JP2005083568A - ヘリコイドねじ部材 - Google Patents

Abstract

【課題】調整が容易で作動不良が発生しにくくなり、かつ、相対回転の作動がスムーズとなるヘリコイドねじ部材を提供することにある。
【解決手段】雄ねじ１と雌ねじ２が互いに噛み合い相対回転することにより、一方が他方を回転軸方向に繰り出すヘリコイドねじ部材において、多条となる雄ねじ１または雌ねじ２の少なくとも一方のねじ山部３が少なくとも１条分設けられていないものとしている。雌ねじ２の条数を２ｎとすると、雄ねじ１の設置条数をｎ（ただし、ｎは整数、ｎ≧１）とし、雄ねじ１のねじ山部３を１つおきに設けないようにしたり、ねじ山部３が設けられていないことによって生ずる空隙部４の少なくとも一部に、潤滑物質を挿入したりしても良い。
【選択図】 図１

Description

本発明は、互いに噛み合い相対回転することにより、一方が他方を回転軸方向に繰り出すヘリコイドねじ部材に関する。

従来より、レンズ鏡筒例えばカメラの鏡筒の焦点距離調節あるいはズームの作動機構において、ヘリコイドねじが使用されている。また、近年多くのカメラ等において電動モータで駆動させて焦点調節あるいはズーム作動を行うレンズ鏡筒が多数使用されていることから、その駆動トルクを可能な限り小さくして、電池の消耗を極力小さくすることが望まれている。

例えば、特許文献１（特開２０００−６５１８１号公報）にあるように、多条ねじにおいて、雄ねじ部の溝の切り込み量を深くして、その条目の溝に対応する雌ねじ部のねじ山部を無効として、螺合摩擦抵抗を減少させ、またその空隙部に潤滑剤が溜まり、作動の円滑度や耐摩耗性を向上させるものが開示されている。

特開２０００−６５１８１号公報（要約書）

しかしながら、従来の場合、ヘリコイド部材の雄ねじと雌ねじのねじ山部の数は１：１の対応となっている。そのため、多条ねじでは、１リードには、ねじ山部の数が条数と同じだけ存在することになり、雄ねじは、回転軸の垂直方向から大きく倒す必要が生じ、ねじ溝部（またはねじ山部）の傾きは大きくならざるを得ない状況である。したがって雌ねじを回転させて雄ねじを回転軸方向に突き出すときに、雌ねじを強い力で回転させて、雄ねじのねじ山部にかかる力を大きくする必要が出てくる。このため、使用者が、手で回転させる際、使い難いものとなっている。

また、例えば樹脂成形で形成するヘリコイドねじ部材の場合、成形型の製作においては、設計値に合わせるために、そのねじ山部、ねじ溝部の数に相当する分だけ、実際の成形品の測定値と照合する必要があり、精度範囲を確保するためには、型修正に多くの時間を要することは避けられない。また、その成型品の組立作業に当たっては、組立の熟練あるいは厳密な組立完成品検査あるいは修正作業が必要となっている。

また、射出成形、切削加工いずれの場合であっても、雌ねじと雄ねじとの噛み合い精度、すなわち螺合させる精度を上げていくと、グリスを入れたときにヘリコイドねじ部材を噛み合わせる時の作動が重くなることが生じている。また、ガタを詰めたヘリコイドねじ部材では、温度をかけると、螺合具合にきしみが発生したりしている。

また、ヘリコイドねじ部材のガタ調整はシビアで、適正寸法を確保するために型あるいはバイトの修正を何回も行う必要がある。完成品の組立においては、場合によっては何回もなじみ調整をせざるを得ないものが発生したりして、その修正や調整に多くの時間と人手を要している。さらに、ねじのリード値を大きくして、雄ねじを回転軸方向に大きく突出させようとすると、ねじ山部にかかる力がそがれるので、より大きな回転のトルク力が必要となる。したがって、電動回転をさせる場合には、より多くの電力を必要としている。

