Die Erfindung betrifft ein modular ausgebildetes Getriebebauteil zwischen mindestens einer Antriebs- und einer Abtriebswelle innerhalb eines Antriebsstrangs, wobei das Getriebebauteil mindestens eine Getriebestufe mit einem Übersetzungsverhältnis zwischen Antriebs- und Abtriebswelle umfasst und mindestens ein mit einer Antriebswelle verbundenes Getrieberad und ein mit einer Abtriebswelle verbundenes Getrieberad aufweist.

Die Antriebswelle bzw. das damit verbundene Antriebs-Getrieberad und die Abtriebswelle samt Abtriebs-Getrieberad sind, wie in einem Getriebe üblich, in Bezug auf ihre

Drehbewegungen und Drehmomente kinetisch miteinander gekoppelt. Bei Getrieberädern in Form von Zahnrädern geschieht dies durch kämmende Verzahnungen, ggf. über weitere Zwischenräder. Dabei wird ein Übersetzungsverhältnis ausgebildet, welches sich u.a. durch das Verhältnis der Winkelgeschwindigkeiten oder Drehzahlen von Antriebsrad und Abtriebsrad errechnet. Getriebe dienen so der Übertragung mechanischer Leistung, wobei eine Änderung von Moment bzw. Drehzahl und Winkelgeschwindigkeit zwischen Antrieb und Abtrieb entsteht, sofern das Übersetzungsverhältnis nicht 1 ist.

Oft werden Zahnradgetriebe verwendet, deren Getrieberäder entweder Stirnverzahnungen, Schräg- oder Kegelverzahnung oder seltenen auch Schraubenverzahnungen aufweisen. Die Verzahnungen kämmen miteinander, so dass das Übersetzungsverhältnis des Getriebes oder einzelner Getriebestufen ebenso durch das Verhältnis der Durchmesser bzw. der Zähnezahlen bestimmt werden kann. Als Getriebestufe oder Übersetzungsstufe bei einem Rädergetriebe bezeichnet man eine Zusammenstellung zweier Getrieberäder fester Übersetzung, also ein einstufiges Getriebe. Konstruktiv bedingt ist bei Zahnradgetrieben bei einem entsprechend der zu übertragenden Kräfte und Momente festgelegten Zahnmodul aber auch der Achsabstand der jeweiligen Übersetzungsstufen durch das Übersetzungsverhältnis bzw. die jeweiligen Durchmesser der Zahnräder limitiert. Das Überbrücken größerer Achsabstände als durch

Verzahnungsmodul und Übersetzung festgelegte Abstände kann dann nur über weitere Zahnradstufen erfolgen, die der eigentlichen Übersetzung nicht zwangsweise dienen müssen, sondern lediglich die Baugröße des Getriebes erhöhen. Bei realen Getrieben ergeben sich durch jede zusätzliche Zahnradstufe Wirkungsgradverluste sowie eine Steigerung der Massen. Zudem kann dann eine verstärkte Schmierung durch Öle und Fette für den Betrieb des Getriebes erforderlich werden.

Darüberhinaus erzeugt jeder Zahneingriff, also das ineinander Kämmen der Zahnräder Schwingungen und damit Geräusche. Diese Geräuschemissionen können durch

schrägverzahnte Stirnräder minimiert werden, lassen sich aber nicht völlig vermeiden.

Neben den genannten Zahnradgetrieben lassen sich Kräfte und Drehmomente auch mithilfe von Riementrieben von einer Antriebswelle auf eine Abtriebswelle übertragen. Diese Riementriebe weisen mindestens zwei Riemenscheiben auf, die von einem Treibriemen über einen Teil ihres Umfangs reib- und/oder formschlüssig umschlungen werden. Als Treibriemen bzw. Zugriemen können hier z.B. Flachriemen, Keilriemen, Keilrippenriemen oder Zahnriemen aus elastomeren Materialien eingesetzt werden.

