JP5804170B2 - 歯車機構 - Google Patents

Description

本発明は歯車機構に関し、例えば２つの異なる入力で１つの被駆動部材を回転駆動することを可能にした歯車機構に関するものである。

カメラのレンズ鏡筒に設けられるレンズ駆動機構、例えば焦点合わせを行うためのフォーカスレンズ駆動機構ではモータによる自動操作と手動操作のいずれでも焦点合わせを可能にした構成がとられることがある。特許文献１では、レンズ鏡筒に第１ないし第３の歯車からなる遊星歯車機構を設け、この遊星歯車装置の第１の歯車をフォーカスレンズに連結し、第２の歯車をモータに連結し、第３の歯車を手動操作リングに連結してフォーカスレンズ駆動機構を構成している。このフォーカスレンズ駆動機構では、モータを回転駆動した場合と手動操作リングを回転駆動した場合のいずれの場合でも第１の歯車を回転駆動させ、フォーカスレンズを光軸方向に移動して焦点合わせを行うことが可能である。そして、この特許文献１のフォーカスレンズ駆動機構では、モータを回転駆動した自動フォーカス時には、手動操作リング側の負荷を利用して第３歯車を固定状態とし、遊星歯車機構での差動回転によりフォーカスレンズを駆動している。また、手動操作リングを駆動した手動フォーカス時には、モータ側の負荷を利用して第２歯車を固定状態とし、遊星歯車機構での差動回転によりフォーカスレンズを駆動している。

特開平１０−１５３７３１号公報 特開平７−３３３６９９号公報

特許文献１のフォーカスレンズ駆動機構では、自動フォーカス時には手動操作リング側の負荷を利用し、手動フォーカス時にはモータ側の負荷を利用することで遊星歯車機構での差動回転出力を得るようにしている。しかし、これら手動操作リング側の負荷とモータ側の負荷を調整するための手段が存在していないため、仮にモータ側の負荷が手動操作リング側の負荷よりも大きくされているときには、モータを回転動作したときには、その回転トルクが遊星歯車に加えられると手動操作リング側の負荷はそれよりも小さいため手動操作リングに連結した第３歯車は固定状態にはならなくなり、遊星歯車機構によってフォーカスレンズを駆動することができなくなる場合がある。

また、特許文献１の遊星機構では、太陽歯車、遊星歯車、冠歯車が同一面に配置されていて径寸法が大きくなるため、特許文献２の遊星傘歯車を用いた歯車機構を利用することが考えられる。特許文献２の歯車機構は入力歯車と出力歯車を同軸配置し、これらを遊星傘歯車と太陽傘歯車により歯合させたものであり、歯車機構の外径寸法を小さくすることができ、レンズ鏡筒の一部に配設してもレンズ鏡筒の小径化を実現する上で有利になる。しかし、特許文献２の歯車機構では遊星傘歯車の回転軸を入出力歯車の内径部に設けた小孔内に挿入して軸受けした構成であるため、この小孔と回転軸との間の寸法差により遊星傘歯車が回転時に回転ガタ、すなわち偏心回動が生じ、これに歯合する太陽傘歯車との間に不規則なバックラッシュが発生し、高い精度の回転出力を得ることが難しいことが判明した。

本発明の目的は、小径に構成でき、しかも遊星傘歯車の回転ガタを防止して高い精度の回転出力を得るようにした歯車機構を提供するものである。

本発明の歯車機構は、回転軸方向に同軸配置された第１及び第２歯車と、第１及び第２歯車と同軸でかつこれら第１及び第２歯車の回転軸方向の間に位置する第３歯車と、第３歯車の径方向の内部に軸部が支持された第４歯車と、第１及び第２歯車の第３歯車に対向された各内側面の一部に回転軸方向に突出形成されてそれぞれ第４歯車に歯合する第５歯車とを備えており、第４歯車の軸部は第１及び第２歯車の各内側面の他の一部によって回転軸方向に挟持されることを特徴とする。第４歯車は遊星傘歯車で構成され、第５歯車は太陽傘歯車で構成される。

本発明の好ましい形態として、第３歯車には軸方向に貫通する貫通凹部が形成されており、第４歯車はこの貫通凹部に内装される。この第４歯車は軸部が回転軸に対して径方向に向けられており、当該軸部の両端部において挟持される。すなわち、第１及び第２歯車の内側面には、第５歯車の頂面と回転軸方向に同じ位置まで突出形成された円環状をした当接袖部が形成されており、第４歯車の軸部の両端部はこれら第５歯車の頂面と当接袖部において挟持される。当接袖部は第５歯車の周囲を囲む位置に形成される。例えば、貫通凹部は第３歯車の軸芯位置を中心にした三つ葉状であり、当該貫通凹部内に３つの第４歯車が第３歯車の軸芯位置を中心にした放射状に内装される構成とすることが好ましい。本発明においては、第４歯車は遊星傘歯車として構成され、第５歯車は太陽傘歯車として構成されることが好ましい。

本発明の歯車機構においては、第３歯車と第１及び第２歯車の少なくとも１つは大径の歯車に歯合されており、この大径の歯車が歯合された歯車は、外周の歯部に沿って内周側に当該歯部を径方向に弾性変形可能とする緩衝部を備えていることを特徴とする。

本発明の歯車機構は、例えば、第３歯車は被駆動部材に連結された出力歯車であり、第１と第２歯車はそれぞれ異なる駆動源に連結された第１と第２の入力歯車として構成される。そして、この歯車機構はカメラのレンズ鏡筒に設けられたレンズ駆動機構に設けられ、出力歯車は駆動されるレンズに連結され、第１の入力歯車は駆動モータに連結され、第２の入力歯車は手動操作リングに連結される。その上で、レンズが端点に行き着いていない状態のときに、第１の入力歯車が回転したときは出力歯車は回転するが第２の入力歯車は回転せず、第２の入力歯車が回転したときは出力歯車は回転するが第１の入力歯車は回転しないようにトルク調整をすることが好ましい。

すなわち、トルク調整部は、第１の入力歯車の保持トルクＴｈ１と、第２の入力歯車の保持トルクＴｈ２と、出力歯車の保持トルクＴｏを次の関係になるように設定する。
Ｔｈ２＞Ｔｈ１＞Ｔｏ

また、この歯車機構をレンズ鏡筒に適用した場合には、トルク調整部は、第１の入力歯車の保持トルクＴｈ１と回転トルクＴｋ１、第２の入力歯車の保持トルクＴｈ２と回転トルクＴｋ２、出力歯車の保持トルクＴｏを次の関係に設定する。
自動駆動時において、Ｔo＝∞の場合に、 Ｔｈ２＞Ｔｋ１であり、 Ｔo≠∞の場合に、Ｔｈ２＞ＴｏおよびＴｋ１＞Ｔｏである。手動駆動時において、Ｔｏ＝∞の場合に、Ｔｈ１＞Ｔｋ２またはＴｈ１＜Ｔｋ２であり、Ｔｏ≠∞の場合にＴｈ１＞ＴｏおよびＴｋ２＞Ｔｏである。

本発明の歯車機構によれば、同軸配置した第３歯車と第１及び第２歯車で構成され、第３歯車の内部において回転される第４歯車を第１及び第２歯車の第５歯車に歯合させているので、小径の歯車機構が構成できる。また、第４歯車の軸部は第１及び第２歯車の互いに対向された内側面によって軸方向に挟持されているので、第４歯車の軸部におけるガタが殆ど零になり、第４歯車における偏心回動が未然に防止されて第５歯車とのガタもなくなり回転精度を高めることができる。

本発明の実施形態１の歯車機構を適用したレンズ鏡筒の要部の断面図。 歯車機構の光軸に沿った拡大縦断面図。 歯車機構の部分分解斜視図。 歯車機構の中央歯車の光軸と直交する方向の拡大断面図。 歯車機構の緩衝溝の作用を説明するための光軸方向の側面図。 本発明の実施形態２の歯車機構の光軸に沿った縦断面図。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明をカメラのレンズ鏡筒に適用してフォーカスレンズ駆動機構を構成した実施形態１の断面図である。なお、この図１では説明を判り易くするために本発明に関係する構造のみを図示し、その他については省略している。図１において、第１レンズ群Ｌ１はレンズ鏡筒の固定筒１の外筒１１の前端部に支持されている。第２レンズ群Ｌ２はフォーカスレンズ群として前記固定筒１の内筒１２内に配設されており、このフォーカスレンズ群Ｌ２のレンズ枠２には前記内筒１２に設けた直線案内溝１２ａを径方向に貫通するカムフォロア２ａが設けられている。このカムフォロア２ａは前記内筒１２の外周に沿って光軸回りに回転するフォーカスカム筒３に設けたカム溝３ａに係合している。すなわち、フォーカスカム筒３が光軸回りに回転されると、カム溝３ａとカムフォロア２ａとの係合によりフォーカスレンズ群Ｌ２は内筒１２内を光軸方向に移動され、焦点合わせが実行されることになる。前記固定筒１の後端部にはレンズマウント４が設けられており、図には示されないカメラボディのカメラマウントに着脱可能とされている。

