(57)【要約】      （修正有）【課題】シリコーン系接着剤における基本課題である硬化阻害の許容値を明確にすることで、管理方法製造工程を改良して、大型車の電動パワーステアリング装置に要求されるような高い接着せん断強度を広い温度範囲で満たすともに、冷熱サイクル後にも接着せん断強度を維持することができるシリコーン系接着組成物、及び該接着剤組成物でモータ部品を接着した接着構造体を提供する。【解決手段】永久磁石とモータ軸の接着にシリコーン系接着剤を使用して、接着面のチッソ、イオウ、リン元素量が０．１μmol/cm2以下で、接合剤層の厚さが０．１ｍｍ以上で、接着せん断強度が６ＭＰa以上のシリコーン系接着構造体。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ軸と、このモータ軸に比較して、線膨張係数が異なる材料で形成された永久磁石とシリコーン系接着剤で固定する接着構造体において、モータ軸と永久磁石の接着にシリコーン系接着剤を使用して、接着面のチッソ、イオウ、リン元素量が０．１μmol/cm2以下であることを特徴とするシリコーン系接着構造体。
【請求項２】
接合剤層の厚さが０．１ｍｍ以上で接着せん断強度が６ＭＰa以上であることを特徴とする請求項１に記載のシリコーン系接着構造体。
【請求項３】
シリコーン系接着剤としてシリコーン剤は過酸化物架橋剤と白金系触媒とを含むことを特徴とする請求項１または２に記載のシリコーン系接着構造体。
【請求項４】
モータによる操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、前記モータは請求項１〜３の何れか記載のシリコーン系接着構造体を有することを特徴とす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、例えば電動パワーステアリング装置に使用されるモータの製造において、永久磁石（例えば、ネオジム磁石）と金属部品（モータ軸）とを接着したシリコーン系接着構造体及びかかる接着構造体を有する電動パワーステアリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、自動車のパワーステアリング装置は燃料費効率のために、直流ブラシレスモータの補助による操舵を行う電動式パワーステアリング装置が主に小型車に搭載されている。しかし、大型車においては、小型車用の電動パワーステアリング装置をそのまま適応することは困難である。大型車の電動パワーステアリング装置は、高出力を得るために、永久磁石を大型化しなければならず、小型車の電動パワーステアリング装置で用いられた又はその他の従来の1液型エポキシ系接着剤では大型の永久磁石を十分に固定できない。すなわち、使用条件により、熱膨張係数の異なる被着体間に生じる熱応力(残留応力)の増加による、見かけの接着強さの低下、または耐冷熱サイクル性や耐湿性の不足による著しい接着せん断強度の低下により、永久磁石がモータ軸から剥がれる危険性があるからである。そのため、大型車の電動パワーステアリング装置用のモータではモータ軸と永久磁石の固定には接着と機械的固定の併用が不可避であった。
【０００３】
接着と機械的固定を回避するためにエポキシ系接着剤の改良がなされている。（特許文献１）
一方、耐熱性のよいシリコーン系接着剤が用いられる場合もあるが、接着せん断強度の不足や、硬化阻害といった品質上の管理が重要であり、種々のシリコーン材料の改良がなされている。（特許文献２）
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１５５６３
【特許文献２】特公平５−７４２７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
電動パワーステアリング装置の部品、特にモータを構成する永久磁石とモータ軸の接着部には高い耐熱性や耐久性が要求される。そのため、永久磁石の接着には接着せん断強度に課題があるエポキシ系接着剤に代わり、シリコーン系接着剤の要求が大きい。しかしながら、シリコーン系接着剤においては硬化阻害という課題がある。
