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Die Erfindung betrifft eine Leistungsübertragungsvorrichtung.
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Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
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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.
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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.
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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.
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JP 2004-125054 A 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.
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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
JP 2005-061487 A ,
JP 2006-144995 A ,
JP 2000-220726 A ,
JP 2002-235836 A ,
JP 2002-235837 A und
JP 2001-263453 A ).
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Weitere Leistungsübertragungsvorrichtungen gemäß dem Stand der Technik sind in
JP 2000-097294 A ,
DE 103 31 559 A1 ,
JP 2006-187177 A ,
JP 2003-322225 A und
JP 02-008537 A offenbart.
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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 Dokumenten 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.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Leistungsübertragungsvorrichtung zur Verfügung zu stellen, bei der eine Zahnradgeräuschentwicklung verringert wird.
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Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Leistungsübertragungsvorrichtung mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargelegt.
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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; wobei das Zahnprofil des ersten Zahnrads von demjenigen des zweiten Zahnrads verschieden ist, und wobei das Zahnprofil des ersten Zahnrads und dasjenige des zweiten Zahnrads so konfiguriert sind, dass ein Zahnradübertragungsfehler zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zwischenzahnrad einen Zahnradübertragungsfehler zwischen dem Zwischenzahnrad und dem zweiten Zahnrad aufhebt.
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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.
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Ebenso ist bei der Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß dem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung eine Phase eines Eingriffs zwischen dem ersten Zahnrad und dem Zwischenzahnrad im Allgemeinen entgegengesetzt zu derjenigen eines Eingriffs zwischen dem Zwischenzahnrad und dem zweiten Zahnrad.
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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.
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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.
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Ferner kann bei der Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß dem Gesichtspunkt der Erfindung zumindest das erste Zahnrad, das Zwischenzahnrad oder das zweite Zahnrad ein Schraubenzahnrad sein.
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Gemäß der Erfindung ist es möglich, eine Leistungsübertragungsvorrichtung zu schaffen, bei der eine Zahnradgeräuschentwicklung weitergehend verringert werden kann.
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Figurenliste
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Die vorstehend genannten und/oder weitergehende 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 Zahnrader 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.
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GENAUE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN
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Eine Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß einem Ausfuhrungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird unter Bezugnahme auf die 1-13 beschrieben. Die Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel kann an einem vierradgetriebenen Fahrzeug montiert werden.
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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.
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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.
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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.
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Die Leistungsübertragungsvorrichtung weist ein Gehäuse 11 auf. Das Antriebszahnrad 1, das Leerlaufzahnrad 2 und das Abtriebszahnrad 3 sind in dem Gehäuse 11 angeordnet.
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Die Leistungsübertragungsvorrichtung weist eine Eingangswelle 21 zum Aufnehmen einer Drehkraft von dem Getriebe auf. Die Eingangswelle 21 ist mit einer Ausgangswelle des Getriebes verbunden.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 ubertragen. Die Drehkraft des Differenzials 25 wird auf die Ausgangswelle 22 und das Antriebszahnrad 1 übertragen.
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Die Drehkraft, die auf die Ausgangswelle 22 übertragen wird, wird über die hintere Kardanwelle auf die Hinterrader 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.
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Die Leistungsübertragungsvorrichtung gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist somit konfiguriert, um die Drehkraft zwischen den Vorderrädern und den Hinterrädern zu verteilen.
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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.
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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.
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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 Zahnen, 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).
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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.
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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.
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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 Zahne 3a des Abtriebszahnrads 3, um das Abtriebszahnrad 3 in der Richtung zu drehen, die durch den Pfeil 93 angegeben ist.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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:
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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.
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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 9 angeordnet, dass die Zahnräder in der selben Phase im Eingriff miteinander sind, wie in 3 gezeigt ist, während näherungsweise eine Anzahl (Ganzzahl) von Zahnen innerhalb des Bereichs des Winkels θ angeordnet sind, dass die Zahnräder in der entgegentgesetzten Phase im Eingriff miteinander sind, wie in 4 gezeigt ist.
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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.
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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 Zahnradubertragungsfehler zwischen dem Leerlaufzahnrad 2 und dem Abtriebszahnrad 3 dar.
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Wenn die Zahnrader 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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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.
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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.
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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 Zahnoberseitenflache ausgedrückt werden, der durch Verlängern der gestrichelten Linie 16 zu der Oberseitenflache erhalten wird.
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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.
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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.
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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 Lange des Pfeils 86 ausgedrückt werden, der den Betrag der Schwellung im Allgemeinen an der Mitte in der Zahnbreitenrichtung angibt.
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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 Ausfuhrungsbeispiel entsprechen die Abwandlungsbeträge den Abwandlungen von dem Profil eines Evolutenzahnrads als Referenzprofil. Tabelle 1 zeigt die Abwandlungsbetrage 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
| ANTRIEBS ZAHNRAD | ABTRIEBS ZAHNRAD |
ZAHNFLACHE FÜR BESCHLEUNIGUNG | ZAHNFLÄCHE FÜR VERZÖGERUNG | ZAHNFLÄCHE FUR BESCHLEUNIGUNG | ZAHNFLÄCHE FÜR VERZOGERUNG |
DRUCKWINKEL-ABWANDLUNGSBETRAG | a | a | a | a |
SCHRAUBENWINKEL-ABWANDLUNGSBETRAG | b | b | b | b |
ZAHNPROFILRUNDHEIT-ABWANDLUNGSBETRAG | c | c | c | c |
BALLIGKEITS-ABWANDLUNGSBETRAG | d | d | d | d |
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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 Zahnradgerauschentwicklung auf Grund der entsprechenden Stützstrukturen für die Zahnräder erzeugen, wie vorstehend beschrieben ist, und können die Zahnprofilparameter der Zahnräder gemäß den Arten der erzeugten Zahnradgerauschentwicklung abgewandelt werden.
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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.
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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.
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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.