前記固定筒１の一部には本発明にかかる歯車機構５が配設されるとともに、自動焦点合わせを行うための駆動モータとしてフォーカスモータＦＭが内装支持されている。前記歯車機構５は、詳細については後述するが、大略の構成として軸芯が光軸方向に向けられた回転中心軸５０と、この回転中心軸５０に同軸配置された１つの中央歯車５３と、この中央歯車５３を軸方向に挟むように同軸配置され、光軸方向後側に配置された第１側歯車５１と光軸方向前側に配置された第２の側歯車５２を備えている。これらの中央歯車５３と第１及び第２の側歯車５１，５２は概ね厚肉の円形板の円周面に歯部５１ａ，５２ａ，５３ａを有する平歯車として構成されている。前記第１と第２の側歯車５１，５２はそれぞれ第１入力歯車と第２入力歯車として構成され、本発明における第１歯車と第２歯車となる。また、前記中央歯車５３は出力歯車として構成され、本発明における第３歯車となる。そして、出力歯車５３は前記フォーカスカム筒３の一部に設けられた外歯車３ｂに歯合され、第１入力歯車５１は歯車７ａを介して前記フォーカスモータＦＭの回転出力ピニオンギヤ７ｂに歯合され、第２入力歯車５２は前記固定筒１の外周に嵌合されて焦点合わせ時に撮影者によって手動操作される手動操作リング６の内歯６ａに歯合されている。

前記歯車機構５の詳細を図２の光軸に沿った拡大断面図と図３の部分分解斜視図と図４の出力歯車の光軸に直交する方向の拡大断面図を参照して説明する。出力歯車５３の内部には前記回転中心軸５０の軸芯位置を中心にした三つ葉状の貫通凹部５３ｂが形成されており、この貫通凹部５３ｂにはそれぞれの回転軸を放射状に向けて３つの遊星傘歯車５４が内装配置されている。これらの遊星傘歯車５４は本発明における第４歯車であり、一端の軸部５４ａと傘歯車部５４ｂとが一体に成形されており、軸部５４ａ内には補強のための金属軸５４ｃが嵌入されており、この金属軸５４ｃの他端部は他端の軸部５４ｄとして構成されている。また、前記第１と第２の入力歯車５１，５２にはそれぞれ前記遊星傘歯車５４に歯合する太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂが前記出力歯車５３に対向する側の内側面に傘状に突出した状態に形成されている。この太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂは本発明における第５歯車である。前記各入力歯車５１，５２の当該内側面には当該太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂの周囲を囲むように円環状をしかつ前記太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂの頂面５１ｅ，５２ｅに等しい軸方向の高さを有する当接袖部５１ｃ，５２ｃが一体に突出形成されている。そして、出力歯車５３の貫通凹部５３ｂ内に３つの遊星傘歯車５４を内装した状態で、この出力歯車５３の光軸方向両側に第１と第２の入力歯車５１，５２を配設することにより、各遊星傘歯車４は各入力歯車５１，５２の太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂにそれぞれ歯合すると同時に、遊星傘歯車５４の両端の軸部５４ａ，５４ｄは各入力歯車５１，５２の互いに光軸方向に対向配置された太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂの頂面５１ｅ，５２ｅと当接袖部５１ｃ，５２ｃとに光軸方向に当接され、これらによって挟持されることになる。換言すれば、太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂの頂面５１ｅ，５２ｅと当接袖部５１ｃ，５２ｃは、それぞれ本発明における第１歯車（第１入力歯車５１）と第２歯車（第２入力歯車５２）の互いに対向する内側面であるので、前記軸部５４ａ，５４ｄは第１歯車（５１）と第２歯車（５２）の互いに対向する内側面によって軸方向に挟持されることになる。