本発明は、上記の欠点を解決し、調整が容易で作動不良が発生しにくくなり、かつ、相対回転の作動がスムーズとなるヘリコイドねじ部材を提供することにある。

本発明は、上記の目的を達成するため、雄ねじと雌ねじが互いに噛み合い相対回転することにより、一方が他方を回転軸方向に繰り出すヘリコイドねじ部材において、多条となる雄ねじ部または雌ねじ部の少なくとも一方のねじ山部が少なくとも１条分設けないようにしている。また、他の発明では、上述の発明に加えて、雌ねじの条数を２ｎとすると、雄ねじの設置条数をｎ（ただし、ｎは整数、ｎ≧１）とし、雄ねじのねじ山部を１つおきに設けないようにしている。

さらに、他の発明は、上述の発明に加え、ねじ山部が設けられていないことによって生ずる空隙部の少なくとも一部に、潤滑物質を挿入している。また、空隙部は、雌ねじのねじ溝部と、雄ねじのねじ溝部の底面と同一面となる平面部とで囲まれた空間としても良い。さらに、雌ねじをヘリコイドし、雄ねじをレンズの光軸方向に前後移動させる鏡筒としても良い。

本発明によれば、調整が容易で作動不良が発生しにくくなり、かつ、相対回転の作動がスムーズとなるヘリコイドねじ部材を得ることができる。

以下、本発明の実施の形態に係るヘリコイドねじ部材を図を用いながら説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係るヘリコイドねじ部材をズームレンズに適用したときの鏡筒部分の要部断面図である。ヘリコイドねじ部材の雄ねじ１は、鏡筒の一部を形成し、レンズ１０１が固定されている。雄ねじ１と係合するヘリコイドとなる雌ねじ２は、鏡筒の一部を形成し、駆動部材となるとともに、ヘリコイドねじ部材の一部を形成する。雌ねじ２を囲むようにレンズ１０２、１０３を固定した鏡筒が配置される。

ヘリコイドとなる雌ねじ２を図示しないモータまたは手によって回転させることで、雄ねじ１が回転し、レンズ１０１が矢印の方向に移動する。このレンズ１０１の光軸方向の前後動によってズーミングがなされる。なお、ズーミングの代わりに、通常撮影とマクロ撮影のように焦点調節を行わせるようにしても良い。

このヘリコイドねじ部材は、６条ねじとなっており、雄ねじ１のねじ山部３を１つおきに設けないようにして３条にし、ヘリコイドとなる雌ねじ２に３条分の空隙部４を設けている。３条分の空隙部４のうち、１条分の空隙部４に潤滑物質となるグリースを入れ、その空隙部４をグリース溜まりとしている。なお、グリースは、すべての空隙部４に挿入しても良い。また、ヘリコイドねじ部材としては、後述する２条ねじとしたり、３条ねじとしたり、４条ねじとしたり、８条ねじ等としても良い。

次に、ヘリコイドねじ部材の詳細について説明する前に、図２を用いて、ねじの基本となる構造について説明する。図２で示すように、各雄ねじ１の隣り合ったねじ山部１２（図１のねじ山部３に相当）の中心から中心までの距離をピッチｐとして表し、図２（ａ）のように１ピッチ間にねじ溝部１３が１個あるもの（便宜的にいいかえると、ねじ山部１２の条線１４が１回転したとき、ねじ溝部１３の数が１個）を１条ねじと定義する。ねじ山部１２の条線１４が１回転する間に２ピッチ進むものは２条ねじ、３ピッチ進むものは３条ねじである。したがって、図２（ｂ）は２条ねじ、図２（ｃ）は３条ねじである。ここでリードｒとは、条線１４が１回転したときに進む距離を表す。したがって、リードｒはピッチｐの条数倍となっていて、それぞれピッチｐの２倍、３倍だけ進む。図２では、１条ねじ〜３条ねじまでを例示し説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。

次に、図３を用いて、本発明の実施の形態に係るヘリコイドねじ部材を構成する雄ねじの基本的な構造について説明する。なお、図１で示す部材と同一または同種の部材については、同一の符号を付して説明する。

