JP2016176585A - トルクリミッタ装置及びギヤユニット - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成でありながら、ギヤの傾きやブレを有効に抑制できるトルクリミッタ装置及びギヤユニットを提供する。
【解決手段】軸線方向に離れた近接部位としての、第１小径部４０ｃと第１基準内周部３６ａとの隙間が４０μｍ以下であり、フランジ部４０ａと第２基準内周部３６ｃとの隙間が５５μｍ以下であるから、通常のトルク伝達時に、第１ギヤ３６とユニット軸４０との間のがたつきを抑制できる。一方、例え低温環境下で各部が収縮した場合でも隙間が負とならないよう、第１小径部４０ｃと第１基準内周部３６ａとの隙間が１５μｍ以上であり、フランジ部４０ａと第２基準内周部３６ｃとの隙間が３０μｍ以上であるから、クラッチ機能を発揮したときに、第１ギヤ３６とユニット軸４０とがスムーズに相対回転するようになっている。
【選択図】図７

Description

本発明は、トルクリミッタ装置及びギヤユニットに関し、特にレンズ鏡胴に設けられると好ましいトルクリミッタ装置及びギヤユニットに関する。

例えばデジタルスチルカメラ等に用いられるレンズ鏡胴は、一般的に複数のレンズ群をそれぞれ保持する固定筒や回転筒など複数の筒部材からなり、これら複数の筒部材は、それぞれがカム結合等によって互いに連結された状態となっている。更に、一部の筒部材をモータの動力で回転させることで、筒部材が光軸方向に適宜相対移動し、ズーム動作（変倍動作）等を実現するようになっている。

ここで、モータの動力を減速して伝達するためにギヤ列を持つギヤユニットが、レンズ鏡胴に設けられている。しかるに、レンズ鏡胴を取り付けたデジタルスチルカメラ等を落下させたときなど、大きな衝撃力が発生し、これによりギヤユニットにも過大なトルクが生じて各部の破損を招く恐れがある。そこで、ギヤユニットにも過大なトルクが生じた場合に動力伝達を遮断して、破損等を防止するトルクリミッタ装置が設けられている。

特許文献１には、通常の駆動時は軸とクラッチバネが一体で動いているものの、落下のような衝撃が加わった際には、軸に対してクラッチバネが滑り、軸とクラッチバネが空回りすることで、各ギヤへの力の伝達を防止し、ギヤの破損・駆動源のモータ等への負荷を防止・軽減させることができるトルクリミッタ装置が開示されている。

特開２００６−１４５７０６号公報

ところで、特許文献１のトルクリミッタ装置において、軸とクラッチバネが滑った際に、ギヤと軸とをスムーズに相対回転させるため、ギヤと軸間にある程度の隙間を持たせる必要があるが、その結果として隙間に応じたガタツキが不可避的に生じている。これに対し、従来技術のトルクリミッタ装置は、ギヤで軸を囲むようにし、ギヤと軸との隙間を極力小さくすることでガタツキを抑制するようにしている。しかし、軸のごく一部をギヤによって囲む形状となっているため、ガタツキを抑制するには十分な効果がなく、ギヤがブレやすいため駆動トルクの伝達ロスや異音等が生じ、またブレたギヤが他部品に衝突し、破損もしくは駆動に悪影響を与える恐れがあるという問題がある。一方、ガタツキの低減のために、ギヤの一部に、ギアユニットのケースとの隙間が極力小さくなる領域を設けるということもある程度の効果は望めるが、ギヤとケースとの間には、接触による異音や動作不良を回避するために、部品のばらつきを考慮しても接触しないような大きなクリアランスを設ける必要があるため、ガタツキ抑制の効果には限界があり、十分な効果を得るには至っていない。

本発明は、上述の課題を解決することを目的としたものであり、簡素な構成でありながら、ギヤの傾きやブレを有効に抑制できるトルクリミッタ装置及びギヤユニットを提供することを目的とする。

請求項１に記載のトルクリミッタ装置は、中空のギヤと，前記ギヤ内に配置された軸と、前記ギヤと前記軸との間に配置されたコイルバネを備えたクラッチ機構とを有し、前記ギヤと前記軸との間で所定範囲内のトルクが伝達されたときは、前記クラッチ機構が前記ギヤと前記軸とをトルク伝達可能に連結し、前記ギヤと前記軸との間で所定範囲を超えるトルクが伝達されたときは、前記クラッチ機構が前記ギヤと前記軸との間に相対回転を生じさせるトルクリミッタ装置において、
前記ギヤと前記軸との間に、軸線方向に離れて２カ所の近接部位を設けていることを特徴とする。

本発明によれば、前記ギヤと前記軸との間に、軸線方向に離れて２カ所の近接部位を設けたので、前記ギヤの傾きは最大でも前記近接部位が当接するまでとなり、これにより前記ギヤのブレを抑制することができる。「近接部位」とは、互いに対向する前記ギヤと前記軸とで構成され、その隙間が常温時(２０℃)に１０〜６０μｍ程度である部位であって、それ以外の部位よりも隙間が小さいものをいう。

請求項２に記載のトルクリミッタ装置は、請求項１に記載の発明において、前記軸は、前記コイルバネに隣接して軸線直交方向に延在する延在部を有し、前記近接部位の一方は、前記延在部と、それに対向する前記ギヤの部位とで形成されることを特徴とする。

前記延在部を設けることで、前記軸部の周囲に取り付けた前記コイルバネの脱落を回避できる。尚、前記延在部と、それに対向する前記ギヤの部位との間隔は、常温時(２０℃)に３０〜５５μｍであると好ましい。更に、前記近接部位の他方は、前記軸における前記延在部よりも小径の部位と、それに対向する前記ギヤの部位とで形成されることが好ましく、その間隔は、常温時(２０℃)に１５〜４０μｍであると好ましい。

請求項３に記載のトルクリミッタ装置は、請求項１又は２に記載の発明において、前記近接部位は、前記コイルバネを挟んで軸線方向両側に設けられていることを特徴とする。

これにより２つの前記近接部位のスパンを広げることが出来、前記ギヤの傾きを効果的に抑制できる。

請求項４に記載のトルクリミッタ装置は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記軸は、前記ギヤとは異なるギヤに対して一体的に回転するように連結されていることを特徴とする。

これにより前記軸を介してトルクの伝達が可能になる。

請求項５に記載のトルクリミッタ装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記軸を支持するケースに対向するようにして、前記ギヤの端面において軸線から離れた位置に突起を設けたことを特徴とすることを特徴とする。

前記ケースに前記突起を当接させることで、前記ギヤの傾きを更に抑制できる。

請求項６に記載のギヤユニットは、請求項１〜５のいずれかに記載のトルクリミッタ装置を内蔵したことを特徴とする。

本発明によれば、簡素な構成でありながら、ギヤの傾きやブレを有効に抑制できるトルクリミッタ装置及びギヤユニットを提供することができる。

本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるデジタルスチルカメラの外観図である。 デジタルスチルカメラ１に取り付けられる本実施の形態にかかるレンズ鏡胴２０の斜視図である。 駆動ユニットＤＵを拡大して示す図である。 駆動ユニットＤＵのケースを取り外して開放側から見た図である。 図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。 ギヤユニットＧＵの斜視図である。 ギヤユニットＧＵの断面図である。 ユニット軸の斜視図である。 変形例にかかるユニット軸４０’の斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。図１は、本実施の形態に係るレンズ鏡胴を備えた撮像装置の一例であるデジタルスチルカメラの外観図である。図１（ａ）は、デジタルスチルカメラ１の前面図であり、図１（ｂ）は背面図である。

図１に示す様に、デジタルスチルカメラ１は、レンズ鏡胴と撮像素子を有する撮像部２、及び、カメラ本体部３よりなる。

撮像部２は、ズーム動作可能なレンズ鏡胴２０及びＣＣＤ等の固体撮像素子(不図示)からなり、レンズ鏡胴２０を介して結像された被写体像を固体撮像素子で画像信号に変換できる。

カメラ本体部３は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ；液晶表示素子）からなるＬＣＤ表示部６、ＥＶＦ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ Ｖｉｅｗ Ｆｉｎｄｅｒ；電子ビューファインダ）７、デジタルスチルカメラ１を図示しないパーソナルコンピュータに接続する外部接続端子を有しており、撮像部２で取り込まれた画像信号に所定の信号処理を施し、ＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７への画像表示、不図示のメモリカードなどの記録媒体への画像記録、あるいはパーソナルコンピュータへの画像の転送といった処理を行う。

