(57)【要約】【課題】大型車の電動パワーステアリング用モータの製造に要求されるような高い接着強さを広い温度領域で満たすとともに、冷熱サイクル後にも接着強さを維持することができる１液型エポキシ系接着剤組成物を提供することである。【解決手段】少なくとも芳香族系エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂１００質量部及びジシアンジアミド系硬化剤１〜２０質量部、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃未満である熱可塑性エラストマーからなる靭性付与剤１０〜１５質量部、並びに、フィラーを含む、電動パワーステアリング装置のための１液型エポキシ系接着剤組成物であって、前記接着剤組成物の硬化後のＴｇが１７０℃以上でありそして２５℃及び１０Ｈｚにおいて動的粘弾性試験機で測定したときの貯蔵弾性率が２ＧＰａ以下である、エポキシ系接着剤組成物。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも芳香族系エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂１００質量部及びジシアンジアミド系硬化剤１〜２０質量部、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃未満である熱可塑性エラストマーからなる靭性付与剤１０〜１５質量部、並びに、フィラーを含む、電動パワーステアリング装置のための１液型エポキシ系接着剤組成物であって、前記接着剤組成物の硬化後のＴｇが１７０℃以上でありそして２５℃及び１０Ｈｚにおいて動的粘弾性試験機で測定したときの貯蔵弾性率が２ＧＰａ以下である、エポキシ系接着剤組成物。
【請求項２】
モータシャフトと、このモータシャフトに比して線膨張係数が異なる材料で形成された永久磁石とを、請求項１記載のエポキシ系接着剤組成物で固定した接着構造体。
【請求項３】
ステアリングホイールに加えられる操舵力を軽減するアシストトルクを発生するモータを備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータに請求項２記載の接着構造体を用いたことを特徴とする電動パワーステアリング装置。
【請求項４】
中空円筒状に形成されたモータのモータシャフトに対しその軸線方向に沿ってボールねじ構造のボールねじ溝を有するラックシャフトを挿入配置し、ボールねじ構造のボールねじナットを前記モータシャフトとラックシャフト間に介在させ、前記モータシャフトを覆うモータハウジングと、このモータハウジングの両端に同軸的に結合され、前記ラックシャフトを覆う複数のラックハウジングとを備え、前記モータシャフトの両端をモータハウジングの両端に設けた軸受にて支持した電動パワーステアリング装置において、前記モータに請求項２記載の接着構造体を用いた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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電動パワーステアリング装置の製造において、永久磁石（例えば、ネオジム磁石）と金属部品との接着に適した１液型エポキシ系接着剤組成物及びそれを用いた接着構造体並びに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。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車のパワーステアリング装置には油圧補助式パワーステアリング（油圧パワステ）が多く用いられてきた。しかし、油圧パワステは、エンジンの駆動による油圧を利用するため、燃料費効率の低下を招くという欠点があった。このような欠点を改善するために、最近では、油圧パワステに代わるものとして、直流ブラシレスモータの補助による電動パワーステアリング装置が小型車に搭載される例がある。しかし、大型車においては、小型車の電動パワーステアリング装置をそのまま適用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、大型になったマグネットを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液型エポキシ接着剤によって十分に固定できないからである。すなわち、高温域での接着強さの不足または耐冷熱サイクル性の不足による耐久性試験後の接着強さの著しい低下またはマグネットの脱落が発生するためである。
【０００３】
これを回避するために、弾性率の低いシリコーン接着剤を用いた磁石の接着方法も考えられるが、シリコーン接着剤は比較的コストの高い接着剤であるとともに、シリコーン接着剤では絶対的な接着強さが不足するので、機械的固定（例えば、機械止め）の併用が不可避であった。機械的固定は磁界の乱れを誘発し、モータ全体の効率を低下させるため、望ましいとはいえない。
【０００４】
このように、高温域で高い接着強さを有しかつ耐冷熱サイクル性を有する接着剤が求められている。特許文献１には、高耐熱性のエポキシ接着剤を得るために、フルオレンエポキシ樹脂を使用する方法が開示されている。この接着剤は硬化時に高いガラス転移温度（Ｔｇ）の樹脂が得られるので、耐熱性は高いが、必ずしもヒートサイクル性に優れたものとはいえない。一方、特許文献２は冷熱サイクルにおける磁石の破損を防止するために、架橋させたアクリルゴムを含むエポキシ系接着剤が用いられている。しかし、評価サイクルが１００サイクルと短く、また、そもそも接着強さなどの要求特性は低い。
【０００５】
【特許文献１】
特開平６−１９２３９４号公報（特許請求の範囲）
【特許文献２】
