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HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
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Die Erfindung betrifft einen Zahnradgetriebemechanismus.
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2. Beschreibung der verwandten Technik
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Die offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2008-202664 (
JP-A-2008-202664 ) beschreibt einen Zahnradgetriebemechanismus. Der Zahnradgetriebemechanismus weist ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad auf, die miteinander in Eingriff stehen, um ein Drehmoment zu übertragen. In dem Zahnradgetriebemechanismus berühren sich Zähne, die jeweils ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten der ersten und zweiten Zahnräder so, dass sie in Breitenrichtung der Flanken dieser Zähne parallel zueinander verlaufen.
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Wie in 18 dargestellt, ist hierbei eine verlangsamungsseitige Zahnfläche 81a auf einer in der Drehrichtung des ersten Zahnrads (der Richtung von der oberen Seite zur unteren Seite in der Zeichnung) einen Seite jedes Zahns 81 des ersten Zahnrads ausgebildet. Die verlangsamungsseitige Zahnfläche 81a berührt einen Entsprechenden von Zähnen 82 des zweiten Zahnrads während einer Verlangsamung, um das Drehmoment zu übertragen. Folglich wird während der Verlangsamung das Drehmoment zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern über die verlangsamungsseitige Zahnfläche 81a übertragen. Andererseits ist eine beschleunigungsseitige Zahnfläche 81b auf einer in der Drehrichtung des ersten Zahnrads entgegengesetzten Seite jedes Zahns 81 des ersten Zahnrads, die nicht die oben genannte eine Seite ist, ausgebildet. Die beschleunigungsseitige Zahnradfläche 81b berührt einen Entsprechenden von den Zähnen 82 des zweiten Zahnrads während einer Beschleunigung, um das Drehmoment zu übertragen. Folglich wird währen der Beschleunigung das Drehmoment zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern über die beschleunigungsseitige Zahnfläche 81b übertragen, wie in 19 dargestellt.
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Abhängig von der Verwendung des Zahnradgetriebemechanismus kann ein Drehmoment, das zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern übertragen wird, zu groß werden, und daher können sich eine Welle, die am ersten Zahnrad befestigt ist, eine Welle, die am zweiten Zahnrad befestigt ist, und tragende Abschnitte (z. B. ein Gehäuse des Zahnradgetriebemechanismus), die die Wellen tragen, elastisch verformen. Da die Wellen und die tragenden Abschnitte sich auf diese Weise elastisch verformen, weicht die Lagebeziehung zwischen den Zähnen des ersten Zahnrads und den Zähnen des zweiten Zahnrads von einem geeigneten Zustand ab, und infolgedessen ist es schwierig, ein Paar aus Zähnen 81 und 82, welche einander an den in Eingriff stehenden Abschnitten der ersten und zweiten Zahnräder berühren, so zu halten, dass sie in der Breitenrichtung der Flanken der beiden Zähne 81 und 82 parallel zueinander verlaufen. Anders ausgedrückt ist es sehr wahrscheinlich, dass zwei Zähne 81 und 82, die ein Paar bilden und die einander an den in Eingriff stehenden Abschnitten der ersten und zweiten Zahnräder berühren, nicht parallel zueinander sind, anders als bei der oben beschriebenen Lagebeziehung, sondern dass zwei Zähne 81 und 82, die ein Paar bilden, einander so berühren, dass sie beispielsweise in einem Neigungswinkel θ in Bezug aufeinander geneigt sind, wie in 20 dargestellt.
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Da sich zwei Zähne 81 und 82, die ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten der ersten und zweiten Zahnräder so berühren, dass sie in Bezug aufeinander geneigt sind, kommt es folglich zu einem partiellen Kontakt zwischen den beiden Zähnen 81 und 82, d. h. die beiden Zähne 81 und 82 berühren einander jeweils an Endabschnitten in der Breitenrichtung der Flanken. Wenn der partielle Kontakt zwischen zwei Zähnen 81 und 82, die ein Paar bilden, stattfindet, ist die Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen 81 und 82 verkleinert, und daher konzentriert sich eine Last auf die Kontaktabschnitte der beiden Zähne 81 und 82, wenn ein Drehmoment zwischen den ersten und zweiten Zahnrädern übertragen wird. Wegen der Lastkonzentration können sich außerdem die Zahnflächen (in diesem Beispiel die verlangsamungsseitige Zahnfläche 81a und eine Zahnfläche eines Entsprechenden von den Zähnen 82, die die verlangsamungsseitige Zahnfläche 81a berührt) plastisch verformen, oder die Haltbarkeit der beiden Zähne 81 und 82, die ein Paar bilden, kann leiden.
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Als Maßnahme gegen das oben geschilderte Problem, das auftritt, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, zu groß wird, ist es daher denkbar, dass die Zahnfläche jedes Zahns 81 des ersten Zahnrads (in diesem Beispiel die verlangsamungsseitige Zahnfläche 81a) ausgebildet wird wie in 21 dargestellt. Man beachte, dass die Lagebeziehung zwischen dem Zahn 81 des ersten Zahnrads und dem Zahn 82 des zweiten Zahnrads in der Zeichnung eine Lage darstellt, wenn das Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, ein normaler Wert ist (ein Wert innerhalb eines Drehmomentbereichs im normalen Betrieb). Die verlangsamungsseitige Zahnfläche 81a in der Zeichnung ist so ausgebildet, dass eine Neigung (eine Neigung „–θ” in der Zeichnung), die eine Neigung des Neigungswinkels θ zu der Zeit, wenn das Drehmoment zu groß ist, unterbringen kann, zwischen der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 81a und der Zahnfläche des angrenzenden Zahns 82 ausgebildet ist.
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Wenn die Zahnfläche jedes Zahns 81 des ersten Zahnrads auf diese Weise ausgebildet ist, berühren sich zwei Zähne 81 und 82, die ein Paar bilden, mit einer großen Kontaktfläche, wie in 22 dargestellt ist, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, zu groß ist und die beiden Zähne 81 und 82, die einander an den in Eingriff stehenden Abschnitten der ersten und zweiten Zahnräder berühren, daher mit dem Neigungswinkel θ in Bezug aufeinander geneigt sind. Infolgedessen wird ein partieller Kontakt zwischen zwei Zähnen 81 und 82, die ein Paar bilden, d. h. dass zwei Zähne 81 und 82 sich in der Breitenrichtung der Flanken nur an den jeweiligen Endabschnitten berühren, verhindert, und infolgedessen wird verhindert, dass die Haltbarkeit der beiden Zähne 81 und 82 wegen einer Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten zwischen den beiden Zähnen 81 und 82, die eine Folge des partiellen Kontakts ist, leidet.
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Die Zahnfläche jedes Zahns 81 des ersten Zahnrads ist vorab so ausgebildet, dass sie geneigt ist, wie in 21 dargestellt. Wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, zu groß wird, mögen auf diese Weise ein partieller Kontakt zwischen zwei Zähnen 1 und 82, die ein Paar bilden, und eine Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten der beiden Zähne 81 und 82, die eine Folge des partiellen Kontakts ist, verhindert werden können.
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Wenn jedoch ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, ein normaler Wert ist, kann wegen der geneigten Zahnfläche jedes Zahns 81 ein partieller Kontakt zwischen zwei Zähnen 81 und 82, die ein Paar bilden, nicht vermieden werden. Obwohl ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, somit ein normaler Wert ist, wird, wenn ein partieller Kontakt zwischen zwei Zähnen 81 und 82, die ein Paar bilden, stattfindet und daher die Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen den beiden Zähnen 81 und 82 stark verringert ist, ein Geräusch erzeugt, wenn ein Drehmoment zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern übertragen wird.
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Es wird angenommen, dass dieses Geräusch wegen eines Zeitraums erzeugt wird, in dem während der Rotation der ersten und zweiten Zahnräder jeweils kein Kontakt zwischen zwei Zähnen 81 und 82, die ein Paar bilden, besteht, da die Kontaktlänge zwischen den beiden Zähnen 81 und 82 in der Breitenrichtung der Flanken verringert ist. Das heißt, wenn es einen Zeitraum gibt, in dem kein Kontakt zwischen zwei Zähnen 81 und 82, die ein Paar bilden, besteht, dann wechseln sich der kontaktlose Zeitraum und der Kontaktzeitraum ab. Daher kann angenommen werden, dass ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, schwankt, und dass diese Schwankungen folglich die Entstehung eines Geräusches bewirkt.
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Man beachte, dass
JP-A-2008-202664 ein Verfahren beschreibt, um mindestens eine der Formen, genauer den Angriffswinkel, den Torsionswinkel, die Rundung des Zahnprofils und/oder die Wölbung der Zahnflächen der in Eingriff stehenden Zahnräder, voneinander verschieden zu machen, um keine Geräuschentstehung zu verursachen, wenn die Zahnräder ineinander greifen. Wenn das genannte Verfahren auf den Zahnradgetriebemechanismus angewendet wird, mag die Erzeugung eines Geräuschs unterdrückt werden können, wenn ein Drehmoment zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad einen normalen Wert aufweist; jedoch ist es unwahrscheinlich, dass die Form der Zahnfläche jedes Zahns
81 des ersten Zahnrads die Form annimmt, die in
21 dargestellt ist. Wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, zu groß wird, ist es daher sehr wahrscheinlich, dass ein partieller Kontakt zwischen zwei Zähnen
81 und
82, die ein Paar bilden, und eine Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten der beiden Zähne
81 und
82, die eine Folge des partiellen Kontakts ist, nicht verhindert werden können.