前記第１の入力歯車５１の外側面は前記回転中心軸５０の後端部に設けた大径のストッパ５０ａに軸方向に当接して回転中心軸５０からの脱落が防止されている。また、前記第２の入力歯車５２の外側面には回転中心軸５０の回りに円形の凹部５２ｄが形成されており、この凹部５２ｄ内に後述するような保持トルクと回転トルクを調整するためのトルク調整部５５が構成されている。このトルク調整部５５は、前記凹部５２ｄの内底面に当接する円形をした当接ワッシャ５５１と、この円形ワッシャ５５１の前面側に一端部を当接したコイルスプリング５５２と、前記回転中心軸５０の前端部に形成した雄ネジ５０ｂに螺合するとともに前記コイルスプリング５５２の他端部に軸方向に当接するフランジ一体型の調整ナット５５３とで構成されている。このトルク調整部５５では回転中心軸５０に対する調整ナット５５３の軸上の螺合位置を調整することによりコイルスプリング５５２の撓み量を調整し、これにより当接ワッシャ５５１が凹部５２ｄの内底面に当接する当接力を調節し、この当接力によって生じる摩擦力によって第２の入力歯車５２の回転抵抗、すなわち回転トルクを調整することを可能にしたものである。当接ワッシャ５５１は第２の入力歯車５２の凹部５２ｄの内底面に当接したときの摩擦力が大きくなるような摩擦係数の大きな素材で形成している。この当接力は第１の入力歯車５１の外側面とストッパ５０ａの側面との当接面に影響するが、これら両側面の摩擦係数は小さいためトルクの調整量は第２の入力歯車５２の場合よりも小さい。

さらに、前記第２の入力歯車５２の外側面には、外周面の歯部５２ａに沿って円環状の緩衝溝５２ｆが形成されている。この緩衝溝５２ｆは第２の入力歯車５２の外周部位、すなわち緩衝溝の外周に存在する歯部５２ａが径方向に弾性変形することを容易にするためのものであり、この弾性変形によって後述するように前記手動操作リング６の内歯との歯合状態を好適に保持するためのものである。

以上の構成によれば、自動焦点合わせ時には図外のＡＦ（自動焦点）回路によりフォーカスモータＦＭが回転駆動される。フォーカスモータＦＭの回転力は減速歯車７を介して第１の入力歯車５１に伝達され、第１の入力歯車５１が回転される。このとき手動操作リング６は操作されておらず固定状態にあるため、これに歯合している第２の入力歯車５２は固定状態にある。そのため、第１の入力歯車５１の太陽傘歯車５１ｂと遊星傘歯車５４の歯合により、遊星傘歯車５４が公転し、これと一体の出力歯車５３が回転される。出力歯車５３の回転はフォーカスカム筒３に伝達されてフォーカスカム筒３が回転されるため、カム溝３ａとカムフォロア２ａとのカム係合によってフォーカスレンズ群Ｌ２が内筒１２内で光軸方向に移動され、焦点合わせが実現される。

手動焦点合わせ時には撮影者が手動操作リング６を回転操作すると、これに歯合している第２の入力歯車５２が回転される。このときフォーカスモータＦＭは回転駆動されていないため、これに連結している第１の入力歯車５１は固定状態にある。そのため、第２の入力歯車５２の太陽傘歯車５２ｂと遊星傘歯車５４の歯合により、遊星傘歯車５４が公転し、これを支持している出力歯車５３が一体的に回転される。出力歯車５３の回転はフォーカスカム筒３に伝達されてフォーカスカム筒３が回転されるため、自動焦点合わせ時と同様にフォーカスレンズ群Ｌ２が内筒１２内で光軸方向に移動され、焦点合わせが実現される。

ここで、図２に示した各歯車における保持トルク、回転トルクを次のように定義するものとする。
○ 第１入力歯車５１の保持トルクＴｈ１＝第１入力歯車５１自体の保持トルク＋減速歯車７の保持トルク＋フォーカスモータＦＭを外力で回転させるときの保持トルク
○ 第２入力歯車５２の保持トルクＴｈ２＝第２入力歯車５２自体の保持トルク＋手動操作リング６の保持トルク
○ 出力歯車５３の保持トルクＴｏ＝出力歯車５３自体の保持トルク＋フォーカスカム筒３の保持トルク（フォーカスレンズ群Ｌ２の移動力から換算される保持トルクを含む）
○ 第１入力歯車５１の回転トルクＴｋ１＝モータ駆動トルク−Ｔｈ１
○ 第２入力歯車５２の回転トルクＴｋ２＝手動駆動トルク−Ｔｈ２
また、出力歯車５３における保持トルクＴｏは次のように変化する。
○ Ｔｏ＝∞ ： フォーカスレンズ群(レンズ枠)が端点に行着いている場合
○ Ｔｏ≠∞ ： フォーカレンズ群が端点に行着いていない場合(いわゆる、通常使用時)

