(57)【要約】この発明は、固定された歯車と、歯付きの２つのバーを使用して前記固定された歯車を回転するギアホイールとを含む噛合いアセンブリに関し、ギアホイールは回転変位中に歯付きの一方のバーから歯付きの他方のバーへと移動する。この発明の目的は、歯付きのバーを回転する歯車の軸が、曲げ点を含む軌道を通過できる種類の歯車アセンブリを提供することである。歯付きの２つのバー（２６、２８）の間に窪みが形成され、ギアホイール（１０）が同時に両方の歯付きのバー（２６、２８）に噛合うことが防止される。回転するギアホイール（１０）に関して歯付きの凸形または線形の弧（４２）によって移行歯車が形成される。ギアホイール（１０）は、一旦移行歯車（３０）と噛合うと、他方の歯が付けられたバー（２８）と噛合う前に一方の歯が付けられたバー（２６）との係合を解除する。
2004537700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
静止噛合い部と、歯付きの２つのラック（２６、２８）を有する前記静止噛合い部に沿って回転する歯車（１０）とを含む噛合いアセンブリであって、前記歯車はその回転動作中に一方の歯付きのラックから他方のラックへと移り、
前記歯付きのラックに対して非スムーズに延在する切替噛合い部（３０、４２）が前記歯付きの２つのラック（２６、２８）の間に設けられて、回転する歯車の軸（Ａ）の軌道（１４）が生成され、この軌道は突出点において接線の不連続性を有することを特徴とする、噛合いアセンブリ。
【請求項２】
前記歯付きの２つのラック（２６、２８）の間に逃げ部が形成され、この逃げ部によって前記歯車（１０）が前記歯付きの２つのラック（２６、２８）に同時に接触することが防止されることを特徴とする、請求項１に記載の噛合いアセンブリ。
【請求項３】
前記切替噛合い部は、前記回転する歯車（１０）に対して歯付きの弧（４２）の凸形によって形成されることを特徴とする、請求項２に記載の噛合いアセンブリ。
【請求項４】
（ａ）  前記歯車（１０）は、前記歯車（１０）の軸（Ａ）が前記軌道（１４）の前記突出点にあるときに、前記歯付きの２つのラック（２６、２８）の基準の湾曲（３６、３８）の各々と共通の接線を有する基準円（４０）を有し、かつ
（ｂ）  前記歯付きの凸形の弧（４２）は、前記歯車（１０）の前記基準円（４０）と共通の接線（ａ−ａ）を有する基準円（４４）を有することを特徴とする、請求項３に記載の噛合いアセンブリ。
【請求項５】
前記切替噛合い部は、歯付きの線形のラック（３０）であることを特徴とする、請求項２に記載の噛合いアセンブリ。
【請求項６】
前記切替噛合い部は、単一の歯からなることを特徴とする、請求項２に記載の噛合いアセンブリ。
【請求項７】
前記歯車（１０）は、前記切替噛合い部（３０）と係合するときに、他方の歯付きのラック（２８）と係合する直前に一方の歯付きのラック（２６）との係合から離れることを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の噛合いアセンブリ。
【請求項８】
前記歯付きの２つのラック（２６、２８）の前記基準の湾曲（３６、３８）は、凹形の弓形であることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載の噛合いアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、静止噛合い部と、歯付きの２つのラックを有する静止噛合い部に沿って回転する歯車とを含む噛合いアセンブリに関し、歯車は回転の動きの間に一方の歯付きのラックから他方のラックへと移る。
【背景技術】
【０００２】
先行技術
多くの設計業務では、歯付きのラックに沿って回転する歯車の軸またはそこに接続される構造的な要素を１つまたは複数の突出点を有する軌道に沿って動かすことに関して問題が生じる。軌道は突出点で連続してはいるが、接線の不連続性がある。そのような軌道の例は、対向して湾曲する２つの円弧によって形成される２つの角度である。
【０００３】
そのような問題は、たとえば、文献ＤＥ  １９９  ２０  ２８９  Ｃ１に記載されるロータリピストンエンジンで起こる。この文献では、ロータリピストンは、断面が２階のオーバル（oval of second over）で、チャンバ内で可動であり、その断面は３階のオーバル（oval of third order）である。チャンバを通って中央に延在する駆動軸はロータリピストンの動きを途中でとらえる働きをする。駆動軸はロータピストンを通り楕円の開口部を通って延在し、ピニオンを保持する。ピニオンは開口部の内側で噛合い部に係合する。駆動軸およびピニオンの軸は、ロータリピストンの動きの間、ロータリピストンに対して或る軌道に沿って動き、軌道は２つの角度の形状を有する。ピニオンの軸が軌道の突出点を通る点でピニオンが詰まらないように噛合い部を設計する上で問題がある。
【０００４】
歯車の軸が突出点を有する軌道を通って動くように歯車を噛合い部に沿って動かすことに関する課題は現在まで解決されていない。
