JPWO2012066693A1 - ボールねじ - Google Patents

Abstract

この発明の課題は、溝状のボール戻し経路（ボール循環溝）を有するボールねじの耐久性、ボール循環性能、および加工性能を更に向上させることである。ボールねじは、螺旋溝（２０１ａ）を外周面に有するねじ軸（２０１）と、螺旋溝（２０１ａ）に対向する螺旋溝（２０２ａ）を内周面に有するナット（２０２）と、両螺旋溝（２０１ａ，２０２ａ）により形成される螺旋状の軌道内に転動自在に装填された複数のボール（２０３）と、ボール（２０３）を軌道の終点から始点へ戻し循環させるボール循環溝（２４１）と、を備えている。そして、ボール循環溝（２４１）の両側面（２４１ｂ，２４１ｂ）と各側面（２４１ｂ）に連続し軸方向に延びる面（２４２）とで形成される角部（２４１ｃ）が、丸く形成されている。

Description

本発明は、溝状のボール戻し経路（ボール循環溝）を有するボールねじに関する。

ボールねじは、螺旋状のねじ溝（以降においては螺旋溝と記すこともある）を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路（以降においては軌道と記すこともある）内に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールをボール転走路の終点から始点に戻し循環させるボール戻し経路（以降においてはボール循環溝又はボール循環路と記すこともある）と、を備えている。そして、ボールを介してねじ軸に螺合されているナットとねじ軸とを相対回転運動させると、ボールの転動を介してねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。

このようなボールねじは、一般的な産業用機械の位置決め装置等だけでなく、自動車、二輪車、船舶等の乗り物に搭載される電動アクチュエータにも使用されている。
ボール戻し経路を用いたボールの循環方式には循環チューブ方式やコマ方式などがあり、コマ方式の場合は、ボール戻し経路をなす凹部（溝状のボール戻し経路）が形成されたコマをナットの貫通穴に嵌めている。これに対して、溝状のボール戻し経路（「ボール循環溝」と称されることが多い）がナットの内周面に直接形成されていれば、組み付けの手間やコストが低減できるとともに、ボール循環の信頼性向上も期待できる。

特許文献１には、ボール循環溝がナットの内周面に直接形成されているボールねじの製造方法として、循環溝（ボール循環溝）をナット素材の内周面に塑性加工で直接形成した後、雌ねじ溝（ボール転動溝）を切削加工することが記載されている。
特許文献２には、ナットの軸方向一端部に、ナットと一体に同軸の円環状のボール循環部を設け、このボール循環部にボール循環溝を設けることが記載されている。

特許文献３には、循環溝（ボール循環溝）のボール進行方向に直交する、溝底と一対の側面を有する断面形状を、溝底から離れる方向に向けて側面が広がる形状とすることが記載されている。これにより、循環溝とボールとの隙間を小さく設定して、ボールの蛇行および循環溝とねじ軸との間の段差を抑えることができるため、異音や振動を抑制し、円滑な動作を確保できると記載されている。

特許文献４には、ボール循環溝をねじ軸に設け、ボール循環溝の全体を径方向で穏やかに波打つ形状にするとともに、ねじ軸のねじ溝との連結部分を極端に鋭いエッジのたたない形状にすることが記載されている。これにより、ねじ軸のねじ溝とボール循環溝との間でボールが円滑に出入りできるようにしている。

日本国特許公開公報 ２００８−２８１０６３Ａ 日本国特許公開公報 ２００４−１０８５３８Ａ 日本国特許公開公報 ２００８−２６７５２３Ａ 日本国特許公開公報 ２００３−１６６６１６Ａ 日本国特許公開公報 ２００７−１４６８７４Ａ 日本国特許公開公報 ２００８−２８１０６４Ａ 日本国特許公開公報 ２０００−２９７８５４Ａ 日本国特許公開公報 ２００３−１８３７３５Ａ 日本国特許公開公報 ２００６−９０４３７Ａ 日本国特許公開公報 ２００７−９２９６８Ａ 日本国特許公開公報 ２０１０−１３８９５１Ａ 日本国特許公開公報 １９９９−２１０８５９Ａ 日本国特許公開公報 ２００５−２９９７５４Ａ 日本国特許公開公報 ２００４−３６３１Ａ

特許文献１〜４に記載された方法では、溝状のボール戻し経路（ボール循環溝）を有するボールねじの耐久性、ボール循環性能、および加工性能を向上させるという点で更なる改善の余地がある。
この発明の課題は、溝状のボール戻し経路（ボール循環溝）を有するボールねじの耐久性、ボール循環性能、および加工性能を更に向上させることである。

前記課題を解決するため、本発明の各態様は、次のような構成からなる。すなわち、本発明の第１の態様に係るボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環溝と、を備え、前記ボール循環溝の両側面と前記各側面に連続し軸方向に延びる面とで形成される角部の少なくとも一部分が、丸く形成されていることを特徴とする。

また、本発明の第２の態様に係るボールねじは、第１の態様に係るボールねじにおいて、前記ナットは、前記ナットの内周面の一部を凹化させて、凹溝からなる前記ボール循環溝を形成した上、前記ナットの内周面に、前記ボール循環溝の端部と接続するように前記ねじ溝を形成することにより形成されたものであることを特徴とする。
さらに、本発明の第３の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、潤滑剤を保持可能な潤滑剤溜まりを備えており、該潤滑剤溜まりは、前記凹溝の内面の一部を凹化させてなる凹部からなることを特徴とする。

さらに、本発明の第４の態様に係るボールねじは、第３の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間の中間部とからなり、前記ボール循環溝の長手方向に直交する平面で切断した前記潤滑剤溜まりの断面の面積は、前記端部に隣接する部分よりも前記中間部に隣接する部分の方が大きいことを特徴とする。

さらに、本発明の第５の態様に係るボールねじは、第３の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝は湾曲しており、前記ボール循環溝の湾曲の径方向外方側に配された潤滑剤溜まりよりも、前記ボール循環溝の湾曲の径方向内方側に配された潤滑剤溜まりの方が、前記ボール循環溝の長手方向に直交する平面で切断した断面の面積が大きいことを特徴とする。

さらに、本発明の第６の態様に係るボールねじは、第３の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝を構成する凹溝及び前記潤滑剤溜まりを構成する凹部は、同時に形成されたものであることを特徴とする。
さらに、本発明の第７の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝の表面の算術平均粗さＲａ₂ が０μｍ超１．６μｍ以下であることを特徴とする。

さらに、本発明の第８の態様に係るボールねじは、第７の態様に係るボールにおいて、円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、前記ナット素材とカムドライバとの間に配置され、前記ボール循環溝に対応する凸部が形成され、前記カムドライバの移動により前記凸部が前記ナットの径方向に移動するカムスライダと、を有し、前記凸部の表面の算術平均粗さＲａ₁ が０．０１μｍ以上０．２μｍ以下である、カム機構の金型を用いたプレス法により、前記凸部で前記ナット素材の内周面を押すことで、前記ナット素材の内周面に前記ボール循環溝を形成したことを特徴とする。

さらに、本発明の第９の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させてなる凹溝で構成されているとともに、前記ナットのねじ溝の表面硬さがＨＲＣ５８以上６２以下、前記ボール循環溝のうち前記ボール転走路との接続部分である両端部の表面硬さがＨＲＣ５８以上６２以下、前記ボール循環溝のうち前記両端部の間の中間部の表面硬さがＨＶ５５０以下であることを特徴とする。

さらに、本発明の第１０の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝のうち前記両端部のみと前記ナットのねじ溝とに高周波焼入れが施されていることを特徴とする。
さらに、本発明の第１１の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、前記ナットは、前記ボール循環溝と前記ボール転走路との境界部分にブラシ加工及びブラスト加工の少なくとも一方を施してバリを除去することにより形成されたものであることを特徴とする。

さらに、本発明の第１２の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、下記の３つの条件Ａ，Ｂ，Ｃを満足することを特徴とする。
条件Ａ：前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
条件Ｂ：前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配された中間部と、前記端部と前記中間部とを接続する湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。

条件Ｃ：前記凹溝の縁部のうち前記湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側の縁部は、曲率半径の異なる複数の円弧が滑らかに連続した形状に形成されている。
さらに、本発明の第１３の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配された中間部と、を備えており、前記端部の溝幅よりも前記中間部の溝幅の方が狭いことを特徴とする。

さらに、本発明の第１４の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、下記の３つの条件Ｄ，Ｅ，Ｆを満足することを特徴とする。
条件Ｄ：前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
条件Ｅ：前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配され互いに逆方向に湾曲する２つの湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。

条件Ｆ：前記凹溝の縁部のうち前記両湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側の縁部は、曲率半径の異なる複数の円弧が滑らかに連続した形状に形成されている。
さらに、本発明の第１５の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、下記の３つの条件Ｇ，Ｈ，Ｉを満足することを特徴とする。

条件Ｇ：前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
条件Ｈ：前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配され互いに逆方向に湾曲する２つの湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。

条件Ｉ：前記凹溝の縁部のうち前記両湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側及び径方向内方側の縁部は、単一の円弧形状に形成されている。
さらに、本発明の第１６の態様に係るボールねじは、第２の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されており、前記ボール循環溝の長手方向の少なくとも一部分は、前記長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が略Ｖ字状をなしていることを特徴とする。

さらに、本発明の第１７の態様に係るボールねじは、第１６の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間の中間部とからなり、前記中間部及び前記端部の少なくとも一方は、前記ボール循環溝の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が略Ｖ字状をなしていることを特徴とする。
さらに、本発明の第１８の態様に係るボールねじは、第１６の態様に係るボールにおいて、前記ボール循環溝を構成する凹溝の底部に潤滑剤溜まりを設けたことを特徴とする。

本発明のボールねじは、耐久性、ボール循環性能、および加工性能が良好である。

本発明のボールねじの第１実施形態の第１例を示す側面図である。 図１のボールねじを構成するコマを示す斜視図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明のボールねじの第１実施形態の第２例を示す側面図である。 図４のＡ−Ａ断面図である。 図５のナットを製造する方法の一例で使用する、金型の構成部品を示す斜視図である。 ボール循環溝の機能を説明する図である。 図７のＡ部とＢ部におけるボールの挙動を説明する図である。 本発明に係るボールねじの第２実施形態を説明する断面図である。 ナットの要部断面図である。 ボール循環路の拡大断面図である。 ナットの凹溝を図１０のＡ矢視方向から見た拡大図である。 ボール循環路の端部の断面形状を示す凹溝の断面図である。 ボール循環路の中間部の断面形状を示す凹溝の断面図である。 ボール転走路の断面形状を示すねじ溝の断面図である。 ボールねじの製造方法を説明する工程図である。 ボール循環路とボール転走路との境界部分を説明するナットの断面図である。 バリが除去された境界部分を示すナットの拡大断面図である。 ブラシ加工によるバリ除去工程を説明する図である。 ブラスト加工によるバリ除去工程を説明する図である。 従来のコマ式ボールねじにおいてナットとコマの境界部分に生じた段差を示す拡大断面図である。 第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法の一例を説明する図である。 第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法の例で使用する金型を構成するカムスライダ及びカムドライバの嵌め合い状態を示す平面図（ａ）と、カムスライダを示す斜視図（ｂ）と、カムドライバを示す斜視図（ｃ）である。 第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法の一例を説明する図であり、（ａ）は、ナット素材の切削加工の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すナット素材と切削工具を矢印ＶＡ方向に見た図である。 第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法の一例を説明する図であり、（ａ）は、ナット素材の切削加工後における軸線方向断面図であり、（ｂ）は、ナット素材の切削加工後における斜視図である。 従来のボールねじ用ナットの製造方法を説明する図である。 第５実施形態のボールねじの製造方法において、ナットの内周面に高周波焼入れを施す方法を説明する断面図である。 有効硬化層の形成状態を示すボール循環路の断面図である。 第６実施形態の第１例のボールねじのナットの凹溝を、図１０のＡ矢視方向から見た拡大図である。 第６実施形態の第２例のボールねじの凹溝を図１０のＡ矢視方向から見た拡大図である。 第６実施形態の第３例のボールねじの凹溝を図１０のＡ矢視方向から見た拡大図である。 従来のボールねじの凹溝を図１０のＡ矢視方向から見た拡大図である。 第７実施形態の第１例のボールねじのナットの凹溝及び凹部を図１０のＡ矢視方向から見た拡大図である。 図３３の凹溝のＢ−Ｂ断面図である。 第７実施形態の第２例のボールねじの凹溝及び凹部を図１０のＡ矢視方向から見た拡大図である。 図３５の凹溝及び凹部のＣ−Ｃ断面図である。 図３５の凹溝及び凹部のＤ−Ｄ断面図である。 第７実施形態の第３例のボールねじの凹溝及び凹部を図１０のＡ矢視方向から見た拡大図である。 電動パワーステアリング装置のステアリングギヤの一部断面図である。

本発明に係るボールねじの実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
〔第１実施形態〕
図１〜３に示すように、第１実施形態の第１例のボールねじは、ねじ軸２０１と、ナット２０２と、ボール２０３と、コマ２０４を備えている。ねじ軸２０１の外周面に螺旋溝２０１ａが形成されている。ナット２０２の内周面に螺旋溝２０２ａが形成されている。ナット２０２の径方向に貫通する貫通穴２０２ｂにコマ２０４が嵌めてある。ボール２０３は、ナット２０２の螺旋溝２０２ａとねじ軸２０１の螺旋溝２０１ａで形成される軌道の間に配置されている。

図２および３に示すように、コマ２０４に、ボール２０３を軌道の終点から始点に戻すボール循環溝２４１が形成されている。コマ２０４に形成されたボール循環溝２４１は、図３に示すように、溝底２４１ａと、溝底２４１ａに連続する１対の側面２４１ｂを有する。ボール循環溝２４１の両側面２４１ｂと各側面２４１ｂに連続する軸方向に延びる面２４２との角部２４１ｃが、丸く形成されている。

図４および５に示す第１実施形態の第２例のボールねじでは、ボール循環溝２４１がナット２０２の内周面２０２ｄに直接形成されており、ナット２０２に図１に示すような貫通穴２０２ｂは形成されていないし、コマ２０４も有さない。
図５に示すように、ナット２０２の内周面２０２ｄに形成されたボール循環溝２４１は、溝底２４１ａと、溝底２４１ａに連続する１対の側面２４１ｂを有する。ボール循環溝２４１の両側面２４１ｂと各側面２４１ｂに連続する軸方向に延びる面（ナット２０２の内周面）２０２ｄとの角部２４１ｃが、丸く形成されている。

第１例および第２例のボールねじによれば、ボール循環溝２４１の角部２４１ｃが丸く形成されているため、丸く形成されていないものと比較して、ボール２０３が循環する際にボール２０３の表面に傷や打痕が発生しにくく、ボール循環溝２４１の角部２４１ｃの欠け等が生じにくい。よって、耐久性が向上する。
また、ボール循環溝２４１を進行するボール２０３が、ねじ軸１の外周面（ランド部）２０１ｂを超える際にもスムーズに移動できるため、ボール循環性能が向上する。さらに、ボール循環溝２４１の角部２４１ｃが丸く形成されていることにより、角部２４１ｃにバリがほとんど発生しない。よって、バリ取りの後工程が省略できるため、加工性能が向上する。

