JP2020118848A - 駆動装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】落下または衝突などによる衝撃による故障を抑制する駆動装置を提供する。【解決手段】駆動装置は、一方向に延びる回転軸を中心に回転し、前記回転軸に沿って移動自在なリードスクリューと、前記回転軸を中心に回転する駆動軸と、前記リードスクリュー及び前記駆動軸を前記回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢する付勢部材と、前記リードスクリューと前記駆動軸とが所定距離以上離れている状態では、前記リードスクリュー及び前記駆動軸間で回転を伝達し、前記付勢部材の付勢に抗して前記リードスクリューと前記駆動軸とが前記所定距離より近づいた状態では、前記リードスクリュー及び前記駆動軸間の回転の伝達を遮断する断続部と、を備える。【選択図】図４

Description

本発明の一態様は、スマートフォンなどの電子機器に用いられる駆動装置に関する。

リードスクリューとラックとが嵌合する構成において、ラックが連結されたレンズを、リードスクリューを回転させることで駆動するレンズ駆動装置がある。このようなレンズ駆動装置は、たとえば特許文献１などに開示されている。

特開２００７−２９２９３８号公報

特許文献１に記載のレンズ駆動装置では、一方が他方に対して滑る滑りクラッチがモータとリードスクリューとの間に設けられ、ラックとリードスクリューとが食い付いた異常時になると、滑りクラッチが滑り、モータに過電流が流れることを抑制している。

たとえば、スマートフォンなどの電子機器では、通常時においてカメラを電子機器に内蔵しておき、カメラの使用時に内蔵されたカメラを側面から突出させる機構が開発されている。しかしながら、カメラが電子機器から突出した状態では、落下または衝突などによってカメラに衝撃が加わる可能性が高まるため、このような衝撃による故障を抑制する技術が求められる。

本発明は、上記の課題などを解決するために次のような手段を採る。なお、以下の説明において、発明の理解を容易にするために図面中の符号等を括弧書きで付記するが、本発明の各構成要素はこれらの付記したものに限定されるものではなく、当業者が技術的に理解しうる範囲にまで広く解釈されるべきものである。

本発明の一の手段は、
一方向に延びる回転軸（Ａ１）を中心に回転し、前記回転軸に沿って移動自在なリードスクリュー（１３）と、
前記回転軸を中心に回転する駆動軸（１６ａ）を有するモータ（１６）と、
前記リードスクリュー及び前記駆動軸を前記回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢する付勢部材（２３）と、
前記リードスクリューと前記駆動軸とが所定距離（Ｒ１）以上離れている状態では、前記リードスクリュー及び前記駆動軸間で回転を伝達し、前記付勢部材の付勢に抗して前記リードスクリューと前記駆動軸とが前記所定距離より近づいた状態では、前記リードスクリュー及び前記駆動軸間の回転の伝達を遮断する断続部（２１）と、を備える、
駆動装置である。

上記構成の駆動装置によれば、たとえば、リードスクリューに衝撃が加わらない通常時において、リードスクリュー及び駆動軸間で回転が伝達される。このため、たとえば、リードスクリューとカメラなどに連結されたナットとがかみ合う構成において、断続部により駆動軸からリードスクリューへ伝達される回転に基づき、カメラなどを回転軸に沿って移動させることができる。そして、たとえば、カメラが衝撃を受け、リードスクリューが駆動軸へ近づく方向へ移動すると、リードスクリュー及び駆動軸間の回転の伝達が遮断されるため、リードスクリューを独立して回転させることができる。これにより、ナットがカメラから衝撃を受けても、リードスクリューの回転によってナットが移動し、衝撃を緩和することができるので、衝撃による故障を抑制することができる。

上記駆動装置において、好ましくは、
前記断続部は、
前記リードスクリュー及び前記駆動軸の一方に連結される内歯車（２２）と、
前記リードスクリュー及び前記駆動軸の他方に連結され、前記内歯車とかみ合う平歯車（２４）と、を含む。

上記構成の駆動装置によれば、通常時において、内歯車と平歯車とのかみ合いにより回転を良好に伝達することができる。また、リードスクリューが衝撃を受けて駆動軸へ近づく方向へ移動する際に、内歯車と平歯車とのかみ合いを容易に解消し、リードスクリュー及び駆動軸間の回転の伝達を確実に遮断することができる。

上記駆動装置において、好ましくは、
前記リードスクリューの外周面には、多条ねじのねじ山が形成される。

上記構成の駆動装置によれば、リードを大きくすることができるので、たとえば、リードスクリューのねじ山にナットをかみ合わせる構成において、ナットが直線運動する際に、リードスクリューを回転させやすくすることができる。つまり、ナットの移動に対する抵抗を減ずることができるので、ナットが受ける衝撃を当該ナットの移動で良好に緩和することができる。

