扭矩限制裝置及齒輪單元的制作方法
【專利摘要】本發明提供扭矩限制裝置及齒輪單元，雖為簡單的結構但卻能有效抑制齒輪的傾斜和搖晃。作為在軸線方向上分離的接近部位的第一小徑部(40c)與第一基準內周部(36a)的間隙為40μm以下，凸緣部(40a)與第二基準內周部(36c)的間隙為55μm以下，因此，在通常的扭矩傳遞時，能夠抑制第一齒輪(36)與單元軸(40)之間的晃動。另一方面，即使是各部分在低溫環境下發生了收縮的情況下，第一小徑部(40c)與第一基準內周部(36a)的間隙也為15μm以上，凸緣部(40a)與第二基準內周部(36c)的間隙也為30μm以上，間隙不會變為零，因此在發揮離合器功能時，第一齒輪(36)與單元軸(40)順利地相對旋轉。
【專利說明】
扭矩限制裝置及齒輪單元
技術領域
[0001]本發明涉及扭矩限制裝置及齒輪單元，特別是涉及優選設于透鏡鏡筒的扭矩限制裝置及齒輪單元。
【背景技術】
[0002]例如數字靜物照相機等所用的透鏡鏡筒一般由分別保持多個透鏡組的固定筒、旋轉筒等多個筒部件構成，該多個筒部件為各自通過凸輪結合等相互連結的狀態。并且，通過利用馬達的動力使一部分的筒部件旋轉，使筒部件在光軸方向上適當地相對移動，實現變焦動作(變倍動作)等。
[0003]在此，為了將馬達的動力減速傳遞而具有齒輪系的齒輪單元設于透鏡鏡筒。然而，在使安裝有透鏡鏡筒的數字靜物照相機等下落時等情況下，會產生較大的沖擊力，有可能由此對齒輪單元也產生過大的扭矩而致使各部分的破損。于是，設置了扭矩限制裝置，該扭矩限制裝置在對齒輪單元也產生了過大的扭矩的情況下阻斷動力傳遞，防止破損等。
[0004]在專利文獻I中，公開了如下的扭矩限制裝置:在通常的驅動時，軸與離合器彈簧一體地動作，但是在施加了下落那樣的沖擊時，離合器彈簧相對于軸滑動，軸與離合器彈簧空轉，從而能夠防止力向各齒輪的傳遞，防止/減輕齒輪的破損/對驅動源的馬達等的負荷。
[0005]現有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻I:(日本)特開2006 —145706號公報
[0008]然而，在專利文獻I的扭矩限制裝置中，在軸與離合器彈簧滑動時，為了使齒輪與軸順利地相對旋轉，需要使齒輪與軸之間具有某種程度的間隙，但其結果是會不可避免地產生與間隙相應的晃動。對此，現有技術的扭矩限制裝置利用齒輪包圍軸，通過極力減小齒輪與軸之間的間隙來抑制晃動。但是，存在如下問題:由于形成為利用齒輪包圍軸的極小一部分的形狀，因此在抑制晃動方面沒有充分的效果，由于齒輪容易發生搖晃，因此會產生驅動扭矩的傳遞損失和異響等，另外，發生了搖晃的齒輪有可能會碰撞到其他部件，導致破損或者給驅動帶來不良影響。另一方面，為了降低晃動，在齒輪的一部分設置使齒輪單元的與殼體的間隙極力變小的區域這一做法也可望某種程度的效果，但在齒輪與殼體之間，為了避免接觸帶來的異響和動作不良，即使考慮到了部件的晃動也仍然需要設置不會接觸的那種大的間隙，因此抑制晃動的效果存在極限，不能獲得充分的效果。

【發明內容】

[0009]本發明以解決上述技術問題為目的，目的在于提供一種雖為簡單的結構但卻能有效抑制齒輪的傾斜和搖晃的扭矩限制裝置及齒輪單元。
[0010]為了實現上述目的中的至少一個，反映本發明的一個側面的扭矩限制裝置具有中空的齒輪、配置于所述齒輪內的軸和具備配置于所述齒輪與所述軸之間的螺旋彈簧的離合器機構，在規定范圍內的扭矩傳遞到了所述離合器機構時，所述離合器機構將所述齒輪與所述軸以能夠傳遞扭矩的方式連結，在超過規定范圍的扭矩傳遞到了所述離合器機構時，所述離合器機構使所述齒輪與所述軸之間產生相對旋轉，所述扭矩限制裝置的特征在于，
[0011]在所述齒輪上具有向所述軸的軸線垂直方向突出的第一凸部，
[0012]在所述軸上具有向所述軸的軸線垂直方向突出的第二凸部，
