(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車のギアボックスの歯車上にギアリング歯の断面形を形成し、ギアリング歯を歯車のシリンダ状部上に形成し、このシリンダ状部の軸はギアシフトスリーブの可動軸と一体化し、各ギアリング歯は屋根形状に傾斜した歯頭面（２）を備え、さらに一つの歯の基礎部分（１）に向かって低没して形成され且つ半曲歯基部（４）に到達している複数の側面部（３）を備えるギアリング歯の断面形状において、
規則的に変化する型に従って、全てのギアリング歯もしくはその中の幾つかの歯は、側面部の形状を画成する以下の２つの形態のうちの少なくとも一つを備える断面形状を有するよう画成し、
ａ）歯頭の屋根面の下縁と低没した側面部（３）との間に歯の長手方向に平行に延在する面（５；６）の形状の上部垂直歯を備え、さらに幅は大きな負荷が加えられる歯側部は広い幅を有するよう設計され、小さな負荷が加えられる歯側部は狭い幅を有するよう設計され、
ｂ）低没した側面部分と半曲歯基部（４）との間に歯の長手方向に平行に延在する支持面（７；８）の形状の下部垂直歯を備え、さらに高さは大きな負荷が加えられる歯基部は高い高さを有するよう設計され、小さな負荷が加えられる歯基部は低い高さを有するよう設計される歯の断面形状。
【請求項２】
下部垂直歯を持たずに上部垂直歯のみを設け、逃げ角を９°までに形成することを特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【請求項３】
下部垂直歯は、逃げ角が３°ないし１２°となるように形成される低型の支持面（７）を備えることを特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【請求項４】
下部垂直歯は、逃げ角が６°ないし６０°となるように形成される高型の支持面（８）を備えることを特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【請求項５】
歯の高さの方向に計測してその上に位置する歯頭の高さの１／６未満であるような幅狭型の面（５）を特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【請求項６】
歯の高さの方向に計測してその上に位置する歯頭の全高よりは小さいが半分の高さよりは大きくなるような幅広型の面（６）を特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【請求項７】
歯の基礎部分から計測する高さは前記幅広型の案内面より高いが基礎部分（１）から屋根面の下端まで計測した歯の高さの半分よりは低くなるような低型の支持面（７）を特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【請求項８】
歯の基礎部分から計測する高さは歯の高さの約半分に相当するような高型の支持面（８）を特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【請求項９】
歯頭はともに平面（２）または凸面（９）として形成した２つの屋根面、または一方を平面とし他方を凸面として形成した２つの屋根面から構成することを特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【請求項１０】
一方の屋根面を歯の軸に平行に延在する平面（１１）として形成し、他方の屋根面（１０；１２）を斜めに形成し、最初の屋根面とともに片流れ屋根形状を形成することを特徴とする請求項１記載の歯の断面形状。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は、ギアリング歯の断面形を形成するための形態マトリクス、すなわち歯の断面形状に係り、特に自動車のギアボックス内の歯車に関するものであり、ギアリング歯を歯車すなわちギアシフトスリーブのシリンダ状部上に形成し、このシリンダ状部の軸はギアシフトスリーブの可動軸と一体化し、各歯は屋根形状に傾斜した歯頭と歯の基礎部分に向かって形成されかつ歯頭面を形成する一つの側面部とを備え、この側面部は半曲歯基部に到達している。
