JP2005257072A - 歯車伝動装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】 小形にできる歯車伝動装置を提供する。
【解決手段】 入力歯車４と、出力歯車３と、これら入力歯車４と出力歯車３とを伝動する１以上の中間歯車５〜１０とを具備する。入力歯車４を含んで出力歯車３に回転を伝動する歯車列が、互いに噛合う円弧歯形歯車からなる歯車対５,６、歯車対７,８、歯車対９,１０を有する。出力歯車３をインボリュート歯形歯車とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、複数の歯車を用いて回転運動を減速し又は増速して伝える歯車伝動装置、及びこの歯車伝動装置を搭載して被動部材を歯車駆動装置により駆動する電子機器に関する。

従来、日付表示機能を有する時計で日車を回転させるのに、歯車列からなる歯車伝動装置を使用し、この伝動装置の各歯車を円弧歯形歯車で構成したものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。

又、時計分野以外の一般産業分野では、複数のインボリュート歯形歯車のみを噛合わせた歯車列からなる歯車伝動装置が多用されている。この他にも複数のサイクロイド歯形歯車のみを噛合わせた歯車列からなる歯車伝動装置も知られている。
特開平１１−２８１７７２号公報（段落０００２−０００３）

特許文献１に代表される円弧歯形歯車のみを用いた歯車列からなる歯車伝動装置は、伝動される角度が一様ではないので、回転むらを生じ易い。これに対して、インボリュート歯形歯車のみを用いた歯車伝動装置では、互いに噛合う歯車対の中心間距離が多少ばらついても、角速度は変化せず正しい噛合いが可能であるので、回転むらを抑制可能である。

円弧歯形歯車とインボリュート歯形歯車とは噛合わすことができないので、これら異種の歯車を組合わせてなる歯車伝動装置は従来提案されていなかった。

又、時計分野以外の一般産業分野で多用されている歯車伝動装置に使用されているインボリュート歯形歯車のモジュールは、現状では最小で0.1mm、通常1.5 mm〜6.0mmと円弧歯形歯車に比較して遥かに大きいので、インボリュート歯形歯車は径が大きい。しかも、インボリュート歯形歯車のみからなる歯車伝動装置での歯数比は円弧歯形歯車に比較して小さい。

このようにインボリュート歯形歯車のモジュールが大きいことと相俟って、最小歯数を少なくすることには、ホブ加工時のアンダーカット限界や効率の低下等があるので、インボリュート歯形歯車の最小歯数は一般に１４枚とされている。この点からもインボリュート歯形歯車は径が大きい。しかも、歯数比が小さいので、歯車伝動装置の増減速比を高くする上で不利である。これにより、所定の増減速比を得るには、インボリュート歯形歯車をより多く用いなければならない。

したがって、インボリュート歯形歯車のみを用いた歯車伝動装置は、小形に構成することが困難であって、この歯車伝動装置を搭載する機器の小形化を妨げる因子の１つとなっている。

又、以上のような事情は、各歯車をサイクロイド歯形歯車とした歯車伝動装置でも同様である。

本発明の目的は、小形にできる歯車伝動装置及び電子機器を提供することにある。

本発明に係る歯車伝動装置は、前記課題を解決するために、入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備し、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列が互いに噛合う１以上の円弧歯形歯車の歯車対とインボリュート歯形歯車とを有している。

本発明及び以下の各発明で、入力歯車とは動力機構例えばモータによって回転される駆動歯車と噛合って回転運動を与えられる歯車を指し、出力歯車とは回転運動を最終的に受ける被動部材が有する歯車と噛合う歯車を指す。更に、本発明及び以下の各発明で、中間歯車とは、入力歯車と出力歯車との間に配置されてこれらを連動させる歯車を指すとともに、歯車対とは互いに噛合っている一対の歯車を指している。又、本発明及び以下の各発明で、円弧歯形歯車とは円弧歯形（サイクロイド歯形を円弧と直線で近似した歯形）で作られた歯を有する歯車を指し、インボリュート歯形歯車とはインボリュート歯形で作られた歯を有する歯車を指している。又、サイクロイド歯形歯車とはサイクロイド歯形で作られた歯を有する歯車を指している。又、本発明及び以下の各発明の歯車伝動装置は、減速用、或いは増速用として使用できる。又、本発明及び以下の各発明で、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列は、互いに噛合うインボリュート歯形歯車からなる歯車対を一部に有していてもよく、互いに噛み合うサイクロイド歯形歯車からなる歯車対を一部に有していてもよく、インボリュート歯形歯車からなる歯車対とサイクロイド歯形歯車からなる歯車対との双方を一部に有していてもよい。

本発明に係る歯車伝動装置では、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列が円弧歯形歯車の歯車対とインボリュート歯形歯車とを備えている。円弧歯形歯車の形状精度は必要とされるが、幾何学的精度は緩和できるため、円弧歯形歯車のモジュールはインボリュート歯形歯車のモジュールより格段に小さくすることが可能である。このため、同じ歯数では、インボリュート歯形歯車より円弧歯形歯車の径を小さくすることができる。これにより、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。加えて、円弧歯形歯車は歯車列での歯数比を大きく確保できるので、小歯数の円弧歯形歯車を用いて所望の減速比又は増速比を得ることができる。このため、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。