上記駆動装置において、好ましくは、
前記リードスクリュー及び前記駆動軸が互いに所定距離（Ｒ２）以上離れることを制限する第１の制限部（１４ａ）をさらに備える。

上記構成の駆動装置によれば、付勢部材によって駆動軸から離れようとするリードスクリューを第１の制限部によって所定の位置で留めるため、リードスクリューの回転軸方向の移動を制限しつつ、リードスクリューを安定に回転させることができる。

上記駆動装置において、好ましくは、
前記リードスクリュー及び前記駆動軸が互いに所定距離（Ｒ３）以上に近づくことを制限する第２の制限部（１４ｂ）をさらに備える。

上記構成の駆動装置によれば、たとえば、衝撃を受けて駆動軸へ近づく方向へ移動するリードスクリューを、所定の位置で停止させることができるので、衝撃が駆動軸などに伝達されることを防ぐことができる。また、たとえば、リードスクリューとナットとがかみ合う構成において、リードスクリューが所定の位置で停止することで、ナットの直線運動のリードスクリューの回転運動への変換を安定に行うことができる。

上記駆動装置において、好ましくは、
前記付勢部材は、コイルばねである。

上記構成の駆動装置によれば、たとえば、回転軸を中心軸としてコイルばねを配置することで、回転のバランスを容易に確保することができるとともに、リードスクリューと駆動軸との間にコンパクトに設置することができる。

上記駆動装置は、前記リードスクリューの回転運動を前記回転軸に沿った直線運動に変換する変換部（１３ａ及び１２ｂ）と、前記変換部によって前記直線運動を行う撮像装置（２）と、を備えるパーソナルコンピュータ、スマートフォン及びタブレットなどの電子機器（４）に好適に適用される。

上記構成の電子機器によれば、たとえば、リードスクリューに衝撃が加わらない通常時において、リードスクリュー及び駆動軸間で回転が伝達される。このため、断続部により駆動軸からリードスクリューへ伝達される回転に基づき、撮像装置を変換部によって回転軸に沿って移動させることができる。そして、たとえば、撮像装置が衝撃を受け、リードスクリューが駆動軸へ近づく方向へ移動すると、リードスクリュー及び駆動軸間の回転の伝達が遮断されるため、リードスクリューを独立して回転させることができる。これにより、変換部が撮像装置から衝撃を受けても、リードスクリューの回転によって変換部が移動し、衝撃を緩和することができるので、衝撃による故障を抑制することができる。

図１は、本実施形態の電子機器のカメラ収納状態における斜視図である。 図２は、本実施形態の電子機器の撮像可能状態における斜視図である。 図３は、本実施形態の駆動装置の斜視図である。 図４は、本実施形態の駆動装置をｚ軸−側から見た分解斜視図である。 図５は、本実施形態の駆動装置をｚ軸＋側から見た分解斜視図である。 図６は、本実施形態のクラッチ機構が接続状態にある駆動装置の断面図である。 図７は、本実施形態のクラッチ機構が切断状態にある駆動装置の断面図である。

本発明の駆動装置は、回転軸を中心に回転するリードスクリュー、及び当該回転軸を中心に回転する駆動軸が、当該回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢される構成とし、以下の点を特徴のひとつとしている。リードスクリュー及び駆動軸が互いに離れることが制限された状態では、リードスクリュー及び駆動軸間で回転を伝達する。また、リードスクリューが駆動軸へ近づく方向へ移動した状態では、リードスクリュー及び駆動軸間の回転の伝達を遮断する。

本発明に係る実施形態について、以下の構成に従って説明する。ただし、以下で説明する実施形態はあくまで本発明の一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定的に解釈させるものではない。なお、各図面において、同一の構成要素には同一の符号を付しており、その説明を省略する場合がある。
１．実施形態
２．本実施形態の特徴
３．補足事項

＜１．実施形態＞
本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施形態の電子機器のカメラ収納状態における斜視図である。図２は、本実施形態の電子機器の撮像可能状態における斜視図である。図１及び図２に示されるように、本実施形態の電子機器４は、駆動装置１、カメラユニット２、支持板３及びディスプレイ（図示しない）などを含んで構成される。ディスプレイは、電子機器４と一体に構成された、液晶表示装置または有機ＥＬ表示装置などの表示装置である。「カメラ収納状態」は、カメラユニット２が電子機器４の内部に収納された状態である。「撮像可能状態」は、カメラユニット２が電子機器４の外部へ突出し、撮像が可能な状態である。

各図面にはｘ軸、ｙ軸およびｚ軸を示している。カメラ収納状態から撮像可能状態へ遷移する際にカメラユニット２が移動する方向へ向いている軸を「ｚ軸」と定義する。ｚ軸に垂直な軸であって、被写体から見てカメラユニット２の撮像素子へ向いている軸を「ｙ軸」と定義する。また、ｚ軸およびｙ軸の両方に垂直な軸を「ｘ軸」と定義する。ここでは、ｘ軸、ｙ軸およびｚ軸は、右手系の３次元の直交座標を形成する。以下、ｚ軸の矢印方向をｚ軸＋側、矢印とは逆方向をｚ軸−側と呼ぶことがあり、その他の軸についても同様である。

