-
HINTERGRUND DER ERFINDUNG
-
1. Bereich der Erfindung
-
Die
Erfindung betrifft eine Leistungsübertragungsvorrichtung.
-
Beschreibung des zugehörigen
Stands der Technik
-
Eine
Leistungsübertragungsvorrichtung überträgt
Leistung von einer Vorrichtung auf eine andere. Einige Leistungsübertragungsvorrichtungen
weisen eine Vielzahl von Zahnrädern auf, die miteinander
in Eingriff sind. Vierradgetriebene Fahrzeuge und große
sechsradgetriebene Fahrzeuge haben beispielsweise eine Leistungsübertragungsvorrichtung,
die eine Antriebskraft zwischen den Vorderrädern und den
Hinterrädern überträgt.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung weist drei Zahnräder
auf: ein Antriebszahnrad, in das Leistung von einer Kraftmaschine
eingeleitet wird, ein Leerlaufzahnrad, das mit dem Antriebszahnrad
eingreift, und ein Abtriebszahnrad, das mit dem Leerlaufzahnrad
eingreift.
-
Die
japanische Gebrauchsmusteranmeldungsoffenlegung Nr.
06-025652 beschreibt ein Schmiersystem
einer Leistungsübertragungsvorrichtung, bei dem eine Öleingangsvertiefung
und ein Einlassanschluss einer Ölablaufvertiefung übereinander
in einer radialen Richtung eines Eingangszahnrads vorgesehen sind
und bei dem der Einlassanschluss an einer Position mündet,
die im Allgemeinen auf der selben Höhe wie ein Teil gelegen
ist, von dem Öl von der Öleingangsvertiefung zu
einem Ölhalteabschnitt eine hintere Abdeckung eingeführt
wird.
-
Eine
Zahnradgeräuschentwicklung kann gelegentlich erzeugt werden,
wenn die Zahnräder, die in der Leistungsübertragungsvorrichtung
vorgesehen sind, miteinander in Eingriff sind, so dass sie angetrieben
werden. Daher sind Technologien zum Verringern der Zahnradgeräuschentwicklung
bekannt.
-
Die
japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr.
2004-125054 beschreibt ein geschmiedetes
Zahnrad, bei dem Zähne, die durch Ändern von zumindest
einem Parameter bestehend aus der Zahndicke und dem Druckwinkel
eines Referenzzahnprofils innerhalb des Genauigkeitsbereichs erhalten
werden, der für die Zähne erforderlich ist, entlang
dem Referenzzahnprofil angeordnet sind. Das durch diese Konstruktion
erhaltene Zahnrad hat Zähne, die jeweils veränderte
Profile haben und eine Radgeräuschentwicklung verhindern
können.
-
Zusätzlich
zu der vorstehend angegebenen Offenlegung wurden Verfahren zum Verringern
einer Zahnradgeräuschentwicklung offenbart, die erzeugt
werden, wenn Zahnräder im Eingriff miteinander sind, so dass
sie angetrieben werden (siehe beispielsweise die japanische Patentanmeldungsoffenlegung
Nr.
2004-061487 ,
die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr.
2006-144995 , die japanische Patentanmeldungsoffenlegung
Nr.
2000-220726 ,
die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr.
2002-235836 , die japanische Patentanmeldungsoffenlegung
Nr.
2002-235837 und
die japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr.
2001-263453 ).
-
Bei
der Leistungsübertragungsvorrichtung einschließlich
drei Zahnrädern ist das Antriebszahnrad als ein erstes
Zahnrad im Eingriff mit dem Leerlaufzahnrad als ein Zwischenzahnrad
und ist das Leerlaufzahnrad in Eingriff mit dem Abtriebszahnrad
als zweites Zahnrad. Obwohl die Verfahren, die in den vorstehend
erwähnten Offenlegungen beschrieben sind, eine Zahnradgeräuschentwicklung
auf Grund des Eingriffs zwischen den Zahnrädern verringern,
gibt es noch Raum für eine Verbesserung des Aufbaus der
Leistungsübertragungsvorrichtung, bei dem eine Zahnradgeräuschentwicklung,
die zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zwischenzahnrad erzeugt
wird, und eine Zahnradgeräuschentwicklung, die zwischen
dem Zwischenzahnrad und dem zweiten Zahnrad erzeugt wird, sich gelegentlich
Verstärken, so dass die gesamte Zahnradgeräuschentwicklung
sich verstärkt.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Die
Erfindung stellt eine Leistungsübertragungsvorrichtung
zur Verfügung bei der eine Zahnradgeräuschentwicklung
verringert wird.
-
Ein
Gesichtspunkt der Erfindung ist auf eine Leistungsübertragungsvorrichtung
gerichtet, die Folgendes aufweist: ein erstes Zahnrad, das eine
Vielzahl von Zähnen hat, die ein identisches Zahnprofil
teilen; ein Zwischenzahnrad, das im Eingriff mit dem ersten Zahnrad
ist; und ein zweites Zahnrad, das im Eingriff mit dem Zwischenzahnrad
ist und eine Vielzahl von Zähnen hat, die ein identisches
Zahnprofil teilen, wobei das erste und das zweite Zahnrad eine identische
Anzahl von Zähnen, einen identischen Referenzdurchmesser
und eine identische Referenzteilung haben; und wobei das Zahnprofil
des ersten Zahnrads von demjenigen des zweiten Zahnrads verschieden
ist.
-
Ebenso
kann bei der Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß dem
Gesichtspunkt der Erfindung das Zahnprofil des ersten Zahnrads zumindest
bezüglich eines Druckwinkels, eines Schraubenwinkels, einer Zahnprofilrundheit
und einer Balligkeit verschieden von demjenigen des zweiten Zahnrads
unterschiedlich sein.
-
Ebenso
ist bei der Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß dem
Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Phase eines Einriffs
zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zwischenzahnrad im Allgemeinen entgegengesetzt
zu derjenigen eines Eingriffs zwischen dem Zwischenzahnrad und dem
zweiten Zahnrad.
