(57)【要約】【課題】  ボールと凹部の内周壁との間の摩擦抵抗を低減して低トルク化と低振動化や低騒音化を実現する。【解決手段】  ボール１７を装填する軸受け凹部１６が略円錐形に形成されるとともに、この軸受け凹部１６の内周面に少なくともボール１７が摺擦する領域に位置して円周方向に並んで多数個の凹部１８を形成したピボット軸受１２を備える。軸受け凹部１６の内周面に形成される各凹部が、出力軸の自由端部が嵌合される軸孔部位の内周面まで延長された軸方向の長溝２５によって構成される。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力軸の自由端部をピボット軸受内において装填したボールを介して回転自在に支持するステッピングモータの軸受構造において、
前記ボールを装填する軸受け凹部が略円錐形に形成されるとともに、この軸受け凹部の内周面に少なくとも前記ボールが摺擦する領域に位置して円周方向に並んで多数個の凹部を形成したピボット軸受を備えることを特徴とするステッピングモータの軸受構造。
【請求項２】
前記各凹部が、前記出力軸の自由端部が嵌合される軸孔部位の内周面まで延長された軸方向の長溝によって構成されることを特徴とする請求項１に記載のステッピングモータの軸受構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステッピングモータの軸受構造に関し、さらに詳しくは出力軸の自由端部をピボット軸受内において装填したボールを介して回転自在に支持するステッピングモータの軸受構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ビデオカメラ等の電子機器には、カメラ部等の可動部を精密に駆動する駆動機構の駆動源としてステッピングモータが用いられている。かかる駆動機構は、ステッピングモータの出力軸として外周部にラセン溝が形成されたスクリュー軸やラセン溝と噛み合う歯車を有するキャリアとを備え、スクリュー軸の回転によってキャリアが軸方向に移動するように構成される。
【０００３】
例えば特許文献１には、スクリュー軸の自由端部をピボット軸受によって回転自在に支持した軸受装置が開示されている。この先願軸受装置は、スクリュー軸の自由端部が嵌合される軸受け孔と軸方向に連続する円錐形状の凹部が形成され、この凹部内に装填されたボールにスクリュー軸の自由端部が突き当たるように構成される。先願軸受装置は、ピボット軸受に対してスクリュー軸が他端側から押圧されることによってスラスト荷重とラジアル荷重が作用されるが、これら荷重をボールが受けてスクリュー軸が中心軸を保持されて円滑に回転動作するように構成される。
【特許文献１】特開平９−９６０４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ステッピングモータの軸受構造においては、出力軸の回転動作時に作用する負荷抵抗を小さくして安定した駆動特性が得られるようにすること、出力軸のセンターが正確に保持されて回転動作が行われることで振動や騒音の発生が抑制されること、或いは構造が簡易で部品点数も少なく低コストであること等の要件が求められる。ステッピングモータの軸受構造においては、円錐形状の凹部の場合にボールが内周面に線接触した状態で回転することによって接触抵抗が大きくなるといった問題がある。先願軸受装置においては、円錐形状の凹部の頂角を１４１°以上とすることによってボールと凹部の内周面との接触面積の最適値化を図り、上述した要件の対応を図っている。
【０００５】
しかしながら、電子機器等においては、上述した先願軸受装置に対しても、ボールと凹部の内周壁との間に生じる摩擦抵抗を低減することによって出力軸をより低トルクで回転駆動するとともに、振動や騒音のさらなる低減等の特性向上が求められている。
【０００６】
したがって、本発明は、ボールと凹部の内周面との間の摩擦抵抗を低減して低トルク化と低振動化や低騒音化を実現したステッピングモータの軸受構造を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した目的を達成する本発明にかかるステッピングモータの軸受構造は、出力軸の自由端部をピボット軸受内において装填したボールを介して回転自在に支持する。ステッピングモータの軸受構造は、ボールを装填する軸受け凹部が略円錐形に形成されるとともに、この軸受け凹部の内周面に少なくともボールが摺擦する領域に位置して円周方向に並んで多数個の凹部を形成したピボット軸受を備える。
【０００８】
また、ステッピングモータの軸受構造は、軸受け凹部の内周面に形成される各凹部が、出力軸の自由端部が嵌合される軸孔部位の内周面まで延長された軸方向の長溝によって構成される。
【０００９】
本発明にかかるステッピングモータの軸受構造は、出力軸が他端側に設けたコイルスプリング等からの弾性力を受けて自由端部をボールに突き当てられて軸孔に回転自在に支持される。ステッピングモータの軸受構造は、ボールが、出力軸の回転動作に伴って軸受け凹部内を回転して出力軸の中心軸を保持して円滑に回転動作されるようにする。ステッピングモータの軸受構造は、多数個の凹部により軸受け凹部の内周面とボールの接触面積が低減されることで、それらの間の摩擦抵抗が低減されるようにする。したがって、ステッピングモータの軸受構造は、出力軸の低トルク駆動化が図られるようにするとともに振動や騒音の発生も低減されるようにする。また、ステッピングモータの軸受構造は、多数個の凹部が軸受け凹部に充填された潤滑油の油溜めとしても作用することで、長期間に亘り潤滑効果が継続される。
【００１０】
ステッピングモータの軸受構造は、軸受け凹部と軸孔部位の内周面まで延長された多数個の凹部を形成することによって、軸受け孔に嵌合された出力軸の端部に対しても軸受け孔との接触面積を低減するとともに出力軸を潤滑する油溜めとしても作用する。したがって、ステッピングモータの軸受構造は、軸受け凹部及び軸孔とボール及び出力軸間の摩擦抵抗が低減されてさらなる出力軸の低トルク駆動化や低振動或いは低騒音化が図られる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明にかかるステッピングモータの軸受構造によれば、ピボット軸受内でのボールとの摩擦抵抗を大幅して、出力軸の低トルク駆動化や低振動或いは低騒音化を図ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。実施の形態は、ビデオカメラに搭載されてカメラ部を移動させてズーム調整を行うカメラ部駆動機構１である。カメラ部駆動機構１は、図１に示すように駆動源となるステッピングモータ２を備え、その出力軸であるスクリュー軸３によって図示を省略するカメラ部を搭載したキャリア４を精密に往復駆動させる。カメラ部駆動機構１は、相対する一対のフレーム５Ａ、５Ｂを備え、一方のフレーム５Ａの外側面にステッピングモータ２が取り付けられる。
【００１３】
ステッピングモータ２は、例えば環状に配列された４相のコイル６とステータ７の内部にロータマグネット８が回転自在に収納されるとともに、このロータマグネット８の中心に後述するようにスクリュー軸３を構成する出力軸が固定されて構成される。ステッピングモータ２は、スクリュー軸３が一端側をステータ７に固定したストッパプレート９に突き当てられるとともに、バネ部材１０によって軸方向に付勢される。
【００１４】
ステッピングモータ２は、スクリュー軸３が、フレーム５Ａに形成した軸孔５Ａ１に取り付けた筒状のスラスト軸受１０を貫通しかつ軸方向の移動を規制されて回転自在に支持される。スクリュー軸３は、スラスト軸受１１を貫通された先端部３Ａが、バネ部材１０によって押圧されて他方のフレーム５Ｂに設けた詳細を後述するピボット軸受１２に突き当てられて回転自在に支持される。スクリュー軸３は、先端部３Ａの端面に詳細を省略するが略半球面形の凹部が形成されるとともに、フレーム５Ａ、５Ｂ間の外周領域に全域に亘って精密なピッチでラセン溝１３が形成されている。
【００１５】