図５に示すような、角部２４１ｃが丸いボール循環溝２４１が直接形成されたナット２０２は、例えば、ナット用素材から作製された円筒状ブランクの内周面に、図６（ａ）に示すような金型２０５を用いた塑性加工でボール循環溝を形成した後に、このボール循環溝の両端を接続するようにボール転動溝を切削加工で形成することにより、製造することができる。図６（ａ）に示す金型２０５は、基部の面２５１に、ボール循環溝２４１に対応させた突起２５２，２５３が形成されている。第１の突起２５２はボール循環溝２４１の溝底２４１ａおよび側面２４１ｂを形成し、第２の突起２５３が角部２４１ｃの丸みを形成する。

角部２４１ｃが丸いボール循環溝２４１をナット２０２に直接形成する他の方法としては、従来の方法で角部が尖ったボール循環溝２４１をナット２０２に直接形成した後、ショットブラスト等のメディア投射法で尖った角部を丸める方法や、図６（ｂ）に示すように、第２の突起２５３の無い金型２０５を用いて塑性流動を利用して角部を丸める方法が挙げられる。

ボール循環溝２４１は、図７に示すように、ナット２０２の螺旋溝２０２ａと接続されている。ボール循環溝２４１のボール導入側（Ａ部）では、図８の右図に示すように、螺旋溝２０２ａからボール循環溝２４１に入ったボール２０３は、ボール循環溝２４１の側面２４１ｂに当たって矢印方向の力を受ける。この力が付与されたボール２０３は、ボール循環溝２４１の中央部（Ｂ部）で、図８の左図に示すように、ねじ軸２０１の外周面（ランド部）２０１ｂを乗り越えて隣の螺旋溝２０２ａに移動する。よって、角部２４１ｃの丸みの度合いは、ボール２０３がスムーズにねじ軸２０１のランド部２０１ｂを乗り越えられる力が付与される範囲に設定する必要がある。

また、特許文献２のように、ナットの軸方向一端部に、ナットと一体に同軸の円環状のボール循環部を設け、このボール循環部にボール循環溝を設けた上で、このボール循環溝の両側面と各側面に連続する軸方向に延びる面との角部を丸く形成してもよい。これにより、ボールねじの耐久性、ボール循環性能、および加工性能を更に向上できる。
また、特許文献３のように、循環溝（ボール循環溝）のボール進行方向に直交する、溝底と一対の側面を有する断面形状を、溝底から離れる方向に向けて側面が広がる形状とした上で、このボール循環溝の両側面と各側面に連続する軸方向に延びる面との角部を丸く形成してもよい。これにより、ボールねじの耐久性、ボール循環性能、および加工性能を更に向上できる。

また、ナット用素材から作製された円筒状ブランクの内周面に、金型を用いた塑性加工でボール循環溝を形成する際に、前記内周面のボール循環溝の周囲にフランジを突出させたボールねじ（日本国特許願 ２００９年第２２６２４１号明細書）において、このボール循環溝（フランジ形成部分はフランジ）の両側面と各側面に連続する軸方向に延びる面との角部を丸く形成してもよい。これにより、ボールねじの耐久性、ボール循環性能、および加工性能を更に向上できる。
また、ボール循環溝がナットではなく、ねじ軸に形成されている場合にも、このボール循環溝の両側面と各側面に連続する軸方向に延びる面との角部を丸く形成することによって、同様の効果を得ることができる。

〔第２実施形態〕
第２実施形態は、ボールねじに関する。
ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路内に転動自在に装填された複数のボールと、からなる。そして、ボールを介してねじ軸に螺合されているナットとねじ軸とを相対回転運動させると、ボールの転動を介してねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。

このようなボールねじには、ボール転走路の始点と終点とを連通させて無端状のボール通路を形成するボール循環路が備えられている。すなわち、ボールは、ボール転走路内を移動しつつねじ軸の回りを回ってボール転走路の終点に至ると、ボール循環路の一方の端部から掬い上げられてボール循環路内を通り、ボール循環路の他方の端部からボール転走路の始点に戻される。このように、ボール転走路内を転動するボールがボール循環路により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸とナットとは継続的に相対移動することができる。
このようなボールねじにおけるボール循環路の形状としては、例えば特許文献３に開示されているように、ボール循環路の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が略Ｕ字状のものが知られている。

しかしながら、特許文献１の方法（後述する図２６に示す方法）のように、金型を用いた鍛造によりナットの内周面の一部を凹化させて凹溝を形成し、この凹溝でボール循環路を構成する場合には、断面形状が略Ｕ字状のボール循環路は、鍛造に大きなエネルギーを要する傾向があった。すなわち、金型が有する凸部をナット用素材の内周面に接触させ、強く押圧することにより塑性加工して凹溝を形成するが、断面形状が略Ｕ字状のボール循環路を形成する場合は、鍛造時に金型の凸部の先端部とナット用素材との当接角度が大きいので、鍛造に大きなエネルギーを要する傾向があった。よって、ボール循環路の形成に要するエネルギーが小さくなるよう、さらなる改良が望まれていた。
そこで、第２実施形態は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、製造時に必要なエネルギーが小さいボールねじを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、第２実施形態は次のような構成からなる。すなわち、第２実施形態のボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、前記ボール循環路は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されており、前記ボール循環路の長手方向の少なくとも一部分は、前記長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が略Ｖ字状をなしていることを特徴とする。

このような第２実施形態のボールねじにおいては、前記ボール循環路は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間の中間部とからなり、前記中間部及び前記端部の少なくとも一方は、前記ボール循環路の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が略Ｖ字状をなしていることが好ましい。また、前記ボール循環路を構成する凹溝の底部に潤滑剤溜まりを設けることが好ましい。
第２実施形態のボールねじは、ボール循環路の長手方向の少なくとも一部分は、前記長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が略Ｖ字状をなしているので、製造時に必要なエネルギーが小さい。

第２実施形態に係るボールねじを、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１例］
図９は、第２実施形態の第１例のボールねじの構造を説明する断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。
図９に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転走路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１と、を備えている。

すなわち、ボール９は、ボール転走路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転走路７の終点に至り、そこでボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてボール循環路１１内を通り、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻されるようになっている。
なお、ねじ溝３ａ，５ａの断面形状（長手方向に直交する平面で切断した場合の断面の形状）は、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。また、ねじ軸３，ナット５，及びボール９の材質は特に限定されるものではなく、一般的な材料を使用可能である。例えば、金属（鋼等），焼結合金，セラミック，樹脂があげられる。

このようなボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対移動するようになっている。そして、ボール転走路７とボール循環路１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール転走路７内を転動するボール９が無端状のボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対移動することができる。

ここで、ボール循環路１１について、図１０，１１の断面図（軸方向に直交する平面で切断した断面図）を参照しながら詳細に説明する。ボール循環路１１は、ナット５の内周面に一体的に形成されている。詳述すると、ナット５の円柱面状の内周面の一部を塑性加工（例えば、金型を用いて鍛造を行う後述の方法）により凹化させて形成した凹溝２２を、ボール循環路１１としている。よって、チューブ式，コマ式等のボール循環形式の場合とは異なり、ボール循環路を構成する別部材は取り付けられていない。そして、別部材が用いられていないので、別部材が用いられた場合に境界部分に生じる、エッジ部を有する段差が生じるおそれはない。

図１１に示すように、ボール転走路７の終点に転動してきたボール９は、ボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてナット５の内部（径方向外方側）に沈み込む。そして、ボール循環路１１内を通ってねじ軸３のランド部３ｂ（ねじ溝３ａのねじ山）を乗り越えて、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻される。
また、図１２に示すように、ボール循環路１１（凹溝２２）は、ボール転走路７（ねじ溝５ａ）との接続部分である両端部１１ａ，１１ａが直線状となっており、両端部１１ａ，１１ａの間に位置する中間部１１ｂが曲線状となっている。この中間部１１ｂの両端と両端部１１ａ，１１ａとが滑らかに接続されていて、図１０のＡ矢視方向から見たボール循環路１１（凹溝２２）の全体形状は略Ｓ字状をなしている。ただし、ボール循環路１１の全体形状は、図１２に示すような略Ｓ字状に限定されるものではない。

この直線状の端部１１ａによりボール９の導入部が形成されており、ボール転走路７からボール循環路１１に入ってきたボール９は、導入部を通って中間部１１ｂの湾曲部分に突き当たることにより案内されて、進行方向を変える。よって、この導入部は、ボール９が激しく衝突する部分である。なお、ボール循環路１１とボール転走路７とは、滑らかに接続されている。すなわち、ボール９と凹溝２２の内面との接点の軌跡と、ボール９とねじ溝５ａの内面との接点の軌跡とが、滑らかに連続するように接続されている。その結果、ボール９が滑らかに循環する。

さらに、ボール循環路１１の形状について、図１２〜１５を参照しながら詳細に説明する。図１３は、ボール循環路１１の端部１１ａの断面形状を示す凹溝２２の断面図であり、図１４は、ボール循環路１１の中間部１１ｂの断面形状を示す凹溝２２の断面図である。また、図１５は、ボール転走路７の断面形状を示すねじ溝５ａの断面図である。いずれの断面図も、ボール循環路１１又はボール転走路７の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面図である。

第１例のボールねじ１においては、ナット５の略周方向に延びるボール循環路１１の断面形状（ボール循環路１１の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状）が、前記長手方向全体でＶ字状をなしている。例として、ボール循環路１１の端部１１ａの断面形状を、図１３に示す。図１３から分かるように、端部１１ａの断面形状は、２直線が交差してなるＶ字状である。

断面形状がＶ字状のボール循環路１１を形成する場合は、断面形状が円弧状や略Ｕ字状のボール循環路を形成する場合と比べて、鍛造時に金型の凸部の先端部（Ｖ字状凸部の先端）とナット用素材との当接角度が小さいので、冷間鍛造が容易となり、また、鍛造に要するエネルギーが大幅に小さくなる。よって、ボールねじ１の製造に際して必要なエネルギーが小さい。このような効果をより高く得るためには、Ｖ字部分のなす角度（交差する前記２直線がなす角度）は９０°以上であることが好ましい。

ただし、凹溝２２の底部からナット５の内周面まで前記２直線が延びた断面Ｖ字状である必要はなく、前記２直線が途中から屈曲した断面五角形状でもよい。すなわち、断面形状が全体としてＶ字状でなくてもよく、凹溝２２のうち底部近傍部分のみが断面Ｖ字状であってもよい。例として、ボール循環路１１の中間部１１ｂの断面形状を、図１４に示す。図１４のような断面形状であれば、図１３のようなＶ字状の場合と比べて凹溝２２の幅が小さくなるので、鍛造における除肉量を削減することができる。よって、鍛造に要するエネルギーがより小さくなる。なお、図１４の凹溝２２は、底部近傍部分が断面Ｖ字状で、開口部近傍部分は断面矩形状であるが、開口部近傍部分は断面台形状でもよい。

また、ボール循環路１１の断面形状がＶ字状であるため、図１３，１４から分かるように、ボール９は凹溝２２の内面と２点で接触し支持される。その結果、ボール循環路１１内でのボール９の挙動が安定する。
さらに、ボール循環路１１の断面形状がＶ字状であるため、ボール循環路１１を構成する凹溝２２の底部に、凹溝２２の内面とボール９とに囲まれた空間が形成される。この空間には、潤滑油，グリース等の潤滑剤を保持可能なので、該空間は潤滑剤溜まりとして機能する。

潤滑剤溜まりに保持されている潤滑剤は、ボールねじ１の使用中にボール９に適宜供給されるので、潤滑剤はボール循環路１１内でボール９の表面に付着し、ボール９とともにボール転走路７に至り、ねじ溝３ａ，５ａ及びボール９の表面の潤滑に供される。そのため、ボールねじ１は潤滑性に優れ長寿命となる。また、潤滑剤溜まり内に保持された潤滑剤によってボールねじ１が潤滑されるため、ボールねじ１の内部に潤滑剤を補給するメンテナンス作業の頻度を少なくすることができる。
このような第１例のボールねじ１の用途は特に限定されるものではないが、自動車部品，位置決め装置等に好適に使用可能である。

次に、第１例のボールねじ１の製造方法の一例を、図１６，１７を参照しながら説明する。まず、円柱状の鋼製素材２０を冷間鍛造等の塑性加工により加工し、ナット５と略同一形状（略円筒形状）のブランク２１を得た（粗成形工程）。このとき、塑性加工により、ブランク２１の外周面にはフランジ１３も形成される。
次に、ブランク２１の円柱面状の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工により凹化させて、ボール転走路７の終点と始点を連通するボール循環路１１をなす略Ｓ字状の凹溝２２を形成した（ボール循環路形成工程）。

凹溝２２を形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、凹溝２２に対応する形状の凸部を有する金型（図示せず）をブランク２１内に挿入し、ブランク２１の内周面に金型の凸部を接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型を強く押圧することにより塑性加工して、凹溝２２を形成することができる。

例えば、後述する図２２に示すように、カムドライバと、凹溝２２に対応する形状の凸部を有するカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いて、凹溝２２を形成してもよい。詳述すると、ブランク２１内にカムドライバとカムスライダを挿入し、そのときカムスライダは、ブランク２１とカムドライバとの間に配置するとともに、凸部をブランク２１の内周面に向けて配置する。ブランク２１内に配されたカムスライダとカムドライバは、ブランク２１の略軸方向（ブランク２１の軸方向から若干傾斜した方向）に延びる傾斜面で相互に接触しており、両傾斜面が金型のカム機構を構成している。

ここで、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、両傾斜面で構成されるカム機構（くさびの作用）によりカムスライダがブランク２１の径方向外方に移動する。すなわち、カムドライバの傾斜面からカムスライダの傾斜面に力が伝達され、カムドライバの軸方向の力がカムスライダを径方向外方へ動かす力に変換される。その結果、カムスライダの凸部がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、塑性加工によりブランク２１の内周面に凹溝２２が形成される。なお、特許文献１の方法（図２６に示す方法）で塑性加工を行ってもよい。

次に、ナット５の内周面に、慣用の切削加工（例えば、後述する図２４に示す方法）により、ボール循環路１１（凹溝２２）の最端部と接続するようにねじ溝５ａを形成した（ねじ溝形成工程）。このとき、凹溝２２（ボール循環路１１）の最端部は球面状をなしているので、ねじ溝５ａとの境界部分３０の段差にコマ式ボールねじの場合のようなエッジ部は発生せず、滑らかな段差となる。その結果、境界部分３０をボール９が通過しても、異音や作動トルク変動が生じにくく、また寿命低下も生じにくい。

最後に、所望の条件で焼入れ，焼戻し等の熱処理を施して、ナット５が得られた。この熱処理の例としては、浸炭処理，浸炭窒化処理，高周波熱処理等があげられる。熱処理が浸炭処理又は浸炭窒化処理である場合は、ナット５の材質は、炭素の含有量が０．１０〜０．２５質量％のクロム鋼又はクロムモリブデン鋼（例えばＳＣＭ４２０）であることが好ましく、熱処理が高周波焼入れである場合は、炭素の含有量が０．４〜０．６質量％の炭素鋼（例えばＳ５３Ｃ，ＳＡＥ４１５０）であることが好ましい。

