WO2023188057A1 - ボールねじ装置 - Google Patents

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WO2023188057A1
WO2023188057A1 PCT/JP2022/015776 JP2022015776W WO2023188057A1 WO 2023188057 A1 WO2023188057 A1 WO 2023188057A1 JP 2022015776 W JP2022015776 W JP 2022015776W WO 2023188057 A1 WO2023188057 A1 WO 2023188057A1
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WO
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nut
circulation
ball screw
passage
screw device
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Application number
PCT/JP2022/015776
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English (en)
French (fr)
Inventor
明義 田代
Original Assignee
株式会社ジェイテクト
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
    • F16H25/00—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms
    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/22—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members
    • F16H25/2204—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls
    • F16H25/2214—Screw mechanisms with balls, rollers, or similar members between the co-operating parts; Elements essential to the use of such members with balls with elements for guiding the circulating balls
    • F16H25/2219—Axially mounted end-deflectors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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    • F16H25/18—Gearings comprising primarily only cams, cam-followers and screw-and-nut mechanisms for conveying or interconverting oscillating or reciprocating motions
    • F16H25/20—Screw mechanisms
    • F16H25/24—Elements essential to such mechanisms, e.g. screws, nuts

Definitions

  • the present invention relates to a ball screw device.
  • Patent Document 1 describes a screw shaft having a first helical groove formed on its outer periphery, a nut having a second helical groove formed on its inner periphery, and a threaded shaft having a first helical groove formed between the first helical groove and the second helical groove.
  • a ball screw device is disclosed that includes a plurality of balls arranged on a rolling path.
  • the nut includes a cylindrical nut body and circulation members attached to both sides of the nut body in the axial direction.
  • a through hole that penetrates in the axial direction is formed in the nut body.
  • a passage is formed in the circulation member between the side surface and the inner peripheral surface thereof.
  • an elongated through hole that constitutes a circulation path is formed in the nut body, and this through hole is machined using a cutting tool such as a drill. Machining such an elongated through hole is not easy, and there is a possibility that the cutting tool may be damaged.
  • An object of the present disclosure is to easily form a ball passage in a nut of a ball screw device.
  • the ball screw device of the present disclosure includes a screw shaft in which a first spiral groove is formed on the outer periphery; a nut having a second spiral groove formed on its inner periphery; A plurality of balls arranged in a rolling path formed between the first spiral groove and the second spiral groove, A circulation path for circulating the ball between one end and the other end of the rolling path is formed in the nut,
  • the nut has a nut main body into which the screw shaft is inserted, and a passage forming member that overlaps a part of the outer peripheral surface of the nut main body in the circumferential direction, A part of the circulation path is formed between the nut main body and the passage forming member.
  • FIG. 1 is a perspective view of a ball screw device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view of the ball screw device shown in FIG. 1.
  • FIG. It is a perspective view of a nut main body and a retaining ring.
  • It is a perspective view of a circulation member. It is an exploded perspective view of one circulation member.
  • 3 is a cross-sectional view taken along the line VI-VI in FIG. 2.
  • FIG. It is a perspective view of the ball screw device concerning a 2nd embodiment. It is a perspective view of the ball screw device concerning a 3rd embodiment.
  • the ball screw device of the present disclosure includes a screw shaft in which a first spiral groove is formed on the outer periphery; a nut having a second spiral groove formed on its inner periphery; A plurality of balls arranged in a rolling path formed between the first spiral groove and the second spiral groove, A circulation path for circulating the ball between one end and the other end of the rolling path is formed in the nut,
  • the nut has a nut main body into which the screw shaft is inserted, and a passage forming member that overlaps a part of the outer peripheral surface of the nut main body in the circumferential direction, A part of the circulation path is formed between the nut main body and the passage forming member.
  • the circulation path for the balls is formed between the nut body and the passage forming member, so the balls can be easily rolled without having to drill through holes in the nut as in the past. can form a passageway.
  • the passage forming member is formed with a groove that constitutes the circulation path and allows the ball to pass through.
  • a circulation path can be formed by the groove of the passage forming member.
  • the nut main body has a flat outer peripheral surface that closes the opening of the groove. According to the above configuration, there is no need to form a groove on the nut main body side, and the nut main body can be manufactured more easily.
  • the nut has a circulation member disposed at an axial end of the nut body and having a part of the circulation path,
  • the circulation member and the passage forming member are integrally formed. According to this configuration, the number of component parts of the nut can be reduced by integrating the circulation member and the passage forming member.
  • the nut has a pair of circulation members disposed at both axial ends of the nut body and having a part of the circulation path,
  • the passage forming member is divided in the axial direction, and each is formed integrally with each of the circulation members. According to this configuration, the number of component parts of the nut can be reduced in the same manner as described above. Moreover, if the passage forming members integrated with each circulation member are made to have the same shape, the same parts can be used as the lubricating members for both, and the types of components of the nut can also be reduced.
  • the circulation member has an annular portion into which the screw shaft is inserted, and a protruding portion that protrudes radially outward from a part of the annular portion in the circumferential direction
  • the nut main body has an end cylinder portion disposed radially outward of the annular portion
  • the end tube portion has a notch portion in which the protrusion portion is arranged.
  • FIG. 1 is a perspective view of a ball screw device according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a sectional view of the ball screw device shown in FIG. 1.
  • the ball screw device 10 of this embodiment includes a screw shaft 11, a cylindrical nut 12, and a plurality of balls 13.
  • the nut 12 is formed into a cylindrical shape.
  • the nut 12 includes a nut body 15 and a pair of circulation members 16 and 17.
  • a pair of circulation members 16 and 17 are attached to both sides of the nut body 15 in the axial direction.
  • the center line C of the screw shaft 11 and the center line of the nut 12 coincide. This center line C is also the center line of the ball screw device 10.
  • the screw shaft 11 is connected to a drive device such as a motor (not shown), and is driven to rotate around its own center line C by the drive device.
  • a drive device such as a motor (not shown)
  • the nut 12 moves in one axial direction
  • the screw shaft 11 rotates in the other direction (reverse rotation)
  • the nut 12 moves in the other axial direction.
