Umlaufrädergetriebe (Planetengetriebe)
Bei einem Umlaufrädergetriebe laufen mehrere gleichmäßig auf den Umfang verteilte Stirnräder, zwischen einem innenverzahnten und außenverzahnten Zahnrad, auf einer konzentrischen Kreisbahn um. Das Umlaufen der Stirnräder erfolgt in Analogie zur Laufbahn von Planeten im Sonnensystem. Daher werden Umlaufrädergetriebe auch als Planetenradgetriebe bzw. Planetengetriebe bezeichnet. Die Komponenten eines Planetengetriebes lassen sich in vier Hauptbestandteile gliedern.
Das Gehäuse mit integrierter Innenverzahnung wird als Hohlrad bezeichnet. In den häufigsten Fällen ist das Gehäuse feststehend. Das antreibende Sonnenritzel befindet sich im Zentrum des Hohlrades und ist koaxial zum Abtrieb angeordnet. Das Sonnenritzel ist gewöhnlich mit einem Spannsystem verbunden, um die mechanische Verbindung zur Motorwelle zu ermöglichen. Im Betrieb wälzen die Planetenräder, welche auf einem Planetenträger gelagert sind, zwischen dem Sonnenritzel und dem Hohlrad. Der Planetenträger bildet gleichzeitig die Abtriebswelle des Getriebes.
Die Planetenräder haben lediglich die Funktion, das erforderliche Drehmoment zu übertragen. Ihre Zähnezahl hat keinen Einfluss auf die Übersetzung des Getriebes.
Ebenso kann die Anzahl der Planeten variieren. Mit steigender Anzahl an Planetenrädern erhöht sich die Verteilung der Last und somit das übertragbare Drehmoment. Durch die Steigerung der Anzahl der Zahneingriffe sinkt zudem die Wälzleistung. Da nur ein Teil der Gesamtleistung als Wälzleistung übertragen werden muss, haben Planetengetriebe einen hohen Wirkungsgrad. In dieser Lastaufteilung liegt der Vorteil eines Planetengetriebes gegenüber einem einfachen Stirnradgetriebe. Somit ist es bei Planetengetrieben möglich, bei kompakter Bauform hohe Drehmomente bei hohem Wirkungsgrad zu übertragen.
Bei konstanter Größe des Hohlrades kann man durch das Variieren der Zähnezahl des Sonnenrades und der Zähnezahl der Planetenräder verschiedene Übersetzungen realisieren. Je kleiner das Sonnenrad, desto größer die Übersetzung. Technisch ergibt sich für eine Planetenstufe ein sinnvoller Übersetzungsbereich von ca. 3:1 bis 10:1, da unterhalb und oberhalb dieser Übersetzungen die Planetenräder bzw. das Sonnenrad sehr klein werden. Höhere Übersetzungen kann man erreichen, indem man mehrere Planetenstufen im selben Hohlrad hintereinander schaltet. In diesem Fall spricht man von mehrstufigen Getrieben.
Bei Umlaufrädergetrieben können Drehzahlen und Drehmomente überlagert werden, indem zum Beispiel das Hohlrad nicht festgestellt, sondern zusätzlich in eine beliebige Drehrichtung angetrieben wird. Ebenso ist es möglich, die Abtriebswelle festzustellen, um das Drehmoment über das Hohlrad abzugreifen. Umlaufrädergetriebe haben in zahlreichen Gebieten des Maschinenbaus große Bedeutung erlangt.
Sie haben sich besonders da durchgesetzt, wo hohe Leistungen und hohe Drehzahlen, bei günstiger Anpassung von Massenträgheitsverhältnissen, zu übertragen sind. Auch hohe Übersetzungsverhältnisse sind mit Planetengetrieben einfach zu realisieren. Aufgrund ihrer positiven Eigenschaften und ihres kompakten Aufbaus ergeben sich vielfältige Einsatzmöglichkeiten in industriellen Anwendungen.
Die Vorteile von Umlaufrädergetrieben:
Koaxiale Anordnung von Antriebswelle und Abtriebswelle
Lastverteilung auf mehrere Planetenräder
Hoher Wirkungsgrad durch niedrige Wälzleistung
Fast unbegrenzte Übersetzungsmöglichkeiten durch Kombination mehrerer Planetenstufen
Eignung als Planetenschaltgetriebe durch Festhalten dieses oder jenes Getriebeteils
- Möglichkeit der Verwendung als Überlagerungsgetriebe
- Günstige Volumenleistung
- Eignung für ein breites Anwendungsspektrum
