JP6883473B2 - 輪列機構、ギヤボックス、駆動装置及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、輪列機構、ギヤボックス、駆動装置及び電子機器に関する。

撮像装置（例えば、監視カメラ等）には、カメラ本体自体や、カメラ本体に搭載された光学部品（例えばレンズ、絞り、フィルタ等）等を駆動するために、ギヤードモータが搭載される場合がある。

ギヤードモータは、モータと輪列機構とが筐体内に収納されて構成されている（例えば、下記特許文献１参照）。ギヤードモータでは、モータの動力が輪列機構を介して出力機器（上述したカメラ本体やレンズ、シャッタ、フィルタ等）に伝達されることで、出力機器が駆動する。

実用新案登録第３１５６５８１号公報

ところで、例えば上述した撮像装置にあっては、高画素化等に伴って出力機器のサイズや重量が増加する傾向にある。そのため、ギヤードモータの高トルク化が求められている。
しかしながら、ギヤードモータから出力されるトルクを増加させるには、モータのトルクを輪列機構で減速させる必要がある。そのため、輪列機構を構成する各歯車間に作用するトルクが大きくなり、各歯車が摩耗し易くなる。
各歯車の摩耗を抑制するために、各歯車のモジュールを従来に比べて大きくすることも考えられる。しかしながら、歯車のモジュールを大きくすることで、ギヤードモータの大型化を招く。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、小型化及び高トルク化を図った上で、各歯車の摩耗を抑制できる輪列機構、ギヤボックス、駆動装置及び電子機器を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するために本発明の一態様に係る輪列機構は、アクチュエータの動力を出力機器に伝達する複数の歯車を備え、前記歯車は全て樹脂材料により形成され、前記歯車は、第１歯車と、前記第１歯車の後段に配置され、前記第１歯車よりも剛性の高い材料により形成された第２歯車と、前記第２歯車の後段に配置され、前記第２歯車よりも剛性の高い材料により形成された第３歯車と、を少なくとも有し、前記複数の歯車のうち最終段歯車は、出力軸を有し、前記出力軸には、前記出力機器に接続される第４歯車が取り付けられ、前記第４歯車は、前記最終段歯車よりもモジュールが大きくなっているとともに、前記第３歯車よりも剛性の低い材料により形成されている。

本態様によれば、後段に位置する歯車の剛性を確保することで、各歯車間に作用するトルクが比較的大きい後段の歯車での耐久性を向上させることができる。また、剛性の低い歯車は、比較的安価に製造することができるので、全ての歯車の剛性を向上させるのに比べて輪列機構の低コスト化を図ることができる。また、歯車は全て樹脂材料により形成されているので歯車を金属材料により形成する場合に比べて更なる低コスト化を図ることができる。
特に、本態様の輪列機構では、後段の歯車にかけて３段階以上で剛性が高くなっている。そのため、輪列機構が搭載される駆動装置の出力増加に伴い出力歯車のみの剛性を大きくする場合に比べて、隣り合う歯車間の剛性差を小さくできる。これにより、隣り合う歯車間での剛性差による摩耗を抑制できる。
しかも、歯車間の摩耗を抑制するために歯車のモジュールを大きくする構成に比べて、歯車の大型化を抑制できる。
その結果、小型化及び高トルク化を図った上で、各歯車の摩耗を抑制できる。
また、本態様によれば、第４歯車のモジュールを大きくすることで、安価な材料であっても剛性を確保できる。そのため、第４歯車と出力機器の駆動歯車との間での摩耗を軽減できる。また、第４歯車の外形が比較的大きくなるので、駆動歯車との互換性を向上させることができる。
しかも、本態様によれば、モジュールが大きい第４歯車を第３歯車よりも剛性の低い材料することで更なる低コスト化を図ることができる。

また、隣り合う歯車間の剛性差を小さくすることで、隣り合う歯車の歯部同士が接触することにより発生する作動音も緩和できる。そのため、例えば出力機器にマイクが搭載されている場合等においては、ノイズを低減できる。

上記態様の輪列機構において、前記第３歯車は、前記複数の歯車のうち最終段歯車を構成し、前記第２歯車は、前記複数の歯車のうち前記最終段歯車の前段に接続された前段歯車を少なくとも構成していてもよい。
本態様によれば、輪列機構のうち、伝達されるトルクが最も大きい最終段歯車及び前段歯車間で剛性を異ならせることで、上述した摩耗や作動音を確実に軽減できる。

上記態様の輪列機構において、前記複数の歯車は、後段側の歯車の歯幅が前段側の歯車の歯幅より小さく、前記動力が伝達されている時に、前記歯車を回転可能に支持する支持軸方向に直交する面方向において、前記後段側の歯車の歯幅が前記前段側の歯車の歯幅に常に重なってもよい。
本態様によれば、各歯車が常に一定の歯幅で係合することにより各歯車間の摩耗を抑制することができる。

本態様に係るギヤボックスは、上記態様の輪列機構と、前記輪列機構を収納する筐体と、を備えている。
本態様によれば、各歯車間の摩耗を抑制し、出力機器に対して長期に亘って所望のトルクを伝達できる。

上記態様のギヤボックスにおいて、前記筐体には前記歯車を回転可能に支持する支持軸が設けられ、前記支持軸は金属材料により形成されていてもよい。
本態様によれば、金属材料で形成された支持軸により各歯車の軸方向に対する傾きを防止し、各歯車間の摩耗を抑制することができる。