-
Ebenso
kann bei der Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß dem
vorstehend genannten Gesichtspunkt der Erfindung die Phase des Eingriffs
zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zwischenzahnrad im Allgemeinen
entgegengesetzt zu derjenigen des Eingriffs zwischen dem Zwischenzahnrad
und dem zweiten Zahnrad ausgeführt werden, indem ein Kontaktzyklus
zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zwischenzahnrad von demjenigen
zwischen dem Zwischenzahnrad und dem zweiten Zahnrad um im Allgemeinen
einen halben Zyklus verschoben wird.
-
Ferner
können bei der Leistungsübertragungsvorrichtung
das Zahnprofil des ersten Zahnrads und dasjenige des zweiten Zahnrads
so konfiguriert sein, dass ein Zahnradübertragungsfehler
zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zwischenzahnrad einen Zahnradübertragungsfehler
zwischen dem Zwischenzahnrad und dem zweiten Zahnrad aufhebt.
-
Darüber
hinaus können bei der Leistungsübertragungsvorrichtung
gemäß dem Gesichtspunkt der Erfindung das Zahnprofil
des ersten Zahnrads und dasjenige des zweiten Zahnrads so konfiguriert
sein, dass eine Amplitude des Zahnradübertragungsfehlers
zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zwischenzahnrad im Allgemeinen
dieselbe wie diejenige des Zahnradübertragungsfehlers zwischen
dem Zwischenzahnrad und dem zweiten Zahnrad ist.
-
Ferner
kann bei der Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß dem
Gesichtspunkt der Erfindung zumindest das erste Zahnrad, das Zwischenzahnrad
oder das zweite Zahnrad ein Schraubenzahnrad sein.
-
Gemäß der
Erfindung ist es möglich, eine Leistungsübertragungsvorrichtung
zu schaffen, bei der eine Zahnradgeräuschentwicklung weitergehend
verringert werden kann.
-
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
vorstehend genannte und/oder weitergehende Aufgaben, Merkmale sowie
Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beigefügten
Zeichnungen ersichtlich, in denen ähnliche Bezugszeichen verwendet
werden, um ähnliche Elemente darzustellen und wobei:
-
1 eine
schematische Querschnittsansicht einer Leistungsübertragungsvorrichtung
gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist;
-
2 eine
schematische Querschnittsansicht eines Teils der Leistungsübertragungsvorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung
ist, wobei ein Antriebszahnrad, ein Leerlaufzahnrad und ein Abtriebszahnrad
vorgesehen sind;
-
3 eine
schematische Draufsicht des Antriebszahnrads, des Leerlaufzahnrads
und des Abtriebzahnrads ist, die in derselben Phase miteinander
im Eingriff sind;
-
4 eine
schematische Draufsicht des Antriebszahnrads, des Leerlaufzahnrads
und des Abtriebszahnrads ist, die in der entgegengesetzten Phase
miteinander im Eingriff sind;
-
5 eine
schematische Draufsicht ist, die die Anordnung des Antriebszahnrads,
des Leerlaufzahnrads und des Abtriebszahnrads gemäß der
Erfindung darstellt.
-
6 eine
Graphik ist, die den Zahnradübertragungsfehler darstellt,
der zwischen zwei Zahnrädern erzeugt wird, die miteinander
in Eingriff sind;
-
7 den
Zahnradübertragungsfehler darstellt, der bei einer Struktur
erzeugt wird, bei der drei Zahnräder gleichzeitig in derselben
Phase miteinander in Eingriff sind;
-
8 den
Zahnradübertragungsfehler darstellt, der bei einer Struktur
erzeugt wird, bei der drei Zahnräder gleichzeitig in der
entgegengesetzten Phase miteinander im Eingriff sind;
-
9 eine
schematische perspektivische Ansicht ist, die den Abwandlungsbetrag
des Druckwinkels eines Zahnradzahns darstellt;
-
10 eine
schematische perspektivische Ansicht ist, die den Abwandlungsbetrag
der Zahnprofilrundheit eines Zahnradzahns darstellt;
-
11 eine
schematische perspektivische Ansicht ist, die den Abwandlungsbetrag
des Schraubenwinkels eines Zahnradzahns darstellt;
-
12 eine
schematische perspektivische Ansicht ist, die den Abwandlungsbetrag
der Balligkeit eines Zahnradzahns darstellt;
-
13 den
Zahnradübertragungsfehler darstellt, der bei einer Struktur
erzeugt wird, bei der drei Zahnräder gemäß der
Erfindung gleichzeitig miteinander im Eingriff sind, wenn die Zahnprofile
von zwei Zahnrädern jeweils abgewandelt sind; und
-
14 eine
Graphik ist, die die Wirkung zum Verringern der Zahnradgeräuschentwicklung
darstellt, die durch die Leistungsübertragungsvorrichtung
gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung
erzielt wird.
-
GENAUE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
-
Eine
Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter
Bezugnahme auf die 1–13 beschrieben.
Die Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel kann an einem vierradgetriebenen Fahrzeug
montiert werden.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung wird ebenso als „Mehrfachübertragungsvorrichtung"
bezeichnet. Die Leistungsübertragungsvorrichtung ist mit
der Ausgangsseite eines Getriebes verbunden. Die Drehkraft (Antriebskraft)
einer Kraftmaschine wird in das Getriebe eingeleitet und die Drehkraft,
die von dem Getriebe abgegeben wird, wird in die Leistungsübertragungsvorrichtung
eingeleitet.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung verteilt die Drehkraft,
die von dem Getriebe abgegeben wird, und gibt diese an eine vordere
Kardanwelle für Vorderräder und eine hintere Kardanwelle
für Hinterräder ab. Beispielsweise kann die Leistungsübertragungsvorrichtung
60% der eingeleiteten Drehkraft auf die hintere Kardanwelle und
40% der eingeleiteten Drehkraft auf die vordere Kardanwelle übertragen.