＜電子機器４＞
電子機器４は、たとえば、スマートフォン、タブレット機器及びＰＣなどである。本実施形態では、電子機器４のｙ軸−側の面つまり被写体側の面には、ディスプレイ（図示しない）が設けられる。駆動装置１は、電子機器４の筐体の内部に固定されており、電子機器４の制御に従って支持板３をｚ軸に平行に移動させる。カメラユニット２は、支持板３に固定されており、駆動装置１によってｚ軸に平行に直線運動を行う。カメラユニット２は、たとえば、撮像素子として機能するＣＣＤまたはＣ−ＭＯＳセンサなどの光電変換素子と、電子機器４に対するｙ軸−側に位置する被写体を光電変換素子に結像するレンズと、を含んで構成される。カメラユニット２は、本発明でいう「撮像装置」の一具体例である。

本実施形態では、電子機器４は、電源起動時などの通常状態ではカメラ収納状態をとり、ユーザがカメラを使用する操作を電子機器４に対して行った場合、撮像可能状態へ遷移する。この際、電子機器４は、駆動装置１を制御し、電子機器４の筐体の内部に収容されているカメラユニット２を、ｚ軸＋側へ移動させて電子機器４の外部に露出する。撮像可能状態において、ユーザがたとえば自分自身を被写体として撮像する操作を電子機器４に対して行うと、電子機器４は、カメラユニット２を制御してユーザを撮像し、撮像結果である画像データを生成して保存する。そして、ユーザがカメラを収納する操作を電子機器４に対して行うと、電子機器４は、駆動装置１を制御し、カメラユニット２をｚ軸−側へ移動させて電子機器４の内部に収容し、カメラ収納状態へ遷移する。このように、被写体を撮像する際にカメラユニット２が電子機器４の外部に露出される構成とすることで、ディスプレイの周辺にカメラユニット２を配置するスペースを確保しなくてもよいので、ディスプレイのサイズを大きくすることができる。

＜駆動装置１＞
図３は、本実施形態の駆動装置の斜視図である。図４は、本実施形態の駆動装置をｚ軸−側から見た分解斜視図である。図５は、本実施形態の駆動装置をｚ軸＋側から見た分解斜視図である。図６は、本実施形態のクラッチ機構が接続状態にある駆動装置の断面図である。図７は、本実施形態のクラッチ機構が切断状態にある駆動装置の断面図である。図６及び図７は、回転軸Ａ１を含む面であってｙｚ面に平行な切断面をｘ軸−側から見た図である。図３〜図７に示されるように、駆動装置１は、移動機構１０、クラッチ機構２１及びステッピングモータ１６を含んで構成される。

＜移動機構１０＞
移動機構１０は、本体１１、ベース部材１２、リードスクリュー１３、ベアリング１４ａ及び１４ｂ、ガイド軸１５ならびに座金１７を含んで構成される。以下、ベアリング１４ａ及び１４ｂの各々を、ベアリング１４と称することがある。

＜本体１１＞
本体１１は、電子機器４に固定され、樹脂または金属により形成される。詳細には、本体１１は、板状部材をコの字状に折り曲げた部材であり、底板部１１ａと、側板部１１ｂ及び１１ｃと、を含む。底板部１１ａは、コの字の底を形成する板状部材であり、ｚｘ面に平行な略矩形の表面を有し、電子機器４に固定される。側板部１１ｂは、底板部１１ａのｚ軸＋側の端部からｙ軸−側へ延びる板状の部材である。側板部１１ｃは、側板部１１ｂと対向し、底板部１１ａのｚ軸−側の端部からｙ軸−側へ延びる板状の部材である。側板部１１ｂ及び１１ｃには、貫通孔１１ｄ及び１１ｅがそれぞれ形成される。貫通孔１１ｄは、ｚ軸に平行な回転軸Ａ１を中心とする円形の断面を有し、側板部１１ｂのｚ軸−側の面とｚ軸＋側の面とを繋ぐ貫通孔である。貫通孔１１ｅは、回転軸Ａ１を中心とする円形の断面を有し、側板部１１ｃのｚ軸−側の面とｚ軸＋側の面とを繋ぐ貫通孔である。つまり、貫通孔１１ｄ及び１１ｅは、互いに向かい合うように開口し、回転軸Ａ１を共通の中心軸とする円柱状の孔である。

＜ガイド軸１５＞
ガイド軸１５は、ｚ軸に略平行な円柱状の部材であり、樹脂または金属により形成される。本実施形態では、ガイド軸１５は、両端がそれぞれ側板部１１ｂ及び１１ｃに固定される。

