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Bereich der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Scherengetriebe-Vorrichtung, in welcher ein Hauptzahnrad und ein Hilfszahnrad nebeneinander angeordnet sind, um relativ zueinander drehbar zu sein. Dabei wird eine Kraft bzw. Last, welche bewirkt, dass sich die beiden Zahnräder in entgegengesetzte Richtungen drehen, auf die zwei Zahnräder aufgebracht, um dadurch eine Phasendifferenz dazwischen zu erzeugen.
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Hintergrund der Erfindung
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Bisher sind Scherengetriebe-Vorrichtungen in einer Kupplung, welche in einem Automobil, einem Motorrad oder ähnlichem montiert ist, eingesetzt worden. Eine solche Scherengetriebe-Vorrichtung wird eingesetzt, um eine Gegenbewegung zwischen zwei Getrieben bzw. Zahnrädern, welche sich miteinander in Eingriff befinden, zu eliminieren. Damit in einer solchen Scherengetriebe-Vorrichtung jeder Zahn eines Getriebes bzw. Zahnrads zwischen zwei Zähnen des anderen Getriebes bzw. Zahnrads sandwichartig angeordnet ist, besteht das andere Getriebe aus zwei Zahnrädern, welche in entgegengesetzte Richtungen drehbar sind.
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Beispielsweise offenbart die im Folgenden genannte Patentschrift 1 eine Scherengetriebe-Vorrichtung, welche in einer Fliehkraftkupplung vorhanden ist. Die Scherengetriebe-Vorrichtung weist ein Hauptzahnrad und ein Hilfszahnrad auf, welche koaxial angeordnet sind und sich mit einem Getriebe bzw. Zahnrad in Eingriff befinden, welches auf einem Kupplungsaußenteil ausgebildet ist. Das Hilfszahnrad wird mittels der Federkraft einer Torsionsfeder immer gegen das Getriebe, welches auf dem Kupplungsaußenteil ausgebildet ist, gedrückt. Auch die im Folgenden genannte Patentschrift 2 offenbart eine Scherengetriebe-Vorrichtung, welche bei einer Untersetzung eingesetzt wird. Bei dieser Scherengetriebe-Vorrichtung befinden sich ein primäres Antriebszahnrad und ein Scherenzahnrad, welche koaxial angeordnet sind, in einem Eingriff mit einem primären angetriebenen Zahnrad. Drei Spiralfedern sind in einem Bereich angeordnet, wo das primäre Antriebszahnrad und das Scherenzahnrad ineinandergreifen. Mittels der Federkraft der Spiralfedern werden das primäre Antriebszahnrad und das Scherenzahnrad in entgegengesetzte Drehrichtungen gedrückt, so dass jeder Zahn des primären angetriebenen Zahnrads sandwichartig zwischen entsprechenden Zähnen des primären Antriebszahnrads und des Scherenzahnrads angeordnet und gehalten wird.
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Stand der Technik
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- Patentschrift 1: japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer 2002-295523 .
- Patentschrift 2: japanische Patentanmeldung mit der Offenlegungsnummer H08-093886.
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Bei den Scherengetriebe-Vorrichtungen, welche in den Patentschriften 1 und 2 offenbart sind, muss auf der radial inneren Seite der Böden von Zahnvertiefungen des Hilfszahnrads oder des Scherenzahnrads ein Platz zur Bereitstellung einer Torsionsfeder oder von Spiralfedern sichergestellt sein. Daher weist die herkömmliche Scherengetriebe-Vorrichtung das Problem auf, dass sich der Durchmesser des Hilfszahnrads oder des Scherenzahnrads vergrößert, was den Anwendungsbereich der Scherengetriebe-Vorrichtung einschränkt. Darüber hinaus weisen die Scherengetriebe-Vorrichtungen, welche in den Patentschriften 1 und 2 offenbart sind, eine große Anzahl an Komponenten, beispielsweise eine Komponente zum Halten des Hilfszahnrades oder der Torsionsfeder, eine Komponente, um eine Drehung der Torsionsfeder zu verhindern, und die drei Spiralfedern, auf. Dadurch sind herkömmliche Scherengetriebe-Vorrichtungen nachteiligerweise groß und komplex, was den Montageprozess von ihnen kompliziert macht.
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Die vorliegende Erfindung soll die vorab beschriebenen Probleme lösen, und es ist ihre Aufgabe, eine Scherengetriebe-Vorrichtung bereitzustellen, deren Struktur vereinfacht ist, um ihre Gesamtgröße zu verringern, um dadurch den Anwendungsbereich zu erweitern und ihren Montageprozess zu vereinfachen.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Um die vorab beschriebene Aufgabe zu lösen, wird erfindungsgemäß durch Anspruch 1 ein Scherengetriebe bzw. eine Scherengetriebe-Vorrichtung bereitgestellt, umfassend ein Hauptzahnrad; ein Hilfszahnrad, welches benachbart zu dem Hauptzahnrad angeordnet ist, um koaxial zu dem Hauptzahnrad und drehbar zu sein; und Scheren-Kraftaufbringungsmittel, um eine Kraft bzw. Last aufzubringen, um das Hauptzahnrad und das Hilfszahnrad in entgegengesetzte Richtungen zu drehen, um dadurch eine Phasendifferenz zwischen den zwei Zahnrädern zu erzeugen, wobei die Scheren-Kraftaufbringungsmittel einen Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche aufweisen, welcher auf einer von gegenüberliegenden Flächen des Hauptzahnrades und des Hilfszahnrades vorhanden ist, welche sich einander gegenüberliegen bzw. sich zugewandt sind, und welcher zu der anderen gegenüberliegenden Fläche ragt; eine schräg verlaufende Fläche, welche auf der anderen gegenüberliegenden Fläche vorhanden ist, so dass die schräg verlaufende Fläche von der anderen gegenüberliegenden Fläche zurückgesetzt ist, und welche auf dem Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche gleitet; und Druckmittel, um das Hauptzahnrad und/oder das Hilfszahnrad zu dem jeweils anderen (dem Hauptzahnrad oder dem Hilfszahnrad) zu drücken.