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KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft einen Zahnradgetriebemechanismus, der in der Lage ist, ein Geräusch zu unterdrücken, wenn ein Drehmoment, das zwischen einem ersten Zahnrad und einem zweiten Zahnrad übertragen wird, ein normaler Wert ist, und der auch in der Lage ist, einer Lastkonzentration an Kontaktabschnitten von zwei Zähnen der ersten und zweiten Zahnräder, die ein Paar bilden, entgegenzuwirken bzw. diese zu unterdrücken, wenn das Drehmoment zu groß ist.
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Ein Aspekt der Erfindung betrifft einen Zahnradgetriebemechanismus. In dem Zahnradgetriebemechanismus berührt eine verlangsamungsseitige Zahnfläche, die auf einer in Drehrichtung des ersten Zahnrads einen Seite jedes Zahns eines ersten Zahnrads ausgebildet ist, einen Entsprechenden von den Zähnen eines zweiten Zahnrads, um während einer Verlangsamung ein Drehmoment zu übertragen. Das heißt, während einer Verlangsamung wird ein Drehmoment zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad über die verlangsamungsseitige Zahnfläche übertragen. Außerdem berührt eine beschleunigungsseitige Zahnfläche, die auf einer in der Drehrichtung des ersten Zahnrads entgegengesetzten Seite jedes Zahns des ersten Zahnrads, die nicht die eine Seite ist, ausgebildet ist, einen Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads, um während einer Beschleunigung ein Drehmoment zu übertragen. Das heißt, während einer Beschleunigung wird das Drehmoment zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad über die beschleunigungsseitige Zahnfläche übertragen. Entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads ragt zu dem Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads vor und weist eine kreisbogenförmige Krümmung in Bezug auf die Breitenrichtung der Flanke des Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads auf. Ferner ist die kreisbogenförmige Zahnfläche so ausgebildet, dass ein Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Krümmung in einer Breitenrichtung der Flanke des Zahns des ersten Zahnrads in der Breitenrichtung der Flanke entfernt von einer zur Breitenrichtung der Flanke des Zahns des ersten Zahnrads senkrechten Ebene in der Mitte des Zahns des ersten Zahnrads angeordnet ist.
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Durch Ausbilden der kreisbogenförmigen Zahnfläche für das erste Zahnrad kann entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads, die den Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads berührt, um ein Drehmoment zu übertragen, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, maximal ist, zu dem Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads vorstehen und kann eine kreisbogenförmige Krümmung in Bezug auf die Breitenrichtung der Flanke des Zahns des zweiten Zahnrads aufweisen. Ferner kann die kreisbogenförmige Zahnfläche so ausgebildet sein, dass ein Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Krümmung in einer Breitenrichtung der Flanke des Zahns des ersten Zahnrads von einer zur Breitenrichtung der Flanke des Zahns des ersten Zahnrads senkrechten Ebene in einer Mitte des Zahns des ersten Zahnrads in der Breitenrichtung der Flanke zu einer Seite versetzt ist, die einem Abschnitt der oben genannten Zahnfläche, der den Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads berührt, während das übertragene Drehmoment am größten ist, entgegengesetzt ist.
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Wenn ein Drehmoment, das zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern übertragen wird, ein normaler Wert ist und die kreisbogenförmige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads die Zahnfläche des Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads berührt, berühren die beiden Zähne mit diesen Zahnflächen, die ein Paar bilden, einander nicht nur partiell an Endabschnitten in der Breitenrichtung der Flanken. Außerdem verringert der genannte partielle Kontakt zwischen zwei Zähnen, die ein Paar bilden, die Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen den beiden Zähnen nicht zu sehr. Der Grund dafür ist, dass dank der kreisbogenförmigen Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads die beiden Zähne, die ein Paar bilden, einander nicht an den Endabschnitten in der Breitenrichtung der Flanken berühren, und dass die Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen den beiden Zähnen über eine elastische Verformung von Kontaktabschnitten der beiden Zähne gewährleistet ist, wenn ein Drehmoment übertragen wird. Wenn ein Drehmoment, das zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern übertragen wird, einen normalen Wert aufweist, und wenn die kreisbogenförmige Zahnfläche jedes der Zähne des ersten Zahnrads die Zahnfläche des Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads berührt, kann daher einer zu starken Verringerung der Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken der beiden Zähne, die ein Paar bilden, wegen eines partiellen Kontakts zwischen den beiden Zähnen, die diese Zahnflächen aufweisen, nur an den Endabschnitten in der Breitenrichtung der Flanken entgegengewirkt werden. Außerdem kann einem Geräusch aufgrund der Verringerung der Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen den beiden Zähnen, die ein Paar bilden, entgegengewirkt werden.
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Wenn dagegen ein Drehmoment, das zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern übertragen wird, zu groß ist (beispielsweise maximal), und sich daher eine Welle, die am ersten Zahnrad befestigt ist, eine Welle, die am zweiten Zahnrad befestigt ist und tragende Abschnitte, die diese Wellen tragen, elastisch verformen, sind zwei Zähne, die ein Paar bilden und die einander an den in Eingriff stehenden Abschnitten des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads berühren, in Bezug aufeinander dementsprechend geneigt. Wenn zwei Zähne, die ein Paar bilden, auf diese Weise in Bezug aufeinander geneigt sind, berühren die beiden Zähne einander im Gegensatz zum oben Gesagten an einer Stelle, die in der Breitenrichtung der Flanke an einander gegenüber liegende Endabschnitte angrenzt; jedoch wird währenddessen einer Verringerung der Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen entgegengewirkt. Der Grund dafür ist, dass entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads, die den Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads berührt, um ein Drehmoment zu übertragen, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, am größten ist, in einer Kreisbogenform ausgebildet ist, wie oben beschrieben, um die Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen den beiden Zähnen, die sich an der Stelle berühren, die in der Breitenrichtung der Flanken an die Endabschnitte angrenzt, zu vergrößern, wodurch es möglich ist, die Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen zu vergrößern. Das heißt, in einem Zustand, wo die kreisbogenförmige Zahnfläche an jedem Zahn des ersten Zahnrads ausgebildet ist und ein Mittelpunkt der Kreisbogenform angeordnet ist wie oben beschrieben, berühren zwei Zähne, die ein Paar bilden, einander über eine große Länge in der Breitenrichtung der Flanken, wenn die Kontaktabschnitte der beiden Zähne sich elastisch verformen, während das Drehmoment übertragen wird, und daher ist die Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen vergrößert. In einem Zustand, wo ein Drehmoment, das zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern übertragen wird, zu groß ist, kann auch dann, wenn zwei Zähne, die ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads einander an der Stelle berühren, die an die Endabschnitte angrenzt, die Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen während des Kontakts vergrößert werden, so dass einer Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten der beiden Zähne entgegengewirkt werden kann.
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Wie oben beschrieben, kann einem Geräusch entgegengewirkt werden, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, ein normaler Wert ist, und es ist auch möglich, einer Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten von zwei Zähnen, die ein Paar bilden, in den entsprechenden Zahnrädern entgegenzuwirken, wenn das Drehmoment zu groß ist.
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Man beachte, dass der Krümmungsradius des Kreisbogens der kreisbogenförmigen Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads und die Mittenposition des Kreisbogens beispielsweise wie folgt eingestellt sein können. Das heißt, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad, die in Eingriff stehen, ein normaler Wert ist, und die kreisbogenförmige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads die Zahnfläche des Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads berührt, können der Krümmungsradius und die Mittenposition so eingestellt sein, dass die Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen diesen Zähnen so groß wird, dass einem Geräusch entgegengewirkt werden kann. Wenn ein Drehmoment, das zwischen den in Eingriff stehenden ersten und zweiten Zahnrädern übertragen wird, zu groß ist (beispielsweise ein maximaler Wert), und wenn die kreisbogenförmige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads die Zahnfläche des Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads berührt, können außerdem der Krümmungsradius und die Mittenposition so eingestellt sein, dass die Kontaktfläche zwischen zwei Zähnen, die ein Paar bilden, so groß wird, dass der Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten der beiden Zähne entgegengewirkt werden kann.
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Außerdem können die Zahnflächen des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads durch präzise maschinelle Bearbeitung unter Verwendung einer Werkzeugmaschine bzw. eines Bearbeitungswerkzeugs (von Bearbeitungsabschnitten) ausgebildet werden.