Die vordere Kardanwelle ist mit den Vorderrädern verbunden
und die hintere Kardanwelle ist mit den Hinterrädern verbunden.
-
1 ist
eine schematische Querschnittsansicht einer Leistungsübertragungsvorrichtung
gemäß diesem Ausführungsbeispiel. Die
Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel weist drei Zahnräder auf:
Ein Antriebszahnrad 1 als erstes Zahnrad; ein Leerlaufzahnrad 2 als
Zwischenzahnrad für einen Eingriff mit dem Antriebszahnrad 1;
und ein Abtriebszahnrad 3 als zweites Zahnrad für
einen Eingriff mit dem Leerlaufzahnrad 2.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung weist ein Gehäuse 11 auf.
Das Antriebszahnrad 1, das Leerlaufzahnrad 2 und
das Abtriebszahnrad 3 sind in dem Gehäuse 11 angeordnet.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung weist eine Eingangswelle 21 zum
Aufnehmen einer Drehkraft von dem Getriebe auf. Die Eingangswelle 21 ist
mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbunden.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung weist ein Differenzial 25 auf.
Die Leistungsübertragungsvorrichtung weist eine Ausgangswelle 22 auf,
die mit dem Differenzial 25 verbunden ist. Die Ausgangswelle 22 ist mit
der hinteren Kardanwelle gekoppelt. Das Antriebszahnrad 1 ist
mit dem Differenzial 25 verbunden. Die Leistungsübertragungsvorrichtung
ist so konfiguriert, dass die Drehkraft des Differenzials 25 auf
das Antriebszahnrad 1 übertragen wird.
-
Die
Eingangswelle 21 ist so angeordnet, dass sie sich durch
das Antriebszahnrad 1 erstreckt. Die Eingangswelle 21 ist
so konfiguriert, dass sie sich um die Drehachse 51 dreht.
Ein Lager 31 ist zwischen dem Antriebszahnrad 1 und
der Eingangswelle 21 angeordnet.
-
Das
Antriebszahnrad 1 ist durch ein Lager 32 an dem
Gehäuse 11 gestützt. Das Antriebszahnrad 1 ist so
konfiguriert, dass es sich um die Drehachse 51 dreht. Die
Drehachse 51 der Eingangswelle 21 ist dieselbe wie
die Drehachse 51 des Antriebszahnrads 1.
-
Die
Ausgangswelle 22 ist durch ein Lager an dem Gehäuse 11 35 gestützt.
Die Ausgangswelle 22 ist so konfiguriert, dass sie sich
um die Drehachse 51 dreht. Die Drehachse 51 der Ausgangswelle 22 ist
dieselbe wie die Drehachse 51 des Antriebszahnrads 1.
-
Das
Leerlaufzahnrad 2 ist so konfiguriert, dass es sich um
die Drehachse 52 dreht. Das Leerlaufzahnrad 2 ist
an dem Gehäuse 11 durch ein Lager 33 gestützt.
Das Abtriebszahnrad 3 ist konfiguriert, um sich um die
Drehachse 53 zu drehen. Die Drehachsen 51 bis 53 sind
im Allgemeinen parallel zueinander. Das Abtriebszahnrad 3 ist
an dem Gehäuse 11 durch ein Lager 34 gestützt.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung weist eine Ausgangswelle 23 auf.
Die Ausgangswelle 23 ist so konfiguriert, dass sie sich
gemeinsam mit dem Abtriebszahnrad dreht. Die Ausgangswelle 23 ist
mit der vorderen Kardanwelle verbunden. Die vordere Kardanwelle
ist mit den Vorderrädern verbunden.
-
Bei
der Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel wird die Drehkraft des Getriebes in
die Eingangswelle 51 eingeleitet. Die Drehkraft der Eingangswelle 21 wird
auf das Differenzial 25 übertragen. Die Drehkraft
des Differenzials 25 wird auf die Ausgangswelle 22 und
das Antriebszahnrad 1 übertragen.
-
Die
Drehkraft, die auf die Ausgangswelle 22 übertragen
wird, wird über die hintere Kardanwelle auf die Hinterräder übertragen.
Die Drehkraft, die in das Antriebszahnrad 1 eingeleitet
wird, wird auf das Leerlaufzahnrad 2 übertragen.
Die Drehkraft, die in das Leerlaufzahnrad 2 eingeleitet
wird, wird auf das Abtriebszahnrad 3 übertragen.
Die Drehkraft, die auf das Abtriebszahnrad 3 übertragen
wird, wird von der Ausgangswelle 23 abgegeben. Die Drehkraft,
die von der Ausgangswelle 23 abgegeben wird, wird über
die vordere Kardanwelle auf die Vorderräder übertragen.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist somit konfiguriert, um die Drehkraft
zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern
zu verteilen.
-
2 ist
eine schematische Querschnittsansicht der Leistungsübertragungsvorrichtung
gemäß diesem Ausführungsbeispiel. 2 zeigt
einen Querschnitt entlang einer Ebene, in der das Antriebszahnrad 1, das
Leerlaufzahnrad 2 und das Abtriebszahnrad 3 angeordnet
sind.
-
Das
Antriebszahnrad 1, das Leerlaufzahnrad 2 und das
Abtriebszahnrad 3 gemäß diesem Ausführungsbeispiel
sind jeweils ein Schraubenzahnrad. Ein Schraubzahnrad ist ein zylindrisches
Zahnrad mit Zähnen mit einem Schraubenverlauf. Die Leistungsübertragungsvorrichtung
gemäß diesem Ausführungsbeispiel weist
einen Getriebestrang auf, bei dem Zahnräder an drei Achsen
gleichzeitig miteinander im Eingriff sind.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel haben das erste und das zweite
Zahnrad identische Zahnradspezifikationen. Das Antriebszahnrad 1 (das
erste Zahnrad) und das Abtriebszahnrad 3 (das zweite Zahnrad)
haben eine identische Anzahl von Zähnen, einen identischen
Referenzdurchmesser und eine identische Referenzteilung zueinander
(der Referenzdurchmesser und die Referenzteilung sind dem japanischen
Industriestandard (JIS B 0121:1999 und JIS B0102:1999) definiert).
