(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ギアボックスまたはこれと同様なものの爪歯であり、その爪は切り下げを設けて形成された側面部を備え、爪の縦軸に対する横断面で見て、平面状または凸形の屋根形状を有し、
爪（１、２、３、１０）の基礎形状を爪歯の回転軸（Ｄ）に向かって先細になるようくさび形に形成し、爪形状および／または側面の母線（５ａ、５ｂ）は爪縦軸方向において直線的であり、回転軸（Ｄ）を貫通して延在して、当該側面が螺旋面を形成するようにすることを特徴とする爪歯。
【請求項２】
屋根形状（１０ｅ）は三角または多角切妻形を形成する請求項１記載の爪歯。
【請求項３】
屋根形状（１０ｇ）は、爪縦軸に交差して見て、半楕円形、または四角形、または必要に応じて丸めを設けて形成することを特徴とする請求項１記載の爪歯。
【請求項４】
爪噛合の一方の要素の爪の一部を所定の突出分だけ高く形成することを特徴とする請求項１記載の爪歯。
【請求項５】
一つおきの爪を多角形成することを特徴とする請求項４記載の爪歯。
【請求項６】
屋根形状の高さは全面的または部分的に突出分に相当することを特徴とする請求項４記載の爪歯。
【請求項７】
屋根形状の下端を形成する周回状の垂直部分を平坦面（フラット８ｂ、９ｂ、１０ｂ）として形成することを特徴とする請求項１記載の爪歯。
【発明の詳細な説明】
この発明は、ギアボックスまたはこれと同様なものの爪歯に係り、その爪は切り下げを有するよう形成された側面部を備え、爪の縦軸を横断する方向に見て、平面状または凸形の屋根形状を有する。
この種の爪歯は、特に自動車のギアボックス内の連結スリーブおよび歯車のものにおいて、大きな磨耗にさらされる。爪の屋根形状は進入行程中の最初の接触に関して特に重要な役目をなし、したがって噛合ができる限り迅速かつ低摩擦で実行されるよう形成される。さらに、爪歯の質は主に側面部の形状によって決定され；側面部が切り下げを形成することにより、確実な噛合が保持される。
米国特許第３５５０７３８号により、同期化爪連結が知られており、これにおいては個々の爪要素がカム状に突出している。これによって、高い速度における連結が可能となり、従来のクラッチにおいて生じた角の磨耗が爪に作用することを防止することができる。この既知の爪は、図４，５；８，９または１２，１３に示されているように、わずかな切り下げを有する側面部、ならびに爪の軸に対して横断方向に見て平面状または凸形に延在する屋根形状を備えている。ここで、爪の基礎形状は、爪歯車の回転軸に向かって先細となるものであり、爪形状の母線は縦軸に沿って直線的となり、これは側面領域をくさび形に延在するものである。
さらに、高速かつ低摩擦に作用する自動車クラッチが知られており（米国特許第５５２４７３８号）、その爪は両側面に切り下げを設けて形成されており；その爪は、爪縦軸に見て平面状または凸形の屋根形状を有する。これにおいても、爪の基礎形状は、爪歯の回転軸に向かって先細になっており、少なくとも側面領域において爪形状の母線が爪縦軸に沿って直線的であり、これはくさび形に延在している。これによって、高い回転数において小さな磨耗で連結することが可能になる。
したがって本発明の目的は、前述した種類の爪歯において、簡便に製造できるとともに進入に際して接触が特に柔軟である爪形状を形成し、回転モーメントを伝達するため大きな噛合面を形成して実質的な噛合時点を早期化し、ここで爪歯の耐用期間を全体的に改善することである。
前記の課題は、前述した方式の爪歯において、爪の基礎形状を爪歯の回転軸に向かって先細になるようくさび形に形成し、爪形状および／または側面の母線は爪縦軸方向において直線的であり、回転軸を貫通して延在することにより解決される。
この爪形状は以下において“螺旋爪”と呼称し、爪輪郭の母線が螺旋面またはねじれ面を形成し、すなわち母線は放射状の直線の形式で異なった高さにおいて回転軸を通じて延在するとともに互いにねじれており、つまり、平行およびくさび爪と異なって、螺旋爪の側面は平面を形成せず、螺旋面を形成する。
好適には、螺旋面は屋根形状の領域に延長され、屋根形状の領域における両方の噛合要素の相互回転に応じて二つの爪間の接触が一つの線上に削減され、すなわち進入抵抗が極めて低下する。各爪の縦平面に横断して屋根形状を凸形に形成し、すなわち部分円形、楕円もしくは同様に湾曲した形状を備えることにより他の爪形状においても同様な関係が実現される。
本発明に係る爪歯の機能に対して、全ての爪が例えば平面または凸形の屋根形状等の特殊な屋根形状を備える必要は無い。一般的に、爪の一部が特殊な屋根形状を備え；この場合勿論前記の一部が所定の突出分だけ他の爪より一段高く形成されることが必要である。屋根形状の高さは、この突出分に全面的または部分的に相当する。
例えば、一つの爪噛合要素の爪が一つおきに突出した屋根形状を備える。この突出した爪は、進入の際における両爪噛合要素間の接触面を縮小するよう作用し、したがってギアの連結を容易化する。より多数の爪が同時に衝突するほど、すなわちより多数の爪が進入を改善する屋根形状を備えるほど、増大する進入抵抗の悪影響に対して歯の耐久性が増加する。