このようにして製造されたナット５と、慣用の方法により製造されたねじ軸３及びボール９とを組み合わせて、ボールねじ１を製造した。
なお、前述の粗成形工程及びボール循環路形成工程を塑性加工で行ったので、このボールねじ１の製造方法は、材料歩留まりが高いことに加えて、高精度のボールねじを安価に製造することができる。また、塑性加工により製造するため、鋼製素材２０が有するメタルフロー（鍛流線）がほとんど切断されず、また、加工硬化するので、高強度のナット５が得られる。

塑性加工の種類は特に限定されるものではないが、鍛造が好ましく、特に冷間鍛造が好ましい。熱間鍛造を採用することも可能であるが、冷間鍛造は熱間鍛造に比べて高精度な仕上げが可能であるので、後加工を施さなくても十分に高精度なナット５を得ることができる。よって、ボールねじ１を安価に製造することができる。粗成形工程及びボール循環路形成工程における塑性加工を冷間鍛造とすることが好ましいが、いずれか１つの工程における塑性加工を冷間鍛造としてもよい。

［第２例］
第２実施形態の第２例のボールねじの構成及び作用効果は、第１例とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。
第１例のボールねじ１においては、ボール循環路１１の断面形状は、長手方向全体でＶ字状をなしているが、ボール循環路１１の一部分（ボール循環路１１の長手方向の一部分）の断面形状がＶ字状であってもよい。第２例のボールねじ１においては、中間部１１ｂのみが断面Ｖ字状となっており、両端部１１ａ，１１ａの断面形状は、円弧状（単一円弧状）又はゴシックアーク状となっている。鍛造時の除肉量が最も多い中間部１１ｂが断面Ｖ字状となっているので、鍛造に要するエネルギーが大幅に小さくなる。

［第３例］
第２実施形態の第３例のボールねじの構成及び作用効果は、第１例とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。
第３例のボールねじ１においては、第２例の場合とは逆に、両端部１１ａ，１１ａが断面Ｖ字状となっており、中間部１１ｂの断面形状は円弧状（単一円弧状）又はゴシックアーク状となっている。

ボール９の導入部である端部１１ａは、ボール９が負荷領域から無負荷領域へ移動する部分であり、ボール９の挙動が最も不安定な部分である。このような部分の断面形状がＶ字状であり、ボール９が凹溝２２の内面と２点で接触し支持されているため、ボール９の挙動が安定する。
また、ボール９が滑りによって移動する中間部１１ｂの断面形状を、ボール９が凹溝２２の内面と１点で接触する円弧状又は略Ｕ字状とすれば、ボール９の摩耗損失を低減することができる。

なお、上記第１例〜第３例は第２実施形態の一例を示したものであって、第２実施形態は上記第１例〜第３例に限定されるものではない。例えば、第１例〜第３例のボールねじ１においては、凹溝２２を鍛造により形成した例を示したが、鍛造以外の方法によって、ブランク２１の円柱面状の内周面の一部を凹化させて凹溝２２を形成してもよい。例えば、切削加工，研削加工，放電加工等の除去加工によって凹化させてもよい。あるいは、鋳造によって、内周面に凹溝２２を有するブランク２１を製造し、この凹溝２２をボール循環路１１としてもよい。これらの方法により凹溝２２を形成した場合には、ボールねじ１の製造に際して必要なエネルギーが小さいという効果は奏されないが、ボール循環路１１内でのボール９の挙動が安定するという効果は奏される。

また、第１例〜第３例のボールねじ１においては、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１をナット５に形成したナット循環方式のボールねじを例示したが、第２実施形態は、ボール循環路１１に相当するものをねじ軸に形成したねじ軸循環方式のボールねじにも適用可能である。

〔第３実施形態〕
第３実施形態は、ボールねじの製造方法に関する。
ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路内に転動自在に装填された複数のボールと、からなる。そして、ボールを介してねじ軸に螺合されているナットとねじ軸とを相対回転運動させると、ボールの転動を介してねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。

このようなボールねじには、ボール転走路の始点と終点とを連通させて無端状のボール通路を形成するボール循環路が備えられている。すなわち、ボールは、ボール転走路内を移動しつつねじ軸の回りを回ってボール転走路の終点に至ると、ボール循環路の一方の端部から掬い上げられてボール循環路内を通り、ボール循環路の他方の端部からボール転走路の始点に戻される。このように、ボール転走路内を転動するボールがボール循環路により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸とナットとは継続的に相対移動することができる。

ボール循環路を用いたボール循環形式としては、チューブ式，コマ式等が一般的である。コマ式ボールねじにおいては、ボール循環路を構成する循環溝１０１が設けられたコマ１０２が、ナット１０３に形成されたコマ穴１０４に挿入されて固定されている。このようなコマ式ボールねじのナット１０３は、円筒状の素材に切削によって穴開け加工や内外周面の加工を行うことにより製造されるため、材料歩留まりが悪かった。また、ナット１０３とコマ１０２が別部材であるため、ナット１０３とコマ１０２の寸法のバラツキにより、その境界部分に、エッジ部を有する段差１０５が生じるおそれがあった（コマ１０２及びコマ穴１０４の周辺部と段差周辺部を拡大して示した図２１を参照。なお、符号１００はボール転走路である）。

ナットとコマの境界部分に、エッジ部を有する段差が形成されていると、該境界部分をボールが通過した際に異音や作動トルク変動が生じるおそれがあり、ひいては寿命低下が生じて、そのメンテナンスのためにコストが高騰するという問題点があった。そして、この段差を滑らかにするために、砥石，エンドミル等を用いた機械加工を施すと、コマとコマ穴との間に砥粒，切粉等が残留するおそれがあった。

これらの問題を解決する先行技術としては、例えば特許文献６がある。特許文献６においては、コマをナットに取り付ける前に、ナットのねじ溝におけるコマ穴に隣接する部位に、ショットピーニング加工を施している。また、コマの循環溝にもショットピーニング加工を施している。しかしながら、ショットピーニング加工は高コストであるため、加工コストが嵩んでしまうという問題点があった。

そのため、特許文献７においては、ナットを焼結合金で構成することにより、ボール循環路を構成する戻り溝をナットの内周面に一体的に形成している。すなわち、ナットとボール循環路が別部材ではなく一体的に形成されているため、前述のようなエッジ部を有する段差が形成されることがない。

しかしながら、特許文献７に記載のボールねじのナットは、焼結合金によって構成されているので、密度が低いという問題点があった。また、気孔の発生等によって、ナットの強度がボールねじのナットとして十分ではない場合があった。
そこで、第３実施形態は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、異音や作動トルク変動が生じにくく長寿命で安価なボールねじの製造方法を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、第３実施形態は次のような構成からなる。すなわち、第３実施形態のボールねじの製造方法は、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備えるボールねじを製造する方法において、前記ナットの内周面の一部を凹化させて、凹溝からなる前記ボール循環路を形成するボール循環路形成工程と、前記ナットの内周面に、前記ボール循環路の端部と接続するように前記ねじ溝を形成するねじ溝形成工程と、前記ボール循環路と前記ボール転走路との境界部分にブラシ加工及びブラスト加工の少なくとも一方を施してバリを除去するバリ除去工程と、を備えることを特徴とする。

このような第３実施形態のボールねじの製造方法においては、前記ボール循環路形成工程において、前記ナットの内周面の一部を鍛造により凹化させて、凹溝からなる前記ボール循環路を形成してもよい。
この第３実施形態のボールねじの製造方法は、ボール循環路とボール転走路との境界部分に生じるバリを除去するバリ除去工程を備えているので、境界部分をボールが通過する際に異音や作動トルク変動が生じにくく長寿命なボールねじを安価に製造することができる。

第３実施形態のボールねじの製造方法の例を、図面を参照しながら詳細に説明する。図９は、第３実施形態のボールねじの一例の断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。
図９に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転走路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１と、を備えている。

すなわち、ボール９は、ボール転走路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転走路７の終点に至り、そこでボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてボール循環路１１内を通り、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻されるようになっている。

なお、ねじ溝３ａ，５ａの断面形状は、円弧状でもよいしゴシックアーク状でもよい。また、ねじ軸３，ナット５，及びボール９の材質は特に限定されるものではなく、一般的な材料を使用可能であり、例えば金属（鋼等），セラミック，樹脂があげられる。例えば、ナット５を焼結合金で構成すると、密度が低いという問題点や、気孔の発生等によってナット５の強度がボールねじのナットとして不十分となるという問題点が生じるおそれがあるが、ナット５を鋼等の金属で構成すれば、ボールねじのナットとして十分な強度を付与できる。

このようなボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対移動するようになっている。そして、ボール転走路７とボール循環路１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール転走路７内を転動するボール９が無端状のボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対移動することができる。

ここで、ボール循環路１１について、図１０，１１の断面図（軸方向に直交する平面で切断した断面図）を参照しながら詳細に説明する。ボール循環路１１は、ナット５の内周面に一体的に形成されている。詳述すると、ナット５の円柱面状の内周面の一部を塑性加工又は切削加工により凹化させて形成した凹溝２２を、ボール循環路１１としている。よって、チューブ式，コマ式等のボール循環形式の場合とは異なり、ボール循環路を構成する別部材は取り付けられていない。そして、別部材が用いられていないので、別部材が用いられた場合に境界部分に生じる、エッジ部を有する段差が生じるおそれはない。

図１１に示すように、ボール転走路７の終点に転動してきたボール９は、ボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてナット５の内部（径方向外方側）に沈み込む。そして、ボール循環路１１内を通ってねじ軸３のランド部３ｂ（ねじ溝３ａのねじ山）を乗り越えて、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻される。なお、ボール循環路１１の断面形状は、円弧状でもよいしゴシックアーク状でもよい。
このような第３実施形態の本例のボールねじ１の用途は特に限定されるものではないが、自動車部品，位置決め装置等に好適に使用可能である。

次に、第３実施形態のボールねじ１の製造方法の一例を、図１６〜２０を参照しながら説明する。まず、円柱状の鋼製素材２０を冷間鍛造等の塑性加工により加工し、ナット５と略同一形状（略円筒形状）のブランク２１を得た（粗成形工程）。このとき、塑性加工により、ブランク２１の外周面にはフランジ１３も形成される。

次に、ブランク２１の円柱面状の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工（又は切削加工でもよい）により凹化させて、ボール転走路７の終点と始点を連通するボール循環路１１をなす凹溝２２を形成した（ボール循環路形成工程）。凹溝２２を形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、凹溝２２に対応する形状の凸部を有する金型（図示せず）をブランク２１内に挿入し、ブランク２１の内周面に金型の凸部を接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型を強く押圧することにより塑性加工して、凹溝２２を形成することができる。

例えば、後述する図２２に示すように、カムドライバと、凹溝２２に対応する形状の凸部を有するカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いて、凹溝２２を形成してもよい。詳述すると、ブランク２１内にカムドライバとカムスライダを挿入し、そのときカムスライダは、ブランク２１とカムドライバとの間に配置するとともに、その凸部をブランク２１の内周面に向けて配置する。ブランク２１内に配されたカムスライダとカムドライバは、ブランク２１の略軸方向（ブランク２１の軸方向から若干傾斜した方向）に延びる傾斜面で相互に接触しており、両傾斜面が金型のカム機構を構成している。

ここで、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、両傾斜面で構成されるカム機構（くさびの作用）によりカムスライダがブランク２１の径方向外方に移動する。すなわち、カムドライバの傾斜面からカムスライダの傾斜面に力が伝達され、カムドライバの軸方向の力がカムスライダを径方向外方へ動かす力に変換される。その結果、カムスライダの凸部がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、塑性加工によりブランク２１の内周面に凹溝２２が形成される。なお、図２２に示す方法の代わりに、特許文献１の方法（図２６に示す方法）を用いてもよい。

次に、ナット５の内周面に、慣用の切削加工（例えば、後述する図２４に示す方法）により、ボール循環路１１（凹溝２２）の端部と接続するようにねじ溝５ａを形成した（ねじ溝形成工程）。このとき、凹溝２２（ボール循環路１１）の端部は球面状をなしているので、ねじ溝５ａとの境界部分３０の段差にコマ式ボールねじの場合のようなエッジ部は発生せず、滑らかな段差２７となる（凹溝２２の周辺部及び段差周辺部を拡大して示した図１８を参照）。

ただし、凹溝２２（ボール循環路１１）とねじ溝５ａ（ボール転走路７）との境界部分３０（図１７を参照）に、切削加工により微小なバリが生じるおそれがある。バリが存在すると、境界部分３０をボール９が通過した際に異音や作動トルク変動が生じるおそれがあり、ひいては寿命低下が生じるおそれがある。そこで、バリを除去するために、ブラシ加工（図１９を参照。符号５１はブラシである。）及びブラスト加工（図２０を参照。符号５２はブラストノズルである。）の少なくとも一方を境界部分３０に施した（バリ除去工程）。

境界部分３０にバリが存在しないので、ボール循環路１１とボール転走路７が滑らかに接続されている。その結果、境界部分３０をボール９が通過しても、異音や作動トルク変動を生じることがなく、また寿命低下も生じにくい。また、ブラシ加工やブラスト加工を施すと、表面の圧縮残留応力により疲労強度が向上する。さらに、ブラシ加工やブラスト加工は、ショットピーニング加工に比べて低コストであるため、ボールねじ１を安価に製造することができる。さらに、ブラシ加工やブラスト加工によって、境界部分３０にバリが存在せず、しかも、面だらし形状となるため、これらの効果により、ボール９をより円滑に循環させることができる。なお、面だらし形状とは、曲面状の面取り形状である。

さらに、従来のコマ式ボールねじにおいては、ブラシ加工やブラスト加工を施すと、後述する砥粒，メディア，切粉等がコマとコマ穴との間に残留するおそれがあった。しかしながら、第３実施形態のボールねじ１においては、ナット５とボール循環路１１とが一体になっているので、上記のような砥粒，メディア，切粉等の残留という不都合が生じるおそれはない。

ブラシ加工においては、スチール，ステンレス，ポリアミド樹脂（ナイロン）等からなるブラシを用いることができる。このブラシは、砥粒を備えるブラシでもよい。砥粒の種類は特に限定されるものではないが、アルミナ，炭化ケイ素，ダイヤモンド等が好ましい。また、ブラスト加工は、ブラストノズルからメディアを境界部分３０に吹き付ける処理である。メディアの種類は特に限定されるものではないが、スチール，ガラス，アルミナや、ポリアミド樹脂（ナイロン）等のプラスチックが好ましい。また、メディアを吹き付ける時間は特に限定されるものではないが、２秒以上５秒以下が好ましく、３秒前後がより好ましい。さらに、バリ除去工程を終えた境界部分３０の表面粗さは、１．６μｍＲａ以下であることが好ましい。

最後に、所望の条件で焼入れ，焼戻し等の熱処理を施して、ナット５が得られた。この熱処理の例としては、浸炭処理，浸炭窒化処理，高周波熱処理等があげられる。なお、このような熱処理は、バリ除去工程の前に行ってもよい。熱処理後にブラシ加工やブラスト加工を施すと、表面の圧縮残留応力により疲労強度が向上するという効果が、より高まる。また、熱処理が浸炭処理又は浸炭窒化処理である場合は、ナット５の材質はＳＣＭ４２０であることが好ましく、熱処理が高周波焼入れである場合は、Ｓ５３Ｃ又はＳＡＥ４１５０であることが好ましい。