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Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad können jeweils auf solche Weise ausgebildet werden, dass Bearbeitungsabschnitte eines Bearbeitungswerkzeugs, das verwendet wird, um Zahnflächen von grob bearbeiteten Zähnen präzise zu bearbeiten, in die grob bearbeiteten Zähne, die als Ausgangsmaterial zur Ausbildung des ersten Zahnrads oder des zweiten Zahnrads vorgesehen sind, eingesetzt werden und das Ausgangsmaterial dann in diesem Zustand gedreht wird, um dadurch Zahnflächen des Ausgangsmaterials unter Verwendung der Bearbeitungsabschnitte des Bearbeitungswerkzeugs präzise zu bearbeiten. Entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads, die die kreisbogenförmige Zahnfläche aufweist, kann auf solche Weise ausgebildet werden, dass, wenn das erste Zahnrad ausgebildet wird, eine innere Form eines Abschnitts jedes Bearbeitungsabschnitts des Bearbeitungswerkzeugs, der die Zahnfläche präzise in eine Kreisbogenform bringt, in einer Form ausgebildet ist, die der kreisbogenförmigen Zahnfläche entspricht.
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In diesem Fall kann entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads, die die kreisbogenförmige Oberfläche aufweist, durch präzise maschinelle Bearbeitung in einer geeigneten Form ausgebildet werden.
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In dem Zahnradgetriebemechanismus kann jeder Zahn des zweiten Zahnrads eine verlangsamungsseitige Zahnfläche, die die verlangsamungsseitige Zahnfläche des Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads berührt, um ein Drehmoment zu übertragen, und eine beschleunigungsseitige Zahnfläche aufweisen, die die beschleunigungsseitige Zahnfläche des Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads berührt, um ein Drehmoment zu übertragen. Entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads, die die kreisbogenförmige Zahnfläche des Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads berührt, um ein Drehmoment zu erzeugen, kann zu dem Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads vorstehen und kann eine kreisbogenförmige Krümmung in Bezug auf die Breitenrichtung der Flanke des Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads aufweisen. Außerdem kann die kreisbogenförmige Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads so ausgebildet sein, dass ein Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Krümmung in der Breitenrichtung der Flanke des Zahns des zweiten Zahnrads in der Breitenrichtung der Flanke entfernt von einer in Breitenrichtung der Flanke des Zahns des zweiten Zahnrads senkrechten Ebene in der Mitte des Zahns des zweiten Zahnrads angeordnet ist.
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Auf diese Weise wird die kreisbogenförmige Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads zusätzlich zur Ausbildung der kreisbogenförmigen Zahnfläche des Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads, die die kreisbogenförmige Fläche dieses Zahns des zweiten Zahnrads berührt, ausgebildet. Durch Ausbilden der kreisförmigen Zahnfläche für das zweite Zahnrad kann entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads, die den Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads berührt, um ein Drehmoment zu übertragen, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, maximal ist, zu dem Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads vorstehen und kann eine kreisbogenförmige Krümmung in Bezug auf die Breitenrichtung der Flanke des Zahns des ersten Zahnrads aufweisen. Außerdem kann die kreisbogenförmige Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads so ausgebildet sein, dass ein Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Krümmung in einer Breitenrichtung der Flanke des Zahns des zweiten Zahnrads von einer zur Breitenrichtung der Flanke des Zahns des zweiten Zahnrads senkrechten Ebene in einer Mitte des Zahns des zweiten Zahnrads in der Breitenrichtung der Flanke zu einer Seite versetzt ist, die einem Abschnitt der genannten Zahnfläche, die den Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads berührt, wenn das übertragene Drehmoment am größten ist, entgegengesetzt ist.
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Daher kann die vorteilhafte Wirkung des Zahnradgetriebemechanismus gemäß dem Aspekt der Erfindung erhalten werden, ohne den Krümmungsradius der kreisbogenförmigen Krümmung der kreisbogenförmigen Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads oder den Krümmungsradius der kreisbogenförmigen Krümmung der kreisbogenförmigen Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads zu sehr zu verringern oder den Mittelpunkt der kreisbogenförmigen Krümmung der Zahnfläche an einer Stelle anzuordnen, die in der Breitenrichtung der Flanke des Zahns, der die Zahnfläche aufweist, zu weit von einer zur Breitenrichtung der Flanke des Zahns senkrechten Ebene in einer Mitte des Zahns in der Breitenrichtung der Flanke versetzt ist. Somit kann einer zu starken Verringerung des Krümmungsradius und einer zu starken Vergrößerung des Abstands zwischen dem Mittelpunkt und der Ebene entgegengewirkt werden, und daher wird den extremen kreisbogenförmigen Krümmungen der Zahnflächen der jeweiligen Zähne des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads in Bezug auf die Krümmungsradien oder die Stellen der Mittelpunkte der Krümmungen entgegengewirkt.
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Eine Kontaktlänge zwischen jedem Zahn des ersten Zahnrads und einem Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads kann so groß eingestellt sein, dass einem Geräusch wegen eines Kontakts zwischen zwei Zähnen, die jeweils ein Paar bilden, angemessen entgegengewirkt werden kann, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, ein normaler Wert ist.
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Eine Kontaktfläche zwischen jedem Zahn des ersten Zahnrads und einem Entsprechenden von den Zähnen des zweiten Zahnrads kann auf eine solche Größe eingestellt sein, dass Lastkonzentrationen an Kontaktabschnitten von zwei Zähnen, die jeweils ein Paar bilden, auf geeignete Weise entgegengewirkt werden kann, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, ein maximaler Wert ist.
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Außerdem können die Zahnflächen des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads durch präzise maschinelle Bearbeitung unter Verwendung einer Werkzeugmaschine bzw. eines Bearbeitungswerkzeugs (von Bearbeitungsabschnitten) ausgebildet werden.
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Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad können beide auf solche Weise ausgebildet werden, dass Bearbeitungsabschnitte eines Bearbeitungswerkzeugs, das verwendet wird, um Zahnflächen von grob bearbeiteten Zähnen präzise zu bearbeiten, in die grob bearbeiteten Zähne, die als Ausgangsmaterial zur Ausbildung des ersten Zahnrads oder des zweiten Zahnrads vorgesehen sind, eingesetzt werden und dann das Ausgangsmaterial in diesem Zustand gedreht wird, um dadurch Zahnflächen von Zähnen des Ausgangsmaterials unter Verwendung der Bearbeitungsabschnitte des Bearbeitungswerkzeugs präzise zu bearbeiten. Entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads, der die kreisbogenförmige Zahnfläche aufweist, kann auf solche Weise ausgebildet werden, dass, wenn das erste Zahnrad ausgebildet wird, eine innere Form eines Abschnitts jedes Bearbeitungsabschnitts des Bearbeitungswerkzeugs, der die Zahnfläche präzise in eine Kreisbogenform bringt, in einer Form ausgebildet ist, die der kreisbogenförmigen Zahnfläche entspricht. Entweder die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads, die den Entsprechenden von den Zähnen des ersten Zahnrads berührt, um ein Drehmoment zu übertragen, kann auf solche Weise ausgebildet werden, dass, wenn das zweite Zahnrad ausgebildet wird, eine innere Form eines Abschnitts jedes Bearbeitungsabschnitts des Bearbeitungswerkzeugs, der die Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads präzise in eine Kreisbogenform bringt, in einer Form ausgebildet ist, die der kreisbogenförmigen Zahnfläche entspricht.
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In diesem Fall können die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des ersten Zahnrads, die die kreisbogenförmige Zahnfläche aufweist, und die verlangsamungsseitige Zahnfläche oder die beschleunigungsseitige Zahnfläche jedes Zahns des zweiten Zahnrads, die die kreisbogenförmige Zahnfläche aufweist, durch die präzise maschinelle Bearbeitung in einer geeigneten Form ausgebildet werden. Da die Krümmungen dieser kreisbogenförmigen Zahnflächen in Bezug auf die Krümmungsradien oder die Stellen, wo sich die Mittelpunkte der Krümmungen befinden, nicht extrem werden, werden außerdem die inneren Formen der Bearbeitungsabschnitte des Bearbeitungswerkzeugs, die für die präzise maschinelle Bearbeitung verwendet werden, ebenfalls nicht extrem, was die Krümmungsradien oder die Stellen betrifft, wo sich die Mittelpunkte der Krümmungen befinden. Somit kann einer Zunahme des Schwierigkeitsgrads bei der präzisen maschinellen Bearbeitung der kreisbogenförmigen Zahnflächen unter Verwendung des Bearbeitungswerkzeugs entgegengewirkt werden.
