(57)【要約】【課題】駆動対象物を移動させた駆動機構（ギヤドモータ）において、組立工数を削減し、小型化し、設計自由度を上げた構成とする。【解決手段】駆動機構において、一方の端部が駆動源に連結され、軸方向に延び、外周にねじ山が形成されたリードスクリューと、前記リードスクリューの前記ねじ山に螺合したナット部材と、前記リードスクリューの他方側に配置されるハウジングベースと、前記リードスクリューの他方側に配置され、前記ハウジングベースの内側に嵌合するハウジングカバーと、を備え、前記リードスクリューの他方の端部近傍には、径方向内側に向かって形成された第１凹部が設けられ、前記ハウジングベースの第１面と前記ハウジングカバーの第２面とによって径方向外側に向かって窪んだ第２凹部が形成され、前記第１凹部と前記第２凹部との間には、周方向に並べられた複数の球状体が配置された構成とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の端部が駆動源に連結され、軸方向に延び、外周にねじ山が形成されたリードスクリューと、
前記リードスクリューの前記ねじ山に螺合したナット部材と、
前記リードスクリューの他方側に配置されるハウジングベースと、
前記リードスクリューの他方側に配置され、前記ハウジングベースの内側に嵌合するハウジングカバーと、を備え、
前記リードスクリューの他方の端部近傍には、径方向内側に向かって形成された第１凹部が設けられ、
前記ハウジングベースの第１面と前記ハウジングカバーの第２面とによって径方向外側に向かって窪んだ第２凹部が形成され、
前記第１凹部と前記第２凹部との間には、周方向に並べられた複数の球状体が配置された、
駆動装置。
【請求項２】
前記ハウジングベースの径方向内側には、小径部と、前記小径部よりも大きな内径を有する大径部と、を有しており、
前記小径部は前記球状体に接する斜面または湾曲面である前記第２面を有しており、
前記大径部には前記ハウジングカバーが嵌合している、
請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記リードスクリューと略平行に延びるガイドシャフトさらに有し、
前記ナット部材は、前記ガイドシャフトが挿通される貫通孔を有している、
請求項１または請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記リードスクリュー、及び前記ハウジングベースを支持するフレームをさらに備え、
前記フレームは、前記ハウジングベースが嵌合する貫通孔を有しており、
前記ハウジングベースは、前記貫通孔に圧入されている、
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。
【請求項５】
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を備えた電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転を伝達して対象物を駆動する駆動装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、リードスクリューを利用してモータの回転を軸方向の往復運動に変換し、駆動対象物を駆動する駆動装置がある。このような駆動装置では、リードスクリューの軸を回転自在に支持する軸受を備える構成としている。このような軸受を備えたリードスクリューは、例えば特許文献１〜４などに開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−４７２２８号公報
【特許文献２】特開平８−１８６９５０号公報
【特許文献３】特開平４−２４９２０９号公報
【特許文献４】国際公開第２０１５／０９３１８６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来のリードスクリューの軸受は、市販のボールベアリング（玉軸受け）や、軸の先端にボールを配置する構成を採用することが多かった。このような構成において、ボールベアリングを用いた構成では、内輪と軸とを接着またはかしめ等で固定するが、接着またはかしめ等の組立工程によって組立工数が増加したり、軸のサイズに制限を受けたりすることがあった。また、軸の先端にボールを配置するような構成では、軸方向のサイズが大きくなったり、安定性に課題が生じたりする場合があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
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。
【０００６】
本発明の一の手段は、
一方の端部（４１）が駆動源（３０）に連結され、軸方向に延び、外周にねじ山が形成されたリードスクリュー（４０）と、