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß diesem
Ausführungsbeispiel ist so konfiguriert, dass die Phase
des Eingriffs zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem Leerlaufzahnrad 2 im
Allgemeinen entgegengesetzt zu derjenigen des Eingriffs zwischen
dem Leerlaufzahnrad 2 und dem Abtriebszahnrad 3 ist.
Als nächstes wird ein Fall beschrieben, bei dem die Phasen
des Eingriffs zwischen diesen Zahnrädern dieselbe ist,
und wird ein Fall beschrieben, bei dem die Phasen des Eingriffs
zwischen diesen Zahnrädern entgegengesetzt zueinander sind.
-
3 ist
eine schematische Draufsicht der drei Zahnräder, die in
derselben Phase miteinander im Eingriff sind. Das Antriebszahnrad 1 hat
eine Vielzahl von Zähnen 1a, die in Umfangsrichtung
angeordnet sind. Das Antriebszahnrad 2 hat eine Vielzahl
von Zähnen 2a, 2b, die in der Umfangsrichtung
angeordnet sind. Das Abtriebszahnrad 3 hat eine Vielzahl
von Zähnen 3a, die in Umfangsrichtung angeordnet
sind.
-
Das
Antriebszahnrad 1 dreht sich in der Richtung, die durch
den Pfeil 91 angegeben ist. Die Zähne 1a des
Antriebszahnrads 1 pressen die Zähne 2a des
Leerlaufzahnrads 2, um das Leerlaufzahnrad 2 in
der Richtung zu drehen, die durch den Pfeil 92 angegeben
ist. Die Zähne 2b des Leerlaufzahnrads 2 pressen
die Zähne 3a des Abtriebszahnrads 3,
um das Abtriebszahnrad 3 in der Richtung zu drehen, die
durch den Pfeil 93 angegeben ist.
-
Wenn
das Antriebszahnrad 1, das Leerlaufzahnrad 2 und
das Abtriebszahnrad 3 im Eingriff in derselben miteinander
Phase sind, berührt beispielsweise ein gewisser Zahn 1a des
Antriebszahnrads 1 einen gewissen Zahn 2a des
Leerlaufzahnrads 2, wenn ein gewisser Zahn 2b des
Leerlaufzahnrads 2 einen gewissen Zahn 3a des
Abtriebzahnrads 3 berührt. Ebenso trennt sich
ein gewisser Zahn 2b des Leerlaufzahnrads 2 von einem
gewissen Zahn 3a des Abtriebszahnrads 2, wenn
ein gewisser Zahn 1a des Antriebszahnrads 1 sich von
einem gewissen Zahn 2a des Leerlaufzahnrads 2 trennt.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist in dem Fall, dass die Zahnräder
miteinander in der selben Phase im Eingriff sind, der Zyklus, in
dem der Zahn des Antriebszahnrads 1 einen Zahn des Leerlaufzahnrads 2 berührt,
im Allgemeinen derselbe wie derjenige, in dem ein Zahn des Leerlaufzahnrads 2 einen
Zahn des Abtriebszahnrads 3 berührt.
-
4 ist
eine schematische Draufsicht der drei Zahnräder, die in
der entgegengesetzten Phase miteinander im Eingriff sind. Wenn die
Zahnräder in der entgegengesetzten Phase miteinander im
Eingriff sind, berührt beispielsweise ein gewisser Zahn 1a des
Antriebszahnrads 1 einen gewissen Zahn 2a des
Leerlaufzahnrads 2 im Allgemeinen in der Mitte eines Zyklus,
in dem ein gewisser Zahn 2b des Leerlaufzahnrads 2 einen
gewissen Zahn 3a des Abtriebszahnrads 3 berührt.
Wie vorstehend beschrieben ist, ist in dem Fall, dass die Zahnräder
in der entgegengesetzten Phase miteinander im Eingriff sind, der
Kontaktzyklus zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem Leerlaufzahnrad 2 von
demjenigen zwischen dem Leerlaufzahnrad 2 und dem Abtriebszahnrad 3 um
im Allgemeinen einen halben Zyklus verschoben.
-
5 ist
eine schematische Draufsicht des Antriebszahnrads 1, des
Leerlaufzahnrads 2 und des Abtriebszahnrads 3 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel. Ein Winkel θ wird zwischen
der Linie, die die Drehachse 51 des Antriebszahnrads 1 und
die Drehachse 52 des Leerlaufzahnrads 2 berührt,
und der Linie, die die Drehachse 52 des Leerlaufzahnrads 2 und
die Drehachse 53 des Abtriebszahnrads 3 berührt,
gebildet. Der Winkel θ ist in diesem Ausführungsbeispiel
so eingerichtet, dass ein Eingriff zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem
Leerlaufzahnrad 2 entgegengesetzt zu dem Eingriff zwischen
dem Leerlaufzahnrad 2 und dem Abtriebszahnrad 3 ist.
-
Beispielsweise
hat das Antriebszahnrad 1 und das Abtriebszahnrad 3 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel X Zähne. Das Leerlaufzahnrad 2 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel hat Y Zähne (Anzahl von Teilungen).