カメラ部駆動機構１は、フレーム５Ａ、５Ｂ間にスクリュー軸３と平行にスライド支軸１４が支架されており、このスライド支軸１４にキャリア４が組み合わされる。キャリア
４は、詳細を省略するがＣＣＤカメラや回路基板等を搭載するベース４Ａと、このベース４Ａに一体に形成されスライド支軸１４に嵌合される軸受け筒部４Ｂとから構成される。キャリア４には、軸受け筒部４Ｂの内周壁にスクリュー軸３のラセン溝１３と噛み合わされる内周ネジが形成されている。キャリア４は、ステッピングモータ２に電源が投入されてスクリュー軸３が回転することによって、ラセン溝１３と内周ネジとの噛み合によりスライド支軸１４に沿って軸方向に移動される。
【００１６】
ピボット軸受１２は、フレーム５Ｂに形成した軸孔５Ｂ１の内径とほぼ等しい有底筒状の軸受け部１２Ａと、この軸受け部１２Ａの外周縁に沿って形成されたフランジ部１２Ｂとから構成され、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）やポリアミドイミド等の合成樹脂材によって一体に形成される。なお、ピボット軸受１２は、合成樹脂材ばかりでなく、適宜の金属材による鋳造製であってもよい。ピボット軸受１２は、軸受け部１２Ａを軸孔５Ｂ１に嵌合してフランジ部１２Ｂを軸孔５Ｂ１の開口縁に突き当てて内面側からフレーム５Ｂの組み付けられる。
【００１７】
ピボット軸受１２は、図２及び図３に示すように、軸受け部１２Ａ内にスクリュー軸３の外径とほぼ等しい内径を有する軸受け孔１５と、この軸受け孔１５に連続して略円錐形を呈する軸受け凹部１６とが形成されている。ピボット軸受１２は、詳細を省略するが軸受け凹部１６が頂角を例えば１１０°以上１５０°以下の角度を以って形成されている。なお、ピボット軸受１２は、後述する構成によって軸受け凹部１６の頂角を小さくしてスクリュー軸３のブレを規制するように構成することも可能である。
【００１８】
ピボット軸受１２には、図２に示すように軸受け凹部１６内に鋼球からなるボール１７が装填され、軸受け孔１５に嵌合されたスクリュー軸３の先端部３Ａが突き当てられるようにする。ボール１７は、その外径が軸受け孔１５の内径よりもやや小径とされ、図２に示すようにその外周部の一部を軸受け孔１５内に突出するようにして軸受け凹部１６内に装填されてスクリュー軸３の先端部３Ａに形成した凹部と嵌合される。
【００１９】
ボール１７は、スクリュー軸３が回転すると、その外周部が軸受け凹部１６の内周面とスクリュー軸３の凹部との間において回転することによってスクリュー軸３とピボット軸受１２との間の摩擦力を低減させる。また、ボール１７は、スラスト荷重とラジアル荷重が作用されて回転するスクリュー軸３からこれら荷重を受け、スクリュー軸３が中心軸を保持されて円滑に回転動作するように作用する。
【００２０】
ピボット軸受１２には、軸受け凹部１６の内周面に、少なくともボール１７が摺擦する領域に位置して円周方向に並んで多数個の凹部１８が形成されている。各凹部１８は、上述した合成樹脂材を成形金型に射出してピボット軸受１２を形成する際に、軸受け孔１５と軸受け凹部１６を形成するコアに突出した多数個の凸部によって同時に形成される。したがって、凹部１８は、コアをいわゆる無理抜きすることが可能な程度の深さを以って形成される。なお、凹部１８は、より大きな深で形成する場合には、収斂構造を有するコアによって形成することも可能である。
【００２１】
ピボット軸受１２においては、上述したようにスクリュー軸３の回転動作に伴って軸受け凹部１６内においてボール１７が回転することで摩擦力を低減させる。ピボット軸受１２においては、軸受け凹部１６の内周面に多数個の凹部１８を形成したことによって、軸受け凹部１６の内周面とボール１７との接触面積をさらに低減するように構成される。したがって、ピボット軸受１２においては、軸受け凹部１６の内周面とボール１７との間の摩擦抵抗が低減され、スクリュー軸３の低トルク駆動化が図られるようにするとともに振動や騒音の発生も低減されるようにする。
【００２２】