以上に基づき、歯車機構の単体でみて、第１の入力歯車５１が回転したときは出力歯車５３は回転するが第２の入力歯車５２は回転せず、第２の入力歯車５２が回転したときは出力歯車５３は回転するが第１の入力歯車５１が回転しないようにトルク調整を行う場合には、第１の入力歯車の保持トルクＴｈ１と、第２の入力歯車の保持トルクＴｈ２と、出力歯車の保持トルクＴｏを次の関係になるようにする。
Ｔｈ２＞Ｔｈ１＞Ｔｏ

また、この歯車機構をレンズ鏡筒に適用した場合に同様な動作を行うためにはモータ駆動時と手動駆動時では各トルクは次のような関係になる。
（モータ駆動時）
Ｔo＝∞の場合： Ｔｈ２＞Ｔｋ１
行き着いている方向にモータ駆動してもフォーカスレンズ群は移動せず、このとき手動操作リングを回転させないようにするため。
Ｔo≠∞の場合：Ｔｈ２＞Ｔｏ，Ｔｋ１＞Ｔｏ
このとき、Ｔｈ２とＴｋ１の関係はどちらが大きいかは関係がなく、Ｔｈ２とＴｋ１がＴｏより大きければフォーカスレンズ群は移動される。このとき手動操作リングを回転させないようにＴｈ２は積極的に大きな値に設定する。

（手動駆動時）
Ｔｏ＝∞の場合：特になし(Ｔｈ１＞Ｔｋ２，または、Ｔｈ１＜Ｔｋ２)
このときフォーカスモータＦＭは回転される。
Ｔｏ≠∞の場合：Ｔｈ１＞Ｔｏ，Ｔｋ２＞Ｔｏ
このとき、Ｔｈ１とＴｋ２の関係はどちらが大きいかは関係なく、Ｔｈ１とＴｋ２がＴｏより大きければ手動操作リングでフォーカスレンズ群Ｌ２は移動される。

トルク調整部５５では前記したように調整ナット５５３の螺合位置を調整することで各歯車５１，５２，５３におけるトルクの調整を行う。すなわち、トルク調整部５５において調整ナット５５３によりコイルスプリング５５２の撓み量を大きくすると、当接ワッシャ５５１が第２の入力歯車５２の側面に当接する当接力が大きくなり、この当接力は太陽傘歯車５２ｂの当接袖部５２ｃ及び頂面５２ｅから出力歯車５３に伝達され、さらに出力歯車５３から太陽傘歯車５１ｂの当接袖部５１ｃ及び頂面５１ｅに、すなわち第１の入力歯車５１に伝達される。このとき、当接ワッシャ５５１は摩擦係数の大きな素材を用いているので摩擦力も大きくなるため、第２の入力歯車５２の保持トルクを最も大きな値に設定できる。

このトルク調整に際しては、例えば、フォーカスモータＦＭを実際に回転駆動してフォーカスレンズ群Ｌ２を移動させたときに、フォーカスモータＦＭの回転にかかわらず手動操作リング６が共に回転することがないように調整ナット５５３の締結状態を調整する。また、フォーカスモータＦＭを駆動しないときに手動操作リング６を手で回転駆動してフォーカスレンズ群Ｌ２を移動することが可能であるが、フォーカスレンズ群Ｌ２が端点に到達してそれ以上移動できない状態になった後も手操作リング６の回転駆動が可能な状態となるように調整ナット５５２の締結状態を調整する。