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Gemäß Anspruch 1 ist die Scherengetriebe-Vorrichtung ausgestaltet, so dass ein Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche und eine schräg verlaufende Fläche, welche relativ zueinander gleiten, auf gegenüberliegenden Flächen des Hauptzahnrads und des Hilfszahnrads, welche einander gegenüberliegen, vorhanden sind. Dabei sind Pressmittel bzw. Druckmittel, um das Hilfszahnrad oder das Hauptzahnrad gegen das jeweils andere (das Hauptzahnrad oder das Hilfszahnrad) zu drücken, vorhanden. Daher drehen sich das Hauptzahnrad und das Hilfszahnrad in der Scherengetriebe-Vorrichtung aufgrund einer relativen gleitenden Verlagerung des Vorsprungs mit einer gekrümmten Fläche und der schräg verlaufenden Fläche in unterschiedliche Richtungen. Die Scherengetriebe-Vorrichtung besteht hauptsächlich aus dem Hauptzahnrad, welches den Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche oder die schräg verlaufende Fläche aufweist, dem Hilfszahnrad, welches das jeweils andere (den Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche oder die schräg verlaufende Fläche) aufweist, und den Druckmitteln. Daher weist die Scherengetriebe-Vorrichtung im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen eine einfache Struktur auf. Daher kann das Ausmaß der gesamten Vorrichtung verringert werden, wodurch sich der Anwendungsbereich erweitert. Darüber hinaus ist es möglich, den Montageprozess der Vorrichtung zu vereinfachen. Des Weiteren befindet sich in der Scherengetriebe-Vorrichtung der Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche theoretisch in einem Punktkontakt oder Linienkontakt mit der schräg verlaufenden Fläche. Daher kann der Gleitwiderstand verringert werden, und das Hauptzahnrad und das Hilfszahnrad können sich leicht relativ zueinander bewegen. Darüber hinaus kann ein Schlaggeräusch, welches durch ein Schlagen bzw. Stollen zwischen dem Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche und der schräg verlaufenden Fläche erzeugt wird, auf ein geringes Niveau verringert werden.
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Gemäß Anspruch 2 sind das Hauptzahnrad und das Hilfszahnrad aus einem Metallmaterial ausgebildet und die schräg verlaufende Fläche weist einen Neigungswinkel von 30° oder weniger bezüglich einer Ebene senkrecht zu der Drehachse des Hauptzahnrads und des Hilfszahnrads auf.
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Gemäß Anspruch 2 sind das Hauptzahnrad und das Hilfszahnrad der Scherengetriebe-Vorrichtung aus einem metallischen Material ausgebildet und die schräg verlaufende Fläche weist einen Neigungswinkel von 30° oder weniger bezüglich einer Ebene senkrecht zu der Drehachse des Hauptzahnrads und des Hilfszahnrads auf. Da die schräg verlaufende Fläche in der Scherengetriebe-Vorrichtung einen relativ kleinen Neigungswinkel von 30° oder weniger aufweist, kann das Ausmaß, mit welchem sich die in Eingriff befindlichen Zahnräder in der axialen Richtung relativ zueinander gleiten, verringert werden. Daher ist es möglich, ein Klopfgeräusch aufgrund einer Vibration und ein Schlaggeräusch, welches erzeugt wird, wenn der Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufende Fläche gegeneinander schlagen, zu verringern.
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Gemäß Anspruch 3 sind drei Sätze, welche jeweils den Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufende Fläche aufweisen, auf gegenüberliegenden Flächen des Hauptzahnrads und des Hilfszahnrads vorhanden. Dabei unterscheiden sich zwei der drei Abstände zwischen den drei Sätzen voneinander.