[0013]所述第一凸部與所述軸在所述軸線垂直方向上接近，
[0014]所述第二凸部與所述齒輪在所述軸線垂直方向上接近，
[0015]所述第一凸部與所述第二凸部在軸線方向上遠離。
[0016]根據該扭矩限制裝置，在所述齒輪與所述軸之間，在軸線方向上分離地設有至少兩處接近的部位，因此所述齒輪或所述軸的傾斜最大也就是到所述接近的部位抵接為止，由此能夠抑制晃動。注意，“接近”是指所述第一凸部與所述軸的間隙、所述第二凸部與所述齒輪的間隙在常溫時(20°C )為10?60μπι左右，間隙比除此以外的部位小。注意，“在軸線方向上遠離”是指所述第一凸部與所述第二凸部在所述軸線方向的距離相隔ΙΟΟμπι以上，從高效地降低晃動的觀點來看，優選相隔Imm以上。更優選的是相隔3mm以上。所述第一凸部與所述第二凸部在所述軸線方向的距離沒有特別的上限，但鑒于現實中扭矩限制器的大小，優選2cm以下，最多為3cm以下。
[0017]本齒輪單元的特征在于，內置有上述的扭矩限制裝置。
[0018]根據本發明，能夠提供一種雖為簡單的結構但卻能有效抑制齒輪的傾斜和搖晃的扭矩限制裝置及齒輪單元。
【附圖說明】
[0019]圖1是表示作為具備本實施方式的透鏡鏡筒的拍攝裝置的一個例子的數字靜物照相機的外觀的圖，是前視圖(a)及后視圖(b)。
[0020]圖2是安裝于數字靜物照相機I的本實施方式的透鏡鏡筒20的立體圖。
[0021]圖3是放大表示驅動單元DU的圖。
[0022]圖4是拆去驅動單元DU的殼體并從敞開側觀察的圖。
[0023]圖5是在V—V線處剖切圖4的結構并向箭頭方向觀察的圖。
[0024]圖6是齒輪單元⑶的立體圖。
[0025]圖7是齒輪單元⑶的剖視圖。
[0026]圖8是單元軸的立體圖。
[0027]圖9是變形例的單元軸40’的立體圖。
[0028]附圖標記說明
[0029]I 數字靜物照相機
[0030]2拍攝部
[0031 ] 3照相機主體部
[0032]4 閃光燈發光部
[0033]5快門按鈕
[0034]6顯示部
[0035]8切換開關
[0036]9 變焦開關
[0037]13存儲卡
[0038]20透鏡鏡筒
[0039]21基座部
[0040]31殼體[0041 ]31a臺部
[0042]31b臺部
[0043]32馬達
[0044]32a旋轉軸
[0045]33蝸桿
[0046]34軸
[0047]35蝸輪
[0048]36第一齒輪
[0049]36a第一基準內周部
[0050]36b大徑內周部[0051 ]36c第二基準內周部
[0052]36d凹部
[0053]36e突起
[0054]37第二齒輪
[0055]37a大徑臺階內周部
[0056]37b小徑內周部
[0057]37c突起
[0058]38第三齒輪
[0059]39第四齒輪
[0060]40、40，單元軸[0061 ]40a凸緣部
[0062]40a’延伸部
[0063]40b大徑部
[0064]40c第一小徑部
[0065]40d第一支承部
[0066]40e第二小徑部
[0067]40f第二支承部
[0068]40gI 切割部
[0069]41螺旋彈簧
[0070]DU驅動單元[0071 ]GU齒輪單元
【具體實施方式】
[0072]以下，參照【附圖說明】本發明的實施方式。圖1是表示作為具備本實施方式的透鏡鏡筒的拍攝裝置的一個例子的數字靜物照相機的外觀圖。圖1的(a)是數字靜物照相機I的前視圖，圖1的(b)是后視圖。
[0073]如圖1所示，數字靜物照相機I由具有透鏡鏡筒和拍攝元件的拍攝部2及照相機主體部3構成。
[0074]拍攝部2由能夠進行變焦動作的透鏡鏡筒20及CCD等固體拍攝元件(未圖示)構成，能夠利用固體拍攝元件將經由透鏡鏡筒20成像的被拍攝體像轉換成圖像信號。