このようにして製造されたナット５と、慣用の方法により製造されたねじ軸３及びボール９とを組み合わせて、ボールねじ１を製造した。
前述の粗成形工程及びボール循環路形成工程を塑性加工で行ったので、このボールねじ１の製造方法は、材料歩留まりが高いことに加えて、高精度のボールねじを安価に製造することができる。また、塑性加工により製造するため、鋼製素材２０が有するメタルフロー（鍛流線）がほとんど切断されず、また、加工硬化するので、高強度のナット５が得られる。

塑性加工の種類は特に限定されるものではないが、鍛造が好ましく、特に冷間鍛造が好ましい。熱間鍛造を採用することも可能であるが、冷間鍛造は熱間鍛造に比べて高精度な仕上げが可能であるので、後加工を施さなくても十分に高精度なナット５を得ることができる。よって、ボールねじ１を安価に製造することができる。粗成形工程及びボール循環路形成工程における塑性加工を冷間鍛造とすることが好ましいが、いずれか１つの工程における塑性加工を冷間鍛造としてもよい。また、塑性加工に切削加工等を組み合わせてもよい。

なお、本例は第３実施形態の一例を示したものであって、第３実施形態は本例に限定されるものではない。例えば、本例のボールねじにおいては、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１をナット５に形成したナット循環方式のボールねじを例示したが、第３実施形態は、ボール循環路１１に相当するものをねじ軸に形成したねじ軸循環方式のボールねじにも適用可能である。

〔第４実施形態〕
第４実施形態は、ボールねじを構成するナットの製造方法、並びにその製造方法に用いられる金型及びその製造方法によって製造されるボールねじ用ナットに関する。
ボールねじは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ボールを軌道の終点から始点に戻すボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動する装置である。

このようなボールねじは、一般的な産業用機械の位置決め装置等だけでなく、自動車、二輪車、船舶等の乗り物に搭載される電動アクチュエータにも使用されている。
ボールねじのボール戻し経路には循環チューブ方式やコマ方式などがあり、コマ方式の場合は、ボール戻し経路をなす凹部が形成されたコマをナットの貫通穴に嵌めている。これに対して、下記の特許文献１には、ボール戻し経路をなす凹部（循環溝）を、ナット素材の内周面に塑性加工で直接形成することが記載されている。その形成方法について図２６を用いて説明する。

まず、図２６（ａ）に示すように、循環溝の形状に対応するＳ字状の凸部５３７，５３８を有する円筒状の加工ヘッド５３０を備えた金型を用意する。そして、ナット素材５１０を、その軸方向を水平方向に向けて台２００の上に置き、ナット素材５１０の内部に加工ヘッド５３０を入れて、凸部５３７，５３８を上に向け、基端部５３０ａと先端部５３０ｂを固定する。次に、この状態で、金型の上部材５２０にプレス圧を掛けて下降させ、凸部５３７，５３８をナット素材５１０の内周面５１１に押し当てることで、ナット素材５１０の内周面５１１を塑性変形させる（図２６（ｂ）参照）。

しかしながら、特許文献１に記載の方法では、循環路の表面粗さが粗いと、以下（１）〜（５）の経緯で循環路に圧痕や、表面剥離が発生するおそれがある。
（１）ボールとの接触により循環路内に鉄粉等の摩耗粉が発生する。
（２）循環路内で発生した摩耗粉がボールに付着して転走路に侵入する。
（３）転走路に侵入した摩耗粉がボールねじ溝とボールとの間で圧迫されることによってボールねじ溝やボールに圧痕が発生する。
（４）発生した圧痕に応力が集中して割れ等が生じ、最終的には表面剥離に至る。
（５）循環路内で発生した摩耗粉がグリース等の潤滑剤中に混入することで、ボールねじ溝表面に形成される潤滑油膜が部分的に破壊され、潤滑性能が低下して温度上昇や早期摩耗を引き起こすことが懸念される。

このような問題を解決するためには、循環路の表面に対して研削や、ブラスト加工等を施すことにより粗さを適正値にすることが挙げられるが、工程が増えることから、加工コストが上がるという問題があった。
また、従来のコマ式ボールねじの場合、コマは焼結により形成されるため、同様に加工コストの問題があった。
そこで、第４実施形態は上記の問題点に着目してなされたものであり、その目的は、工程を増やさずに圧痕発生、表面剥離を防止することができるボールねじ用ナットの製造方法、並びにその製造方法に用いられる金型及びその製造方法によって製造されるボールねじ用ナットを提供することにある。

上記課題を解決するための第４実施形態の一態様に係る金型は、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ナットの内周面に複数の凹部として形成された、前記ボールを軌道の終点から始点に戻す複数のボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじの前記ナットを製造するために用いられる金型であって、円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、前記ナット素材とカムドライバとの間に配置され、前記複数の凹部に対応する複数の凸部が形成され、前記カムドライバの移動により前記複数の凸部が前記ナットの径方向に移動するカムスライダとを有し、少なくとも前記複数の凸部の表面の算術平均粗さＲａ₁ が、０．０１μｍ以上、０．２μｍ以下であることを特徴としている。

前記一態様に係る金型によれば、前記カムスライダの凸部の表面の算術平均粗さＲａ₁ を、０．０１μｍ以上、０．２μｍ以下としたので、このカムスライダを用いた鍛造加工によって前記ナット素材の内周面に形成される凹部の表面粗さを、圧痕発生、表面剥離を防止することができる程度に小さくすることができる。

上記課題を解決するための第４実施形態の一態様に係るボールねじ用ナットの製造方法は、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ナットの内周面に複数の凹部として形成された、前記ボールを軌道の終点から始点に戻す複数のボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじの前記ナットの製造方法であって、前記一態様に係るカム機構の金型を用いて、前記複数の凹部を前記ナット素材の内周面に鍛造加工で同時に形成することを特徴としている。

前記一態様に係るボールねじ用ナットの製造方法によれば、円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、前記ナット素材とカムドライバとの間に配置され、前記複数の凹部に対応する複数の凸部が形成され、前記カムドライバの移動により前記複数の凸部が前記ナットの径方向に移動するカムスライダと、を有し、前記凸部の表面の算術平均粗さＲａ₁ が、０．０１μｍ以上、０．２μｍ以下である前記金型を用いて、カム機構をなす斜面でカムドライバの前記軸方向への運動が前記径方向へ方向を変えてカムスライダに伝達され、カムスライダに形成された複数の凸部がナット素材の内周面を鍛造加工することで、前記ナット素材の内周面に前記複数の凹部が形成される。ここで、前記金型の少なくとも前記複数の凸部の表面の算術平均粗さＲａ₁ が、０．０１μｍ以上、０．２μｍ以下であるので、この凸部によって鍛造加工で形成された前記凹部の表面の算術平均粗さＲａ₂ は、０μｍ超、１．６μｍ以下となる。
その結果、前記ナット素材の内周面に形成される凹部の表面粗さＲａ₂ を、圧痕発生、表面剥離を防止することができる程度に小さくしたボールねじのナットの製造方法を提供することができる。

上記課題を解決するための第４実施形態の一態様に係るボールねじ用ナットは、内周面に螺旋溝が形成されたナットと、外周面に螺旋溝が形成されたねじ軸と、ナットの螺旋溝とねじ軸の螺旋溝で形成される軌道の間に配置されたボールと、前記ナットの内周面に複数の凹部として形成された、前記ボールを軌道の終点から始点に戻す複数のボール戻し経路とを備え、前記軌道内をボールが転動することで前記ナットがねじ軸に対して相対移動するボールねじの前記ナットであって、前記凹部の表面の算術平均粗さＲａ₂ が、０μｍ超、１．６μｍ以下であることを特徴としている。

前記一態様に係るボールねじ用ナットによれば、前記ナット素材の内周面に形成される凹部の表面粗さＲａ₂ を、圧痕発生、表面剥離を防止することができる程度に小さくしたボールねじのナットを提供することができる。
第４実施形態によれば、工程を増やさずに圧痕発生、表面剥離を防止することができるボールねじ用ナットの製造方法、並びにその製造方法に用いられる金型及びその製造方法によって製造されるボールねじ用ナットを提供することができる。

以下、第４実施形態に係るボールねじの製造方法、並びにその製造方法に用いられる金型及びその製造方法によって製造されるボールねじ用ナットの一例について図面を参照して説明する。図２２は、第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法の一例を説明する図である。また、図２３は、第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法の一例で使用する金型を構成するカムスライダ及びカムドライバの嵌め合い状態を示す平面図（ａ）と、カムスライダを示す斜視図（ｂ）と、カムドライバを示す斜視図（ｃ）である。

＜金型＞
図２２に示すように、第４実施形態の本例に使用する金型４５０は、ナット素材４１０を保持する凹部４２１を有する素材ホルダ４２０と、ナット素材４１０の内部に配置するカムスライダ４３０及びカムドライバ４４０とを備えている。

＜カムスライダ＞
カムスライダ４３０は、図２３（ａ）及び（ｂ）に示すように、外周面４３１と軸方向に平行な平面４３２を有する略半円柱状部材であって、外周面４３１をなす円の径は、ナット素材４１０の内周面４１１をなす円４１１ａの径より僅かに小さい。カムスライダ４３０の平面４３２には、径方向の中央部に、軸方向に延びる斜面４３３が形成されている。この斜面４３３は、軸方向一端（上端）の凹部４３４の底面ライン４３４ａと、平面４３２の下端をなすライン４３２ｄを結ぶ平面に相当する。また、ボール戻し経路をなすＳ字状凹部４１５に対応するＳ字状凸部４３５が、カムスライダ４３０の外周面４３１に形成されている。
ここで、カムスライダ４３０は、少なくとも凸部４３５の表面４３５ａが、例えば、バフ研磨などによって鏡面仕上げされている。この鏡面仕上げによって、表面４３５ａの算術平均粗さＲａ₁ は、０．０１μｍ以上、０．２μｍ以下とされる。

＜カムドライバ＞
カムドライバ４４０は、図２３（ｃ）に示すように、長尺な板状部材であって、一方の側面４４１がカムスライダ４３０の斜面４３３と同じ傾斜の斜面になっている。他方の側面４４２は、ナット素材４１０の内周面４１１をなす円４１１ａに沿った円周面となっている。カムドライバ４４０の軸方向寸法は、カムスライダ４３０の軸方向寸法より長い。また、カムドライバ４４０の厚さは、カムスライダ４３０の凹部４３４の開口幅（斜面４３３の両側面間の寸法）に相当する厚さより僅かに薄い。
カムスライダ４３０の斜面４３１とカムドライバ４４０の傾斜した側面４４１が、金型４５０のカム機構を構成する。

＜ボールねじ用ナットの製造方法＞
第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法は、ナット素材４１０の内周面４１１に循環溝を形成する循環溝形成工程と、形成された循環溝の位置に基づいて内周面４１１に転動溝を形成する転動溝形成工程とを含む。

［ナット素材の材料］
ここで、ナット素材４１０の材料としては、以下に説明する転動溝形成工程及び循環溝形成工程後の熱処理が浸炭処理の場合はＳＣＭ４２０が好ましく、高周波焼入れの場合はＳ５３Ｃ、又はＳＡＥ４１５０であることが好ましい。

［循環溝形成工程］
金型４５０を用い、以下の方法で、ナット素材４１０の内周面４１１にボール戻し経路（循環溝）をなすＳ字状凹部４１５を形成する。
まず、素材ホルダ４２０の凹部４２１にナット素材４１０を配置し、ナット素材４１０の内部に、カムスライダ４３０を、凹部４３４側を上にし、Ｓ字状凸部４３５をナット素材４１０の内周面４１１に向けて挿入する。次に、カムスライダ４３０とナット素材４１０の間にカムドライバ４４０を挿入する。その際に、カムスライダ４３０の凹部４３４にカムドライバ４４０の側面４４１側の部分を嵌めて、カムスライダ４３０の斜面４３３とカムドライバ４４０の傾斜した側面４４１を接触させる。図２２（ａ）はこの状態を示す。

次に、ナット素材４１０の内周面４１１にボール戻し経路をなすＳ字状凹部４１５を鍛造加工によって形成する。具体的には、プレス圧を掛けてカムドライバ４４０を上から押すと、カムドライバ４４０の傾斜した側面４４１からカムスライダ４３０の斜面４３３に力が伝達される。これに伴い、カムドライバ４４０の下向きの力がカムスライダ４３０を径方向外側へ動かす力に変換されて、カムスライダ４３０に形成されたＳ字状凸部４３５が、ナット素材４１０の内周面４１１を押して塑性加工される。図２２（ｂ）はこの状態を示す。

これにより、ナット素材４１０の内周面４１１にボール戻し経路をなすＳ字状凹部４１５が形成される。
よって、第４実施形態の本例の方法によれば、軸方向寸法が長く内径が小さいナットを製造する場合でも、カムドライバ４４０に破損を生じさせずにＳ字状凹部４１５を形成することができる。
なお、ナット素材４１０の内周面４１１に二つのＳ字状凹部を形成する場合は、上述の方法で一つのＳ字状凹部４１５を形成した後、カムドライバ４４０を抜いてから、カムスライダ４３０を動かして凸部４３５の位置を変え、再度カムドライバ４４０を挿入して上述の方法を行う。三つ以上のＳ字状凹部４１５を形成する場合はこれを繰り返す。

＜転動溝形成工程＞
次に、循環溝４１５が形成されたナット素材４１０の内周面４１１に、転動溝４１６を形成する。図２４は、第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法の一例を説明する図であり、（ａ）は、ナット素材の切削加工の状態を示す斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すナット素材と切削工具を矢印ＶＡ方向に見た図である。また、図２５は、第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法の一例を説明する図であり、（ａ）は、ナット素材の切削加工後における軸線方向断面図であり、（ｂ）は、ナット素材の切削加工後における斜視図である。

ここでは、図２４に示すような切削工具Ｔを用いて切削加工を行う。切削工具Ｔは、回転軸Ｔａの外周に、刃物Ｔｂを形成している。刃物Ｔｂの切削面（周方向に対向する面）は、転動溝４１６の形状に一致する。回転軸Ｔａは、その軸線Ｏ回りに回転（図２４（ｂ）のＡ）するが、それとは独立して偏心軸Ｑ回りに公転（図２４（ｂ）のＢ）する。なお、このように切削工具Ｔを自転及び公転させる機構としては、例えば遊星歯車機構（図示せず）の遊星歯車に回転軸Ｔａを連結した構成が考えられるが、それに限られない。

この切削加工を行う場合、ナット素材４１０の端面近辺では自転する刃物の公転軌道を、自転する刃物Ｔｂがナット素材４１０の内周面４１１に接触しないよう公転軌道中心よりに逃がすことが必要となる。さらに図２５に示すように、切削工具Ｔの回転軸Ｔａを所定の軸線方向位置で半径方向外方にシフトさせ、転動溝４１６のピッチで軸線方向に送り出しながら公転させつつ、より速い速度で自転させることで、３６０度未満の螺旋状の転動溝４１６を、ナット素材４１０の内周面に切削形成することができる。

このとき、循環溝４１５に軸線方向位置及び位相を合わせることで、図２５に示すように、各循環溝４１５が転動溝４１６の両端に接続するように形成できる。図２４に示す切削工具Ｔでは、２本の転動溝４１６を形成するために、同じナット素材４１０について２回切削加工することになるが、回転軸Ｔａ上に刃物Ｔｂを２つ形成すれば、一度の切削加工で形成できる。