Riementriebe weisen den Vorteil auf, dass hier konstruktiv nahezu beliebige Achsabstände eingestellt werden können und dass aufgrund der geringeren Massen leichtere Getriebe möglich sind. Nachteiligerweise können sich Riementriebe stark erwärmen und sind z.B. aufgrund ihres Reibschlusses oder ihres Riemenmaterials im Hinblick auf die

Kraftübertragung gegenüber Zahnradgetrieben begrenzt. Hierzu sind oft besondere Materialmischungen, Gewebebeschichtungen und Verstärkungselemente in den Zugriemen erforderlich. In der Praxis besteht nun oft der Wunsch, die Vorteile beider Getriebearten zu

kombinieren, etwa in Bezug auch Achsabstände zwischen Antrieb und Abtrieb relativ flexibel in der Konstruktion reagieren zu können und gleichzeitig einen hohen

Wirkungsgrad ohne zusätzliche Getriebestufen zu erreichen. Auch solle der Einsatz von Schmierstoffen allein schon aus Umweltschutzgründen minimiert werden. Gleiches gilt für eine Gewichtseinsparung, so dass Getriebe für Arbeitsmaschinen leichter werden.

Für die Erfindung bestand daher die Aufgabe, ein Getriebebauteil bereitzustellen, welches quasi als Substitut für eine Getriebestufe eines Zahnradgetriebes einsetzbar ist, in Bezug auf den zu überbrückenden Achsabstandes zwischen Antrieb und Abtrieb variabel und konstruktiv anpassbar ist, welches wenig oder keine Schmierstoffe benötigt, in

gewichtsoptimierter Bauweise herstellbar und in Bezug auf die Geräuschentwicklung unproblematisch ist. Zudem war eine Verringerung der CC -Emissionen angestrebt, wie sie beispielsweise dadurch erreichbar ist, dass der Wirkungsgrad erhöht wird, dabei mindestens der Wirkungsgrad von einzelnen Getriebestufen innerhalb eines größeren Getriebes.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Weitere vorteilhafte Ausbildungen sind in den Unteransprüchen offenbart.

Dabei ist jede Getriebestufe als Zugriementrieb mit einem festen Übersetzungsverhältnis ausgebildet und innerhalb eines das Getriebebauteil separat abschließenden und umschließenden Gehäuses angeordnet, wobei die Getrieberäder als Riemenscheiben des Zugriementriebs ausgebildet und im Gehäuse gelagert sind und der Zugriementrieb mindestens einem Zugriemen aufweist, der die Riemenscheiben reib- und/oder

formschlüssig zur Übertragung eines Drehmoments und einer Drehzahl umschlingt, wobei die Antriebs- und Abtriebswellen durch Gehäuseöffnungen drehfest mit den jeweiligen innerhalb des Gehäuses befindlichen Getrieberädern, also dem Antriebs- bzw. Abtriebsrad verbindbar sind. Hierdurch erhält man ein Getriebebauteil, welches in Form einer modular verwendbaren Getriebekassette in den Antriebsstrang bzw. in bestehende Getriebeanordnungen oder Getriebekonstruktionen separat oder in Kombination mit anderen Getrieben /

Getriebebauteilen einsetzbar ist. Der Begriff„Getriebekassette" wird hier getreu der eigentlichen Bedeutung des Wortes als„kleiner Kasten" (cassette) gebraucht, wobei eine solche Einheit, d.h. eine Kassette, eine elementare, relativ einfache„Grundfunktion" eines Getriebes beinhaltet und variabel mit anderen Getriebekassetten oder anderen

Getriebearten zu einem Gesamtsystem zusammengebaut werden kann. So kann beispielsweise eine Getriebestufe, die in einem Zahnradgetriebe etwa als

Vorgelege oder als nachgeschaltete Untersetzung dient, ohne weiteres durch das erfindungsgemäße Getriebebauteil ersetzt werden. Damit kann z.B. auf eine Schmierung dieser Getriebestufe verzichtet werden, der Einbau der Getriebekassette führt in Summe zu einer Gewichtsersparnis verglichen zu herkömmlichen Getriebelösungen und durch die Steigerung des Wirkungsgrades und Verringerung des Gewichts können je nach