  • the direction along the center line C is defined as the "axial direction.” This axial direction also includes a direction parallel to the center line C. In the present disclosure, a direction perpendicular to the center line C is defined as a "radial direction.” Furthermore, in the present disclosure, a direction along a circle centered on the center line C is defined as a "circumferential direction.”
  • the ball screw device 10 of this embodiment is applied to, for example, a brake device of an automobile, particularly an electric booster.
  • a brake device of an automobile, particularly an electric booster.
  • an output shaft (not shown) of a drive device (output shaft of a motor) is connected to one axial side of the screw shaft 11 .
  • a member (moved member) connected to a piston included in the brake device is provided on the other axial side of the screw shaft 11, for example.
  • the brake device moves the nut 12 to the other side in the axial direction by rotating the screw shaft 11, thereby pushing the moved member to the other side in the axial direction, thereby generating a braking force.
  • the ball screw device 10 of the present disclosure is also applicable to devices other than brake devices.
  • the screw shaft 11 is a cylindrical member, and a single first spiral groove 21 is formed on its outer periphery.
  • the nut 12 includes the nut body 15 and the two circulation members 16 and 17.
  • the nut body 15 has a generally cylindrical shape, and has a second helical groove 22 formed on its inner periphery.
  • the second spiral groove 22 is formed with the same pitch and the same number of threads as the first spiral groove 21.
  • the first helical groove 21 and the second helical groove 22 can face each other in the radial direction, and a rolling path 23 is formed between the first helical groove 21 and the second helical groove 22 as a helical passage.
  • a plurality of balls 13 are arranged on the rolling path 23. As the screw shaft 11 rotates, the balls 13 move while rolling on the raceway 23. Since the load from the ball 13 acts on the first helical groove 21 and the second helical groove 22, the nut body 15 and the screw shaft 11 are heat-treated products that have been heat-treated to obtain desired hardness. Specifically, the nut body 15 and the screw shaft 11 are hardened (carburized and tempered) and tempered. Note that the number of first spiral grooves 21 and second spiral grooves 22 may be plural.
  • FIG. 3 is a perspective view of the nut body and the retaining ring.
  • the nut main body 15 has a cylindrical central cylindrical portion 30, a substantially cylindrical first end cylindrical portion 31, and a substantially cylindrical second end cylindrical portion 32.
  • the central tube portion 30, the first end tube portion 31, and the second end tube portion 32 are made of metal such as steel and are integrally formed.
  • the first end tube portion 31 and the second end tube portion 32 have the same outer diameter as the center tube portion 30.
  • the first end tube portion 31 and the second end tube portion 32 have a larger inner diameter than the center tube portion 30.
  • a second helical groove 22 is formed on the inner circumferential surface of the central cylindrical portion 30 of the nut body 15 .
  • the outer peripheral surface of the nut body 15 includes a cylindrical portion 15a formed as a cylindrical surface and a flat portion 15b formed as a flat surface.
  • the cylindrical portion 15a occupies more than half of the outer peripheral surface of the nut body 15, and the flat portion 15b occupies the remaining portion. Therefore, the nut body 15 is formed into a substantially D shape when viewed in the axial direction.
  • the first end tube portion 31 and the second end tube portion 32 are continuous in the circumferential direction within the cylindrical portion 15a, but are separated at the flat portion 15b. Therefore, the first end tube portion 31 and the second end tube portion 32 have notches 31b and 32b in a portion in the circumferential direction. Therefore, the first end tube portion 31 and the second end tube portion 32 are formed in a C-shape when viewed in the axial direction.
  • the central cylindrical portion 30 has a first end surface 34 facing one side in the axial direction and a second end surface 35 facing the other side in the axial direction.
  • the first end surface 34 and the second end surface 35 are annular surfaces, and are perpendicular to the center line C.
  • the first end cylindrical portion 31 surrounds the first end surface 34 from the outside in the radial direction, and is provided so as to extend from the outer peripheral side of the central cylindrical portion 30 to one side in the axial direction (the right side in FIG. 2).
  • the second end tube portion 32 surrounds the second end surface 35 from the outside in the radial direction, and is provided so as to extend from the outer peripheral side portion of the center tube portion 30 to the other side in the axial direction (left side in FIG. 2).
  • the inner circumferential surface 31a of the first end tube portion 31 is a substantially cylindrical surface, and a circumferential groove 41 is formed in a part of the inner circumferential surface 31a.
  • the inner circumferential surface 32a of the second end tube portion 32 is a substantially cylindrical surface, and a circumferential groove 42 is formed in a part of the inner circumferential surface 32a.
  • the inner circumferential surfaces 31a and 32a are each cylindrical surfaces centered on the center line C.
  • FIG. 4 is a perspective view of the circulation member.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view of one circulation member.
  • the circulation member includes a first circulation member 16 and a second circulation member 17.
  • the first circulation member 16 has an annular portion 61 and a protrusion 62 .
  • the annular portion 61 is formed in an annular shape.
  • the protruding portion 62 protrudes radially outward from a portion of the annular portion 61 in the circumferential direction.
  • the annular portion 61 is inserted into the radially inner side of the first end cylindrical portion 31 of the nut body 15 and is in contact with the first end surface 34 of the central cylindrical portion 30 .
  • the protruding portion 62 is arranged in the notch portion 31b of the first end tube portion 31.
  • the circumferential width w2 (see FIG. 4) of the protrusion 62 is slightly smaller than the circumferential width w1 (see FIG. 3) of the notch 31b.
  • the end surfaces 62c on both sides in the circumferential direction of the protrusion 62 face the end surfaces 31c of the first end cylinder portion 31 on both sides in the circumferential direction of the notch portion 31b.
  • the protrusion 62 is arranged in the notch 31b, and the end surfaces 62c on both sides in the circumferential direction of the protrusion 62 contact the end surfaces 31c of the first end cylinder part 31 on both sides in the circumferential direction of the notch 31b, so that the nut body
  • the first circulation member 16 is positioned relative to the first circulation member 15 in the circumferential direction.