このように各歯車５１，５２，５３でのトルクを設定することで、自動焦点合わせ時にフォーカスモータＦＭを回転駆動して第１の入力歯車５１を回転したときには出力歯車５３を回転してフォーカスカム筒３及びフォーカレンズ群Ｌ２を駆動し、第２の入力歯車５２は固定状態となる。すなわち、手動操作リング６が回動されることなく焦点合わせが実行される。このとき、フォーカスレンズ群Ｌ２が最大前方位置または最大後方位置に移動するとフォーカスカム筒３及び出力歯車５３の回転がロック状態となるが、フォーカスモータＦＭに機械的なダメージが生じることは殆どない。これは、図には表れないが、フォーカスモータＦＭにはフォトインタラプタとパルサーが付いており、モータが止まるとパルスが出てこなくなるため、パルスが出てこなくなった時点で端点と判断し、ストップする。また、端点近くではブレーキをかけつつ端点に当たるようになっているためである。なお、フォーカスモータＦＭはＤＣモータ以外のモータであってもよい。

一方、手動焦点合わせ時に手動操作リング６を回転操作して第２の入力歯車５２を回転したときには出力歯車５３を回転してフォーカスカム筒３及びフォーカレンズ群Ｌ２を駆動することが可能になる。このとき、手動操作リング６を回転操作する際の出力歯車５３の回転トルクが第１の入力歯車５１の保持トルクよりも大きくならない限り第１の入力歯車５１は固定状態が保持されるため、これに連結されているフォーカスモータＦＭが外力で駆動されることはない。このときフォーカスレンズ群Ｌ２が最大前方位置または最大後方位置の端点に移動するとフォーカスカム筒３及び出力歯車５３の回転がロック状態となり、手動操作リング６の回転トルクが増大する状態になる。しかし、この状態でも手動操作リング６に加える操作力を増大して行き、その操作力、すなわち回転トルクが所定のトルクを越えた時点で第１の入力歯車５１を回転させ、さらにフォーカスモータＦＭを空回転させながら手動操作リング６の回転操作を継続することができる。フォーカスモータＦＭは空回転しても不具合は生じない。このように、撮影者が手動操作リング６に大きな操作力を加えた場合でも手動操作リング６の回転を許容するので、手動操作リング６に機械的なダメージを与えることはない。

トルク調整部５５において回転トルクを調整する際には、第２の入力歯車５２を出力歯車５３及び第１の入力歯車５１に対して軸方向に押圧することになるため、遊星傘歯車５４の軸部５４ａ，５４ｄは第１と第２の各入力歯車５１，５２の内側面の間、すなわち太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂの頂面５１ｅ，５２ｄと当接袖部５１ｃ，５２ｃとに挟持された状態になる。そのため、遊星傘歯車５４の軸部５４ａ，５４ｄはこれら歯車５１，５２の内側面に密接した状態で軸受けされ、軸部５４ａ，５４ｄにおけるガタが殆ど零になる。したがって、遊星傘歯車５４における偏心回動が未然に防止され、太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂとのガタがなくなり高い精度の回転出力を得ることが可能になる。特に、軸部５４ｄにおいては軸５４ｃの太さを変更することで歯車５１，５２間の芯間調整が可能になり、寸法精度が出し易く、低コスト化も実現できる。

また、手動操作リング６のように大径の部材は高い真円度、すなわち高い径寸法精度に加工、成形することが困難であり、これと一体に形成する内歯６ａについても高い径寸法精度に形成することが困難である。図５は手動操作リング６と第２の入力歯車５２との歯合状態を示す模式的な側面図である。ここで、手動操作リング６が実線から鎖線のように内径寸法が寸法Δ１だけ偏心または変形したとすると、この手動操作リング６の回転位置の変化に従ってその内歯６ａと第２の入力歯車５２の歯部５２ａとの歯合状態も変動され、両者の歯合状態を均一なものにすることができず、いわゆるゴリ状態が生じ易くなっている。しかし、この実施形態では第２の入力歯車５２を樹脂材料で形成し、かつ側面に緩衝部としての緩衝溝５２ｆを設け、この緩衝溝５２ｆによって第２の入力歯車５２の歯部５２ａを径方向に弾性変形容易に構成しているので、手動操作リング６の径寸法に偏心や変形によるバラツキΔ１が生じていてもこのバラツキΔ１を第２の入力歯車５２の緩衝溝５２ｆでの鎖線に示す変形Δ２によって吸収できるので、手動操作リング６と第２の入力歯車５２との正常な歯合状態を保持し、手動操作リング６の円滑な操作を可能に、この点での操作性を改善することができる。因みに、ゴリ状態を解消するには両歯車の芯間距離を多めにとることが考えられるが、これではバックラッシュが多くなり歯車における伝達効率が低下するとともに、小型化の点で不利になる。なお、緩衝部は緩衝溝に限られるものではなく、歯部５２ａを内径方向に弾性変形可能とする構成であれば、歯車側面に径方向に設けたスリット構造あるいはその他の構造が採用できる。

