Kurvengetriebe

Kurvengetriebe
Kurvengetriebe mit Nutführung
Kurvengetriebe mit Zylinderkurve
Computeranimation einer Nockenwelle mit Ventilen

Als Kurvengetriebe werden Mechanismen bezeichnet, bei denen die Form einer bewegten Kurve von einem Abtaster abgegriffen und an andere Getriebeelemente (rotatorische oder translatorische) weitergeleitet wird. Die Abtastung erfolgt teils einseitig, das heißt, der Abtaster läuft auf der Kurve, an die er durch Federkraft gedrückt wird, aber bei zu großen Beschleunigungen kann er von der Kurve abheben (Beispiel: Nockenwelle). Um das zu vermeiden, wurden verschiedene Lösungen zur Zwangsführung der Abtaster entwickelt (Beispiel: Nutführung und Zylinderkurve).

Arten

Kurvenkörper können ihre Kurve durch Rotation oder Längsverschiebung auf den Abtaster übertragen. Kurvengetriebe mit tangential anliegenden Abtastelementen werden als Scheibenkurven bezeichnet. Oft werden Kurvenkörper eingesetzt, die nur als Kreissegment ausgebildet sind und zum Zweck der Abtastung darum hin und her schwingen, entsprechend der Hin- und Herbewegung ebener Kurvenkörper.

Weitere Arten sind zum Beispiel Zylinderkurvengetriebe oder auch Globoidkurvengetriebe. Bei beiden Varianten werden die Abtastelemente (Kurvenrollen) durch die Bauform der Kurve zwangsgeführt.

Einsatz

Kurvengetriebe werden sehr häufig in der Automation eingesetzt. Zum Beispiel um Schalter zu bedienen, Teile zu transportieren oder um komplizierte Bewegungsabläufe auszuführen. Am geläufigsten ist der Einsatz in Verbrennungsmotoren, wo Kurvenscheiben (Nockenwelle) das Öffnen und Schließen der Ventile steuern. Von dort ist auch das Problem des Abhebens des Abtasters bekannt (Ventilflattern).

Synthese

Die Synthese von Kurvengetrieben geht meistens einher mit der Synthese von Koppelgetrieben, die üblicherweise die abgetasteten Bewegungen weiterleiten und umformen. Es gibt spezielle Kurvenformen zur Optimierung des Abtastverhaltens:

  • Geschwindigkeitsoptimal
  • Beschleunigungsoptimal
  • Kraftoptimal
  • Geräuschminimierend

und weitere Variationsmöglichkeiten. Dazu werden im Allgemeinen entsprechende Bewegungsgesetze wie z.B. modifizierte Sinoiden, Polynome oder Trapezoide verwendet. Die gängigsten Bewegungsgesetze sind in der VDI-Richtlinie 2143 festgelegt.


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