  • the ball screw device 10 further includes a retaining ring 18 that fits into a first circumferential groove 41 formed on the inner periphery of the first end tube portion 31.
  • the retaining ring 18 sandwiches the first circulation member 16 between itself and the first end surface 34, and positions and fixes the first circulation member 16.
  • the retaining ring 18 is a C-shaped retaining ring.
  • the first circulation member 16 is made of synthetic resin.
  • the first circulation member 16 is manufactured by injection molding.
  • the first circulation member 16 of this embodiment is composed of two resin molded products 51 and 52 that can be divided in the axial direction.
  • a recess 53 having a shape that follows the outer shape of the other resin molded product 52 is formed on the side of one resin molded product 51, and in this recess 53, the other resin molded product 52 By being fitted, both the resin molded products 51 and 52 are combined, and the first circulation member 16 is constructed.
  • the recessed portion 53 of one resin molded product 51 is provided with an enlarged portion 53a that is expanded radially outward, and the other resin molded product 52 is is provided with a protrusion 52a that protrudes in the radial direction.
  • a first passage 36 is formed in the first circulation member 16.
  • the first passage 36 is constituted by a groove and a hole formed between the side surface 45 on the other axial side of the first circulation member 16 and the inner circumferential surface 46 .
  • one end of the first passage 36 is open at a side surface 45 on the other axial side of the first circulation member 16 .
  • the other end of the first passage 36 is open at the inner circumferential surface 46 of the first circulation member 16 .
  • the first passage 36 is formed by overlapping a groove 54a formed in one resin molded product 51 and a groove 54b formed in the other resin molded product 52.
  • the second circulation member 17 includes an annular portion 61, a protrusion 62, and a covering portion 63.
  • the annular portion 61 is formed in an annular shape.
  • the protruding portion 62 protrudes radially outward from a portion of the annular portion 61 in the circumferential direction.
  • the annular portion 61 and the protruding portion 62 of the second circulating member 17 have the same configuration as the annular portion 61 and the protruding portion 62 of the first circulating member 16, but are arranged with the axial directions reversed.
  • the annular portion 61 is inserted into the radially inner side of the second end cylindrical portion 32 of the nut body 15 and is in contact with the second end surface 35 of the central cylindrical portion 30 .
  • the protruding portion 62 is arranged in the notch portion 32b of the second end tube portion 32.
  • the circumferential width w2 (see FIG. 4) of the protrusion 62 is slightly smaller than the circumferential width w1 (see FIG. 3) of the notch 32b.
  • the end surfaces 62c on both sides in the circumferential direction of the protruding portion 62 face the end surfaces 32c of the second end tube portion 32 on both sides in the circumferential direction of the notch portion 32b.
  • the protrusion 62 is arranged in the notch 32b, and the end surfaces 62c on both sides in the circumferential direction of the protrusion 62 contact the end surfaces 32c of the second end cylinder part 32 on both sides in the circumferential direction of the notch 32b, so that the nut body
  • the second circulation member 17 is positioned relative to the second circulation member 15 in the circumferential direction.
  • the ball screw device 10 further includes a retaining ring 18 that fits into a circumferential groove 42 formed on the inner periphery of the second end cylinder portion 32.
  • the retaining ring 18 sandwiches the annular portion 61 of the second circulation member 17 between itself and the second end surface 35, thereby positioning and fixing the second circulation member 17.
  • the retaining ring 18 has the same configuration as the retaining ring for fixing the first circulation member 16 to the nut body 15.
  • the second circulation member 17 is made of synthetic resin.
  • the second circulation member 17, like the first circulation member 16, is formed of two resin molded products 51 and 52 (see FIG. 5) that can be divided in the axial direction.
  • the second passage 37 formed in the second circulation member 17 is a groove formed between a side surface 45 on one axial side of the second circulation member 17 and an inner peripheral surface 46. Consists of holes. Specifically, one end of the second passage 37 is open at a side surface 45 on one axial side of the second circulation member 17 . The other end of the second passage 37 is open at the inner circumferential surface 46 of the second circulation member 17 .
  • the second passage 37 is configured by a groove 54a formed in one resin molded product 51 and a groove 54b formed in the other resin molded product 52, similarly to the first passage 36 explained using FIG. There is.
  • FIG. 6 is a sectional view taken along line VI-VI in FIG. 2.
  • the covering portion 63 of the second circulation member 17 extends in the axial direction from the tip of the protruding portion 62 toward one side in the axial direction.
  • a radially outer surface (outer peripheral surface) 63b of the covering portion 63 is formed in an arc shape.
  • a radial inner surface 63c of the covering portion 63 is formed into a flat surface. The radially inner surface 63c of the covering portion 63 overlaps the flat portion 15b of the outer circumferential surface of the nut body 15, and covers the flat portion 15b.
  • a groove 63a extending linearly in the axial direction is formed on the radially inner surface 63c of the covering portion 63.
  • This groove 63a is closed from the inside in the radial direction by the flat portion 15b of the central cylinder portion 30. Therefore, a hole surrounded by the groove 63a and the flat portion 15b is formed in the nut 12, and this hole constitutes a passage (third passage) 33 through which the ball 13 passes. Therefore, the covering portion 63 of the second circulation member 17 functions as a passage forming member for forming the third passage 33 through which the ball 13 passes.
  • One end of the third passage 33 communicates with one end of the first passage 36, and the other end of the third passage 33 communicates with one end of the second passage 37.
  • the first passage 36, the third passage 33, and the second passage 37 constitute a circulation path 38 for the nut 12. Balls 13 are also arranged in the circulation path 38.
  • the balls 13 of the raceway 23 roll on the raceway 23 (the first spiral groove 21 and the second spiral groove 22), apply an axial force to the nut 12, and move the nut 12 in the axial direction. move it to The ball 13 can pass through the circulation path 38 from one end of the rolling path 23 and return to the other end of the rolling path 23. That is, the ball 13 can circulate through the rolling path 23 and the circulation path 38.
