Untersuchung des Betriebsverhaltens von Planetenrollengewindetrieben mit unterschiedlicher Gewindegangzahl der Spindel und der Mutter.

• Antragsteller: Professor Dr.-Ing. Christian Brecher
• Fachliche Zuordnung: Spanende und abtragende Fertigungstechnik ; Konstruktion, Maschinenelemente, Produktentwicklung
• Förderung: Förderung von 2014 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 244925538

Für die Wandlung von Dreh- in Axialbewegungen und von Drehmomenten in Vorschubkräfte werden Gewindetriebe, wie Kugelgewindetriebe, Gleitgewindespindeln oder Planentenrollengewindetriebe (PRGT) eingesetzt. PRGT mit gleicher Gewindegangzahl von Mutter und Spindel (Standard-PRGT) zeichnen sich aufgrund der hohen Anzahl an Kontaktpunkten durch eine hohe Tragfähigkeit auf kleinem Bauraum aus. Die minimal möglichen Gesamtsteigungen sind jedoch geometrisch und fertigungstechnisch begrenzt. Daher ist eine hohe Kraftübersetzung, wie sie für viele Anwendungen vorteilhaft wäre, nicht möglich. Bei PRGT mit unterschiedlicher Gewindegangzahl von Mutter und Spindel (Neu-PRGT) kann beispielsweise eine um bis zu dem Faktor acht geringere Steigung ohne Tragfähigkeitsverlust erreicht werden. Auf diese Weise werden höhere Kraftübersetzungen möglich, welche die Verwendung kleinerer Antriebsmotoren, oder den Verzicht auf Getriebe, ermöglichen. Auch ist eine Auslegung mit Selbsthemmung, z. B. für den Einsatz in Klemmeinrichtungen, möglich. Aufgrund dieser Eigenschaften bieten Neu-PRGT in vielen Bereichen eine Alternative zu Gleitgewindetrieben und hydraulischen Aktoren. Die Gesamtsteigung und das Übertragungsverhalten von Neu-PRGT ist jedoch von den kinematischen Verhältnissen in der Komponente und den in den Kontaktpunkten herrschenden Bedingungen abhängig. Ziel des Gesamtforschungsvorhabens ist es, das Übertragungsverhalten von Neu-PRGT mathematisch zu beschreiben und experimentell zu untersuchen.In der ersten Forschungsperiode wurden grundlegende Berechnungsalgorithmen für die Beschreibung der kinematischen Verhältnisse in PRGT und für das Übertragungsverhalten von PRGT unter Betrachtung des Verhaltens eines einzelnen Kontaktpunktes aufgestellt. Es wurden außerdem Standard- und Neu-PRGT experimentell untersucht. Die Validierung der Berechnungsmodelle zeigte weiteren Forschungsbedarf.In der zweiten Projektphase soll ein Gesamtmodell des Übertragungsverhaltens erstellt werden. Die bereits entwickelten kinematischen Zusammenhänge und Verfahren zur Berechnung des Kontaktpunktverhaltens werden dazu um die internen Zusammenhänge der Gesamtkomponente und die Wechselwirkungen mit resultierenden Größen erweitert. Weiterführende Versuche zur Untersuchung des Verhaltens von Neu-PRGT dienen der Validierung und Optimierung der getroffenen Annahmen und Zusammenhänge.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen