Ein Getriebe mit regelbarem Spiel ermöglicht eine Vorspannung nach Wunsch
Wird ein Planetengetriebe möglichst spielfrei oder sogar mit Vorspannung ausgelegt, ist der Druck auf die Zahnradkonfigurationen so hoch, dass sie keine höheren Drehzahlen mehr verkraften. Ist das Getriebe drehzahlfest, lässt die Positioniergenauigkeit zu wünschen übrig. Bleibt also nur ein entweder – oder?!
Wie bei bereits bekannten Prinzipien werden die Zahnräder eines Planetengetriebes gegeneinander verspannt, um ein Spiel zwischen den Zahnflanken auszuschließen.
Dafür wird ein elastisch verformbares Hohlrad hydraulisch unter Druck gesetzt, sodass sich die Planetenräder zur Mittelachse des Getriebes verschieben und sich gegen das Sonnenrad verspannen. Im entspannten Zustand liegt die Außenseite des Hohlrades am Gehäuse an, sodass das Getriebe wie ein herkömmliches Planetengetriebe arbeiten kann. Um das Einfedern der Planetenräder zu ermöglichen, werden die Planetenträger in radialer Richtung auf eine Elastizität im Mikrometerbereich ausgelegt. Gleichzeitig verfügen sie in Drehrichtung über die zur Kraftübertragung benötigte Torsionssteifigkeit.
Den erforderlichen Druck des Hydrauliköls erzeugt ein elektrisch betätigtes System, das vollständig ins Getriebegehäuse integriert ist – nach außen hin ist lediglich der elektrische Anschluss sichtbar.
Der Grundsatz der hydraulischen Druckbeaufschlagung wird auch auf das Exzenterprinzip von Zykloidgetrieben anwandt. Hier treibt ein Exzenter über einen Stiftkranz eine Kurvenscheibe an, die ihre elliptische Bewegung auf einen Rollenkranz überträgt und die Drehbewegung untersetzt. Die Höhe der Untersetzung hängt von der Anzahl der Rollen ab. Um diese Konstruktion permanent spielfrei zu machen, wird bislang die Kurvenscheibe durch eine Evolventenverzahnung ersetzt oder über mehrere Exzenterwellen angetrieben oder mehrere Kurvenscheiben werden gegeneinander verspannt.
Um die Verspannung dynamisch einstellen zu können, wird die Rollenscheibe radialsymmetrisch unter Druck gesetzt. Die Kurvenscheiben verdrehen sich gegenläufig und verspannen so den Bolzen am Abtriebsstrang, sodass die sonst übliche geringe Steifigkeit der Zykloidengetriebe im Nulldurchgang reduziert wird.
Besondere Stärken kann diese Lösung beispielsweise im Bereich der Robotik ins Feld führen: Im verspannten Modus erlaubt das Getriebe ein hochgenaues Positionieren, der entspannte Zustand dagegen hohe Drehzahlen im Eilgang.