又、本発明に係る歯車伝動装置は、前記課題を解決するために、入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備し、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列が互いに噛合う１以上の円弧歯形歯車の歯車対とサイクロイド歯形歯車とを有している。

本発明の歯車伝動装置では、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列が円弧歯形歯車の歯車対とサイクロイド歯形歯車とを備えている。円弧歯形歯車の形状精度は必要とされるが、幾何学的精度は緩和できるため、円弧歯形歯車のモジュールはサイクロイド歯形歯車のモジュールより格段に小さくすることが可能である。このため、同じ歯数では、サイクロイド歯形歯車より円弧歯形歯車の径を小さくすることができる。これにより、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。加えて、円弧歯形歯車は歯車列での歯数比を大きく確保できるので、小歯数の円弧歯形歯車を用いて所望の減速比又は増速比を得ることができる。このため、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。

又、本発明に係る歯車伝動装置は、前記課題を解決するために、入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備し、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列の一部の歯車を互いに噛合う円弧歯形歯車の歯車対とし、それ以外の歯車及び出力歯車をインボリュート歯形歯車としている。

本発明の歯車伝動装置では、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の一部の歯車が円弧歯形歯車の歯車対からなる。既述のように円弧歯形歯車の形状精度は必要とされるが、幾何学的精度は緩和できるため、円弧歯形歯車のモジュールはインボリュート歯形歯車のモジュールより格段に小さくすることが可能である。このため、同じ歯数では、インボリュート歯形歯車より円弧歯形歯車の径を小さくすることができる。これにより、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。加えて、円弧歯形歯車は歯車列での歯数比を大きく確保できるので、小歯数の円弧歯形歯車を用いて所望の減速比又は増速比を得ることができる。このため、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。

更に、本発明では、前記歯車列により回転される出力歯車がインボリュート歯形歯車であるので、この出力歯車を被動部材が有したインボリュート歯形歯車からなる被動歯車に噛合わせて、本発明の歯車伝動装置を使用できる。そして、この出力段でのインボリュート歯形歯車同士の噛合わせによって、出力歯車以前の歯車列が少なくとも一部に有した円弧歯形歯車からなる歯車対に起因する回転むらを抑制できる。

又、本発明に係る歯車伝動装置は、前記課題を解決するために、入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備し、入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列の一部の歯車を互いに噛合う円弧歯形歯車からなる１以上の歯車対とし、それ以外の歯車及び出力歯車をサイクロイド歯形歯車としている。

本発明の歯車伝動装置では、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の一部の歯車が円弧歯形歯車の歯車対からなる。既述のように円弧歯形歯車の形状精度は必要とされるが、幾何学的精度は緩和できるため、円弧歯形歯車のモジュールはサイクロイド歯形歯車のモジュールより格段に小さくすることが可能である。このため、同じ歯数では、サイクロイド歯形歯車より円弧歯形歯車の径を小さくすることができる。これにより、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。加えて、円弧歯形歯車は歯車列での歯数比を大きく確保できるので、小歯数の円弧歯形歯車を用いて所望の減速比又は増速比を得ることができる。このため、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。

更に、本発明では、前記歯車列により回転される出力歯車がサイクロイド歯形歯車であるので、この出力歯車を被動部材が有したサイクロイド歯形歯車からなる被動歯車に噛合わせて、本発明の歯車伝動装置を使用できる。そして、この出力段でのサイクロイド歯形歯車同士の噛合わせによって、出力歯車以前の歯車列が少なくとも一部に有した円弧歯形歯車からなる歯車対に起因する回転むらを抑制できる。

又、本発明に係る歯車伝動装置は、前記課題を解決するために、入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備し、入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列が互いに噛合う円弧歯形歯車からなる１以上の歯車対を有し、前記出力歯車をインボリュート歯形歯車としている。

本発明の歯車伝動装置では、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の１以上の歯車対が円弧歯形歯車で形成されている。既述のように円弧歯形歯車の形状精度は必要とされるが、幾何学的精度は緩和できるため、円弧歯形歯車のモジュールはインボリュート歯形歯車のモジュールより格段に小さくすることが可能である。このため、同じ歯数では、インボリュート歯形歯車より円弧歯形歯車の径を小さくすることができる。これにより、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。加えて、円弧歯形歯車は歯車列での歯数比を大きく確保できるので、小歯数の円弧歯形歯車を用いて減速比又は増速比を得ることができる。このため、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。

更に、本発明では、前記歯車列により回転される出力歯車がインボリュート歯形歯車であるので、この出力歯車を被動部材が有したインボリュート歯形歯車からなる被動歯車に噛合わせて、本発明の歯車伝動装置を使用できる。そして、この出力段でのインボリュート歯形歯車同士の噛合わせによって、出力歯車以前の歯車列が少なくとも一部に有した円弧歯形歯車からなる歯車対に起因する回転むらを抑制できる。