本態様に係る駆動装置は、上記態様のギヤボックスと、前記輪列機構に接続されたアクチュエータと、を備えている。
本態様によれば、各歯車間の摩耗を抑制し、出力機器に対して長期に亘って所望のトルクを伝達できる。

上記態様の駆動装置において、前記アクチュエータは、前記歯車のうち最前段歯車に噛合する入力歯車を有し、前記最前段歯車は、前記入力歯車よりも剛性が高い材料により形成されていてもよい。
本態様によれば、小型化及び高トルク化を図った上で、各歯車の摩耗を抑制できる。

本態様に係る電子機器は、上記態様の駆動装置と、前記駆動装置に接続され、前記駆動装置により駆動される出力機器と、を備えている。
本態様によれば、上記態様の駆動装置を備えているため、電子機器に搭載された出力機器のサイズや重量が増加した場合であっても、出力機器を長期に亘ってスムーズに駆動することができる。

本発明の一態様によれば、小型化及び高トルク化を図った上で、各歯車の摩耗を抑制できる。

実施形態に係る撮像装置のブロック図である。 実施形態に係るギヤードモータの斜視図である。 実施形態に係るギヤードモータの分解斜視図である。 実施形態に係るギヤードモータの分解斜視図である。 図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。 図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。 図５のＶＩＩ部拡大図である。

以下、本発明に係るギヤボックス及び駆動装置の実施形態を図面に基づいて説明する。
［撮像装置］
図１は、撮像装置１のブロック図である。
図１に示すように、本実施形態の撮像装置１は、例えば監視カメラである。撮像装置１は、制御部２や撮像部３、ギヤードモータ４等を備えている。

制御部２は、撮像装置１の全体の動作を司る。制御部２は、例えばＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等を備えている。
撮像部３は、撮像素子やレンズ、フィルタ、絞り（何れも不図示）等を備えている。撮像部３は、レンズやフィルタ、絞り等を通過した光を、撮像素子において光電変換作用により電気信号に変換した後、変換した電気信号を画像データとして制御部２に出力する。なお、撮像素子は、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）やＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ ＭＯＳ）イメージセンサ等である。

ギヤードモータ４は、撮像部３自体や撮像部３に搭載された光学機器（レンズやフィルタ、絞り等）に各別に接続されている。ギヤードモータ４は、制御部２の指示に基づき、撮像部３自体や各種光学機器を駆動する。これにより、撮像部３の向きや、撮像部３の焦点距離、光量等が調整される。なお、本実施形態のギヤードモータ４は、撮像部３や各種光学機器のうち、少なくとも何れかを駆動するものであれば構わない。

＜ギヤードモータ＞
図２は、ギヤードモータ４の斜視図である。図３、図４は、ギヤードモータ４の分解斜視図である。
図２〜図４に示すように、ギヤードモータ４は、筐体１０と、モータ１１と、輪列機構１２と、を主に備えている。

（筐体及びモータ）
筐体１０は、直方体形状に形成されている。具体的に、筐体１０は、第１ケース２１、第２ケース２２及び第３ケース２３が厚さ方向に重ね合わされて構成されている。以下の説明では、各ケース２１〜２３の厚さ方向（重ね合わせ方向）をＺ方向とし、Ｚ方向に直交する２方向をそれぞれＸ方向、Ｙ方向とする。各方向において矢印の向く方向を＋方向とし、矢印とは反対側を向く方向を−方向とする。

本実施形態において、各ケース２１〜２３は、Ｚ方向から見た平面視外形が互いに同等に形成されている。具体的に、各ケース２１〜２３の平面視外形は、Ｘ方向を長手方向とし、Ｙ方向を短手方向とする長方形状に形成されている。但し、各ケース２１〜２３の平面視外形は、適宜変更が可能である。なお、本実施形態において、各ケース２１〜２３は、何れも樹脂材料により形成されている。

図３、図４に示すように、まず第３ケース２３は、＋Ｚ方向（第１側）に開口する箱型に形成されている。具体的に、第３ケース２３は、底壁部３１（図５参照）と、底壁部３１の外周縁から＋Ｚ方向に立設された第３側壁部３２及び区画壁３３と、を有している。
第３側壁部３２は、底壁部３１の外周縁のうち、＋Ｘ方向に位置する部分、及びＹ方向の両側に位置する部分から＋Ｚ方向に立設されている。第３側壁部３２のうち、Ｙ方向の両側に位置する部分は、底壁部３１に対して−Ｘ方向に突出する突出壁３５を有している。

図５は、図２のＶ−Ｖ線に沿う断面図である。
図３、図５に示すように、各突出壁３５における＋Ｚ方向に位置する部分には、段差部３６が形成されている。段差部３６は、各突出壁３５がＹ方向で互いに離間する方向に窪んで形成されている。突出壁３５のうち、段差部３６内に位置する部分には、係止爪３７（図３参照）が形成されている。係止爪３７は、突出壁３５における−Ｘ方向端部からＹ方向で互いに接近する方向に膨出している。

区画壁３３は、底壁部３１の外周縁のうち、−Ｘ方向に位置する部分から＋Ｚ方向に立設されている。区画壁３３は、第３側壁部３２のうち、Ｙ方向の両側に位置する部分同士を架け渡している。区画壁３３におけるＹ方向の中央部には、−Ｘ方向に張り出す張出部３８が形成されている。