[0075]照相機主體部3具有由LCD(Liquid Crystal Display;液晶顯示元件)構成的LCD顯示部6、EVF(Electronic View Finder;電子取景器)7、將數字靜物照相機I連接于未圖示的個人計算機的外部連接端子，對利用拍攝部2取入的圖像信號實施規定的信號處理，進行向LCD顯示部6、EVF7顯示圖像、向未圖示的存儲卡等記錄介質記錄圖像或向個人計算機傳送圖像這些處理。
[0076]在照相機主體部3的前面，在上部的合適位置設有閃光燈發光部4。另外，在照相機主體部3的背面，設有進行拍攝圖像的顯示、記錄圖像的再生顯示的LCD顯示部6和EVF7。
[0077]在照相機主體部3的上面，設有快門按鈕5和在快門按鈕5的附近切換設定“記錄模式”與“再生模式”的未圖示的拍攝模式切換開關。記錄模式是進行從拍攝待機狀態經曝光控制程序到拍攝的照片拍攝的模式，再生模式是將記錄于存儲卡的拍攝圖像再生顯示于IXD顯示部6、EVF7的模式。
[0078]在照相機主體部3的背面，設有用于進行再生圖像的逐幀播放、用于在拍攝時進行變焦操作的再生逐幀播放開關/變焦開關9。所謂再生逐幀播放開關/變焦開關9中的再生圖像的逐幀播放，指的是將照相機設定為再生模式而將記錄于存儲卡13的圖像與幀序號一起依次顯示于LCD顯示部6。注意，對于向LCD顯示部6的圖像顯示，還能夠向升序方向(拍攝順序的方向)或降序方向(與拍攝順序相反的方向)進行變更指示。另外，拍攝時的變焦操作通過對再生逐幀播放開關/變焦開關9進行操作，使為變焦透鏡的拍攝光學系統向遠視方向或廣角方向變倍。
[0079]并且，在照相機主體部3的背面，設有對用于進行圖像顯示的LCD顯示部6和EVF7進行選擇的EVF切換開關8。
[0080]另外，在照相機主體部3的底面內部，設有作為數字靜物照相機I的工作用電源的電池(未圖示)。
[0081]圖2是安裝于數字靜物照相機I的本實施方式的透鏡鏡筒20的立體圖。在圖2中，透鏡鏡筒20具有安裝于照相機主體部3的基座部21和安裝于基座部21、用于沿光軸方向驅動透鏡鏡筒20的各筒部件的驅動單元DU。
[0082]圖3是放大表示驅動單元DU的圖。圖4是拆去驅動單元DU的殼體并從敞開側觀察的圖。圖5是在V — V線處剖切圖4的結構并向箭頭方向觀察的圖。驅動單元DU具有安裝于殼體31的馬達32。在圖4中，在馬達32的旋轉軸32a上安裝有蝸桿33。蝸桿33與圖5所示的蝸輪35嚙合，該蝸輪35旋轉自如地支承在固定于殼體31的軸34的周圍。蝸輪35與齒輪單元GU的第一齒輪36嚙合。齒輪單元GU的第二齒輪37與支承于未圖示的軸的第三齒輪38嚙合。與第三齒輪38同軸形成的第四齒輪39與透鏡鏡筒20的筒部件的齒輪部(未圖示)卡合。由此，能夠對來自馬達32的扭矩進行減速，并且將該扭矩傳遞到透鏡鏡筒20。
[0083]圖6是齒輪單元GU的立體圖。圖7是齒輪單元GU的剖視圖。圖8是單元軸的立體圖。齒輪單元⑶由中空的第一齒輪36、中空的第二齒輪37、兩端支承于殼體31(圖5)且在第一齒輪36與第二齒輪37的內部延伸的單元軸40和設于第一齒輪36與單元軸40之間的螺旋彈簧41構成。
[0084]金屬制的單元軸40是同軸形成中央的圓盤狀凸緣部(延伸部)40a、與凸緣部40a鄰接的大徑部40b、連結于大徑部40b的第一小徑部40c、連結于第一小徑部40c的第一支承部40d、隔著凸緣部40a形成于與大徑部40b相反的一側的第二小徑部40e和連結于第二小徑部40e的第二支承部40f而成的。單元軸40的兩端即第一支承部40d與第二支承部40f能夠旋轉地支承于殼體31 (圖5)。
[0085]如圖8所示，第二小徑部40e的外周的一部分成為被平行的兩個面切割而成的I切割部40g。另一方面，在第二齒輪37的內周，形成有與I切割部40g對應的大徑臺階內周部37a和與第二支承部40f對應的小徑內周部37b。通過將第二小徑部40e與第二支承部40f插入到第二齒輪37，使單元軸40與第二齒輪37—體地旋轉。