-
Als
nächstes wird eine Berechnung durchgeführt, um
die Anzahl von Teilungen (Zähnen) des Leerlaufzahnrads 2 zu
erhalten, die innerhalb des Bereichs des Winkels θ angeordnet
sind. Anzahl von Teilungen = θ/(Winkel
pro Zahn) (1)
-
Der
Winkel kann durch (360°/Y ) bestimmt werden. Die Anzahl
von Teilungen des Leerlaufzahnrads 2, die innerhalb des
Bereichs des Winkels θ angeordnet sind, wird nämlich
durch den folgenden Ausdruck (2) dargestellt: Anzahl von Teilungen = θ/(360/Y) (2)
-
Die
Zahnräder sind im Allgemeinen in der entgegengesetzten
Phase im Eingriff miteinander, wenn die so erhaltene Anzahl von
Teilungen im Wesentlichen gleich einer Ganzzahl ist. Es ist möglich,
die Zahnräder miteinander in der entgegengesetzten Phase
in Eingriff zu bringen, indem ein geeigneter Winkel θ ausgewählt wird,
der die Anzahl von Teilungen im Wesentlichen gleich einer Ganzzahl
macht.
-
Dagegen
sind die Zahnräder im Allgemeinen in der selben Phase miteinander
im Eingriff, wenn die Anzahl von Teilungen, die durch den Ausdruck
(2) erhalten wird, der vorstehend angegeben wird, im Wesentlichen (n(Ganzzahl)
+ 0,5) ist. Somit sind näherungsweise (n + 0,5) Zähne
in dem Fall in dem Bereich des Winkels θ angeordnet, dass
die Zahnräder in der selben Phase im Eingriff miteinander
sind, wie in 3 gezeigt ist, während
näherungsweise eine Anzahl (Ganzzahl) von Zähnen
innerhalb des Bereichs des Winkels θ angeordnet sind, dass
die Zahnräder in der entgegentgesetzten Phase im Eingriff
miteinander sind, wie in 4 gezeigt ist.
-
6 ist
eine Graphik, die den Zahnradübertragungsfehler darstellt,
der erzeugt wird, indem ein Zahnrad im Eingriff mit einem anderen
Zahnrad ist. Die horizontale Achse stellt die Zeit dar und die vertikale
Achse stellt den Zahnradübertragungsfehler dar. Eine Drehkraft
wird übertragen, wenn ein Zahnrad mit einem anderen Zahnrad
im Eingriff ist. Der Ausdruck „Zahnradübertragungsfehler",
der hier verwendet wird, bezieht sich auf den Betrag einer Variation
des Drehwinkels für einen entsprechenden Zahn eines Abtriebszahnrads
mit Bezug auf eine Drehung eines Antriebszahnrads. Der Zahnradübertragungsfehler
stellt ein Voreilen und eine Verzögerung des Abtriebszahnrads
dar. Die Kurve 60 stellt ein Beispiel des Zahnradübertragungsfehlers
dar. Ein Eingriff von einem Zahn entspricht einem Zyklus der Kurve 60.
Idealer Weise wird die Amplitude des Zahnradübertragungsfehlers
minimal gehalten.
-
7 ist
eine erste Graphik, die den Zahnradübertragungsfehler gemäß diesem
Ausführungsbeispiel zeigt. 7 entspricht
dem Fall, der in 3 gezeigt ist, in dem die Phase
des Eingriffs zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem Leerlaufzahnrad 2 dieselbe
wie diejenige des Eingriffs zwischen dem Leerlaufzahnrad 2 und
dem Abtriebszahnrad 3 ist. Die Kurve 61 stellt
den Zahnradübertragungsfehler zwischen dem Antriebszahnrad 1 und
dem Leerlaufzahnrad 2 dar. Die Kurve 62 stellt
den Zahnradübertragungsfehler zwischen dem Leerlaufzahnrad 2 und
dem Abtriebszahnrad 3 dar.
-
Wenn
die Zahnräder in derselben Phase miteinander im Eingriff
sind, werden diese Zahnradübertragungsfehler aufsummiert,
was einen großen Zahnradübertragungsfehler zur
Folge hat, der durch die Vorwürfe 63 angegeben
wird. Als Folge wird eine Zahnradgeräuschentwicklung verstärkt.
Wenn somit die Zahnräder miteinander in derselben Phase
in Eingriff sind, wird die Zahnradgeräuschentwicklung verstärkt.
-
8 ist
eine zweite Graphik, die den Zahnradübertragungsfehler
gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt. 8 stellt
den Fall dar, der in 4 gezeigt ist, den dem die Phase
des Eingriffs zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem Leerlaufzahnrad 2 entgegengesetzt
zu derjenigen des Eingriffs zwischen dem Leerlaufzahnrad 2 und
dem Abtriebszahnrad 3 ist. Die Kurve 64 stellt
den Zahnradübertragungsfehler zwischen dem Antriebszahnrad 1 und
dem Leerlaufzahnrad 2 dar. Die Kurve 65 stellt
den Zahnradübertragungsfehler zwischen dem Leerlaufzahnrad 2 und
dem Abtriebszahnrad 3 dar.
-
Wenn
die Zahnräder in der entgegengesetzten Phase miteinander
im Eingriff sind, heben die Zahnradübertragungsfehler einander
auf, so dass sich ein kleiner Zahnradübertragungsfehler
ergibt, wie durch die Kurve 66 angegeben ist. Als Folge
wird die Zahnradgeräuschentwicklung vermindert. Es ist
somit möglich, die Zahnradgeräuschentwicklung
zu verringern, die in einem Getriebestrangaufbau erzeugt wird, in
dem drei Zahnräder gleichzeitig miteinander im Eingriff
sind, indem die Zahnräder in der entgegengesetzten Phase
miteinander eingreifen.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel ist die Phase des Eingriffs
zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem Leerlaufzahnrad 2 im
Allgemeinen entgegengesetzt zu derjenigen des Eingriffs zwischen
dem Leerlaufzahnrad 2 und dem Abtriebszahnrad 3 und
sind die Amplituden des Zahnradübertragungsfehlers der
entsprechenden Eingriffe im Allgemeinen einander gleich. Daher heben
sich die Zahnradübertragungsfehler der jeweiligen Eingriffe
gegenseitig auf, was eine verringerte Zahnradgeräuschentwicklung
zur Folge hat.