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Das erste Zahnrad und das zweite Zahnrad des Zahnradgetriebemechanismus können als End-Untersetzungsgetriebe in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs dienen, das mit einem manuellen Getriebe ausgestattet ist. In einem Fahrzeug, das mit einem manuellen Getriebe ausgestattet ist, kann hierbei wegen eines Bedienungsfehlers eines Fahrers ein zu kleiner Gang eingelegt werden. Folglich wird ein Drehmoment, das zwischen dem ersten Zahnrad und dem zweiten Zahnrad übertragen wird, die als End-Untersetzungsgetriebe dienen, maximal, und das maximale Drehmoment ist ein sehr hoher Wert. Wenn die Kontaktfläche zwischen zwei Zähnen, die ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten des ersten Zahnrads und des zweiten Zahnrads klein ist, kommt es daher leicht zu einer Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten der beiden Zähne, wenn auf Grund eines Bedienungsfehlers eines Fahrers ein zu kleiner Gang eingelegt wird. Um einer solchen Lastkonzentration entgegenzuwirken, wenn die verlangsamungsseitige Zahnfläche, die eine von den verlangsamungsseitige Zahnflächen und beschleunigungsseitigen Zahnflächen jedes Zahns des ersten Zahnrads ist und die das maximale Drehmoment aufnimmt, wie oben beschrieben ausgebildet ist, ist daher die vorteilhafte Wirkung, die erzielt werden kann, bemerkenswert.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die Merkmale, die Vorteile und die technische und industrielle Bedeutung der Erfindung werden nachstehend mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Elemente bezeichnen, und in denen:
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1 eine schematische Darstellung ist, die einen Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zeigt, das mit einem Zahnradgetriebemechanismus gemäß einer Ausführungsform ausgestattet ist;
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2 eine schematische Darstellung ist, die einen Zustand zeigt, wo ein Antriebszahnrad und ein Abtriebszahnrad des Zahnradgetriebemechanismus miteinander in Eingriff stehen;
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3 eine schematische Darstellung ist, die die Lagebeziehung zwischen zwei Zähnen an den in Eingriff stehenden Abschnitten beider Zahnräder zeigt;
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4 eine schematische Darstellung ist, die die Lagebeziehung zwischen zwei Zähnen, die ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten beider Zahnräder zeigt;
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5 eine vergrößerte schematische Darstellung ist, die einen Zahn des Antriebszahnrads zeigt;
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6 eine vergrößerte schematische Darstellung ist, die einen Zahn des Abtriebszahnrads zeigt;
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7 eine schematische Darstellung ist, die einen Zustand zeigt, wo verlangsamungsseitige Zahnflächen des Antriebszahnrads und des Abtriebszahnrads einander berühren;
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8 eine schematische Darstellung ist, die einen Zustand zeigt, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen des Antriebszahnrads und des Abtriebszahnrads einander berühren;
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9 eine schematische Darstellung ist, die einen Zustand zeigen, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen des Antriebszahnrads und des Abtriebszahnrads einander berühren;
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10 eine schematische Darstellung ist, die einen Zustand zeigt, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen des Antriebszahnrads und des Abtriebszahnrads einander berühren;
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11 eine Tabelle ist, die die Stärke eines Geräuschs zeigt, das erzeugt wird, wenn die beiden Zahnräder miteinander in Eingriff kommen;
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12 ein Graph ist, der die Korrelation zwischen einer Stelle in der Breitenrichtung der Flanken, wo sich zwei ein Paar bildende, verlangsamungsseitige Zahnflächen beider Zahnräder berühren, und einer Biegespannung zeigt, die auf die beiden verlangsamungsseitigen Zahnflächen an dieser Stelle wirkt;
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13 ein Graph ist, der die Korrelation zwischen einer Stelle in der Breitenrichtung der Flanken, wo sich zwei ein Paar bildende, verlangsamungsseitige Zahnflächen beider Zahnräder berühren, und einer Biegespannung zeigt, die auf die beiden verlangsamungsseitigen Zahnflächen an dieser Stelle wirkt;
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14A eine schematische Darstellung ist, die ein Ausgangsmaterial, das verwendet wird, um das Antriebsrad auszubilden, und ein Bearbeitungswerkzeug zeigt, das verwendet wird, um das Ausgangsmaterial präzise zu bearbeiten;
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14B eine schematische Darstellung ist, die die Form jedes Bearbeitungsabschnitts des Bearbeitungswerkzeugs zeigt;
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15A eine schematische Darstellung ist, die ein Ausgangsmaterial, das verwendet wird, um das Abtriebszahnrad auszubilden, und ein Bearbeitungswerkzeug zeigt, das verwendet wird, um das Ausgangsmaterial präzise zu bearbeiten;
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15B eine schematische Darstellung ist, die die Form jedes Bearbeitungsabschnitts des Bearbeitungswerkzeugs zeigt;
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16 eine schematische Darstellung ist, die jeden Zahn eines Antriebszahnrads und jeden Zahn eines Abtriebszahnrads gemäß einer alternativen Ausführungsform zeigt;
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17 eine schematische Darstellung ist, die jeden Zahn eines Antriebszahnrads und jeden Zahn eines Abtriebszahnrads gemäß einer alternativen Ausführungsform zeigt;
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18 eine schematische Darstellung ist, die jeden Zahn eines ersten Zahnrads und jeden Zahn eines zweiten Zahnrads gemäß dem Stand der Technik zeigt;
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19 eine schematische Darstellung ist, die jeden Zahn des ersten Zahnrads und jeden Zahn des zweiten Zahnrads gemäß dem Stand der Technik zeigt;
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20 eine schematische Darstellung ist, die jeden Zahn des ersten Zahnrads und jeden Zahn des zweiten Zahnrads gemäß dem Stand der Technik zeigt;
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21 eine schematische Darstellung ist, die jeden Zahn des ersten Zahnrads und jeden Zahn des zweiten Zahnrads gemäß dem Stand der Technik zeigt; und
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22 eine schematische Darstellung ist, die jeden Zahn des ersten Zahnrads und jeden Zahn des zweiten Zahnrads gemäß dem Stand der Technik zeigt.
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AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Im Folgenden wird ein Zahnradgetriebemechanismus, der verwendet wird, um ein Drehmoment in einem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs zu übertragen, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf 1 bis 15B beschrieben. 1 zeigt schematisch den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs bzw. Fahrzeugs, das Vorderräder 2 mit einem Motor bzw. Verbrennungsmotor 1 antreibt, der an der Front der Karosserie eingebaut ist (eines sogenannten FF-Fahrzeugs). In diesem Kraftfahrzeug wird eine Motordrehung, die durch Antreiben des Verbrennungsmotors 1 erzeugt wird, über ein Getriebe 3, eine Differentialgetriebeeinheit 4 und dergleichen auf die Vorderräder 2, bei denen es sich um Antriebsräder des Fahrzeugs handelt, übertragen.
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Ein manuelles Getriebe wird als Getriebe 3 verwendet. Das manuelle Getriebe ändert die Übersetzung des Kraftfahrzeugs durch die Betätigung eines Schalthebels durch einen Fahrer. Die Übersetzung ist das Verhältnis zwischen der Drehzahl auf der Seite des Verbrennungsmotors 1 und der Drehzahl auf der Seite der Vorderräder 2. Das Getriebe 3 weist eine Eingangswelle 3a, einen Schaltmechanismus 5 und eine Ausgangswelle 3b auf. Die Eingangswelle 3a gibt eine Motordrehung ein. Der Schaltmechanismus 5 wird verwendet, um eine Mehrzahl von Gängen mit unterschiedlichen Übersetzungen auszubilden. Die Ausgangswelle 3b dreht sich mit einer Drehzahl, die durch die Übersetzung des Ganges, der vom Schaltmechanismus 5 ausgebildet wird, gegenüber der Drehzahl der Eingangswelle 3a verändert ist. Folglich wird im Getriebe 3 der Gang, der vom Schaltmechanismus 5 gebildet wird, durch die Betätigung des Schalthebels durch den Fahrer geändert, und die Drehzahl wird zwischen der Seite des Verbrennungsmotors 1 und der Seite der Vorderräder 2 mit der Übersetzung des Ganges geändert, der ausgebildet wird, nachdem der Gang gewechselt wird.
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Außerdem ist das Kraftfahrzeug mit einem Zahnradgetriebemechanismus 7 ausgestattet, um eine Drehung (ein Drehmoment) zwischen der Ausgangswelle 3b des Getriebes 3 und der Differentialgetriebeeinheit 4 zu übertragen. Der Zahnradgetriebemechanismus 7 weist ein zylindrisches Antriebszahnrad 8 und ein zylindrisches Abtriebszahnrad 9 auf. Das Antriebszahnrad 8 ist an der Ausgangswelle 3b befestigt. Das Abtriebszahnrad 9 ist an einer Eingangswelle 4a der Differentialgetriebeeinheit 4 befestigt. Zähne 10 und 11 (schräge Zähne) sind jeweils an den äußeren Randabschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 des Zahnradmechanismus 7 ausgebildet. Die Zähne 10 und 11 sind in Bezug auf die Mittelachsen der jeweiligen Zahnräder geneigt. Wie in 2 dargestellt, stehen dieses Antriebszahnrad 8 und dieses Abtriebszahnrad 9 miteinander in Eingriff und dienen als End-Untersetzungsgetriebe im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs.
