Am Markt haben sich unter den Gewindetrieben der Kugelgewindetrieb und der Rollengewindetrieb etabliert. Zu den herausragenden Stärken des Kugelgewindetriebes zählen die hohe Dynamik aufgrund der großen Spindelsteigungen, der reibungsarme Lauf sowie die hohe Positionier- und Wiederholgenauigkeit. Kleine Steigungen sind jedoch aus geometrischen Gründen nicht realisierbar. Der Rollengewindetrieb bietet im Vergleich eine höhere Tragfähigkeit bei Spindelsteigungen ab zirka 10 mm und eine hohe Positioniergenauigkeit.
Das fehlende dritte Glied ist eine Bauform, die noch höhere Kräfte bei kleinen Spindelsteigungen unter 5 mm bietet. Hierfür hat Schaeffler den sogenannten Planetenwälzgewindetrieb PWG entwickelt: Auf der Gewindespindel wälzen sich Planeten mit parallel angeordneten, v-förmigen Rillen ab. Die Rotation der Planeten bzw. deren Antrieb wird über die Spindelmutter sichergestellt. Hierzu ist die zweigeteilte Mutter an den Enden ebenso mit Rillen versehen, in die die Enden der Planeten eingreifen. Durch die sehr hohe Anzahl an Wälzkontakten erreicht der PWG im Vergleich zu den beiden anderen Varianten die höchste Tragfähigkeit und Steifigkeit. Die gute interne Lastverteilung und die optimierte Schmiegung zwischen den Spindelgewindeflanken und den balligen Flanken der Planetenrillen sorgt für geringe Reibung. Mit entsprechend gewählten Durchmessern der Planetenrillen lassen sich kleinste Gesamtsteigungen von 0,75 bis zu 5 mm realisieren.
Eine Besonderheit stellt auch das Herstellungsverfahren dar: Spindel und Planeten sind spanlos hergestellt, wodurch eine gute Verdichtung des Materiales im Zusammenspiel mit einem optimalen Faserverlauf, höchste Festigkeiten und damit nochmals eine um 15% höhere Tragzahl gegenüber herkömmlicher Technologie erzielt werden. Dieses Herstellungsverfahren reduziert zudem die Kosten auf ein vergleichbares Niveau spanlos hergestellter Kugelrollspindeln. Mit einer Distanzscheibe zwischen den Spindelmutterhälften sind spielfrei vorgespannte Einheiten sehr leicht realisierbar.
Bauraum reduzieren, Leistungsdichte erhöhen, Kosten sparen
Der PWG schließt die Lücke zwischen RGT und KGT bei Spindeldurchmessern von 5 bis zirka 30 mm hinsichtlich sehr hoher Tragfähigkeit und kleinstmöglichen Gesamtsteigungen. Beispielsweise erzeugt der PWG bei einer Gesamtsteigung von 0,75 mm aus nur 40 Ncm beeindruckende 2200 N Axialkraft. Folglich sind auch mit kleinen Motoren sehr große Axialkräfte realisierbar. Mit dem Planetenwälzgewindetrieb PWG von Schaeffler lassen sich nun also nicht nur elektromotorische Aktoren mit hoher Leistungsdichte, langer Lebensdauer und geringem Wartungsaufwand entwickeln, sondern auch kostengünstige Motoren einsetzen. Die Integration des elektrischen Antriebes ist denkbar einfach über eine Passfederverbindung am Außendurchmesser der Spindelmutter möglich.
Anwendungsgebiete und erste Projekte finden sich in der Solartechnik zur Spiegelnachführung, in der Windenergie zur Azimutverstellung, im Maschinenbau als Vorschubeinheit für die Blechumformung, in Abkantbänken, in Schließzylindern von Kunststoffspritzmaschinen, in Niet- und Schneidzangen und in Klebstoffdosierpistolen. Bereits in Serie ist der PWG bei Kupplungsaktoren in der Automobilindustrie.