カメラ本体部３の前面には、上部適所にフラッシュ発光部４が設けられている。また、カメラ本体部３の背面には撮影画像の表示や記録画像の再生表示を行うＬＣＤ表示部６とＥＶＦ７が設けられている。

カメラ本体部３の上面には、シャッタボタン５と、シャッタボタン５の近くに「記録モード」と「再生モード」とを切換設定する、不図示の撮影モード切換スイッチが設けられている。記録モードは、撮影待機状態から露光制御のプロセスを経て撮影にいたる写真撮影を行うモードであり、再生モードは、メモリカードに記録された撮影画像をＬＣＤ表示部６やＥＶＦ７に再生表示するモードである。

カメラ本体部３の背面には、再生画像のコマ送りや、撮影時にズーム操作を行うための再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９が設けられている。再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９における再生画像のコマ送りとは、カメラを再生モードに設定しメモリカード１３に記録された画像をコマ番号とともにＬＣＤ表示部６に順次表示する様にしたものである。なお、ＬＣＤ表示部６への画像表示を昇順方向（撮影順の方向）若しくは降順方向（撮影順と逆の方向）に変更指示することも可能である。また、撮影時のズーム操作は、再生コマ送りスイッチ／ズームスイッチ９を操作することにより、ズームレンズである撮像光学系をテレ方向若しくはワイド方向に変倍させる。

さらに、カメラ本体部３の背面には、画像表示を行うためのＬＣＤ表示部６とＥＶＦ７とを選択するＥＶＦ切換スイッチ８が設けられている。

また、カメラ本体部３の底面内部には、デジタルスチルカメラ１の動作用電源としての電池（図示せず）が設けられている。

図２は、デジタルスチルカメラ１に取り付けられる本実施の形態にかかるレンズ鏡胴２０の斜視図である。図２において、レンズ鏡胴２０は、カメラ本体部３に取り付けられるベース部２１と、ベース部２１に取り付けられて、レンズ鏡胴２０の各筒部材を光軸方向に駆動するための駆動ユニットＤＵを有している。

図３は、駆動ユニットＤＵを拡大して示す図である。図４は、駆動ユニットＤＵのケースを取り外して開放側から見た図である。図５は、図４の構成をV-V線で切断して矢印方向に見た図である。駆動ユニットＤＵは、ケース３１に取り付けられたモータ３２を有する。図４において、モータ３２の回転軸３２ａにウォーム３３が取り付けられている。ウォーム３３は、図５に示す、ケース３１に固定された軸３４の周囲に回転自在に支持されたウォームホイール３５に噛合している。ウォームホイール３５は、ギヤユニットＧＵの第１ギヤ３６に噛合している。ギヤユニットＧＵの第２ギヤ３７は、不図示の軸に支持された第３ギヤ３８に噛合している。第３ギヤ３８と同軸に形成された第４ギヤ３９が、レンズ鏡胴２０の筒部材のギヤ部(不図示)に係合している。これにより、モータ３２からのトルクを減速しつつ、レンズ鏡胴２０に伝達することができる。

図６は、ギヤユニットＧＵの斜視図である。図７は、ギヤユニットＧＵの断面図である。図８は、ユニット軸の斜視図である。ギヤユニットＧＵは、中空の第１ギヤ３６と、中空の第２ギヤ３７と、両端をケース３１(図５)に支持されてなり、第１ギヤ３６と第２ギヤ３７の内部を延在するユニット軸４０と、第１ギヤ３６とユニット軸４０との間に設けられたコイルバネ４１とから構成されている。

金属製のユニット軸４０は、中央の円盤状フランジ部(延在部)４０ａと、フランジ部４０ａに隣接した大径部４０ｂと、大径部４０ｂに連結した第１小径部４０ｃと、第１小径部４０ｃに連結した第１支持部４０ｄと、フランジ部４０ａを挟んで大径部４０ｂとは反対側に形成された第２小径部４０ｅと、第２小径部４０ｅに連結した第２支持部４０ｆとを同軸に形成してなる。ユニット軸４０は、両端である第１支持部４０ｄと第２支持部４０ｆとをケース３１(図５)に回転可能に支持されている。

第２小径部４０ｅの外周の一部は、図８に示すように平行する２面でカットされたＩカット部４０ｇとなっている。一方、第２ギヤ３７の内周には、Ｉカット部４０ｇに対応した大径段差内周部３７ａと、第２支持部４０ｆに対応した小径内周部３７ｂとが形成されている。第２小径部４０ｅと第２支持部４０ｆとを第２ギヤ３７に挿入することで、ユニット軸４０と第２ギヤ３７とは一体的に回転するようになっている。