  • the third passage 33 is formed by two members: the covering portion 63 of the second circulation member 17 and the central cylindrical portion 30 of the nut body 15. Therefore, it is not necessary to form the third passage 33 on one member (the nut body 15) using a cutting tool such as an elongated drill as in the conventional case, and the third passage 33 can be easily formed.
  • the groove 63a is formed in the covering portion 63 of the second circulation member 17 made of synthetic resin, the groove 63a may also be formed when molding the second circulation member 17. This allows the third passage 33 to be formed more easily. Further, since no groove is formed in the metal nut body 15, and the groove 63a is simply closed by the flat portion 15b, machining or the like for forming the through hole is not required. . This allows the through-hole to be formed more easily.
  • the groove forming the third passage 33 may be formed in the flat portion 15b of the nut body 15, or may be formed in both the inner surface 63c of the covering portion 63 and the flat portion 15b of the nut body 15. You can leave it there.
  • the covering portion 63 is provided on one of the first and second circulation members 16 and 17, so that it can be used even when the screw shaft 11 and the second circulation member 17 are attached to the nut body 15. , most of the balls 13 are inserted into the spiral groove, the second passage 37 and the third passage 33, and then the remaining balls 13 are inserted into the first passage 36 of the first circulation member 16 while the first circulation member 16 is By attaching it to the nut body 15, the ball screw device 10 can be easily assembled.
  • FIG. 7 is a perspective view of a ball screw device according to a second embodiment.
  • the covering portion 63 is provided on both the first circulation member 16 and the second circulation member 17 that constitute the nut 12 of the ball screw device 10.
  • the covering portion 63 of the first circulation member 16 extends to the axial center of the central cylindrical portion 30 of the nut body 15, and the covering portion 63 of the second circulation member 17 also extends to the axial center of the central cylindrical portion 30. It extends to
  • the distal end surface of the covering section 63 of the first circulating member 16 and the distal end surface of the covering section 63 of the second circulating member 17 are arranged to face each other and either come into contact with each other or leave a small gap therebetween.
  • a groove 63a (see FIG. 6) for forming the third passage 33 is formed in both the covering parts 63, as in the first embodiment.
  • first and second circulation members 16 and 17 have the covering portions 63 of the same length, the same parts can be used by being reversed in the axial direction. Therefore, the types of components of the ball screw device 10 can be reduced.
  • the covering portions 63 formed on the first and second circulation members 16 and 17 may have different lengths.
  • FIG. 8 is a perspective view of a ball screw device according to a third embodiment.
  • the nut 12 includes a nut main body 15, first and second circulation members 16 and 17, and a covering member 64.
  • the configurations of the nut body 15 and the first circulation member 16 are the same as in the first embodiment.