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Gemäß Anspruch 3 sind drei Sätze, welche jeweils den Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufende Fläche aufweisen, auf gegenüberliegenden Flächen des Hauptzahnrads und des Hilfszahnrads vorhanden. Dabei unterscheiden sich zwei von den drei Abständen zwischen den drei Sätzen voneinander. Mit anderen Worten sind in der Scherengetriebe-Vorrichtung die drei Sätze, welche jeweils den Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufende Fläche aufweisen, nicht gleichmäßig auf den gegenüberliegenden Flächen des Hauptzahnrads und des Hilfszahnrads angeordnet. Daher kann mit der Scherengetriebe-Vorrichtung eine so genannte fehlerhafte Montage, in welcher das Hauptzahnrad und das Hilfszahnrad montiert werden, so dass die Zähne des Hauptzahnrads eine fehlerhafte Positionsbeziehung zu den Zähnen des Hilfszahnrads aufweisen, verhindert werden. Auch für den Fall, dass die Anzahl der Zähne des Hauptzahnrads und die Anzahl der Zähne des Hilfszahnrads kein Vielfaches von 3 sind, kann die Scherengetriebe-Vorrichtung eine Verringerung der Haltbarkeit der Zahnräder verhindern, welche sich sonst als Ergebnis davon verschlechtern würde, dass die Vorsprünge mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufenden Flächen benachbart zu den Böden der Zahnzwischenräume angeordnet sind.
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Gemäß Anspruch 4 ist die schräg verlaufende Fläche auf der gegenüberliegenden Fläche des Hauptzahnrads oder des Hilfszahnrads an einer Position ausgebildet, welche auf der Fußseite eines Zahns angeordnet ist, welche zwischen den Böden von einander benachbarten Zahnzwischenräumen angeordnet ist.
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Gemäß Anspruch 4 ist bei der Scherengetriebe-Vorrichtung die schräg verlaufende Fläche auf der gegenüberliegenden Fläche des Hauptzahnrads oder des Hilfszahnrads an einer Position ausgebildet, welche auf der Fußseite eines Zahns angeordnet ist, die zwischen den Böden der miteinander benachbarten Zahnzwischenräume angeordnet ist. Daher kann eine Abnahme der Haltbarkeit des Hauptzahnrads oder des Hilfszahnrads minimiert werden und eine Dicke um die schräg verlaufende Fläche kann einfacher sichergestellt werden. Daher kann die Größe des Hauptzahnrads oder des Hilfszahnrads weiter verringert werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche das Äußere einer erfindungsgemäßen Scherengetriebe-Vorrichtung darstellt.
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2 ist eine Draufsicht einer Antriebswelle, auf welcher ein Hauptzahnrad der in 1 dargestellten Scherengetriebe-Vorrichtung ausgebildet ist.
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3 ist eine Querschnittsdarstellung eines Hauptabschnitts, welche einen Querschnitt eines Hauptabschnitts der Scherengetriebe-Vorrichtung entlang einer in 2 dargestellten Linie A-A darstellt.
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4 ist eine vergrößerte Teilansicht von vorn, welche in einem vergrößerten Maßstab einen Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche und eine schräg verlaufende Fläche darstellt, wie sie aus der Richtung eines in 3 dargestellten Pfeils B gesehen werden.
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5 ist eine vergrößerte Teilansicht von vorn, welche in einem vergrößerten Maßstab einen Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche und eine schräg verlaufende Fläche gemäß einer erfindungsgemäßen Modifikation darstellt.
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Ausführungsform zur Ausführung der Erfindung
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Eine erfindungsgemäße Ausführungsform einer Scherengetriebe-Vorrichtung wird nun mit Bezug zu den Zeichnungen beschrieben. 1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung, welche die Struktur einer erfindungsgemäßen Scherengetriebe-Vorrichtung 100 darstellt. 2 ist eine Draufsicht einer Antriebswelle 103, auf welcher ein Hauptzahnrad 101 der in 1 dargestellten Scherengetriebe-Vorrichtung 100 ausgebildet ist. 3 ist eine Querschnittsansicht eines Hauptabschnitts, welche einen Querschnitt eines Hauptabschnitts der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 entlang einer in 2 dargestellten Linie A-A darstellt. 4 ist eine vergrößerte Teilansicht von vorn, welche im vergrößerten Maßstab einen Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche und eine schräg verlaufende Fläche 105 darstellt, wenn sie aus der Richtung eines in 2 dargestellten Pfeils B betrachtet werden. In jeder Figur, welche hier referenziert wird, sind einige Komponenten schematisch in einer übertriebenen Weise dargestellt, um so das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern. Daher können sich die Ausmaße, die Größenrelationen, usw. der dargestellten Elemente von den tatsächlichen Ausmaßen, Größenrelationen, usw. unterscheiden. Die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 wird als ein Getriebe eingesetzt, um Leistung in einer nicht dargestellten Kupplung zu übertragen, welche in einem nicht dargestellten Automobil, Motorrad oder Ähnlichem montiert ist.
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Struktur der Scherengetriebe-Vorrichtung 100
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Die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 weist das vorab erwähnte Hauptzahnrad 101 auf. Das Hauptzahnrad 101 ist ein Stahl-Stirnrad, welches sich mit einem Antriebsgetriebe bzw. Antriebszahnrad 90 in Eingriff befindet, das eine Drehantriebsleistung auf die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 überträgt oder eine Drehantriebsleistung von der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 aufnimmt. Das Hauptzahnrad 101 weist eine große Anzahl von Zähnen auf, welche radial von der Außenumfangsfläche der Antriebswelle 103 hervorragen. Das Hauptzahnrad 101 weist drei Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche auf, welche auf einer Seitenfläche davon (auf der linken Seite in 3) ausgebildet sind. Die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche sind in der Umfangsrichtung entlang einer Umfangskante der Seitenfläche angeordnet.