＜ベアリング１４ａ及び１４ｂ＞
ベアリング１４は、たとえば、内輪（図示しない）、外輪（図示しない）及び複数のボール（図示しない）を含んで構成される。内輪は、たとえばリードスクリュー１３を挿入可能な径の貫通孔を有する円筒形状を有する。外輪は、内輪の外形より大きい内径を有する円筒形状を有する。複数のボールは、内輪の外周面及び外輪の内周面の両方に当接するように、内輪と外輪との間に設けられる。ベアリング１４ａは、外輪が側板部１１ｂの貫通孔１１ｄに圧入されることで、本体１１に支持される。この状態において、ベアリング１４ａの内輪はｘｙ面内で回転自在となる。ベアリング１４ｂは、外輪が側板部１１ｃの貫通孔１１ｅに圧入されることで、本体１１に支持される。この状態において、ベアリング１４ｂの内輪はｘｙ面内で回転自在となる。

＜リードスクリュー１３＞
リードスクリュー１３は、一方向に延びる回転軸Ａ１を中心に回転し、回転軸Ａ１に沿って移動自在である。本実施形態では、リードスクリュー１３は、円柱状の部材であり、ガイド軸１５に対するｘ軸−側に設けられ、小径部１３ｂと、ネジ部１３ａと、小径部１３ｃと、二方取り部１３ｄと、を有する。ネジ部１３ａは、たとえば、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱状の雄ねじであり、多条ねじのねじ山が外周面に形成される。本実施形態では、ネジ部１３ａの外周面には、６条ねじのねじ山が形成される。なお、ネジ部１３ａの外周面には、１条ねじのねじ山が形成されてもよいし、５条以下または７条以上の多条ねじのねじ山が形成されてもよい。リードスクリュー１３は、本発明でいう「第１の回転体」の一具体例である。

小径部１３ｂは、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱状の部材であり、ネジ部１３ａのｚ軸＋側の端面からｚ軸＋側へ延び、ネジ部１３ａの外径より小さい外径を有する。ネジ部１３ａのｚ軸＋側の端面には、ネジ部１３ａと小径部１３ｂとの境界となる、ｚ軸＋側に向いた円環状の段差１３ｅが形成される。

小径部１３ｃは、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱状の部材であり、ネジ部１３ａのｚ軸−側の端面からｚ軸−側へ延び、小径部１３ｂの外径と略同じ外径を有する。ネジ部１３ａのｚ軸−側の端面には、ネジ部１３ａと小径部１３ｃとの境界となる、ｚ軸−側に向いた円環状の段差１３ｆが形成される。

リードスクリュー１３は、ベアリング１４ａの内輪の貫通孔及びベアリング１４ｂの内輪の貫通孔に小径部１３ｂ及び１３ｃがそれぞれ挿通されることで、本体１１に支持される。これにより、リードスクリュー１３は、回転軸Ａ１の回りに回転自在となるとともに、ｚ軸方向に移動自在となる。リードスクリュー１３がｚ軸方向に移動可能な範囲は、段差１３ｅがベアリング１４ａに当接する位置（以下、接続位置と称することがある。）と、段差１３ｆがベアリング１４ｂに当接する位置（以下、切断位置と称することがある。）との間に制限される。

二方取り部１３ｄは、小径部１３ｃのｚ軸−側の端面１３ｇからｚ軸−側へ延びる二方取り形状を有する部材である。詳細には、二方取り部１３ｄは、小径部１３ｃの外径と略同じ外径を有し、回転軸Ａ１を中心軸とする円柱状の部材に対して、径方向両端側の部分を切り取った形状を有する。

＜ベース部材１２＞
ベース部材１２は、ｚ軸方向に平行に移動する部材であり、ｙ軸−側に支持板３が取り付けられる。ベース部材１２は、樹脂または金属により形成され、貫通孔１２ａと、ナット１２ｂと、を有する。貫通孔１２ａは、ｚ軸に平行な孔であり、ガイド軸１５の外径より若干大きい径を有する円形の断面を有する。

ナット１２ｂ及びリードスクリュー１３のネジ部１３ａは、リードスクリュー１３の回転運動を回転軸Ａ１に沿った直線運動に変換する。詳細には、ナット１２ｂは、貫通孔１２ａに対するｘ軸−側に位置し、ｚ軸方向に平行な貫通孔を有する。ナット１２ｂの貫通孔の壁面には、ネジ部１３ａの外周面に形成されたねじ山とかみ合うことが可能なねじ山が形成される。リードスクリュー１３のネジ部１３ａがナット１２ｂにねじ込まれることで、リードスクリュー１３の回転軸Ａ１の回りの回転運動が、ベース部材１２のｚ軸方向の直線運動に変換される。そして、ガイド軸１５が貫通孔１２ａに挿通されることで、ベース部材１２が回転軸Ａ１の回りに回転することを抑制しながら、ベース部材１２をｚ軸方向に滑らかに移動させる。ネジ部１３ａ及びナット１２ｂは、本発明でいう「変換部」の一具体例である。