特開平８−２８３６８７号公報（特許請求の範囲）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明の目的は、大型車の電動パワーステアリング装置の製造に要求されるような高い接着強さを広い温度領域で満たすとともに、冷熱サイクル後にも接着強さを維持することができる１液型エポキシ系接着剤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が接着され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も提供する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記の課題を解決するものであり、本発明の１つの態様によると、少なくとも芳香族系エポキシ樹脂を含むエポキシ樹脂１００質量部及びジシアンジアミド系硬化剤１〜２０質量部、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃未満である熱可塑性エラストマーからなる靭性付与剤１０〜１５質量部、並びに、フィラーを含む、電動パワーステアリング装置のための１液型エポキシ系接着剤組成物であって、前記接着剤組成物の硬化後のＴｇが１７０℃以上でありそして２５℃及び１０Ｈｚにおいて動的粘弾性試験機で測定したときの貯蔵弾性率が２ＧＰａ以下である、エポキシ系接着剤組成物が提供される。
このような接着剤組成物は、硬化時に、広い温度域で永久磁石と金属部品との高い接着強さを示し、かつ、優れた耐熱衝撃性を有する。
【０００８】
本発明の別の態様によると、モータシャフトと、このモータシャフトに比して線膨張係数が異なる材料で形成された永久磁石とを、上記のエポキシ系接着剤組成物で固定した接着構造体が提供される。
このような接着構造体では、永久磁石とモータシャフトとの接着が強固であり、耐冷熱サイクルを向上させることができる。
【０００９】
本発明さらに別の態様によると、ステアリングホイールに加えられる操舵力を軽減するアシストトルクを発生するモータを備えた電動パワーステアリング装置において、前記モータに上記の接着構造体を用いたことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提供される。
本発明のさらに別の態様によると、中空円筒状に形成されたモータのモータシャフトに対しその軸線方向に沿ってボールねじ構造のボールねじ溝を有するラックシャフトを挿入配置し、ボールねじ構造のボールねじナットを前記モータシャフトとラックシャフト間に介在させ、前記モータシャフトを覆うモータハウジングと、このモータハウジングの両端に同軸的に結合され、前記ラックシャフトを覆う複数のラックハウジングとを備え、前記モータシャフトの両端をモータハウジングの両端に設けた軸受にて支持した電動パワーステアリング装置において、前記モータに上記の接着構造体を用いたことを特徴とする電動パワーステアリング装置が提供される。
強固でかつ耐冷熱サイクルが向上された本発明の接着構造体を用いることで、機械的固定を併用しなくても十分な強度をもって永久磁石とモータシャフトとを固定することができる。機械的固定を用いない場合には、機械的固定による磁界の乱れ、およびこれに基づくモータ全体の効率低下を排除できるとともに、モータの構成を簡素化して電動パワーステアリング装置自体を小型化できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の電動パワーステアリング装置のための１液型エポキシ系接着剤組成物は芳香族エポキシ樹脂を少なくとも含むエポキシ樹脂とジシアンジアミド系硬化剤を含み、靭性付与剤として熱可塑性エラストマーで、ガラス転移温度（Ｔｇ）が−４０℃未満のゴム成分を含み、さらに、ある量のフィラーを含む。
【００１１】
本発明の接着剤組成物に用いられるエポキシ樹脂は、接着剤組成物の硬化後に高耐熱性及び高接着強さを発現させるために、ビスフェノールＡ型エポキシ、ビスフェノールＦ型エポキシ、ビスフェノールＡＤ型エポキシ、ビスフェノールＳ型エポキシ又はビフェニル型エポキシなどの芳香族エポキシを主成分として含み、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂（ＤＧＥＢＡ）を主成分として含むことは好ましい。このような芳香族エポキシ樹脂は、硬化後の接着剤に対して高いＴｇを付与し、このため、接着剤の耐熱性を向上させるとともに、高温域での接着強さを向上させる。
【００１２】
エポキシ樹脂としては、上記の芳香族エポキシ樹脂に加えて、二官能価を超えるエポキシ樹脂を含むことが好ましい。接着剤組成物が芳香族エポキシ樹脂とともに二官能価を超える多官能エポキシ樹脂を含有することにより、硬化後の接着剤組成物のＴｇを１７０℃以上とすることができるからである。このような二官能価を超える多官能エポキシ樹脂としてはテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン、ノボラック型エポキシ樹脂を挙げることができる。
【００１３】
エポキシ樹脂として、さらに、ポリエチレングリコール型エポキシ、ポリプロピレングリコール型エポキシなどのような多価アルコール型エポキシを用いることができ、その他、グリシジルアミン型エポキシ類、ダイマー酸変性グリシジルエステル型エポキシ類、ハロゲン化エポキシ類、アミノフェノール型エポキシ類などの他のエポキシ樹脂を含むことができる。
【００１４】
また、エポキシ樹脂のための硬化剤としてはエポキシ樹脂１００質量部あたり１〜２０質量部のジシアンジアミド系硬化剤が用いられる。かかる硬化剤が上記範囲よりも少量であると、接着剤の硬化が十分でなく、ガラス転移温度（Ｔｇ）が低くなり、また、上記範囲よりも多量である場合も、硬化後の接着剤Ｔｇが低くなるなどの特性の低下を招くことがある。なお、ジシアンジアミド系硬化剤はジシアンジアミドまたはその誘導体であってよい。また、上記硬化剤は慣用の硬化触媒と併用してもよい。