  • the second circulation member 17 does not have the covering portion 63 similarly to the first circulation member 16.
  • the covering member 64 corresponds to the covering portion 63 of the second circulation member 17 in the first embodiment.
  • the covering member 64 corresponds to the covering part 63 when the annular part 61 and the protruding part 62 of the second circulation member 17 of the first embodiment are separated from the covering part 63.
  • the covering member 64 is fixed to the nut body 15 or the first and second circulation members 16 and 17 using a fixing device such as a screw, for example.
  • the covering member 64 has a concave groove 63a that is closed by the flat part 15b of the central cylindrical part 30 in the nut body 15, and forms a third passage 33 between the covering member 64 and the flat part 15b. Functions as a forming member. Therefore, this embodiment also has the same effects as the first embodiment. Further, in this embodiment, the same parts can be used as the first and second circulation members 16 and 17.
  • the first and second annular members each have an annular portion and a protruding portion, but it is configured such that only the annular portion is provided, and the portion corresponding to the protruding portion is integrated with the covering member. may be formed.
  • the first circulation member and the second circulation member are annular members, they do not need to be annular.
  • it may be a circular arc shape or a block that is short in the circumferential direction but provided along the circumferential direction.
  • the third passage extends linearly along the axial direction, but it may extend linearly while being inclined with respect to the axial direction.
  • the third passage may be a curved passage.
  • Ball screw device 11 Screw shaft 12: Nut 13: Ball 15: Nut body 16: First circulation member 17: Second circulation member 21: First spiral groove 22: Second spiral groove 23: Rolling path 31: First First end cylindrical part 31b : Notch part 32 : Second end cylindrical part 32b : Notch part 33 : Third passage 36 : First passage 37 : Second passage 38 : Circulation path 61 : Annular part 62 : Projecting part 63 : Covering part (passage forming member) 63a: Concave groove 64: Covering member (passage forming member)

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Abstract

ボールねじ装置（１０）は、外周に第１螺旋溝（２１）が形成されているねじ軸（１１）と、内周に第２螺旋溝（２２）が形成されているナット（１２）と、第１螺旋溝（２１）と第２螺旋溝（２２）との間に形成される転走路（２３）に配置されている複数のボール（１３）と、を備え、ナット（１２）に、転走路（２３）の一端と他端との間でボール（１３）を循環させる循環路（３８）が形成され、ナット（１２）は、ねじ軸（１１）が挿入されるナット本体（１５）と、前記ナット本体（１５）の外周面における周方向の一部に重ね合わされる通路形成部材（６３，６４）と、を有し、ナット本体（１５）と通路形成部材（６３，６４）との間に、循環路（３８）の一部が形成されている。

Description

ボールねじ装置
　本発明は、ボールねじ装置に関する。
　特許文献１には、外周に第１螺旋溝が形成されているねじ軸と、内周に第２螺旋溝が形成されているナットと、第１螺旋溝と第２螺旋溝との間に形成される転走路に配置されている複数のボールとを備えたボールねじ装置が開示されている。ナットは、円筒状に形成されたナット本体と、ナット本体の軸方向両側に取り付けられた循環部材とを備える。ナット本体には、軸方向に貫通する貫通孔が形成されている。循環部材に、その側面と内周面との間にわたって通路が形成されている。これら貫通孔と通路とによって、転走路の一方側の端部から他方側の端部へとボールを循環させる循環路が構成される。
特開２０１５－２２４６６３号公報
　従来のボールねじ装置では、循環路を構成する細長い貫通孔がナット本体に形成されており、この貫通孔は、ドリル等の切削工具を用いて加工される。このような細長い貫通孔を加工する作業は容易ではなく、切削工具が破損する可能性もある。
　本開示は、ボールねじ装置のナットに容易にボールの通路を形成することを目的とする。
　本開示のボールねじ装置は、外周に第１螺旋溝が形成されているねじ軸と、
　内周に第２螺旋溝が形成されているナットと、
　前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝との間に形成される転走路に配置されている複数のボールと、を備え、
　前記ナットに、前記転走路の一端と他端との間で前記ボールを循環させる循環路が形成され、
　前記ナットは、前記ねじ軸が挿入されるナット本体と、前記ナット本体の外周面における周方向の一部に重ね合わされる通路形成部材とを有し、
　前記ナット本体と前記通路形成部材との間に、前記循環路の一部が形成されている。