ところで、ピボット軸受１２においては、軸受け凹部１６内においてスクリュー軸３がより円滑に回転動作されるように、例えば潤滑油が軸受け孔１５に注入される。ピボット軸受１２においては、注入された潤滑油が各凹部１８内に流れ込んで溜められるとともにスクリュー軸３の回転動作に伴ってその外周部と軸受け凹部１６の内周面との間に供給されるようになる。したがって、ピボット軸受１２においては、多数個の凹部１８がそれぞれ軸受け凹部１６に充填された潤滑油の油溜めとしても作用することで、長期間に亘って潤滑効果が継続される。
【００２３】
第２の実施の形態として図４に示したピボット軸受２０は、上述したピボット軸受１２と同様に合成樹脂材によって一体に形成され、フレーム５Ｂに形成した軸孔５Ｂ１の内径とほぼ等しい有底筒状の軸受け部２１と、この軸受け部２１の外周縁に沿って形成されたフランジ部２２とからなる基本的な構成を同様とする。ピボット軸受２０にも、軸受け部２１内にスクリュー軸３の外径とほぼ等しい内径を有する軸受け孔２３と、この軸受け孔２３に連続して略円錐形を呈する軸受け凹部２４とが形成される。ピボット軸受２０にも、軸受け凹部２４内にボール１７が装填されて、軸受け孔２３に嵌合されたスクリュー軸３の先端部３Ａが突き当てられるようにする。
【００２４】
ピボット軸受２０にも、軸受け凹部２４の内周面にボール１７が摺擦する領域に位置して円周方向に並んで多数個の凹部２５が形成されている。ピボット軸受２０は、これらの凹部２５が、軸受け凹部２４の内周面から軸受け孔２３の内周面まで延長された軸方向の長溝によって構成されている。したがって、ピボット軸受２０は、各凹部２５が、軸受け凹部１６内において内周面とボール１７との接触面積を低減するとともに、軸受け孔２３内において内周面とスクリュー軸３との接触面積を低減させる。
【００２５】
ピボット軸受２０においては、軸受け凹部２４の内周面とボール１７との間の摩擦抵抗を低減するとともに軸受け孔２３とスクリュー軸３との摩擦抵抗も低減させる。したがって、ピボット軸受２０においては、さらにスクリュー軸３の低トルク駆動化が図られるようにするとともに振動や騒音の発生も低減されるようにする。また、ピボット軸受２０においては、軸受け孔２３内に注入されて各凹部２５内において溜められた潤滑油が、スクリュー軸３の回転に伴って軸受け孔２３と軸受け凹部２４とからこのスクリュー軸３の外周部やボール１７の外周部に供給されるようになり、潤滑効果がさらに高められる。
【００２６】
なお、本発明は、上述した実施の形態として示したビデオカメラのカメラ部駆動機構１に限定されるものでは無いことは勿論である。本発明は、ステッピングモータ１を駆動源とする各種の駆動機構、例えばディスク再生装置におけるヘッド駆動機構等にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施の形態として示すカメラ部駆動機構の要部断面図である。
【図２】ピボット軸受け部を示す要部断面図である。
【図３】ピボット軸受け部材の一部切欠き斜視図である。
【図４】第２の実施の形態として示すピボット軸受け部材の一部切欠き斜視図である。
【符号の説明】
【００２８】
１      カメラ部駆動機構
２      ステッピングモータ
３      スクリユー軸
４      キャリア
５      フレーム
６      コイル
７      ステータ
８      ロータマグネット
９      ストッパプレート
１０    バネ部材
１１    スラスト軸受
１２    ピボット軸受
１３    ラセン溝
１４    スライド支軸
１５    軸受け孔
１６    軸受け凹部
１７    ボール
１８    凹部
２０    ピボット軸受
２１    軸受け部
２２    フランジ部
２３    軸受け孔
２４    軸受け凹部
２５    凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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