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Jeder Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche bewegt relativ ein später zu beschreibendes Hilfszahnrad 104 in der axialen Richtung und in der Umfangsrichtung. Jeder Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche ist auf der Seitenfläche des Hauptzahnrads 101 ausgebildet, so dass der Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche hervorragt und eine bogenförmige Form ausbildet, wenn man ihn in der Umfangsrichtung betrachtet. Bei dieser Ausführungsform wird jeder Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche durch eine gebogene konvexe Fläche definiert, welche einen Radius von ungefähr 2 mm, eine Vorsprungshöhe von ungefähr 1 mm, eine Gesamtlänge von ungefähr 3,5 mm und eine Breite (in der radialen Richtung) von ungefähr 1 mm aufweist. Die drei Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche sind verteilt auf der Seitenfläche des Hauptzahnrads 101 angeordnet, so dass sich zwei der drei Abstände zwischen den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche voneinander unterscheiden. Jeder Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche ist an einer Position auf der Fußseite eines Zahns ausgebildet, welche zwischen den Böden der Zahnzwischenräume, die zu dem Zahn benachbart sind, angeordnet ist. Die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche sind mittels Schmieden auf der Seitenfläche des Hauptzahnrads 101 ausgebildet.
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Die Antriebswelle 103 ist eine Stahlwelle, welche eine Drehantriebsleistung auf das Hauptzahnrad 101 überträgt oder eine Drehantriebsleistung von dem Hauptzahnrad 101 aufnimmt und welche eine zylindrische röhrenförmige Form aufweist. Die Antriebswelle 103 besteht hauptsächlich aus einem Abschnitt 103a mit einem großen Durchmesser, einem Abschnitt 103b mit einem kleinen Durchmesser und einem Flansch 103c. Der Abschnitt 103a mit dem großen Durchmesser erstreckt sich von der anderen Seitenfläche (auf der rechten Seite in 3) des Hauptzahnrads 101 nach rechts und weist eine zylindrische röhrenförmige Form auf.
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Der Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser erstreckt sich von der einen Seitenfläche (auf der linken Seite in 3) des Hauptzahnrads 101 nach links, weist eine zylindrische röhrenförmige Form auf und weist einen Durchmesser auf, welcher kleiner als derjenige des Abschnitts 103a mit dem großen Durchmesser ist. Der Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser trägt das Hilfszahnrad 104, eine Feder und einen Ansatz. Der Flansch 103c wird eingesetzt, um die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 mit einer nicht dargestellten Komponente der Kupplung zu verbinden. Der Flansch 103c erstreckt sich von einem Ende des Abschnitts 103a mit dem großen Durchmesser (welcher in 1 rechts angeordnet ist) radial nach außen.
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Das Hilfszahnrad 104 ist ein Stahl-Stirnrad, welches sich in einem Zustand, in welchem es koaxial zu dem Hauptzahnrad 101 und benachbart zu diesem angeordnet ist, wie das Hauptzahnrad 101, mit dem Antriebsgetriebe 90 in Eingriff befindet. Das Hilfszahnrad 104 weist eine große Anzahl von Zähnen auf, welche radial von der Außenumfangsfläche seines zylindrischen Körpers hervorragen. Die Zähne des Hilfszahnrads 104 sind ausgebildet, so dass sie denselben Durchmesser und dasselbe Modul wie solche des Hauptzahnrads 101 aufweisen. Die Zahnbreite ist kleiner als diejenige des Hauptzahnrads 101. Der Innendurchmesser des Hilfszahnrads 104 ist größer als der Außendurchmesser des Abschnitts 103b mit dem kleinen Durchmesser der Antriebswelle 103, so dass ein vorbestimmter Zwischenraum für eine lose Passung bzw. einen Spielsitz zwischen dem Hilfszahnrad 104 und dem Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser ausgebildet ist. Das Hilfszahnrad 104 ist nämlich gleitend auf dem Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser der Antriebswelle 103 angebracht.
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Das Hilfszahnrad 104 weist drei schräg verlaufende Flächen 105 auf, welche auf einer Seitenfläche, die dem Hauptzahnrad 101 gegenüberliegt, ausgebildet sind. Die schräg verlaufenden Flächen 105 sind in der Umfangsrichtung entlang einer Umfangskante der Seitenfläche angeordnet. Die vorab erwähnten Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche gleiten auf den schräg verlaufenden Flächen 105, um dadurch das Hilfszahnrad 104 in der axialen Richtung und der Umfangsrichtung relativ zu dem Hauptzahnrad 101 zu bewegen. Die schräg verlaufenden Flächen 105 sind an Positionen ausgebildet, welche mit den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche, die auf der Seitenfläche des Hauptzahnrads 101 ausgebildet sind, korrespondieren. Genauer ist jede schräg verlaufende Fläche 105 eine ebene Fläche, welche auf der Seitenfläche des Hilfszahnrads 104 ausgebildet ist, so dass sie sich in der Umfangsrichtung erstreckt und zu dem Inneren des Hilfszahnrads 104 mit einem vorbestimmten Winkel θ ansteigt. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die schräg verlaufende Fläche 105 ausgebildet, so dass sie einen Neigungswinkel θ von ungefähr 20° bezüglich einer Ebene parallel zu der Seitenfläche des Hilfszahnrads 104, eine Tiefe, welche der Vorsprungshöhe der Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche entspricht, eine Gesamtlänge von ungefähr 2 mm und eine Breite (in der radialen Richtung) von ungefähr 1,5 mm, welche größer als die Breite der Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche ist, aufweist.