前記リードスクリューのねじ山に螺合したナット部材（６０）と、
前記リードスクリューの他方側に配置されるハウジングベース（７１）と、
前記リードスクリューの他方側に配置され、前記ハウジングベースの内側に嵌合するハウジングカバー（７３）と、を備え、
前記リードスクリューの他方の端部近傍（４２）には、径方向内側に向かって形成された第１凹部（４２ａ）が設けられ、
前記ハウジングベースの第１面（７１ｃ）と前記ハウジングカバーの第２面（７３ａ）とによって径方向外側に向かって窪んだ第２凹部が形成され、
前記第１凹部と前記第２凹部との間には、周方向に並べられた複数の球状体（７２）が配置された、
駆動装置である。
【０００７】
上記構成の駆動装置によれば、ボールベアリングを用いた従来構成と比較すると、接着またはかしめ等によりリードスクリューの一方の端部を固定する必要がなくなるため、組立工数を削減することなどが可能となる。また、設計の自由度を高めた構成にすることができる。また、軸の先端にボールを配置するような構成と比較すると、軸方向の大きさを小さくすることができるため、小型の構成で、リードスクリューを備えた駆動装置を構成することができる。
【０００８】
上記駆動装置において、好ましくは、
前記ハウジングベース（７１）の径方向内側には、小径部（７１ｂ）と、前記小径部よりも大きな内径を有する大径部（７１ａ）と、が形成されており、
前記小径部（７１ｂ）は前記球状体（７２）に接する斜面または湾曲面である前記第２面を有しており、
前記大径部（７１ａ）には前記ハウジングカバー（７３）が嵌合している。
【０００９】
上記構成の駆動装置によれば、球状体が、第１凹部（４２ａ）と、互いに嵌合するハウジングベース（７１）、及びハウジングカバー（７３）により支持される構成となっているため、球状体を安定的に支持可能な構成にすることができる。
【００１０】
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と略平行に延びるガイドシャフト（５０）さらに有し、
前記ナット部材（６０）は、前記ガイドシャフトが挿通される貫通孔（６２）を有している。
【００１１】
上記構成の駆動装置によれば、ガイドシャフト及びリードスクリューの軸方向に沿ってナット部材が安定的に往復移動可能な構成にすることができる。
【００１２】
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（４０）、及び前記ハウジングベース（７１）を支持するフレーム（１０）をさらに備え、
前記フレーム（１０）は、前記ハウジングベース（７１）が嵌合する貫通孔（１３）を有しており、
前記ハウジングベース（７１）は、前記貫通孔（１３）に圧入されている。
【００１３】
上記構成の駆動装置によれば、圧入によりフレームに対してハウジングベースを安定的に固定した構成にすることができる。また、接着剤を使用したり、溶接したりすることなく、フレームに対してハウジングベースを固定させることができる。
【００１４】
本発明は、上記いずれかの駆動装置を備える電子機器を含む。
【００１５】
このような電子機器によれば、従来構成と比較して組立容易、低コスト、及び／または小型の、リードスクリューを備えた駆動装置を含むスマートフォンなどの電子機器を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態のギヤドモータの外観斜視図である。
【図２】実施形態のギヤドモータの断面図である。
【図３】実施形態のギヤドモータの断面図におけるＡの部分の拡大図である。
【図４】実施形態のギヤドモータの分解斜視図である。
【図５】実施形態のギヤドモータの分解斜視図におけるＢの部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明のギヤドモータは、リードスクリューに螺合させたナット部材が、モータがリードスクリューを回転駆動することで軸方向に往復移動する構成において、リードスクリューの端部を支持する構成に特徴のひとつがある。具体的には、リードスクリューの端部近傍に軸方向の凹部を設けて球状体（ボール）を配置し、このボールを、該凹部、ハウジングベース、及びハウジングカバーの３つで支持している点を特徴のひとつとしている。
【００１８】
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。以下の説明では、モータ２０の出力軸が延びる方向を「軸方向」として説明することがある。モータ２０の出力軸と、遊星歯車機構３０の出力軸となるリードスクリュー４０の軸とは同軸である。
１．実施形態
２．本発明の特徴
３．補足事項
【００１９】
＜１．実施形態＞