又、本発明に係る歯車伝動装置は、前記課題を解決するために、入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備し、前記入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列が互いに噛合う円弧歯形歯車からなる１以上の歯車対を有し、前記出力歯車をサイクロイド歯形歯車としている。

本発明の歯車伝動装置では、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の１以上の歯車対が円弧歯形歯車で形成されている。既述のように円弧歯形歯車の形状精度は必要とされるが、幾何学的精度は緩和できるため、円弧歯形歯車のモジュールはサイクロイド歯形歯車のモジュールより格段に小さくすることが可能である。このため、同じ歯数では、サイクロイド歯形歯車より円弧歯形歯車の径を小さくすることができる。これにより、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。加えて、円弧歯形歯車は歯車列での歯数比を大きく確保できるので、小歯数の円弧歯形歯車を用いて減速比又は増速比を得ることができる。このため、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。

更に、本発明では、前記歯車列により回転される出力歯車がサイクロイド歯形歯車であるので、この出力歯車を被動部材が有したサイクロイド歯形歯車からなる被動歯車に噛合わせて、本発明の歯車伝動装置を使用できる。そして、この出力段でのサイクロイド歯形歯車同士の噛合わせによって、出力歯車以前の歯車列が少なくとも一部に有した円弧歯形歯車からなる歯車対に起因する回転むらを抑制できる。

又、本発明に係る歯車伝動装置の好ましい形態として、前記出力歯車以外の歯車の全てを円弧歯形歯車とするとよい。この構成により、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列を更に小形にできる。

又、本発明に係る歯車伝動装置の好ましい形態として、インボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車が歯車対をなす円弧歯形歯車の一方とともに回転されるように、インボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車を一方の円弧歯形歯車と同軸上に配設するとよい。この構成により、円弧歯車の歯車対に、インボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車を組合せた歯車伝動装置とできるので、この伝動装置を小形にできる。

又、本発明に係る歯車伝動装置の好ましい形態として、歯車列の最終歯車が円弧歯形歯車からなり、この最終歯車とともに回転される出力歯車を最終歯車と一体として同軸上に配置するとよい。この構成により、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の最終歯車と出力歯車とを、一体成形により作ることができるので、コストを低減できる。

又、本発明に係る歯車伝動装置の好ましい形態として、歯車列の最終歯車が円弧歯形歯車からなり、この最終歯車とともに回転される出力歯車と最終歯車とを、別々に成形して同軸上に配置するとよい。この構成により、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の最終歯車に対して任意モジュールの出力歯車を組合わせることが可能であるので、出力歯車が噛合わされる各種の被動部材のインボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車に対して、前記歯車列を共有できる。

又、本発明の好ましい形態として、歯車列の最終歯車が円弧歯形歯車からなり、この最終歯車とともに回転される出力歯車と、最終歯車と、これらの歯車を支持する軸とを一体にするとよい。この構成により、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の最終歯車と出力歯車とこれらの歯車を支持する軸とを、一体成形により作ることができるので、コストを低減できる。

又、本発明に係る電子機器は、前記課題を解決するために、被動歯車を有した被動部材と、この被動部材を駆動する上記いずれかの歯車伝達装置と、を具備している。本発明では、上記いずれかの歯車伝達装置を備えているから、この歯車伝達装置の小形化に応じて電子機器の小形化が可能である。

本発明によれば、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列が円弧歯形歯車の歯車対とインボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車を備えているので、小形な歯車伝動装置を提供できる。

又、本発明によれば、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の一部の歯車が円弧歯形歯車の歯車対からなるので、小形な歯車伝動装置を提供できる。

又、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列の少なくとも一部の歯車対が円弧歯形歯車で形成されているので、小形な歯車伝動装置を提供できる。

又、本発明によれば、出力歯車以外の歯車の全てを円弧歯形歯車とすることにより、更に小形な歯車伝動装置を提供できる。

又、本発明によれば、歯車列の最終歯車とこれと同軸上に配置される出力歯車とを一体にしたことにより、コストの低減が可能な歯車伝動装置を提供できる。

又、本発明によれば、歯車列の最終歯車と出力歯車とを別々に成形して同軸上に配置したことにより、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列を、出力歯車が噛合わされる各種の被動部材のインボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車からなる被動歯車に対して共有可能な歯車伝動装置を提供できる。

又、本発明によれば、歯車列の最終歯車とこれと同軸上に配置される出力歯車と、これらの歯車を支持する軸とを一体にしたことにより、コストの低減が可能な歯車伝動装置を提供できる。

又、本発明によれば、入力歯車を含んで出力歯車に回転を伝動する歯車列が円弧歯形歯車の歯車対を有して小形にできる歯車伝達装置を備えているから、小形化が可能な電子機器を提供できる。

図１〜図６を参照して本発明の第１実施形態を説明する。

図１及び図２中符号１で示す歯車伝動装置は、出力歯車３と、入力歯車４と、１以上例えば複数具体的には３段減速をして入力歯車４と出力歯車３とを伝動する第１〜第６の中間歯車５〜１０とを具備している。

