JP4267102B2 - 軸受 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スラスト軸受を有する動力伝達機構に関するもので、特に詳しくは一眼レフカメラ用交換レンズの焦点調節等をマニュアル操作とモータによる自動操作の両方で行えるレンズ鏡筒に適した軸受けに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
軸受は動力伝達機構の機械要素として、多方面で使われている。その中で、スラスト軸受は回転軸方向に加重が加わるものに対して使われる軸受である。また、軸受を応用したものとして、フリクションを伴う差動機構等の入出力合成装置に使われる場合がある。一方、動力の駆動源として、低速域で高トルクを有するもの、応答が速い電動モータ等が多く望まれるようになってきた。振動波モータ等はその一例である。この二つをうまく応用したものが、光学機械の合焦、変倍等で光学系の駆動機構における自動及び手動入力合成機構として、特開平２−２５３２１０号公報等で提案、実用化されている。これはスラストころがり軸受を構成要素に、転動体、該転動体を挟持して加重を受ける二つの挟持面及び該転動体の保持器である。すなわち、二つの該挟持面を駆動入力要素、保持器を出力要素としたものである。これは該軸受を振動波モータの駆動に要する振動体と移動体の圧接力の受けとして使用しつつ、転動体の動きを保持器で取り出す方法であり、機能的にも自動合焦モードで手動合焦も行えるため、手動操作による微調整も可能ならしめ、ユーザーのニーズにより高度に答えるなどの利用をされてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来の方法であると、入力の動き２に対して出力が１となる減速機構であり、駆動力を２倍に減速して使いたい場合は良いが、減速比に幅を持たせたい場合、また、技術革新によりモータはより効率が良くなる傾向にあり、さらに電磁モータに比べて低速域でより高トルクの出力が可能な振動波モータの特長をを生かす為に、モータをトルクよりも回転数重視で使用する必要性もあり、結果として減速比を２倍より小さくしたい場合などは、保持器を出力として使用する方式では、軸受を使用した簡易な差動機構の使用が困難であった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による動力伝達機構では、前述の問題点を解決するために、軸受の固定体と、加重を受ける転動体と、該転動体を挟持する二つの挟持体と該転動体に周設されたピニオンと該ピニオンに噛み合う外ギヤと内ギヤで構成することにより解決した。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図２は後述する本発明の軸受けを適用した自動合焦と手動合焦可能な一眼レフカメラの交換レンズの断面図を示す図１のＡ−Ａ断面図で概念的に示している。図３は図２のＢ−Ｂ断面図で軸受けの要部を示している。
【０００６】
図３において、固定体となる保持筒１０の外周部に内ギヤ６、ピニオン８の中心に転動体であるボール９が配置され、ボール９を挟持面１と挟持面２で挟む形で挟持体である挟持リング３と挟持リング４で構成されている。ピニオン８は最低１つであればよい。ピニオンを１もしくは２個にした場合は中心軸Ｏを中心とした内ギヤ６と外ギヤ７のはめ合いとスラスト加重を受ける軸受けが必要になるが、３つ以上であれば内ギヤ６と外ギヤ７の関係は決まるので、内ギヤ６と外ギヤ７のはめ合いがあってもなくても良い。内ギヤ６の歯数はＺ１、外ギヤ７の歯数はＺ２、ピニオン８の歯数はＺ３、内ギヤ６、外ギヤ７およびピニオン８のモジュールはｍであり、ピニオン８は自転しながら中心軸Ｏの周りを公転するように、内ギヤ６および外ギヤ７で構成されている。
【０００７】
内ギヤ６を保持筒１０に連結し、挟持リング３と挟持リング４を入力要素、外ギヤ７を出力要素とした場合、スラスト加重による保持筒１０−挟持リング３と挟持リング４およびボール９の間に圧接力が働き、各要素の移動方向に抗するように各要素間に関係を持つ摩擦力が発生する。ボール９の挟持リング３、４との滑り等による損失を無視すると、挟持リング３と挟持リング４が相対的に１回転した時、中心軸Ｏを中心としたボール９の回転角は１もしくは２の１／２になる。
【０００８】
ここで、挟持リング３が停止、挟持リング４が中心軸Ｏを中心に２回転する時、ピニオン８の中心軸Ｃが中心軸Ｏに対し、１回転する場合を考える。
【０００９】
（Ｉ） この時、中心軸Ｏを中心に回転方向は時計方向に＋、反時計方向に−とする。まず、各要素に相対運動がないように、装置全体を＋１回転した場合、ピニオン８の中心軸Ｃも＋１回転する。そして、ピニオン８も中心軸Ｃの周りに１回転することになる。
【００１０】
（II） 次にピニオン８の中心軸Ｃを固定（挟持リング４を動かさない状態）のまま内ギヤ６を中心軸Ｏの周りに−１回転すると、ピニオン８は中心軸Ｃの周りにＺ１／Ｚ３回転する。この時、外ギヤ７は（Ｚ１／Ｚ３）×（Ｚ３／Ｚ２）＝（Ｚ１／Ｚ２）回転する。
【００１１】
（III） ここで、（Ｉ）と（II）を合わせると、ピニオンが軸Ｏの周りを１回転した時、内ギヤ６は０回転、外ギヤ７は１＋（Ｚ１／Ｚ２）回転することになる。
【００１２】
この結果を表にまとめる。
【００１３】
【表１】

