JP4557509B2 - Epoxy adhesive composition for electric power steering apparatus, adhesive structure, and electric power steering apparatus - Google Patents
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Description
【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】
【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。
1.アルミニウム試験片(Al)の接合におけるせん断接着強さ
試験片サイズ:1.6mm×25mm×100mm
接着面積:12.5mm×25mm
接着剤層の厚さ:0.1mm
硬化条件:140℃で30分間
引張速度:5mm/分
表面処理:クロム酸混液(FPL)エッチング
2.ネオジム磁石(Nd)と鉄試験片(Fe)との接合におけるせん断強さ及び耐熱衝撃性試験
試験片サイズ:Nd磁石7.65mm×4.83mm×45.5mm、FeSC45C:3.2mm×25mm×100mm
接着面積:8mm×35mm
接着剤層の厚さ:0.1mm
硬化条件:140℃で30分間
引張速度:5mm/分
表面処理:メチルエチルケトン(MEK)脱脂
冷熱サイクル:−40℃から120℃
【0037】
【表2】
【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a one-pack type epoxy adhesive composition suitable for bonding a permanent magnet (for example, a neodymium magnet) and a metal part in the manufacture of an electric power steering device, an adhesive structure using the same, and such an adhesive structure. The present invention relates to an electric power steering apparatus having a body.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, a hydraulic assist type power steering (hydraulic power steering) has been often used for a power steering device of an automobile. However, since the hydraulic power steering uses the hydraulic pressure generated by driving the engine, there is a drawback that the fuel cost efficiency is reduced. In order to remedy such drawbacks, recently, as an alternative to hydraulic power steering, there is an example in which an electric power steering device with the assistance of a DC brushless motor is mounted on a small vehicle. However, in a large vehicle, it is difficult to apply the electric power steering device for a small vehicle as it is. In large-sized electric power steering devices, in order to obtain high output, large magnets cannot be sufficiently fixed by electric power steering devices used in small vehicles or by other conventional one-component epoxy adhesives. is there. That is, it is because the adhesive strength after the durability test is significantly lowered or the magnet is dropped after the durability test due to insufficient adhesive strength in a high temperature region or insufficient heat and heat cycle resistance.
[0003]
In order to avoid this, a magnet bonding method using a silicone adhesive having a low elastic modulus can be considered. However, a silicone adhesive is a relatively expensive adhesive, and a silicone adhesive has an absolute bonding strength. Therefore, the combined use of mechanical fixation (for example, mechanical stop) is inevitable. Mechanical fixation is undesirable because it induces magnetic field disturbances and reduces the overall efficiency of the motor.
[0004]
Thus, there is a demand for an adhesive having a high adhesive strength in a high temperature range and a cold-heat cycle resistance. Patent Document 1 discloses a method of using a fluorene epoxy resin in order to obtain a highly heat-resistant epoxy adhesive. Since this adhesive provides a resin having a high glass transition temperature (Tg) upon curing, it has high heat resistance, but is not necessarily excellent in heat cycleability. On the other hand, in Patent Document 2, an epoxy adhesive containing a cross-linked acrylic rubber is used in order to prevent breakage of a magnet in a cooling / heating cycle. However, the evaluation cycle is as short as 100 cycles, and the required characteristics such as adhesive strength are low in the first place.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-6-192394 (Claims)
[Patent Document 2]
JP-A-8-283687 (Claims)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
Accordingly, an object of the present invention is to satisfy a high adhesive strength required for the manufacture of an electric power steering device for a large vehicle in a wide temperature range and to maintain the adhesive strength even after a cooling cycle. It is providing a type epoxy adhesive composition. The present invention also provides an adhesive structure in which motor parts are bonded with such an adhesive composition, and an electric power steering apparatus having such an adhesive structure.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The present invention solves the above problems, and according to one aspect of the present invention, 100 parts by mass of an epoxy resin containing at least an aromatic epoxy resin, 1 to 20 parts by mass of a dicyandiamide curing agent, a glass transition temperature ( Tg) is a one-pack type epoxy adhesive composition for an electric power steering apparatus, comprising 10 to 15 parts by mass of a toughness imparting agent comprising a thermoplastic elastomer having a temperature of less than -40 ° C, and a filler, There is provided an epoxy adhesive composition having a Tg after curing of the adhesive composition of 170 ° C. or more and a storage elastic modulus of 2 GPa or less as measured with a dynamic viscoelasticity tester at 25 ° C. and 10 Hz. The
Such an adhesive composition exhibits a high adhesive strength between the permanent magnet and the metal part in a wide temperature range during curing, and has excellent thermal shock resistance.