Betriebsumfeld zugleich die evtl. anfallenden C02 Emissionen des angetriebenen

Gegenstandes verringert werden. Weiterhin werden die von dem Getriebe ausgehenden Geräusche reduziert. Das Gehäuse des Bauteils bzw. der Getriebekassette ist vorteilhafterweise so ausgebildet, dass es modular verwendet werden kann, d.h., dass es als Getriebebauteil bestehenden Einrichtungen oder Konstruktionen zugefügt werden kann, gegebenenfalls auch in doppelter oder mehrfacher Ausführung, oder in Mehrfachanordnung als Getriebesystem zusammengestellt werden kann. Das Gehäuse ist dazu nämlich modular als

Getriebekassette so ausgebildet ist, dass es mit weiteren Gehäusen gleicher Art oder bestehenden Getriebebauteilen im Antriebsstrang zu einem Getriebe verbindbar und zusammengestellt werden kann. Dies gelingt vorzugsweise über kongruent angeordnete Bohrungen, Verbindungselemente oder Gehäuseöffnungen. Die Übersetzung in dem Getriebebauteil bzw. der Getriebekassette wird erfindungsgemäß über einen Riementrieb/Zugriementrieb realisiert. Das Übersetzungsverhältnis ergibt sich aus dem Verhältnis des Durchmessers von Antriebs- und Abtriebsscheibe im Gehäuse. Die Übertragung der Drehzahlen und Drehmomente erfolgt über ein Elastomer- oder

Polyurethan basiertes Umschlingungsmittel. Dies kann sowohl ein Zahnriemen, als auch ein Keilriemen oder ein Keilrippenriemen sein. Die Länge des Riemens kann je nach Einbausituation zum Überbrücken verschiedener Achsabstände variieren. Durch die dämpfende Eigenschaft des Materials können Lastspitzen ausgeglichen werden, wodurch Vibrationen und Geräusche gedämpft werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung besteht darin, dass innerhalb des Gehäuses eine für die darin befindliche Getriebestufe vorgesehene Spanneinrichtung für den Zugriemen vorgesehen ist, vorzugsweise eine lastabhängige Spanneinrichtung. Damit ist auch die für einen Zugriementrieb erforderliche Spannung innerhalb der Getriebekassette realisiert und muss vor dem Einsatz des Getriebebauteils nicht in besonderer Weise eingestellt werden. Die Getriebekassette ist damit direkt einsetzbar ohne weitere vorbereitende Arbeiten oder Justierungen.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass eine lastabhängige

Spanneinrichtung für den Zugriemen vorgesehen ist, bei der eine schwenkbar gelagerte erste Spannrolle dem Lasttrum und eine schwenkbar gelagerte zweite Spannrolle dem Leertrum zugeordnet sind, wobei die Spannrollen jeweils über eine an die Spannrollen angelenkte und im Gehäuse gelagerte Pendelstütze schwenkbar und über einen die Pendelstützen verbindenden Koppeltrieb miteinander so verbunden sind, dass durch ein unter Antriebslast erfolgendes Verschwenken der auf dem Lasttrum abrollenden ersten Spannrolle die auf dem Leertrum abrollenden zweiten Spanrolle verschwenkbar und im Sinne einer Erhöhung der Riemenspannung dem Leertrum zustellbar ist. Insbesondere dann, wenn in vorteilhafter Weise die Spannrollen als Rückenrollen ausgebildet sind, ergibt sich eine Spanneinrichtung die sehr wenig Bauraum erfordert und in derselben Ebene des Zugriementriebes angeordnet werden kann. Ein Nachspannen ist damit auch nicht erforderlich, da durch die Zugkraft im Antriebsstrang automatisch der Riementrieb einer Spannung unterworfen wird, die für die Übertragung des Drehmomentes ausreichend bemessen ist. Ähnliche lastabhängige Spanneinrichtungen sind beispielsweise offenbart in der DE 10 2010 060703 AI und der DE 10 2010 060705 AI, auf die hier vollinhaltlich Bezug genommen wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass mehrere Getriebebauteile auf einer gemeinsamen Durchgangswelle miteinander koppelbar und verbindbar sind. Dies kann in mechanischer Reihenschaltung oder Parallelschaltung geschehen, wobei in der

Parallelschaltung beispielsweise das übertragende Drehmoment auf mehrere

Getriebekassetten mit Zugriementrieben aufgeteilt werden kann, so dass eine leichtere Bauweise der Einzelkassetten oder die Übertragung eines wesentlich höheren

Drehmoments möglich wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die als Riemenscheiben ausgebildeten Getrieberäder beidseitig im Gehäuse gelagert sind. Dies erzeugt einen gleichmäßigen und zentrischen Lauf der Riemenscheiben und vermeidet das Aufbringen von Biegemomenten auf die Lagerung der Riemenscheiben. Hierdurch wird die

Lebensdauer der Getriebekassette erhöht.

Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die als Riemenscheiben ausgebildeten Getrieberäder ein- oder beidseitig mit Antriebs- und Abtriebswellen verbindbar sind, vorzugsweise über eine in der Nabe der Riemenscheibe vorgesehene Passfedernut zur Aufnahme einer entsprechenden Passfederwelle. Mit einer solchen Bauweise kann man beispielsweise die Baugröße reduzieren oder eine einfache

Anschlusskonstruktion erreichen. Bei solchen Riemenscheiben, die beidseitig in einem Gehäuse gelagert sind und in Ihrer Nabe über eine Passfedernut zur Aufnahme einer entsprechenden Passfederwelle verfügen, lässt sich der Anschluss zur Antriebswelle und Abtriebswelle konstruktiv sehr einfach realisieren. Der Zugang an die An- und Abtriebswelle kann über beide Seiten des

Gehäuses erfolgen. So kann der Getriebeeingang wahlweise gegenüberliegend oder auf derselben Seite des Getriebeausgangs liegen. Weiterhin können über eine

Durchgangswelle mehrere der Getriebestufen aneinander gekoppelt werden, um unterschiedliche Übersetzungsverhältnisse in mehreren Stufen zu realisieren. Das Gehäuse des Getriebebauteils verfügt vorteilhafterweise über unterschiedliche Bohrungen zur Lagerung der beweglichen Teile im Inneren und zur Fixierung am späteren Verbauort. Eine weitere vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass das Gehäuse Lüftungsöffnungen, - gitter oder -schlitze aufweist. Hierdurch lässt sich eine effektive Kühlung der

Riementriebe erreichen, insbesondere dann, wenn die Gefahr von Schlupferscheinungen besteht. Eine Überhitzung des Riementriebs wird so sicher vermeiden Wie oben bereits dargestellt, besteht eine weitere vorteilhafte Ausbildung darin, dass Zugriemen als Zahnriemen, Keilriemen oder Keilrippenriemen ausgebildet ist. Diese Riemenarten sind jeweils für besondere Einsatzzwecke und für die Übertragung besonderer Kräfte oder hoher Drehzahlen gut geeignet. Natürlich kann man auch mehrere Getriebekassetten mit unterschiedlichen Zugriemen kombinieren. Wahlweise können die Getriebestufen so mit verschiedenen Antriebsriemen betrieben werden. So kann ein Keilrippenriemen bei hohen Drehzahlen und geringen Drehmomenten zur akustischen Optimierung beitragen, während ein Zahnriemen in der Getriebestufe zum Einsatz kommt, in der besonders hohe Drehmomente übertragen werden. Die Erfindung löst das Problem des Überbrückens langer Achsabstände, ohne dabei den Wirkungsgrad des Getriebes durch überflüssige Getriebestufen zu verringern

Besonders vorteilhaft ist das erfindungsgemäße Getriebebauteil zu verwenden, wenn mehrere dieser Bauteile für ein Getriebe im Antriebsstrang einer Arbeitsmaschine, einer Zugmaschine oder eines Kraftfahrzeugs, insbesondere Vorgelege, zusammengesetzt werden.

Weitere Einsatzgebiete ergeben sich zum Beispiel im großen Bereich der Elektromobilität, beispielsweise für Getriebe zur Untersetzung des Elektromotors auf das Differenzial eine Fahrzeugantriebs, für so genannte„Mild-Hybrid"- Antriebe bei der Koppelung von einem Elektromotor mit einem Verbrennungsmotor, sowie für Industrieanwendungen an z.B. Werkzeugmaschinen oder Kompressoren.