図６は実施形態２の歯車機構５Ａの断面図である。実施形態２の歯車機構５Ａは第１と第２の２つのトルク調整部５５Ａ，５５Ｂを備えたことが特徴であり、その他の構成はほぼ実施形態１と同じであるので、同じ箇所に同一符号を付して説明は省略し、実施形態１と相違する構成についてのみ説明する。この実施形態２の歯車機構５Ａは、回転中心軸５０の軸方向の中央部に太径部５０ｃを設け、この太径部５０ｃの外周に出力歯車５３を挿通配置している。このとき、後述する回転トルクの調整を独立して行うためには、第１と第２の各入力歯車５１，５２の内側面、すなわち各太陽傘歯車５１ｂ，５２ｂの頂面５１ｅ，５２ｅをこの太径部５０ｃの光軸方向を向いた各端面に当接するように構成することが好ましい

第２の入力歯車５２の外側面には実施形態１と同じ構成のトルク調整部が設けられており、ここではこれを第２のトルク調整部５５Ｂと称する。第１の入力歯車５１には外側面に回転中心軸５０を含む領域に円形の凹部５１ｄを設け、この凹部５１ｄに第１のトルク調整部５５Ａを配設している。第１のトルク調整部５５Ａは第２のトルク調整部５５Ｂと同様に当接ワッシャ５５１と、コイルスプリング５５２と、回転中心軸５０に雄ネジ５０ｂで螺合される調整ナット５５３とで構成している。この第１のトルク調整部５５Ａにおけるトルク調整の方法は第２のトルク調整部５５Ｂ、すなわち実施形態１のトルク調整部５５と全く同じであるが、ここでは第１の入力歯車５１の回転トルクを調整することが可能とされている。

実施形態２では第１及び第２の入力歯車５１，５２の回転トルクをそれぞれのトルク調整部５５Ａ，５５Ｂによって独立して調整することが可能である。そのため、第１の入力歯車５１に回転トルクの異なるフォーカスモータＦＭや減速歯車７が連結された場合や、第２の入力歯車５２に回転トルクの異なる手動操作リング６が連結された場合においても各入力歯車５１，５２の保持トルクを調整し、これら入力歯車５１，５２と出力歯車５３の保持トルクや回転トルクを前記した関係となるように調整することが容易である。このときのトルク調整では、例えば、フォーカスモータＦＭを回転駆動しながらトルク調整部５５Ｂで第２の入力歯車５２の保持トルクを調整し、手動操作リング６を回転操作しながらトルク調整部５５Ａで第１の入力歯車５１の保持トルクを調整するようにすればよい。

実施形態１，２では第１の入力歯車５１の径寸法を出力歯車５３や第２の入力歯車５２の径寸法よりも小径に形成しているが、これはフォーカスモータＦＭと減速歯車７の配設位置の関係で小径にしたものであり、同じ径寸法、あるいは大径寸法に形成することは可能である。また、実施形態１では第２の入力歯車５２にのみトルク調整部５５を設けているが、第１の入力歯車５１にのみトルク調整部を設け、このトルク調整部の当接力が第２の入力歯車５２に及ぶように構成してもよい。さらに、トルク調整部のスプリングは実施形態のコイルスプリング以外のスプリングであってもよい。

実施形態１，２では本発明の歯車機構をレンズ鏡筒のフォーカスレンズ機構に適用したが、手操作とモータでズーミングを行うパワーズーム機構の歯車機構として適用することも可能である。また、フォーカス用やズーム用のモータはカメラボディ内に配設した構成のカメラへの適用も可能である。あるいはカメラ以外の各種機構に適用することも勿論可能である。さらに、実施形態ではＤＣモータの例を示したが、ステッピングモータや超音波モータ等の他のモータを用いてもよい。この場合、モータの種類によってコイルスプリングのバネ力の設定を変える必要があり、モータの保持トルクが大きいものほどバネ力は小さくてすむ。たとえば、ステッピングモータはディテントトルクやホールディングトルクがＤＣモータよりも大きいのでバネ力は小さくなる。