本発明の目的は、シリコーン系接着剤における基本課題である硬化阻害の許容値を明確にすることで、管理方法製造工程を改良して、シリコーン接着組成物を大型車の電動パワーステアリング装置に要求されるような高い接着せん断強度を広い温度範囲で満たすともに、冷熱サイクル後にも接着せん断強度を維持することができるシリコーン系接着組成物を提供することである。また、本発明は、このような接着剤組成物でモータ部品を接着した接着構造体及びかかる接着構造体を有す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】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明はモータ軸と、このモータ軸に比較して、線膨張係数が異なる材料で形成された永久磁石とシリコーン系接着剤で固定する接着構造体において、モータ軸と永久磁石の接着にシリコーン接着剤を使用して、接着面のチッソ、イオウ、リン元素量が０．１μｍｏｌ／ｃｍ２以下のシリコーン系接着構造体である（請求項１）ことを要旨とする。
【０００７】
これにより、接着面の硬化阻害成分であるチッソ、リン、イオウ元素量を０．１μｍｏｌ／ｃｍ２以下に管理することで、シリコーン系接着組成物の硬化阻害が起こらず、電動パワーステアリング装置のモータ軸と永久磁石の必要な接着せん断強度ができ、広い温度範囲で耐久性の良い接着構造体ができる。
【０００８】
また、接合剤層の厚さが０．１ｍｍ以上で接着せん断強度が６ＭＰa以上のシリコーン接着構造体である（請求項２）。
【０００９】
この場合、接合剤層の厚さが０．１ｍｍ以上のため、残留応力が小さくなり６ＭＰa以上の接着せん断強度を有するため長期間に亘って接着はがれを起こさないため、耐久性のよい接着構造体ができる
【００１０】
さらに、接着剤としてシリコーン剤は過酸化物触媒を付加して、白金触媒との併用硬化機構を有する接着構造体である（請求項３）。
【００１１】
この場合、シリコーン剤は接着工程での接合剤層の厚さの変化が起こりにくく、また、白金触媒の補助触媒として過酸化物触媒を添加しているため、硬化阻害が起こりにくく、接着せん断強度の低下が起きにくいため耐久性のよい接着構造体ができる。
【００１２】
また、モータによる操舵補助を行う電動パワーステアリング装置であって、前記モータは請求項１〜３の何れか記載のシリコーン系接着構造体を有することを特徴とする電動パワーステアリング装置である（請求項４）。
【００１３】
この場合、シリコーン系接着構造体の使用により耐久性の優れた電動パワーステアリング装置が得られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、汚染物質による硬化阻害が起こりにくく、１２０℃の高温でも安定した接着せん断強度の高いシリコーン系接着構造体が得られ、そのため、それを使用することにより、耐久性の優れた電動パワーステアリング装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】電動パワーステアリング装置の全体図である。
【図２】電動パワーステアリング装置の要部拡大図である。
【図３】汚染物質の元素量と接着せん断強度の関係を示す図である。
【図４】汚染物質による硬化反応率と接着せん断強度の関係を示す図である。
【図５】接合剤層の厚さと接着せん断応力の関係を示す計算結果の図である。
【図６】接着せん断強度と高温クリープ寿命の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００１６】
１１  電動パワーステアリング装置
１２  第１ラックハウジング
１３  第２ラックハウジング
１４  モータハウジング
１６  ラック軸    
１８  モータ軸    
２０  第２ベアリング（軸受）
２１  第１ベアリング（軸受）  
２６  ボールねじナット
【発明を実施するための形態】
【００１７】
次に、本発明の好ましい実施の形態について説明する。
モータの永久磁石の接着構造体において、モータ磁石とモータ軸の接着面はチッソ、イオウ、リンの元素量が０．１μｍｏｌ／ｃｍ２以下であり、接合材層は厚さが０．１ｍｍ以上が良品条件である。その厚さが０．１ｍｍ未満であれば、接着組成物の残留応力が大きくなり、繰り返しの温度変化で疲労により、接着はがれが発生する危険がある。また、上記接合剤層の接着せん断強度は６ＭＰａ以上が良品条件である。接着せん断強度が６ＭＰａ以下の場合には、上記接合剤層が残留応力によってクリープを生じ、接着せん断強度が低下するとともに、接合材層の厚さが減少して、接着面の発生応力が大きくなり、接着はがれを発生して耐久性が低下するおそれがある。
【００１８】
上記接合剤層の厚みは、例えばモータ磁石のロータを軸直角方向に切断し、その断面における接合材層を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって観察することにより測定できる。また、上記接合剤層の接着せん断強度は、接合剤層に対して、せん断方向に応力を加え、せん断時の応力を引張試験機を用いて測定することにより求めることができる。
