Mit einer Innenverzahnung lässt sich der Achsabstand zu einem außenverzahnten Zahnrad verkürzen.
Grundsätzlich werden bei Stirnrädern eine Außenverzahnung und eine Innenverzahnung unterschieden. Bei einer Außenverzahnung sind die Zähne am Umfang nach außen gerichtet und bei einer Innenverzahnung entsprechend nach innen. Ein Zahnrad mit Innenverzahnung wird auch als Hohlrad bezeichnet.
Während sich der Drehsinn bei der Verwendung zweier außenverzahnter Stirnräder ändert, bleibt die Drehrichtung bei der Paarung mit einem Hohlrad erhalten. Darüber hinaus kann durch Verwenden eines Hohlrades mit Innenverzahnung anstelle einer Außenverzahnung der Achsabstand verkürzt werden (bei gleichem Übersetzungsverhältnis). Somit ist eine platzsparendere Getriebekonstruktion möglich. Unter Umständen können innenverzahnte Stirnräder durch die innen liegenden Zähne auch einen besseren Schutz gegen Schmutzeintrag bieten, wenn das Getriebe dementsprechend konstruiert wurde.
Die Negativform der Flanken eines außenverzahnten Stirnrades entspricht im Prinzip der Flankenform eines innenverzahnten Stirnrades. Somit sind die Zahnflanken einer Außenverzahnung konvex, d.h. sie besitzen eine nach außen gewölbte Form (Außenwölbung). Bei einer Innenverzahnung sind die Zahnflanken hingegen konkav, d.h. sie sind nach innen gewölbt (Innenwölbung).
Bei der Paarung zweier außenverzahnter Stirnräder ergibt sich aufgrund der rein konvexen Flankenpaarung somit eine relativ schmale Kontaktfläche. Dies wiederum führt zu einer großen Flankenbeanspruchung (auch Hertzsche Pressung genannt). Der Verschleiß der Zahnräder bzw. der Zahnflanken ist dementsprechend hoch.
Wird hingegen ein außenverzahntes Stirnrad mit einem innenverzahnten Stirnrad gepaart, dann ergibt sich eine konvex/konkave-Flankenpaarung. Die Kontaktflächen „schmiegen“ sich sozusagen aneinander. Dies führt zu einer breiteren Kontaktfläche, was wiederum eine geringere Flankenbeanspruchung zur Folge hat. Der Verschleiß der Zahnräder ist damit geringer. Umgekehrt bedeutet dies, dass bei gleichem Verschleiß mit einer Innenverzahnung höhere Drehmomente übertragen werden können als mit der Paarung zweier außenverzahnter Stirnräder.
Auch wenn die Innenverzahnung viele Vorteile im Vergleich zu einer Außenverzahnung bietet, bleibt diese Verzahnungsart aufgrund der relativ komplexen und damit teuren Herstellung jedoch auf wenige Sonderfälle beschränkt. Anwendung findet die Innenverzahnung bspw. bei Planetengetriebe.