【００１５】
１液型エポキシ系接着剤組成物は、靭性付与剤として、熱可塑性エラストマーでガラス転移温度が−４０℃未満のゴム成分を含む。このような靭性付与剤は接着剤組成物の硬化後に、接着剤に対して、低温での高い接着強さ及び耐熱衝撃性を付与する。Ｔｇが−４０℃未満であるのは、自動車の使用条件が極低温であっても靭性付与剤のエラストマー性を維持することができることを確保するためである。このような靭性付与剤としては、イソプレンゴム、天然ゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエン−アクリロニトリルゴム、クロロプレンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴムなどが挙げられる。また、上記のゴム成分をコア部分とするコアシェル型ポリマーも靭性付与剤としては用いることができる。このようなコアシェル型ポリマーにおいて、シェル部分を構成する材料としてはアクリルポリマーを挙げることができる。
【００１６】
靭性付与剤は硬化後の接着剤組成物に良好な特性を与えるような量で含まれ、エポキシ系接着剤組成物中のエポキシ樹脂１００質量部あたりに１０〜１５質量部の量で含まれる。靭性付与剤の量が１０質量部未満であると、低温での接着強さが十分でなく、また、耐熱衝撃性が十分でなくなることがある。一方、靭性付与剤が１５質量部を超えると、高温での接着強さが不十分になることがある。
【００１７】
本発明のエポキシ系接着剤組成物は、適当な量のフィラーを含む。接着剤組成物の線膨張係数を抑制することができるので、フィラーは硬化後の接着剤組成物の高温域での接着強さを向上させることができ、また、耐熱衝撃性を改良する作用も有する。フィラーは接着剤組成物のコストを低減することもできる。フィラーとしては、具体的には、金属、金属酸化物、無機物の粉体を用いてよい。より具体的には、フィラーはアルミニウム金属、アルミナ、シリカ、硫酸バリウムの粉状物を用いることができる。粒子の形態は球形であっても、楕円球であっても、針状であっても、平板状であってもよく、特に限定されない。また、限定するわけではないが、フィラーの粒径は、一般に、１０〜６０μｍである。なお、フィラーの粒径はフィラー断面の最大長さを意味する。フィラーの粒径が小さすぎると、接着剤組成物の粘度が高くなりすぎ、塗布時の作業性が悪くなることがある。一方、フィラーの粒径が大きすぎると、接着剤層が厚くなりすぎ、せん断接着強さなどの性能が低下する。
【００１８】
フィラーの量は、限定するわけではないが、一般に、接着剤組成物中に８０質量％以下の量で含まれる。フィラーの量が多量でありすぎると、接着強さが低下することがあるからである。
【００１９】
以下において、本発明のエポキシ系接着剤組成物を適用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部分分解図を示している。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。
【００２０】
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シャフト１６が内蔵されており、ラックシャフト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。そのラックシャフト１６は、第１ラックハウジング１２に設けられたピニオンシャフト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。ラックシャフト１６とピニオンシャフト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。
【００２１】
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、ラックシャフト１６の軸線方向の中間部には中空円筒状にモータシャフト１８が同軸的にラックシャフト１６の外側に遊嵌されている。
【００２２】
モータシャフト１８は、その一端側（ピニオンシャフト１７側）に嵌合段部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。
【００２３】
また、第１ベアリング２１は、モータシャフト１８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シャフト１８に対して固定されている。同モータシャフト１８には永久磁石２７が本発明に係るエポキシ系接着剤を介して外設して固定されている。
【００２４】
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により互いに締め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、モータシャフト１８の軸線方向の動きが規制されることとなる。
【００２５】
モータシャフト１８の他端側（ピニオンシャフト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嵌合段部１４ｂが形成されている。そして、モータシャフト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に内嵌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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
また、モータハウジング１４とモータシャフト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、モータシャフト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。