[0008]
According to another aspect of the present invention, there is provided an adhesive structure in which a motor shaft and a permanent magnet formed of a material having a linear expansion coefficient different from that of the motor shaft are fixed with the epoxy adhesive composition. Provided.
In such an adhesive structure, adhesion between the permanent magnet and the motor shaft is strong, and the cold-heat cycle can be improved.
[0009]
According to still another aspect of the present invention, in the electric power steering apparatus including a motor that generates assist torque that reduces the steering force applied to the steering wheel, the above-described adhesive structure is used for the motor. An electric power steering device is provided.
According to still another aspect of the present invention, a rack shaft having a ball screw groove having a ball screw structure is inserted and arranged along the axial direction of a motor shaft of a motor formed in a hollow cylindrical shape, and a ball having a ball screw structure is provided. A motor housing that includes a screw nut interposed between the motor shaft and the rack shaft, covers the motor shaft, and a plurality of rack housings that are coaxially coupled to both ends of the motor housing and cover the rack shaft; In an electric power steering apparatus in which both ends of a shaft are supported by bearings provided at both ends of a motor housing, an electric power steering apparatus using the above-described adhesive structure for the motor is provided.
By using the adhesive structure of the present invention that is strong and has improved cold-heat cycle, the permanent magnet and the motor shaft can be fixed with sufficient strength without using mechanical fixing. When the mechanical fixing is not used, the disturbance of the magnetic field due to the mechanical fixing and the reduction in the efficiency of the entire motor based on this can be eliminated, and the electric power steering apparatus itself can be miniaturized by simplifying the configuration of the motor.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The one-pack type epoxy adhesive composition for an electric power steering device of the present invention includes an epoxy resin containing at least an aromatic epoxy resin and a dicyandiamide-based curing agent, is a thermoplastic elastomer as a toughness imparting agent, and has a glass transition temperature ( Tg) contains a rubber component of less than −40 ° C. and further contains a certain amount of filler.
[0011]
The epoxy resin used in the adhesive composition of the present invention is bisphenol A type epoxy, bisphenol F type epoxy, bisphenol AD type epoxy, in order to develop high heat resistance and high adhesive strength after curing of the adhesive composition. It is preferable that an aromatic epoxy such as bisphenol S type epoxy or biphenyl type epoxy is contained as a main component and a bisphenol A type epoxy resin (DGEBA) is contained as a main component. Such an aromatic epoxy resin imparts a high Tg to the cured adhesive, and thus improves the heat resistance of the adhesive and improves the adhesive strength in a high temperature range.
[0012]
As an epoxy resin, it is preferable to contain the epoxy resin exceeding bifunctionality in addition to said aromatic epoxy resin. It is because Tg of the adhesive composition after curing can be set to 170 ° C. or more by containing the polyfunctional epoxy resin having a bifunctionality together with the aromatic epoxy resin. Examples of such a polyfunctional epoxy resin exceeding the bifunctionality include tetraglycidyl diaminodiphenylmethane and novolac type epoxy resin.