　本開示によれば、ボールねじ装置のナットに容易にボールの通路を形成することができる。
第１の実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。 図１に示すボールねじ装置の断面図である。 ナット本体及び止め輪の斜視図である。 循環部材の斜視図である。 一方の循環部材の分解斜視図である。 図２のVI－VI線における断面図である。 第２の実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。 第３の実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。
　＜本開示の実施形態の概要＞
　以下、本開示の実施形態の概要を列記して説明する。
（１）本開示のボールねじ装置は、外周に第１螺旋溝が形成されているねじ軸と、
　内周に第２螺旋溝が形成されているナットと、
　前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝との間に形成される転走路に配置されている複数のボールと、を備え、
　前記ナットに、前記転走路の一端と他端との間で前記ボールを循環させる循環路が形成され、
　前記ナットは、前記ねじ軸が挿入されるナット本体と、前記ナット本体の外周面における周方向の一部に重ね合わされる通路形成部材とを有し、
　前記ナット本体と前記通路形成部材との間に、前記循環路の一部が形成されている。
　上記構成のボールねじ装置は、ボールの循環路がナット本体と通路形成部材との間に形成されるので、従来のようにナットに対して貫通孔をドリル等で形成しなくても容易にボールの通路を形成することができる。
（２）好ましくは、前記通路形成部材に、前記循環路を構成し、前記ボールが通過可能な凹溝が形成されている。
　このような構成によって、通路形成部材の凹溝によって循環路を形成することができる。
（３）好ましくは、前記ナット本体は、前記凹溝の開口を塞ぐ平坦な外周面を有している。
　上記構成によれば、ナット本体側には凹溝を形成する必要がなくなり、ナット本体の製造がより容易となる。
（４）好ましくは、前記ナットは、前記ナット本体の軸方向端部に配置され、前記循環路の一部を有する循環部材を有し、
　前記循環部材と前記通路形成部材とが一体に形成されている。
　この構成によれば、循環部材と通路形成部材とを一体化させることによってナットの構成部品数の削減を図ることができる。
（５）好ましくは、前記ナットは、前記ナット本体の軸方向両端部に配置され、前記循環路の一部を有する一対の循環部材を有し、
　前記通路形成部材が、軸方向に分割されてそれぞれが前記各循環部材と一体に形成されている。
　この構成によれば、上記と同様にナットの構成部品数の削減を図ることができる。また、各循環部材に一体化された通路形成部材を同一の形状とすれば、双方の潤滑部材として同一の部品を用いることができ、ナットの構成部品の種類も削減することができる。
（６）好ましくは、前記循環部材は、前記ねじ軸が挿入される環状部と、環状部の周方向の一部から径方向外方へ突出する突出部とを有し、
　前記ナット本体は、前記環状部の径方向外側に配置される端筒部を有し、
　前記端筒部は、前記突出部が配置される切欠け部を有している。
　この構成によれば、循環部材の突出部がナット本体の端筒部に形成された切欠け部に配置されるので、循環部材の周方向の移動が端筒部によって制限され、循環部材を位置決めすることができる。
＜本開示の実施形態の詳細＞
　以下、図面を参照しつつ、本開示の実施形態の詳細を説明する。
［第１の実施形態］
　図１は、第１の実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。図２は、図１に示すボールねじ装置の断面図である。
　本実施形態のボールねじ装置１０は、ねじ軸１１と、円筒状であるナット１２と、複数のボール１３とを備える。ナット１２は、円筒状に形成される。ナット１２は、ナット本体１５と、一対の循環部材１６，１７とを備える。一対の循環部材１６，１７は、ナット本体１５の軸方向両側に取り付けられている。ねじ軸１１の中心線Ｃとナット１２の中心線とは一致する。この中心線Ｃはボールねじ装置１０の中心線でもある。
　ねじ軸１１は、図示しないモータ等の駆動装置に連結され、その駆動装置によって自身の中心線Ｃ回りに回転駆動される。ねじ軸１１が一方向に回転（正転）すると、ナット１２は軸方向の一方に移動し、ねじ軸１１が他方向に回転（逆転）すると、ナット１２は軸方向の他方に移動する。
　本開示では、中心線Ｃに沿った方向を「軸方向」と定義する。この軸方向には中心線Ｃに平行な方向も含む。本開示では、中心線Ｃに直交する方向を「径方向」と定義する。さらに本開示では、中心線Ｃを中心とする円に沿った方向を「周方向」と定義する。
　本実施形態のボールねじ装置１０は、例えば自動車のブレーキ装置、特に、電動ブースタに適用される。ねじ軸１１の軸方向一方側に、例えば、駆動装置の図示しない出力軸（モータの出力軸）が連結される。ねじ軸１１の軸方向他方側には、例えば、ブレーキ装置が有するピストンと繋がる部材（被移動部材）が設けられる。ブレーキ装置は、ねじ軸１１の回転によりナット１２を軸方向他方側に移動させることで被移動部材を軸方向他方側に押し、制動力を発生させる。なお、本開示のボールねじ装置１０は、ブレーキ装置以外の装置にも適用可能である。
　ねじ軸１１は、円柱状の部材であり、その外周に、１条の第１螺旋溝２１が形成されている。ナット１２は、前記のとおり（図２参照）ナット本体１５及び２つの循環部材１６，１７を備える。ナット本体１５は概ね円筒状であり、その内周に第２螺旋溝２２が形成されている。第２螺旋溝２２は、第１螺旋溝２１と同じピッチ及び同じ条数で形成される。第１螺旋溝２１と第２螺旋溝２２とは径方向に対向することができ、第１螺旋溝２１と第２螺旋溝２２との間に螺旋状の通路として転走路２３が形成される。
　転走路２３には、複数のボール１３が配置されている。ねじ軸１１が回転することで、ボール１３は転走路２３を転がりながら移動する。第１螺旋溝２１及び第２螺旋溝２２には、ボール１３から荷重が作用するので、ナット本体１５及びねじ軸１１は、所望の硬さを得るために熱処理が施された熱処理品である。具体的には、ナット本体１５及びねじ軸１１に焼入れ（浸炭焼入れ）及び焼戻しが施されている。なお、第１螺旋溝２１及び第２螺旋溝２２の条数は複数であってもよい。
　図３は、ナット本体及び止め輪の斜視図である。
　ナット本体１５は、筒状の中央筒部３０と、略筒状の第１端筒部３１と、略筒状の第２端筒部３２とを有する。中央筒部３０と第１端筒部３１と第２端筒部３２とは、鋼等の金属製であり、一体に形成されている。第１端筒部３１及び第２端筒部３２は、中央筒部３０と外径が同じである。第１端筒部３１及び第２端筒部３２は、中央筒部３０よりも内径が大きい。ナット本体１５の中央筒部３０の内周面には、第２螺旋溝２２が形成されている。
　ナット本体１５の外周面は、円筒面に形成された円筒部１５ａと、平坦面に形成された平坦部１５ｂとを含む。円筒部１５ａは、ナット本体１５の外周面の半分以上を占め、平坦部１５ｂは、残りの一部を占めている。したがって、ナット本体１５は、軸方向視で略Ｄ字状に形成されている。
　第１端筒部３１と第２端筒部３２とは、円筒部１５ａの範囲では周方向に連続しているが、平坦部１５ｂの部分で分断されている。そのため、第１端筒部３１及び第２端筒部３２は、周方向の一部に切欠け部３１ｂ，３２ｂを有している。したがって、第１端筒部３１と第２端筒部３２とは、軸方向視でＣ字状に形成されている。
　図２及び図３に示すように、中央筒部３０は、軸方向一方側に向いた第１端面３４と、軸方向他方側に向いた第２端面３５とを有する。第１端面３４及び第２端面３５は、それぞれ環状の面であり、中心線Ｃに対して垂直な面である。