図１に示すように入力歯車４は駆動部例えばモータ１１の回転軸１１ａに取付けられた駆動歯車２に噛合わされる。モータ１１には、超音波モータやステップモータ等の電気モータ、エアーモータ、油圧モータ等、各種のモータを使用できる。

図２に示すように出力歯車３及び中間歯車５〜１０は、例えばプレート状をなす第１、第２の支持部材１２、１３間に配置されている。すなわち、相対向して設けられた支持部材１２、１３にわたって第１の軸１４〜第４の軸１７が互いに平行に固定されている。第１の軸１４には、入力歯車４と第１の中間歯車５とが回転自在に支持されている。これにより同軸上に配置された入力歯車４と第１の中間歯車５とは一緒に回転する。これら入力歯車４と第１の中間歯車５とは一体となって第１の歯車ユニット１８を形成している。入力歯車４は、駆動歯車２及び第１の中間歯車５よりも大径であって、駆動歯車２に噛合わされている。

第２の軸１５には、第２の中間歯車６と第３の中間歯車７とが回転自在に支持されている。これにより同軸上に配置された第２、第３の中間歯車６、７は一緒に回転する。これら第２、第３の中間歯車６、７は一体となって第２の歯車ユニット１９を形成している。第２の中間歯車６は、第１の中間歯車５及び第３の中間歯車７よりも大径であって、第１の中間歯車５に噛合わされている。

第３の軸１６には、第４の中間歯車８と第５の中間歯車９とが回転自在に支持されている。これにより同軸上に配置された第４、第５の中間歯車８、９は一緒に回転する。これら第４、第５の中間歯車８、９は一体となって第３の歯車ユニット２０を形成している。第４の中間歯車８は、第３の中間歯車７及び第５の中間歯車９よりも大径であって、第３の中間歯車７に噛合わされている。

第４の軸１７には、第６の中間歯車１０と出力歯車３とが回転自在に支持されている。これにより同軸上に配置された第６の中間歯車１０と出力歯車３は一緒に回転する。これら第６の中間歯車１０と出力歯車３は一体となって第４の歯車ユニット２１を形成している。第６の中間歯車１０は、第５の中間歯車９及び出力歯車３よりも大径であって、第５の中間歯車９に噛合わされている。

第１、第２の歯車ユニット１８、１９と第３、第４の歯車ユニット２０、２１とは、図１において互いに上下逆向きの姿勢で並べられている。これにより、各歯車ユニット１８〜２１をいずれも同じ向きの姿勢で並べる場合に比較して、図１中寸法Ｈで示す歯車伝動装置１の厚みの増加を抑制できる。各歯車ユニット１８〜２１は硬質合成樹脂や軽金属の一体成形品からなる。各歯車ユニット１８〜２１を一体成形品とすることは、夫々のユニットが有する大歯車（入力歯車４、及び中間歯車６、８、１０）と小歯車（中間歯車５、７、９、及び出力歯車３）とを成形する手間及びこれら大歯車と小歯車とを連結する手間を要しないので、コストを低減できる点で好ましい。

入力歯車４及び第１〜第６の中間歯車５〜１０は、モータ１１によって回転される駆動歯車２の回転を出力歯車３に減速して伝動する歯車列を形成している。この歯車列は、入力歯車４と一体に回転する第１の中間歯車５とこれに噛合う第２の中間歯車６とからなる第１の歯車対、中間歯車６と一体に回転する第３の中間歯車７とこれに噛合う第４の中間歯車８とからなる第２の歯車対、及び中間歯車８と一体に回転する第５の中間歯車９とこれに噛合う第６の中間歯車１０とからなる第３の歯車対を有している。又、入力歯車４とこれに噛合わされた駆動歯車２も歯車対をなしている。なお、この駆動歯車２を含めて前記歯車列とすることもできる。

図３、図４（Ａ）〜（Ｃ）、及び図５（Ｃ）等で代表して示すように前記歯車列をなす歯車４〜１０、及びこの歯車列を駆動する駆動歯車２は、いずれも円弧歯形歯車からなる。円弧歯形歯車は、サイクロイド歯形を円弧と直線で近似した形状の歯形で作られた歯を有する歯車である。円弧歯形歯車は、一般に多用されているインボリュート歯形歯車に比較して次の特徴がある。モジュールが0.06 mm〜0.2mmと非常に小さく、これに関連して歯数が少なく最小歯数は現在の技術では６枚である。これにより、歯車対での歯数比（減速比又は増速比）が最高10：1と大きい。更に、回転速度は低速に適しており、回転運動及びトルクの伝達に適している。その上、円弧歯形は単一の円弧と直線から成り立っているので、歯形検査のための標準を容易に得ることができる。

前記歯車列によって回転が伝動される出力歯車３は図５（Ａ）に示すようにインボリュート歯形歯車からなる。図１及び図２に示すように出力歯車３には、被動部材２５が有した被動歯車２６と噛合わされる。被動歯車２６は図６に示すようにインボリュート歯形歯車からなる。図１に示すように被動部材２５は、一対の軸部２５ａを有していて、これらの軸部２５ａを例えば前記第１の支持部材１２とこれに対応して配置された第３の支持部材２７の夫々に設けた軸受孔１２ａ、２７ａに回転自在に嵌入して設けられている。