図３において、（ａ）は、２条の雄ねじを１条分設けないようにし、見かけ上、ねじ山部１２を１条ねじにした雄ねじ１Ａである。同様に、（ｂ）は、３条の雄ねじを２条分設けないようにし（２条分のねじ山部１２を設けないようにし）、見かけ上、１条ねじにした雄ねじ１Ｂである。図示したように、（ａ）（ｂ）とも図２におけるねじ山部１２の一部がなくなり、雄ねじ１Ａ、１Ｂのねじ溝部１３の部分が平面状態すなわち平面部５となっている。さらに、図４を用いて詳しく説明する。

図４（ａ）（ｂ）は、本発明による２条ねじと３条ねじの雄ねじ１Ａ，１Ｂと雌ねじ２Ａ，２Ｂとの噛み合いの一例を示している。なお、これらの図および以下の図では、雌ねじ２Ａ、２Ｂは上方側の一部のみを示している。雄ねじ１Ａのねじ山部１２がなくなったことによりできた空隙部４は１条分であり、雄ねじ１Ｂにおいては、空隙部４は２条分である。ねじ山部１２がなくなったところは、雌ねじ２Ａ、２Ｂと噛み合いをする部分がなくなっていることを示している。その平面部５にあったねじ山部１２がなくなったことにより、雌ねじ２Ａ，２Ｂと噛み合うことがなくなったので、雄ねじ１Ａ、１Ｂ、雌ねじ２Ａ，２Ｂの接触面積も実質的に減少することとなる。

この結果、回転させるための接触抵抗が小さくなるとともに、潤滑物質、例えばグリース等の潤滑油を使用して回転をよりスムーズに行わせようとすると、この空隙部４が潤滑物質の溜まり場所の役割を果たすこととなる。このため、ヘリコイドねじ部材が回転するとき、この空隙部４に蓄積された潤滑物質が随時補給されることとなり、その補給された潤滑物質の働きで接触抵抗を減少させ、スムーズな回転が得られる。また、長期にわたって、その回転性能を維持させることが可能となる。なお、予め空隙部４に潤滑物質を入れておいても良い。その場合、図４（ｂ）の場合は、２条分の空隙部４のうち１条分のみに潤滑物質を入れても良いし、２条分入れるようにしても良い。

図４では、基本的な雄ねじ１Ａ，１Ｂと雌ねじ２Ａ、２Ｂとが噛み合っている状態を、説明を分かりやすくするために、低位の条数で偶数の場合と、奇数の場合についての組み付け例を示した。条数が偶数と奇数とでは、異なった態様が考えられる。実際にヘリコイドねじ部材が使用される場合は、リードｒを大きく取りたいことが多々あり、条数の大きな値のものが使用されることが多い。

図５で、条数が偶数の場合について説明する。図５（ａ）は、６条ねじを例とした雄ねじ１Ｃと雌ねじ２Ｃの組み付けした状態を示す側面図である。条数が偶数の場合、１リードｒ間には、リードｒの両端のねじ山部１２を除くと中にあるねじ山部１２の数は、奇数となる。したがって、両端を除いたねじ山部１２の奇数番目のねじ山部１２をなくし、リードｒを変更しなくてそのままの値とすると、見かけ上、雄ねじ１Ｃの条数は雌ねじ２Ｃの半分の３条となる。よって、条数が任意の偶数の値をとったとしても、雌ねじ２Ｃと雄ねじ１Ｃとの関係は、雌ねじ２Ｃの条数を２ｎとすると、雄ねじ１Ｃの条数はｎ（ｎは整数）となる関係が成立し、雄ねじ１Ｃの条数を見かけ上、半分とすることができ、いわゆる設置条数は半分となる。しかも、雄ねじ１Ｃのねじ山部１２を１つおきに無くしているので、回転の安定性を確保できる。特に、ｎが２以上のときにこの効果を発揮する。

