Koppelgetriebe

Die Koppelgetriebe sind eine der sechs grundlegenden Arten von Getrieben. Unter allen Getriebearten sind sie diejenigen, die die größte Vielfalt an Strukturen und Eigenschaften aufweisen.^[1] Sie werden sowohl als Übertragungsgetriebe als auch als Führungsgetriebe verwendet.^[2] Zusammen mit den Kurvengetrieben bilden sie die Gruppe der ungleichmäßig übersetzenden Übertragungsgetriebe.^[3]

Sofern Glieder des Koppelgetriebes an Fixpunkten gelagert sind, so wird die gemeinsame Basis der Fixpunkte als "Gestell" bezeichnet. Das Gestell ist gleichbedeutend mit einem der Glieder des Koppelgetriebes. Die vier Gelenke der einfachsten Grundform des Koppelgetriebes haben jeweils nur einen Freiheitsgrad. Ein Drehschubgelenk würde als Kombination eines Dreh- und eines Schubgelenks betrachtet, die jeweils einen Freiheitsgrad besitzen. Die Verbindung zwischen beiden Gelenken kann dann als Koppel angesehen werden (auch wenn diese Verbindung je nach Bauform des Gelenks nicht als separates Glied erkennbar ist).

Koppelgetriebe „sind Getriebe mit mindestens vier Festkörper-Gliedern, die durch Gelenke verbunden sind. Alle Koppelgetriebe enthalten mindestens eine feste Koppel, d.h.ein Getriebeglied, das im einfachsten Fall die beiden im Gestell gelagerten Glieder verbindet.“^[2] Als viergliedrige und viergelenkige Koppelgetriebe werden sie auch als Viergelenkgetriebe^[4] oder als bewegliche Vierecke, d. h. Gelenkvierecke^[5] bezeichnet.

Nach der gegenseitigen Lage der Drehachsen der Gelenke werden sie unterteilt in

• ebene Getriebe mit parallelen Drehachsen der Gelenke und
• räumliche Getriebe mit sich kreuzenden Drehachsen der Gelenke.^[6]

Die Gelenke ebener Getriebe können alle den Freiheitsgrad f=1 haben. In räumlichen Getriebe sind immer einige Gelenke mit Freiheitsgrad f>1 enthalten,^[7] wie etwa Kugelgelenke (f=3).

Zwei Grundformen der viergliedrigen ebenen Koppelgetriebe sind:

• die Kurbelschwinge mit einem umlaufenden (Kurbel-)Glied und
• die Schubkurbel mit drei Drehgelenken und einem Schubgelenk.

Zwischen den beiden am Gestell gelagerten Gliedern befindet sich das Koppel genannte Übertragungsglied, was den Namen Koppelgetriebe erklärt. Mehr-gliedrige Koppelgetriebe besitzen mehrere Zwischenglieder, die alle als Koppel bezeichnet werden.^[8] Bei Übertragungsgetrieben fungiert die Koppel entsprechend den beiden anderen beweglichen Gliedern als Übertragungsglied zwischen An- und Abtrieb. Bei Führungsgetrieben ist sie ein geführtes oder ein führendes (welches weitere, mit dem Koppelgetriebe verbundene Glieder führt) Getriebeglied.^[9] Dabei wird die Variationsbreite möglicher Bahnformen von Punkten der Koppel oder mit ihr verbundener Punkte ausgenutzt (s. a. nebenstehende Abbildung).^[10] Bei ebenen Getrieben handelt es sich dabei um algebraische Kurven 6. Ordnung,^[11] die Koppelkurven genannt werden.

1. ↑ Johannes Volmer (Hrsg.): Getriebetechnik - Koppelgetriebe Verlag Technik, 1979, S. 24
2. ↑ ^{a b} Volmer: Koppelgetriebe, S. 13
3. ↑ Johannes Volmer (Hrsg.): Getriebetechnik - Grundlagen Verlag Technik, 1995, ISBN 3-341-01137-4, S. 27
4. ↑ Volmer, Koppelgetriebe, Seite 25. Am Anfang (19. Jahrh.) wurde des Viergelenkgetriebe noch Dreistabgetriebe genannt.
5. ↑ Kerle u.A.: Getriebetechnik. Springer-Verlag, 2015, S. 10 (Volltext in der Google-Buchsuche). 
6. ↑ Volmer: Grundlagen S. 240
7. ↑ Volmer: Grundlagen S. 241
8. ↑ vgl. Volmer: Grundlagen, S. 184–185.
9. ↑ Volmer: Grundlagen, S. 184–185
10. ↑ Dankert Dankert: Technische Mechanik. Beispiele für Koppelgetriebe inkl. animierter Darstellung von Koppelkurven tm-aktuell.de
11. ↑ Volmer: Grundlagen, S. 195.