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3 zeigt schematisch die Lagebeziehung zwischen zwei Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9, die in 2 dargestellt sind. Wie aus 3 hervorgeht, verlaufen die Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, parallel zueinander in der Breitenrichtung der Flanken (der Richtung entlang der abwechselnden lang und kurz gestrichelten Linie in der Zeichnung). Das heißt, das Antriebszahnrad 8 und das Abtriebszahnrad 9 sind so vorgesehen, dass zwei Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 parallel zueinander verlaufen.
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Eine verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a ist auf einer in der Drehrichtung des Antriebszahnrads 8 in 3 (in der Richtung von der oberen Seite zur unteren Seite in der Zeichnung) einen Seite jedes Zahns 10 des Antriebszahnrads 8 (in diesem Beispiel auf der oberen Seite in der Zeichnung) ausgebildet. Die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a berührt einen Entsprechenden von den Zähnen 11 des Abtriebszahnrads 9, um ein Drehmoment während einer Verlangsamung des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Außerdem ist eine beschleunigungsseitige Zahnfläche 10b auf einer in der Drehrichtung des Antriebszahnrads 8 entgegengesetzten Seite jedes Zahns 10 des Antriebszahnrads 8, die nicht die eine Seite ist, (auf der unteren Seite in der Zeichnung) ausgebildet. Die beschleunigungsseitige Zahnfläche 10b berührt einen Entsprechenden von den Zähnen 11 des Abtriebszahnrads 9, um während einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment zu übertragen.
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Dagegen ist eine verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a auf einer in der Drehrichtung (der Richtung von der oberen Seite zur unteren Seite in der Zeichnung) einen Seite jedes Zahns 11 des Abtriebszahnrads 9 (in diesem Beispiel auf der unteren Seite in der Zeichnung) ausgebildet. Die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a berührt einen Entsprechenden von den Zähnen 10 des Antriebszahnrads 8, um ein Drehmoment während einer Verlangsamung des Kraftfahrzeugs zu übertragen. Außerdem ist eine beschleunigungsseitige Zahnfläche 11b auf einer in der Drehrichtung des Abtriebszahnrads 9 entgegengesetzten Seite jedes Zahns 11 des Antriebszahnrads 9, die nicht die eine Seite ist, (der oberen Seite in der Zeichnung) ausgebildet. Die beschleunigungsseitige Zahnfläche 11b berührt den Entsprechenden von den Zähnen 10 des Antriebszahnrads 8, um ein Drehmoment während einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs zu übertragen.
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Während einer Verlangsamung des Kraftfahrzeugs wird folglich ein Drehmoment zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 über die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a übertragen. Außerdem wird während einer Beschleunigung des Kraftfahrzeugs ein Drehmoment zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 über die beschleunigungsseitigen Zahnflächen 10b und 11b übertragen. Abhängig vom Betriebszustand des Kraftfahrzeugs kann ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9, die in Eingriff stehen, übertragen wird, zu groß werden, und daher können sich die Ausgangswelle 3b, die am Antriebszahnrad 8 befestigt ist, die Eingangswelle 4a, die am Abtriebszahnrad 9 befestigt ist, und tragende Abschnitte dieser Ausgangswelle 3b und Eingangswelle 4a elastisch verformen.
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Hierbei kann es sein, dass in dem Kraftfahrzeug, das mit dem manuellen Getriebe als dem Getriebe 3 ausgestattet ist, aufgrund eines Bedienungsfehlers des Fahrers in einen zu kleinen Gang geschaltet wird. Folglich wird ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9, die als End-Untersetzungsgetriebe dienen, übertragen wird, maximal, und das maximale Drehmoment ist ein sehr großer Wert. Infolgedessen wird ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9, die in Eingriff stehen, übertragen wird, zu groß, und daher verformen sich die Ausgangswelle 3b, die Eingangswelle 4a und ihre tragenden Abschnitte elastisch, wie oben beschrieben.
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Da die elastische Verformung stattfindet wie oben beschrieben, weicht folglich die Lagebeziehung zwischen den Zähnen 10 des Antriebszahnrads 8 und den Zähnen 11 des Abtriebszahnrads 9 von einem geeigneten Zustand ab. Dadurch wird es schwierig, zwei Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 so zu halten, dass sie in der Breitenrichtung der Flanken der beiden Zähne 10 und 11 parallel zueinander verlaufen. Daher sind zwei Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden und die einander an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 berühren, nicht parallel zueinander, anders als bei der oben beschriebenen Lagebeziehung, sondern die beiden Zähne 10 und 11 sind beispielsweise in einem Neigungswinkel θ in Bezug aufeinander geneigt, wie in 4 dargestellt ist. Wenn in diesem Zustand die beiden geneigten Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, einander an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 berühren, kann es dann zu einem partiellen Kontakt zwischen den beiden Zähnen 10 und 11 kommen, d. h. die beiden Zähne 10 und 11 berühren einander nur an jeweiligen Endabschnitten in der Breitenrichtung der Flanke (genau gesagt, an rechten Endabschnitten in der Zeichnung).
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Nun werden die Formen der Zähne 10 und 11 ausführlich beschrieben. Die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a jedes Zahns 10 des Antriebszahnrads 8 steht zu einem Entsprechenden von den Zähnen 11 des Abtriebszahnrads 9 vor und weist eine kreisbogenförmige Krümmung mit einem Krümmungsradius R1 in der Breitenrichtung der Flanke des Entsprechenden von den Zähnen 11 auf, wie in 5 dargestellt. Ferner ist die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a so ausgebildet, dass der Mittelpunkt C1 der kreisbogenförmigen Krümmung an einer Abweichung Z1 von einer zur Breitenrichtung der Flanke des Zahns 10 des Antriebszahnrads 8 senkrechten Ebene F1 in der Mitte des Zahns 10 des Antriebszahnrads 8 in Breitenrichtung der Flanke zu einer einem Kontaktabschnitt der Zahnfläche, der einen Entsprechenden von den Zähnen 11 des Abtriebszahnrads 9 berührt, wenn das übertragene Drehmoment maximal ist, in der Breitenrichtung entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Der Kontaktabschnitt der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 10a befindet sich in diesem Beispiel rechts von der Ebene F1 in der Zeichnung. Daher ist die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a so ausgebildet, dass der Mittelpunkt C1 der kreisbogenförmigen Krümmung sich links von der Ebene F1 in der Zeichnung befindet.
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Außerdem steht die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a jedes Zahns 11 des Abtriebszahnrads 9, das in 3 dargestellt ist, zu dem Entsprechenden einen der Zähne 10 des Antriebszahnrads 8 vor und weist eine kreisbogenförmige Krümmung mit einem Krümmungsradius R2 in der Breitenrichtung der Flanke des Zahns 10 auf, wie in 6 dargestellt. Ferner ist die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a so ausgebildet, dass der Mittelpunkt C2 der kreisbogenförmigen Krümmung an einer Abweichung Z2 von einer zur Breitenrichtung der Flanke des Zahns 11 des Abtriebszahnrads 9 senkrechten Ebene F2 in der Mitte des Zahns 11 des Abtriebszahnrads 9 in Breitenrichtung der Flanke zu einer einem Kontaktabschnitt der Zahnfläche, der einen Entsprechenden von den Zähnen 10 des Antriebszahnrads 8 berührt, wenn das übertragene Drehmoment maximal ist, in der Breitenrichtung entgegengesetzten Seite angeordnet ist. Der Kontaktabschnitt der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 11a befindet sich in diesem Beispiel rechts von der Ebene F1 in der Zeichnung. Daher ist die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a so ausgebildet, dass der Mittelpunkt C2 der kreisbogenförmigen Krümmung sich links von der Ebene F2 in der Zeichnung befindet.
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Durch Ausbilden der verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a auf diese Weise berühren zwei Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9, die in Eingriff stehen, übertragen wird, ein normaler Wert ist (ein Wert innerhalb eines Drehmomentbereichs bei normaler Verwendung), einander nicht an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9. Außerdem verringert ein solcher partieller Kontakt zwischen zwei Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, die Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen den beiden Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, nicht übermäßig. Der Grund dafür ist, dass dank der oben beschriebenen kreisbogenförmigen verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a zwei Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, einander nicht an den Endabschnitten in der Breitenrichtung der Flanke berühren (genauer an den linken Endabschnitten in 5 und 6), und die Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanke zwischen zwei Zähnen 10 und 11 durch eine elastische Verformung der Kontaktabschnitte der beiden Zähne 10 und 11 zu der Zeit sichergestellt ist, wenn das Drehmoment übertragen wird. Genauer beginnen die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a der jeweiligen Zähne 10 und 11, wenn das Drehmoment ein normaler Wert ist, einander zu berühren wie in 7 dargestellt, und die Kontaktlänge X1 zwischen den beiden Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, ist durch elastische Verformung der Kontaktabschnitte der beiden Zähne 10 und 11 unmittelbar nach dem Beginn des Kontakts sichergestellt wie in 8 dargestellt.