【００１９】
本発明の電動パワーステアリング装置のための接着構造体は、モータ磁石とモータ軸の接着面にシリコーン系接着剤を塗布し、硬化させることにより形成することができる。上記シリコーン系接着剤としては、公知のシリコーン系の接着剤を使用することができる。具体的には、シリコーン系接着剤は、シリコーンゴム組成物として、例えば、ビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等のアルケニル基を少なくとも２つ含有するジオルガノポリシロキサンと、オルガノハイドロジェンポリシロキサンとを含有する接着剤を用いることができる。
【００２０】
シリコーン系接着剤には、硬化時の白金族金属系触媒としては、例えば白金（白金黒を含む）、ロジウム、パラジウム等の白金族金属単体を用いることができるが、その他、Ｈ２ＰｔＣｌ４・ｎＨ２Ｏ、Ｈ２ＰｔＣｌ６・ｎＨ２O、ＮａＨＰｔＣｌ６・Ｈ２Ｏ、Ｋ２ＰｔＣｌ４・ｎＨ２Ｏ、ＰｔＣｌ４・ｎＨ２Ｏ、ＰｔＣｌ２、Ｎａ２ＨＰｔＣｌ４・ｎＨ２Ｏ（但し、式中、ｎは０〜６の整数であり、好ましくは０又は６である）等の塩化白金、塩化白金酸及び塩化白金酸塩、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィンとのコンプレックス、白金黒、パラジウム等の白金族金属をアルミナ、シリカ、カーボン等の担体に担持させたもの、ロジウムーオレフィンコンプレックス、クロロトリス（トリフェニルフォスフィン）ロジウム（ウィルキンソン触媒）、塩化白金、塩化白金酸又は塩化白金酸塩とビニル基含有シロキサン、特にビニル基含有環状シロキサンとのコンプレックスなどを含有する。
【００２１】
また、上記シリコーン系接着剤は、上記白金族金属触媒の他にさらに有機過酸化物を含有することが好ましい。この場合には、接着剤の硬化がより一層進行し易くなる。有機過酸化物は、酸素によって硬化阻害を受ける恐れがあるが、上記のように、有機過酸化物と白金族金属触媒とを併用することにより、空気との界面については、白金族金属触媒の働きにより硬化を進行させ、内部にては、有機過酸化物の働きによって硬化を進行させることができる。そのため、上記接合剤層の接着せん断強度をより、向上させることができる。
【００２２】
また、上記有機過酸化物は、樹脂成分をラジカル反応により架橋させる触媒として、機能する。具体的には、例えば、ケトンパーオキサイド、ハイドロパーオキサイド、ジアシルパーオキサイド、ジアルキルパーオキサイド、パーオキシケタール、アルキルパーエステル、パーカーボネート等がある。より具体的には、例えばジー第３ブチルペルオキシド、ジクミルペルイキシド、ジイソプロピルベンゼンヒドロペルオキシド、１、３−ビスベンゼン、１、１−ジ（ｔ−ブチルペルオキシ）シクロヘキサン等を用いることができる。
【００２３】
以下において、本発明のシリコーン系接着剤組成物を適応することができる電動パワーステアリング装置について説明する。図１は電動パワーステアリング装置の全体図である。電動パワーステアリング装置１１は、中空円筒状の第１ラックハウジング１２と中空円筒状の第２ラックハウジング１３と、前記両ラックハウジング１２，１３に同軸的に結合された中空円筒状のモータハウジング１４とが、図示しない車体のボディに、第１ラックハウジング１２に形成された取付部１５を介して、ねじ止めされて支持されている。
【００２４】
第１ラックハウジング１２と第２ラックハウジング１３とモータハウジング１４とから構成された筒状体内には、回転不能かつ軸線方向に移動可能にラック軸１６が内蔵されており、ラック軸１６の両端部に連結される図示しないタイロッドを介して左右の前輪が連結される。そのラック軸１６は、第1ラックハウジング１２に設けれたピニオン軸１７を介して図示しないステアリングホイールに連結されている。ラック軸１６とピニオン軸１７との間には、ラックアンドピニオン機構の噛み合い部（図示しない）が形成されている。なお、モータハウジング１４は電動パワーステアリング装置のラックハウジングとしても機能している。
【００２５】
次に図１の要部を拡大した図２を用いて説明する。モータハウジング１４の内周には巻線が施されたステータ１９が嵌合され、ラック軸１６の軸線方向の中間部には中空円筒状にモータ軸１８が同軸的にラック軸１６の外側に遊嵌されている。
【００２６】