[0013]
As the epoxy resin, polyhydric alcohol type epoxy such as polyethylene glycol type epoxy and polypropylene glycol type epoxy can be used. Besides, glycidylamine type epoxy, dimer acid-modified glycidyl ester type epoxy, halogenated epoxy Other epoxy resins such as aminophenol-type epoxies.
[0014]
Moreover, 1-20 mass parts dicyandiamide type | system | group hardening | curing agent is used per 100 mass parts of epoxy resins as a hardening | curing agent for epoxy resins. When the amount of the curing agent is less than the above range, the adhesive is not sufficiently cured, and the glass transition temperature (Tg) becomes low. Even when the amount is larger than the above range, the cured adhesive Tg It may lead to deterioration of characteristics such as lowering. The dicyandiamide-based curing agent may be dicyandiamide or a derivative thereof. The curing agent may be used in combination with a conventional curing catalyst.
[0015]
The one-pack type epoxy adhesive composition includes a rubber component having a glass transition temperature of less than −40 ° C. as a toughness imparting agent. Such a toughness imparting agent imparts high adhesive strength and thermal shock resistance at low temperatures to the adhesive after the adhesive composition is cured. The reason why Tg is less than −40 ° C. is to ensure that the toughness-imparting agent can maintain the elastomeric property even when the use condition of the automobile is extremely low. Examples of such a toughness imparting agent include isoprene rubber, natural rubber, butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene-acrylonitrile rubber, chloroprene rubber, urethane rubber, fluorine rubber, and acrylic rubber. In addition, a core-shell type polymer having the rubber component as a core part can also be used as a toughness imparting agent. In such a core-shell type polymer, an acrylic polymer can be exemplified as a material constituting the shell portion.
[0016]
The toughness-imparting agent is included in an amount that gives good properties to the cured adhesive composition, and is included in an amount of 10 to 15 parts by mass per 100 parts by mass of the epoxy resin in the epoxy adhesive composition. If the amount of the toughness-imparting agent is less than 10 parts by mass, the adhesive strength at low temperatures may not be sufficient, and the thermal shock resistance may not be sufficient. On the other hand, when the toughness-imparting agent exceeds 15 parts by mass, the adhesive strength at high temperatures may be insufficient.
[0017]
The epoxy adhesive composition of the present invention contains a suitable amount of filler. Since the linear expansion coefficient of the adhesive composition can be suppressed, the filler can improve the adhesive strength in the high temperature range of the adhesive composition after curing, and also has the effect of improving the thermal shock resistance. Have. Fillers can also reduce the cost of the adhesive composition. Specifically, metal, metal oxide, or inorganic powder may be used as the filler. More specifically, the filler can be powdered aluminum metal, alumina, silica, or barium sulfate. The form of the particles may be spherical, elliptical, acicular, or flat, and is not particularly limited. Moreover, although not necessarily limited, the particle size of a filler is generally 10-60 micrometers. In addition, the particle size of a filler means the maximum length of a filler cross section. If the particle size of the filler is too small, the viscosity of the adhesive composition becomes too high, and workability during application may be deteriorated. On the other hand, when the particle size of the filler is too large, the adhesive layer becomes too thick, and the performance such as shear bond strength decreases.
[0018]
The amount of the filler is not limited, but is generally included in the adhesive composition in an amount of 80% by mass or less. This is because if the amount of the filler is too large, the adhesive strength may decrease.
[0019]
Hereinafter, an electric power steering apparatus to which the epoxy adhesive composition of the present invention can be applied will be described. FIG. 1 shows a partially exploded view of the electric power steering apparatus. The electric
[0020]
A cylindrical body constituted by the
[0021]
Next, description will be made with reference to FIG. A
[0022]
The
The
[0023]
Further, the
[0024]
The
[0025]
On the other end side of the motor shaft 18 (on the side opposite to the pinion shaft 17 side), a hollow cylindrical
Further, a second
[0026]
The
[0027]
A circumferential groove 13d is formed on the outer peripheral surface of the
[0028]
Further, the
[0029]
A
[0030]
On the outer peripheral surface of the rack shaft 16, a spiral
[0031]
The epoxy adhesive composition of the present invention can be used for bonding the
[0032]
The rack assist type electric power steering apparatus in which the
[0033]
【Example】
Below, the epoxy-type adhesive composition of this invention is further demonstrated based on an Example.