上述した第３ケース２３のうち、区画壁３３を間に挟んで＋Ｘ方向に位置する部分は、モータ１１を収容するモータ収容部４０を構成している。すなわち、モータ収容部４０は、底壁部３１、第３側壁部３２及び区画壁３３により画成されている。換言すれば、区画壁３３は、Ｚ方向に延在し、モータ１１を収容する収容壁の一部である。

図３、図４に示すように、モータ１１は、ロータ４２と、ステータ４３と、コイル４４と、を有している。
ロータ４２は、底壁部３１から＋Ｚ方向に立設されたロータピン４６（図３参照）回りに回転可能に支持されている。本実施形態のロータ４２は、例えばベース部材４７に対して磁石４８がインサート成形されて構成されている。なお、ベース部材４７は、例えば樹脂材料等により形成されている。

磁石４８は、ベース部材４７の周囲を取り囲む筒状に形成されている。磁石４８は、周方向で異なる磁極に着磁されている（例えば、４極）。
ベース部材４７のうち、磁石４８よりも＋Ｚ方向に突出した部分には、入力歯車４９が形成されている。

ステータ４３は、平面視でＣ字状に形成されている。ステータ４３は、モータ収容部４０内において、ロータ４２の周囲を取り囲むように配置されている。ステータ４３において、延在方向の両端部及び中央部に位置する部分は、ロータ４２に向けて突出する磁極部５１を構成している。なお、本実施形態において、ステータ４３は、磁性鋼板がＺ方向に積層されて構成されている。
コイル４４は、ステータ４３のうち、中央部の磁極部５１と、両端部の磁極部５１と、の間に位置する部分にそれぞれ巻回されている。

第３ケース２３のうち、区画壁３３を間に挟んで−Ｘ方向に位置する部分は、回路基板５２を保持する基板保持部５３を構成している。回路基板５２は、例えば−Ｘ方向から基板保持部５３に差し込まれる。回路基板５２は、Ｙ方向の両端部が上述した段差部３６における＋Ｚ方向を向く面に載置された状態で、各突出壁３５間を架け渡している。この場合、回路基板５２における−Ｘ方向端部は、上述した係止爪３７に−Ｘ方向から係止されている。また、回路基板５２の＋Ｘ方向端部は、その一部が上述した張出部３８により＋Ｚ方向から覆われている。

回路基板５２には、上述した各コイル４４の両端末部（不図示）が接続されている。したがって、モータ１１（各コイル４４）には、回路基板５２を介して電源（不図示）から電力が供給される。モータ１１では、コイル４４への通電によりステータ４３が励磁されると、磁極部５１と磁石４８との間で磁気的な反発力及び吸引力が生じる。これにより、ロータ４２がステータ４３に対して回転する。

図４、図５に示すように、第２ケース２２は、第３ケース２３に対して＋Ｚ方向に位置している。具体的に、第２ケース２２は、第１ケース２１及び第３ケース２３間を仕切る仕切部６１と、仕切部６１の周囲を取り囲む第２側壁部６２と、を有している。
第２側壁部６２は、仕切部６１に対してＺ方向の両側に突設されている。第２ケース２２のＹ方向の両側には、第１、第３ケースとの溶着のための溶着溝６３が設けられている。第２ケース２２における第２側壁部６２の−Ｚ方向（第２側）を向く面は、第３ケース２３における第３側壁部３２の＋Ｚ方向を向く面に、溶着溝６３に塗布される溶剤（例えば、ＴＨＦ（テトラヒドロフラン）等）を介して溶着されている。

図５に示すように、第２側壁部６２のうち、上述した突出壁３５と平面視で重なり合う部分は、上述した段差部３６における＋Ｚ方向を向く面に対してＺ方向で対向している。すなわち、回路基板５２は、Ｚ方向において段差部３６と第２側壁部６２との間に配置されている。

図６は、図３のＶＩ−ＶＩ線に沿う断面図である。
図６に示すように、第２側壁部６２のうち、−Ｘ方向に位置する部分には、−Ｚ方向に突出する抜け止め壁部６５が形成されている。抜け止め壁部６５は、回路基板５２に対して−Ｘ方向に配置されるとともに、Ｘ方向から見た側面視で回路基板５２に重なり合っている。

図５に示すように、第１ケース２１及び第２ケース２２が組み合わされた状態において、仕切部６１と区画壁３３との間のＺ方向での隙間は、コイル引き出し部６７を構成している。コイル引き出し部６７には、コイル４４の両端末部が回路基板５２（基板保持部５３）に向けて配索されている。
図３に示すように、仕切部６１のうち、平面視でロータ４２の入力歯車４９と重なり合う部分には、仕切部６１をＺ方向に貫通する通過孔６９が形成されている。入力歯車４９は、通過孔６９を通して仕切部６１よりも＋Ｚ方向に突出している。

第１ケース２１は、第２ケース２２に対して＋Ｚ方向に位置している。第１ケース２１は、下方に向けて開口する箱型に形成されている。具体的に、第１ケース２１は、天壁部７１と、天壁部７１の外周縁から−Ｚ方向に延設された第１側壁部７２と、を有している。第１ケース２１における第１側壁部７２の−Ｚ方向を向く面は、第２ケース２２における第２側壁部６２の＋Ｚ方向を向く面に、溶着溝６３に塗布される溶剤を介して溶着されている。

（輪列機構）
図２に示すように、輪列機構１２は、第１ケース２１と第２ケース２２とで画成されたギヤ収納部８０内に収納されている。なお、筐体１０及び輪列機構１２により、本実施形態のギヤボックスを構成している。但し、ギヤボックスを構成する筐体は、少なくとも輪列機構１２を収納する第１ケース２１及び第２ケース２２を含んでいれば構わない。