＜座金１７＞
座金１７は、円板状の部材であり、リードスクリュー１３の二方取り部１３ｄと嵌合可能な貫通孔１７ａを有する。貫通孔１７ａには、二方取り部１３ｄが挿通される。

＜クラッチ機構２１＞
クラッチ機構２１は、カメラ側歯車２２、クラッチばね２３及びモータ側歯車２４を含んで構成される。クラッチ機構２１は、本発明でいう「断続部」の一具体例である。

＜カメラ側歯車２２＞
カメラ側歯車２２は、回転軸Ａ１を中心軸とする略円柱形状の部材であり、樹脂または金属により形成される。カメラ側歯車２２のｚ軸＋側の端面の中心には、リードスクリュー１３の二方取り部１３ｄと嵌合可能な断面を有する非貫通の穴２２ａが形成される（図５参照）。カメラ側歯車２２は、二方取り部１３ｄが貫通孔１７ａに挿通されることで、リードスクリュー１３に連結され、リードスクリュー１３及び座金１７と一体で回転軸Ａ１の回りを回転する。カメラ側歯車２２は、本発明でいう「内歯車」の一具体例である。

カメラ側歯車２２のｚ軸−側の端面には、ｘｙ面に平行な底面であるばね着座面２２ｃを有する穴２２ｄが形成される（図４参照）。穴２２ｄの壁面には、回転軸Ａ１に向かって突出する複数の歯２２ｂが形成される。

＜モータ側歯車２４＞
モータ側歯車２４は、カメラ側歯車２２とかみ合うことが可能な平歯車であり、樹脂または金属により形成される。モータ側歯車２４は、回転軸Ａ１を中心軸とする略円柱形状の部材であり、貫通孔２４ａと、複数の歯２４ｂと、を有する。貫通孔２４ａは、モータ側歯車２４の中心軸に沿って形成される孔であり、Ｄ字状の断面を有する。複数の歯２４ｂは、モータ側歯車２４の外周面のｚ軸＋側において、回転軸Ａ１から離れる方向へ突出し、カメラ側歯車２２の歯２２ｂとかみ合うことが可能である。モータ側歯車２４のｚ軸＋側には、略平面のばね着座面２４ｃが形成される。モータ側歯車２４は、本発明でいう「平歯車」の一具体例である。

＜クラッチばね２３＞
クラッチばね２３は、カメラ側歯車２２をモータ側歯車２４から離れる方向へ付勢するとともに、モータ側歯車２４をカメラ側歯車２２から離れる方向へ付勢する。本実施形態では、クラッチばね２３は、コイルばねであり、カメラ側歯車２２のばね着座面２２ｃに当接する第１端と、モータ側歯車２４のばね着座面２４ｃに当接する第２端と、を有する。クラッチばね２３は、中心軸と回転軸Ａ１とが略一致するようにカメラ側歯車２２とモータ側歯車２４との間に配置される。クラッチばね２３は、本発明でいう「付勢部材」の一具体例である。

＜ステッピングモータ１６＞
ステッピングモータ１６は、支持部材（図示しない）によって電子機器４に固定され、モータ側歯車２４を回転駆動する。本実施形態では、ステッピングモータ１６は、周知のステッピングモータであり、モータ本体（図示しない）と、遊星歯車減速機構（図示しない）と、モータ出力軸１６ａと、を有する。モータ出力軸１６ａは、モータ本体によって駆動され、回転軸Ａ１を中心に回転する。詳細には、モータ本体は、駆動軸（図示しない）を有し、電子機器４から供給される電力によって駆動軸を回転駆動する。モータ出力軸１６ａは、遊星歯車減速機構を介してモータ本体の駆動軸と連結され、駆動軸の回転速度を所定の減速比で減速した回転速度で回転する。ステッピングモータ１６は、本発明でいう「駆動部」の一具体例である。モータ出力軸１６ａは、本発明でいう「第２の回転体」の一具体例である。

モータ出力軸１６ａのｚ軸＋側は、外周面の一部を中心軸と平行に削るＤカット加工が施され、ｚ軸＋側に向いた段差１６ｂが形成される。モータ出力軸１６ａは、段差１６ｂに対するｚ軸＋側において、モータ側歯車２４の貫通孔２４ａと嵌合可能なＤ字状の断面を有する。モータ出力軸１６ａは、モータ側歯車２４の貫通孔２４ａに挿通されることで、モータ側歯車２４に連結され、モータ側歯車２４と一体で回転軸Ａ１の回りを回転する。