【０００２】
前述したギアリングの形態は、関連文書に記載されるとともに、実用化されている。
【０００３】
ギアリングにおいて、すでに同期的に回転している二つの歯車の間の連結動作が最大限に低摩擦、すなわち円滑に実施されることが必要とされる。特に、二つのギアリングの歯頭は、可能な限り低頻度に、また極短い間隔で衝突するものとする必要がある。しかしながら、この種の連結容易性は、軸方向の接続、したがって選択した連結を犠牲にするものであってはならない。このため、特に歯の側面部の切削部を、側面部の少なくとも一部が歯の基礎部分に向かって先細となるように形成することが有効である。このように連動する二つのギアリングを互いに一致するように構成することにより、互いに接合するように切削された側面部が軸方向に離散することを防止するよう作用し、したがって連結が不用意に解除されることを防止する。
【０００４】
当業者においては、この種のギアリングの一般的な構造において、各歯をその全高にわたってシリンダ状の部材に接続し、また基礎接合部分を備え得ることが知られており；さらに半曲歯基部を設けることにより歯の負荷耐久力を高めることができるとともに、歯頭を屋根型に形成することにより連結噛合を容易にし得ることが知られている。
【０００５】
しかしながら、ギアには多用な使用方式があり、連結容易性ならびに連結確実性は使用形態にしたがって固有の要求が与えられるため異なった負荷がかかるとともに負荷の変化が生じ、さらに一連の変形特性上の要件に配慮する必要があることから、当業者にとって特定の技術要求の方向は存在しないものとなる。
【０００６】
したがって、本発明の目的は、ギアリングの設計要件の概観を提供することであり、すなわち、当業者がそれぞれの要求にしたがって適正な解決策を容易かつ確実に検知することができるための手段を提供することである。
【０００７】
本発明に係る解決方法においては、単一の解決案では充分でなく、ギアリング歯を形成するための形態マトリクスを提供するものであり、ここでマトリクスの全ての要素が保護対象として付属の請求項に含まれる。そのうち請求項１には該当する歯型を示す形態マトリクスが記載されており、したがって適正な歯形状に対する多用な組合せの可能性をそれぞれ別の請求項で保護する必要はない。
【０００８】
前述した形態マトリクスに基づいて、その特許請求に係る追加構成は、全ての歯もしくはその中の幾つかの歯は規則的に変化する型に従って画成され、側面部の形状を画成する以下の２つの形態のうちの少なくとも一つを備え、
ａ）歯頭の屋根面の下縁と低没した側面部（３）との間に歯の長手方向に平行に延在する面（５；６）の形状の上部垂直歯を備え、さらに面は歯側部上に加えられる負荷が大きい場合は広い幅を有し、前記負荷が小さい場合は狭い幅を有し、
ｂ）低没した側面部分と半曲歯基部（４）との間に歯の長手方向に平行に延在する支持面（７；８）の形状の下部垂直歯を備え、さらに支持面は歯基部上に加えられる負荷が大きい場合は高い高さを有し、前記負荷が小さい場合は低い高さを有する。
【０００９】
本発明に係るマトリクスは、低没した側面部分に加えて使用形態に応じて一つまたは二つの垂直歯を設ける理論に基づいており、これは実質的に各側面部分の延長部分に施され、すなわち低没した側面部分上方の上部垂直歯および／または低没した側面部分下方の下部垂直歯を備える。
【００１０】
上部垂直歯によって面が提供され、これは専門用語で“フラット”とも呼ばれ、これは歯が進入する際に作用し、最初の噛合領域においてその側面のもっとも突出した側面部分を補強し、これはギアリングの耐久性に効果をもたらす点で好適である。この面によっていわゆる“バックラッシ”が削減され、すなわち側方の遊びを拡大することなく連結動作の反作用が削減される。
【００１１】
面は、歯の縦軸方向に見て、狭くまたは幅広に形成することができる。これによって逃げ角の大きさに顕著な影響をもたらし、すなわち、広い面は狭い面に比してより大きな、すなわち有効な逃げ角をもたらす。これと同時に、面の幅は負荷、すなわち発生する回転モーメントの関数として見ることができる。