前記歯車伝動装置１は、モータ１１の回転を減速して出力歯車３に伝動する。この場合、モータ１１の回転軸１１ａの回転は、まず、入力側の歯車対２、４で減速され、次に第１の歯車対５、６で減速され、更に第２の歯車対７、８で減速されてから、出力側の第３の歯車対９、１０で減速される。こうして減速回転された第６の中間歯車（最終歯車）１０とともに出力歯車３が回転されるので、この出力歯車３と被動歯車２６との噛合いを介して被動部材２５が従動回転される。

このように動作する歯車伝動装置１は、以上のように入力歯車４を含んで出力歯車３に回転を伝動する歯車列が有する全ての歯車対が円弧歯形歯車を用いて形成されている。既述のように円弧歯形歯車のモジュールはインボリュート歯形歯車のモジュールより格段に小さいので、同じ歯数では、インボリュート歯形歯車より円弧歯形歯車の径が小さい。このため、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。加えて、既述のように円弧歯形歯車は歯車列での歯数比を大きく確保できるので、小歯数の円弧歯形歯車で所定の減速比を得ることが可能であり、これにより、円弧歯形歯車の歯車対を含んだ歯車列を小形にできる。しかも、既述のように円弧歯形歯車は歯数比が大きいので、第１実施形態のように出力歯車３以外の全ての歯車を円弧歯形歯車とした構成では、第１〜第３の各歯車対及びこの前段の入力歯車対の夫々において大きな減速比を得ることができる。このため、出力歯車３に回転を伝動する歯車列を小形に構成できる。更に、所定の減速比を得るために必要とする歯車の数を削減可能である。これにより、第１実施形態の歯車伝動装置１の配置スペースを小さくできる。したがって、この歯車伝動装置１が搭載される小形機器の更なる小形化を促進することが可能である。

ちなみに、モータ１１の回転軸１１ａ及び第１の軸１４〜第４の軸第１７が図２に示すように直線上に並べて配置された構成で、かつ、歯車の使用個数及び各歯車の歯数が同じ（減速比が同じ）で、以下のように歯形及びモジュールを違えた歯車伝動装置の比較を次に述べる。各円弧歯形歯車のモジュールを最小の0.06mmとした条件での歯車伝動装置１の全長Ｌに対して、全ての歯車を最小モジュール0.1mmのインボリュート歯形歯車で構成した条件での歯車伝動装置の全長は1.67Ｌであった。つまり、後者の歯車伝動装置に比較して第１実施形態の歯車伝動装置１は小形に構成できた。したがって、同じ減速比を得る場合に、使用する歯車の数を削減することも可能であり、この場合には、更に歯車伝動装置１を小形に構成できる。

更に、前記歯車伝動装置１は、その出力段をなす出力歯車３がインボリュート歯形歯車である。このため、出力歯車３を被動部材２５が有したインボリュート歯形歯車からなる被動歯車２６に噛合わせて、歯車伝動装置１を使用できる。すなわち、インボリュート歯形歯車からなる出力歯車３を有した歯車伝動装置１は、一般的に多用されているインボリュート歯形歯車に対する伝動装置として適用できるので、円弧歯形歯車を有しているにも拘らず、汎用性を確保できる。

しかも、前記出力段では、インボリュート歯形歯車同士の噛合わせによって回転を伝動する。インボリュート歯形歯車同士での伝動では、これら歯車の中心間距離に多少ばらつきがあっても、同じ角度で回転を正しく伝動ができる。このため、出力歯車３より前段に配置された円弧歯形歯車からなる歯車対に起因する回転むらを、前記出力段での噛合いによって抑制できる。

図７は本発明の第２実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ構成については、同一符号を付してその説明を省略し、以下第１実施形態とは異なる構成を説明する。

第２実施形態では、第４の歯車ユニット２１が、出力歯車（小歯車）３とこれとともに回転する第６の中間歯車（大歯車）１０とが一体であるだけではなく、これらを支持して出力歯車３及び第６の中間歯車１０から突出する第４の軸１７も、出力歯車３及び第６の中間歯車１０と一体に設けられている。この第４の歯車ユニット２１は、第１の支持部材１２の軸受孔１２ａと第３の支持部材２７の軸受孔２７ａとに、第４の軸１７を夫々回転自在に嵌入させて取付けられている。なお、軸受孔１２ａ、２７ａに軸受を取付けて、この軸受に出力歯車３及び第６の中間歯車１０を支持した第４の軸１７を夫々支持させることによって、第４の歯車ユニット２１を回転自在に取付けてもよい。又、この第４の歯車ユニット２１と同様に同軸上に大歯車と小歯車とに軸を一体に成形した歯車ユニットの構成は、図７に示されない第１〜第３の歯車ユニットにも適用されている。