本実施形態のギヤドモータは、例えば、スマートフォンなどの電子機器に搭載されるカメラを駆動して往復移動させるためのものである。図１〜図５は、本実施形態のギヤドモータを示す図である。図１は、本実施形態のギヤドモータの全体の外観斜視図である。図２は、ギヤドモータの断面図である。図３は、図２における「Ａ」の部分の拡大図である。図４は、ギヤドモータの分解斜視図である。図５は、図４における「Ｂ」の部分の拡大図である。
【００２０】
本実施形態のギヤドモータは、フレーム１０、モータ２０、遊星歯車機構３０、リードスクリュー４０、ガイドシャフト５０、ナット部材６０、ハウジングベース７１、球状体（ボール）７２、及びハウジングカバー７３を含んで構成される。なお、本実施形態のギヤドモータでは、モータ２０及び遊星歯車機構３０を含む構成を「駆動源」と呼ぶことがある。本実施形態のギヤドモータは、本発明の「駆動装置」の一具体例である。
【００２１】
＜フレーム１０＞
フレーム１０は、本実施形態のギヤドモータの筐体を構成する。フレーム１０は、遊星歯車機構３０を収容する収容部１１、ギヤドモータを他の構成に連結するための３つの貫通孔１２、リードスクリュー４０の端部が挿入される貫通孔１３及び１４を含んで構成される。フレーム１０は、遊星歯車機構３０、リードスクリュー４０、ガイドシャフト５０、ハウジングベース７１、球状体７２、及びハウジングカバー７３を支持する。
【００２２】
収容部１１は、遊星歯車機構３０の外側に位置し、遊星歯車機構３０を覆って収容する。収容部１１の内側で、遊星歯車機構３０は位置を固定される。貫通孔１２は、ギヤドモータを、例えばスマートフォンなどの他の構成に連結するための３つの貫通孔である。これらの貫通孔１２には、それぞれ連結用のねじなどが挿通され、ギヤドモータと他の構成とが連結される。
【００２３】
貫通孔１３は、軸方向に円状に貫通した貫通孔であって、リードスクリュー４０の他方の端部４２、ハウジングベース７１、球状体７２、ハウジングカバー７３が位置する。組み立ての際には、貫通孔１３からリードスクリュー４０が挿入される。貫通孔１４は、軸方向に円状に貫通した貫通孔であって、リードスクリュー４０の一方の端部４１が挿入される。
【００２４】
＜モータ２０＞
モータ２０は、回転軸２０ａを含むロータ（図示省略）と、当該ロータの周囲に配置されるステータ（図示省略）とを含む周知のステッピングモータである。モータ２０は、側面から外側に向かって突出した４つの入力端子２１を備える。入力端子２１に電圧が印加されると、モータ２０の回転軸２０ａが回転する。モータ２０の回転軸２０ａの出力側には、遊星歯車機構３０が接続されている。モータ２０が回転すると、遊星歯車機構３０が作動する。
【００２５】
＜遊星歯車機構３０＞
遊星歯車機構３０は、入力太陽歯車、遊星歯車、キャリア、及び固定内歯車（いずれも図示省略）を含んで構成される。遊星歯車機構３０は、収容部１１に収容される。遊星歯車機構３０は周知の構成であるため、ここでは具体的な説明を省略する。遊星歯車機構３０の入力太陽歯車は、モータ２０の回転軸２０ａに連結される。遊星歯車機構３０は、リードスクリュー４０に対して動力を伝達して回転させる。遊星歯車機構３０は減速機構の一例であり、他の減速機構に置き換えられてもよい。
【００２６】
＜リードスクリュー４０＞
リードスクリュー４０は、モータ２０の回転軸２０ａと同軸であって軸方向に延びる略円筒状に形成され、その外周面に、例えば台形ネジ等からなる送りねじが形成されている。リードスクリュー４０には、ナット部材６０が送りねじに噛み合うよう配置されており、リードスクリュー４０が回転するとナット部材６０が軸方向に移動する。リードスクリュー４０が一方向に回転するとナット部材６０は軸方向の一方に移動し、リードスクリュー４０が逆方向に回転するとナット部材６０は軸方向の他方に移動する。
【００２７】
リードスクリュー４０の一方の端部４１（遊星歯車機構３０の方の端部）は、遊星歯車機構３０に連結される。モータ２０の回転力を受けた遊星歯車機構３０が作動すると、リードスクリュー４０が回転する。
【００２８】
リードスクリュー４０の他方の端部４２（遊星歯車機構３０とは逆側の端部）の近傍には、径方向内側に向かって形成された凹部４２ａが設けられる。言い換えれば、凹部４２ａは、リードスクリュー４０の端部４２近傍に設けられた、周方向に形成された溝である。この凹部４２ａには、周方向に並べられた複数の球状体７２が配置される。また、リードスクリュー４０の他方の端部４２は、球状体７２を介在してハウジングベース７１、ハウジングカバー７３と接する。リードスクリュー４０の他方の端部４２は、ハウジングベース７１、球状体７２、及びハウジングカバー７３によって、リードスクリュー４０が回転可能となるよう支持されている。凹部４２ａは、本発明の「第１凹部」の一具体例である。
【００２９】
＜ハウジングベース７１＞