【００２９】
モータシャフト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。
【００３０】
ラックシャフト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が設けられ、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、ラックシャフト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シャフト１８の正逆回転の回転トルクをラックシャフト１６の軸線方向の往復動のアシスト力に変換して、ピニオンシャフト１７に連結された図示しない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。
【００３１】
本発明のエポキシ系接着剤組成物は、上記のように、電動パワーステアリング装置のモータシャフト１８と永久磁石２７との接着に用いることができる。本発明の接着剤組成物を磁石及び／又はモータシャフトにヘラ、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。
【００３２】
以上、モータシャフト１８とラックシャフト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、モータシャフトとラックシャフト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（例えば特開平８−２０７７９６号公報に記載）、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電動パワーステアリング装置の永久磁石とモータシャフトとの接着においても本発明のエポキシ系接着剤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ステアリング装置（例えば特開２０００−２１１５４１公報に記載）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。本発明のエポキシ系接着剤組成物を用いて永久磁石とモータシャフトとを接着すると、強固でかつ耐冷熱サイクル性が優れた接着構造体を得ることができるので、永久磁石とモータシャフトとの間の固定に機械的固定を併用する必要がなくなる。このため、モータの構成を簡素化でき、かつモータを小型化できることから、電動パワーステアリング装置全体を小型化できるという効果がある。
【００３３】
【実施例】
以下において、本発明のエポキシ系接着剤組成物を実施例に基づいてさらに説明する。
実施例１及び比較例１〜３
以下の表１の配合表に示す組成を有する１液型エポキシ系接着剤組成物を作製した。各原料を所定量、容器に秤量し、コンディショニングミキサーで均一になるまで混合した。
【００３４】
【表１】
2005015563.tif 000002
【００３５】
上記の表中、ＤＧＥＢＡは油化シェル（株）社製のビスフェノールＡ型エポキシ樹脂であり、
エピコート８０７は油化シェル（株）社製のビスフェノールＦ型エポキシ樹脂であり、
ＴＧＤＤＭは東都化成（株）社製のテトラグリシジルジアミノジフェニルメタン（ＹＨ４３４）であり、
ＦＸ６０２は日本合成ゴム（株）（ＪＳＲ）社製のカルボキシル基含有架橋ニトリルブチルゴム（ＮＢＲ）からなるゴム成分であり、ガラス転移温度（Ｔｇ）は約−５０℃であり、
ＡＣ３３５５はガンツ化成（株）社製のアクリルコアシェルポリマーからなるゴム成分であり、コア成分のＴｇは約−２０℃であり、
ＣＧ１４００はエアプロダクツ（株）社製のジシアンジアミドであり、
ＤＣＭＵはアルドリッチ（株）社製の３−（３，４−ジクロロフェニル）−１，１−ジメチルウレアであり、
アルミニウム金属粉は東洋アルミニウム（株）社製のＡＣ２５００であり、
アルミナ粉は昭和電工（株）社製のＡＳ−１０であり、
Ａ２００はアエロジル（株）社製のシリカ粉である。
【００３６】
以下の条件で、２枚のアルミニウム試験片どうしを接合する接着剤のせん断接着強さを測定し、そしてネオジム磁石と鉄試験片との間を接合する接着剤のせん断接着強さ及び耐熱衝撃性を測定した。
2005015563.tif 000003
【００３７】
【表２】
2005015563.tif 000004
【００３８】
上記の表２から、本発明の接着剤組成物では１０００サイクルの冷熱サイクル後にも優れた耐熱衝撃性を有することが確認された。
【００３９】
【発明の効果】
本発明の１液型エポキシ系接着剤組成物は、広い温度域において高い接着強さを有し、かつ冷熱サイクル後にも優れた接着強さを有する。
また、本発明のエポキシ系接着剤組成物を用いて永久磁石とモータシャフトとを接着すると、強固でかつ耐冷熱サイクル性が優れた接着構造体を得ることができるので、永久磁石とモータシャフトとの間の固定に機械的固定を併用する必要がなくなる。このため、モータの構成を簡素化でき、かつモータを小型化できることから、電動パワーステアリング装置全体を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電動パワーステアリング装置の部分分解図を示している。
【図２】図１の電動パワーステアリング装置の拡大図を示している。
【符号の説明】
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…ラックシャフト
１８…モータシャフト
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
【図１】
2005015563.tif 000005
【図２】
2005015563.tif 000006