-
Unter
Bezugnahme auf die 1 und 2 sind in
diesem Ausführungsbeispiel das Antriebszahnrad 1 und
das Abtriebszahnrad 3, die die identischen Spezifikationen
haben, mit einem einzigen Leerlaufzahnrad 2 angeordnet,
das zwischen diese gesetzt ist. Auch bei einer solchen Konfiguration
können die Zahnradübertragungsfehler der jeweiligen
Eingriffe verschieden zueinander auf Grund von beispielsweise einer
Differenz des Stützaufbaus für das Antriebszahnrad 1 und
demjenigen für das Abtriebszahnrad 3 sein.
-
Wie
in 1 gezeigt ist, ist die Gestalt eines Teils des
Gehäuses 12, das das Antriebszahnrad 1 stützt, verschieden
von derjenigen eines Teils des Gehäuses 11, das
das Abtriebszahnrad 3 stützt. In diesem Fall kann
eine geringfügige Verformung des Gehäuses 11 selbst
beispielsweise die jeweiligen Achsen der Zahnräder geringfügig
fehlausrichten. Eine derartige Fehlausrichtung hat einen Zahnradübertragungsfehler
zwischen den Zahnrädern zur Folge. Es tritt nämlich
eine Differenz zwischen den absoluten Werten der Amplituden des Zahnradübertragungsfehlers
der Eingriffe auf. Daher kann ein Zahnradübertragungsfehler
auch dann übrig bleiben, wenn die entsprechenden Zahnräder
so angeordnet sind, dass die Zahnradübertragungsfehler
zwischen diesen in der entgegengesetzten Phase zueinander liegen,
wie in 8 gezeigt ist.
-
In
diesem Ausführungsbeispiel sind zum Verringern des verbleibenden
Zahnradübertragungsfehlers das Antriebszahnrad 1 und
das Abtriebszahnrad 3 so konfiguriert, dass sie unterschiedliche
Zahnprofile haben. Zumindest eines der Zahnprofile des Antriebszahnrads 1 und
des Abtriebszahnrads 3 ist nämlich modifiziert,
so dass ihre Zahnprofile voneinander verschieden sind.
-
Das
Zahnprofil einer Vielzahl von Zähnen, die an jedem Zahnrad
ausgebildet sind, ist identisch. Das Antriebszahnrad 1 hat
nämlich eine Vielzahl von Zähnen, die ein identisches
Zahnprofil haben, und das Abtriebszahnrad 3 hat eine Vielzahl
von Zähnen, die ein identisches Zahnprofil haben.
-
Der
Zahnprofilparameter, der abzuwandeln ist, kann der Druckwinkel,
der Schraubenwinkel, die Zahnprofilrundheit und die Balligkeit eines
jeweiligen Zahns sein (das Zahnprofil ist in dem japanischen Industriestandard
(JIS B 0121: 1999, JIS B 1702-1: 1998 und JIS B 0102: 1999) definiert).
-
In
diesem Ausführungsbeispiel wird von diesen Zahnprofilparametern
der Schraubenwinkel abgewandelt. Der Zahnradübertragungsfehler
kann weitergehend verringert werden, indem das Zahnprofil des Antriebszahnrads 1 und
dasjenige des Antriebszahnrads 3 unterschiedlich voneinander
ausgeführt werden. Die Abwandlung der entsprechenden Zahnprofilparameter
wird nachstehend beschrieben.
-
9 ist
eine schematische perspektivische Ansicht eines Zahnradzahns, die
den Abwandlungsbetrag des Druckwinkels darstellt. Ein Zahn 15 hat
ein Referenzzahnprofil. Das Referenzzahnprofil ist das Zahnprofil
von beispielsweise einem evoluten Zahnrad (japanischer Industriestandard
(JIS B 1701-1: 1999)). Der Pfeil 81 gibt die Zahnbreitenrichtung
an. Der Pfeil 82 gibt die Zahnprofilrichtung an.
-
Der
Druckwinkel wird als Winkel zwischen einer Durchmesserlinie des
Teilungskreises und einer Tangente zu dem Zahnprofil an einem Punkt
definiert, an dem der Durchmesser des Teilungskreises und des Zahns
einander schneiden. Der Druckwinkel bestimmt die Richtung der Kraft,
die erzeugt wird, wenn der Zahn in Eingriff gebracht wird. Die Erhöhung
des Druckwinkels macht die Wurzel des Zahns dicker, so dass sich
die Festigkeit des Zahns verbessert. Die gestrichelte Linie 16 gibt
eine Erweiterung eines Zahnprofils an, die durch Erhöhen
des Druckwinkels erhalten wird. Der Abwandlungsbetrag des Druckwinkels
kann nicht durch den Winkel sondern beispielsweise durch die Länge
des Pfeils 83 entlang der Zahnoberseitenfläche
ausgedrückt werden, der durch Verlängern der gestrichelten
Linie 16 zu der Oberseitenfläche erhalten wird.
-
10 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die den Abwandlungsbetrag
der Zahnprofilrundheit darstellt. Die Zahnprofilrundheit wird als
Schwellung in der Zahnprofilrichtung definiert, die durch den Pfeil 82 angegeben
ist. Die gestrichelte Linie 17 gibt ein Zahnprofil an,
das durch Abwandeln der Zahnprofilrundheit erhalten wird. Der Abwandlungsbetrag
der Zahnprofilrundheit kann durch die Länge des Pfeils 84 entsprechend
dem Betrag der Schwellung an dem Wendepunkt des Zahnprofils des
Zahns 15 ausgedrückt werden.