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Darüber hinaus ist eine Vertiefung 106 am tiefsten Teil von jeder schräg verlaufenden Fläche 105 ausgebildet, um so eine negative Beeinflussung mit den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche zu verhindern. Genauer gesagt erstreckt sich jede Vertiefung 106 in der Umfangsrichtung des Hilfszahnrads 104, während eine festgelegte Tiefe beibehalten wird, und weist eine Wand auf, welche sich in einer Richtung senkrecht zu dem Boden der Vertiefung zu der Seitenfläche des Hilfszahnrads 104 erstreckt. Jede schräg verlaufende Fläche 105 und jede Vertiefung 106 sind auf der Seitenfläche des Hilfszahnrads 104 mittels Schneiden ausgebildet.
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Auf dem Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser der Antriebswelle 103, auf welchem das Hilfszahnrad 104 gelagert ist, befindet sich eine Feder 107, welche neben dem Hilfszahnrad 104 anzuordnen ist. Die Feder 107 ist ein elastisches Teil, welches das Hilfszahnrad 104 in einen Bereich um den Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser der Antriebswelle 103 drängt. Die Feder 107 ist eine aus Stahl hergestellte Spiralfeder. Die Feder 107 entspricht den erfindungsgemäßen Druckmitteln. Auf dem Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser der Antriebswelle 103, auf welcher die Feder 107 gelagert ist, befindet sich ein Ansatz 108, welcher neben der Feder 107 anzuordnen ist. Der Ansatz 108 ist ein Teil, welches eine Rückstellkraft von der Feder 107, welche das Hilfszahnrad 104 auf dem Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser der Antriebswelle 103 drückt, aufnimmt. Der Ansatz 108 ist aus einem Stahlmaterial ausgebildet und weist eine ringförmige Form auf. Der Ansatz 108 ist mittels einer Presspassung fest an dem Abschnitt 103b mit dem kleinen Durchmesser der Antriebswelle 103 angebracht.
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Betrieb der Scherengetriebe-Vorrichtung 100
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Im Folgenden wird der Betrieb der Scherengetriebe-Vorrichtung 100, welche ausgestaltet ist, wie es vorab beschrieben ist, beschrieben. Wie es vorab beschrieben ist, ist die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 mit einer nicht dargestellten Kupplung verbunden, welche in einem nicht dargestellten Automobil, Motorrad oder Ähnlichem montiert ist, und dient als ein Getriebe zur Übertragung von Leistung. Genauer gesagt überträgt die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 eine Drehleistung während ein Zustand beibehalten wird, in welchem sich ein Zahn des Antriebsgetriebes 90 sandwichartig zwischen einem Zahn des Hauptzahnrades 101 und einem Zahn des Hilfszahnrads 104 befindet und durch diese gehalten wird.
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Wie es durch den Pfeil F der 4 angezeigt ist, wird das Hilfszahnrad 104 der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 ständig zu der Seite des Hauptzahnrads 101 mittels der Druckkraft der Feder 107 gedrängt. Daher gleitet, wie es durch den Pfeil D der 4 angezeigt wird, jede schräg verlaufende Fläche 105 des Hilfszahnrads 104 zu dem Fuß des entsprechenden Vorsprungs 102 mit einer gekrümmten Fläche des Hauptzahnrads 101 (zu der linken Seite in 4), während der entsprechende Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche des Hauptzahnrads 101 gedrückt wird. Daher dreht sich das Hilfszahnrad 104 mit Bezug zu dem Hauptzahnrad 101 in der Umfangsrichtung, während eine Phasendifferenz zwischen den beiden Zahnrädern erzeugt wird.
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Auf diese Weise kann sich das Hilfszahnrad 104 leicht drehen, da der Kontakt zwischen jeder schräg verlaufenden Fläche 105 und dem entsprechenden Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche ein Linienkontakt ist und da der Gleitwiderstand gering ist. Daher behält die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 einen Zustand bei, in welchem jeder Zahn des Antriebsgetriebes 90 sandwichartig zwischen entsprechenden Zähnen des Hauptzahnrads 101 und des Hilfszahnrads 104 angeordnet ist und von diesen gehalten wird, welche sich relativ zueinander in der Rotationsrichtung bewegt haben. Daher kann die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 eine Gegenbewegung eliminieren, welche sonst zwischen den Zähnen des Hauptzahnrads 101 und den Zähnen des Antriebsgetriebes 90 erzeugt würde. Die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche, die schräg verlaufenden Flächen 105 und die Feder 107 entsprechen den Kraftaufbringungsmitteln der vorliegenden Erfindung.