実施形態では２入力１出力の歯車機構として構成しているが、実施形態の出力歯車を入力歯車とし、第１と第２の入力歯車をそれぞれ出力歯車とした１入力２出力の歯車機構として構成することも可能である。特に、各歯車における回転トルクを調整することが要求される歯車機構に適用することが有効である。

本発明は第４歯車としての遊星歯車と第５歯車としての太陽歯車を備えるとともに、複数の歯車の回転トルクの調整を可能にした歯車機構に採用できる。

Ｌ１ 第１レンズ群
Ｌ２ 第２レンズ群（フォーカスレンズ群）
ＦＭ フォーカスモータ
１（１１，１２） 固定筒
３ フォーカスカム筒
５，５Ａ 歯車機構
６ 手動操作リング
７ 減速歯車
５０ 回転中心軸
５１ 第１の側歯車（第１歯車）
５２ 第２の側歯車（第２歯車）
５３ 中央歯車（第３歯車）
５４ 遊星傘歯車（第４歯車）
５５，５５Ａ，５５Ｂ トルク調整部
５１ａ，５２ａ，５３ａ 歯部
５１ｂ，５２ｂ 太陽傘歯車（第５歯車）
５１ｃ，５２ｃ 当接袖部（内側面）
５１ｄ，５２ｄ 凹部
５１ｅ，５２ｅ 頂面（内側面）
５２ｆ 緩衝溝（緩衝部）
５４ａ，５４ｄ 軸部
５５１ 当接ワッシャ
５５２ コイルスプリング
５５３ 調整ナット

Claims (10)

1. 回転軸方向に同軸配置された第１及び第２歯車と、前記第１及び第２歯車と同軸でかつこれら第１及び第２歯車の回転軸方向の間に位置された第３歯車と、前記第３歯車の径方向の内部に軸部が支持された第４歯車と、前記第１及び第２歯車の前記第３歯車に対向された各内側面の一部に前記回転軸方向に突出形成されてそれぞれ前記第４歯車に歯合する第５歯車とを備え、前記第４歯車の前記軸部は前記第１及び第２歯車の前記各内側面の他の一部によって前記回転軸方向に挟持されることを特徴とする歯車機構。
2. 前記第４歯車は遊星傘歯車であり、前記第５歯車は太陽傘歯車であることを特徴とする請求項１に記載の歯車機構。
3. 前記第３歯車には軸方向に貫通する貫通凹部が形成されており、前記第４歯車はこの貫通凹部に前記軸部が内装されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の歯車装置。
4. 前記第４歯車は前記軸部が前記回転軸に対して径方向に向けられており、当該軸部の両端部において挟持されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の歯車装置。
5. 前記第１及び第２歯車の前記各内側面には、前記第５歯車の頂面と前記回転軸方向に同じ位置まで突出形成された円環状をした当接袖部が形成されており、前記第４歯車の軸部の両端部はこれら第５歯車の頂面と当接袖部において挟持されることを特徴とする請求項４に記載の歯車装置。
6. 前記当接袖部は前記第５歯車の周囲を囲む位置に形成されていることを特徴とする請求項５に記載の歯車装置。
7. 前記貫通凹部は前記第３歯車の軸芯位置を中心にした三つ葉状であり、当該貫通凹部内に３つの第４歯車が当該第３歯車の軸芯位置を中心にした放射状に内装されていることを特徴とする請求項３ないし６のいずれかに記載の歯車装置。
8. 前記第３歯車と第１及び第２歯車の少なくとも１つは前記第１ないし第５歯車以外の他の歯車に歯合されており、この他の歯車が歯合された歯車には外周の歯部に沿って内周側に当該歯部を径方向に弾性変形可能とする緩衝部を備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の歯車機構。
9. 前記第３歯車は被駆動部材に連結された出力歯車であり、前記第１と第２歯車はそれぞれ異なる駆動源に連結された第１と第２の入力歯車であることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の歯車機構。
10. カメラのレンズ鏡筒に設けられたレンズ駆動機構に設けられ、前記第３歯車は駆動されるレンズの駆動部材に連結され、前記第１歯車は自動駆動源に連結され、前記第２歯車は手動操作部材に連結されていることを特徴とする請求項９に記載の歯車機構。

Images