-
11 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die den Abwandlungsbetrag
des Schraubenwinkels darstellt. Der Schraubenwinkel wird als Winkel
der Zahnspur relativ zu der Drehachse des Zahnrads definiert. Die
gestrichelte Linie 18 gibt ein Zahnprofil an, das durch
Abwandeln des Schraubenwinkels erhalten wird. Der Abwandlungsbetrag
des Schraubenwinkels kann nicht durch den Neigungswinkel der Zahnspur
relativ zu der Drehachse sondern ebenso durch die Länge
des Pfeils 85 an einer Ecke der Zahnoberseitenfläche ausgedrückt
werden, der durch Drehen der Zahnbreite, die durch den Pfeil 81 angegeben
ist, um eine entgegengesetzte Ecke als Drehpunkt erhalten wird.
-
12 ist
eine schematische perspektivische Ansicht, die den Abwandlungsbetrag
der Balligkeit darstellt. Die gestrichelte Linie 19 gibt
ein Zahnprofil an, das durch Abwandeln der Balligkeit erhalten wird.
Zum Abwandeln der Balligkeit wird eine Schwellung in der Zahnbreitenrichtung
ausgebildet, die durch den Pfeil 81 angegeben ist. Der
Abwandlungsbetrag der Balligkeit kann durch die Länge des
Pfeils 86 ausgedrückt werden, der den Betrag der
Schwellung im Allgemeinen an der Mitte in der Zahnbreitenrichtung
angibt.
-
Tabelle
1 zeigt die Abwandlungsbeträge der entsprechenden Zahnprofilparameter
des Antriebszahnrads
1 und des Abtriebszahnrads
3 gemäß diesem
Ausführungsbeispiel. Tabelle 1 zeigt relative Werte der
Abwandlungsbeträge des Antriebszahnrads
1 und
des Abtriebszahnrads
3, die in den
9–
12 gezeigt
sind. In diesem Ausführungsbeispiel entsprechen die Abwandlungsbeträge
den Abwandlungen von dem Profil eines Evolutenzahnrads als Referenzprofil.
Tabelle 1 zeigt die Abwandlungsbeträge der entsprechenden
Zahnprofilparameter für eine Zahnfläche, die während
einer Beschleunigung in Druckkontakt zu bringen ist, und derjenigen,
die während einer Verzögerung des Antriebszahnrads
1 und
des Abtriebszahnrads
3 in Kontakt zu bringen ist. Tabelle 1]
| | ANTRIEBSZAHNRAD | ABTRIEBSZAHNRAD |
| ZAHNFLÄCHE FÜR
BESCHLEUNIGUNG | ZAHNFLÄCHE FÜR
VERZÖGERUNG | ZAHNFLÄCHE FÜR
BESCHLEUNIGUNG | ZAHNFLÄCHE FÜR
VERZÖGERUNG |
| DRUCKWINKELABWANDLUNGSBETRAG | a | a | a | a |
| SCHRAUBENWINKELABWANDLUNGSBETRAG | b | b | b | b |
| ZAHNPROFILRUNDHEITABWANDLUNGSBETRAG | c | c | c | c |
| BALLIGKEITSABWANDLUNGSBETRAG | d | d | d | d |
-
In
diesem Ausführungsbeispiel sind die Abwandlungsbeträge
für den Druckwinkel, die Zahnprofilrundheit und die Balligkeit
sowohl für das Antriebszahnrad 1 als auch das
Abtriebszahnrad 3 dieselben. In diesem Ausführungsbeispiel
ist der Abwandlungsbetrag des Schraubenwinkels zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem
Abtriebszahnrad 3 unterschiedlich. Durch Einstellen des
Abwandlungsbetrags des Schraubenwinkels auf diese Weise kann eine
Zahnradgeräuschentwicklung weitgehend verhindert werden.
-
13 ist
eine dritte Graphik, die den Zahnradübertragungsfehler
gemäß diesem Ausführungsbeispiel zeigt. 13 stellt
die Situation dar, in der der Abwandlungsbetrag des Zahlenprofilparameters
zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem Abtriebszahnrad 3 unterschiedlich
ist. Die Kurve 67 stellt den Zahnradübertragungsfehler
zwischen dem Antriebszahnrad 1 und dem Leerlaufzahnrad 2 dar.
Die Kurve 68 stellt den Zahnradübertragungsfehler zwischen
dem Leerlaufzahnrad 2 und dem Abtriebszahnrad 3 dar.
In diesem Ausführungsbeispiel sind die absoluten Werte
der Amplituden der Kurve 67 und der Kurve 68 im
Allgemeinen dieselben in Folge der Abwandlung des Zahnprofils.
-
Somit
heben die Zahnradübertragungsfehler einander im Wesentlichen
vollständig auf, was einen Gesamtzahnradübertragungsfehler
von im Wesentlichen Null zur Folge hat, die durch die Kurve 69 angegeben ist.
Als Folge kann die Zahnradgeräuschentwicklung weitergehend
verringert werden.
-
Wie
vorstehend beschrieben ist, sind in diesem Ausführungsbeispiel
das Zahnprofil des Antriebszahnrads 1 und das Zahnprofil
des Abtriebszahnrads 3 so konfiguriert, dass die Amplitude
des Zahnradübertragungsfehlers zwischen dem Antriebszahnrad 1 und
dem Leerlaufzahnrad 2 im Allgemeinen dieselbe wie die Amplitude
des Zahnradübertragungsfehlers zwischen dem Leerlaufzahnrad 2 und
dem Antriebszahnrad 3 ist. Gemäß dieser
Konstruktion wird die Zahnradgeräuschentwicklung effektiv
verringert.
-
Ebenso
sind in diesem Ausführungsbeispiel das Zahnprofil des Antriebszahnrads
und das Zahnprofil des Abtriebszahnrads 3 so konfiguriert,
dass der Zahnradübertragungsfehler zwischen dem Antriebszahnrad 1 und
dem Leerlaufzahnrad 2 den Zahnradübertragungsfehler
zwischen dem Leerlaufzahnrad 2 und dem Abtriebszahnrad 3 aufhebt.