Example 1 and Comparative Examples 1-3
A one-component epoxy adhesive composition having the composition shown in the formulation table of Table 1 below was prepared. A predetermined amount of each raw material was weighed into a container and mixed with a conditioning mixer until uniform.
[0034]
[Table 1]
[0035]
In the above table, DGEBA is a bisphenol A type epoxy resin manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.
Epicoat 807 is a bisphenol F type epoxy resin manufactured by Yuka Shell Co., Ltd.
TGDDM is tetraglycidyldiaminodiphenylmethane (YH434) manufactured by Toto Kasei Co., Ltd.
FX602 is a rubber component composed of carboxyl group-containing crosslinked nitrile butyl rubber (NBR) manufactured by Nippon Synthetic Rubber Co., Ltd. (JSR), and has a glass transition temperature (Tg) of about −50 ° C.
AC3355 is a rubber component made of an acrylic core-shell polymer manufactured by Gantz Kasei Co., Ltd., and the Tg of the core component is about −20 ° C.
CG1400 is dicyandiamide manufactured by Air Products Co., Ltd.
DCMU is 3- (3,4-dichlorophenyl) -1,1-dimethylurea manufactured by Aldrich Co., Ltd.
The aluminum metal powder is AC2500 manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd.
Alumina powder is AS-10 manufactured by Showa Denko KK
A200 is a silica powder manufactured by Aerosil Co., Ltd.
[0036]
Under the following conditions, the shear bond strength of the adhesive joining two aluminum test pieces was measured, and the shear bond strength and thermal shock resistance of the adhesive joining the neodymium magnet and the iron test piece were measured. Was measured.
1. Shear bond strength test piece size for joining aluminum test pieces (Al): 1.6 mm × 25 mm × 100 mm
Bonding area: 12.5mm x 25mm
Adhesive layer thickness: 0.1 mm
Curing condition: 30 minutes at 140 ° C. Tensile speed: 5 mm / min Surface treatment: Chromic acid mixed solution (FPL) etching Shear strength and thermal shock resistance test specimen size in joining of neodymium magnet (Nd) and iron specimen (Fe): Nd magnet 7.65 mm x 4.83 mm x 45.5 mm, FeSC45C: 3.2 mm x 25 mm x 100mm
Bonding area: 8mm x 35mm
Adhesive layer thickness: 0.1 mm
Curing conditions: 140 ° C. for 30 minutes Tensile speed: 5 mm / min Surface treatment: Methyl ethyl ketone (MEK) degreasing and cooling cycle: −40 ° C. to 120 ° C.
[0037]
[Table 2]
[0038]
From Table 2 above, it was confirmed that the adhesive composition of the present invention has excellent thermal shock resistance even after 1000 cycles of cooling and heating.
[0039]
【The invention's effect】
The one-pack type epoxy adhesive composition of the present invention has high adhesive strength in a wide temperature range, and has excellent adhesive strength even after a cooling and heating cycle.
In addition, when the permanent magnet and the motor shaft are bonded using the epoxy adhesive composition of the present invention, a strong and excellent heat cycle resistance can be obtained, so that the permanent magnet and the motor shaft There is no need to use mechanical fixing together with fixing between the two. For this reason, since the structure of a motor can be simplified and a motor can be reduced in size, the whole electric power steering apparatus can be reduced in size.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 shows a partially exploded view of an electric power steering apparatus.
2 shows an enlarged view of the electric power steering apparatus of FIG. 1. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
21 ... 1st bearing (bearing)
26 ... Ball screw nut
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