Ein Planetengetriebe ist eine Bauform eines Zahnrad-Getriebes. Es verfügt über eine charakteristische kompakte Bauform mit drei koaxialen Wellen. Prinzipiell kann man davon zwei Wellen antreiben und eine dient als Abtrieb (Summiergetriebe) oder man treibt eine Welle an und verzweigt die Leistung auf zwei Abtriebe.
Die grundlegende Bauart besteht aus einem Zahnradsatz, der von innen nach außen aus dem Sonnenrad, dem Planetenträger (auch Steg genannt und Träger der Planetenräder) und dem Hohlrad mit Innenverzahnung besteht.
Charakteristisch für Planetengetriebe ist die Standübersetzung i12, mit der Planetengetriebe unterschiedlichster Bauart verglichen werden können. Wenn zwei Planetengetriebe gleicher Bauart die gleiche Standübersetzung haben, sind sie kinematisch gleichwertig.
Zwischen der Standübersetzung i12 und den Drehzahlen n von Sonnen-, Steg- und Hohlradwelle besteht der folgende mathematische Zusammenhang:
Die Standübersetzung ist anschaulich deutbar als die Übersetzung von Hohlradwelle zur Sonnenradwelle bei festgehaltenem Steg (Fall ns = 0). Sie ist negativ (entgegengesetzte Drehrichtungen) und betragsmäßig stets größer als 1. Ausgedrückt durch die Zähnezahlen S, P, H von Sonnenrad bzw. Planetenrädern bzw. Hohlrad gilt:
Bei einem Planetengetriebe sind alle Räder ständig im Eingriff. Durch die Wahl des Antriebes und des Abtriebes bzw. des Abbremsens oder Kuppelns kann die Übersetzung gewechselt werden.
Anwendung
Planetengetriebe werden gern in Automatikgetrieben von Kraftfahrzeugen verwendet, meist handelt es sich dort um mehrere hintereinandergeschaltete Planetengetriebe (z.B. Ravigneaux- oder Simpson-Satz). Zum Gangwechsel werden dann Teile der Planetengetriebe gegen das Gehäuse festgebremst oder wieder losgelassen. Durch gleichzeitiges Betätigen und Öffnen der Bremsen lässt sich sogar ohne Zugkraftunterbrechung schalten. Eine andere typische Anwendung von Planetengetrieben sind Differentialgetriebe. Auch Nabenschaltungen am Fahrrad basieren auf Planetengetrieben.
Planetengetriebe besitzen häufig koaxial verlaufende Eingangs- und Ausgangswellen, manche Bauformen (z.B. in Verteilergetrieben von Kraftfahrzeugen) nehmen aber auch über eine Kette die Leistung von einer der drei Wellen ab.
Einige Bauformen besitzen Hohlräder mit Innenverzahnung. Dadurch sind die Zahnräder kompakt angeordnet und durch die Anzahl der Planetenräder lässt sich eine Leistungsverzweigung realisieren, so dass die mechanische Belastung des Getriebes gesteigert bzw. das Getriebe kleiner gebaut werden kann. Zur Erzeugung eines Rückwärtsganges ist kein Rücklaufrad nötig.
Planetensätze werden außerdem in Verteilergetrieben bei Allradfahrzeugen (Zentraldifferential, siehe Differentialgetriebe) und in den Antriebsnaben von Lkws, Bussen sowie in Bau- und Landmaschinen verwendet.
Die Vorteile von Planetengetrieben gegenüber anderen Getriebebauarten zur Drehzahl- und Momentenumwandlung liegen einerseits darin, dass sie eine Änderung des Übersetzungsverhältnisses unter Last, d.h. ohne Trennung des Kraftflusses, ermöglichen, und anderseits in ihrer kompakten Größe bei vergleichbarer Übersetzung. Dies beruht darauf, dass die Last über mehrere Planeten (meistens drei) verteilt wird. Zudem sind koaxiale Richtungsumwandlungen möglich.