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Wenn ein Drehmoment zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9, die in Eingriff stehen, ein normaler Wert ist, können eine zu starke Verringerung der Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen den beiden Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, aufgrund eines partiellen Kontakts zwischen den beiden Zähnen 10 und 11 an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 und ein Geräusch aufgrund der Verringerung der Kontaktlänge vermieden werden. Man beachte, dass die Krümmungsradien R1 und R2 der kreisförmigen Krümmungen von zwei der verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a, die jeweils ein Paar bilden, an den Stellen (Abweichungen Z1 und Z2) der Mittelpunkte C1 und C2 der Krümmungen so eingestellt sind, dass, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 übertragen wird, ein normaler Wert ist, die Kontaktlänge X1 in der Breitenrichtung der Flanken zwischen zwei Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, so groß wird, dass einem Geräusch angemessen entgegengewirkt werden kann.
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Wenn dagegen ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9, die in Eingriff stehen, übertragen wird, maximal ist und sich daher die Ausgangswelle 3b, die Eingangswelle 4a sowie ihre tragenden Abschnitte elastisch verformen wie oben beschrieben, sind zwei Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden und die einander an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 berühren, beispielswiese in einem Neigungswinkel θ geneigt, wie in 4 dargestellt. Wenn zwei Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, auf diese Weise in Bezug aufeinander geneigt sind, berühren die beiden Zähne 10 und 11 einander an einer Stelle, die in der Breitenrichtung der Flanken an die Endabschnitte angrenzt (genauer die rechten und linken Abschnitte in der Zeichnung), jedoch wird einer Verringerung der Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen 10 und 11 entgegengewirkt. Der Grund dafür ist, dass durch Ausbilden der verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a wie oben beschrieben, die Kontaktlänge in der Breitenrichtung der Flanken zwischen zwei Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden und die einander an der Stelle berühren, die an die Endabschnitte angrenzt, vergrößert ist, um eine Vergrößerung der Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen 10 und 11 zu ermöglichen. Das heißt, in einem Zustand, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a in einer Kreisbogenform gekrümmt sind und die Mittelpunkte C1 und C2 der kreisbogenförmigen Krümmungen angeordnet sind wie oben beschrieben, berühren die beiden Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, einander über eine große Länge in der Breitenrichtung der Flanke, wenn die Kontaktabschnitte der beiden Zähne 10 und 11 sich elastisch verformen, wenn das Drehmoment übertragen wird, und daher wird der Kontaktbereich zwischen den beiden Zähnen größer. Genauer beginnen die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a der jeweiligen Zähne 10 und 11 damit, einander zu berühren, wenn das Drehmoment maximal ist, wie in 9 dargestellt, und die Kontaktlänge X2 zwischen den beiden Zähnen 10 und 11 wird, wie in 10 dargestellt, durch die elastische Verformung der Kontaktabschnitte der beiden Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, unmittelbar nach dem Beginn des Kontakts sichergestellt.
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Wenn ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9, die in Eingriff stehen, maximal ist, kann somit auch dann, wenn zwei Zähne 10 und 11, die ein Paar bilden, an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 einander an der Stelle berühren, die an die Endabschnitte angrenzt, die Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen 10 und 11 während des Kontakts vergrößert sein. Durch Vergrößern der Kontaktfläche zwischen zwei Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, kann somit einer Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten der beiden Zähne 10 und 11 entgegengewirkt werden. Man beachte, dass die Krümmungsradien R1 und R2 der kreisbogenförmigen Krümmungen von zwei verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a, die jeweils ein Paar bilden, und die Stellen (Abweichungen Z1 und Z2) der Mittelpunkte C1 und C2 der Krümmungen so eingestellt sind, dass, wenn ein Drehmoment zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 maximal ist, die Kontaktfläche zwischen den beiden Zähnen 10 und 11 so groß wird, dass der Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten ausreichend entgegengewirkt werden kann. Die Kontaktfläche zwischen zwei Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, wird größer, wenn die Kontaktlänge X2 zwischen den beiden Zähnen 10 und 11 größer wird, die in 10 dargestellt ist.
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Nun wird der Unterschied zwischen dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen von zwei Zähnen 10 und 11, die jeweils ein Paar bilden, ausgebildet sind wie im Fall der vorliegenden Ausführungsform (in 11 als „Ausführprodukt” bezeichnet), und dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen von zwei Zähnen 10 und 11, die jeweils ein Paar bilden, ausgebildet sind wie im Fall des Standes der Technik (18) (in 11 als Vergleichsprodukt” bezeichnet), mit Bezug auf 11 bis 13 beschrieben. 11 ist eine Tabelle, die die Stärke eines Geräuschs zeigt, wenn das Antriebszahnrad 8 und das Abtriebszahnrad 9 in Eingriff gebracht werden, wenn ein Drehmoment, das zwischen den beiden Zahnrädern 8 und 9 übertragen wird, ein normaler Wert ist, beispielsweise, wenn ein Drehmoment, das auf die Eingangswelle 3a des Getriebes 3 wirkt, während der Verbrennungsmotor 1 langsamer wird, „–20 N/m” oder „–40 N/m” ist.
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Man beachte, dass in der Tabelle von 11 die Stärke des Geräuschs für jede Frequenz dargestellt ist, d. h. eine primäre Frequenz, eine sekundäre Frequenz und eine tertiäre Frequenz. Hierbei entspricht die primäre Frequenz der Anzahl von Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden und die einander pro Umdrehung des Antriebszahnrads 8 oder dergleichen berühren. Außerdem entspricht die sekundäre Frequenz der doppelten Anzahl der Paare aus Zähnen 10 und 11, die einander pro Umdrehung des Antriebszahnrads 8 oder dergleichen berühren. Ferner entspricht die tertiäre Frequenz dem Dreifachen der Anzahl der Paare aus Zähnen 10 und 11, die einander pro Umdrehung des Antriebszahnrads 8 oder dergleichen berühren.
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In der oben genannten Tabelle sind sowohl die Stärke eines Geräuschs in dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, als auch die Stärke eines Geräuschs in dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen gemäß dem Stand der Technik (18) verwendet werden, für sowohl die Stärke des Geräuschs bei der primären Frequenz als auch die Stärke des Geräuschs bei der sekundären Frequenz und die Stärke des Geräuschs bei der tertiären Frequenz dargestellt. Wie aus der Tabelle hervorgeht, ist für ein Geräusch bei jeder Frequenz die Stärke des Geräuschs in dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, kleiner als die Größe des Geräuschs in dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen gemäß dem Stand der Technik verwendet werden.
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12 und 13 sind Graphen, die eine Biegespannung zeigen, die auf ein Paar aus Zähnen 10 und 11 an den Kontaktabschnitten (den verlangsamungsseitigen Zahnflächen) des Paars aus Zähnen 10 und 11 an den in Eingriff stehenden Abschnitten beider Zahnräder 8 und 9 wirkt, wenn aufgrund eines Bedienungsfehlers eines Fahrers in einen zu kleinen Gang geschaltet wird und dadurch ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 übertragen wird, die als End-Untersetzungsgetriebe dienen, maximal ist. Man beachte, dass in den Graphen von 12 und 13 die Abszissenachse eine Stelle in der Breitenrichtung der Flanke auf einem Paar aus verlangsamungsseitigen Zahnflächen darstellt und die Ordinatenachse eine Biegespannung darstellt.
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In 12 zeigt die durchgezogene Linie L6 die Korrelation zwischen einer Stelle in der Breitenrichtung der Flanken an einem Paar aus verlangsamungsseitigen Zahnflächen unmittelbar nachdem die beiden verlangsamungsseitigen Zahnflächen, die ein Paar bilden, einander berühren, und einer Biegespannung, die auf die beiden verlangsamungsseitigen Zahnflächen an der Stelle wirkt, in dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen gemäß dem Stand der Technik (18) verwendet werden. Die durchgezogene Linie, die die oben beschriebene Korrelation darstellt, variiert sequenziell in der Reihenfolge L6, L7, L8, L9 und L10 mit einem Zeitsprung ab da, wo ein zwei verlangsamungsseitige Zahnfläche, die ein Paar bilden, damit beginnen, sich zu berühren. Man beachte, dass die Biegespannung, die auf ein Paar aus verlangsamungsseitigen Zahnflächen wirkt, unmittelbar nachdem die beiden verlangsamungsseitigen Zahnflächen, die ein Paar bilden, damit beginnen, einander zu berühren (entsprechend der durchgezogenen Linie L6), ein maximaler Wert N wird.
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In 13 zeigt die durchgezogene Linie L1 die Korrelation zwischen einer Stelle in der Breitenrichtung der Flanken an einem Paar von verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a unmittelbar nachdem die beiden verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a, die ein Paar bilden, gemäß der vorliegenden Ausführungsform einander zu berühren beginnt, und einer Biegespannung, die auf das Paar aus verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a (Zähne 10 und 11) an dieser Stelle wirkt. Die durchgezogene Linie, die die oben beschriebene Korrelation zeigt, variiert sequenziell in der Reihenfolge L1, L2, L3, L4 und L5 mit einem Zeitsprung ab wenn zwei verlangsamungsseitige Zahnflächen 10a und 11a, die ein Paar bilden, damit beginnen, sich zu berühren. Man beachte, dass die Biegespannung, die auf ein Paar verlangsamungsseitiger Zahnflächen 10a und 11a (Zähne 10 und 11) wirkt, unmittelbar nachdem die beiden verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a damit beginnen, sich zu berühren, ein maximaler Wert M wird. Der maximale Wert M ist kleiner als der maximale Wert N, der in 12 dargestellt ist.
