(57)【要約】【課題】表面実装によりプリント基板上に取り付け可能な大型のコネクタ、及びこれを備える電動パワーステアリング装置を提供する。【解決手段】複数の端子と、前記端子を保持するコネクタハウジングとからなり、基板へ表面実装により固定されるコネクタであって、前記端子は、当該コネクタと対になる雌コネクタに嵌合される嵌合面と、前記基板へ半田付けされる半田面を備え、前記コネクタハウジングは、当該コネクタを前記基板へ固定手段を介して取り付けるための取付面を備え、前記取付面と、前記半田面とが同一平面上に存在することを特徴とするコネクタ。【選択図】図２
2014056711.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の端子と、前記端子を保持するコネクタハウジングとからなり、
基板へ表面実装により固定されるコネクタであって、
前記端子は、当該コネクタと対になる雌コネクタに嵌合される嵌合面と、
前記基板へ半田付けされる半田面を備え、
前記コネクタハウジングは、当該コネクタを前記基板へ固定手段を介して取り付けるための取付面を備え、
前記取付面と、前記半田面とが同一平面上に存在し、
前記端子の製造時に生じたバリが、前記基板とは接触しないように配置されたことを特徴とするコネクタ。
【請求項２】
前記半田面にはメッキが施され、半田面から略垂直に延びる面は非メッキ状態であることを特徴とする請求項１に記載のコネクタ。
【請求項３】
請求項１又は２に記載のコネクタを備える電動パワーステアリング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コネクタ及びコネクタを備える電動パワーステアリング装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電動パワーステアリング装置として、電動モータの回転をギヤボックスで減速して車両のステアリング系に操舵補助トルクを与えるものがある。かかる電動パワーステアリング装置において、電動モータを駆動制御する制御回路を実装した制御基板を含む制御ユニットをギヤボックスに一体化して小型化を図った機電一体型の装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
特許文献１に記載の電動パワーステアリング装置では、電源コネクタや信号コネクタといった比較的大きなコネクタが制御ユニットのフレームと一体に設けられており、このフレームと制御基板、パワー基板、及びこれらを覆うカバーとを一体にすることにより、制御ユニットが構成されている。このような制御ユニットにおいて、小型化、低コスト化、高信頼性化という点で改善の余地がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２７６７４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
改善の手法として表面実装によりコネクタを直接基板上に取り付けることが挙げられる。表面実装は、基板にＩＣチップ等の電子部品を取り付ける手法の一つである。まず、ペースト状の半田を予め塗布したプリント基板を用意し、チップマウンタと呼ばれる表面実装専用の射出機で電子部品を装着する。その後、高温炉内を通って約２５０℃程度に加熱することで半田を溶融させ、電子部品をプリント基板上に接着させる（リフロー）。
【０００６】
従来、ＩＣや抵抗といった比較的小さい電子部品（実装部品）の表面実装は広く行われてきた。しかしながら、コネクタのような大型の実装部品にこの手法が用いられることはなかった。これは、リフロー工程は実装部品が固定されない状態で開始されるため、自立が困難な大型部品はプリント基板に実装できないことが理由である。すなわち、大型の実装部品をプリント基板上に載置すると、重心位置がプリント基板の面外となるため自立が困難となる。特に電動パワーステアリング装置の場合、電動モータを駆動するためには比較的大きな電流が必要となり、そのための電源コネクタも大きくなる。このため、上記の理由から表面実装により電源コネクタをプリント基板上に直接取り付けることが困難だと考えられていた。
【０００７】
