(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力軸若しくは一次被駆動軸（１）と、
出力軸若しくは駆動軸（20）と、
前記一次被駆動軸（１）から前記駆動軸（20）へ回転エネルギーを伝達するための選択可能な歯車伝動装置（21−30）と、
案内溝（45）と、特定の歯車伝動装置（21−30）を選択するための爪クラッチ（11−14）と、を有するスライド自在な駆動手段（41,42）と、
前記案内溝（45）と係合して駆動手段（41,42）をスライドさせて、選択された爪クラッチ（11−14）を関連する歯車伝動装置（21−30）と係合させるための歯車シフト手段（61,62）と、
を含んで構成された玩具用歯車箱であって、
前記一次被駆動軸（１）と平行に配設され該一次被駆動軸（１）により駆動されると共に、前記一次被駆動軸（１）上の駆動手段（41）の案内溝（45）と対向して配設される案内溝（45）を備えた駆動手段（42）を有する二次被駆動軸（２）を備える一方、
前記歯車シフト手段（61,62）が、選択された被駆動軸（1,2）の駆動手段（41,42）の案内溝（45）と係合するために被駆動軸（1,2）方向に対して横方向にスライド自在であって、かつ、選択された駆動手段（41,42）を軸方向に移動させるために被駆動軸（1,2）方向にスライド自在であり、それによって選択された爪クラッチ（11−14）を関連する歯車伝動装置（21−30）と係合させること
を特徴とする玩具用歯車箱。
【請求項２】
前記歯車シフト手段が、前記駆動手段（41,42）の案内溝（45）に関して中央で且つ被駆動軸（1,2）を含む平面外において、ボールベアリング（63）内に取り付けられるレバー（61）であることを特徴とする請求項１に記載の玩具用歯車箱。
【請求項３】
前記レバーの動きが、Ｈ形状のガイド（60）により規制されることを特徴とする請求項２に記載の玩具用歯車箱。
【請求項４】
各爪クラッチ（11−14）が、
各爪（46）間にギャップ（47）を有する第１の爪セット（46）を持つ第１部分（41）と、
各爪（52）間にギャップ（54）を有する第２の爪セット（52）を持つ第２部分（50）と、
を含んで構成され、
前記第１部分及び第２部分（41,50）が相互にスライド自在に同軸上に配設されており、
前記爪（46,52）は、前記第１部分及び第２部分（41,50）の各々において、他方の部分（50,41）上の爪（52,46）間のギャップ（54,47）の周方向幅より小さい周方向幅を有し、前記各部分の爪が、他方の部分の爪の間のギャップに収容されることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１つに記載の玩具用歯車箱。
【請求項５】
前記爪（46,52）が、前記第１部分及び第２部分（41,50）の各々の上で尖っており、他方の部分（50,41）に面する先端を有することを特徴とする請求項４に記載の玩具用歯車箱。
【請求項６】
前記第１部分（41）が、第１の爪セット（46）をその外周面に担持する第１のパイプ部材（43）を有し、前記第２部分（50）が第２の爪セット（52）をその内周面に担持する第２のパイプ部材（51）を有し、
前記第１の爪セット（46）を有する前記第１のパイプ部材（43）が、前記第２の爪セット（52）間のギャップ（54）に収容される前記第１の爪セット（46）と共に前記第２のパイプ部材に収容されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の玩具用歯車箱。
【発明の詳細な説明】
本発明は、駆動軸と被駆動軸及び駆動軸から被駆動軸への回転エネルギーの伝達のための選択可能な歯車伝動装置を有し、また歯車伝動装置の選択のための爪クラッチを備えた軸方向に変位可能な駆動手段を有した、玩具用歯車箱に関するものである。本発明は更に、同軸上に配置されたクラッチ部品を有し、クラッチ部品のそれぞれが軸方向に突出し、相互に離間した爪を有し、またクラッチ部品の爪を取り外し自在な相互係合をするためにクラッチ部品が軸方向に変位可能である、玩具用歯車箱のための爪クラッチに関するものである。
車両や機械のような機械的な構成において使用される歯車箱は低い伝達損失を有しなければならず、つまり、駆動軸を介して供給されるエネルギーと被駆動軸を介して放出されるエネルギーの間の差はできるだけ小さくなければならなず、このエネルギー差が消費されたものとみなされて、歯車箱内において摩耗を引き起こし、また歯車箱を単独で冷却する必要が生じる。駆動軸と被駆動軸との間の選択可能な歯車伝動装置を有した歯車箱はこのような機械的な構成のためにしばしば使用されており、各伝達のためにできるだけ少ない歯車−しばしば伝達毎に２つの歯車だけが使用されている。よって、このような公知の歯車箱は、長い軸に沿って一列に配置された各歯車伝動装置を備えた比較的に長い駆動及び従動の通し軸を有している。歯車伝動装置の選択は、各歯車伝動装置のための爪クラッチにより行われ、歯車レバーの移動を選択された爪クラッチ及び歯車伝動装置に正確に伝達するための押しロッド及び引きロッドを有する、比較的複雑な機構を必要とする。