＜ボールねじ用ナット＞
カムスライダ４３０に形成されたＳ字状凸部４３５の表面４３５ａの算術平均粗さＲａ₁ が０．０１μｍ以上、０．２μｍ以下であるので、このカムスライダ４３０を有する金型４５０を用いて形成された循環溝４１６の算術平均粗さＲａ₂ は、０μｍ超、１．６μｍ以下とされる。なお、この循環溝４１６の算術平均粗さＲａ₂ は、少なくとも循環溝４１６においてボール（転動体）と接触する領域の粗さである。

したがって、このようにして循環溝４１６が内周面に形成されたボールねじ用ナットは、圧痕発生、表面剥離を防止することができる程度に小さくしたボールねじのナットの製造方法、並びにその製造方法に用いられる金型及びその製造方法によって製造されるボールねじ用ナットを提供することができる。
また、加工ヘッド５３０の凸部５３７，５３８の表面の算術平均粗さＲａ₁ を０．０１〜０．２μｍとすれば、図２６に示す方法を用いても、上記と同様の粗さを有する循環溝４１６を形成することができる。なお、循環溝４１６以外の部分の加工方法については、特に限定されるものではなく、適宜変更が可能である。

以上、第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法、並びにその製造方法に用いられる金型及びその製造方法によって製造されるボールねじ用ナットの一例について説明したが、第４実施形態は上記の例に限定されるものではなく、第４実施形態の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能である。例えば、第４実施形態に係るボールねじ用ナットの製造方法、並びにその製造方法に用いられる金型及びその製造方法によって製造されるボールねじ用ナットは、ねじ軸循環を採用したボールねじ用ナットにも適用できる。

〔第５実施形態〕
第５実施形態は、ボールねじ及びその製造方法に関する。
ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路内に転動自在に装填された複数のボールと、からなる。そして、ボールを介してねじ軸に螺合されているナットとねじ軸とを相対回転運動させると、ボールの転動を介してねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。

このようなボールねじには、ボール転走路の始点と終点とを連通させて無端状のボール通路を形成するボール循環路が備えられている。すなわち、ボールは、ボール転走路内を移動しつつねじ軸の回りを回ってボール転走路の終点に至ると、ボール循環路の一方の端部から掬い上げられてボール循環路内を通り、ボール循環路の他方の端部からボール転走路の始点に戻される。このように、ボール転走路内を転動するボールがボール循環路により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸とナットとは継続的に相対移動することができる。

ボール循環路を用いたボール循環形式としては、チューブ式，コマ式等が一般的である。チューブ式ボールねじにおいては、ボール循環路を構成するチューブが、ナットに形成された穴に挿入されて固定されている。また、コマ式ボールねじにおいては、ボール循環路を構成する循環溝が設けられたコマが、ナットに形成されたコマ穴に挿入されて固定されている。

一方、ナットの強度向上を目的として、高周波焼入れを施すことによりナットの表面を硬化する技術が知られている（例えば特許文献８を参照）。しかしながら、チューブ式，コマ式のボールねじにおいては、チューブやコマを固定するために、ナットの内外周面を貫通する穴が設けられているため、高周波焼入れを周方向に一様に施すことは容易ではなかった。
これに対して、特許文献１０に開示のボールねじは、チューブやコマは用いられることなく、ナットの内周面にボール循環路が塑性加工により直接形成されているので、高周波焼入れをナットの周方向に一様に施すことが可能となっている。

しかしながら、周方向に一様な高周波焼入れがナットに施されると、ボール転走路と同様の熱処理がボール循環路に対して施されることとなる。特許文献１０に開示のボールねじにおいては、ボール転走路よりもボール循環路の方が深い溝であるため、ナットのうちボール循環路が形成されている部分は薄肉となっている。この部分にボール転走路と同様の熱処理を施して、同程度の硬さに硬化させてしまうと、この部分の靱性が低下してナットの耐久性が低下するおそれがあった。そのため、この部分の肉厚を薄くすることには限度が生じるので、ナットの外径を小さくすることが困難であった。

そこで、第５実施形態は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、ナットの耐久性が優れていることに加えて、ナットの小型化が可能なボールねじ及びその製造方法を提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、第５実施形態は次のような構成からなる。すなわち、第５実施形のボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、前記ボール循環路は、前記ナットの内周面の一部を凹化させてなる凹溝で構成されているとともに、前記ナットのねじ溝の表面硬さがＨＲＣ５８以上６２以下、前記ボール循環路のうち前記ボール転走路との接続部分である両端部の表面硬さがＨＲＣ５８以上６２以下、前記ボール循環路のうち前記両端部の間の中間部の表面硬さがＨＶ５５０以下であることを特徴とする。

このような第５実施形態のボールねじにおいては、前記ボール循環路を構成する凹溝は、鍛造により形成されたものであることが好ましい。
また、第５実施形態のボールねじの製造方法は、上記のようなボールねじを製造するに際して、前記ボール循環路を構成する凹溝を鍛造により形成し、前記ナットのねじ溝を切削加工により形成した後に、前記ボール循環路のうち前記両端部のみと前記ナットのねじ溝とに高周波焼入れを施すことを特徴とする。

第５実施形態のボールねじは、ナットの薄肉部分が硬化されておらず靱性が優れているので、ナットの耐久性が優れていることに加えて、ナットの小型化が可能である。
また、第５実施形態のボールねじの製造方法は、ナットの薄肉部分が硬化されないように高周波焼入れを施すので、ナットの耐久性が優れていることに加えて、ナットが小型であるボールねじを製造することができる。

第５実施形態に係るボールねじ及びその製造方法の一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。図９は、第５実施形態の一例であるボールねじの断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。
図９に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転走路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１と、を備えている。

すなわち、ボール９は、ボール転走路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転走路７の終点に至り、そこでボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてボール循環路１１内を通り、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻されるようになっている。

なお、ねじ溝３ａ，５ａの断面形状は、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。また、ナット５の材質は鋼等の金属材料である。具体的には、Ｓ５３ＣやＳＡＥ４１５０が好ましい。さらに、ねじ軸３及びボール９の材質は特に限定されるものではなく、一般的な材料を使用可能である。例えば、金属（鋼等），セラミック，樹脂があげられる。具体的には、ねじ軸３については、Ｓ５３Ｃ，ＳＡＥ４１５０に加えてＳＣＭ４１５，ＳＣＭ４２０等の浸炭鋼が好ましく、ボール９については、ＳＵＪ２等の軸受鋼やセラミックが好ましい。

このようなボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対移動するようになっている。そして、ボール転走路７とボール循環路１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール転走路７内を転動するボール９が無端状のボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対移動することができる。

ここで、ボール循環路１１について、図１０，１１の断面図（軸方向に直交する平面で切断した断面図）を参照しながら詳細に説明する。ボール循環路１１は、ナット５の内周面に一体的に形成されている。詳述すると、ナット５の円柱面状の内周面の一部を塑性加工又は除去加工（例えば切削加工，放電加工）により凹化させて形成した凹溝２２を、ボール循環路１１としている。よって、チューブ式，コマ式等のボール循環形式の場合とは異なり、ボール循環路を構成する別部材は取り付けられていない。

図１１に示すように、ボール転走路７の終点に転動してきたボール９は、ボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてナット５の内部（径方向外方側）に沈み込む。そして、ボール循環路１１内を通ってねじ軸３のランド部３ｂ（ねじ溝３ａのねじ山）を乗り越えて、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻される。なお、ボール循環路１１の断面形状は、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。

このような第５実施形態の本例のボールねじ１の用途は特に限定されるものではないが、自動車部品，位置決め装置等に好適に使用可能である。
次に、第５実施形態のボールねじ１の製造方法の一例を、図１６，１７を参照しながら説明する。まず、円柱状の鋼製素材２０を冷間鍛造等の塑性加工により加工し、ナット５と略同一形状（略円筒形状）のブランク２１を得た（粗成形工程）。このとき、塑性加工により、ブランク２１の外周面にはフランジ１３も形成される。

次に、ブランク２１の円柱面状の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工（又は切削加工でもよい）により凹化させて、ボール転走路７の終点と始点を連通するボール循環路１１をなす凹溝２２を形成した（ボール循環路形成工程）。このとき、凹溝２２とともに、油溜まりを構成する凹部を塑性加工（又は切削加工でもよい）により形成してもよい。凹溝２２を形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、凹溝２２に対応する形状の凸部を有する金型（図示せず）をブランク２１内に挿入し、ブランク２１の内周面に金型の凸部を接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型を強く押圧することにより塑性加工して、凹溝２２を形成することができる。

例えば、図２２に示すように、カムドライバと、凹溝２２に対応する形状の凸部を有するカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いて、凹溝２２を形成してもよい。詳述すると、ブランク２１内にカムドライバとカムスライダを挿入し、そのときカムスライダは、ブランク２１とカムドライバとの間に配置するとともに、その凸部をブランク２１の内周面に向けて配置する。ブランク２１内に配されたカムスライダとカムドライバは、ブランク２１の略軸方向（ブランク２１の軸方向から若干傾斜した方向）に延びる傾斜面で相互に接触しており、両傾斜面が金型のカム機構を構成している。

ここで、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、両傾斜面で構成されるカム機構（くさびの作用）によりカムスライダがブランク２１の径方向外方に移動する。すなわち、カムドライバの傾斜面からカムスライダの傾斜面に力が伝達され、カムドライバの軸方向の力がカムスライダを径方向外方へ動かす力に変換される。その結果、カムスライダの凸部がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、塑性加工によりブランク２１の内周面に凹溝２２が形成される。なお、図２２に示す方法の代わりに、図２６に示す方法を用いてもよい。

次に、ナット５の内周面に、慣用の切削加工（例えば図２４に示す方法）により、ボール循環路１１（凹溝２２）の端部と接続するようにねじ溝５ａを形成した（ねじ溝形成工程）。このとき、凹溝２２（ボール循環路１１）の端部は球面状をなしているので、ねじ溝５ａとの境界部分３０の段差にコマ式ボールねじの場合のようなエッジ部は発生せず、滑らかな段差となる。その結果、境界部分３０をボール９が通過しても、異音や作動トルク変動が生じにくく、また寿命低下も生じにくい。

最後に、ナット５の内周面に対して高周波焼入れを施して、ナット５が得られた。なお、焼入れ時の急冷に使用する冷却液の種類は特に限定されるものではないが、水又は油が好ましい。
ここで、高周波焼入れの内容について、ナット５を軸方向に沿う平面で切断した断面図である図２７を参照しながら詳細に説明する。第５実施形態の本例においては、ナット５の内周面のうち一部分のみに高周波焼入れを施して、表面に焼入れ層を形成し、他の部分については高周波焼入れを施さず硬化させない。すなわち、ねじ溝５ａに対しては高周波焼入れを施して、表面硬さをＨＲＣ５８以上６２以下とする。また、ボール循環路１１（凹溝２２）のうちボール転走路７との接続部分である両端部に対しては高周波焼入れを施して、その表面硬さをＨＲＣ５８以上６２以下とする。一方、ボール循環路１１（凹溝２２）のうち前記両端部の間の中間部に対しては高周波焼入れを施さず、その表面硬さをＨＶ５５０以下とする。

上記のように焼入れを施すために、ナット５の内周面に対して高周波焼入れ用のコイル３２を図２７に示すように配置する。すなわち、ねじ溝５ａに対しては、ねじ溝５ａ全体に沿うようにコイル３２を配する。また、ボール循環路１１（凹溝２２）に対しては、両端部のみに沿うようにコイル３２を配する。このようにコイル３２を配して高周波焼入れを施せば、ねじ溝５ａ全体とボール循環路１１（凹溝２２）の両端部のみに焼入れが施され、ボール循環路１１（凹溝２２）の中間部には焼入れが施されない。

その結果、ボール循環路１１に形成されたＨＶ５５０超過の有効硬化層の形成状態は、図２８に示すようになる。図２８は、ボール循環路１１の長手方向に直交する平面で切断したボール循環路１１（凹溝２２）の断面図である。図２８のＡ，Ｂ，Ｂ’，及びＣは、図２７に示した切断位置の符号に対応している。例えば、図２８のＡは、図２７のＡ線で切断したボール循環路１１（凹溝２２）の断面図である。

ボール循環路１１の中間部は、図２８のＡ，Ｂ，及びＢ’に示すように、凹溝２２の表面全体には有効硬化層（図２８では斜線部として示してある）は形成されていない。中間部のうちの中央部分であるＡについては、凹溝２２の両縁部にのみ若干の有効硬化層が形成されているが、ボール９が接触する溝底部分には有効硬化層は形成されていない。中間部のうちの端部であるＢ及びＢ’については、ボール９の循環時にボール９の進行方向が変化し突き当たる部分（一方の縁部）にのみ有効硬化層が形成されている。一方、ボール循環路１１の両端部は、図２８のＣに示すように、ねじ溝５ａと同様に、凹溝２２の表面全体に有効硬化層が形成されている。

また、ねじ溝５ａに形成された焼入れ層の深さは、ボール９との接点において、ねじ溝５ａの曲率中心から前記接点に向かう方向に１．０ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。また、有効硬化層深さは０．４ｍｍ以上であることが好ましい。
ねじ溝５ａは、ボール９を介して負荷を受ける負荷圏であるが、高周波焼入れにより表面に焼入れ層が形成されているため、大きな負荷に耐えることができる。また、ボール循環路１１の両端部は、ボール転走路７との接続部分であり、ボール転走路７から導入されてきたボール９が突き当たり衝撃を受ける部分であるが、高周波焼入れにより表面に焼入れ層が形成されているため、前記衝撃に耐えることができる。また、摩耗も生じにくい。そのため、ボール循環路１１の耐久性が優れている。

一方、ボール循環路１１の中間部は、ボール９が滑るのみで負荷は小さい無負荷圏であるため、焼入れ層が形成されている必要はない。むしろ、硬化されておらず靱性が優れているため、割れ等の損傷が生じにくい。また、ねじ溝５ａよりも凹溝２２の方が深い溝であるため、ナット５のうちボール循環路１１が形成されている部分は、その他の部分よりも薄肉となるが、この薄肉部分の靱性が優れているため、ナットの外径を小さくしても（すなわち、ボール循環路１１が形成されている部分をより薄肉化しても）割れ等の損傷が生じにくい。

このように、上記のように焼入れを施せば、ナット５全体の耐久性を向上させつつ、ナット５の小型化を図ることが可能となる。
このようにして製造されたナット５と、慣用の方法により製造されたねじ軸３及びボール９とを組み合わせて、ボールねじ１を製造した。
前述の粗成形工程及びボール循環路形成工程を塑性加工で行ったので、このボールねじ１の製造方法は、材料歩留まりが高いことに加えて、高精度のボールねじを安価に製造することができる。また、塑性加工により製造するため、鋼製素材２０が有するメタルフロー（鍛流線）がほとんど切断されず、また、加工硬化するので、高強度のナット５が得られる。

塑性加工の種類は特に限定されるものではないが、鍛造が好ましく、特に冷間鍛造が好ましい。熱間鍛造を採用することも可能であるが、冷間鍛造は熱間鍛造に比べて高精度な仕上げが可能であるので、後加工を施さなくても十分に高精度なナット５を得ることができる。よって、ボールねじ１を安価に製造することができる。粗成形工程及びボール循環路形成工程における塑性加工を冷間鍛造とすることが好ましいが、いずれか１つの工程における塑性加工を冷間鍛造としてもよい。