そのため、従来技術ではＩＣチップ等は表面実装、コネクタ等の大型部品はＤＩＰによる実装を行ってきた。ＤＩＰとは、基板に穴を空け、そこに部品の足（リード）を挿入して、それを半田付けするものである。しかしこの方法では、プリント基板の最上部から最下部まで貫通する穴を空ける必要があり、そのために貫通による配線の制約や配線密度の低下といった問題が生じてしまう。
【０００８】
また、ＤＩＰでは上方を向いたノズルの先に基板を配置し、基板の穴に挿入された部品のリードに半田を吹きつけ接合するため、ノズル先端のゴミや不純物といったものの影響を受けやすく、信頼性を保つための管理・維持に手間がかかってしまいコスト増加の原因となってしまう。これに対し、コネクタ等の大型部品をＩＣチップ等と一緒に表面実装することによって、ＤＩＰ工程を廃止することができるので、上記のＤＩＰ工程による問題点が解決され、且つ低コスト化が見込める。
【０００９】
本発明では、表面実装によりプリント基板上に取り付け可能な大型のコネクタ、及びこれを備える電動パワーステアリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の上記目的は、下記の構成により達成される。
（１）  複数の端子と、前記端子を保持するコネクタハウジングとからなり、基板へ表面実装により固定されるコネクタであって、前記端子は、当該コネクタと対になる雌コネクタに嵌合される嵌合面と、前記基板へ半田付けされる半田面を備え、前記コネクタハウジングは、当該コネクタを前記基板へ固定手段を介して取り付けるための取付面を備え、前記取付面と、前記半田面とが同一平面上に存在し、前記端子の製造時に生じたバリが、前記基板とは接触しないように配置されたことを特徴とするコネクタ。
（２）  前記半田面にはメッキが施され、半田面から略垂直に延びる面は非メッキ状態であることを特徴とする（１）に記載のコネクタ。
（３）  （１）乃至（３）に記載のコネクタを備える電動パワーステアリング装置。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るコネクタによれば、取付面と半田面とが同一平面上に存在するため、コネクタを基板に固定した状態で、表面実装によりコネクタをプリント基板上に取り付けることが可能となる。また、端子の製造時に生じたバリを基板とは接触しないように配置することにより、バリを除去する必要がなく、加工コストを低減できる。さらに、本発明に係る電動パワーステアリング装置によれば、装置の低コスト化と小型化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る電動パワーステアリング装置の概略を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る電源コネクタを示す図であり、（ａ）は電源コネクタの斜視図、（ｂ）、（ｃ）は電源コネクタを基板に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る電源コネクタを示す図であり、（ａ）は電源コネクタの斜視図、（ｂ）、（ｃ）は電源コネクタを基板に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る電源コネクタを説明する図であり、（ａ）、（ｂ）は電源コネクタを基板に取り付けた状態を示す斜視図、（ｃ）は本実施形態の効果を説明する模式図である。
【図５】本発明の第４の実施形態に係るコネクタユニットを示す図であり、（ａ）はコネクタユニットの斜視図、（ｂ）、（ｃ）はコネクタユニットを基板に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図６】本発明の第５の実施形態に係るコネクタユニットを説明する図であり、（ａ）、（ｂ）は電源コネクタを基板に取り付けた状態を示す斜視図ある。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る電源コネクタを説明する図である。
【図８】本発明の第７の実施形態に係る電源コネクタを説明する図である。
【図９】本発明の第７の実施形態の変形例を説明する図である。
【図１０】本発明の第７の実施形態の他の変形例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための形態（以下、実施形態という。）を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明に係る電動パワーステアリング装置１の概略を示すものであり、運転者が操舵するステアリング機構２は、ステアリングホイール３に運転者から作用される操舵力が伝達されるステアリングシャフト４を有している。