輪列機構１２は、モータ１１の動力を減速させる減速機構８１と、減速機構８１の動力を出力機器（例えば、上述した撮像部３やレンズ、フィルタ、絞り等）に出力する出力歯車８２と、を主に有している。

（減速機構）
減速機構８１は、複数の減速歯車（第１減速歯車８３〜第４減速歯車８６）を有している。各減速歯車８３〜８６は、仕切部６１を間に挟んでモータ収容部４０に対して＋Ｚ方向に位置する部分において、上述した通過孔６９の周囲を取り囲むように配列されている。但し、減速機構８１を構成する歯車の数やレイアウト等は、適宜変更が可能である。

図４、図６に示すように、各減速歯車８３〜８６は、仕切部６１から＋Ｚ方向に立設された減速ピン９１〜９４回りにそれぞれ回転可能に支持されている。各減速ピン９１〜９４における−Ｚ方向端部は、仕切部６１に圧入等によって固定されている。一方、各減速ピン９１〜９４における＋Ｚ方向端部は、第１ケース２１の天壁部７１に支持されている。本実施形態において、各減速ピン９１〜９４は、何れも金属材料により形成されている。但し、各減速ピン９１〜９４は、各減速歯車８３〜８６よりも剛性が高ければ、例えば樹脂材料等により形成されていてもよい。また、各減速ピン９１〜９４は、第１ケース２１及び第２ケース２２の何れかに一体（異種材料の場合はインサート成形）で形成しても構わない。

各減速歯車８３〜８６は、大径歯部及び小径歯部がＺ方向に同軸で連なって形成された、いわゆる二段歯車である。減速機構８１は、第１減速歯車８３の大径歯部が上述した入力歯車４９に噛合している。また、減速機構８１は、隣り合う減速歯車８３〜８６のうち、前段（モータ１１側）に位置する歯車の小径歯部と、後段に位置する歯車の大径歯部と、が互いに噛合して構成されている。なお、各減速歯車８３〜８６は、仕切部６１と天壁部７１との間で筐体１０に対するＺ方向への移動が規制されている。

ここで、図６に示すように、減速歯車８３の大径歯部の歯幅（Ｚ方向における幅）は、減速歯車８３の前段（モータ１１側）である入力歯車４９の歯幅より小さく構成されている。また同様に、減速歯車８４の大径歯部の歯幅は、減速歯車８４の前段（モータ１１側）である減速歯車８３の小径歯部の歯幅より小さく構成されている。このように、各減速歯車８３〜８６は、後段側の歯車の歯幅が前段側の歯車の歯幅より小さく、動力が伝達されている時に、各減速歯車８３〜８６をそれぞれ回転可能に支持する減速ピン９１〜９４の軸方向（Ｚ方向）に直交する面方向（ＸＹ方向）において、後段側の歯車の歯幅が前段側の歯車の歯幅に常に重なっている。

このように、各減速歯車８３〜８６が常に一定の歯幅で係合する構成となっているため、各歯車の噛合状態が常に一定で動力が確実に伝達され、各歯車の軸方向の傾き防止するとともに、各歯車８３〜８６間の摩耗を抑制することができる。

（出力歯車）
図５に示すように、出力歯車８２は、仕切部６１から＋Ｚ方向に立設された支持軸１００に回転可能に支持されている。支持軸１００は、Ｚ方向を軸方向として延在している。本実施形態において、支持軸１００は、例えば金属材料により形成されている。但し、支持軸１００は、出力歯車８２よりも剛性が高くなっていれば、例えば樹脂材料等によって形成されていてもよい。また、支持軸１００は、第２ケース２２に一体（異種材料の場合はインサート成形）で形成しても構わない。

支持軸１００は、Ｚ方向の中間部分に位置する大径部１０１と、大径部１０１に対して＋Ｚ方向に連なる小径部１０２と、大径部１０１に対して−Ｚ方向に連なる嵌合部１０３と、を備えている。
大径部１０１は、小径部１０２及び嵌合部１０３に対して径方向（Ｚ方向に直交する方向）に張り出している。大径部１０１のＺ方向を向く面は、Ｚ方向に直交する平坦面に形成されている。

本実施形態において、小径部１０２及び嵌合部１０３の外径は、互いに同等になっている。但し、小径部１０２及び嵌合部１０３の外径は、互いに異なっていても構わない。
嵌合部１０３の外周面には、複数の係止部１０５がＺ方向に間隔をあけて形成されている。各係止部１０５は、嵌合部１０３の全周に亘って形成されている。各係止部１０５は、＋Ｚ方向に向かうに従い支持軸１００の径方向の外側への膨出量が漸次増大した後、膨出量が一様な状態で＋Ｚ方向に延在して形成されている。各係止部１０５における＋Ｚ方向を向く面は、Ｚ方向に直交する返し面として機能する。

支持軸１００の嵌合部１０３は、仕切部６１に形成された嵌合孔１１０内に嵌合されている。嵌合孔１１０は、仕切部６１における平面視で上述した区画壁３３及び張出部３８におけるＹ方向の中央部と重なり合う部分をＺ方向に貫通している。なお、嵌合孔１１０は、平面視において少なくとも区画壁３３と重なり合っていれば構わない。