図７において、第１ギヤ３６の内周は、第１基準内周部３６ａと、第１基準内周部３６ａより大径の大径内周部３６ｂと、大径内周部３６ｂよりわずかに大径の第２基準内周部３６ｃとを有する。第１ギヤ３６内にユニット軸４０を挿入したときに、第１基準内周部３６ａと第１小径部４０ｃ外周とが対向し、大径内周部３６ｂと大径部４０ｂ外周とが対向し、第２基準内周部３６ｃとフランジ部４０ａ外周とが対向している。大径内周部３６ｂと大径部４０ｂとの間の空間内に、大径内周部３６ｂを取り巻くようにしてコイルバネ４１が配置されている。図６に示すように、コイルバネ４１の一端４１ａは、第１ギヤ３６の内周に形成された凹部３６ｄに係合しており、図示していないが、コイルバネ４１の他端も、同様に第１ギヤ３６の内周に形成された凹部（３６ｄと同様）に係合している。コイルバネ４１の両端が第１ギヤ３６に係合することで、両回転方向のトルクにも対応が可能である。ただし、両端係合に限定されるわけでなく、一端のみが係合する片側方向のトルクリミッタでもよい。通常、コイルバネ４１自身の持つ締め付け力で大径内周部３６ｂが締め付けられており、その摩擦力により第１ギヤ３６とユニット軸４０とは一体的に回転するようになっている。

本実施の形態では、径がφ３ｍｍである第１小径部４０ｃと第１基準内周部３６ａとの隙間は、常温で１５〜４０μｍであり、径がφ７ｍｍであるフランジ部４０ａと第２基準内周部３６ｃとの隙間は常温で３０〜５５μｍである。それ以外の第１ギヤ３６とユニット軸４０との間隔は、更に大きくなっている。ここで近接部位は、第１基準内周部３６ａと第１小径部４０ｃ、及び第２基準内周部３６ｃとフランジ部４０ａとで構成する。又、第１ギヤ３６とユニット軸４０とコイルバネ４１とでクラッチ機構を構成する。

第１ギヤ３６のケース３１側の端面には、第１基準内周部３６ａの周囲において、環状に突出した突起３６ｅが形成されており、また第２ギヤ３７のケース３１側の端面には、小径内周部３７ｂの周囲において、環状に突出した突起３７ｃが形成されている。

次に、本実施の形態の動作について説明する。図１において、ユーザーがズームスイッチ９を操作した場合、モータ３２に給電されることで回転軸３２ａが回転し、これにより通常(所定範囲内)のトルクがギヤユニットＧＵを介して伝達され、所望のズーム操作を行うことができる。一方、デジタルスチルカメラ１を落下させた場合など、衝撃力がレンズ鏡胴２０に付与されたとき、モータ３２から第４ギヤ３９までの動力伝達経路中に、過大な(所定範囲を超えた)トルクが生じることがある。かかる場合、コイルバネ４１が大径内周部３６ｂに対して巻き緩むことで摩擦力が低下し、クラッチ機能を発揮することで、第１ギヤ３６とユニット軸４０とが相対回転することが許容され、これにより部品の変形、破損などを抑制できる。

ここで、軸線方向に離れた近接部位としての、第１小径部４０ｃと第１基準内周部３６ａとの隙間が４０μｍ以下であり、フランジ部４０ａと第２基準内周部３６ｃとの隙間が５５μｍ以下であるから、通常のトルク伝達時に、第１ギヤ３６とユニット軸４０との間のがたつきを抑制できる。一方、例え低温環境下で各部が収縮した場合でも隙間が負とならないよう、第１小径部４０ｃと第１基準内周部３６ａとの隙間が１５μｍ以上であり、フランジ部４０ａと第２基準内周部３６ｃとの隙間が３０μｍ以上であるから、低温環境下でも詰りが生じることなく、クラッチ機能を発揮したときに、第１ギヤ３６とユニット軸４０とがスムーズに相対回転するようになっている。第１小径部４０ｃと第１基準内周部３６ａとの隙間より、フランジ部４０ａと第２基準内周部３６ｃとの隙間を大きくしているのは、隙間を形成する部位の径寸法の大きさによって収縮率が異なってくるからであり、具体的には径が大きい近接部位ほど、より収縮するので隙間を大きくとっている。なお、記載の寸法は、一例であり、隙間を形成する部品の径寸法や、部品の収縮率によってその値は変化する。