図５（ｂ）は、１リードｒの中にあるねじ山部１２を４つなくして平面部５とし、隣接する２つのねじ山部１２を残してある。これは、６条の雌ねじ２Ｄに対応する雄ねじ１Ｄを見かけ上、２条ねじにした状態を示している。すなわち、雌ねじ２Ｄをｎ条の多条ねじとしたとき、雄ねじ１Ｄには１リードｒの間にｎ−２条（ｎは整数、ｎ≧３）に相当する平面部５を連結して設けたものとなる。この場合、雄ねじ１Ｄのねじ山部１２は、隣接する２つとなり、接触面積が小さくなるとともに潤滑物質を十分確保できるものとなる。なお、この関係は、雌ねじ２Ｄが奇数の条数の場合にも適用できる。なお、ねじ山部１２をなくす範囲をｎ−３（ｎ≧４）としたり、ｎ−４（ｎ≧５）としたり、ｎ−５（ｎ≧６）としたりしても良い。

図５（ｃ）は、１リード中のねじ山部１２を１つだけ残し、他のねじ山部１２をすべてなくして、平面部５とし、６条の雌ねじ部２Ｅに対応する雄ねじ部１Ｅを見かけ上１条ねじとした状態を示している。この関係を数式で表すと、雌ねじ２Ｅをｎ条とすると、雄ねじ１Ｅは（ｎ−１）条分のねじ山部１２を無くしたものである。この関係は、ｎが４以上のときに特に効果を発揮する。また、この関係は、雌ねじ２Ｅが奇数の場合にも適用できる。

図５（ｄ）は、２ｎ条（ｎ≧２）の雌ねじ２Ｆに対して、雄ねじ１Ｆの１条目と（ｎ＋１）条目のねじ山部１２を残し、残りのねじ山部１２を無くしたものである。こうすると、残ったねじ山部１２が等間隔となり、回転が安定するとともに、潤滑物質の保持が十分となる。特に、ｎが３以上のとき、回転の安定性と潤滑物質の保持の面で有利となる。

また、雌ねじの条数をｎとしたとき、雄ねじの条数を（ｎ−１）としても良い。このようにすると、係合の安定度は増すとともに、無くした１条分の所にグリス等の潤滑物質が入り込み、動作性が良いものとなる。その関係式は、奇数の場合も適用できるとともに、ｎは３以上とすると特に好適となる。

雄ねじ１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆのねじ山部１２、すなわち条数が減少したことにより、
（１）樹脂成形の場合、金型の製作や、調整が容易となる。さらに、雄ねじ、雌ねじを組み付けて調整をする場合、調整が容易にができる。
（２）雄ねじの形状を用途に応じて種々の形状に容易に変更することができ、用途の拡大が期待できる。
（３）雌ねじと雄ねじを組み付けたときに、雌ねじ側に油だまりができるので潤滑物質を十分保持でき、したがって回転トルク力を小さくできるとともに、長期の使用にも耐えることができる。
（４）材質が金属の場合、総型バイトを容易に作ることができ、歯形精度の調整も容易になる。

以上の各実施の形態は、本発明の好適な例であるが、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、この各実施の形態では、ねじ山部１２の形状を断面三角状で連続的なものとしているが、他の形状としても良い。すなわち、断面台形をした柱状物を通常のねじ山部に相当する位置に条線１４に沿って、間欠的に配列しても良い。また、断面楕円形をした柱状物を同様に配列しても良い。このように、柱状物を間欠的にすることによって、それぞれの柱状物間に隙間部ができ、ここにも潤滑物質が留まることとなり、噛み合いによる相対回転をより小さいトルクで行うことが可能となる。

また、図６で示すように、ねじ山部１２やねじ溝部１３の形状は、種々なものとすることができる。すなわち、各実施の形態については、先端の尖った三角ねじを例に説明してきたが、図６の（ａ）のようなねじ山部１２の頂上が平坦でねじ溝部１３の部分が丸味を帯びているものや、図６（ｂ）のように、ねじ山部１２の頂上部分とねじ溝部１３が丸味を帯びているものにしても良い。図６（ｃ）は、角ねじを示し、一般にヘリコイドねじの場合にはしばしば用いられている。同様に、図６（ｄ）の台形ねじ、図６（ｅ）ののこ歯ねじ、図６（ｆ）の丸ねじなどとしても良い。