【００１２】
本発明に係る提案は、上部垂直歯のみを設けることだけでは充分でない。これに加えて、またはこれに代えて、下部垂直歯を設けることができ、これは低没した側面部分の下方に位置する。下部垂直歯は歯の縦軸に平行に延在する支持面の形式の歯基礎部補強を形成し、これは低没した側面部分による歯の先細りに反作用する。この種の支持面は、歯全体に対して硬度を高めるように作用し、特にその基礎部近辺に作用する。
【００１３】
特に高い回転モーメント負荷において、当業者により、本発明によって提案された形状の概念において、実質的に面と支持面を組み合わせて構成することができる。
【００１４】
各歯側面の支持面は低位または高位に形成することができる。ここにおいても、当業者がどのくらいの逃げ角を必要とするかに応じて選択することができる。
【００１５】
上部垂直歯（狭いまたは幅広の面を有する）のみを設ける場合、０≦α≦９の関係にしたがって逃げ角を９°までにすることが好適である。
【００１６】
低い支持面を備える下部垂直歯において、上部垂直歯が設けられているかどうかにかかわらず、逃げ角は３≦α≦１２の関係にしたがって３°ないし１２°とすることが好適である。
【００１７】
高い支持面を備える下部垂直歯（上部垂直歯を有りまたは無し）を設ける場合、逃げ角は６≦α≦６０の関係にしたがって６°ないし６０°とすることが好適である。大きな逃げ角は、上部垂直歯を幅広の面の形式で、下部垂直歯を高い支持面の形式で選択することによって実現される。
【００１８】
請求項７および８には、面ならびに支持面の寸法設定に対するいくつかの計測規則が記されている。この規則は総幾何学的原則に基づいて導出され、歯を歯の全高または歯頭高によって比較する。歯頭の下から歯の基礎部までの歯の高さは、最終的に面、低没した側面部分、ならびに支持面の合計となり、ここで常に下に向かって半曲歯基部に接合しており、これは支持面が存在する場合に支持面が無い場合に比べて小さな半径で充分となる。
【００１９】
屋根形状の歯頭の形成については、所要の屋根形状を既知の形状要素から構成し、すなわち直線または凸面の丸型屋根面から構成することを前提とする。
【００２０】
直線的な屋根面は永続的なものとなる。大きな摩擦面のため、進入行程における抵抗力も比較的高くなる。
【００２１】
凸型の屋根面に直線接触に比べて小さな摩擦力をもたらし、したがって連結容易性の向上をもたらす。
【００２２】
逆転歯車、すなわち２つの方向に回転する歯車に対しては、左右対称の屋根面のみが適合する。通常の一方向にのみ回転する歯車に対しては、非対称の屋根形状が適合し、これにおいては、進入行程に際して極短い連結時間にのみ大きな抵抗力が生じることが計算される。屋根形状が片流れ屋根に近づくほど、場合によって生じる接続障害が短くなる。
【００２３】
歯頭の二つの屋根面は、両方を平面または凸面として形成するか、あるいは一方を平面、他方を凸面として形成することができる。凸状の屋根面によって得られる進入容易性は、一つの回転方向のみを有する歯車において、一方の屋根面を実質的に歯の軸に平行に延在する平面として形成し、他方の屋根面を斜めに形成し最初の屋根面とともに片流れ屋根を形成することにより、より向上させることができる。
【００２４】
次に、マトリクスを示した添付図面を参照しながら、本発明につき説明する。
【００２５】
マトリクスは９つの完全に記入された列と５つの完全に記入された行とからなる。列には１ないし９の番号がふってあり、行にはａないしｅの記号がふられてある。これによって、ここに示された全ての歯型を必要に応じて呼称することができる。
【００２６】
行ａには、従来の技術に属する２つの歯型が示されており、すなわち０列に示された、基礎部分１まで延在していない歯Ｚａ０である。これは平面状の屋根面２（屋根形状Ｄ２，２）からなる左右対称の屋根形状を備えており、さらにこれは低没した側面部分３を備えており、これは歯の基礎部分１から離間したところで終局しており、したがって歯Ｚａ０と歯基礎部１との間には、低没した側面部分を例えば打ち返しによって切削加工するための工具用の自由空間が形成されている。
【００２７】