ハウジングベース７１は、リードスクリュー４０の端部４２の径方向外側であって、フレーム１０の貫通孔１３の径方向内側に配置される。ハウジングベース７１は、フレーム１０の貫通孔１３に嵌合している。組み立ての際には、ハウジングベース７１は、貫通孔１３に圧入される。ハウジングベース７１は、環状の部材であり、内側に貫通孔を有する。この貫通孔には、リードスクリュー４０の端部４２及び球状体７２が位置する。ハウジングベース７１は、大小２つの内径を有する部分からなり、それぞれを大径部７１ａ、及び小径部７１ｂと呼ぶ（図３参照）。大径部７１ａの内側には、ハウジングカバー７３が嵌合している。つまり、大径部７１ａには、ハウジングカバー７３が接している。小径部７１ｂは、軸方向に対して所定の角度を有する斜面７１ｃを有しており、この斜面７１ｃが球状体７２に接する。斜面７１ｃは、軸方向に対して略４５°の内角をなす。斜面７１ｃは、本発明における「第１面」の一具体例である。
【００３０】
なお、ハウジングベース７１は、フレーム１０の貫通孔１３に挿入された状態、接着または溶着されることで固定されてもよい。また、ハウジングベース７１の径方向内側の斜面７１ｃは、図３等に示されたような直線状の面に代えて、湾曲面（Ｒ面）であってもよい。
【００３１】
＜ハウジングカバー７３＞
ハウジングカバー７３は、リードスクリュー４０の端部４２の径方向外側であって、ハウジングベース７１の大径部７１ａの径方向内側に配置される。ハウジングカバー７３は、ハウジングベース７１の大径部７１ａに嵌合している。組み立ての際には、ハウジングカバー７３は、大径部７１ａに圧入される。ハウジングカバー７３は環状の部材であり、内側に貫通孔を有する。この貫通孔には、リードスクリュー４０の端部４２及び球状体７２が位置する。ハウジングカバー７３の径方向内側には、軸方向に対して所定の角度を有する斜面７３ａを有しており、この斜面７３ａが球状体７２に接する。斜面７３ａは、軸方向に対して略４５°の内角をなす。斜面７３ａは、本発明の「第２面」の一具体例である。
【００３２】
なお、ハウジングカバー７３は、ハウジングベース７１の大径部７１ａに挿入された状態でかしめられることにより、ハウジングベース７１に固定される構成としてもよい。または、ハウジングカバー７３は、ハウジングベース７１の大径部７１ａに挿入された状態で溶着、または接着されることで、ハウジングベース７１に固定される構成としてもよい。
【００３３】
また、ハウジングカバー７３の径方向内側の斜面７３ａは、図３等に示されたような直線状の面に代えて、湾曲面（Ｒ面）であってもよい。
【００３４】
＜球状体７２＞
球状体７２は、既に説明したように、リードスクリュー４０の端部４２に形成された凹部４２ａに嵌まるよう配置される。球状体７２は、リードスクリュー４０の軸周りに、周方向に８個並んで配置されている。球状体７２は、リードスクリュー４０の凹部４２ａに２点が接し、ハウジングベース７１に１点が接し（７１ｃ）、ハウジングカバー７３に１点が接している（７３ａ）。すなわち、球状体７２は、ハウジングベース７１の斜面７１ａとハウジングカバー７３の斜面７３ａとで形成された凹部（本発明の「第２凹部」の一具体例）と、リードスクリュー４０の凹部４２ａとの間に配置される。球状体７２と、リードスクリュー４０、ハウジングベース７１、及びハウジングカバー７３とは、それぞれ点接触している。球状体７２には、潤滑油が塗布されている。
【００３５】
なお、球状体７２の個数は、リードスクリュー４０と球状体７２のサイズに応じた適切な数になるよう配置すればよく、必ずしも８個配置する必要はない。また、球状体７２に潤滑油を塗布しない構成としてもよい。この場合、潤滑油が他の部位に飛散することがない点で好ましい。球状体７２に潤滑油を塗布しない構成であっても、球状体７２はリードスクリュー４０、ハウジングベース７１、及びハウジングカバー７３と点接触になっているため、過大な摩擦が生じることはない。
【００３６】
＜ガイドシャフト５０＞
ガイドシャフト５０は、軸方向に平行な方向に延びる略円筒状に形成され、リードスクリュー４０の側方に配置される。ガイドシャフト５０の両端部は、フレーム１０に形成された貫通孔に挿入されて固定される。ガイドシャフト５０の両端部は、フレーム１０の貫通孔と略同じ大きさに形成されており、この貫通孔に圧入される。これによって、フレーム１０に対してガイドシャフト５０が安定的に固定される。
【００３７】
なお、ガイドシャフト５０の両端部をフレーム１０の貫通孔に圧入する構成に代えて、ガイドシャフト５０の両端部とフレーム１０とを溶着または接着する構成としてもよい。ただし、ガイドシャフト５０の両端部をフレーム１０の貫通孔に圧入する構成は、溶着または接着する工程が不要となる点で好ましい。
【００３８】
また、ガイドシャフト５０に代えた他の構成により、リードスクリュー４０の軸方向をガイドする構成としてもよい。