以上説明した点以外の構成は、図７に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。したがって、この第２実施形態でも本発明の課題を解決できる。しかも、第４の歯車ユニット２１で代表したように、回転自在な第４の軸１７と大歯車である第６の中間歯車及び小歯車である出力歯車３とを一体成形したので、これらを個別に成形する手間及び歯車ユニットを組立てる手間を要しない。このため、コストをより低減できる点で好ましい。

図８は本発明の第３実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ構成については、同一符号を付してその説明を省略し、以下第１実施形態とは異なる構成を説明する。

第３実施形態では、第４の歯車ユニット２１の出力歯車（小歯車）３と、これとともに回転する第６の中間歯車（大歯車）１０とが別体であって、これら２部材を組立てて第４の歯車ユニット２１が形成されている。このために、中間歯車１０は、その中央部片面から一体に突出して第４の軸（図示しないが第１図及び第２図中符号１７参照）に回転自在に支持される筒部２８を有している。この筒部２８の外周に出力歯車３が嵌着されている。又、この第４の歯車ユニット２１の構成は、図示されない第１〜第３の歯車ユニットにも適用されている。

なお、以上の構成に代えて、第４の軸（図示しないが第１図及び第２図中符号１７参照）に回転自在に支持される筒部２８を、出力歯車３の中央部片面から一体に突設し、この筒部２８の外周に出力歯車３とは別に成形された第６の中間歯車（大歯車）１０を嵌着することもできる。又、いずれの例にあっても、筒部２８を軸部に代えるとともにこの軸部の両端中央部から第４の軸１７を一体に突設することもできる。この場合、第４の歯車ユニット２１は、第１、第３の支持部材１２、２７の軸受孔１２ａ、２７ａに第４の軸１７を直接又は軸受を介して回転自在に取付けられる。

以上説明した点以外の構成は、図８に示されない構成を含めて第１実施形態と同じである。したがって、この第３実施形態でも本発明の課題を解決できる。しかも、第４の歯車ユニット２１で代表したように、出力歯車３と、これに回転を伝動する歯車列の最終歯車である第６の中間歯車１０とは、別々に成形して同軸上に配置されている。このため、前記歯車列を、出力歯車３が噛合わされる各種の被動部材２５（図２参照）のインボリュート歯形歯車からなる被動歯車２６（図２参照）に対して共有できる点で好ましい。

図９及び図１０は本発明の第４実施形態を示している。この実施形態は基本的には第１実施形態と同じであるので、第１実施形態と同じ構成については、同一符号を付してその説明を省略し、以下第１実施形態とは異なる構成を説明する。

図９及び図１０中符号５１はカメラモジュールを示している。このカメラモジュール５１は、電子機器、例えば携帯型電子機器、具体的にはカード形デジタルカメラやカメラ付き携帯電話等の電子機器５２（図１０参照）が有した図示しないボディ内のプリント基板上に実装される。カメラモジュール５１は、ケーシング５３に、鏡筒５４と、駆動装置５５と、回路ブロック５６と、検知部５７と、撮像素子５８等を取付けて形成されている。

ケーシング５３は、歯車伝動装置１の第１の支持部材１２にカバー６１を連結してなる。ベースとして機能する第１の支持部材１２の一部には開口１２ｂが開けられている。カバー６１は第１の支持部材１２の一面を覆っていて、その一部に採光孔６１ａが開けられている。開口１２ｂと採光孔６１ａとはケーシング５３の厚み方向に対応して設けられている。

ケーシング５３には、採光孔６１ａの周りに位置して被動部材例えばレンズ駆動部として機能する被動軸６２と、少なくとも一本のガイド軸６３とが設けられている。被動軸６２の両端部は第１の支持部材１２とカバー６１とに回転自在に嵌合して支持されている。ガイド軸６３の両端部は第１の支持部材１２とカバー６１とに回転自在に嵌合して固定されている。被動軸６２とガイド軸６３は平行である。

被動軸６２は、その軸に例えば一体に成形された被動歯車２６を有している。この被動歯車２６はサイクロイド歯形歯車からなる。更に、被動軸６２の被動歯車２６からカバー６１側の軸部分は送りねじ部６２ａに形成されている。

第１の支持部材１２の裏面には回路基板６５が取付けられている。この回路基板６５の開口１２ｂを塞いだ部分に撮像素子５８が実装されている。撮像素子５８にはＣＣＤ又はＣＭＯＳなどの半導体ディバイスが用いられている。回路基板６５には図１０に示した制御部１０１、モータドライバ１０２、及び信号処理部１０３等が実装されている。

図９に示すように鏡筒５４はレンズホルダ７１の円筒部に複数のレンズ７２を内蔵して形成されている。レンズホルダ７１の円筒部の外周には、複数例えば一対の凸部７４，７５が一体に張り出している。一方の凸部７４には、これを厚み方向に貫通するねじ孔７４ａが開けられている。他方の凸部７５には、これを厚み方向に貫通する孔７５ａが開けられている。