全ての爪が特殊な屋根形状を備えると、突出が不要となり；進入行程に際して互いに衝突する爪の間の接触面を縮小し、回転を伝達する側面噛合が達成されるまでの回転傾向が最適となるような爪形状または屋根形状の形成のみが重要となる。
屋根形状の領域においては、進入に際して互いに衝突する爪の間の線形接触が必要であるが、側面の噛合については平面接触のみが求められる。
既知の方式で形成され屋根形状の下端を形成する周回状の垂直部分を専門用語で“フラット”と呼ばれる平坦面で形成することにより、進入動作がさらに改善される。
次に、本発明の実施例につき、添付図面を参照しながら説明する。
図１は、三つの異なった爪形状を備える爪歯の一部を示す透視図、
図２は、平面状の屋根形状ならびにフラットを備える螺旋爪の縦軸に沿った断面図、
図３は、側方に傾斜した屋根形状を備える図２の螺旋爪の断面図、
図４は、切妻形の屋根形状を備える図２の螺旋爪の断面図、
図５は、側方に向かって丸型になった屋根形状を備える図２の螺旋爪の断面図、
図６は、長円形の屋根形状を備える図２の螺旋爪の断面図、
図７は、完全化した図６の螺旋爪を示す透視図である。
図１は、三つの異なった爪形状を備えた爪歯の噛合領域の一部を示すものであり、すなわち平面状の屋根形状を有する爪１、側方に傾斜した平面状の屋根形状を備える爪２、凸形に丸めた屋根形状を有する爪３を備える。これらの異なった３種類の爪形状を一つの噛合部材上に形成したことは単に説明のためであり、同一の噛合部材に異なった爪形状を設けることは合理的ではなく、特にここに示されたように爪が全て同じ高さである場合は意味を持たない。考えられるものは、例えば破線４の高さを有する平面状の爪１と、例えば側方に傾斜した屋根形状を備えた爪２、または丸型の爪形状を備えた爪３等の、他の爪形状との組み合わせであり、屋根形状は平面状の爪１に比して突出したものとなる。この種の爪部材は、突出しない平面状の爪と突出した屋根形状を備える爪とを交互に設けて形成することが好適である。
図１によれば、異なった爪形状は比較的簡略化して示されており、すなわち、側面の切り下げは明示されておらず、爪の基礎部材と屋根形状との間の移行部分も示されていない。
図２には、いわゆる螺旋爪１０が示されており、輪郭の半分が図示されている。これにおいては、側面６ａの全ての母線が想定された回転軸Ｄを横断し、すなわち母線５ａは回転軸Ｄを介してねじれた母線によって形成されている。つまり、側面６ａの切り下げは回転軸Ｄへの放射方向に沿って縮小しており、すなわち、螺旋爪１０の前面部における切り下げ角度β１は後面部の切り下げ角度β２よりも大きくなる。全体的に見て、側面６ａはねじれ面を形成し、その母線はねじれ面の規則性にしたがって回転軸を通じる直線となり、そのねじれ角度は、特定の垂直レベルで見ると、常に一定である。したがって、螺旋爪１０の全ての縁部は直線によって形成される。爪部材１０ａ、フラット１０ｂおよび平面状の屋根形状１０ｃからなる爪形状が選択されている。
明確化のため母線５ａはいずれも回転軸Ｄまで延長されており、これによってその軌道の規則性を容易に理解することができる。
以下の図３ないし７においては、いずれも螺旋爪１０が、それぞれ同等な基礎部材１０ａ、同等なフラット１０ｂ、しかしながら異なった屋根形状をもって示されている。
図３は、側方の斜面１１を備えた平面状の屋根形状１０ｄに関するものである。
図４は、切妻形の屋根形状１０ｅに関するものである。両方の屋根斜面は、螺旋爪１０の中央縦断面内の線１２上で交差している。ここにおいても、螺旋爪１０の半分のみが示されており；他の半分は図面を簡略化するため省略してある。勿論、このような半爪形状も絶対的に有効な爪形状として考えることができ、例えば、一回転方向にのみ負荷のかかるギアにおいて有効である。
図５において、螺旋爪１０は、平面屋根形状１０ｆを備えており、これは側面６に向かって丸め１３を備えている。
図６のくさび爪１０は、長円形の屋根形状１０ｇを備えており、これはフラット１０ｂ上に接合され、さらにこれは基礎部材１０ａ上に接合され、これも図２ないし６の基礎部材の形状と同等である。
図６も中央縦断面に沿って切断した半分の螺旋爪が示されているが、図７においては、同一の爪が完全に図示されている。ここで、側面６ａの母線５ａならびに対向する切り下げられた側面６ｂの母線５ｂが共に図示されている。屋根形状１０ｇは、半長円によって形成されており、これは特に楕円形とすることができる。
図７は図６の半分の爪を中央軸に関して対称に形成したものであり、これにより、図２ないし５のものからも同様に爪を完全化し得ることが理解される。完成された歯車が必要とする爪方式ならびに爪形状にしたがって、それぞれの基礎部材の高さｈ、幅ｂ、ならびに放射方向の長さｌが決定される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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