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Wie aus diesen Graphen hervorgeht, ist der maximale Wert M der Biegespannung in dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a gemäß der vorliegenden Ausführungsform verwendet werden, kleiner als der maximale Wert N der Biegespannung in dem Fall, wo die verlangsamungsseitigen Oberflächen gemäß des Standes der Technik verwendet werden. Das bedeutet, dass, wenn das Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 übertragen wird, maximal ist, einer Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten (den verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a) von zwei Zähnen 10 und 11, die jeweils ein Paar bilden, nicht ausreichend entgegengewirkt wird.
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Nun wird ein Verfahren zum Ausbilden der Zähne 10 und 11 des jeweiligen Antriebszahnrads 8 und Abtriebszahnrads 9 mit Bezug auf 14A bis 15B beschrieben. 14A zeigt schematisch ein Ausgangsmaterial 21, das verwendet wird, um das Antriebszahnrad 8 auszubilden, und ein Bearbeitungswerkzeug 31, das Bearbeitungsabschnitte 32 aufweist, die verwendet werden, um die Zahnflächen von grob bearbeiteten Zähnen 22, die als das Ausgangsmaterial 21 vorgesehen sind, präzise zu bearbeiten. Das Antriebszahnrad 8 wird auf solche Weise ausgebildet, dass die Bearbeitungsabschnitte 32 des Bearbeitungswerkzeugs 31 in die grob bearbeiteten Zähnen 22, die als das Ausgangsmaterial 21 vorgesehen sind, eingesetzt werden und dann das Ausgangsmaterial 21 in diesem Zustand gedreht wird, um dadurch die Zahnflächen der Zähne 22 des Ausgangsmaterials 21 unter Verwendung der Bearbeitungsabschnitte 32 des Bearbeitungswerkzeugs 31 präzise zu bearbeiten. Durch die oben beschriebene präzise Bearbeitung werden die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a und die beschleunigungsseitige Zahnfläche 10b (beide in 3 dargestellt) jedes Zahns 10 des Antriebszahnrads 8 ausgebildet. Man beachte, dass die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a durch die präzise Bearbeitung auf solche Weise ausgebildet werden, dass während der Ausbildung des Antriebszahnrads 8 eine Innenfläche 32a jedes Bearbeitungsabschnitts 32 des Bearbeitungswerkzeugs 31, der verwendet wird, um die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a präzise zu bearbeiten, wie in 14B dargestellt, eine innere Form aufweist, die der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 10a entspricht. Man beachte, dass ein spezifisches Beispiel für die präzise Bearbeitung anhand des oben genannten Verfahrens ein Schaben, Abziehen oder Walzen bzw. Rollen sein kann.
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15A zeigt schematisch ein Ausgangsmaterial 41, das verwendet wird, um das Abtriebszahnrad 9 auszubilden, und ein Bearbeitungswerkzeug 51, das Bearbeitungsabschnitte 52 aufweist, um die Zahnflächen von grob bearbeiteten Zähnen 42, die als das Ausgangsmaterial 41 vorgesehen sind, präzise zu bearbeiten. Das Abtriebszahnrad 9 wird auf solche Weise ausgebildet, dass die Bearbeitungsabschnitte 52 des Bearbeitungswerkzeugs 51 in die grob bearbeiteten Zähnen 42 eingesetzt werden, die als das Ausgangsmaterial 41 vorgesehen sind, und dann das Ausgangsmaterial 41 in diesem Zustand gedreht wird, um dadurch die Zahnflächen der Zähne 42 des Ausgangsmaterials 41 unter Verwendung der Bearbeitungsabschnitte 52 des Bearbeitungswerkzeugs 51 präzise zu bearbeiten. Durch die genannte präzise Bearbeitung werden die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a und die beschleunigungsseitige Zahnfläche 11b (beide in 3 dargestellt) jedes Zahns 11 des Abtriebszahnrads 9 ausgebildet. Man beachte, dass die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 11a durch die präzise Bearbeitung auf solche Weise ausgebildet werden, dass während der Ausbildung des Abtriebszahnrads 9 eine Innenfläche 52a jedes Bearbeitungsabschnitts 52 des Bearbeitungswerkzeugs 51, der verwendet wird, um die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a präzise zu bearbeiten, wie in 15B dargestellt ist, eine innere Form aufweist, die der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 11a entspricht. Man beachte, dass ein konkretes Beispiel für die präzise Bearbeitung durch das oben beschriebene Verfahren ein Schaben, Abziehen oder Walzen bzw. Rollen sein kann.
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Gemäß der oben beschriebenen Ausführungsform können die folgenden vorteilhaften Wirkungen erhalten werden.
- (1) Die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a jedes Zahns 10 des Antriebszahnrads 8 berührt einen Entsprechenden der Zähne 11 des Abtriebszahnrads 9, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 übertragen wird, maximal ist, um dadurch das Drehmoment zu übertragen. Die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a ist ausgebildet wie folgt. Das heißt, die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a ragt zu einem Entsprechenden von den Zähnen 11 das Abtriebszahnrads 9 vor und weist eine kreisbogenförmige Krümmung mit einem Krümmungsradius R1 in der Breitenrichtung der Flanke des Entsprechenden von den Zähnen 11 auf. Ferner ist die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a so ausgebildet, dass der Mittelpunkt C1 der kreisbogenförmigen Krümmung an einer Abweichung Z1 von einer zur Breitenrichtung der Flanke des Zahns 10 des Antriebszahnrads 8 senkrechten Ebene F1 in der Mitte des Zahns 10 des Antriebszahnrads 8 in der Breitenrichtung der Flanke zu einer einem Abschnitt der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 10a, die einen Entsprechenden von den Zähnen 11 des Abtriebszahnrads 9 berührt, wenn das übertragene Drehmoment maximal ist, in der Breitenrichtung der Flanke entgegengesetzten Stelle angeordnet ist.
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Außerdem berührt die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a jedes Zahns 11 des Abtriebszahnrads 9 einen Entsprechenden von den Zähnen 11 des Abtriebszahnrads 9, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 übertragen wird, maximal ist, um dadurch das Drehmoment zu übertragen. Die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a ist ausgebildet wie folgt. Das heißt, die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a steht zu einem Entsprechenden von den Zähnen 10 des Antriebszahnrads 8 vor und weist eine kreisbogenförmige Krümmung mit einem Krümmungsradius R2 in der Breitenrichtung der Flanke des Entsprechenden von den Zähnen 10 auf. Ferner ist die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a so ausgebildet, dass der Mittelpunkt C2 der kreisbogenförmigen Krümmung an einer Abweichung Z2 von einer zur Breitenrichtung der Flanke des Zahns 11 des Abtriebszahnrads 9 senkrechten Ebene F2 in der Mitte des Zahns 11 des Abtriebszahnrads 9 in der Breitenrichtung der Flanke zu einer einem Abschnitt der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 11a, die einen Entsprechenden von den Zähnen 10 des Antriebszahnrads 8 berührt, wenn das übertragene Drehmoment maximal ist, in der Breitenrichtung der Flanke entgegengesetzten Stelle angeordnet ist.
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Die Krümmungsradien R1 und R2 der kreisbogenförmigen Krümmungen jedes Paars aus verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a und die Stellen (Abweichungen Z1 und Z2) der Mittelpunkte C1 und C2 der Krümmungen sind so eingestellt, dass dann, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 übertragen wird, ein normaler Wert ist, die Kontaktlänge X1 in der Breitenrichtung der Flanken zwischen zwei Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, so groß wird, dass einem Geräusch ausreichend entgegengewirkt werden kann. Ferner sind die Krümmungsradien R1 und R2 und die Stellen (Abweichungen Z1 und Z2) der Mittelpunkte C1 und C2 der Krümmungen so eingestellt, dass, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9 übertragen wird, maximal ist, die Kontaktfläche (die der Kontaktlänge X2 entspricht) zwischen einem zwei Zähnen 10 und 11, die ein Paar bilden, so groß wird, dass einer Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten ausreichend entgegengewirkt werden kann.
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Wie oben beschrieben, ist es möglich, einem Geräusch entgegenzuwirken, wenn ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebsrad 8 und dem Abtriebsrad 9, die in Eingriff stehen, übertragen wird, ein normaler Wert ist, und einer Lastkonzentration an Kontaktpunkten zwischen einem zwei Zähnen 10 und 11 der entsprechenden Zahnräder 8 und 9, die ein Paar bilden, entgegenzuwirken, wenn das Drehmoment maximal ist.