仕切部６１において、嵌合孔１１０の周囲に位置する部分には、＋Ｚ方向に膨出するボス部１１１が形成されている。ボス部１１１は、嵌合孔１１０を取り囲むリング状に形成されている。本実施形態において、ボス部１１１は、内周部分が外周部分よりも膨出量が多い多段形状に形成されている。但し、ボス部１１１は、全体に亘って膨出量が一様であっても構わない。

一方、上述した区画壁３３及び張出部３８において、Ｙ方向の中央部（平面視で嵌合孔１１０と重なり合う部分）には、＋Ｚ方向に突出する規制突起１１３が形成されている。規制突起１１３は、円柱状に形成されている。規制突起１１３の平面視外形は、上述した嵌合孔１１０と同等になっている。但し、規制突起１１３の平面視外形は、嵌合孔１１０より小さくても大きくても構わない。また、規制突起１１３は、平面視で嵌合孔１１０と重なり合っていれば、少なくとも区画壁３３に形成されていれば構わない。規制突起１１３は、規制部の例である。

なお、第３ケース２３の区画壁３３から突出する規制突起１１３を規制部として設けた場合について説明したが、この構成のみに限られない。例えば、第３ケース２３のうち、支持軸１００にＺ方向で対向する箇所の区画壁３３自体を規制部としても構わない。

規制突起１１３における＋Ｚ方向端面は、仕切部６１（嵌合孔１１０）に近接している。したがって、規制突起１１３は、上述したコイル引き出し部６７をＹ方向で仕切っている。この場合、コイル引き出し部６７を通過するコイル４４の端末部は、規制突起１１３に対してＹ方向の両側に振り分けて配索することが好ましい。具体的に、コイル引き出し部６７のうち、規制突起１１３に対して＋Ｙ方向に位置する部分に一方のコイル４４の端末部を配索し、規制突起１１３に対して−Ｙ方向に位置する部分に他方のコイル４４の端末部を配索することが好ましい。

上述した支持軸１００は、嵌合部１０３が嵌合孔１１０に対して＋Ｚ方向から嵌合されることで、仕切部６１に組み付けられている。具体的に、嵌合部１０３は、係止部１０５が嵌合孔１１０の内周面に係止された状態で、仕切部６１を貫通している。この場合、嵌合部１０３における−Ｚ方向端面は、規制突起１１３における＋Ｚ方向端面に近接又は当接している。また、嵌合部１０３が嵌合孔１１０内に嵌合された状態で、上述した大径部１０１における−Ｚ方向を向く面は、ボス部１１１に当接している。これにより、第２ケース２２に対する支持軸１００のＺ方向の位置決めがなされている。なお、嵌合部１０３は、嵌合孔１１０内で終端していても（仕切部６１に対して−Ｚ方向に突出していなくても）構わない。この場合、規制突起１１３は、嵌合孔１１０内に−Ｚ方向から進入して、支持軸１００に当接可能に構成しても構わない。

出力歯車８２は、Ｚ方向に延びる出力軸１２０と、出力軸１２０における−Ｚ方向端部から張り出すフランジ部１２１と、を有している。出力歯車８２には、−Ｚ方向に開口する軸収容部１２３が形成されている。軸収容部１２３は、出力軸１２０と同軸に配置されるとともに、Ｚ方向に延在する穴である。具体的に、軸収容部１２３は、−Ｚ方向に位置する大径部１２５と、大径部１２５に対して＋Ｚ方向に連なる小径部１２６と、を有している。

大径部１２５は、出力歯車８２のうち、フランジ部１２１の−Ｚ方向に位置する部分に形成されている。
小径部１２６は、出力歯車８２のうち、フランジ部１２１の＋Ｚ方向に位置する部分、及び出力軸１２０の−Ｚ方向に位置する部分に亘って形成されている。

出力歯車８２の軸収容部１２３内には、上述した支持軸１００が−Ｚ方向から挿入されている。具体的に、支持軸１００の小径部１０２は、主に軸収容部１２３の小径部１２６内に位置している。この場合、支持軸１００の小径部１０２の外周面と、軸収容部１２３の小径部１２６の内周面と、の間には隙間が設けられている。

一方、支持軸１００の大径部１０１は、軸収容部１２３の大径部１２５内に位置している。この場合、軸収容部１２３の大径部１２５の内周面は、支持軸１００の大径部１０１の外周面に摺動可能に構成されている。すなわち、支持軸１００及び軸収容部１２３において、大径部１０１，１２５同士の隙間は、小径部１０２，１２６同士の隙間よりも小さくなっている。出力歯車８２は、大径部１０１，１２５同士が摺動することで、支持軸１００に対するＺ方向に直交する方向での位置決めが行われている。但し、小径部１０２，１２６同士を摺動可能に形成してもよい（大径部１０１，１２５同士の隙間が小径部１０２，１２６同士の隙間よりも大きくてもよい）。また、大径部１０１，１２５同士及び小径部１０２，１２６同士をそれぞれ摺動可能（大径部１０１，１２５同士の隙間と、小径部１０２，１２６同士の隙間と、を同等）にしてもよい。

フランジ部１２１の外周面には、全周に亘って出力歯部１３０が形成されている。出力歯部１３０は、上述した第４減速歯車８６の小径歯部に噛合している。フランジ部１２１の内周部分には、−Ｚ方向に膨出する摺動部１３２が形成されている。摺動部１３２は、上述した軸収容部１２３の周囲を取り囲むリング状に形成されている。摺動部１３２の−Ｚ方向を向く面は、上述したボス部１１１の＋Ｚ方向を向く面に摺動可能に構成されている。なお、摺動部１３２は、軸収容部１２３の周囲に間欠的に形成されていても構わない。また、出力歯車８２は、フランジ部１２１を直接ボス部１１１に摺動させても構わない。