【００１４】
本実施形態のステアリングシャフト４は、入力軸４ａと出力軸４ｂがトーションバー（不図示）を介して連結されることにより構成されている。入力軸４ａの一端はステアリングホイール３に連結され、他端は出力軸４ｂの一端に連結されている。入力軸４ａと出力軸４ｂとの接続部分に操舵トルク検出手段としてのトルクセンサ５が設けられている。
【００１５】
出力軸４ｂに伝達された操舵力は、ユニバーサルジョイント６を介してロアシャフト７に伝達され、さらに、ユニバーサルジョイント８を介してピニオンシャフト９に伝達される。このピニオンシャフト９に伝達された操舵力はステアリングギヤ１０を介してタイロッド１１に伝達され、図示しない転舵輪を転舵させる。ここで、ステアリングギヤ１０は、ピニオンシャフト９に連結されたピニオン１０ａとこのピニオン１０ａに噛合するラック１０ｂとを有するラックアンドピニオン形式に構成され、ピニオン１０ａに伝達された回転運動をラック１０ｂで直進運動に変換している。
【００１６】
ステアリングシャフト４の出力軸４ｂには、操舵補助力を出力軸４ｂに伝達する操舵補助機構１２が連結されている。この操舵補助機構１２は、出力軸４ｂに連結した減速ギヤ１３と、この減速ギヤ１３に連結された操舵補助力を発生するブラシレスモータ１４とを備えている。このブラシレスモータ１４は、制御ユニット１５によって駆動制御される。制御ユニット１５は、コントローラ１６及びモータ駆動回路１７を備えている。
【００１７】
コントローラ１６には、トルクセンサ５で検出されるステアリングホイール３に付与されて入力軸４ａに伝達された操舵トルクが入力されると共に、車速を検出する車速センサ１８から出力される車速検出値が入力される。そして、コントローラ１６は、車速検出値をパラメータとした操舵トルクと操舵補助指令値との関係を記憶した制御マップを参照して操舵補助指令値を算出し、算出した操舵補助指令値とブラシレスモータ１４に流れるモータ電流とに基づいてフィードバック制御を行ってモータ電流指令値を算出する。
【００１８】
また、算出したモータ電流指令値をインバータ回路で構成されるモータ駆動回路１７に供給し、このモータ駆動回路１７で、モータ電流指令値と後述するブラシレスモータ１４のロータ回転角を検出するレゾルバ２０からの角度検出信号とに基づいてモータ駆動電流を形成する。そして、このモータ駆動電流をブラシレスモータ１４に供給することにより、ブラシレスモータ１４で、操舵補助指令値に応じた操舵補助力を発生する。
【００１９】
上述の制御ユニット１５は、コントローラ１６とモータ駆動回路１７の機能を備える基板からなる。この基板には、モータ駆動電流をコントローラ１６、モータ駆動回路１７へ入力するための電源コネクタ１０１が、表面実装により取り付けられている。この電源コネクタ１０１は雄型のコネクタであり、基板へ固定するための取付面を有する。また、電源コネクタ１０１の端子は、表面実装で半田により基板に固定される半田面を備え、この半田面は取付面と同一平面上に設けられている。
【００２０】
このような構成により、取付面を基板に取り付けて電源コネクタ１０１を固定させることで基板と半田付け部を接触させることができる。これにより、電源コネクタ１０１を固定した状態で、表面実装することができる。この結果、電源コネクタ１０１の位置を固定できるので、電源コネクタ１０１の重心が基板の面外にあった場合でも、問題なく表面実装することができる。また、半田面と取付面を同一平面上に設けたことによって、半田面を基板に密着させるための精度が出し易くなり、より確実に表面実装することができる。次に、この電源コネクタの具体的な形状について説明する。
【００２１】
図２は、本発明の第１の実施形態に係る電源コネクタ１０１を示す図であり、（ａ）は電源コネクタ１０１の斜視図、（ｂ）、（ｃ）は電源コネクタ１０１を基板１５０に取り付けた状態を示す斜視図である。
【００２２】