なお、本例は第５実施形態の一例を示したものであって、第５実施形態は本例に限定されるものではない。例えば、本例のボールねじ１においては、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１をナット５に形成したナット循環方式のボールねじを例示したが、第５実施形態は、ボール循環路１１に相当するものをねじ軸に形成したねじ軸循環方式のボールねじにも適用可能である。

〔第６実施形態〕
第６実施形態は、ボールねじに関する。
ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路内に転動自在に装填された複数のボールと、からなる。そして、ボールを介してねじ軸に螺合されているナットとねじ軸とを相対回転運動させると、ボールの転動を介してねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。

このようなボールねじには、ボール転走路の始点と終点とを連通させて無端状のボール通路を形成するボール循環路が備えられている。すなわち、ボールは、ボール転走路内を移動しつつねじ軸の回りを回ってボール転走路の終点に至ると、ボール循環路の一方の端部から掬い上げられてボール循環路内を通り、ボール循環路の他方の端部からボール転走路の始点に戻される。このように、ボール転走路内を転動するボールがボール循環路により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸とナットとは継続的に相対移動することができる。

上記の無端状のボール通路は、ボール転走路とボール循環路とからなっているので、ボール循環路の周方向長さが長いと、その分だけボール転走路の長さが短くなることになる。ボール転走路の長さが短いと、ボールねじの負荷容量が小さくなるので、ボールねじの寿命に悪影響が及ぶおそれがあった。そのため、ボール循環路の周方向長さを短くすることが望まれていた。なお、第６実施形態における「ボール循環路の周方向長さ」とは、ボール循環路の両端の間の周方向距離を意味し、周方向とはナットの周方向を意味する。

そこで、第６実施形態は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、負荷容量が大きく長寿命なボールねじを提供することを課題とする。
前記課題を解決するため、第６実施形態は次のような構成からなる。すなわち、第６実施形態の一態様に係るボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、下記の３つの条件Ａ，Ｂ，Ｃを満足することを特徴とする。

条件Ａ：前記ボール循環路は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
条件Ｂ：前記ボール循環路は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配された中間部と、前記端部と前記中間部とを接続する湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。
条件Ｃ：前記凹溝の縁部のうち前記湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側の縁部は、曲率半径の異なる複数の円弧が滑らかに連続した形状に形成されている。

このような第６実施形態の一態様に係るボールねじにおいては、前記端部の溝幅よりも前記中間部の溝幅の方が狭いことが好ましい。
また、第６実施形態の別の態様に係るボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、下記の３つの条件Ｄ，Ｅ，Ｆを満足することを特徴とする。

条件Ｄ：前記ボール循環路は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
条件Ｅ：前記ボール循環路は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配され互いに逆方向に湾曲する２つの湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。
条件Ｆ：前記凹溝の縁部のうち前記両湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側の縁部は、曲率半径の異なる複数の円弧が滑らかに連続した形状に形成されている。

さらに、第６実施形態のさらに別の態様に係るボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備えるボールねじにおいて、下記の３つの条件Ｇ，Ｈ，Ｉを満足することを特徴とする。

条件Ｇ：前記ボール循環路は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
条件Ｈ：前記ボール循環路は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配され互いに逆方向に湾曲する２つの湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。
条件Ｉ：前記凹溝の縁部のうち前記両湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側及び径方向内方側の縁部は、単一の円弧形状に形成されている。

これらの各態様に係るボールねじにおいては、前記ボール循環路を構成する凹溝は鍛造により形成されたものであることが好ましい。
第６実施形態のボールねじは、ボール循環路の周方向長さが短く、その分だけボール転走路の長さが長くなっているので、負荷容量が大きく長寿命である。

第６実施形態に係るボールねじの例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１例］
図９は、第６実施形態の第１例のボールねじの構造を説明する断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。
図９に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転走路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１と、を備えている。

すなわち、ボール９は、ボール転走路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転走路７の終点に至り、そこでボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてボール循環路１１内を通り、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻されるようになっている。
なお、ねじ溝３ａ，５ａの断面形状（長手方向に直交する平面で切断した断面の形状）は、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。また、ねじ軸３，ナット５，及びボール９の材質は特に限定されるものではなく、一般的な材料を使用可能である。例えば、金属（鋼等），焼結合金，セラミック，樹脂があげられる。

このようなボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対移動するようになっている。そして、ボール転走路７とボール循環路１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール転走路７内を転動するボール９が無端状のボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対移動することができる。

ここで、ボール循環路１１について、図１０，１１の断面図（軸方向に直交する平面で切断した断面図）を参照しながら詳細に説明する。ボール循環路１１は、ナット５の内周面に一体的に形成されている。詳述すると、ナット５の円柱面状の内周面の一部を塑性加工又は切削加工により凹化させて形成した凹溝２２を、ボール循環路１１としている。よって、チューブ式，コマ式等のボール循環形式の場合とは異なり、ボール循環路を構成する別部材は取り付けられていない。そして、別部材が用いられていないので、別部材が用いられた場合に境界部分に生じる、エッジ部を有する段差が生じるおそれはない。

図１１に示すように、ボール転走路７の終点に転動してきたボール９は、ボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてナット５の内部（径方向外方側）に沈み込む。そして、ボール循環路１１内を通ってねじ軸３のランド部３ｂ（ねじ溝３ａのねじ山）を乗り越えて、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻される。なお、ボール循環路１１の断面形状（長手方向に直交する平面で切断した断面の形状）は、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。

また、図２９に示すように、ボール循環路１１（凹溝２２）は、ボール転走路７（ねじ溝５ａ）との接続部分である両端部１１ａ，１１ａが直線状となっており、この直線状の端部１１ａによりボール９の導入部が形成されている。そして、該両端部１１ａ，１１ａの間には、直線状に延びる中間部１１ｂが配されており、この中間部１１ｂの両端と直線状の両端部１１ａ，１１ａとがそれぞれ湾曲部１１ｃ，１１ｃにより滑らかに接続されていて、ボール循環路１１（凹溝２２）の全体形状は略Ｓ字状をなしている。

凹溝２２の外周をなす縁部のうち、中間部１１ｂの縁部と両端部１１ａ，１１ａの縁部は直線状をなしており、湾曲部１１ｃ，１１ｃの縁部は湾曲している（曲線状をなしている）。そして、その湾曲の径方向内方側の縁部は、単一の円弧形状（曲率半径はＲ１）に形成されており、径方向外方側の縁部は、曲率半径の異なる２つの円弧（曲率半径はＲ２，Ｒ３）が滑らかに連続した形状に形成されている。さらに、２つの円弧のうち中間部１１ｂ側の円弧の曲率半径Ｒ３よりも、端部１１ａ側の円弧の曲率半径Ｒ２の方が大きく設定されている。

このような構成により、ボール循環路１１（凹溝２２）の周方向長さＬは、従来のボールねじのボール循環路の周方向長さよりも短くなる。なお、ボール循環路の周方向長さとは、ボール循環路の両端の間の周方向距離を意味し、周方向とはナットの周方向を意味する。
ここで、従来のボールねじのボール循環路について、図３２を参照しながら説明する。なお、図２９，３０，３１には、従来のボールねじのボール循環路の外周をなす縁部が２点鎖線で示されている。また、図３２の符号３０４は、ボール転走路を示す。

図３２のボール循環路（凹溝）の構成は、図２９のボール循環路１１（凹溝２２）とほぼ同様であるが、湾曲部の径方向外方側の縁部の形状のみ異なっている。すなわち、従来のボールねじのボール循環路においては、その湾曲部３０１の径方向外方側の縁部は、径方向内方側の縁部と同様に、単一の円弧形状に形成されている。曲率半径は、径方向内方側がＲ１’で、径方向外方側がＲ２’である。

このような構成上の差異により、直線状の中間部３０２及び両端部３０３，３０３の長さが同一ならば、第１例のボールねじ１のボール循環路１１（凹溝２２）の周方向長さは、従来のボールねじのボール循環路の周方向長さよりも短くなるので、ボール転走路７とボール循環路１１により形成される無端状のボール通路のうち、ボール転走路７を長く形成することができる。その結果、第１例のボールねじ１の負荷容量は、従来のボールねじと比べて大きくなるため、長寿命である。また、ボール循環路１１（凹溝２２）を形成するための溝の加工量を少なくすることができる。

さらに、ボール循環形式がコマ式のボールねじの場合は、コマに形成されたボール循環路の形状を好適化しても、コマやナットのコマ孔の加工誤差や、ボールねじの振動によるコマの位置ズレなどにより、その効果が十分に奏されない場合があった。しかしながら、第１例のボールねじ１は、ボール循環路１１がナット５に一体的に形成されているので、ボール循環路１１の形状の好適化による前記効果が十分に奏される。

このとき、ボール循環路１１の端部１１ａの溝幅ｔａよりも、中間部１１ｂの溝幅ｔｂの方を狭くすることが好ましい。このような構成であれば、ボール転走路７からボール循環路１１へのボール９の導入が円滑に行われるとともに、ボール循環路１１の中間部１１ｂにおけるボール９の進行が滑らかとなる（ボール９の蛇行を抑制できる）。すなわち、ボールねじ１におけるボール９の循環性が向上する。

このような第１例のボールねじ１の用途は特に限定されるものではないが、自動車部品，位置決め装置等に好適に使用可能である。
なお、図２９のボール循環路１１においては、径方向外方側の縁部を構成する円弧の数は２つであったが、２つに限定されるものではなく、３つ以上でも差し支えない。また、図２９のボール循環路１１においては、湾曲部１１ｃの径方向内方側の縁部を構成する円弧の曲率中心と、径方向外方側の縁部を構成する２つの円弧の曲率中心とが異なっているが、同一の曲率中心としてもよい。

次に、第１例のボールねじ１の製造方法の一例を、図１６，１７を参照しながら説明する。まず、円柱状の鋼製素材２０を冷間鍛造等の塑性加工により加工し、ナット５と略同一形状（略円筒形状）のブランク２１を得た（粗成形工程）。このとき、塑性加工により、ブランク２１の外周面にはフランジ１３も形成される。
次に、ブランク２１の円柱面状の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工（又は切削加工でもよい）により凹化させて、ボール転走路７の終点と始点を連通するボール循環路１１をなす略Ｓ字状の凹溝２２を形成した（ボール循環路形成工程）。

ボール循環路１１（凹溝２２）の形状は前述のように複雑であるが（特に湾曲部１１ｃの縁部の形状）、前述のボール循環路形成工程を塑性加工で行ったので、切削加工に比べて容易に且つ安価に加工することができる。また、ボール循環路１１（凹溝２２）の溝幅が前述のように部位により異なると、切削加工により形成することは困難となるが、塑性加工であれば、型さえ作製すれば容易に形成することができる。よって、第６実施形態の第１例のボールねじ１は、生産性が高い。

凹溝２２を形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、凹溝２２に対応する形状の凸部を有する金型（図示せず）をブランク２１内に挿入し、ブランク２１の内周面に金型の凸部を接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型を強く押圧することにより塑性加工して、凹溝２２を形成することができる。

例えば、図２２に示すように、カムドライバと、凹溝２２に対応する形状の凸部を有するカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いて、凹溝２２を形成してもよい。詳述すると、ブランク２１内にカムドライバとカムスライダを挿入し、そのときカムスライダは、ブランク２１とカムドライバとの間に配置するとともに、凸部をブランク２１の内周面に向けて配置する。ブランク２１内に配されたカムスライダとカムドライバは、ブランク２１の略軸方向（ブランク２１の軸方向から若干傾斜した方向）に延びる傾斜面で相互に接触しており、両傾斜面が金型のカム機構を構成している。

ここで、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、両傾斜面で構成されるカム機構（くさびの作用）によりカムスライダがブランク２１の径方向外方に移動する。すなわち、カムドライバの傾斜面からカムスライダの傾斜面に力が伝達され、カムドライバの軸方向の力がカムスライダを径方向外方へ動かす力に変換される。その結果、カムスライダの凸部がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、塑性加工によりブランク２１の内周面に凹溝２２が形成される。なお、図２２に示す方法の代わりに、図２６に示す方法を用いてもよい。

次に、ナット５の内周面に、慣用の切削加工（例えば図２４に示す方法）により、ボール循環路１１（凹溝２２）の最端部と接続するようにねじ溝５ａを形成した（ねじ溝形成工程）。このとき、凹溝２２（ボール循環路１１）の最端部は球面状をなしているので、ねじ溝５ａとの境界部分３０の段差にコマ式ボールねじの場合のようなエッジ部は発生せず、滑らかな段差となる。その結果、境界部分３０をボール９が通過しても、異音や作動トルク変動が生じにくく、また寿命低下も生じにくい。

最後に、所望の条件で焼入れ，焼戻し等の熱処理を施して、ナット５が得られた。この熱処理の例としては、浸炭処理，浸炭窒化処理，高周波熱処理等があげられる。熱処理が浸炭処理又は浸炭窒化処理である場合は、ナット５の材質は、炭素の含有量が０．１０〜０．２５質量％のクロム鋼又はクロムモリブデン鋼（例えばＳＣＭ４２０）であることが好ましく、熱処理が高周波焼入れである場合は、炭素の含有量が０．４〜０．６質量％の炭素鋼（例えばＳ５３Ｃ，ＳＡＥ４１５０）であることが好ましい。

このようにして製造されたナット５と、慣用の方法により製造されたねじ軸３及びボール９とを組み合わせて、ボールねじ１を製造した。
なお、前述の粗成形工程及びボール循環路形成工程を塑性加工で行ったので、このボールねじ１の製造方法は、材料歩留まりが高いことに加えて、高精度のボールねじを安価に製造することができる。また、塑性加工により製造するため、鋼製素材２０が有するメタルフロー（鍛流線）がほとんど切断されず、また、加工硬化するので、高強度のナット５が得られる。

塑性加工の種類は特に限定されるものではないが、鍛造が好ましく、特に冷間鍛造が好ましい。熱間鍛造を採用することも可能であるが、冷間鍛造は熱間鍛造に比べて高精度な仕上げが可能であるので、後加工を施さなくても十分に高精度なナット５を得ることができる。よって、ボールねじ１を安価に製造することができる。粗成形工程及びボール循環路形成工程における塑性加工を冷間鍛造とすることが好ましいが、いずれか１つの工程における塑性加工を冷間鍛造としてもよい。

［第２例］
図３０は、第６実施形態の第２例のボールねじの構造を説明する図であり、ナットの内周面の凹溝を示す図である。なお、第２例のボールねじの構成及び作用効果は、第１例とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、これ以降の各図においては、図２９と同一又は相当する部分には、図２９と同一の符号を付してある。

第２例のボールねじ１においては、ボール循環路１１（凹溝２２）は、ボール転走路７（ねじ溝５ａ）との接続部分である両端部１１ａ，１１ａが直線状となっており、この直線状の端部１１ａによりボール９の導入部が形成されている。そして、該両端部１１ａ，１１ａは、互いに逆方向に湾曲する２つの湾曲部１１ｃ，１１ｃにより滑らかに接続されていて、ボール循環路１１（凹溝２２）の全体形状は略Ｓ字状をなしている。すなわち、第１例と比べると、直線状の中間部を備えていない点が異なっている。