出力軸１２０は、フランジ部１２１と同軸に配置されている。出力軸１２０は、天壁部７１に形成された出力孔１３５を通じて筐体１０から＋Ｚ方向に突出している。なお、天壁部７１において、出力孔１３５の周囲に位置する部分には、−Ｚ方向に突出する突出壁部１４０が形成されている。突出壁部１４０は、出力孔１３５の周囲を取り囲んでいる。突出壁部１４０の−Ｚ方向を向く面は、フランジ部１２１の＋Ｚ方向を向く面に近接又は当接している。したがって、出力歯車８２は、ボス部１１１と突出壁部１４０との間で筐体１０に対するＺ方向の移動が規制されている。突出壁部１４０は、出力孔１３５の周囲に間欠的に形成されていても構わない。

図７は、図５のＶＩＩ部拡大図である。
図７に示すように、出力軸１２０は、＋Ｚ方向に向かうに従い段々と縮径する段付き形状に形成されている。具体的に、出力軸１２０は、突当部１４１と、貫通部１４２と、退避部１４３と、取付部１４４と、が−Ｚ方向から＋Ｚ方向にかけて連なって形成されている。
突当部１４１は、フランジ部１２１の内周部分から＋Ｚ方向に立ち上がっている。突当部１４１は、上述した突出壁部１４０に周囲が取り囲まれている。

貫通部１４２は、突当部１４１から＋Ｚ方向に連なるとともに、突当部１４１に対して縮径している。貫通部１４２は、上述した出力孔１３５を通じて筐体１０の外部に突出している。なお、上述した軸収容部１２３は、貫通部１４２内で終端している。
退避部１４３は、貫通部１４２から＋Ｚ方向に連なるとともに、貫通部１４２に対して縮径している。

取付部１４４は、退避部１４３から＋Ｚ方向に連なっている。取付部１４４は、Ｚ方向に直交する断面形状が扁平形状に形成されている。取付部１４４には、ピニオンギヤ１５０が圧入されている。ピニオンギヤ１５０は、出力機器の駆動歯車（不図示）に噛合する。ピニオンギヤ１５０は、上述した出力歯車８２に比べてモジュール（ｍ＝ｄ／ｚ（ｍ：モジュール、ｄ：ピッチ円直径、ｚ：歯数））が大きくなっている。なお、ピニオンギヤ１５０のモジュールや形状、取付部１４４の断面形状については、ギヤードモータ４に接続される出力機器に応じて適宜変更が可能である。ピニオンギヤ１５０は、出力部材の例である。

ここで、図４に示すように、輪列機構１２を構成する各歯車（出力歯車８２及び各減速歯車８３〜８６）は、何れも入力歯車４９よりも剛性が高い材料により形成されている。また、輪列機構１２において、出力歯車８２は、各減速歯車８３〜８６よりも剛性が高い材料により形成されている。しかも、各減速歯車８３〜８６のうち、後段に位置する歯車（第３減速歯車８５及び第４減速歯車８６）は、前段に位置する歯車（第１減速歯車８３及び第２減速歯車８４）よりも剛性が高い材料により形成されている。すなわち、本実施形態の輪列機構１２（出力歯車８２及び各減速歯車８３〜８６）では、後段の歯車にかけて３段階以上で剛性が高くなっている。ここで、第１減速歯車８３及び第２減速歯車８４は第１歯車の例である。第３減速歯車８５及び第４減速歯車８６は第２歯車の例である。出力歯車８２は第３歯車の例である。

なお、輪列機構１２は、第１減速歯車８３から出力歯車８２にかけて剛性が高くなっていれば、各歯車８２〜８６の剛性は適宜変更が可能である。但し、少なくとも出力歯車８２と第４減速歯車８６との間で剛性が異なっていることが好ましい。この場合、例えば歯車８２〜８６の順に剛性が高くてもよく、第４減速歯車８６のみが第１〜第３減速歯車８３〜８５よりも剛性が高くてもよい。また、入力歯車４９から出力歯車８２にかけて曲げ強さや許容応力が高くなっていても構わない。

本実施形態において、輪列機構１２や入力歯車４９（ベース部材４７）は、基本材料（例えば、ＰＯＭ（ポリアセタール）等）に対して添加剤を配合したり、共重合体の構成単位を調整したりすることで、剛性が調整されている。例えば、第１減速歯車８３及び第２減速歯車８４は、ＰＯＭに対して添加剤を配合せずに形成し、曲げ強さが７０ＭＰａ〜１００ＭＰａとなるように構成されている。例えば、第３減速歯車８５及び第４減速歯車８６は、ＰＯＭに対してガラスビーズを配合して形成し、曲げ強さが１２０ＭＰａ〜１８０ＭＰａとなるように構成されている。例えば、出力歯車８２は、上述した基本材料（ＰＯＭ）に対してカーボンフィラーを配合して形成し、曲げ強さが２２０ＭＰａ〜３２０ＭＰａとなるように構成されている。