＜駆動装置１の動作＞
＜接続状態＞
ここで、駆動装置１の動作について説明する。図６及び図７に示されるように、クラッチ機構２１は、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａが互いに離れることが制限された状態において、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａ間で回転を伝達する。言い換えると、クラッチ機構２１は、リードスクリュー１３とステッピングモータ１６のモータ出力軸１６ａとが所定距離Ｒ１以上離れている状態では、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａ間で回転を伝達する。ここで、リードスクリュー１３のｚ軸−側の端面とモータ出力軸１６ａのｚ軸＋側の端面との間の距離を、端面間距離と定義する。所定距離Ｒ１は、たとえば、リードスクリュー１３を接続位置から切断位置へ移動させる場合において、モータ側歯車２４とカメラ側歯車２２とがかみ合う状態からかみ合わない状態へ遷移するときの端面間距離である。具体的には、所定距離Ｒ１は、たとえば、リードスクリュー１３を接続位置から切断位置へ移動させる場合において、モータ側歯車２４の歯２４ｂのｚ軸−側の端面のｚ軸座標と、カメラ側歯車２２の歯２２ｂのｚ軸＋側の端面のｚ軸座標とが同じになる状態における端面間距離である。

詳細には、本体１１及びステッピングモータ１６は、クラッチばね２３が圧縮され、カメラ側歯車２２の歯２２ｂとモータ側歯車２４の歯２４ｂとがかみ合う接続状態で、電子機器４に固定される。接続状態では、クラッチばね２３によってモータ側歯車２４がｚ軸−側へ付勢され、モータ側歯車２４のｚ軸−側の端面とモータ出力軸１６ａの段差１６ｂとが当接する。

カメラ側歯車２２は、クラッチばね２３によってｚ軸＋側へ付勢されることで、座金１７を介してリードスクリュー１３の端面１３ｇをｚ軸＋側へ押し込む。本実施形態では、ベアリング１４ａは、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａが互いに所定距離Ｒ２以上離れることを制限する。ここで、所定距離Ｒ２は、ベアリング１４ａとリードスクリュー１３の段差１３ｅとが当接した状態における端面間距離であり、所定距離Ｒ１より大きい。具体的には、ベアリング１４ａは、クラッチばね２３によってｚ軸＋側へ付勢されたリードスクリュー１３の段差１３ｅと当接することで、リードスクリュー１３を接続位置に位置させる。このとき、段差１３ｆとベアリング１４ｂとの間の距離は、ｄ１である。ベアリング１４ａは、本発明でいう「第１の制限部」の一具体例である。

接続状態では、カメラ側歯車２２の歯２２ｂとモータ側歯車２４の歯２４ｂとがかみ合っているので、モータ出力軸１６ａ、モータ側歯車２４、カメラ側歯車２２、座金１７及びリードスクリュー１３は、一体で回転する。つまり、モータ出力軸１６ａの回転に応じてリードスクリュー１３のネジ部１３ａが回転するので、ベース部材１２は、モータ出力軸１６ａの回転方向に応じて、ｚ軸＋側またはｚ軸−側へ移動する。

＜切断状態＞
たとえば、落下などによって撮像可能状態のカメラユニット２（図２参照）がｚ軸−側へ押し込まれたり、電子機器４の外部へ突出しようとするカメラユニット２の移動が、障害物などによって妨げられたりする状況を想定する。図６及び図７に示されるように、クラッチ機構２１は、リードスクリュー１３がモータ出力軸１６ａへ近づく方向へ移動した状態において、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａ間の回転の伝達を遮断する。言い換えると、クラッチ機構２１は、クラッチばね２３の付勢に抗してリードスクリュー１３とモータ出力軸１６ａとが所定距離Ｒ１より近づいた状態では、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａ間の回転の伝達を遮断する。

詳細には、接続状態においてカメラユニット２がｚ軸−側へ押し込まれる場合、支持板３、ベース部材１２、リードスクリュー１３、座金１７及びカメラ側歯車２２は、カメラユニット２と一体となってｚ軸−側へ押し込まれ、クラッチばね２３を圧縮する。本実施形態では、ベアリング１４ｂは、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａが互いに所定距離Ｒ３以上に近づくことを制限する。ここで、所定距離Ｒ３は、ベアリング１４ｂとリードスクリュー１３の段差１３ｆとが当接した状態における端面間距離であり、所定距離Ｒ１より小さい。具体的には、ベアリング１４ｂは、押し込まれたリードスクリュー１３の段差１３ｆと当接することで、リードスクリュー１３を切断位置に位置させる。この際、カメラ側歯車２２の歯２２ｂがｚ軸＋側へ距離ｄ１移動し、モータ側歯車２４の歯２４ｂとカメラ側歯車２２の歯２２ｂとの間に距離ｄ２の隙間が生じ、歯２４ｂと歯２２ｂとのかみ合いが解消される。ベアリング１４ｂは、本発明でいう「第２の制限部」の一具体例である。