本実施形態に係る電源コネクタ１０１は、樹脂材料からなるコネクタハウジング１１０と、２つの端子１３０、１３０を備える。コネクタハウジング１１０は、ハウジング本体１１１と２つの腕部１１２、１１２を備える。ハウジング本体１１１は、底部１１３に端子１３０を圧入嵌合固定させた有底の四角筒形状となっている。腕部１１２、１１２は、それぞれ、電源コネクタ１０１と基板１５０とを面接触させて固定するための取付面１１４と、ボルト１８０により基板に固定するためのボルト孔１１５とを備える。
【００２３】
端子１３０、１３０は、平板を曲げた形状で構成されており、それぞれ半田付け部１３１、嵌合部１３２、接続部１３３からなる。半田付け部１３１は、表面実装により基板１５０に固定される部分で、基板１５０と面接触する面を半田面１３４とすると、半田面１３４は取付面１１４と同一平面上にある。
【００２４】
嵌合部１３２は、電源コネクタ１０１と対応する雌型コネクタと嵌合する部分である。嵌合部１３２の基板１５０側の面を嵌合下面１３５とすると、この嵌合下面１３５は基板１５０及び半田面１３４と平行であり、且つ半田面１３４と同一平面上にない。この半田面１３４と嵌合下面１３５とを接続部１３３は接続している。
【００２５】
以上のような構成としたことで、取付面１１４を基板１５０に取り付けて電源コネクタ１０１を固定させて基板１５０と半田付け部１３１を接触させることができる。これにより、電源コネクタ１０１を固定した状態で、表面実装することができる。この結果、電源コネクタ１０１の位置を固定できるので、電源コネクタ１０１の重心が基板の面外にあった場合でも、問題なく表面実装することができる。
【００２６】
また、端子１３０が平板からなるため、基板１５０と端子１３０の接触面である半田面１３４の半田接合の強度及び信頼性を十分に確保することができる。なお、半田接合の強度及び信頼度を向上させるためには、半田面１３４の面積を可能な限り大きくすることが好ましい。更に、上記の構成とすることで、表面実装前に電源コネクタ１０１を基板１５０に固定することができるので、半田部１３４を基板１５０に押し当てることが容易となる。この結果、半田接合の強度及び信頼性を向上することができる。
【００２７】
また、このような電源コネクタ１０１を電動パワーステアリング装置に適用することで、制御ユニットを小型化でき、装置全体の小型化も可能となると共に、信頼性を向上できる。
【００２８】
なお、上記のような電源コネクタは、次の方法で作ることが好ましい。
まず、複数個の端子素材をキャリアにより連結した状態でメッキ加工をする。次に、この状態のままコネクタハウジングに圧入し、その後端子部分に曲げ加工を施して半田付け部、嵌合部、接続部を形成する。最後にキャリアからプレス切断する。このようにキャリアで連結して加工をすることで、複数の端子を一度に加工することができ、加工効率を向上できる。
【００２９】
なお上記の方法では、プレス切断による切断面（半田面から略垂直に延びる面）にはバリが生じる。このバリが生じた部分が基板の逆側に配置されるようにすることが好ましい。すなわち、バリが生じた面を基板側にした場合、基板と半田面との間に隙間ができ、半田による接合が上手くいかない可能性がある。これに対し、バリが生じた部分を基板の逆側に配置することにより、前述のような接合不良の心配がない。この結果、バリを除去する必要がなくなる。また、プレス切断による切断面はメッキ処理がされていない非メッキ状態であるが、端子は半田面でのみ基板と接触するので問題とはならない。
【００３０】
（第２の実施形態）
次に、図３を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。
【００３１】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電源コネクタ２０１を示す図であり、（ａ）は電源コネクタ２０１の斜視図、（ｂ）、（ｃ）は電源コネクタ２０１を基板１５０に取り付けた状態を示す斜視図である。
【００３２】
本実施形態に係る電源コネクタ２０１では、端子２３０の嵌合下面２３５と半田面２３４とが同一平面状にある。このため、第１の実施形態における接続部１３３を省略できる。このため、曲げ加工が不要となるので加工コストを低減できる。その他の構成及び作用効果については、前記第１実施形態と同様である。
【００３３】
（第３の実施形態）
図４を用いて本発明の第３の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。本実施形態に係る電源コネクタの形状は、第２の実施形態と同様であり、基板のみ異なっている。