凹溝２２の外周をなす縁部のうち、両端部１１ａ，１１ａの縁部は直線状をなしており、湾曲部１１ｃ，１１ｃの縁部は湾曲している（曲線状をなしている）。そして、その湾曲の径方向内方側の縁部及び径方向外方側の縁部は、曲率半径の異なる２つの円弧が滑らかに連続した形状にそれぞれ形成されている。径方向内方側の縁部を構成する円弧の曲率半径はＲ１，Ｒ２であり、径方向外方側の縁部を構成する円弧の曲率半径はＲ３，Ｒ４である。

さらに、湾曲部１１ｃの径方向外方側の縁部を構成する２つの円弧は、端部１１ａ側の円弧と別の湾曲部１１ｃ側の円弧であるが、両者のうち別の湾曲部１１ｃ側の円弧の曲率半径Ｒ４よりも、端部１１ａ側の円弧の曲率半径Ｒ３の方が大きく設定されている。ただし、径方向内方側の縁部は、第１例と同様に単一の円弧形状に形成されていてもよい。
このような構成により、ボール循環路１１（凹溝２２）の周方向長さＬは、第１例の場合よりも短くなる。また、ボール循環路１１内を進行するボール９の進行方向の変化も、第１例の場合よりも緩やかになる。

［第３例］
図３１は、第６実施形態の第３例のボールねじの構造を説明する図であり、ナットの内周面の凹溝を示す図である。なお、第３例のボールねじの構成及び作用効果は、第１例，第２例とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。
第３例のボールねじ１においては、ボール循環路１１（凹溝２２）は、ボール転走路７（ねじ溝５ａ）との接続部分である両端部１１ａ，１１ａが直線状となっており、この直線状の端部１１ａによりボール９の導入部が形成されている。そして、該両端部１１ａ，１１ａは、互いに逆方向に湾曲する２つの湾曲部１１ｃ，１１ｃにより滑らかに接続されていて、ボール循環路１１（凹溝２２）の全体形状は略Ｓ字状をなしている。すなわち、第１例と比べると、直線状の中間部を備えていない点が異なっている。

凹溝２２の外周をなす縁部のうち、両端部１１ａ，１１ａの縁部は直線状をなしており、湾曲部１１ｃ，１１ｃの縁部は湾曲している（曲線状をなしている）。そして、その湾曲の径方向内方側の縁部及び径方向外方側の縁部は、それぞれ単一の円弧形状に形成されている。径方向内方側の縁部を構成する円弧の曲率半径はＲ１であり、径方向外方側の縁部を構成する円弧の曲率半径はＲ２である。
このような構成により、ボール循環路１１（凹溝２２）の周方向長さＬは、第１例の場合よりも短くなる。また、ボール循環路１１内を進行するボール９の進行方向の変化も、第１例の場合よりも緩やかになる。

なお、上記第１例〜第３例は第６実施形態の一例を示したものであって、第６実施形態は上記第１例〜第３例に限定されるものではない。例えば、第１例〜第３例のボールねじ１においては、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１をナット５に形成したナット循環方式のボールねじを例示したが、第６実施形態は、ボール循環路１１に相当するものをねじ軸に形成したねじ軸循環方式のボールねじにも適用可能である。

〔第７実施形態〕
第７実施形態は、ボールねじに関する。
ボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路内に転動自在に装填された複数のボールと、からなる。そして、ボールを介してねじ軸に螺合されているナットとねじ軸とを相対回転運動させると、ボールの転動を介してねじ軸とナットとが軸方向に相対移動するようになっている。

このようなボールねじには、ボール転走路の始点と終点とを連通させて無端状のボール通路を形成するボール循環路が備えられている。すなわち、ボールは、ボール転走路内を移動しつつねじ軸の回りを回ってボール転走路の終点に至ると、ボール循環路の一方の端部から掬い上げられてボール循環路内を通り、ボール循環路の他方の端部からボール転走路の始点に戻される。このように、ボール転走路内を転動するボールがボール循環路により無限に循環されるようになっているので、ねじ軸とナットとは継続的に相対移動することができる。

ボールねじの潤滑性を向上させる方法として、潤滑油，グリース等の潤滑剤を保持する油溜まりを設ける技術が知られている。例えば、特許文献１４には、射出成形法により製造された樹脂製ナットのボール転走路に油溜まりが設けられたボールねじが開示されている。すなわち、ナットのねじ溝の表面に、油溜まりを構成する凹部が形成されており、この油溜まりに潤滑剤が充填されるようになっている。

しかしながら、多くの場合ナットは金属製であるため、ボール転走路に油溜まりを設けるためには、ねじ溝を形成した後に、その溝面に切削加工等により凹部を形成する必要がある。そのため、ボールねじを製造する際の加工コストが上昇するという問題点があった。また、ねじ溝に凹部を設けると、ボールねじの負荷容量や寿命の低下を招くおそれがあった。
そこで、第７実施形態は、上記のような従来技術が有する問題点を解決し、負荷容量及び寿命の低下並びに製造コストの上昇を伴うことなく潤滑性を向上させたボールねじを提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、第７実施形態は次のような構成からなる。すなわち、第７実施形態のボールねじは、螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路と、を備え、前記ボール循環路が、前記ナットの内周面の一部を凹化させてなる凹溝で構成されているボールねじにおいて、潤滑剤を保持可能な潤滑剤溜まりを備えており、該潤滑剤溜まりは、前記凹溝の内面の一部を凹化させてなる凹部からなることを特徴とする。

このような第７実施形態のボールねじにおいては、前記ボール循環路は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間の中間部とからなり、前記ボール循環路の長手方向に直交する平面で切断した前記潤滑剤溜まりの断面の面積は、前記端部に隣接する部分よりも前記中間部に隣接する部分の方が大きいことが好ましい。
また、前記ボール循環路は湾曲しており、前記ボール循環路の湾曲の径方向外方側に配された潤滑剤溜まりよりも、前記ボール循環路の湾曲の径方向内方側に配された潤滑剤溜まりの方が、前記ボール循環路の長手方向に直交する平面で切断した断面の面積が大きいことが好ましい。

さらに、前記ボール循環路を構成する凹溝及び前記潤滑剤溜まりを構成する凹部は、鍛造により同時に形成されたものであることが好ましい。
第７実施形態のボールねじは、ナットのボール循環路に潤滑剤溜まりを備えることにより、負荷容量及び寿命の低下並びに製造コストの上昇を伴うことなく、優れた潤滑性を実現している。

第７実施形態に係るボールねじ及びその製造方法の一例を、図面を参照しながら詳細に説明する。
［第１例］
図９は、第７実施形態の第１例のボールねじの構造を説明する断面図（軸方向に沿う平面で切断した断面図）である。
図９に示すように、ボールねじ１は、螺旋状のねじ溝３ａを外周面に有するねじ軸３と、ねじ軸３のねじ溝３ａに対向する螺旋状のねじ溝５ａを内周面に有するナット５と、両ねじ溝３ａ，５ａにより形成される螺旋状のボール転走路７内に転動自在に装填された複数のボール９と、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１と、を備えている。

すなわち、ボール９は、ボール転走路７内を移動しつつねじ軸３の回りを回ってボール転走路７の終点に至り、そこでボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてボール循環路１１内を通り、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻されるようになっている。
なお、ねじ溝３ａ，５ａの断面形状は、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。また、ねじ軸３，ナット５，及びボール９の材質は特に限定されるものではなく、一般的な材料を使用可能である。例えば、金属（鋼等），焼結合金，セラミック，樹脂があげられる。

このようなボールねじ１は、ボール９を介してねじ軸３に螺合されているナット５とねじ軸３とを相対回転運動させると、ボール９の転動を介してねじ軸３とナット５とが軸方向に相対移動するようになっている。そして、ボール転走路７とボール循環路１１により無端状のボール通路が形成されており、ボール転走路７内を転動するボール９が無端状のボール通路内を無限に循環するようになっているため、ねじ軸３とナット５とは継続的に相対移動することができる。

ここで、ボール循環路１１について、図１０，１１の断面図（軸方向に直交する平面で切断した断面図）を参照しつつ詳細に説明する。ボール循環路１１は、例えばナット５の内周面に一体的に形成されている。詳述すると、ナット５の円柱面状の内周面の一部を塑性加工又は切削加工により凹化させて形成した凹溝２２を、ボール循環路１１としている。よって、チューブ式，コマ式等のボール循環形式の場合とは異なり、ボール循環路を構成する別部材は取り付けられていない。そして、別部材が用いられていないので、別部材が用いられた場合に境界部分に生じる、エッジ部を有する段差が生じるおそれはない。

図１１に示すように、ボール転走路７の終点に転動してきたボール９は、ボール循環路１１の一方の端部から掬い上げられてナット５の内部（径方向外方側）に沈み込む。そして、ボール循環路１１内を通ってねじ軸３のランド部３ｂ（ねじ溝３ａのねじ山）を乗り越えて、ボール循環路１１の他方の端部からボール転走路７の始点に戻される。なお、ボール循環路１１の断面形状は、円弧状（単一円弧状）でもよいしゴシックアーク状でもよい。

また、図３３に示すように、ボール循環路１１を構成する凹溝２２は、ボール転走路７（ねじ溝５ａ）との接続部分である両端部が直線状となっており、該両端部の間に位置する中間部２４が略Ｓ字状に湾曲した曲線状となっている。さらに、直線状の端部には、ボール９の導入部２５が形成されているとともに、直線状の端部の最端部は円弧状をなしている。なお、凹溝２２の全体形状は、図３３に示すような略Ｓ字状に限定されるものではない。

さらに、ナット５は、潤滑剤を保持可能な潤滑剤溜まりを備えている。この潤滑剤溜まりは、凹溝２２の内面の一部を凹化させてなる凹部３１からなる（図３４を参照）。グリース，潤滑油等の潤滑剤が潤滑剤溜まり内に保持され、ボールねじ１の使用中にボール循環路１１に適宜供給される。そして、潤滑剤はボール循環路１１内においてボール９の表面に付着し、ボール９とともにボール転走路７に至り、ねじ溝３ａ，５ａ及びボール９の表面の潤滑に供されるため、ボールねじ１は潤滑性に優れている。また、潤滑剤溜まり内に保持された潤滑剤によってボールねじ１が潤滑されるため、ボールねじ１の内部に潤滑剤を補給するメンテナンス作業の頻度を少なくすることができる。

凹部３１を形成する部位は、凹溝２２の内面であるならば特に限定されるものではないが、例えば図３３に示すように、略Ｓ字状の中間部２４の湾曲部分及び円弧状の最端部の共通接線と、凹溝２２の縁部とで囲まれる部位（図３３における略弓形状の斜線部）に形成するとよい。そして、図３４に示すように、凹部３１のナット内周面側は、開放されていてもよい。言い換えれば、ナット５の内周面を凹化させて、凹溝２２に連続する凹部３１を形成してもよい。

また、凹部３１は、凹溝２２に滑らかに接続している。すなわち、図３４の断面図から分かるように、ナット５の内周面から凹部３１を経由して凹溝２２に至るまで、その表面は、曲率が徐々に変化しつつ滑らかに連続している。そのため、凹部３１内の潤滑剤は、凹溝２２内へ容易に供給される。
さらに、凹部３１の深さ（ナット５の径方向の長さ）は、凹部３１の長手方向の中央において最も深くなっているが、いずれの部分においても、その深さは凹溝２２の曲率半径（中間部２４の溝幅ｔの１／２）よりも小さくなっている。

さらに、ボール転走路７からボール循環路１１に入ってきたボール９は、導入部２５を通って中間部２４の湾曲部分に突き当たることにより案内されて、進行方向を変える。図３３，３４から分かるように、ボール循環路１１の導入部２５や湾曲部分のうち、湾曲の径方向外方側（すなわちボール９が突き当たる部分）には凹部３１が形成されていないので、ボール循環路１１の循環性（ボール９の案内性能）が低下することはない。

なお、ボール循環路１１の湾曲の径方向外方側に凹部３１を設けてもよいが、湾曲の径方向内方側に設けた凹部３１よりも小さいことが、上記と同様の観点から好ましい。詳述すると、ボール循環路１１（凹溝２２）の長手方向に直交する平面で潤滑剤溜まり（凹部３１）を切断したと仮定すると、その断面の面積は、ボール循環路１１の湾曲の径方向内方側に設けた凹部３１よりも、湾曲の径方向外方側に設けた凹部３１の方が小さいことが好ましい。

このような構成から、第１例のボールねじ１は、優れた潤滑性を有している。また、ボール転走路７ではなくボール循環路１１に潤滑剤溜まりが形成されているので、ボールねじ１の負荷容量や寿命の低下が生じることがない。このような第１例のボールねじ１の用途は特に限定されるものではないが、自動車部品，位置決め装置等に好適に使用可能である。

次に、第１例のボールねじ１の製造方法の一例を、図１６，１７を参照しながら説明する。まず、円柱状の鋼製素材２０を冷間鍛造等の塑性加工により加工し、ナット５と略同一形状（略円筒形状）のブランク２１を得た（粗成形工程）。このとき、塑性加工により、ブランク２１の外周面にはフランジ１３も形成される。
次に、ブランク２１の円柱面状の内周面の一部を冷間鍛造等の塑性加工（又は切削加工でもよい）により凹化させて、ボール転走路７の終点と始点を連通するボール循環路１１をなす略Ｓ字状の凹溝２２を形成した（ボール循環路形成工程）。さらに、油溜まりを構成する凹部３１を塑性加工（又は切削加工でもよい）により形成した。

凹溝２２及び凹部３１を形成する方法の具体例としては、以下のようなものがあげられる。すなわち、凹溝２２に対応する形状の凸部、及び、凹部３１に対応する形状の別の凸部を有する金型（図示せず）をブランク２１内に挿入し、ブランク２１の内周面に金型の両凸部を接触させ、ブランク２１の内周面に向かって金型を強く押圧することにより塑性加工して、凹溝２２及び凹部３１を形成することができる。凹溝２２と凹部３１は別々に形成してもよいが、上記のように１つの工程で同時に形成すれば、ボールねじ１の製造コストを低く抑えることができる。

例えば、図２２に示すように、カムドライバと、凹溝２２に対応する形状の凸部、及び、凹部３１に対応する形状の別の凸部を有するカムスライダと、を有するカム機構の金型を用いて、凹溝２２及び凹部３１を形成してもよい。詳述すると、ブランク２１内にカムドライバとカムスライダを挿入し、そのときカムスライダは、ブランク２１とカムドライバとの間に配置するとともに、両凸部をブランク２１の内周面に向けて配置する。ブランク２１内に配されたカムスライダとカムドライバは、ブランク２１の略軸方向（ブランク２１の軸方向から若干傾斜した方向）に延びる傾斜面で相互に接触しており、両傾斜面が金型のカム機構を構成している。

ここで、カムドライバをブランク２１の軸方向に沿って移動させると、両傾斜面で構成されるカム機構（くさびの作用）によりカムスライダがブランク２１の径方向外方に移動する。すなわち、カムドライバの傾斜面からカムスライダの傾斜面に力が伝達され、カムドライバの軸方向の力がカムスライダを径方向外方へ動かす力に変換される。その結果、カムスライダの両凸部がブランク２１の内周面を強く押圧することとなるので、塑性加工によりブランク２１の内周面に凹溝２２及び凹部３１が形成される。なお、図２２に示す方法の代わりに、図２６に示す方法を用いてもよい。