　第１端筒部３１は、第１端面３４を径方向外方から囲むと共に、中央筒部３０の外周側の部分から軸方向一方側（図２における右側）に延びて設けられている。第２端筒部３２は、第２端面３５を径方向外方から囲むと共に、中央筒部３０の外周側の部分から軸方向他方側（図２における左側）に延びて設けられている。
　第１端筒部３１の内周面３１ａは略円筒状の面であり、その一部に周溝４１が形成されている。第２端筒部３２の内周面３２ａは略円筒状の面であり、その一部に周溝４２が形成されている。内周面３１ａ，３２ａはそれぞれ中心線Ｃを中心とする円筒状の面である。
　図４は、循環部材の斜視図である。図５は、一方の循環部材の分解斜視図である。
　図２、図４、及び図５に示すように、循環部材は、第１循環部材１６と、第２循環部材１７とを含む。第１循環部材１６は、環状部６１と、突出部６２とを有する。環状部６１は円環状に形成されている。突出部６２は、環状部６１の周方向の一部から径方向外方に突出している。
　環状部６１は、ナット本体１５の第１端筒部３１の径方向内側に挿入され、中央筒部３０の第１端面３４に接触している。突出部６２は、第１端筒部３１における切欠け部３１ｂに配置されている。突出部６２の周方向の幅ｗ２（図４参照）は、切欠け部３１ｂの周方向の幅ｗ１（図３参照）よりも若干小さい。
　突出部６２の周方向両側の端面６２ｃは、切欠け部３１ｂの周方向両側における第１端筒部３１の端面３１ｃに対向している。突出部６２が切欠け部３１ｂに配置され、かつ突出部６２の周方向両側の端面６２ｃが切欠け部３１ｂの周方向両側における第１端筒部３１の端面３１ｃに接触することによって、ナット本体１５に対する第１循環部材１６の周方向における位置決めがなされる。これにより、第１循環部材１６に形成され、循環路３８の一部を構成する後述の第１通路３６と、ナット本体１５に形成された第２螺旋溝２２との周方向の相対位置が適切に設定される。
　図２及び図３に示すように、ボールねじ装置１０は、第１端筒部３１の内周に形成されている第１の周溝４１に嵌る止め輪１８を更に備える。止め輪１８は、第１端面３４との間で第１循環部材１６を挟み、その第１循環部材１６を位置決めして固定する。
　止め輪１８は、Ｃ形止め輪である。止め輪１８を用いて第１循環部材１６をナット本体１５に固定することで、第１循環部材１６を取り付けるためにボルト、及びそのボルト用の孔（タップ孔）は不要となる。そのため、第１循環部材１６及びナット本体１５の製造を容易に行うことができる。
　第１循環部材１６は、合成樹脂製である。第１循環部材１６は、射出成形により製造される。本実施形態の第１循環部材１６は、図２に示すように、軸方向に分割可能となる２つの樹脂成形品５１，５２により構成されている。図５に示すように、一方の樹脂成形品５１の側部には、他方の樹脂成形品５２の外形に沿った形状の窪み部５３が形成され、この窪み部５３に他方の樹脂成形品５２が嵌め入れられることで、両樹脂成形品５１，５２が合体し、第１循環部材１６が構成される。第１循環部材１６の突出部６２に相当する部分において、一方の樹脂成形品５１の窪み部５３には、径方向外方に拡大された拡大部５３ａが設けられ、他方の樹脂成形品５２には径方向に突出する突出部５２ａが設けられている。窪み部５３の拡大部５３ａに突出部５２ａが嵌め入れられることで、両樹脂成形品５１，５２が互いに周方向に位置決めされている。
　図２及び図４に示すように、第１循環部材１６には、第１通路３６が形成されている。第１通路３６は、第１循環部材１６の軸方向他方側の側面４５と内周面４６との間にわたって形成されている溝及び孔により構成されている。具体的には、第１通路３６の一端は、第１循環部材１６の軸方向他方側の側面４５において開口している。第１通路３６の他端は、第１循環部材１６の内周面４６において開口している。
　図５に示すように、第１通路３６は、一方の樹脂成形品５１に形成された溝５４ａと、他方の樹脂成形品５２に形成された溝５４ｂとを重ね合わせることによって形成される。
　図２及び図４に示すように、第２循環部材１７は、環状部６１と、突出部６２と、被覆部６３とを有する。環状部６１は円環状に形成されている。突出部６２は、環状部６１の周方向の一部から径方向外方に突出している。第２循環部材１７の環状部６１及び突出部６２は、第１循環部材１６の環状部６１及び突出部６２と同一の構成であり、軸方向の向きが反転した配置となっている。
　環状部６１は、ナット本体１５の第２端筒部３２の径方向内側に挿入され、中央筒部３０の第２端面３５に接触している。突出部６２は、第２端筒部３２における切欠け部３２ｂに配置されている。突出部６２の周方向の幅ｗ２（図４参照）は、切欠け部３２ｂの周方向の幅ｗ１（図３参照）よりも若干小さい。
　突出部６２の周方向両側の端面６２ｃは、切欠け部３２ｂの周方向両側における第２端筒部３２の端面３２ｃに対向している。突出部６２が切欠け部３２ｂに配置され、かつ突出部６２の周方向両側の端面６２ｃが切欠け部３２ｂの周方向両側における第２端筒部３２の端面３２ｃに接触することによって、ナット本体１５に対する第２循環部材１７の周方向の位置決めがなされる。これにより、第２循環部材１７に形成され、循環路３８の一部を構成する後述の第２通路３７と、ナット本体１５に形成された第２螺旋溝２２との周方向の相対位置が適切に設定される。
　ボールねじ装置１０は、第２端筒部３２の内周に形成されている周溝４２に嵌る止め輪１８を更に備える。止め輪１８は、第２端面３５との間で第２循環部材１７の環状部６１を挟み、その第２循環部材１７を位置決めして固定する。止め輪１８は、ナット本体１５に第１循環部材１６を固定するための止め輪と同一の構成を有する。
　第２循環部材１７は、合成樹脂製である。第２循環部材１７は、第１循環部材１６と同様に、軸方向に分割可能となる２つの樹脂成形品５１，５２（図５参照）によって形成されている。
　図２に示すように、第２循環部材１７に形成された第２通路３７は、第２循環部材１７の軸方向一方側の側面４５と内周面４６との間にわたって形成されている溝及び孔により構成されている。具体的には、第２通路３７の一端は、第２循環部材１７の軸方向一方側の側面４５において開口している。第２通路３７の他端は、第２循環部材１７の内周面４６において開口している。第２通路３７は、図５を用いて説明した第１通路３６と同様に、一方の樹脂成形品５１に形成された溝５４ａと他方の樹脂成形品５２に形成された溝５４ｂによって構成されている。
　図６は、図２のVI－VI線における断面図である。
　図２、図４、及び図６に示すように、第２循環部材１７の被覆部６３は、突出部６２の先端部から軸方向一方側へ向けて軸方向に延びている。被覆部６３の径方向の外側面（外周面）６３ｂは円弧状に形成されている。被覆部６３の径方向の内側面６３ｃは平坦面に形成されている。被覆部６３の径方向の内側面６３ｃは、ナット本体１５の外周面のうち平坦部１５ｂに重ねられ、当該平坦部１５ｂを覆っている。
　被覆部６３の径方向の内側面６３ｃには、軸方向に直線状に延びる凹溝６３ａが形成されている。この凹溝６３ａは、中央筒部３０の平坦部１５ｂによって径方向内側から塞がれている。そのため、ナット１２には、凹溝６３ａと平坦部１５ｂとによって囲まれる孔が形成され、この孔は、ボール１３を通過させる通路（第３通路）３３を構成している。したがって、第２循環部材１７の被覆部６３は、ボール１３を通過させる第３通路３３を形成するための通路形成部材として機能している。
　第３通路３３の一端は第１通路３６の一端に連通し、第３通路３３の他端は第２通路３７の一端に連通している。そして、第１通路３６、第３通路３３、及び第２通路３７により、ナット１２の循環路３８が構成される。循環路３８にもボール１３が配置されている。