本発明に係る玩具用歯車箱は、歯車レバーの一端が、それぞれ反対側に配置されているいくつかの駆動手段上の直接的に案内溝に係合することができるので、複雑な機構を除去できるものである。更に、従来より知られているよりもかなり短い歯車箱が得られる一方、玩具用歯車箱の機能及びその動作に関して単純な手段でかなりの程度のものを実現することができる。
公知の爪クラッチにおいては、相互の軸方向の係合のために予定された、２つのクラッチ部品の爪は、係合された時に、回転的に剛直な結合が提供されるように、それぞれの他のクラッチ部品の爪の間の対応するギャップ内に、できる限り、完全にフィットする。更に、公知の爪クラッチ内の爪は、それらの結合領域、つまりそれぞれ他のクラッチ部品に面した爪の端において平らである。このような公知の爪クラッチのクラッチ部品を係合させるために、１つのクラッチ部品の爪が他のクラッチ部品の爪の間のギャップに整列することが必要となり、これは、勿論、動作の時には常に起きることではなく、また停止の場合には、それぞれのクラッチ部品上の爪が互いに反対側に存在していても、２つのクラッチ部品の爪を相互接続することは不可能となる。
本発明に係る爪クラッチは、これらの問題を除去するものであり、実際問題として、機構内の機械的な動きのために、尖った爪が常にその反対側のクラッチ部品の爪の間のギャップへの道を見付けることができるので、爪クラッチのクラッチ部品を、停止の場合でも、実際に常に係合することが可能となる。
本発明を図面を参照して以下により詳しく説明する。
第１図は本発明による歯車箱を図式的に示した説明図、
第２図は本発明による爪クラッチを示した説明図、
第３図は第２図の歯車箱を示した斜視図である。
第１図に図式的に示されまた第３図にも示された歯車箱は、軸上に固定的に取り付けられた歯車３を備えた入力軸つまり一次被駆動軸１を有している。歯車３は、一次被駆動軸１と平行である他の軸２上に固定的に取り付けられた歯車４を駆動する。歯車３と４は永久係合しており、また２つの軸１と２は従って互いに回転的に結ばれており、並びに歯車３と４の異なる寸法のために、軸１と２は異なる回転速度を有する。これに関して、これら軸１と２は同じ被駆動軸の機能を有し、また、以下において一次被駆動軸の表現は軸１に対して使用され、並びに二次被駆動軸の表現は軸２に使用される。
歯車箱は出力軸つまり２つの固定された歯車29、30を備えた駆動軸20を有している。駆動軸20上の歯車29は、歯車28、27、26、25、23並びに21と永久的な回転的な関係にあり、また駆動軸20上の歯車30は歯車22及び24と永久的な回転的な関係にある。歯車21と22は、二次被駆動軸２上に軸方向の位置で固定された状態で回転自在に取り付けられており、また歯車23と24は同様に一次被駆動軸１上に軸方向の位置で固定された状態で回転自在に取り付けられている。
一次被駆動軸１は、軸１に回転的に結ばれており、また軸１上を軸方向にスライドすることができる、第１の駆動リング41を支持している。二次被駆動軸２は、第１の駆動リング41と同じであり、軸２に回転的に結ばれて軸２上を軸方向にスライドすることができる、第２の駆動リング42を同様に支持している。
駆動リング41は、第２図に示したように、２つの放射状に突出したフランジ44を外面上に有した、パイプ部材43から構成される。２つのフランジ44は、その底部がパイプ部材43の一部により形成される環状の案内溝45を規定している。フランジ44のそれぞれからは軸方向に４つの爪46が突き出ている。これらの爪46はくさび形状であり、またそれらの先端は対応するフランジ44から離間して向かっている。爪46はパイプ部材43と更に強固に接続されている。爪46は尖り且つ細くなっており、また４つの爪の各組は爪46の間に、個々の爪46の角の範囲よりかなり大きい、角のギャップ47を規定している。更に、駆動リング41は、被駆動軸１と２のそれぞれにおける対応する、軸方向に延在する凹みと係合するために、パイプ部材43の内側上に突起（図示せず）を有しており、これにより、説明した通り、駆動リング41と42は被駆動軸１と２のそれぞれと回転的に堅固に結合され且つこれらの上を軸方向にスライド自在となる。駆動リング41上では、フランジ44のそれぞれは、後述するように、爪クラッチのクラッチ半片を構成する、軸方向に突出した爪46を有している。