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In einem Zustand, in welchem die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 betrieben wird, wie es vorab beschrieben ist, kann die Rotationsrichtung des Antriebsgetriebes 90 oder des Hauptzahnrads 101 umgekehrt werden oder die Scherengetriebe-Vorrichtung kann eine Vibration oder einen Stoß von der Kupplung, in welcher die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 aufgenommen ist, oder von dem Fahrzeug, in welchem die Kupplung montiert ist, aufnehmen. In solch einem Fall kann sich das Hilfszahnrad 104 in der Umfangsrichtung und/oder der axialen Richtung gegen die Druckkraft der Feder 107 bewegen und die schräg verlaufenden Flächen 105 können sich von den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche trennen. In solch einem Fall wird das Hilfszahnrad 104 durch die Druckkraft der Feder 107 sofort in eine Richtung gedrängt, um die schräg verlaufenden Flächen 105 zu den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche zu bewegen. Daher kann ein Schlaggeräusch als ein Ergebnis eines Stoßes zwischen den schräg verlaufenden Flächen 105 und den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche erzeugt werden. Bei der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 befindet sich jedoch jede schräg verlaufende Fläche 105 in einem Linienkontakt mit dem entsprechenden Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche und der Neigungswinkel θ ist relativ klein (20°). Daher kann das Schlaggeräusch auf einen geringen Pegel gedämpft werden. Darüber hinaus ermöglicht der vorab erwähnte geringe Gleitwiderstand, dass die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 sofort wieder in den ursprünglichen Zustand kommt, in welchem jeder Zahn des Antriebsgetriebes 90 sandwichartig zwischen einem entsprechenden Zahn des Hauptzahnrads 101 und einem entsprechenden Zahn des Hilfszahnrads 104 angeordnet und durch diese gehalten wird.
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Aus dem vorab beschriebenen Betrieb wird ersichtlich, dass bei der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 der vorab beschriebenen Ausführungsform die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufenden Flächen 105, welche relativ zueinander gleiten, auf den gegenüberliegenden Flächen des Hauptzahnrads 101 und des Hilfszahnrads 104, welche einander gegenüberliegen, vorhanden sind und die Feder 107 vorhanden ist, um das Hilfszahnrad 104 gegen das Hauptzahnrad 101 zu drängen. Daher drehen sich bei der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 als Ergebnis einer relativen gleitenden Verlagerung der Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche und der schräg verlaufenden Flächen 105 das Hauptzahnrad 101 und das Hilfszahnrad 104 in entgegengesetzte Richtungen. Die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 ist hauptsächlich aus dem Hauptzahnrad 101, welches die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche aufweist, dem Hilfszahnrad 104, welches die schräg verlaufenden Flächen 105 aufweist, und der Feder 107 zusammengesetzt. Daher weist die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 eine einfache Struktur im Vergleich zu herkömmlichen Getrieben auf. Daher ist es möglich, die Ausmaße des gesamten Getriebes zu verringern, um dadurch den Anwendungsbereich zu erweitern. Darüber hinaus ist es möglich, einen Montageprozess des Getriebes zu vereinfachen. Des Weiteren befindet sich bei der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 jeder Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche in einem Linienkontakt mit der entsprechenden schräg verlaufenden Fläche 105. Daher kann der Gleitwiderstand verringert werden, und das Hauptzahnrad 101 und das Hilfszahnrad 104 können sich relativ zueinander leicht bewegen. Darüber hinaus kann das Schlaggeräusch, welches als Ergebnis von Stößen zwischen den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche und den schräg verlaufenden Flächen 105 erzeugt wird, auf ein niedriges Niveau abgesenkt werden.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorab beschriebene Ausführungsform beschränkt und kann auf verschiedene Weisen modifiziert werden, ohne den Geltungsbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen. In einer Zeichnung, welche eine im Folgenden zu beschreibende Modifikation darstellt, sind Abschnitte, welche identisch zu denjenigen der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 der vorab beschriebenen Ausführungsform sind, durch dieselben Bezugszeichen beschrieben und ihre Beschreibung wird nicht wiederholt.
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Bei der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 der vorab beschriebenen Ausführungsform sind die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche auf einer Seitenfläche des Hauptzahnrads 101 ausgebildet, und die schräg verlaufenden Flächen 105 sind auf einer Seitenfläche des Hilfszahnrads 104 ausgebildet. Es ist jedoch ausreichend, wenn die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche auf einer der gegenüberliegenden Flächen des Hauptzahnrads 101 und des Hilfszahnrads 102, welche einander gegenüber liegen, ausgebildet sind, und die schräg verlaufenden Flächen 105 auf der anderen der gegenüberliegenden Flächen ausgebildet sind. Die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 kann insbesondere derart ausgestaltet sein, dass die schräg verlaufenden Flächen 105 auf der Seitenfläche des Hauptzahnrads 101 und die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche auf der Seitenfläche des Hilfszahnrads 104 ausgebildet sind.
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Bei der vorab beschriebenen Ausführungsform weisen die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche eine gewölbte Form auf. Die Form der Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche ist jedoch nicht auf die Form beschränkt, welche in der vorab beschriebenen Ausführungsform eingesetzt wird, solange die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche an Positionen zum Kontakt mit den schräg verlaufenden Flächen 105 ausgebildet sind, so dass jeder Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche hervorragt und eine gebogene Fläche ausbildet; d. h. jeder Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche kommt in einen Punktkontakt oder Linienkontakt mit der entsprechenden schräg verlaufenden Fläche 105. Die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche können beispielsweise derart ausgebildet sein, dass sie eine elliptisch gebogene Form oder eine kugelförmige Form aufweisen.