歯２４ｂと歯２２ｂとのかみ合いが解消された結果、カメラ側歯車２２とモータ側歯車２４とが、一体で回転しなくなる。つまり、リードスクリュー１３、座金１７及びカメラ側歯車２２と、モータ側歯車２４及びモータ出力軸１６ａとは、互いに独立に回転できるようになる。カメラユニット２と一体となってｚ軸−側へ押し込まれるベース部材１２は、リードスクリュー１３を回転させながらｚ軸−側へ移動し、本体１１の側板部１１ｃと当接する位置で停止する。

次に、接続状態において、ステッピングモータ１６によってリードスクリュー１３が回転し、カメラユニット２を電子機器４から突出させる状況を想定する。たとえば、カメラユニット２のｚ軸＋側への移動が障害物などによって妨げられる場合、リードスクリュー１３は、回転してもベース部材１２がｚ軸−側へ移動しないため、その反作用によって座金１７及びカメラ側歯車２２とともにｚ軸＋側へ移動しながらクラッチばね２３を圧縮する。カメラ側歯車２２の歯２２ｂがｚ軸＋側へ移動し、モータ側歯車２４の歯２４ｂとカメラ側歯車２２の歯２２ｂとのかみ合いが解消されると、リードスクリュー１３、座金１７及びカメラ側歯車２２と、モータ側歯車２４及びモータ出力軸１６ａとは、互いに独立に回転できるようになる。この際、モータ側歯車２４及びモータ出力軸１６ａは、空転するため、移動機構１０及びクラッチ機構２１を破損から保護することができる。そして、障害物などが除去されると、リードスクリュー１３、座金１７及びカメラ側歯車２２は、クラッチばね２３によって付勢されてｚ軸＋側へ移動し、接続状態となる。これにより、歯２４ｂと歯２２ｂとが再びかみ合い、リードスクリュー１３の回転に応じて、ベース部材１２すなわちカメラユニット２を電子機器４の外部へ突出させることができる。

＜２．本実施形態の特徴＞
上記構成の駆動装置によれば、たとえば、リードスクリュー１３に衝撃が加わらない通常時において、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａ間で回転が伝達される。このため、リードスクリュー１３とカメラユニット２に連結されたナット１２ｂとがかみ合う構成において、クラッチ機構２１によりモータ出力軸１６ａからリードスクリュー１３へ伝達される回転に基づき、カメラユニット２を回転軸Ａ１に沿って移動させることができる。そして、たとえば、カメラユニット２が衝撃を受け、リードスクリュー１３がモータ出力軸１６ａへ近づく方向へ移動すると、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａ間の回転の伝達が遮断されるため、リードスクリュー１３を独立して回転させることができる。これにより、ナット１２ｂがカメラユニット２から衝撃を受けても、リードスクリュー１３の回転によってナット１２ｂが移動し、衝撃を緩和することができるので、衝撃による故障を抑制することができる。

上記構成の駆動装置では、カメラ側歯車２２が、リードスクリュー１３に連結される内歯車であり、モータ側歯車２４が、モータ出力軸１６ａに連結され、カメラ側歯車２２とかみ合う平歯車であるため、通常時において、カメラ側歯車２２とモータ側歯車２４とのかみ合いにより回転を良好に伝達することができる。また、リードスクリュー１３が衝撃を受けてモータ出力軸１６ａへ近づく方向へ移動する際に、カメラ側歯車２２とモータ側歯車２４とのかみ合いを容易に解消し、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａ間の回転の伝達を確実に遮断することができる。

上記構成の駆動装置では、ネジ部１３ａの外周面には、多条ねじのねじ山が形成されるため、リードを大きくすることができる。これにより、ネジ部１３ａのねじ山にナット１２ｂをかみ合わせる構成において、ナット１２ｂが直線運動する際に、ネジ部１３ａを回転させやすくすることができる。つまり、ナット１２ｂの移動に対する抵抗を減ずることができるので、ナット１２ｂが受ける衝撃をナット１２ｂの移動で良好に緩和することができる。

上記構成の駆動装置では、ベアリング１４ａが、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａが互いに所定距離Ｒ２以上離れることを制限する。この構成により、クラッチばね２３によってモータ出力軸１６ａから離れようとするリードスクリュー１３をベアリング１４ａによって所定の位置で留めるため、リードスクリュー１３の回転軸Ａ１方向の移動を制限しつつ、リードスクリュー１３を安定に回転させることができる。