- (2) Durch die jeweilige Ausbildung der verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und der verlangsamungsseitigen Zahnflächen 11a in den oben beschriebenen Formen kann auch dann, wenn die Krümmungsradien R1 und R2 der kreisbogenförmigen Krümmungen dieser verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a nicht zu stark verringert sind oder die Abweichungen Z1 und Z2 der Mittelpunkte C1 und C2 der Krümmungen von den Ebenen F1 und F2 nicht zu stark vergrößert sind, die oben beschriebene vorteilhafte Wirkung (1) erhalten werden. Obwohl die oben beschriebene vorteilhafte Wirkung erhalten werden kann, ist es somit möglich, einer zu starken Verringerung der Krümmungsradien R1 und R2 oder einer zu starken Vergrößerung der Abweichungen Z1 und Z2 entgegenzuwirken. Dies wirkt den extremen kreisbogenförmigen Krümmungsradien der verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a in Bezug auf die Krümmungsradien R1 und R2 oder die Stellen der Mittelpunkte C1 und C2 der Krümmungen entgegen.
- (3) Die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a sind auf solche Weise ausgebildet, dass die Bearbeitungsabschnitte 32 des Bearbeitungswerkzeugs 31, das verwendet wird, um die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a präzise zu bearbeiten, in die grob bearbeiteten Zähne 22, die als das Ausgangsmaterial 21 zur Ausbildung des Antriebszahnrads 8 vorgesehen sind, eingesetzt werden und dann das Ausgangsmaterial 21 in diesem Zustand gedreht wird, um dadurch die Zahnflächen der Zähne 22 des Ausgangsmaterials 21 unter Verwendung der Bearbeitungsabschnitte 32 des Bearbeitungswerkzeugs 31 präzise zu bearbeiten. Folglich weist die Innenfläche 32a jedes Bearbeitungsabschnitts 32 des Bearbeitungswerkzeugs 31, das heißt ein Abschnitt, der die verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a präzise bearbeitet, eine innere Form auf, die der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 10a entspricht.
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Dagegen werden die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 11a auf solche Weise ausgebildet, dass die Bearbeitungsabschnitte 52 des Bearbeitungswerkzeugs 51, das verwendet wird, um die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 11a präzise zu bearbeiten, in die grob bearbeiteten Zähne 42 eingesetzt werden, die als das Ausgangsmaterial 41 zur Ausbildung des Abtriebszahnrads 9 vorgesehen sind, und das Ausgangsmaterial 41 in diesem Zustand gedreht wird, um dadurch die Zahnflächen des Ausgangsmaterials 41 unter Verwendung der Bearbeitungsabschnitte 52 des Bearbeitungswerkzeugs 51 präzise zu bearbeiten. Folglich weist die Innenfläche 52a des Bearbeitungsabschnitts 52 des Bearbeitungswerkzeugs 51, das heißt, ein Abschnitt, der die verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a präzise bearbeitet, eine innere Form auf, die der verlangsamungsseitigen Zahnfläche 11a entspricht.
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Durch Ausbilden der verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a durch das oben beschriebene präzise Bearbeiten können diese verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a in geeigneten Formen ausgebildet werden. Außerdem wird dadurch, wie oben unter (2) beschrieben, den extremen kreisbogenförmigen Krümmungen der beschleunigungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a im Hinblick auf die Krümmungsradien R1 und R2 oder Stellen der Mittelpunkte C1 und C2 der Krümmungen entgegengewirkt. Daher wird den extremen inneren Formen der Bearbeitungsabschnitte 32 und 52 der jeweiligen Bearbeitungswerkzeuge 31 und 51, die für die präzise Bearbeitung verwendet werden, in Bezug auf die Krümmungsradien oder die Stellen der Mittelpunkte der Krümmungen ebenfalls entgegengewirkt. Somit kann einer Zunahme des Schwierigkeitsgrades bei der präzisen Bearbeitung der verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a unter Verwendung der Bearbeitungswerkzeuge 31 und 51 entgegengewirkt werden.
- (4) Das Antriebszahnrad 8 und das Abtriebszahnrad 9 des Zahnradgetriebemechanismus 7 dienen als End-Untersetzungsgetriebe im Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs, das mit dem manuellen Getriebe 3 ausgestattet ist. In dem Kraftfahrzeug, das mit dem oben genannten Getriebe ausgestattet ist, kann aufgrund eines Bedienungsfehlers eines Fahrers ein zu kleiner Gang eingelegt werden. In diesem Fall ist ein Drehmoment, das zwischen dem Antriebszahnrad 8 und dem Abtriebszahnrad 9, die als das End-Untersetzungsgetriebe dienen, übertragen wird, maximal, und der maximale Wert des Drehmoments ist sehr groß. Wenn die Kontaktfläche zwischen den ein Paar bildenden Zähnen 10 und 11 an den in Eingriff stehenden Abschnitten des Antriebszahnrads 8 und des Abtriebszahnrads 9 klein ist, kommt es daher zu einer Lastkonzentration an den Kontaktabschnitten der ein Paar bildenden Zähne 10 und 11, wenn wegen eines Bedienungsfehlers des Fahrers ein zu kleiner Gang eingelegt wird. Um einer solchen Lastkonzentration entgegenzuwirken, ist daher, wenn die verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a und 11a ausgebildet sind wie oben unter (1) beschrieben, die vorteilhafte Wirkung, (1) die erhalten werden kann, bemerkenswert.
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Man beachte, dass die oben beschriebene Ausführungsform beispielsweise in die folgenden alternativen Ausführungsformen modifiziert werden kann. Jede von den verlangsamungsseitigen Zahnflächen 10a des Antriebszahnrads 8 oder jede von den verlangsamungsseitigen Zahnflächen 11a des Abtriebszahnrads 9 kann ausgebildet sein wie im Fall des Standes der Technik.
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Beispielsweise ist es denkbar, dass, wie in 16 dargestellt, jede verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a des Antriebszahnrads 8 in einer Form ausgebildet ist, die dem Aspekt der Erfindung entspricht, und jede verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a in einer Zahnflächenform gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist. In diesem Fall dient das Antriebszahnrad 8 als erstes Zahnrad gemäß dem Aspekt der Erfindung, und das Abtriebszahnrad 9 dient als zweites Zahnrad gemäß dem Aspekt der Erfindung.
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Außerdem ist es ebenso anwendbar, dass, wie in 17 dargestellt, jede verlangsamungsseitige Zahnfläche 10a des Antriebszahnrads 8 in einer Form gemäß dem Stand der Technik ausgebildet ist und jede verlangsamungsseitige Zahnfläche 11a des Abtriebszahnrads 9 in einer Form gemäß dem Aspekt der Erfindung ausgebildet ist. In diesem Fall dient das Antriebszahnrad 8 als zweites Zahnrad gemäß dem Aspekt der Erfindung, und das Abtriebszahnrad 9 dient als erstes Zahnrad gemäß dem Aspekt der Erfindung.
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Der Aspekt der Erfindung ist als Zahnradgetriebemechanismus 7 ausgeführt, der das Antriebszahnrad 8 und das Abtriebszahnrad 9 aufweist, die als End-Untersetzungsgetriebe im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dienen; jedoch kann der Aspekt der Erfindung als ein anderer Zahnradgetriebemechanismus in dem Antriebsstrang ausgeführt sein.
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Das Getriebe 3, mit dem das Kraftfahrzeug ausgestattet ist, kann ein Automatikgetriebe sein.
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Die Zähne 10 des Antriebszahnrads 8 und die Zähne 11 des Abtriebszahnrads 9 können gerade Zähne sein.
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Der Aspekt der Erfindung kann auf einen Zahnradgetriebemechanismus angewendet werden, in dem Kegelzahnräder als ein erstes Zahnrad und ein zweites Zahnrad verwendet werden.
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Der Zahnradgetriebemechanismus gemäß dem Aspekt der Erfindung kann für ein FR-Fahrzeug, das Hinterräder mit einem an der Front der Karosserie eingebauten Verbrennungsmotor antreibt, für ein MR-Fahrzeug, das Hinterräder mit einem in der Mitte der Karosserie eingebauten Verbrennungsmotor antreibt, für ein RR-Fahrzeug, das Hinterräder mit einem am Heck des Fahrzeugs eingebauten Verbrennungsmotor antreibt, oder dergleichen vorgesehen sein.
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Der Zahnradgetriebemechanismus gemäß dem Aspekt der Erfindung kann für eine Drehmomentübertragung außer im Antriebsstrang eines Fahrzeugs wie eines Kraftfahrzeugs verwendet werden.
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Obwohl die Erfindung mit Bezug auf ihre Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, sei klargestellt, dass die Erfindung nicht auf die oben beschriebene Ausführungsformen oder Bauweisen beschränkt ist. Die Erfindung soll vielmehr verschiedene Modifikationen und gleichwertige Anordnungen abdecken. Außerdem sind zwar die verschiedenen Elemente der offenbarten Erfindung in verschiedenen Beispielskombinationen und -konfigurationen dargestellt, aber andere Kombinationen und Konfigurationen, einschließlich von mehr, weniger oder nur einem einzigen Element, liegen ebenfalls im Bereich der beigefügten Ansprüche.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 2008-202664 A [0002, 0011]