なお、輪列機構１２や入力歯車４９は、ＰＯＭ以外の樹脂材料の基本材料に用いてもよく、基本材料自体を異ならせて剛性を異ならせても構わない。

図７に示すように、上述した出力軸１２０には、カラー１５１が外挿されている。カラー１５１は、金属材料等により筒状に形成されている。カラー１５１の内径は、出力軸１２０のうち貫通部１４２の外径よりも大きく、突当部１４１の外径よりも小さくなっている。一方、カラー１５１の外径は、出力孔１３５の内径よりも小さくなっている。カラー１５１のＺ方向の長さは、貫通部１４２よりも長くなっている。

カラー１５１は、突当部１４１の＋Ｚ方向端面に突き当たった状態で、貫通部１４２及び退避部１４３に外挿されている。この場合、カラー１５１は、貫通部１４２の外周面と出力孔１３５の内周面との間に介在して、出力軸１２０（出力歯車８２）及び第１ケース２１の双方に対して相対回転可能に構成されている。すなわち、出力軸１２０は、貫通部１４２の外周面がカラー１５１の内周面に摺動可能に構成されている。また、カラー１５１は、出力孔１３５の内周面に摺動可能に構成されている。

本実施形態では、カラー１５１の＋Ｚ方向端部において、カラー１５１の内周面と、退避部１４３の外周面と、の間には、出力軸１２０の径方向に隙間Ｓが設けられている。なお、カラー１５１は、Ｚ方向の長さが出力孔１３５の長さ以上であって、少なくとも貫通部１４２に外挿されていれば構わない。

なお、カラー１５１が出力軸１２０に外挿された場合について説明したが、この構成のみに限定されない。例えば、減速ピン９１に外挿され、減速ピン９１及び減速歯車８３の双方に相対回転可能に構成されていてもよい。同様に、減速ピン９２〜９４に外挿され、それぞれ減速ピン９２〜９４及び減速歯車８４〜８６の双方に相対回転可能に構成されていてもよい。また、これらのいずれか１つのカラーが設けられていてもよい。

続いて、上述したギヤードモータ４の動作を説明する。
本実施形態のギヤードモータ４では、ロータ４２が回転すると、ロータ４２の動力が入力歯車４９を介して減速機構８１の第１減速歯車８３に伝達される。第１減速歯車８３に伝達された動力は、減速機構８１を伝達する過程で減速された後、第４減速歯車８６を介して出力歯車８２に伝達される。第４減速歯車８６の動力により出力歯車８２が回転することで、ピニオンギヤ１５０を介して出力機器に動力が伝達される。これにより、出力機器が駆動する。

このように、本実施形態では、輪列機構１２を構成する各歯車（出力歯車８２及び各減速歯車８３〜８６）が全て樹脂材料により形成され、後段にかけて剛性が高い材料により形成された構成とした。
この構成によれば、後段に位置する歯車の剛性を確保することで、各歯車間に作用するトルクが比較的大きい後段の歯車での耐久性を向上させることができる。また、剛性の低い歯車は、比較的安価に製造することができるので、全ての歯車の剛性を向上させるのに比べて輪列機構１２の低コスト化を図ることができる。また、歯車は全て樹脂材料により形成されているので歯車を金属材料により形成する場合に比べて更なる低コスト化を図ることができる。
特に、本実施形態の輪列機構１２では、後段の歯車にかけて３段階以上で剛性が高くなっている。そのため、ギヤードモータ４の出力増加に伴い出力歯車８２のみの剛性を大きくする場合に比べて、隣り合う歯車間の剛性差を小さくできる。これにより、隣り合う歯車間での剛性差による摩耗を抑制できる。
しかも、歯車間の摩耗を抑制するために歯車のモジュールを大きくする構成に比べて、歯車の大型化を抑制できる。
その結果、小型化及び高トルク化を図った上で、各歯車の摩耗を抑制できる。

また、隣り合う歯車間の剛性差を小さくすることで、隣り合う歯車の歯部同士が接触することにより発生する作動音も緩和できる。そのため、例えば撮像装置１にマイクが搭載されている場合等においては、ノイズを低減できる。

本実施形態では、出力歯車８２の剛性が第４減速歯車８６の剛性に比べて高くなっている構成とした。
この構成によれば、輪列機構１２のうち、伝達されるトルクが最も大きい出力歯車８２及び第４減速歯車８６間で剛性を異ならせることで、上述した摩耗や作動音を確実に軽減できる。

本実施形態では、ピニオンギヤ１５０のモジュールが出力歯車８２のモジュールよりも大きくなっている構成とした。
この構成によれば、ピニオンギヤ１５０のモジュールを大きくすることで、安価な材料であっても剛性を確保できる。そのため、ピニオンギヤ１５０と出力機器の駆動歯車との間での摩耗を軽減できる。また、ピニオンギヤ１５０の外形が比較的大きくなるので、駆動歯車との互換性を向上させることができる。

本実施形態では、ピニオンギヤ１５０は、出力歯車８２よりも剛性の低い材料により形成されているため、モジュールが大きいピニオンギヤ１５０を出力歯車８２よりも剛性の低い材料することで更なる低コスト化を図ることができる。

本実施形態では、各減速歯車８３〜８６は、後段側の歯車の歯幅が前段側の歯車の歯幅より小さく、動力が伝達されている時に、各減速歯車８３〜８６を回転可能に支持する減速ピン９１〜９４の軸方向に直交する面方向において、後段側の歯車の歯幅が前段側の歯車の歯幅に常に重なる構成とした。そのため、各歯車が常に一定の歯幅で係合することにより動力が確実に伝達され、各歯車間の摩耗を抑制することができる。