上述の各実施の形態では、雄ねじ１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ、１Ｄ，１Ｅ、１Ｆのねじ山部３，１２の一部を無くしたものとしているが、雌ねじ２、２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ側のねじ山部３，１２を一部なくすようにしても良い。さらには、雄ねじ側と雌ねじ側の双方のねじ山部の一部をなくすようにしても良い。

なお、上述で説明した潤滑物質は、固体潤滑剤でも、液状のいわゆる潤滑油でも、あるいは半固形のグリース状のものであっても使用可能である。それらの選択は、ねじの材質、ねじ山部１２の高さ、ねじ面の表面粗さ、温度等の使用環境条件等を考慮して適正なものを選択すればよい。図１に示した鏡筒の場合は、グリースを使用している。

さらに、用いられるヘリコイドねじ部材の材質は、金属にあっては、鉄系、アルミニウム系、チタン系、銅系などの金属単独あるいは合金が使用できる。また、成形の場合は、熱可塑性樹脂が使用でき、また、熱硬化性であっても注型可能な樹脂などが使用可能である。一例として、熱可塑性の樹脂としては、アクリル系、ポリプロピレン系、ポリ塩化ビニル系、ポリ酢酸ビニル系、ポリスチレン系、ポリエチレンフタル酸系などがあり、熱硬化性の注形樹脂としては、ウレタン系樹脂などが挙げられる。また、雄ねじと雌ねじの一方を金属系とし、他方を樹脂系としても良い。

本発明のヘリコイドねじ部材は、カメラのレンズ鏡筒の焦点調節時や、ズーム管のズーム作動をスムーズに行わせるために用いることができる。また、Ｚ軸方向の昇降型微動ユニット、望遠鏡の接眼部等、回転させることで、係合しているものを直線方向に移動させるすべてのものに適用できる。

本発明によるヘリコイドねじ部材を、ズームレンズに適用したときの要部断面図である。 ねじの基本となる構造を示す図である。 本発明のヘリコイドねじ部材を構成する雄ねじの基本的な構造を説明する要部側面図である。 本発明のヘリコイドねじ部材の、雄ねじと雌ねじとが噛み合った状態を示す要部側面図である。 本発明のヘリコイドねじ部材の、雌ねじが偶数の多条ねじの場合で、雄ねじと噛み合った状態を示す要部側面図である。 本発明のヘリコイドねじ部材が適用可能な、ねじ山部、ねじ溝部の形状を例示する断面図である。

符号の説明

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ、１Ｆ 雄ねじ
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ、２Ｅ、２Ｆ 雌ねじ
３ ねじ山部
４ 空隙部
５ 平面部
１１ 雄ねじ
１２ ねじ山部
１３ ねじ溝部
１４ 条線

Claims (5)

1. 雄ねじと雌ねじが互いに噛み合い相対回転することにより、一方が他方を回転軸方向に繰り出すヘリコイドねじ部材において、多条となる雄ねじ部または雌ねじ部の少なくとも一方のねじ山部が少なくとも１条分設けられていないことを特徴とするヘリコイドねじ部材。
2. 前記雌ねじの条数を２ｎとすると、前記雄ねじの設置条数をｎ（ただし、ｎは整数、ｎ≧１）とし、前記雄ねじのねじ山部を１つおきに設けないようにしたことを特徴とする請求項１記載のヘリコイドねじ部材。
3. 前記ねじ山部が設けられていないことによって生ずる空隙部の少なくとも一部に、潤滑物質を挿入したことを特徴とする請求項１または２記載のヘリコイドねじ部材。
4. 前記空隙部は、前記雌ねじのねじ溝部と、前記雄ねじのねじ溝部の底面と同一面となる平面部とで囲まれた空間としたことを特徴とする請求項３記載のヘリコイドねじ部材。
5. 前記雌ねじをヘリコイドし、前記雄ねじをレンズの光軸方向に前後移動させる鏡筒としたことを特徴とする請求項４記載のヘリコイドねじ部材。

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