Das erfindungsgemäße Getriebebauteil in Form einer Getriebekassette ermöglicht eine einfache Skalierbarkeit der Getriebeübersetzung durch Koppelung mehrerer Getriebestufen über Durchgangswellen und damit eine variable Einbausituation; ein beidseitiger An- und Abtrieb es problemlos möglich.

Anhand eines Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Getriebebauteil in perspektivischer

Darstellung,

Fig. 2 eine Gesamtansicht einer Zusammenstellung mehrerer als

Getriebekassette ausgebildeten Getriebebauteile gem. Fig. 1,

Fig. 3 das Innenleben einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen

Getriebebauteils in perspektivischer Darstellung.

Die Fig. 1 zeigt in perspektivischer Darstellung ein als Getriebekassette la - lc

ausgebildetes erfindungsgemäßes Getriebebauteil 1, bei dem ein Deckel des Gehäuses geöffnet ist. Fig. 2 zeigt dazu eine Gesamtansicht der Getriebekassetten la - lc von außen.

Das Getriebebauteil 1 ist hier zwischen einer Antriebswelle und einer Abtriebswelle innerhalb eines Antriebsstrangs angeordnet, wobei die Wellen als solche der

Übersichtlichkeit halber hier nicht gezeigt sind. Die Antriebswelle ist in der Nabe 2 des als Antriebsrad vorgesehenen Getrieberads 3 aufgenommen, nämlich über eine in der Nabe 2 vorgesehene Passfedernut zur Aufnahme einer entsprechenden Passfederwelle. Die Abtriebswelle ist in eben dieser Weise in der Nabe 2' des als Abtriebsrad vorgesehenen Getrieberads 4 aufgenommen. Dadurch sind die Wellen durch Gehäuseöffnungen 27 drehfest mit den jeweiligen innerhalb des Gehäuses befindlichen Getrieberädern 3 und 4 verbunden. Das hier dargestellte Getriebebauteil umfasst eine Getriebestufe mit einem konstruktiv festgelegten Ubersetzungsverhältnis von i = d ₂ / dl dAbtriebsscheibe / dAntriebsscheibe 2,2 zwischen Antriebs- und Abtriebswelle.

Die innerhalb dieses Getriebebauteils 1 realisierte Getriebestufe ist als Zugriementrieb ausgebildet und innerhalb eines das Getriebebauteil 1 separat umschließenden Gehäuses 5 angeordnet. Das Gehäuse besteht aus den Gehäuseunterteil 5 a und dem hier nicht dargestellten Gehäusedeckel 5b, der aber in der Zusammenschau mit der Figur 2 erkennbar ist.

Die Getrieberäder 3 und 4 sind als Riemenscheiben des Zugriementriebs ausgebildet und über ihre Naben und entsprechende Lager 6 und 7 im Gehäuse gelagert, bei dieser Ausbildung beidseitig im Gehäuse, das heißt in den beiden Gehäusebauteile 5A und 5B gelagert. Das Gehäuse 5 weist hier Lüftungsschlitze 26 auf.

Der Zugriementrieb weist hier einen als Keilrippenriemen ausgebildeten Zugriemen 8 auf, der die Riemenscheiben reibschlüssig zur Übertragung von Drehmoment und Drehzahl umschlingt. Die Antriebsscheibe 3 dreht dabei in der Drehrichtung 9.

Innerhalb des Gehäuses 5 ist auch eine Spanneinrichtung für den Zugriemen der im Gehäuse befindlichen Getriebestufe vorgesehen, hier nämlich eine lastabhängige

Spanneinrichtung. Die hier gezeigte lastabhängige Spanneinrichtung für den Zugriemen weist eine schwenkbar gelagerte erste Spannrolle 10 dem Lasttrum 11 des Keilrippenriemens 8 und eine schwenkbar gelagerte zweite Spannrolle 12 dem Leertrum 13 auf. Die Spannrollen sind hier als Rückenrollen ausgebildet. Die Spannrollen 10 und 12 sind jeweils über Pendelstützen 14 und 15 angelenkt bzw. am Ende des inneren Hebelarms der Pendelstützen gelagert, wobei die Pendelstützen 14 und 15 selbst wiederum im Gehäuse 5 a und 5b gelagert sind. Die Pendelstützen 14 und 15 sind darüber hinaus durch einen Koppeltrieb bzw. ein Koppelglied 16 miteinander verbunden, nämlich mit ihrem jeweils äußeren Hebelarm auf der in Bezug auf ihre Gehäuselagerung den Spannrollen jeweils gegenüberliegenden Seite.