そして、本実施形態のギヤボックスでは、上述した輪列機構１２を備えているため、各歯車間の摩耗を抑制し、出力機器に対して長期に亘って所望のトルクを伝達できる。

本実施形態では、第２ケース２２には減速歯車８３〜８６を回転可能に支持する減速ピン９１〜９４をそれぞれ設け、減速ピン９１〜９４を金属材料により形成した。このため、金属材料で形成された減速ピン９１〜９４により各減速歯車８３〜８６の軸方向に対する傾きを防止し、各歯車間の摩耗を抑制することができる。

本実施形態の駆動装置では、上記構成のギヤボックスと、輪列機構１２に接続されたモータ１１と、を備えているため、各歯車間の摩耗を抑制し、出力機器に対して長期に亘って所望のトルクを伝達できる。

本実施形態では、第１減速歯車８３がモータ１１の入力歯車４９よりも剛性の高い材料により形成されているため、小型化及び高トルク化を図った上で、各歯車の摩耗を抑制できる。

そして、本実施形態では、撮像装置１に搭載された出力機器のサイズや重量が増加した場合であっても、出力機器を長期に亘ってスムーズに駆動することができる。

なお、本発明の技術範囲は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
上述した実施形態では、本発明に係る電子機器として撮像装置１を例にした場合について説明したが、この構成のみに限らず、例えば医療機器や車載機器、位置決め装置（ＸＹテーブル）、電子錠等、種々の電子機器に本発明の構成を適用できる。
上述した実施形態では、カラー１５１が出力軸１２０及び筐体１０の双方に対して回転可能に構成された場合について説明したが、出力軸１２０及び筐体１０の何れか一方の部材にカラーが固定されていても構わない。この場合、カラーは、一方の部材にインサート成形されていても構わない。

上述した実施形態では、ギヤボックスとモータ１１とが一体に組み付けられたギヤードモータ４を例にして説明したが、この構成のみに限らず、ギヤボックスに対してモータを別で連結させても構わない。
また、上述した実施形態では、モータ１１をアクチュエータとして用いた場合について説明したが、この構成のみに限らず、モータ１１以外のアクチュエータをギヤボックスに連結しても構わない。

上述した実施形態では、ピニオンギヤ１５０が出力軸１２０（取付部１４４）に圧入された構成について説明したが、この構成のみに限られない。ピニオンギヤ１５０の取付方法は、適宜変更が可能である。
上述した実施形態では、輪列機構１２が筐体１０内に収納された構成について説明したが、この構成のみに限られない。

その他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、上述した実施形態における構成要素を周知の構成要素に置き換えることは適宜可能であり、また、上述した各変形例を適宜組み合わせても構わない。

１…撮像装置（電子機器）
４…ギヤードモータ（駆動装置）
１０…筐体
１１…モータ（アクチュエータ）
４９…入力歯車
８２…出力歯車（第３歯車、最終段歯車）
８３…第１減速歯車（第１歯車、最前段歯車）
８４…第２減速歯車（第１歯車）
８５…第３減速歯車（第２歯車）
８６…第４減速歯車（第２歯車）
１２０…出力軸
１５０…ピニオンギヤ（第４歯車）

Claims (8)

1. アクチュエータの動力を出力機器に伝達する複数の歯車を備え、
   前記歯車は全て樹脂材料により形成され、
   前記歯車は、
   第１歯車と、
   前記第１歯車の後段に配置され、前記第１歯車よりも剛性の高い材料により形成された第２歯車と、
   前記第２歯車の後段に配置され、前記第２歯車よりも剛性の高い材料により形成された第３歯車と、を少なくとも有し、
   前記複数の歯車のうち最終段歯車は、出力軸を有し、
   前記出力軸には、前記出力機器に接続される第４歯車が取り付けられ、
   前記第４歯車は、前記最終段歯車よりもモジュールが大きくなっているとともに、前記第３歯車よりも剛性の低い材料により形成されている輪列機構。
2. 前記第３歯車は、前記複数の歯車のうち最終段歯車を構成し、
   前記第２歯車は、前記複数の歯車のうち前記最終段歯車の前段に接続された前段歯車を少なくとも構成していることを特徴とする請求項１に記載の輪列機構。
3. 前記複数の歯車は、後段側の歯車の歯幅が前段側の歯車の歯幅より小さく、
   前記動力が伝達されている時に、前記歯車を回転可能に支持する支持軸方向に直交する面方向において、前記後段側の歯車の歯幅が前記前段側の歯車の歯幅に常に重なることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の輪列機構。
4. 請求項１から請求項３の何れか１項に記載の輪列機構と、
   前記輪列機構を収納する筐体と、を備えていることを特徴とするギヤボックス。
5. 前記筐体には前記歯車を回転可能に支持する支持軸が設けられ、
   前記支持軸は金属材料により形成されていることを特徴とする請求項４に記載のギヤボックス。
6. 請求項４又は請求項５に記載のギヤボックスと、
   前記輪列機構に接続されたアクチュエータと、を備えていることを特徴とする駆動装置。
7. 前記アクチュエータは、前記歯車のうち最前段歯車に噛合する入力歯車を有し、
   前記最前段歯車は、前記入力歯車よりも剛性が高い材料により形成されていることを特徴とする請求項６に記載の駆動装置。
8. 請求項７に記載の駆動装置と、
   前記駆動装置に接続され、前記駆動装置により駆動される出力機器と、を備えていることを特徴とする電子機器。

Images