更に、本実施の形態では、第１ギヤ３６のケース３１側端面に突起３６ｅを形成しているので、ユニット軸４０が傾いたときに、突起３６ｅに対向するケース３１の台部３１ａ(図５参照)に接することで、傾き量を制限している。同様に、第２ギヤ３７のケース３１側端面に突起３７ｃが形成しているので、ユニット軸４０が傾いたときに、突起３７ｃに対向するケース３１の台部３１ｂ(図５参照)に接することで、傾き量を制限している。

図９は、変形例にかかるユニット軸４０’の斜視図である。本変形例では、上述の実施の形態のユニット軸に対して、フランジ部の代わりに、周方向に等間隔に配置され軸線直交方向に延在する板状の３本の延在部４０ａ’を設けている点が異なる。本変形例でも、延在部４０ａ’と第２基準内周部３６ｃとの隙間は常温で３０〜５５μｍである。それ以外の構成は、上述した実施の形態と同様である。なお、3本以上の延在部があるとユニット軸４０’の位置が決まるため、この観点から3本に限定せず3本以上の延在部としてもよい。

本発明は、明細書に記載の実施例に限定されるものではなく、他の実施例・変形例を含むことは、本明細書に記載された実施例や思想から本分野の当業者にとって明らかである。明細書の記載及び実施例は、あくまでも例証を目的としており、本発明の範囲は後述するクレームによって示されている。

１ デジタルスチルカメラ
２ 撮像部
３ カメラ本体部
４ フラッシュ発光部
５ シャッタボタン
６ 表示部
８ 切換スイッチ
９ ズームスイッチ
１３ メモリカード
２０ レンズ鏡胴
２１ ベース部
３１ ケース
３１ａ 台部
３１ｂ 台部
３２ モータ
３２ａ 回転軸
３３ ウォーム
３４ 軸
３５ ウォームホイール
３６ 第１ギヤ
３６ａ 第１基準内周部
３６ｂ 大径内周部
３６ｃ 第２基準内周部
３６ｄ 凹部
３６ｅ 突起
３７ 第２ギヤ
３７ａ 大径段差内周部
３７ｂ 小径内周部
３７ｃ 突起
３８ 第３ギヤ
３９ 第４ギヤ
４０、４０’ ユニット軸
４０ａ フランジ部
４０ａ’ 延在部
４０ａ フランジ部
４０ｂ 大径部
４０ｃ 第１小径部
４０ｄ 第１支持部
４０ｅ 第２小径部
４０ｆ 第２支持部
４０ｇ Ｉカット部
４１ コイルバネ
ＤＵ 駆動ユニット
ＧＵ ギヤユニット

Claims (6)

1. 中空のギヤと，前記ギヤ内に配置された軸と、前記ギヤと前記軸との間に配置されたコイルバネを備えたクラッチ機構とを有し、前記ギヤと前記軸との間で所定範囲内のトルクが伝達されたときは、前記クラッチ機構が前記ギヤと前記軸とをトルク伝達可能に連結し、前記ギヤと前記軸との間で所定範囲を超えるトルクが伝達されたときは、前記クラッチ機構が前記ギヤと前記軸との間に相対回転を生じさせるトルクリミッタ装置において、
   前記ギヤと前記軸との間に、軸線方向に離れて２カ所の近接部位を設けていることを特徴とするトルクリミッタ装置。
2. 前記軸は、前記コイルバネに隣接して軸線直交方向に延在する延在部を有し、前記近接部位の一方は、前記延在部と、それに対向する前記ギヤの部位とで形成されることを特徴とする請求項１に記載のトルクリミッタ装置。
3. 前記近接部位は、前記コイルバネを挟んで軸線方向両側に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のトルクリミッタ装置。
4. 前記軸は、前記ギヤとは異なるギヤに対して一体的に回転するように連結されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のトルクリミッタ装置。
5. 前記軸を支持するケースに対向するようにして、前記ギヤの端面において軸線から離れた位置に突起を設けたことを特徴とすることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のトルクリミッタ装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のトルクリミッタ装置を内蔵したことを特徴とするギヤユニット。

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