【００３４】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る電源コネクタを説明する図であり、（ａ）、（ｂ）は電源コネクタを基板に取り付けた状態を示す斜視図、（ｃ）は本実施形態の効果を説明する模式図である。本実施形態に係る基板３５０は、図４に示すように、腕部１１２を固定するための２つの凸部３５１、３５１を備えている。
【００３５】
図４（ｃ）からわかるように、本実施形態によれば、凸部３５１を設けたことにより基板３５０のパターン面積を、電源コネクタ２０１と基板１５０全体の寸法（図４（ｃ）の上下左右の寸法）を大きくすることなく、第１、２の実施形態の基板１５０よりも大きくすることができる。その他の構成及び作用効果については、前記第１、２の実施形態と同様である。
【００３６】
（第４の実施形態）
図５を用いて本発明の第４の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。本実施形態に係る電源コネクタ４０１は、信号コネクタ４０２と一体となったコネクタユニット４００を構成している。
【００３７】
図５は、本発明の第４の実施形態に係るコネクタユニット４００を示す図であり、（ａ）はコネクタユニット４００の斜視図、（ｂ）、（ｃ）はコネクタユニット４００を基板に取り付けた状態を示す斜視図である。
【００３８】
信号コネクタ４０２は、第２の実施形態の電源コネクタ２０１（図２（ａ）参照）の腕部２１２と端子２３４との間に設けられる。具体的には、コネクタユニット４００は、第２の実施形態よりも２つの腕部２１２、２１２間の距離が長くなるように、ハウジング本体４１１の幅寸法（図４（ａ）の左右寸法）が第２実施形態のハウジング４１１よりも大きくなっている。そして、電源コネクタ用の端子２３０と一方の腕部２１０との間に信号コネクタ用の４つの端子４６０が配置されている。
【００３９】
角柱形状の端子４６０は、ハウジング本体４１１に圧入固定されている。端子４６０の基板側に位置する面は、表面実装により基板１５０に固定される半田面４６１となっている。そして半田面４６１は、端子２３０の半田面２３４及び腕部の取付面２１４と同一平面上に配置される。
【００４０】
以上のような構成としたことで、取付面２１４を基板１５０に取り付けてコネクタユニット４００を固定させて基板１５０と、電源コネクタ４０１の端子２３０、信号コネクタ４０２の端子４６０を接触させることができる。これにより、コネクタユニット４００を固定した状態で、電源コネクタ４０１と信号コネクタ４０２を同時に表面実装することができる。この結果、コネクタユニット４００の位置を固定できるので、コネクタユニット４００の重心が基板の面外にあった場合でも、問題なく表面実装することができる。
【００４１】
なお、信号コネクタ４０２の端子４６０の数は４本に限定されない。その他の構成及び作用効果については、前記第１乃至第３の実施形態と同様である。
【００４２】
（第５の実施形態）
図６を用いて本発明の第５の実施形態について説明する。なお、第４の実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。本実施形態に係る電源コネクタの形状は、第４の実施形態と同様であり、基板のみ異なっている。
【００４３】
図６は、本発明の第５の実施形態に係るコネクタユニットを説明する図であり、（ａ）、（ｂ）は電源コネクタを基板に取り付けた状態を示す斜視図ある。本実施形態に係る基板５５０は、第３の実施形態と同様に、腕部４１２を固定するための２つの凸部５５１、５５１を備えている。これにより、基板５５０のパターン面積を、第４の実施形態の基板１５０よりも大きくすることができる。その他の構成及び作用効果については、前記第１乃至第４の実施形態と同様である。
【００４４】
（第６の実施形態）
図７を用いて本発明の第６の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。本実施形態に係る電源コネクタの形状は第２の実施形態とほぼ同様であり、端子の形状のみ異なっている。
【００４５】