【００１４】
挟持リング３を回転し、挟持リング４を停止した場合も同様の関係が成立する。
【００１５】
以上の関係は挟持リング３と挟持リング４の相対運動の関係を示しており、挟持リング３と挟持リング４が同時に回転する場合、挟持リング３または挟持リング４の絶対回転量を加算すれば良い。
【００１６】
同様の方法で、外ギヤ７を固定体１０に連結し、挟持リング３、挟持リング４を入力要素、内ギヤ６を出力要素とした場合を求めると、
＋１＋（Ｚ２／Ｚ１）・・・・・式１
【表２】

【００１７】
次に、内ギヤ６と挟持リング４を連結する場合、合成回転において、中心軸Ｃの動きを規制しない場合、外ギヤ７を固定、内ギヤ６が２回転の時、中心軸Ｃの動きは式１より、
＋（＋１＋（Ｚ２／Ｚ１））／２
ところが、実際は中心軸Ｃの動きは規制されている為、＋１回転することになる。よって、その差の
＋（１＋（Ｚ２／Ｚ１））／２−１＝＋（（Ｚ２／Ｚ１）−１）／２
同様に、外ギヤ７と挟持リング４を連結した場合の内ギヤ６の回転は
＋（（Ｚ１／Ｚ２）−１）／２
となる。
【００１８】
なお、ピニオン８と外ギヤ７、内ギヤ６の軸間距離については、余裕を持たせても持たせなくても良く、ピニオン８の歯幅は挟持リング３、挟持リング４との間に余裕を持たせなくても良い。
【００１９】
図４に挟持リング３、挟持リング４の軸方向の断面の形状の変形例を示す。図４ａは挟持リング３の挟持面をＶ字型に、図４ｂは挟持リング３、４の挟持面をＶ字型にした例を示している。同様に図４ｃ乃至図４ｄは挟持リングの挟持面をそれぞれ球面形状に、図４ｅ乃至図４ｆは挟持リングの挟持面をコの字型に変形した例を示している。また、転動体であるボールを図４ｇに示すように挟持リングの挟持面に接する部分を平面にすることもできる。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の軸受けを自動合焦と手動合焦可能な一眼レフカメラの交換レンズに適用した実施例について説明する。
【００２１】
図１は自動合焦と手動合焦可能な一眼レフカメラの交換レンズの断面を示している。３１は手動合焦モードで焦点調節を行うスケールリングで、このスケールリング３１の回転操作で挟持リング３とカム筒３７を介して不図示の合焦レンズ系を移動させる。自動合焦モードでは、手動合焦操作も可能な、いわゆるフルタイムマニュアル機構である。自動合焦の駆動源は、振動波モータである。振動波モータは電気機械変換素子と弾性体からなるステータ（振動体）３３およびロータ（回転駆動体）３２により構成され、ロータ３２をステータ３３に接触させることにより、ステータ３３に発生した振動から回転力を得る公知のモータである。ロータ３２とステータ３３の接触は所定の接触圧が必要である。そのため、加圧バネ３５から挟持リング３まで光軸方向に規制されていることにより、加圧バネ３５により光軸方向に付勢力を得ている。
【００２２】
フォーカシング駆動ユニットは振動波モータを含む機構である。内ギヤ６と外ギヤ７は光軸と同一中心軸上に配置され、内ギヤ６はカム筒３７に回転方向に連動し、外ギヤ７は後部筒３８に固定されている。ピニオン８が複数個、内ギヤ６と外ギヤ７と所定の関係を持ちながら、内ギヤ６と外ギヤ７の間に周設されている。そして、ピニオン８の中心には転動体であるボール９が転動可能に挿設されている。保持筒３９−挟持リング３、挟持リング３−ボール９、ボール９−挟持リング４の間に働く付勢力のため、各要素間に回転方向に所定の摩擦力が発生する。挟持リング３とスケールリング３１、ロータ３２と挟持リング４は回転方向に連動している。
【００２３】
この様に構成するすることにより、スケールリング３１から手動操作およびモータの合成駆動可能な機能を得ることができる。
【００２４】
自動合焦における回転検知は、ＭＲセンサにより行う。これらの電気的な制御は伝送基板を介してカメラ側より行われる。
【００２５】
【発明の効果】
以上の説明したように転動体の保持を２つの面で行うことにより、減速比を任意に設定できる差動機構を兼用する軸受を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の軸受けを適用した自動合焦と手動合焦可能な一眼レフカメラの交換レンズを示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図３】図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】軸受けの変形例を示す断面図である。
【符号の説明】
３ 挟持リング
４ 挟持リング
６ 内ギヤ
７ 外ギヤ
８ ピニオン
９ ボール
１０ 保持筒
３１ スケールリング
３２ ロータ
３３ ステータ
３４ 振動絶縁材
３５ 加圧バネ
３６ バネ
３７ カム筒
３８ 後部筒

Claims (1)

1. 歯車動力伝達機構を有する軸受において、一又は二以上の歯車と、該歯車の回転軸中心に形成された貫通穴に配置された一又は二以上の球状転動体と、該歯車が内接して歯合するための歯が内周部に形成された環状の外ギヤと、該外ギヤと同一中心に配置され該歯車が外接して歯合するための歯が外周部に形成された環状の内ギヤと、モータによる駆動力を伝動する第１の狭持リングと、手動による駆動力を伝動する第２の狭持リングとからなり、前記球状転動体は、前記第１の狭持リングと前記第２の狭持リングとに押圧保持され、該第１の狭持リング又は該第２の狭持リングに伝動された駆動力により前記外ギヤ及び前記内ギヤの円心を中心に転動されることを特徴とする軸受。

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