モータ軸１８は、その一端側（ピニオン軸１７側）に勘合段部１８ｃが形成され、同嵌合段部１８ｃが軸受としての第１ベアリング２１を介してモータハウジング１４と、第１ラックハウジング１２に対して支持されている。前記第１ベアリング２１は、モータハウジング１４の端部内周面及び第１ラックハウジング１２端部内周面をそれぞれ周回するように形成された第１嵌合段部１４ａと嵌合段部１２ａとに対して内嵌固定されている。
【００２７】
また、第１ベアリング２１は、モータ軸１８の端部に螺合された第１ロックナット２２にて締め付けられることにより、軸線方向に押圧されてモータ軸１８に対して固定されている。同モータ軸１８には永久磁石２７が本発明に係るシリコーン系接着剤により外接して固定されている。
【００２８】
前記モータハウジング１４は、端部に設けられた第１当接部１４ｃにて、第１ラックハウジング１２は、端部に設けられた当接部１２ｂにて互いに当接されており、当接部１２ｂを挿通した固定ねじ２４を第１当接部１４ｃに螺着することにより、両者は固定ねじ２４により互いに締付けられて連結されている。前記第１当接部１４ｃと当接部１２ｂとの合わせ面には、薄肉状のパッキン２３が介装されている。同パッキン２３により、モータハウジング１４と第１ラックハウジング１２との嵌合部から内部への水、油等の液体の侵入を防止している。この構成によりモータハウジング１４と第１ラックハウジング１２と第１ベアリング２１とは１箇所で嵌合される。さらに、モータハウジング１４と第１ラックハウジング１２とに内嵌された第１ベアリング２１を介して、モータ軸１８の軸線方向の動きが規制されることとなる。
【００２９】
モータ軸１８の他端側（ピニオン軸１７側と反対側）は、中間部分よりも拡径された中空円筒状のナット保持部１８ａが一体に形成されている。また、モータハウジング１４の他端側内周面には、周回する第２内嵌段部１４ｂが形成されている。そして、モータ軸１８は、ナット保持部１８ａが第２嵌合段部１４ｂに内嵌固定された軸受としての第２ベアリング２０に内勘されることにより自身の軸心の回りで回動自在に支持されている。第２ベアリング２０は、モータハウジング１４の第２嵌合段部１４ｂと第２ラックハウジング１３の端部１３aとの間で軸線方向に動くことが可能な構成となっている。
【００３０】
第２ラックハウジング１３の端部１３ａは、モータハウジング１４に対して内嵌されるとともに、端部１３ａ外周面から張出し形成された当接部１３ｂがモータハウジング１４の第２当接部１４ｄ端面に当接されている。そして、当接部１３ｂを挿通した固定ねじ２５を第２当接部１４ｄに螺着することにより、モータハウジング１４と第２ラックハウジング１３とは固定ねじ２５により互いに締め付けられて連結されている。
【００３１】
モータハウジング１４に内嵌された端部１３ａの外周面には周回溝１３ｄが形成され、同周回溝１３ｄ内には、Ｏリング２９が嵌着されている。そして、同Ｏリング２９により、モータハウジング１４と第２ラックハウジング１３との嵌合部から内部への水、油等の液体の侵入を防止している。
【００３２】
また、モータハウジング１４とモータ軸１８とは、第１ベアリング２１と第２ベアリング２０により、同軸度が精度良く構成されている。以上の構成により、モータ軸１８の両端はモータハウジング１４の両端に設けた第１ベアリング２１と第２ベアリング２０とにより支持される。
【００３３】
モータ軸１８のナット保持部１８ａ内にはボールねじナット２６が同軸的に内嵌されている。このボールねじナット２６は、ナット保持部１８ａ内に第２ロックナット２８が内嵌状態で螺入することにより、抜け止め固定されている。
【００３４】
ラック軸１６の外周面には軸線方向の所定範囲に螺旋状のボールねじ溝１６ａが設けられている。また、ボールねじナット２６の内周面には螺旋状のボールねじ溝２６ａが設けれ、ボールねじ溝１６ａとボールねじ溝２６ａとの間には、図示しない多数のボールが転動可能に受容されている。このように、ラック軸１６のボールねじ溝１６ａとボールねじナット２６とによりボールねじ構造を備えたボールねじ機構が形成されている。そして、このボールねじ機構によりモータ軸１８の正逆回転の回転トルクをラック軸１６の軸線方向の往復動のアシスト力に変換することにより、ピニオン軸１７に連結されたステアリングホイールの操舵力を軽減するようになっている。
【００３５】
本発明のシリコーン系接着組成物は、上記のように、電動パワーステアリング装置のモータ軸１８と永久磁石２７との接着に用いることができる。本発明のシリコーン系接着組成物を磁石及び／又はモータ軸にヘラ、シリンジ自動塗布器などにより塗布し、１２０〜１５０℃の温度で３０〜１２０分間、硬化させることにより接着される。