Bei der gegebenen Drehrichtung 9 erfolgt durch die gegebenen Hebelverhältnisse unter Antriebslast ein Verschwenken der auf dem Lasttrum 11 abrollenden ersten Spannrolle 10. Dadurch schwenkt bzw. dreht auch die Pendelstütze 14 um ihre Lagerung und wirkt mit ihrem äußeren Hebelarm über den Koppeltrieb 16 auf den äußeren Hebelarm der

Pendelstütze 15. Die Pendelstütze 15 schwenkt bzw. dreht dann ebenfalls um ihre

Lagerung, verschwenkt damit die auf dem Leertrum 13 abrollende zweite Spannrolle und stellt dies dann dem Leertrum 13 im Sinne einer Erhöhung der Riemenspannung zu.

Das Gehäuse 5 des erfindungsgemäßen Getriebebauteils ist so ausgebildet, dass es mit weiteren Gehäusen bzw. Getriebebauteilen im Antriebsstrang über kongruent angeordnete Bohrungen und Verbindungselemente 17 zu einem Getriebe verbindbar ist, wie dies in der Fig. 2 dargestellt ist. So können auch beispielsweise mehrere Getriebebauteile auf einer gemeinsamen Durchgangswelle miteinander gekoppelt und verbunden werden. Fig. 3 zeigt das Innenleben einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen

Getriebebauteils, nämlich den dort vorgesehenen Zugriementrieb samt Spanneinrichtung.

Hier sind drei Getrieberäder 18, 18a und 19 als Riemenscheiben ausgebildet, die durch einen Keilrippenriemen 20 reibschlüssig umschlungen werden. Die beiden

Riemenscheiben 18 und 18a sind dabei Antriebsriemenscheiben und mit hier nicht näher dargestellten Antriebswellen verbunden. Die Antriebswellen gehören zu zwei hier nicht näher dargestellten Elektromotoren, die so ihr Drehmoment bei gleicher Drehzahl addierend auf die Abtriebs-Riemenscheibe 19 übertragen. Die hier vorgesehenen Spanneinrichtungen 21 und 22 bestehen jeweils aus 2 miteinander gekoppelten Spannrollen die bei der gekennzeichneten Drehrichtung 23 durch den Zug entstehenden Kräfte im Lasttrum 24 auf die gegenüberliegende Spannrolle am Leertrum 25 übertragen und diese Spannrolle entsprechend zustellen. Hierbei ist zu bemerken, dass entsprechend den beiden Antrieben innerhalb eines Umlaufs Lasttrum und Leertrum des Zugriemens sich jeweils verändern.

Natürlich sind auch jegliche andere Konstruktionen denkbar, beispielsweise eine, bei der ähnlich der in der Fig. 3 dargestellten Auführung eine Antriebsriemenscheibe und zwei Abtriebsriemenscheiben vorgesehen sind.

Bezugszeichenliste

(Teil der Beschreibung)

1 Getriebebauteil

2, 2' Nabe

3 Getrieberad/ Antriebsrad

4 Getrieberad/ Abtriebsrad

5 Gehäuse, bestehend aus Gehäuseteilen 5a und 5b

6 Getrieberad-Lager

7 Getrieberad-Lager

8 Zugriemen / Keilrippenriemen

9 Drehrichtung

10 Spannrolle

11 Lasttrum

12 Spannrolle

13 Leertrum

14 Pendelstütze

15 Pendelstütze

16 Koppeltrieb

17 Bohrung

18, 18a Getrieberad, Antriebsriemenscheibe

19 Getrieberad, Abtriebsriemenscheibe

20 Keilrippenriemen / Zugriemen

21 Spanneinrichtung

22 Spanneinrichtung

23 Drehrichtung

24 Lasttrum

25 Leertrum

26 Lüftungsschlitz

27 Gehäuseö ffhung