【００３９】
＜ナット部材６０＞
ナット部材６０は、貫通孔６１、６２、及び６３を有する。ナット部材６０は、貫通孔６１にリードスクリュー４０が挿通されており、貫通孔６１の内周に形成された雌ねじのねじ山に、リードスクリュー４０の雄ねじのねじ山がねじ嵌合する。ナット部材６０は、貫通孔６２にガイドシャフト５０が挿通され、ガイドシャフト５０が延びる軸方向にガイドされながら往復移動する。ナット部材６０に形成された２つの貫通孔６３には、ギヤドモータによって駆動される駆動対象物であるカメラなどが、ねじなどの連結具で連結される。
【００４０】
なお、ナット部材６０を用いて、本実施形態のギヤドモータを駆動対象物と連結する構成はあくまで一例であり、他の手段によりギヤドモータを駆動対象物と連結させる構成としてもよい。
【００４１】
＜２．本発明の特徴＞
以上、一実施形態を例示して説明した本発明は、以下のような特徴を有する。
【００４２】
上記実施形態のギヤドモータでは、リードスクリュー４０の凹部４２ａに周方向に並んで配置された複数の球状体７２が、ハウジングベース７１の斜面７１ｃ（または湾曲面）、及びハウジングカバー７３の斜面７３ａ（または湾曲面）に接することで保持されている。リードスクリュー４０が回転する際には、この球状体７２が回転することで、リードスクリュー４０がスムースに回転する構成となっている。この構成によれば、ボールベアリングを用いた構成と比較すると、接着またはかしめ等によりリードスクリュー４０の一方の端部を固定する必要がなくなるため、組立工数を削減することなどが可能となる。また、設計の自由度を高めた構成にすることができる。また、リードスクリュー４０の軸の先端にボールを配置するような構成と比較すると、軸方向の大きさを小さくすることができるため、小型の構成で、リードスクリュー４０を備えた駆動装置を構成することができる。
【００４３】
上記実施形態のギヤドモータでは、ハウジングベース７１の径方向内側には小径部７１ｂと大径部７１ａとが形成されており、小径部７１ｂが球状体７２に接する斜面を有し、大径部７１ａにハウジングカバー７３が嵌合した構成となっている。この構成により、球状体７２を、リードスクリュー４０の凹部４２ａと、互いに嵌合するハウジングベース７１及びハウジングカバー７３により支持される構成となり、球状体７２を安定的に支持可能な構成となっている。
【００４４】
上記実施形態のギヤドモータでは、ガイドシャフト５０を有し、ナット部材６０が、ガイドシャフト５０が挿通される貫通孔６２を有した構成となっている。この構成により、ガイドシャフト５０及びリードスクリュー４０の軸方向に沿って、ナット部材６０が安定的に往復移動可能な構成となっている。
【００４５】
上記実施形態のギヤドモータは、フレーム１０を備え、ハウジングベース７１がフレーム１０の貫通孔１３に圧入されて嵌合した構成となっている。この構成により、フレーム１０に対してハウジングベース７１を安定的に固定した構成となっている。
【００４６】
なお、実施形態のギヤドモータは、スマートフォン、タブレット機器、またはノートＰＣなどの携帯型電子機器に採用されると特に有用である。このような電子機器では、従来のギヤドモータを搭載する構成と比較して、組立容易、低コスト、及び／または小型な駆動装置を備えた構成とすることができる。
【００４７】
＜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。
【００４８】
実施形態のギヤドモータでは、モータ２０がステッピングモータである構成例について説明したが、モータ２０はステッピングモータ以外の任意のモータであってもよい。
【００４９】
実施形態のギヤドモータでは、遊星歯車機構３０を含む構成を例示して説明したが、遊星歯車機構３０は必須の構成ではない。すなわち、遊星歯車機構を備えない構成としてもよいし、遊星歯車機構以外の加減速機構を備える構成としてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００５０】
本発明は、スマートフォンに搭載されたカメラを駆動するための駆動装置などとして好適に利用される。
【符号の説明】
【００５１】
１０…フレーム
１１…収容部
１２、１３、１４…貫通孔
２０…モータ
２０ａ…回転軸
２１…入力端子
３０…遊星歯車機構
４０…リードスクリュー
４１…端部
４２…端部
４２ａ…凹部
５０…ガイドシャフト
６０…ナット部材
６１、６２、６３…貫通孔
７１…ハウジングベース
７１ａ…大径部
７１ｂ…小径部
７２…球状体
７３…ハウジングカバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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