次に、ナット５の内周面に、慣用の切削加工（例えば図２４に示す方法）により、ボール循環路１１（凹溝２２）の最端部と接続するようにねじ溝５ａを形成した（ねじ溝形成工程）。このとき、凹溝２２（ボール循環路１１）の最端部は球面状をなしているので、ねじ溝５ａとの境界部分３０の段差にコマ式ボールねじの場合のようなエッジ部は発生せず、滑らかな段差となる。その結果、境界部分３０をボール９が通過しても、異音や作動トルク変動が生じにくく、また寿命低下も生じにくい。

最後に、所望の条件で焼入れ，焼戻し等の熱処理を施して、ナット５が得られた。この熱処理の例としては、浸炭処理，浸炭窒化処理，高周波熱処理等があげられる。熱処理が浸炭処理又は浸炭窒化処理である場合は、ナット５の材質はＳＣＭ４２０であることが好ましく、熱処理が高周波焼入れである場合は、Ｓ５３Ｃ又はＳＡＥ４１５０であることが好ましい。

このようにして製造されたナット５と、慣用の方法により製造されたねじ軸３及びボール９とを組み合わせて、ボールねじ１を製造した。
なお、前述の粗成形工程及びボール循環路形成工程を塑性加工で行ったので、このボールねじ１の製造方法は、材料歩留まりが高いことに加えて、高精度のボールねじを安価に製造することができる。また、塑性加工により製造するため、鋼製素材２０が有するメタルフロー（鍛流線）がほとんど切断されず、また、加工硬化するので、高強度のナット５が得られる。

塑性加工の種類は特に限定されるものではないが、鍛造が好ましく、特に冷間鍛造が好ましい。熱間鍛造を採用することも可能であるが、冷間鍛造は熱間鍛造に比べて高精度な仕上げが可能であるので、後加工を施さなくても十分に高精度なナット５を得ることができる。よって、ボールねじ１を安価に製造することができる。粗成形工程及びボール循環路形成工程における塑性加工を冷間鍛造とすることが好ましいが、いずれか１つの工程における塑性加工を冷間鍛造としてもよい。

［第２例］
図３５〜３７は、第７実施形態の第２例のボールねじの構造を説明する図である。図３５は、ナットの内周面の凹溝及び凹部を示す図であり、図３６，３７は、図３５の凹溝及び凹部の断面図である。なお、第２例のボールねじの構成及び作用効果は、第１例とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。また、これ以降の各図においては、図９〜１１及び図３３，３４と同一又は相当する部分には、図９〜１１及び図３３，３４と同一の符号を付してある。

第２例のボールねじにおいては、凹部３１を形成する部位は、図３５に示すように、凹溝２２の縁部のうち、導入部２５と中間部２４に沿う部分に形成されている（図３５における斜線部）。そして、図３６，３７に示すように、凹部３１は、導入部２５に沿う部分よりも中間部２４に沿う部分の方が大きく形成されている。詳述すると、ボール循環路１１（凹溝２２）の長手方向に直交する平面で潤滑剤溜まり（凹部３１）を切断したと仮定すると、その断面の面積は、導入部２５に沿う部分は小さく、中間部２４に沿う部分はそれよりも大きい。そして、導入部２５に沿う部分の断面積が最も小さく、凹部３１の長手方向の中央に近づくに従って断面積が徐々に大きくなり、凹部３１の長手方向の中央において最も断面積が大きくなっている。

また、凹部３１の深さ（ナット５の径方向の長さ）は、凹部３１の長手方向の中央において最も深くなっているが、いずれの部分においても、その深さは凹溝２２の曲率半径（中間部２４の溝幅ｔの１／２）よりも小さくなっている。
さらに、ボール転走路７からボール循環路１１に入ってきたボール９は、導入部２５を通って中間部２４の湾曲部分に突き当たることにより案内されて、進行方向を変える。導入部２５にもボール９が突き当たるので、図３７から分かるように、湾曲の径方向内方側（図３７においては右側）よりも径方向外方側（図３７においては左側）の方が、前記断面積が小さい凹部３１が形成されている。よって、ボール循環路１１の循環性（ボール９の案内性能）はほとんど低下しない。

［第３例］
図３８は、第７実施形態の第３例のボールねじの構造を説明する図であり、ナットの内周面の凹溝及び凹部を示す図である。なお、第３例のボールねじの構成及び作用効果は、第１例，第２例とほぼ同様であるので、異なる部分のみ説明し、同様の部分の説明は省略する。

第３例のボールねじにおいては、図３８に示すように、凹部３１が凹溝２２の縁部全体に沿うように形成されている（図３８における斜線部）。なお、ボール循環路１１（凹溝２２）の長手方向に直交する平面で潤滑剤溜まり（凹部３１）を切断したと仮定した場合の断面の面積は、潤滑剤溜まり（凹部３１）のどの部分についてもほぼ同一であり、凹溝２２の縁部全体に沿って凹部３１が一様に形成されている。凹溝２２の最端部（円弧状の部分）にまで潤滑剤溜まりが形成されているので、より多くの潤滑剤を潤滑剤溜まりに保持することが可能となる。よって、ボールねじ１の潤滑性がより優れている。

なお、上記第１例〜第３例は第７実施形態の一例を示したものであって、第７実施形態は上記第１例〜第３例に限定されるものではない。例えば、第１例〜第３例のボールねじ１においては、ボール９をボール転走路７の終点から始点へ戻し循環させるボール循環路１１をナット５に形成したナット循環方式のボールねじを例示したが、第７実施形態は、ボール循環路１１に相当するものをねじ軸に形成したねじ軸循環方式のボールねじにも適用可能である。

また、潤滑剤溜まりを構成する凹部３１の断面形状は、図３４，３６，３７に示すような円弧状に限定されるものではなく、曲率半径の異なる複数の円弧が滑らかに連続した形状でもよいし、楕円状でもよいし、あるいは略三角形状でもよい。略三角形状の場合は、凹溝２２と凹部３１とは滑らかに接続されている。さらに、凹溝２２と凹部３１とは、断面形状円弧状の凸部で滑らかに接続されていてもよい。さらに、潤滑剤溜まりは、第１実施形態のような断面形状円弧状の凸部でもよい。

なお、前記各実施形態の各例において示したボールねじは、他の実施形態において示したボールねじに対して適用することができる。
また、前記各実施形態におけるボール循環溝は、前述した図２２，２６に示す鍛造に限らず、他の塑性加工や、切削加工，放電加工等の除去加工により形成してもよい。
さらに、ナットの熱処理について詳細な条件等が記載されていない場合は、他の実施形態に記載された熱処理条件をはじめ、一般的な熱処理条件を問題なく適用することができる。

また、第１〜第７実施形態において示したボールねじは、電動パワーステアリング装置（特にラック式電動パワーステアリング装置）に好適に使用することができる。図３９は、電動パワーステアリング装置のステアリングギヤの一部断面図である。
図３９において、ステアリングギヤケースを構成するラック＆ピニオンハウジング６２１内には、ラック＆ピニオン機構を構成するラックシャフト６２３や図示しないピニオンが内装され、ピニオンはロアシャフト６２２に連結されている。ラックシャフト６２３は、ピニオンに噛合するラック６２５が図の左方に形成されていると共に、両端部には、タイロッド６１５を揺動自在に支持する球面継手６２７が固定されている。ボールねじのねじ軸は、このラックシャフト６２３に使用されている。

ラック＆ピニオンハウジング６２１の図示右方端部には、ボールねじハウジング６３３が取付けられている。ボールねじハウジング６３３には、その下部に電動モータ６３５の前端がボルトで固定されると共に、電動モータ６３５のシャフトに固定されたドライブギヤ６３７と、そのドライブギヤ６３７に噛合するドリブンギヤ６３９とが収納されている。また、ボールねじハウジング６３３には、複列アンギュラ玉軸受を介して、ボールナット６４５が回転自在に保持されている。

ボールナット６４５はドリブンギヤ６３９の内径内に収納されている。そして、ドリブンギヤ６３９の軸心内径側と、ボールナット６４５の外径側との間には、スプライン嵌合部６６１が設けてある。これにより、ドリブンギヤ６３９とボールナット６４５とは、自由に相対摺動することができる。
ラックシャフト６２３の図示右方には、雄ボールねじ溝（ねじ部）６５１が形成される。一方、ボールナット６４５には、雌ボールねじ溝６５３が形成され、雄ボールねじ溝６５１と雌ボールねじ溝６５３との間には、循環ボールを構成する多数個の鋼球６５５が介装されている。また、ボールナット６４５には、鋼球６５５を循環させるための図示しない循環溝が装着されている。

この電動パワーステアリング装置では、運転者によってステアリングホイールが操舵されると、その操舵力がロアシャフト６２２からピニオンに伝達され、それに噛合するラック６２５に伴ってラックシャフト６２３が図の左右の何れかの方向に移動し、左右のタイロッドを介して転舵輪が転舵する。同時に、図示しない操舵トルクセンサの出力に基づき、電動モータ６３５が正逆何れかの方向に所定の回転トルクをもって回転し、その回転トルクがドライブギヤ６３７、ドリブンギヤ６３９を介してボールナット６４５に伝達される。そして、このボールナット４５６を回転することにより、雌ボールねじ溝６５３に係合した鋼球６５５を介してラックシャフト６２３の雄ボールねじ溝６５１にスラスト力が作用し、これにより操舵アシストトルクが発現する。

２０１ ねじ軸
２０１ａ 螺旋溝
２０１ｂ ねじ軸の外周面（ランド部）
２０２ ナット
２０２ａ 螺旋溝
２０２ｂ 貫通穴
２０２ｄ ナットの内周面（ボール循環溝の側面に連続する、軸方向に延びる面） ２０３ ボール
２０４ コマ
２４１ ボール循環溝
２４１ａ 溝底
２４１ｂ 側面
２４１ｃ 角部
２４２ ボール循環溝の側面に連続する軸方向に延びる面
２０５ 金型
２５１ 基部の面
２５２，２５３ ボール循環溝に対応させた突起

Claims (18)

1. 螺旋状のねじ溝を外周面に有するねじ軸と、前記ねじ軸のねじ溝に対向するねじ溝を内周面に有するナットと、前記両ねじ溝により形成される螺旋状のボール転走路に転動自在に装填された複数のボールと、前記ボールを前記ボール転走路の終点から始点へ戻し循環させるボール循環溝と、を備え、前記ボール循環溝の両側面と前記各側面に連続し軸方向に延びる面とで形成される角部の少なくとも一部分が、丸く形成されていることを特徴とするボールねじ。
2. 前記ナットは、前記ナットの内周面の一部を凹化させて、凹溝からなる前記ボール循環溝を形成した上、前記ナットの内周面に、前記ボール循環溝の端部と接続するように前記ねじ溝を形成することにより形成されたものであることを特徴とする請求項１に記載のボールねじ。
3. 潤滑剤を保持可能な潤滑剤溜まりを備えており、該潤滑剤溜まりは、前記凹溝の内面の一部を凹化させてなる凹部からなることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
4. 前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間の中間部とからなり、前記ボール循環溝の長手方向に直交する平面で切断した前記潤滑剤溜まりの断面の面積は、前記端部に隣接する部分よりも前記中間部に隣接する部分の方が大きいことを特徴とする請求項３に記載のボールねじ。
5. 前記ボール循環溝は湾曲しており、前記ボール循環溝の湾曲の径方向外方側に配された潤滑剤溜まりよりも、前記ボール循環溝の湾曲の径方向内方側に配された潤滑剤溜まりの方が、前記ボール循環溝の長手方向に直交する平面で切断した断面の面積が大きいことを特徴とする請求項３に記載のボールねじ。
6. 前記ボール循環溝を構成する凹溝及び前記潤滑剤溜まりを構成する凹部は、同時に形成されたものであることを特徴とする請求項３に記載のボールねじ。
7. 前記ボール循環溝の表面の算術平均粗さＲａ₂ が０μｍ超１．６μｍ以下であることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
8. 円筒状のナット素材に内挿され、その軸方向に沿って移動するカムドライバと、
   前記ナット素材とカムドライバとの間に配置され、前記ボール循環溝に対応する凸部が形成され、前記カムドライバの移動により前記凸部が前記ナットの径方向に移動するカムスライダと、を有し、
   前記凸部の表面の算術平均粗さＲａ₁ が０．０１μｍ以上０．２μｍ以下である、カム機構の金型を用いたプレス法により、前記凸部で前記ナット素材の内周面を押すことで、前記ナット素材の内周面に前記ボール循環溝を形成したことを特徴とする請求項７に記載のボールねじ。
9. 前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させてなる凹溝で構成されているとともに、前記ナットのねじ溝の表面硬さがＨＲＣ５８以上６２以下、前記ボール循環溝のうち前記ボール転走路との接続部分である両端部の表面硬さがＨＲＣ５８以上６２以下、前記ボール循環溝のうち前記両端部の間の中間部の表面硬さがＨＶ５５０以下であることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
10. 前記ボール循環溝のうち前記両端部のみと前記ナットのねじ溝とに高周波焼入れが施されていることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
11. 前記ナットは、前記ボール循環溝と前記ボール転走路との境界部分にブラシ加工及びブラスト加工の少なくとも一方を施してバリを除去することにより形成されたものであることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
12. 下記の３つの条件Ａ，Ｂ，Ｃを満足することを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
    条件Ａ：前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
    条件Ｂ：前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配された中間部と、前記端部と前記中間部とを接続する湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。
    条件Ｃ：前記凹溝の縁部のうち前記湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側の縁部は、曲率半径の異なる複数の円弧が滑らかに連続した形状に形成されている。
13. 前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配された中間部と、を備えており、前記端部の溝幅よりも前記中間部の溝幅の方が狭いことを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
14. 下記の３つの条件Ｄ，Ｅ，Ｆを満足することを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
    条件Ｄ：前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
    条件Ｅ：前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配され互いに逆方向に湾曲する２つの湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。
    条件Ｆ：前記凹溝の縁部のうち前記両湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側の縁部は、曲率半径の異なる複数の円弧が滑らかに連続した形状に形成されている。
15. 下記の３つの条件Ｇ，Ｈ，Ｉを満足することを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
    条件Ｇ：前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されている。
    条件Ｈ：前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間に配され互いに逆方向に湾曲する２つの湾曲部と、からなり、略Ｓ字状をなしている。
    条件Ｉ：前記凹溝の縁部のうち前記両湾曲部の縁部は湾曲しており、その湾曲の径方向外方側及び径方向内方側の縁部は、単一の円弧形状に形成されている。
16. 前記ボール循環溝は、前記ナットの内周面の一部を凹化させて形成した凹溝で構成されており、前記ボール循環溝の長手方向の少なくとも一部分は、前記長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が略Ｖ字状をなしていることを特徴とする請求項２に記載のボールねじ。
17. 前記ボール循環溝は、前記ボール転走路との接続部分である両端部と、前記両端部の間の中間部とからなり、前記中間部及び前記端部の少なくとも一方は、前記ボール循環溝の長手方向に直交する平面で切断した場合の断面形状が略Ｖ字状をなしていることを特徴とする請求項１６に記載のボールねじ。
18. 前記ボール循環溝を構成する凹溝の底部に潤滑剤溜まりを設けたことを特徴とする請求項１６に記載のボールねじ。

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