　ねじ軸１１が回転すると、転走路２３のボール１３は、転走路２３（第１螺旋溝２１及び第２螺旋溝２２）を転がり、ナット１２に軸方向の力を付与してナット１２を軸方向に移動させる。ボール１３は、転走路２３の一方の端から循環路３８を通り、転走路２３の他方に端に戻ることができる。つまり、ボール１３は、転走路２３及び循環路３８を循環することができる。
　第３通路３３は、第２循環部材１７の被覆部６３と、ナット本体１５の中央筒部３０との２部材によって形成される。そのため、従来のように１つの部材（ナット本体１５）に対して細長いドリル等の切削工具を用いて第３通路３３を形成する必要がなく、第３通路３３を容易に形成することができる。
　特に、本実施形態では、合成樹脂製の第２循環部材１７の被覆部６３に凹溝６３ａが形成されるため、第２循環部材１７の金型成形の際に凹溝６３ａをも形成することができ、より容易に第３通路３３を形成することができる。また、金属製のナット本体１５には、凹溝が形成されておらず、平坦部１５ｂによって凹溝６３ａを塞いでいるだけであるので、貫通孔を形成するための機械加工等が不要となる。これにより貫通孔を一層容易に形成することができる。
　ただし、第３通路３３を形成する凹溝は、ナット本体１５の平坦部１５ｂに形成されていてもよいし、被覆部６３の内側面６３ｃとナット本体１５の平坦部１５ｂとの双方に形成されていてもよい。
　被覆部６３は、第１、第２循環部材１６，１７のうち一方の第２循環部材１７に設けられているので、ナット本体１５にねじ軸１１と第２循環部材１７とを取り付けた状態で、螺旋溝、第２通路３７及び第３通路３３に大部分のボール１３を挿入し、その後、残りのボール１３を第１循環部材１６の第１通路３６に挿入しつつ第１循環部材１６をナット本体１５に取り付けることで、ボールねじ装置１０を容易に組み立てることができる。
　[第２の実施形態]
　図７は、第２の実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。
　本実施形態では、ボールねじ装置１０のナット１２を構成する第１循環部材１６と、第２循環部材１７との双方に被覆部６３が設けられている。具体的に、第１循環部材１６の被覆部６３は、ナット本体１５の中央筒部３０における軸方向の中央まで延び、第２循環部材１７の被覆部６３も、中央筒部３０の軸方向中央まで延びている。第１循環部材１６の被覆部６３の先端面と第２循環部材１７の被覆部６３の先端面とは対向し、互いに接触するか又は微小な隙間をあけて配置されている。両被覆部６３には、第１の実施形態と同様に第３通路３３を形成するための凹溝６３ａ（図６参照）が形成されている。
　本実施形態では、第１，第２循環部材１６，１７が同一の長さの被覆部６３を有しているので、同一の部品を軸方向に反転して用いることができる。そのため、ボールねじ装置１０の構成部品の種類を少なくすることができる。ただし、第１，第２循環部材１６，１７に形成された被覆部６３は、互いに長さが異なっていてもよい。
[第３の実施形態]
　図８は、第３の実施形態に係るボールねじ装置の斜視図である。
　本実施形態では、ナット１２が、ナット本体１５と、第１，第２循環部材１６，１７と、被覆部材６４と、を備えている。ナット本体１５及び第１循環部材１６の構成は、第１の実施形態と同様である。第２循環部材１７は、第１循環部材１６と同様に被覆部６３を有していない。被覆部材６４は、第１の実施形態における第２循環部材１７の被覆部６３に相当するものである。言い換えると、被覆部材６４は、第１の実施形態の第２循環部材１７の環状部６１及び突出部６２と、被覆部６３とを分離した場合の被覆部６３に相当するものである。被覆部材６４は、例えば、ねじ等の固定具によってナット本体１５又は第１、第２循環部材１６，１７に固定される。
　被覆部材６４は、図６に示すように、ナット本体１５における中央筒部３０の平坦部１５ｂによって塞がれる凹溝６３ａを有し、平坦部１５ｂとの間に第３通路３３を形成する通路形成部材として機能する。したがって、本実施形態においても、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。また、本実施形態では、第１，第２循環部材１６，１７として同一の部品を用いることができる。
　以上のとおり開示した実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。つまり、本発明のボールねじ装置は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。
　例えば、第３の実施形態において、第１、第２環状部材は、それぞれ環状部と突出部とを有しているが、環状部のみの構成とし、突出部に相当する部分が被覆部材と一体に形成されていてもよい。また、第１循環部材及び第２循環部材は環状の部材であるが、環状でなくてよい。例えば、円弧形状や、周方向に短いが周方向に沿って設けられるブロックであってもよい。
　上記実施形態では、第３通路は、軸方向に沿って直線状に延びているが、軸方向に対して傾斜した状態で直線状に延びていてもよい。第３通路は、曲がった通路であってもよい。ナット本体と被覆部（被覆部材）との間に第３通路を形成することで、このような曲がった通路であっても容易に形成することができる。
１０　　：ボールねじ装置
１１　　：ねじ軸
１２　　：ナット
１３　　：ボール
１５　　：ナット本体
１６　　：第１循環部材
１７　　：第２循環部材
２１　　：第１螺旋溝
２２　　：第２螺旋溝
２３　　：転走路
３１　　：第１端筒部
３１ｂ　：切欠け部
３２　　：第２端筒部
３２ｂ　：切欠け部
３３　　：第３通路
３６　　：第１通路
３７　　：第２通路
３８　　：循環路
６１　　：環状部
６２　　：突出部
６３　　：被覆部（通路形成部材）
６３ａ　：凹溝
６４　　：被覆部材（通路形成部材）

Claims (6)

  1. 　外周に第１螺旋溝が形成されているねじ軸と、
    　内周に第２螺旋溝が形成されているナットと、
    　前記第１螺旋溝と前記第２螺旋溝との間に形成される転走路に配置されている複数のボールと、を備え、
    　前記ナットに、前記転走路の一端と他端との間で前記ボールを循環させる循環路が形成され、
    　前記ナットは、前記ねじ軸が挿入されるナット本体と、前記ナット本体の外周面における周方向の一部に重ね合わされる通路形成部材と、を有し、
    　前記ナット本体と前記通路形成部材との間に、前記循環路の一部が形成されている、ボールねじ装置。
  2. 　前記通路形成部材に、前記循環路を構成し、前記ボールが通過可能な凹溝が形成されている、請求項１に記載のボールねじ装置。
  3. 　前記ナット本体は、前記凹溝の開口を塞ぐ平坦な外周面を有している、請求項２に記載のボールねじ装置。
  4. 　前記ナットは、前記ナット本体の軸方向端部に配置され、前記循環路の一部を有する循環部材を有し、
    　前記循環部材と前記通路形成部材とが一体に形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
  5. 　前記ナットは、前記ナット本体の軸方向両端部に配置され、前記循環路の一部を有する一対の循環部材を有し、
    　前記通路形成部材が、軸方向に分割され、それぞれが前記各循環部材と一体に形成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載のボールねじ装置。
  6. 　前記循環部材は、前記ねじ軸が挿入される環状部と、環状部の周方向の一部から径方向外方へ突出する突出部とを有し、
    　前記ナット本体は、前記環状部の径方向外側に配置される端筒部を有し、
    　前記端筒部は、前記突出部が配置される切欠け部を有している、請求項４又は５に記載のボールねじ装置。
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