第１乃至第５の実施形態では、電源コネクタの半田付け部１３１、２３１の基板側先端には凹部が設けられていた。これに対し、本実施形態に係る電源コネクタ６０１の端子６３０は、半田付け部６３１の基板側先端に凹部が設けられていない形状となっている。表面実装時の熱伝達という観点から、半田付け部の先端に凹部が設けられることが好ましい。端子の加工効率という観点からは、半田付け部の先端が直線形状であることが好ましい。
【００４６】
なお、端子の先端形状は上記の例に限定されない。その他の構成及び作用効果については、前記第１乃至第５の実施形態と同様である。
【００４７】
（第７の実施形態）
図８を用いて本発明の第７の実施形態について説明する。なお、第２の実施形態と同一または同等部分については、図面に同一符号を付してその説明を省略或いは簡略化する。本実施形態に係る電源コネクタの形状は第２の実施形態とほぼ同様であり、端子の形状のみ異なっている。
【００４８】
本実施形態に係る電源コネクタ７０１の端子７３０は、コネクタハウジング２１０と端子７３０の嵌合部と半田付け部７３１との間に曲げ部７３６を有している。曲げ部７３６は、同一平面状にある半田付け部７３１と嵌合部（不図示）との間部分を、端子７３０が基板１５０と離れる方向に曲げることにより形成される。
【００４９】
このような構成によれば、温度変化による端子７３０の寸法変化を曲げ部７３６の撓みで吸収することができる。このため、基板１５０と端子７３０との半田接合部で発生する応力が低減され、温度サイクル寿命を延ばすことができる。この結果、本実施形態に係る電動コネクタ７０１及び基板１５０を用いることにより、電動パワーステアリング装置の信頼性を向上させることができる。その他の構成及び作用効果については、前記第１乃至第５の実施形態と同様である。
【００５０】
図９は、第７の実施形態の変形例を示す図である。本例では、端子７３０ａに、曲げ部７３６の代わりに孔部７３６ａを設けている。これにより、図８と同様に、温度変化による端子７３０ａの寸法変化を孔部７３６ａ近傍での端子７３０ａの撓みで吸収することができる。
【００５１】
図１０は、第７の実施形態の他の変形例を示す図である。本例では、端子７３０ｂに、曲げ部７３６の代わりに端子７３０ｂの幅を狭くした括れ部７３６ｂを設けている。これにより、図８、９と同様に、温度変化による端子７３０ｂの寸法変化を括れ部７３６ｂ近傍での端子７３０ｂの撓みで吸収することができる。
【００５２】
なお、上記の例では、電源コネクタの端子の数を２つとしたが、特に数は限定されない。また、電源コネクタまたはコネクタユニットがボルトにより基板に固定されるとしたが、固定方法はこれに限定されない。例えば、ボンドのような接着剤や、ピン、スナップフィット、リベットを用いて固定しても良い。
【符号の説明】
【００５３】
１    電動パワーステアリング装置
２    ステアリング機構
３    ステアリングホイール
４    ステアリングシャフト
４ａ    入力軸
４ｂ    出力軸
５    トルクセンサ
６    ユニバーサルジョイント
７    ロアシャフト
８    ユニバーサルジョイント
９    ピニオンシャフト
１０    ステアリングギヤ
１０ａ    ピニオン
１０ｂ    ラック
１１    タイロッド
１２    操舵補助機構
１３    減速ギヤ
１４    ブラシレスモータ
１５    制御ユニット
１６    コントローラ
１７    モータ駆動回路
１８    車速センサ
２０    レゾルバ
１０１    電源コネクタ
１１０    コネクタハウジング
１１１    ハウジング本体
１１２    腕部
１１３    底部
１１４    取付面
１１５    ボルト孔
１３０    端子
１３１    半田付け部
１３２    嵌合部
１３３    接続部
１３４    半田面
１３５    嵌合下面
１５０    基板
１８０    ボルト
【図１】
2014056711.tif 000003
【図２】
2014056711.tif 000004
【図３】
2014056711.tif 000005
【図４】
2014056711.tif 000006
【図５】
2014056711.tif 000007
【図６】
2014056711.tif 000008
【図７】
2014056711.tif 000009
【図８】
2014056711.tif 000010
【図９】
2014056711.tif 000011
【図１０】
2014056711.tif 000012