Cara Kerja Planetary Gear Set

Pada alat berat, planetary gear set digunakan pada berbagai sistem, contohnya torque divider, planetary transmission, final drive dan lain–lain. Berikut adalah gambar komponen-komponen planetary gear set.

Komponen pada planetary gear set adalah Planet gear disebut juga planetary gear, pinion atau idler gear. Selain berputar pada porosnya, planet gear juga berputar mengelilingi sun gear, Carrier, Ring gear, dan Sun gear disebut juga centered gear. Sun gear adalah gear terkecil dalam susunan dan terletak di tengah poros. Sun gear dapat juga berupa spur gear atau helical gear.

Sun gear bertautan dengan planetary pinion gear.  Planetary pinion gear adalah gear kecil yang disusun dalam kerangka yang disebut planetary carrier. 

Planetary pinion berputar pada needle bearing yang diposisikan di antara shaft planetary carrier dan planetary pinion.  Jumlah planetary pinion di dalam sebuah carrier tergantung dari beban yang dipikul. Transmisi kendaraan otomatis harus mempunyai tiga planetary pinion dalam planetary carrier. Heavy-duty highway trucks dapat mempunyai sebanyak lima planetary pinion dalam planetary carrier. Carrier dan pinion-nya disebut sebagai satu kesatuan unit gear.

Planetary pinions mengelilingi poros tengah sun gear dan dilingkari oleh annulus atau ring gear. Ring gear berfungsi seperti sebuah pengikat yang menahan keseluruhan gear set bersama dan memberikan kekuatan yang besar pada unit. 

Keuntungan planetary gear set dibanding dengan external gear yaitu Lebih praktis karena tidak memerlukan ruang yang besar, Lebih halus dalam memindahkan power, Beban dari masing-masing gears seimbang,      Pemilihan rasio gears yang sangat besar.

Cara Kerja Planetary Gear

Setiap komponen dalam planetary gear set, sun gear, pinion gear carrier, dan ring gear dapat berputar atau di tahan. Perpindahan tenaga melalui sebuah planetary gear set hanya mungkin ketika satu komponen di tahan, atau jika dua komponen di tahan bersama.

Salah satu dari tiga komponen sun gear, carrier, atau ring gear dapat digunakan sebagai penggerak atau komponen input. Pada saat yang bersamaan, komponen yang lain tetap berputar dan kemudian menjadi komponen yang ditahan atau diam. Komponen ketiga kemudian menjadi bagian yang digerakkan atau output. Tergantung pada komponen yang menjadi penggerak, yang ditahan, dan yang digerakkan, peningkatan torque atau peningkatan kecepatan akan dihasilkan oleh planetary gear set. Arah output juga dapat di balik melalui berbagai kombinasi.

Tabel Cara Kerja Planetary Gear

Sun Gear	Carrier	Ring Gear	Speed	Torque(torsi)	Direction
1. Input	Output	Ditahan	Reduksi maksimum	Meningkat	Sama dengan input
2. Ditahan	Output	Input	Reduksi minimum	Meningkat	Sama dengan input
3. Output	Input	Ditahan	Kenaikan maksimum	Reduksi	Sama dengan input
4. Ditahan dengan masukan	Input	Tertahan	Kenaikan maksimum	Reduksi	Sama dengan input
5. Input	Ditahan	Output	Reduksi	Meningkat	Kebalikan dari output
6. Output	Ditahan	Input	Pningkatan	Reduksi	Kebalikan dari input
7.       Bila dua komponen ditahan bersama, kecepatan dan arah sama dengan input. sehingga rasio gear 1:1 atau direct drive.
8.       Bila tidak ada komponen planetary gear yang ditahan atau terkunci bersama, maka tidak ada output yang dihasilkan atau gigi pada  kondisi netral.

Kombinasi 1, Maximum Forwad Reduction .

Dengan ring gear dalam keadaan diam dan sun gear berputar searah dengan arah jarum jam, gigi eksternal sun gear akan memutar planetary pinions berlawanan arah dengan jarum jam pada shaft-nya. Diameter dalam dari setiap planetary pinion mendorong melawan shaftnya, menggerakan planetary carrier searah jarum jam. Sun gear yang kecil (penggerak) akan berputar beberapa kali, menggerakkan planetary carrier satu revolusi penuh, menghasilkan reduksi. Kombinasi ini mewakili gear reduksi paling besar atau kelipatan maximum torque yang dapat dicapai dalam satu planetary gear set. Kecepatan input akan tinggi, tapi kecepatan output akan turun.

Kombinasi 2, Minimum Forward Reduction.  

Dalam kombinasi ini, sun gear diam dan ring gear berputar searah jarum jam.  Ring gear menggerakkan planetary pinion searah jarum jam dan berputar mengelilingi sun gear yang diam. 

Planetary pinion menggerakkan planetary carrier dengan arah yang sama dengan ring gear.  Ini menghasilkan lebih dari satu putaran input bila dibandingkan dengan satu putaran penuh output.  Hasilnya adalah penggandaan torque. 