[0086]在圖7中，第一齒輪36的內周具有第一基準內周部36a、直徑比第一基準內周部36a大的大徑內周部36b和直徑比大徑內周部36b稍大的第二基準內周部36c。第一齒輪36的內周側的第一凸部構成第一基準內周部36a，第一基準內周部36a與單元軸40的第一小徑部40c的外周相對。單元軸40的凸緣部40a構成第二凸部，凸緣部40a的外周與第一齒輪36的第二基準內周部36c相對。
[0087]S卩，在向第一齒輪36內插入了單元軸40時，第一基準內周部36a與第一小徑部40c外周相對，大徑內周部36b與大徑部40b外周相對，第二基準內周部36c與凸緣部40a外周相對。在大徑內周部36b與大徑部40b之間的空間內，以纏繞大徑內周部36b的方式配置有螺旋彈簧41。如圖6所不，螺旋彈簧41的一端41a與形成于第一齒輪36內周的凹部36d卡合，雖未圖示，但螺旋彈簧41的另一端也同樣與形成于第一齒輪36內周的凹部(與36d相同)卡合。螺旋彈簧41的兩端與第一齒輪36卡合，從而對兩個旋轉方向的扭矩都能夠進行對應。但是，并非限定于兩端卡合，也可以是僅一端卡合的單側方向的扭矩限制器。通常，利用螺旋彈簧41自身具有的緊固力緊固大徑內周部36b，利用其摩擦力使第一齒輪36與單元軸40—體地旋轉。
[0088]在本實施方式中，直徑為Φ3mm的第一小徑部40c與第一基準內周部36a的間隔在常溫下為15?40μπι，直徑為Φ 7mm的凸緣部40a與第二基準內周部36c的間隔在常溫下為30?55μπι。第一齒輪36與單元軸40的除此以外的間隔更大。在此，接近部位由第一基準內周部36a和第一小徑部40c及第二基準內周部36c和凸緣部40a構成。另外，利用第一齒輪36、單元軸40和螺旋彈簧41構成離合器機構。
[0089]在第一齒輪36的殼體31側的端面，在第一基準內周部36a的周圍形成有呈環狀突出的突起36e，另外，在第二齒輪37的殼體31側的端面，在小徑內周部37b的周圍形成有呈環狀突出的突起37c。
[0090]接下來，對本實施方式的動作進行說明。在圖1中，在使用者操作了變焦開關9的情況下，通過向馬達32供電而使旋轉軸32a旋轉，由此經由齒輪單元GU傳遞通常(規定范圍內)的扭矩，從而能夠進行所希望的變焦操作。另一方面，在數字靜物照相機I發生了下落等的情況下，沖擊力施加在了透鏡鏡筒20時，在從馬達32到第四齒輪39的動力傳遞路徑中往往產生過大的(超過了規定范圍的)扭矩。在該情況下，螺旋彈簧41相對于大徑內周部36b卷繞而松弛，使得摩擦力降低，發揮離合器功能，從而允許第一齒輪36與單元軸40相對旋轉，由此能夠抑制部件的變形、破損等。
[0091]在此，作為在軸線方向上分離的接近部位的第一小徑部40c與第一基準內周部36a的間隙為40μπι以下，凸緣部40a與第二基準內周部36c的間隙為55μπι以下，因此，在通常的扭矩傳遞時，能夠抑制第一齒輪36與單元軸40之間的晃動。另一方面，即使是各部分在低溫環境下發生了收縮的情況下，第一小徑部40c與第一基準內周部36a的間隙也為15μπι以上，凸緣部40a與第二基準內周部36c的間隙也為30μπι以上，間隙不會變為零，因此即使在低溫環境下也不會產生卡塞，在發揮離合器功能時，第一齒輪36與單元軸40順利地進行相對旋轉。使凸緣部40a與第二基準內周部36c的間隙大于第一小徑部40c與第一基準內周部36a的間隙，是因為收縮率根據形成間隙的部位的直徑尺寸的大小的不同而不同，具體而言，越是直徑大的接近部位，越會更收縮，因此增大間隙。注意，記載的尺寸是一個例子，其值根據形成間隙的部件的直徑尺寸、部件的收縮率的不同而變化。