上記構成の駆動装置では、ベアリング１４ｂが、リードスクリュー１３及びモータ出力軸１６ａが互いに所定距離Ｒ３以上に近づくことを制限するため、たとえば、衝撃を受けてモータ出力軸１６ａへ近づく方向へ移動するリードスクリュー１３を、切断位置で停止させることができる。これにより、衝撃がモータ側歯車２４及びモータ出力軸１６ａなどに伝達されることを防ぐことができる。また、リードスクリュー１３とナット１２ｂとがかみ合う構成において、リードスクリュー１３が切断位置で停止するため、ナット１２ｂの直線運動のリードスクリュー１３の回転運動への変換を安定に行うことができる。

上記の変形例２の駆動装置では、クラッチばね２３が、コイルばねであるため、たとえば、回転軸Ａ１を中心軸としてクラッチばね２３を配置することで、回転のバランスを容易に確保することができるとともに、カメラ側歯車２２とモータ側歯車２４との間にコンパクトに設置することができる。

＜３．補足事項＞
以上、本発明の実施形態についての具体的な説明を行った。上記説明では、あくまで一実施形態としての説明であって、本発明の範囲はこの一実施形態に留まらず、当業者が把握可能な範囲にまで広く解釈されるものである。

本実施形態の駆動装置では、リードスクリュー１３とカメラ側歯車２２とが連結される構成について説明したが、リードスクリュー１３とカメラ側歯車２２とが一体で形成される構成であってもよい。

また、本実施形態の駆動装置では、モータ出力軸１６ａとモータ側歯車２４とが連結される構成について説明したが、モータ出力軸１６ａとモータ側歯車２４とが一体で形成される構成であってもよい。

また、本実施形態の駆動装置では、内歯車であるカメラ側歯車２２がリードスクリュー１３に連結され、平歯車であるモータ側歯車２４がモータ出力軸１６ａに連結される構成について説明したが、平歯車がリードスクリュー１３に連結され、内歯車がモータ出力軸１６ａに連結される構成であってもよい。

また、本実施形態の駆動装置では、クラッチばね２３が、コイルばねである構成について説明したが、クラッチばね２３は、たとえば、板ばねなどの他の種類のばねである構成であってもよい。

本発明は、撮像装置を電子機器の外部へ突出させる伝動装置における駆動装置として好適に利用される。

１…駆動装置
２…カメラユニット
３…支持板
４…電子機器
１０…移動機構
１１…本体
１１ａ…底板部
１１ｂ、１１ｃ…側板部
１１ｄ、１１ｅ…貫通孔
１２…ベース部材
１２ａ…貫通孔
１２ｂ…ナット
１３…リードスクリュー
１３ａ…ネジ部
１３ｂ、１３ｃ…小径部
１３ｄ…二方取り部
１３ｅ、１３ｆ…段差
１３ｇ…端面
１４ａ、１４ｂ…ベアリング
１５…ガイド軸
１６…ステッピングモータ
１６ａ…モータ出力軸
１６ｂ…段差
１７…座金
１７ａ…貫通孔
２１…クラッチ機構
２２…カメラ側歯車
２２ａ…穴
２２ｂ…歯
２２ｃ…ばね着座面
２２ｄ…穴
２３…クラッチばね
２４…モータ側歯車
２４ａ…貫通孔
２４ｂ…歯
２４ｃ…ばね着座面

Claims (7)

1. 一方向に延びる回転軸を中心に回転し、前記回転軸に沿って移動自在なリードスクリューと、
   前記回転軸を中心に回転する駆動軸を有するモータと、
   前記リードスクリュー及び前記駆動軸を前記回転軸に沿って互いに離れる方向へ付勢する付勢部材と、
   前記リードスクリューと前記駆動軸とが所定距離以上離れている状態では、前記リードスクリュー及び前記駆動軸間で回転を伝達し、前記付勢部材の付勢に抗して前記リードスクリューと前記駆動軸とが前記所定距離より近づいた状態では、前記リードスクリュー及び前記駆動軸間の回転の伝達を遮断する断続部と、を備える、
   駆動装置。
2. 前記断続部は、
   前記リードスクリュー及び前記駆動軸の一方に連結される内歯車と、
   前記リードスクリュー及び前記駆動軸の他方に連結され、前記内歯車とかみ合う平歯車と、を含む、
   請求項１に記載の駆動装置。
3. 前記リードスクリューの外周面には、多条ねじのねじ山が形成される、
   請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
4. 前記リードスクリュー及び前記駆動軸が互いに所定距離以上離れることを制限する第１の制限部をさらに備える、
   請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の駆動装置。
5. 前記リードスクリュー及び前記駆動軸が互いに所定距離以上に近づくことを制限する第２の制限部をさらに備える、
   請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の駆動装置。
6. 前記付勢部材は、コイルばねである、
   請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の駆動装置。
7. 請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の駆動装置と、
   前記リードスクリューの回転運動を前記回転軸に沿った直線運動に変換する変換部と、
   前記変換部によって前記直線運動を行う撮像装置と、を備える、
   電子機器。

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