【００３６】
以上モータ軸１８とラック軸１６とを同軸的に配置したタイプのラックアシスト式電動パワーステアリング装置について記載したが、モータ軸とラック軸とを非同軸的に配置したタイプのラックアシスト式電動パワーステアリング装置、コラムアシスト式、ピニオンアシスト式、ダイレクトドライブ式電動パワーステアリング装置のような他の形式の電動パワーステアリング装置の永久磁石とモータ軸との接着においても本発明のシリコーン系接着組成物を用いることができる。さらに、本発明で言う電動パワーステアリング装置には、ステアリングホイールの切れ角と車輪（左右の前輪）の切れ角との関係を諸条件に応じて変更するように電動モータを駆動する伝達比可変機構を備えた型式のステアリング装置をも含むものとし、この伝達比可変機構の電動モータにも本発明を適用可能である。
【００３７】
実施例１
以下において、本発明のシリコーン系接着組成物を実施例に基づいて説明する。
シリコーン系接着組成物は接着面の洗浄工程で洗浄剤に含まれている汚染物質（チッソ、イオウ、リンを含有する）により硬化阻害を起こすことが知られており、汚染物質のモノイソプロパノールアミンＣＨ３ＣＨ（ＯＨ）ＣＨ２ＮＨ２、ジエタノールアミン（ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ）２ＮＨ、トリエタノールアミン（ＣＨ３ＣＨ２ＯＨ）３Ｎ、ドデカンチオールＣＨ３（ＣＨ２）１１ＳＨ各種成分を添加してその影響を確認した。その結果を図３、４に示す。汚染物質の測定は紫外蛍光分析装置を使用する。また、接着せん断強度測定試料はダブルラップシェアー試験片(材質：ＪＩＳ  ＳＰＣＣ)を用いて、表１の条件で実施した。硬化反応は付加反応率の指標で未反応量を定量して求めている。
【００３８】
図３より、チッソ、イオウ、リンの汚染物質の元素量と接着せん断強度が比例しており、それは、各種汚染物質の種類や量ではなく元素量が影響することが判明した。すなわち、接着せん断強度は接着面の汚染物質である元素量が０．１μｍｏｌ／ｃｍ２以下の接着せん断強度が６ＭＰａ以上であれば図４に示すようにほぼ硬化反応が完了するため一定値以下にすることが必要と判明した。従って、接着表面の汚染物質を測定すれば接着せん断強度が予測推定できるため、接着面のチッソ、イオウ、リンの元素量を規定量以下に管理すれば必要な接着せん断強度を所要量以上に管理出来る。
【表１】
2011148326.tif 000002
【００３９】
実施例２
図5に残留応力（せん断応力）と接合剤層の厚さの関係を示し、図６に接着せん断強度とクリープ寿命の関係を示す。
接合剤層の厚さが０．１ｍｍ以下であれば、残留応力が大きくなり、耐久性に悪影響がでてくる。したがって接合剤層の厚さは０．１ｍｍ以上が好ましく、一方、図６に示すように接着せん断強度が６ＭＰａより小さいと高温耐久時のクリープが大きくなり、強度が低下する。したがって、６ＭＰａ以上の接着せん断強度にすれば、最も接着せん断強度の変化が小さく耐久性がよい構成となることが判明した。
【００４０】
実施例３
表２に洗浄方法の違い、および接着剤違いによる試料の接着せん断強度を示す。
また、接着面の汚染物質の除去には洗浄方法が重要であり、表２に示すようにアルカリイオン水および超音波洗浄により、飛躍的に向上することがわかった。
さらに、実施例１に示すようにシリコーン系接着剤の中でも、過酸化物架橋の材料を包含すると接着性が各段に向上することが判明し、汚染物質に対して有利であることが明確になった。
【表２】
2011148326.tif 000003
【００４１】
アルカリイオン水を用いた超音波洗浄方法であれば、硬化阻害物質を更に削減できる。また、過酸化物架橋剤を含有すれば更に効果的であることが判明した。計測法から汚染物質の元素量で整理すると比例関係にあることが判明したので、接着面の汚染物質の元素量を管理することで、必要接着せん断強度を維持できる。
従って、シリコーン系接着剤は、接着前の接着面の汚染物質を管理して、０．１μｍｏｌ／ｃｍ２以下にして、接合剤層の厚さを０．１ｍｍ以上で接着せん断強度が６ＭＰaにすることで耐久性の良い接着組成物構造体ができ、耐久性の優れた電動パワーステアリング装置が出来る。
【図１】
2011148326.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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