図２はまた、爪クラッチのための他のクラッチ半片を示している。このクラッチ半片50は、それぞれが爪46と実質的に同じ形状である、４つのくさび形状の爪52を内側上に有した外側パイプつまりリング部材51から構成される。クラッチ半片50は外側のパイプ部材51と同軸上に位置する内側パイプつまりリング部材53を更に有しており、またこの手段により継手半片50は軸上に自由に回転自在に取り付けられる。パイプ部材51と53は、共通のフランジ（図示せず）を介して隣接している。爪52のそれぞれと内側のチューブ部材53はそれらの間に駆動リング41上のパイプ部材43の端を支持することができる放射状のギャップを規定し、これにより、爪52は爪46の間の角のギャップ47内に支持される。同様に、角のギャップ54が爪52の間に存在し、この中に爪46が支持される。外側のパイプ部材51の外側の円筒状の面55には放射状に突出する歯が設けられており、これによりクラッチ半片50は、軸上に自由に回転自在に取り付けられた歯車として機能する。これは第３図に示されている。
駆動リング41及びクラッチ半片50は駆動リング41がその上を軸方向にスライド自在である共通の軸上に取り付けられており、また４つの爪46を備えたパイプ部材43の端は外側のパイプ部材51と内側のパイプ部材53の間のギャップ内に支持され、これにより爪クラッチが提供される。結合領域内の双方の爪46と爪52が狭く且つ尖っておりまた大きなギャップを有しているので、駆動リング41とクラッチ半片50の相互の角度位置にかかわりなしにこのような結合を作ることが実際に常に可能となる。
第１図と第３図において、歯車21、22、23及び24のそれぞれは、放射状に突出した歯及び軸方向に突出した爪52を備えたクラッチ半片50のように構成される。駆動リング41と42は、それぞれ、一次被駆動軸１と二次被駆動軸２上で軸方向にスライド自在であり、これにより、上記した通り、爪46を爪52の間の角のギャップ54内に挿入される。よって、歯車箱は、個々に係合される、４つの爪クラッチ11、12、13及び14を有している。玩具用歯車箱の第１の歯車は爪クラッチ11により選択され、また一次被駆動軸１からの回転エネルギーの伝達は歯車３と４を介して二次被駆動軸２に行われ、これは第２の駆動リング42を駆動し、ここから回転エネルギーは爪クラッチ11を通って歯車21、23、25、26、27、28及び29並びに駆動軸20に伝達される。同様に、第１の駆動リングは歯車箱の第４の歯車に対応する爪クラッチ14に係合するために一次被駆動軸１上でスライド自在であり、回転エネルギーは一次被駆動軸１及び第１の駆動リング41から爪クラッチを通って歯車24、22及び30に伝達され、これにより駆動軸20が駆動される。
同様に、爪クラッチ11、12、13及び14はそれぞれ、玩具用歯車箱の第１、第２、第３及び第４の歯車に対応する。
玩具用歯車箱は第１図においては４つの爪クラッチ歯車11、12、13及び14が全て係合していない位置で示されており、被駆動軸１、２のいずれからも駆動軸20に、またはその逆に、回転運動を伝達することができない。これは、玩具用歯車箱がニュートラルの状態にあることを意味している。２つの駆動リング41と42はここではそれらの案内溝45が互いに反対側に配置されており、また第３図には歯車箱が案内溝45の図示した位置に対して中央に且つ被駆動軸１と２により規定された面の範囲外においてボールベアリング63内に取り付けられた歯車レバーを有していることが示されている。この歯車レバーはボールベアリング内で傾斜されており、またその移動がＨ形状のガイド60により規制されている。歯車レバーはＨ形状のガイドの中央部内において横に移動自在であり、また歯車レバー61の係合端62はこのようにして案内溝45の選択された１つに係合される。歯車レバーを被駆動軸１と２の長さ方向において更に傾けると、歯車レバーは、対応する爪クラッチが係合されるまではその関連する案内溝45との係合のために、関連する駆動リングを軸方向に移動させる。１つの駆動リングの案内溝から他の駆動リングの案内溝への歯車レバーの係合端62の移動が、双方の駆動リングが図示したニュートラル位置にあるＨ形状のガイド60の中央位置を通ってだけしかできないために、Ｈ形状のガイド60は１つより多くの爪クラッチが一度に係合することがないことを確保する。
この構成により、歯車レバーは駆動リングの案内溝に直接、つまり中間の機構なしに係合する。
必要ならば、歯車箱を、歯車レバーのボールベアリングから等距離に離間した３つまたは任意にこれより多くの平行な被駆動軸のものに発展させても良く、これにより選択可能な歯車伝動装置の数が増大する。
図示した歯車箱は交換的なものであり、駆動軸20を被駆動軸として使用することもでき、また一対の歯車３、４を省いた時には、図示した歯車箱は回転エネルギーを軸20から軸１または軸２のいずれかに伝達することを選択することができる。歯車箱はここでは、軸１と２のいずれか１つに連結された駆動機構のために使用され、これらは次いで一度につまり同時に駆動される。
【図２】
0003634365.tif 000002
【図１】
0003634365.tif 000003
【図３】
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