【０００５】
I.I. Artobolevskijによる書籍「近代技術のメカニズム」第３巻、１９７３年、モスクワ、出版社ナウカ（“Mechanisms in modern technology”,Vol III, publisher Nauka, Moskow 1973）には、解決策が記載されており、上述の問題を避けようとする試みがなされている。この目的のため、接線の不連続性との臨界位置は、連続して滑らかに延びる噛合い部で置換えられている。別の試みは、臨界位置での回転を中断している。特別に特定の事例に適合されている、回転する対称な機構またはその他の機構を有さない歯車も使用されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
発明の開示
この発明の目的は、歯付きのラックに沿って回転する歯車の軸が突出点を有する軌道を通って詰まることなく動くことができる種類の噛合いアセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によると、この目的は、歯付きのラックに対して非スムーズに（non-smoothly）延在する切替噛合い部を歯付きのラックの間に設けて、回転する歯車の軸の軌道を生成し、軌道が突出点で接線の不連続性を有することで達成される。
【０００８】
まず歯車は、歯付きのラックの一方に沿って回転する。その軸は、突出点まで軌道の一方の脚に沿って動く。ここから、歯車の軸が突出点を通って軌道の他方の脚に沿って動くように、歯車は他方の歯付きの歯車に沿って回転しなければならない。一方の歯付きのラックから他方のラックへの移行を瞬時に行なわなければならない。一方、詰まりがあってはならない。そのような詰まりは、突出点の領域の噛合い部が滑らかに連続している場合に起こる。歯付きのラックの間の「切替噛合い部」の基準円の湾曲の半径が歯車の半径より小さいと、歯車はこの切替噛合い部上を回転することができずに詰まる。切替噛合い部の基準円の湾曲の半径が歯車の半径より大きいと、一方の歯付きのラックから他方のラックへの瞬時の移行は起こらない。歯車の軸は、切替噛合い部に沿った回転中は或る円弧に沿って動く。突出点は生成されない。切替噛合い部の基準円と歯車の基準円が等しく、滑らかに接続していると、歯車は切替噛合い部の領域内で回転し続けることができない。したがって、この発明は、歯付きのラックと切替噛合い部との間で非スムーズな移行を実現する。歯車が一方の歯付きのラックから離れた直後に、他方の歯付きのラックに噛合うようにすることができる。ラックに非スムーズに接合しかつその間に隙間を形成するように配置されることが好ましい切替噛合い部によって、回転する歯車と歯付きの静止したラックとが常に確実に噛合う。まず、歯車は歯付きのラックの一方および切替噛合い部と噛合う。次の瞬間、歯車は切替噛合い部および他方の歯付きのラックと噛合う。したがって、係合を連続して維持しつつ、一方の歯付きのラックから他方のラックへの瞬時の移行が行なわれる。軌道は突出点を有する。
【０００９】
歯付きの２つのラックの間に逃げ部が形成され、歯車が歯のつけられた２つのラックに同時に接触することが防止される。切替噛合い部は、回転する歯車に対して歯付きの凸形の弧によって形成してもよい。この場合、歯車の軸が軌道の突出点にあるときに、歯車が歯付きの２つのラックの基準の湾曲の各々と共通の接線を有する基準の円を有し、歯付きの凸形の弧は歯車の基準円と共通の接線を有する基準円を有することが好ましい。しかしながら、切替噛合い部は歯付きの線形のラックであってもよい。歯付きの線形のラックは、無限の半径の湾曲を有する歯付きの凸形のラックと見なすことができる。歯車は、切替噛合い部と噛合いつつ、他方の歯付きのラックと係合する直前に、一方の歯付きのラックとの係合から離れる。歯付きの２つのラックの基準の湾曲は、凹形の弓形であってもよい。
【００１０】
添付の図面を参照して、この発明の実施例をさらに詳しく説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
発明の好ましい実施例
ここからは、突出点のすぐ近くに円形の経路を備える単一の軌道に関してこの発明を説明する。当然のことながらのこの発明の有効性はそれに限定されない。
【００１２】
図中、番号１０は歯車を示す。歯車１０は、その軸Ａが単一の軌道１４をたどるように、一般に番号１２によって示される噛合い部に沿って回転する。軌道は２つの円弧１６および１８からなり、これらが突出点２０を規定する。円弧１６は曲率中心２２のまわりで湾曲する。円弧１８は中心２４のまわりで湾曲する。
【００１３】
このため、噛合い部１２は、歯付きの凹形の２つのラック２６および２８を有する。歯付きのラック２６は、曲率中心２２のまわりで湾曲する。その基準円は、歯車１０の基準円の半径の分だけ、円弧１６の湾曲の半径よりも大きい。歯付きのラック２８は、曲率中心２４のまわりで湾曲する。その基準半径は、歯車１０の基準半径の分だけ、円弧１８の湾曲の半径よりも大きい。歯車１０が歯付きのラック２６に沿って回転するとき、歯車の軸Ａは突出点２０まで円弧１６をたどる。歯車１０が円弧１８に沿って回転するとき、歯車の軸Ａは突出点２０から図５の左に向かって円弧１８をたどる。