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Bei der vorab beschriebenen Ausführungsform sind die schräg verlaufenden Flächen 105 ebene Flächen, welches sich geradlinig erstrecken. Die Form der schräg verlaufenden Flächen 105 ist jedoch nicht auf die Form beschränkt, welche bei der vorab beschriebenen Ausführungsform eingesetzt wird, solange die schräg verlaufenden Flächen 105 an Positionen zum Kontakt mit den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche ausgebildet sind, so dass sie konkave Formen ausbilden und in einen Punktkontakt oder Linienkontakt mit den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche kommen. Zum Beispiel können die schräg verlaufenden Flächen 105 derart ausgebildet sein, dass sie eine bogenförmige Form aufweisen, wie es in 5 dargestellt ist. In diesem Fall weisen die bogenförmig schräg verlaufenden Flächen 105 einen Durchmesser auf, welcher größer als derjenige des Bogens der Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche ist. Auf diese Weise sind Effekte zu erwarten, welche zu denjenigen der vorab beschriebenen Ausführungsformen ähnlich sind. Alternativ können die schräg verlaufenden Flächen 105 kugelförmig konkave Flächen sein.
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Bei den vorab beschriebenen Ausführungsformen liegt der Neigungswinkel θ der schräg verlaufenden Flächen 105 mit Bezug zu einer Ebene parallel zu der Seitenfläche des Hilfszahnrads 104 bei ungefähr 20°. Der Neigungswinkel θ der schräg verlaufenden Flächen 105 kann jedoch geeignet in Übereinstimmung mit den Spezifikationen der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 eingestellt werden und ist nicht auf den Neigungswinkel, welcher bei der Ausführungsform eingesetzt wird, eingeschränkt. Bei einer Scherengetriebe-Vorrichtung 100, welche starke Vibrationen oder Stöße von einer Bremsvorrichtung oder Kupplung, die in einem Automobil, Motorrad oder Ähnlichem montiert ist, oder bei einer Scherengetriebe-Vorrichtung 100, welche eine große Antriebsleistung überträgt, ist ein starkes Schlaggeräusch, welches zwischen den Vorsprüngen 102 mit einer gekrümmten Fläche des Hauptzahnrads 101 und den schräg verlaufenden Flächen 105 des Hilfszahnrads 104 erzeugt wird, wahrscheinlich, da das Hauptzahnrad 101 und das Hilfszahnrad 104 aus einem metallischen Material ausgebildet sind. Darüber hinaus gleitet bei diesem Scherengetriebe-Vorrichtung 100 für Fahrzeuge das Hilfszahnrad 104 axial bezüglich des Antriebsgetriebes 90 und erzeugt ein unvermeidliches Schlaggeräusch oder eine Vibration aufgrund der Vibration, welche von dem Motor, der Kupplung, der Bremse oder Ähnlichem übertragen wird, was zu einem so genannten Gegendrehmoment (back torque), welches von den Rädern übertragen wird, und zu Fehlern und Montagefehlern des Hauptzahnrads 102 und des Hilfszahnrads 105 führt.
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Bei der Ausführung eines Experiments fanden die vorliegenden Erfinder heraus, dass das vorab erwähnte Schlaggeräusch und die vorab erwähnten Vibrationen unterdrückt werden können, wenn der Neigungswinkel θ der schräg verlaufenden Flächen 105 (in Bezug zu einer Ebene senkrecht der Drehachse des Hauptzahnrads 102 und des Hilfszahnrads 105) auf 30° oder weniger eingestellt wird. Dementsprechend wird es bevorzugt, den Neigungswinkel θ der schräg verlaufenden Flächen 105 bezüglich einer Ebene senkrecht zu der Drehachse des Hauptzahnrads 102 und des Hilfszahnrads 105 auf größer als 0°, aber nicht größer als 30° einzustellen.
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Bei der vorab beschriebenen Ausführungsform ist die Breite der Zähne des Hilfszahnrads 104 kleiner als die Breite der Zähne des Hauptzahnrads 101. Das Hilfszahnrad 104 kann jedoch derart ausgebildet werden, dass es eine Zahnbreite aufweist, welche gleich oder größer als die Zahnbreite des Hauptzahnrads 101 ist.
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Bei der vorab beschriebenen Ausführungsform drängen die Druckmittel, welche durch die Feder 107 ausgebildet werden, das Hilfszahnrad 104 gegen das Hauptzahnrad 101. Die Struktur der Druckmittel ist jedoch nicht auf die Struktur eingeschränkt, welche bei der vorab beschriebenen Ausführungsform eingesetzt wird, solange die Druckmittel ausgestaltet sind, um das Hauptzahnrad oder das Hilfszahnrad gegen das jeweils andere zu drängen. Beispielsweise können die Druckmittel ausgestaltet sein, um das Hauptzahnrad 101 gegen das Hilfszahnrad 104 zu drängen, oder sie können ausgestaltet sein, um das Hauptzahnrad 101 und das Hilfszahnrad 104 gegeneinander zu drängen. Die Druckmittel sind auch nicht auf die Feder 107 eingeschränkt. Andere elastische Teile als die Spiralfeder, z. B. eine Federscheibe und ein Gummiteil, können als die Druckmittel eingesetzt werden. Alternativ können die Druckmittel Einrichtungen sein, welche die Anziehungskraft oder die abstoßende Kraft eines Magneten einsetzen.