[0092]并且，在本實施方式中，由于在第一齒輪36的殼體31側端面形成有突起36e，因此在單元軸40發生了傾斜時，通過與和突起36e相對的殼體31的臺部31a(參照圖5)接觸來限制傾斜量。同樣，由于在第二齒輪37的殼體31側端面形成有突起37c，因此在單元軸40發生了傾斜時，通過與和突起37c相對的殼體31的臺部31b (參照圖5)接觸來限制傾斜量。
[0093]圖9是變形例的單元軸40’的立體圖。在本變形例中，相對于上述實施方式的單元軸的不同點在于:取代凸緣部而設置沿周向等間隔地配置并沿軸線正交方向延伸的三個板狀的延伸部40a’。在本變形例中，延伸部40a’與第二基準內周部36c的間隙在常溫下也為30?55μηι。除此以外的結構與上述實施方式相同。注意，只要有三個以上的延伸部就確定了單元軸40’的位置，因此從該觀點來看，并不限定于三個，也可以是三個以上的延伸部。
[0094]以下，對上述扭矩限制裝置的優選方式進行總結說明。
[0095]在上述扭矩限制裝置中，優選的是，所述軸具有與所述螺旋彈簧鄰接并沿軸線正交方向延伸的延伸部，所述接近部位的一方由所述延伸部和所述齒輪的與該延伸部相對的部位形成。
[0096]通過設置所述延伸部，能夠避免安裝于所述軸部的周圍的所述螺旋彈簧的脫落。注意，優選的是，所述延伸部和所述齒輪的與該延伸部相對的部位的間隔在常溫時(20°C)為30?55μπι。并且，優選的是，所述接近部位的另一方由所述軸上的直徑比所述延伸部小的部位和所述齒輪的與該部位相對的部位形成，其間隔在常溫時(20°C)優選為15?40μπι。
[0097]另外，優選的是，所述接近部位隔著所述螺旋彈簧設于軸線方向兩側。由此，能夠加寬兩個所述接近部位的跨度，能夠高效地抑制所述齒輪的傾斜。
[0098]另外，優選的是，所述軸以一體旋轉的方式連結于與所述齒輪不同的齒輪。由此，能夠經由所述軸傳遞扭矩。
[0099]另外，優選的是，在所述齒輪的端面上的離開軸線的位置，以與支承所述軸的殼體相對的方式設置突起。通過使所述突起抵接于所述殼體，能夠進一步抑制所述齒輪的傾斜。
[0100]本發明并不限定于說明書所記載的實施方式/變形例，還包含其他實施方式/變形例，這對于本領域的本領域技術人員而言是根據本說明書所記載的實施方式和技術思想明確可知的。說明書的記載及實施方式歸根結底只是出于例證的目的，本發明的范圍由前述的權利要求書所表示。
【主權項】
1.一種扭矩限制裝置，其具有中空的齒輪、配置于所述齒輪內的軸和具備配置于所述齒輪與所述軸之間的螺旋彈簧的離合器機構，在規定范圍內的扭矩傳遞到了所述離合器機構時，所述離合器機構將所述齒輪與所述軸以能夠傳遞扭矩的方式連結，在超過規定范圍的扭矩傳遞到了所述離合器機構時，所述離合器機構使所述齒輪與所述軸之間產生相對旋轉， 所述扭矩限制裝置的特征在于， 在所述齒輪上具有向所述軸的軸線垂直方向突出的第一凸部， 在所述軸上具有向所述軸的軸線垂直方向突出的第二凸部， 所述第一凸部與所述軸在所述軸線垂直方向上接近， 所述第二凸部與所述齒輪在所述軸線垂直方向上接近， 所述第一凸部與所述第二凸部在軸線方向上遠離。2.根據權利要求1所述的扭矩限制裝置，其特征在于， 所述軸具有與所述螺旋彈簧鄰接并沿軸線正交方向延伸的延伸部，所述接近的部位的一方由所述延伸部和所述齒輪的與該延伸部相對的部位形成。3.根據權利要求1所述的扭矩限制裝置，其特征在于， 所述接近的部位隔著所述螺旋彈簧設于軸線方向兩側。4.根據權利要求1所述的扭矩限制裝置，其特征在于， 所述軸以一體旋轉的方式連結于與所述齒輪不同的齒輪。5.根據權利要求1所述的扭矩限制裝置，其特征在于， 在所述齒輪的端面上的離開軸線的位置，以與支承所述軸的殼體相對的方式設有突起。6.—種齒輪單元，其特征在于，內置有權利要求1?5中任一項所述的扭矩限制裝置。
【文檔編號】F16H37/04GK105987146SQ201610164548
【公開日】2016年10月5日
【申請日】2016年3月22日
【發明人】內山翔
【申請人】柯尼卡美能達株式會社