Besarnya reduksi tidak sebesar seperti dalam kombinasi 1.  Planetary gear set sedang beroperasi dengan mid-size ring gear menggerakkan planetary carrier besar.  Sehingga kombinasi tersebut menghasilkan minimum penurunan arah maju.

Kombinasi 3, Overdrive Maksimum.  

Dengan ring gear dalam keadaan diam dan planetary carrier berputar searah jarum jam, tiga planetary pinion shaft mendorong melawan diameter dalam planetary pinion. 

Pinion tersebut didesak untuk berjalan mengelilingi bagian dalam ring gear, yang menggerakkan sun gear searah jarum jam. Carrier berputar kurang dari satu putaran input dibanding dengan satu putaran output, yang menghasilkan kondisi overdrive.  Dalam kombinasi ini, planetary carrier berukuran besar berputar kurang dari satu putaran dan menggerakkan sun gear yang lebih kecil pada kecepatan yang lebih besar dari kecepatan input.  Hasilnya adalah overdrive yang cepat dengan kenaikan kecepatan maksimum.

Kombinasi 4, Slow Overdrive. 

Dalam kombinasi ini, sun gear diam dan carrier berputar searah jarum jam.  Pada saat carrier berputar, pinion shaft mendorong diameter dalam pinion dan didesak untuk berjalan di sekeliling sun gear yang tertahan.  Ini menggerakkan ring gear lebih cepat dan kecepatan meningkat. 

Carrier yang berputar kurang dari satu putaran menyebabkan pinion menggerakkan ring gear satu putaran penuh dalam arah yang sama dengan planetary carrier.  Seperti dalam kombinasi 3, kondisi overdrive terjadi, tetapi carrier yang berukuran besar saat ini menggerakkan ring gear yang berukuran menengah.

Kombinasi 5, Slow Reverse.

Di sini, sun gear yang berukuran kecil menggerakkan ring gear dengan planetary carrier tertahan diam.  Planetary pinion, gear yang digerakkan oleh external sun gear, berputar ke arah yang berlawanan dengan arah gerakan jarum jam atas shaft-nya.  Planetary pinion menggerakkan internal ring gear.  Pada saat sun gear sedang bergerak, planetary pinion digunakan sebagai idler gear untuk menggerakkan ring gear berlawanan arah jarum jam. 

Ini berarti bahwa input shaft maupun output shaft sedang bekerja dengan arah yang berlawanan atau terbalik untuk memberikan aliran power mundur. Karena penggerak sun gear terkecil dan ring gear yang berukuran sedang digerakkan, hasilnya adalah mundur perlahan (reduksi).

Kombinasi 6: Fast Reverse.

Untuk mundur cepat, carrier ditahan, sedangkan sun gear dan ring gear berganti tugas, dengan ring gear menjadi penggerak dan sun gear menjadi yang digerakkan.  Pada saat ring gear berputar berlawanan arah jarum jam, pinion juga berputar berlawanan arah jarum jam, sedangkan sun gear berputar searah jarum jam.  Dalam kombinasi ini, input ring gear menggunakan planetary pinion untuk menggerakkan output sun gear.  Sun gear berputar kebalikan dari input gear.  Dalam kombinasi ini, gear tengah berputar berlawanan arah jarum jam menggerakkan sun gear yang kecil searah jarum jam, yang memberikan arah mundur cepat (overdrive).

Kombinasi 7, Direct Drive.

Dalam kombinasi direct drive, ring gear dan sun gear merupakan komponen input.  Mereka berputar searah jarum jam pada kecepatan yang sama. Gigi internal dari ring gear yang berputar searah jarum jam akan berusaha memutar planetary pinion searah jarum jam. Tetapi sun gear, sebuah eksternal gear berputar searah jarum jam, akan mencoba menggerakkan planetary pinions berlawanan arah jarum jam. Gaya berlawanan ini mengunci  planetary pinions melawan putaran seluruh planetary gear set berputar sebagai satu kesatuan lengkap. Hal ini mengikat bersama komponen input dan output dan menyediakan direct drive. Untuk direct drive, kedua anggota  input harus berputar pada kecepatan yang sama.

Kombinasi 8, Pengoperasian Netral.

Kombinasi komponen planetary gear 1 sampai 7 menghasilkan gerakan output dengan berbagai macam kecepatan, torque, dan arah. Dalam setiap keadaan satu komponen dari planetary gear set di tahan atau dua komponen di kunci untuk output. Pada kombinasi 8, tidak ada komponen yang ditahan akan ada input dalam gear set, tetapi tidak ada output. Hasilnya adalah kondisi netral.

Kesimpulan Operasi Planetary Gear Set

1.  Ketika planetary carrier berfungsi sebagai penggerak (komponen input), gear set menghasilkan  kondisi peningkatan kecepatan (overdrive).  Kecepatan bertambah, torsi berkurang.

2. Ketika planetary carrier berfungsi sebagai komponen output, gear set tersebut menghasilkan pengurangan kecepatan arah maju.  Kecepatan berkurang, torsi bertambah.

3.  Ketika planetary carrier ditahan, gear tersebut akan menghasilkan arah mundur.

Demikian pembahasan planetary gear set, semoga bermanfaat.