ねじ孔７４ａにはこれに送りねじ部６２ａを螺合させて被動軸６２が貫通されている。孔７５ａにはガイド軸６３が挿通している。このガイド軸６３の軸方向に沿って凸部７５は摺動自在である。そのため、鏡筒５４は、被動軸６２とガイド軸６３とにわたって支持された状態でケーシング５３に内蔵されていて、撮像素子５８と採光孔６１ａとの間に配置されている。この鏡筒５４は、被動軸６２の回転に伴う送りねじ部６２ａとねじ孔７４ａとの噛み合いに応じて、被動軸６２とガイド軸６３との軸線が延びる方向に沿って、言い換えれば、鏡筒５４の光軸Ｐが伸びる方向に沿って移動される。この移動により、光軸Ｐ上に配置されたレンズ７２の位置を変えて、撮像素子５８に対する合焦動作がなされる。

駆動装置５５は、本実施形態では被動軸６２を介して鏡筒５４を駆動するものであって、例えばケーシング５３に内蔵された駆動部としての電気式のモータ１１と、これに連結された歯車伝動装置１とを備えている。なお、この駆動装置５５と被動軸６２とはレンズ駆動装置を形成している。

アクチュエータとして機能するモータ１１には、好ましくはステッピングモータを用いることができる。このモータ１１は第１の支持部材１２に固定されたモータ支持部材５９上に連結されている。歯車伝動装置１の構成は第１実施形態と同じである。この歯車伝動装置１の最終の歯車である出力歯車３は、サイクロイド歯形歯車からなり、被動軸６２の被動歯車２６に噛み合わされている。

図１０に示すように回路ブロック５６は、制御部１０１、モータドライバ１０２、信号処理部１０３等を備えている。制御部１０１は、ＣＰＵ及びメモリなどを有している、撮像素子５８の動作を制御すること等を含むカメラモジュール５１全般の制御を担う。モータドライバ１０２は、駆動装置５５のモータ１１を駆動する場合に、このモータ１１に必要な数の駆動パルスを印加する。信号処理部１０３は、撮像素子５８から出力された映像信号を処理して、制御部１０１に供給する。なお、図１０に示す検知部５７は、鏡筒５４を移動制御する場合に、その移動開始の位置、つまり、原点位置を例えば光学的に検出する。又、図１０中符号１０５は電子機器５２の外装に露出して設けられた表示部を示している。この表示部１０５は、ＬＣＤ等からなり、撮像素子５８が撮像した画像情報が前記メモリに記憶された各種の情報などを表示する。

この第４実施形態の電子機器５２は電子カメラとして機能するものであって、それが備えるカメラモジュール５１は、第１実施形態で説明した歯車伝動装置１を有しているので、この第４実施形態においても本発明の課題を解決することができる。このため、歯車伝動装置１の小形化に応じてカメラモジュール５１の小形化が可能である。ひいては、電子機器５２のボディ内へのカメラモジュール５１の実装スペースの減少に応じて、電子機器５２の小形化を図ることが可能であり、小形化をしない場合には前記ボディ内への部品実装密度を向上させることが可能である。

なお、第４実施形態では、レンズ７２をオートフォーカスのために用いたが、このフォーカス用レンズとは別にズーム用レンズが内蔵された第２の鏡筒を備えて、このズーム用鏡筒を、被動軸６２とは別に設けたズーム用の被動軸とガイド軸６３とにわたって前記と同様に支持させた構成では、歯車伝動装置１を有したズーム用駆動装置によって、ズーム用の被動軸の回転に伴って第２の鏡筒を光軸が延びる方向に動かして、ズーミング動作を行わせることも可能である。同様に、歯車伝動装置１を有したアイリス用駆動装置によって、アイリスを駆動して絞り調節を行わせることも可能であり、或いは歯車伝動装置１を有した他の駆動装置によって他の光学部品を駆動することもできる。

第４実施形態で説明した電子カメラの他に、本発明を適用可能な電子機器として、被動部材として例えば針を有する電子時計（置時計、壁掛け時計、携帯時計など）、被動部材として例えば測定針を有する電子式計測器、被動部材としてステッピングモータの動力で紙送りする機構等を有するプリンタ及び印刷機、被動部材として例えば回転させるカッターなどの工具を有する工作機械、関節を被動部材としたロボット、Ｘ−Ｙステージなどの移動装置、磁気ディスクや光ディスク等のディスクを駆動する記憶装置などを挙げることができる。

又、第４実施形態の出力歯車３には、インボリュート歯形歯車を用いても良い。

なお、本発明は前記各実施形態には制約されない。例えば、駆動歯車２及び入力歯車４の内、少なくとも入力歯車４を含んで出力歯車３に回転を伝動する歯車列が、複数の歯車対を有する構成では、その内の少なくとも１つの歯車対を円弧歯形歯車で形成してもよい。この場合、入力歯車対をなす入力歯車４とこれに噛合う駆動歯車２とをインボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車とすることも可能である。特に、駆動部として用いる市販の駆動機構の駆動歯車にはインボリュート歯形歯車が一般に多用されているので、入力歯車４をインボリュート歯形歯車とすることは、市販の駆動機構（駆動部）を使用できる点で好ましい。

又、本発明で円弧歯形歯車で形成する歯車対の数は、減速比（又は増速比）及び小形機器への配置スペース等に応じて設定すればよい。又、駆動歯車２及び入力歯車４の内の少なくとも入力歯車４を含んで出力歯車３に回転を伝動する歯車列が有する歯車対の数は少なくとも１つあればよい。したがって歯車対が１つだけの構成では、この歯車対は円弧歯形歯車からなる駆動歯車２と入力歯車４により形成される。

又、本発明は、歯車伝動装置の歯車列が有した円弧歯形歯車の歯車対以外のすべての中間歯車を、円弧歯形歯車、インボリュート歯形歯車、サイクロイド歯形歯車の内の２種以上の歯車を選択して、被動歯車の駆動に適した任意の組み合わせにして実施することが可能である。

本発明の第１実施形態に係る歯車伝動装置を示す断面図。 図１の歯車伝動装置の歯車列を示す平面図。 図１の歯車伝動装置に対する駆動歯車を示す平面図。 （Ａ）は図１の歯車伝動装置が備える歯車ユニットを示す平面図。（Ｂ）は図４（Ａ）の歯車ユニットを示す断面図。（Ｃ）は図４（Ａ）の歯車ユニットを示す下面図。 （Ａ）は図１の歯車伝動装置が備える最終段の歯車ユニットを示す平面図。（Ｂ）は図５（Ａ）の歯車ユニットを示す断面図。（Ｃ）は図５（Ａ）の歯車ユニットを示す下面図。 図１の歯車伝動装置によって回転運動が伝動される被動歯車を示す平面図。 本発明の第２実施形態に係る歯車伝動装置が備える最終段の歯車ユニットを示す断面図。 本発明の第３実施形態に係る歯車伝動装置が備える最終段の歯車ユニットを示す断面図。 本発明の第４実施形態に係るカメラモジュールの構成を示す断面図。 図９のカメラモジュールを備えた電子カメラの構成を示すブロック図。

符号の説明

１…歯車伝動装置
２…駆動歯車
３…出力歯車
４…入力歯車
５…中間歯車
６…中間歯車
７…中間歯車
８…中間歯車
９…中間歯車
１０…中間歯車（最終歯車）
１１…駆動部
１４〜１６…軸
２５…被動部材
２６…被動歯車
５１…カメラモジュール
５２…電子機器
６２…被動軸（被動部材）

Claims (12)

1. 入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備する歯車伝動装置であって、
   前記入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列が互いに噛合う１以上の円弧歯形歯車の歯車対とインボリュート歯形歯車とを有した歯車伝動装置。
2. 入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備する歯車伝動装置であって、
   前記入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列が互いに噛合う１以上の円弧歯形歯車の歯車対とサイクロイド歯形歯車とを有した歯車伝動装置。
3. 入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備する歯車伝動装置であって、
   前記入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列の一部の歯車を互いに噛合う円弧歯形歯車の歯車対とし、それ以外の歯車及び前記出力歯車をインボリュート歯形歯車とした歯車伝動装置。
4. 入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備する歯車伝動装置であって、
   前記入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列の一部の歯車を互いに噛合う円弧歯形歯車からなる１以上の歯車対とし、それ以外の歯車及び前記出力歯車をサイクロイド歯形歯車とした歯車伝動装置。
5. 入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備する歯車伝動装置であって、
   前記入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列が互いに噛合う円弧歯形歯車からなる１以上の歯車対を有し、前記出力歯車をインボリュート歯形歯車とした歯車伝動装置。
6. 入力歯車と、出力歯車と、これら入力歯車と出力歯車とを伝動する１以上の中間歯車とを具備する歯車伝動装置であって、
   前記入力歯車を含んで前記出力歯車に回転を伝動する歯車列を備え、この歯車列が互いに噛合う円弧歯形歯車からなる１以上の歯車対を有し、前記出力歯車をサイクロイド歯形歯車とした歯車伝動装置。
7. 前記出力歯車以外の歯車の全てを円弧歯形歯車とした請求項１から６の内のいずれか１項に記載の歯車伝動装置。
8. 前記インボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車が前記歯車対をなす円弧歯形歯車の一方とともに回転されるように、前記インボリュート歯形歯車又はサイクロイド歯形歯車を前記一方の円弧歯形歯車と同軸上に配設した請求項１から７の内のいずれか１項に記載の歯車伝動装置。
9. 前記歯車列の最終歯車が円弧歯形歯車からなり、この最終歯車とともに回転される前記出力歯車を前記最終歯車と一体として同軸上に配置した請求項８に記載の歯車伝動装置。
10. 前記歯車列の最終歯車が円弧歯形歯車からなり、この最終歯車とともに回転される前記出力歯車と前記最終歯車とを、別々に成形して同軸上に配置した請求項８に記載の歯車伝動装置。
11. 前記歯車列の最終歯車が円弧歯形歯車からなり、この最終歯車とともに回転される前記出力歯車と、前記最終歯車と、これらの歯車を支持する軸とを一体にした請求項１から９の内のいずれか１項に記載の歯車伝動装置。
12. 被動歯車を有した被動部材と、
    この被動部材を駆動する請求項１から１１の内のいずれか１項に記載の歯車伝達装置と、を具備した電子機器。

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