Gemäß dieser Konstruktion wird die Zahnradgeräuschentwicklung
effektiv verringert.
-
14 zeigt
die Ergebnisse des Versuchs, bei dem das Zahnprofil zwischen dem
Antriebszahnrad 1 und dem Abtriebszahnrad 3 dasselbe
ist, und eines Versuchs, bei dem das Zahnprofil zwischen dem Antriebszahnrad 1 und
dem Abtriebszahnrad 3 unterschiedlich ist. Eine Zahnradgeräuschentwicklung
um 3–5 dB verringert, indem der Schraubenwinkel des Antriebszahnrads 1 und
derjenige des Abtriebszahnrads 3 unterschiedlich voneinander
ausgeführt wurde. Wie vorstehend beschrieben ist, verringert
das individuelle Abwandeln der Zahnprofile des Antriebszahnrads 1 und
des Abtriebszahnrads 3 effektiv die Zahnradgeräuschentwicklung.
-
Obwohl
der Abwandlungsbetrag des Schraubenwinkels in diesem Ausführungsbeispiel
eingestellt wird, um die Zahnradgeräuschentwicklung zu
verringern, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt und
können alle Zahnprofilparameter abgewandelt werden. Beispielsweise
kann der Zahnprofilparameter, der abzuwandeln ist, zumindest einen
Parameter bestehend aus dem Druckwinkel, dem Schraubenwinkel, der
Zahnprofilrundheit und der Balligkeit aufweisen. Die Differenz des
Abwandlungsbetrags der entsprechenden Zahnprofilparameter, die beispielsweise
in den 9–12 gezeigt
sind, können 2 μm oder mehr und 15 μm
oder weniger betragen.
-
Zum
Abwandeln des Zahnprofils kann ein Zahnprofilparameter gemäß der
Art der Zahnradgeräuschentwicklung abgewandelt werden,
die durch die entsprechenden Zahnräder erzeugt wird. Beispielsweise
können die Zahnräder verschiedene Arten einer
Zahnradgeräuschentwicklung auf Grund der entsprechenden Stützstrukturen
für die Zahnräder erzeugen, wie vorstehend beschrieben
ist, und können die Zahnprofilparameter der Zahnräder
gemäß den Arten der erzeugten Zahnradgeräuschentwicklung
abgewandelt werden.
-
Obwohl
ein Schraubenzahnrad als Beispiel für die Beschreibung
dieses Ausführungsbeispiels herangezogen wird, ist die
Erfindung nicht darauf beschränkt und kann diese auf ein
Stirnrad angewendet werden, das ein zylindrisches Zahnrad mit Zähnen
mit ihrer Zahnspur ist, die parallel zu der Drehachse ist.
-
Obwohl
eine Leistungsübertragungsvorrichtung, die an einem Automobil
zu montieren ist, als Beispiel für die Beschreibung in
diesem Ausführungsbeispiel herangezogen wird, ist die Erfindung
nicht darauf beschränkt und kann auf jede Leistungsübertragungsvorrichtung
einschließlich eines ersten Zahnrads, eines Zwischenzahnrads
für einen Eingriff mit dem ersten Zahnrad und eines zweiten
Zahnrads für einen Eingriff mit dem Zwischenzahnrad angewendet
werden. In den vorstehend beschriebenen Zeichnungen sind identische oder
entsprechende Teile mit identischen Referenzen, Zeichen und Symbolen
versehen.
-
Es
ist verständlich, dass das vorstehend angegebene Ausführungsbeispiel
lediglich darstellend und nicht als beschränkend zu betrachten
ist. Der Anwendungsbereich der Erfindung ist nicht durch die vorstehend angegebene
Beschreibung sondern durch die beigefügten Ansprüche
definiert und umfasst alle Äquivalente, die durch die Ansprüche
abgedeckt werden, und alle Abwandlungen, die innerhalb des Anwendungsbereichs der
Ansprüche liegen.
-
Während
die Erfindung unter Bezugnahme auf ihre beispielhaften Ausführungsbeispiele
beschrieben wurde, ist verständlich, dass die Erfindung
nicht auf die beispielhaften Ausführungsbeispiele oder
Konstruktionen beschränkt ist. Dagegen soll die Erfindung
verschiedenartige Abwandlungen und äquivalente Anordnungen
abdecken. Während die verschiedenartigen Elemente der beispielhaften
Ausführungsbeispiele in verschiedenen Kombinationen und
Konfigurationen gezeigt sind, die beispielhaft sind, liegen zusätzlich
alle Kombinationen und Konfigurationen einschließlich mehr,
weniger oder einem einzigen Element ebenso innerhalb des Grundgedankens
und des Anwendungsbereichs der Erfindung.
-
Die
Leistungsübertragungsvorrichtung ist mit Folgendem versehen:
einem Antriebszahnrad 1 mit einer Vielzahl von Zähnen,
die jeweils ein identisches Zahnprofil haben; einem Leerlaufzahnrad 2,
das mit dem Antriebszahnrad 1 eingreift; und einem Abtriebszahnrad 3,
das mit dem Leerlaufzahnrad 2 eingreift, wobei das Abtriebszahnrad 3 eine
Vielzahl von Zähnen hat, die jeweils ein identisches Zahnprofil
haben. Das Antriebszahnrad 1 und das Abtriebszahnrad 3 haben
eine identische Anzahl von Zähnen, einen identischen Referenzdurchmesser
und eine identische Referenzteilung. Das Zahnprofil des Antriebszahnrads 1 ist
verschieden von demjenigen des Abtriebszahnrads 3.
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - JP 06-025652 [0004]
- - JP 2004-125054 [0006]
- - JP 2004-061487 [0007]
- - JP 2006-144995 [0007]
- - JP 2000-220726 [0007]
- - JP 2002-235836 [0007]
- - JP 2002-235837 [0007]
- - JP 2001-263453 [0007]