【００１４】
問題は、歯付きのラック２６から歯付きのラック２８への切替である。
【００１５】
図１および図２に示されるように、歯付きのラック２６および２８の端部の間に逃げ部がある。線形の「切替噛合い部」３０はこの逃げ部にある。逃げ部３２は、歯付きのラック２６と線形の切替噛合い部３０との間に設けられる。同様に、逃げ部３４は、歯付きのラック２８と線形の切替噛合い部３０との間に設けられる。
【００１６】
図１からわかるように、歯付きのラック２６および２８の基準円３６および３８は、突出点に対応する位置で、歯車１０の基準円４０に滑らかに接合する。しかしながら、歯付きのラック２６と２８との間の噛合い部は、この基準円４０をたどらず、上述のように線形の歯付きのラックまたは切替噛合い部３０を形成する。この線形の切替噛合い部３０の基準線ａ−ａは、歯車１０の基準円での接線に対応する。
【００１７】
図１から、歯車は、その「突出点」位置において、その中央領域で切替噛合い部３０と噛合うことがわかる。歯車１０はもはや歯付きのラック２６と係合していない。歯車は歯付きのラック２８とはまだ係合していない。直前には歯のつけられたラック２６とまだ係合していたが、直後には、歯車１０は歯付きのラック２８と係合する。したがって、歯付きのラック２６から歯付きのラック２８への瞬間的な切替が行なわれる。軸Ａの軌道１４は、接線の不連続性を備えた真正の突出点を有する。切替噛合い部３０は線形であるため、歯車１０のまわりで「曲げられて」おらず、詰まりは起こらない。図３は拡大図であり、切替噛合い部３０の、歯車１０の基準円からのずれがはっきりとわかる。
【００１８】
したがって、上述の噛合いアセンブリによって、歯車１０は、軸Ａが突出点２０を示す軌道１４をたどるように、歯付きの一方のラック２６から歯付きの他方のラック２８へと詰まることなく瞬間的に切替わることができる。しかしながら、この切替中、歯車１０および噛合い部ならびにトルクの伝達の間の駆動接続は、噛合う噛合い部によって常に確実に維持される。
【００１９】
図４は、図１から図３に類似の噛合いアセンブリを示す。対応する要素は同じ参照番号で示される。図４の噛合いアセンブリでは、線形の切替噛合い部の代わりに凸形の切替噛合い部４２が設けられる。切替噛合い部４２は基準円４４を有する。歯車１０の基準円４０は、その「突出点」位置において、基準円と共通の接線ａ−ａを有する。接線ａ−ａは曲率中心２２、２４の間の接続線に平行であることが好ましい。
【００２０】
極端な場合、切替噛合い部は単一の歯からなってもよい。切替噛合い部は、十分大きな半径の湾曲を有する場合、凹形であってもよい。
【００２１】
軌道の突出点２０のまわりでの回転する歯車の軸の案内の「物理学」は、軸の軌道または歯車の重心の軌道が突出点２０において連続し、その速度がその方向を不連続的に変えるという事実によって実質的に決定される。
【００２２】
この状況は図６に示される。
【００２３】
摩擦損失およびその他の動的な影響を無視する場合、突出点直前の軸Ａの速度ＶTR1は、突出点の直後の軸のスピードＶTR2にジャンプする。ジャンプの前の線ａ−ａに平行な速度の成分ＶｔTR1は、突出点の直後の成分ＶｔTR2に等しい。ジャンプの前の線ａ−ａに垂直の速度の成分ＶnTR1は、突出点の直後の対向する成分ＶnTR2に対して不連続的に変わる。これは次のように示される。
【００２４】
ＶnTR1＝−ＶnTR2
したがって、歯車１０の軸Ａの突出点の通過は、線ａ−ａでの重心の鏡面反射に相当する。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】第１の歯のつけられた弓形のラックとの係合から第２の歯のつけられた弓形のラックとの係合へと切替わるときの歯車の図であり、歯車は切替噛合い部と噛合い、もはや第１の歯のつけられたラックとは噛合っておらず、第２の歯のつけられたラックとはまだ噛合っていない。
【図２】歯車がさらに動いて第２の歯のつけられたラックと係合した後の図１の噛合いアセンブリの図である。
【図３】歯のつけられたラックの端部の線形の切替噛合い部の拡大図である。
【図４】図３に類似の凸形の切替噛合い部の図である。
【図５】凸形の切替噛合い部と歯車の軸によってたどられかつ突出点を有する軌道とを備えた噛合いアセンブリの図である。
【図６】軌道の突出点を通るときの歯車の軸のスピードのベクトルの図である。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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2004537700.tif 000019
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