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Bei der vorab beschriebenen Ausführungsform sind drei Sätze, welche jeweils einen Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche und eine schräg verlaufende Fläche 105 aufweisen, verteilt auf den Seitenflächen des Hauptzahnrads 101 und des Hilfszahnrads 104 vorhanden, wobei sich zwei der drei Abstände zwischen den drei Sätzen voneinander unterscheiden. Daher kann die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 eine so genannte fehlerhafte Montage verhindern, bei welcher das Hauptzahnrad 101 und das Hilfszahnrad 104 montiert werden, so dass die Zähne des Hauptzahnrads 101 eine fehlerhafte Positionsbeziehung zu den Zähnen des Hilfszahnrads 104 aufweisen. Auch für den Fall, dass die Anzahl der Zähne des Hauptzahnrads 101 und die Anzahl der Zähne des Hilfszahnrads 104 kein Vielfaches von 3 sind, kann die Scherengetriebe-Vorrichtung 100 eine Verringerung einer Haltbarkeit der Zahnräder verhindern, welche sonst als Ergebnis auftritt, dass die Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufenden Flächen neben den Böden von Zahnzwischenräumen angeordnet sind. Die Anzahl und die Positionen der Vorsprünge 102 mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufenden Flächen 105 sind nicht auf diejenigen, welche bei der vorab beschriebenen Ausführungsform eingesetzt werden, beschränkt. Es ist insbesondere ausreichend, mindestens einen Satz, welcher den Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche und die schräg verlaufende Fläche 105 auf den Seitenflächen des Hauptzahnrads 101 und des Hilfszahnrads 104 aufweist, bereitzustellen. Sogar für den Fall, dass die Anzahl der Sätze, welche jeweils einen Vorsprung 102 mit einer gekrümmten Fläche und eine schräg verlaufende Fläche 105 aufweisen, drei oder größer ist, können die Abstände zwischen den Sätzen gleich sein.
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Bei der vorab beschriebenen Ausführungsform ist jede schräg verlaufende Fläche 105 in einem Bereich bei der Fußseite eines Zahns des Hilfszahnrads 105 ausgebildet, welcher zwischen den Böden von Zahnzwischenräumen, die benachbart zueinander sind, angeordnet ist. Da es diese Konfiguration einfacher macht, dass das Hilfszahnrad 104 eine ausreichende Dicke um jede schräg verlaufende Fläche 105 aufweist, welche ausgebildet ist, indem das Hilfszahnrad 104 in eine konkave Form geschnitten wird, kann eine Abnahme bezüglich der Haltbarkeit des Hilfszahnrads 104 minimiert werden und die Ausmaße des Hilfszahnrads 104 können weiter verringert werden. Die Positionen der schräg verlaufenden Flächen 105 sind jedoch nicht auf diejenigen beschränkt, welche bei der vorab beschriebenen Ausführungsform eingesetzt werden, und die schräg verlaufenden Flächen 105 können an beliebigen Positionen auf der Seitenfläche des Hauptzahnrads 101 oder des Hilfszahnrads 104 ausgebildet sein. Beispielsweise für den Fall, dass das Hauptzahnrad 101 oder das Hilfszahnrad 104, welches die schräg verlaufenden Flächen 105 aufweist, ein Ausmaß oder eine Form aufweist, welche ermöglicht, dass das Hauptzahnrad 101 oder das Hilfszahnrad 104 eine ausreichend große Dicke aufweist, kann jede schräg verlaufende Fläche 105 in einem Bereich in der Nähe des Bodens eines entsprechenden Zahnzwischenraums des Hauptzahnrads 101 oder des Hilfszahnrads 104 ausgebildet sein.
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Bei der vorab beschriebenen Ausführungsform sind das Hauptzahnrad 101 und das Hilfszahnrad 104 aus Stahl ausgebildet. Das Material des Hauptzahnrads 101 und des Hilfszahnrads 104 kann jedoch frei entsprechend den Spezifikationen der Scherengetriebe-Vorrichtung 100 gewählt werden. Dementsprechend können das Hauptzahnrad 101 und das Hilfszahnrad 104 aus Harz ausgebildet sein. Bei der vorab beschriebenen Ausführungsform ist das Hauptzahnrad 101 mit dem Antriebsgetriebe 103 vereinigt. Das Hauptzahnrad 101 kann jedoch genau wie das Hilfszahnrad 104 getrennt von der Antriebswelle 103 ausgebildet sein und an der Antriebswelle 103 befestigt sein.
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Bezugszeichenliste
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- θ
- Neigungswinkel
- 90
- Antriebsgetriebe
- 100
- Scherengetriebe-Vorrichtung
- 101
- Hauptzahnrad
- 102
- Vorsprung mit einer gekrümmten Fläche
- 103
- Antriebswelle
- 103a
- Abschnitt mit einem großen Durchmesser
- 103b
- Abschnitt mit einem kleinen Durchmesser
- 103c
- Flansch
- 104
- Hilfszahnrad
- 105
- schräg verlaufende Fläche
- 106
- Vertiefung
- 107
- Feder
- 108
- Ansatz