歯Ｚａ１は、請求項１前段記載のギアリング歯の断面を示したものであり、歯Ｚａ０と同様に従来の技術に属するものである。屋根形状Ｄ２，２は、歯の基礎部分１まで延在する低没した側面部分３と結合されており、これは歯の基礎部分１まで延びて半曲歯基部４で終局している。実用において、変形技術によってこの種の歯型を形成することが可能である。マトリクスに記載されている本発明に係る全ての歯型も、同様に変形技術によって製造することができる。
【００２８】
マトリクスに基づいた体系によれば、左右に連続する行内の歯型は、逃げ角が列１から９まで順に大きくなるように整列している。これは、垂直歯となる部分の選択または組合せによって決定される。本発明によって保護される提案は垂直歯の選択または組み合わせをなすものであり、列１の行ｂからｅに示された歯型は垂直歯部分を備えていないため、これらは保護される発明の対象には含まれない。
【００２９】
マトリクスには、体系的な理由により、異なった屋根形状を強調するよう説明されており、これによってマトリクスの行間において歯型を識別することができる。
【００３０】
歯型Ｚａ２は、狭い面５の形式の上部垂直歯を備えている点で従来の技術によるＺａ１と異なっている。これに対して、歯型Ｚａ３は幅広の面６を備えている。
【００３１】
歯型Ｚａ４は、低い支持面７の形式の下部垂直歯を備える点で前述の歯型と相違している。
【００３２】
歯型Ｚａ５は、狭い面５ならびに低い支持面７の形式の上部ならびに下部垂直歯の両方を備えている。
【００３３】
歯型Ｚａ６は、幅広の面６と低い支持面７との組合せを示している。
【００３４】
歯型Ｚａ７は、高い支持面８の形式の下部垂直歯のみを備えている。
【００３５】
歯型Ｚａ８は、高い支持面８と狭い面５との組合せを示している。
【００３６】
歯型Ｚａ９は、幅広の面６と高い支持面８との組合せを示している。
【００３７】
行ａ内の各歯型は、逃げ角αにしたがって上部屋根型形状を示したものである。全ての角度提示は例示的なものである。これは行ｂからｅ内の全ての歯型について等しいものであり、これは全て等しい長さおよび幅を有するからである。前述したように各行は、屋根型のみが相違しているものであり、したがって個々の歯型についての説明は省略できる。
【００３８】
行ｂにおいて、屋根型が丸型であり、すなわち２つの凸型屋根面９となっており、これは他の屋根型と同様に丸型の屋根先端部を形成する。行ａの屋根型Ｄ２，２ならびに行ｂの屋根型Ｄ９，９は、左右対称であり；これは両方向に駆動される歯車または両方向に回転する歯車等に適合している。屋根型Ｄ２，２と異なって、屋根型Ｄ９，９は、対向歯との噛合おいて直線的な接触がなされ、これによって屋根型Ｄ２，２に比して進入が容易になる。
【００３９】
行ｃ、ｄ、およびｅは、いずれも非対称の屋根型を示しており、すなわち行ｃには屋根型Ｄ２，９が示されており、これは凸型の屋根形状９の側からの挿入が容易になっている。対向する歯車が逆型に形成されている場合、歯車のペアの両方の歯車をそれぞれ一つの平面状屋根面を設けて形成することにより、製造工程を簡略化することができ、これは低コストに製造することができる。
【００４０】
行ｄには、片流れ屋根形状の屋根型が示されており、ここで屋根傾斜面は平面状の屋根面１０として形成されている。二番目の屋根面１１は、歯の軸に平行に延在している。これに対して、行ｅの片流れ屋根形状においては屋根傾斜面１２が凸型に形成されている。この種の非対称片流れ屋根形状は、一方の方向にのみ回転する歯車に適合する。片流れ屋根形状の利点は、挿入に際して生じ得る正面衝突を有効に削減することができることであり、これは接続障害が片流れ屋根の狭い縁部領域においてのみ生じ得るからである。
【００４１】
行ｃからｅまでに示された非対称の屋根型は、歯の軸に対して反対向きに形成することができることは勿論である。マトリクスは、他の屋根型を選択するか、または歯の高さにおける幾何学的関係を変更することにより、本発明の概念にしたがってさらに拡張することができる。
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