Sie sind mechanische Elemente, die sowohl in der Industrie als auch in vielen Gegenständen und Geräten des täglichen Gebrauchs breite Anwendung finden. Sie dienen u. a. der Schwingungsdämpfung, der Speicherung potenzieller Energie sowie der Steuerung der Bewegung verschiedener Mechanismen.
Wichtig ist, dass der Begriff „Feder“ sehr allgemein ist, da es zahlreiche Arten davon gibt. In diesem Artikel beschreiben wir die gängigsten von ihnen und nennen Anwendungsbeispiele – wir laden Sie zur Lektüre ein!
Derzeit sind auf dem Markt verschiedene Federarten erhältlich, die sich jedoch alle in zwei Grundgruppen einteilen lassen. Dies ergibt sich aus der Tatsache, dass diese Elemente zwar immer aus Metall gefertigt werden (üblicherweise aus Federstahl, Kohlenstoffstahl oder nichtrostendem Stahl), das Ausgangsmaterial jedoch einen runden oder flachen Querschnitt aufweisen kann.
Im ersten der oben genannten Fälle handelt es sich um Draht, dessen Länge und Durchmesser von den spezifischen technischen Anforderungen abhängen. Nach dem Zuschnitt wickelt ihn eine spezielle Maschine auf und bildet eine Spirale, die in ihrer Form einem Schraubengewinde ähnelt. So entstehen Federn mit rundem Querschnitt, zu denen folgende Modelle gehören:
Es gibt auch Formfedern, die ebenfalls aus Draht gefertigt werden, aber keine Spiralform aufweisen.
Die zweite Gruppe sind Federn mit flachem Querschnitt, die aus Stahlband gefertigt werden. Hierzu zählen vor allem Spiralfedern (horizontal gewickelt) und Tellerfedern (zu ihrer Formung werden Pressen verwendet).
Obwohl diese Elemente ähnlich aussehen, unterscheiden sie sich doch in Details, die einen wesentlichen Einfluss auf ihre Funktionalität haben. Die grundlegenden Arten und Anwendungen von Federn mit rundem Querschnitt stellen wir in der folgenden Tabelle vor.
| Federart mit rundem Querschnitt | Eigenschaften | Anwendungsbeispiel |
|---|---|---|
| Druckfeder | Sie ist für axiale Belastung ausgelegt. Eine auf die offenen Windungen ausgeübte Druckkraft bewirkt ihre Kompression (Stauchung) und die Speicherung potenzieller Energie. | Stoßdämpfer Ventile und Pumpen Kugelschreiber |
| Zugfeder | Sie arbeitet ebenfalls in axialer Richtung, wobei die potenzielle Energie in diesem Fall durch ihre Dehnung gespeichert wird. An beiden Enden sind die Windungen mit Ösen versehen, die das Einhaken an verschiedenen Elementen ermöglichen. | Türschlösser Trampoline Rückstellmechanismus (z. B. für Türklinken) |
| Schenkelfeder (Drehfeder) | Die Windungen sind für eine Drehbelastung (Torsion) ausgelegt. Diese Federn werden in Drehmechanismen verwendet – ihre Schenkel (Enden) sind an Elementen befestigt, die sich in entgegengesetzte Richtungen drehen. | Uhrwerke Scharniere Elektrische Schalter |
| Schutzfeder | Sie wird über andere Elemente gezogen, um sie vor mechanischen Beschädigungen zu schützen. | Kabel und Leitungen Rohre Schläuche |
Diese Elementarten zeichnen sich durch sehr vielfältige Formen aus. Normalerweise werden sie nach Kundenspezifikation gefertigt, da ihre Form an einen spezifischen Mechanismus angepasst wird.
Diese Federn finden eine extrem breite Anwendung und werden vor allem in verschiedenen Präzisionsgeräten, Spezialmaschinen sowie in der Automobilindustrie eingesetzt.
In dieser Gruppe von Elementen sind Spiralfedern am gängigsten. Es gibt sie in verschiedenen Ausführungen hinsichtlich Größe und Windungszahl. Ihr wichtigstes Merkmal ist jedoch, dass sie bidirektional wirken können – sowohl durch Kompression (Stauchung) als auch durch Dehnung. Am häufigsten findet man sie in Präzisionsmechanismen, darunter u.a.:
Die Tellerfeder wiederum ist eine Scheibe mit einer Bohrung in der Mitte, die, entsprechend auf einer Presse geformt, anschließend gestaucht (komprimiert) werden kann. Bei einem relativ geringen „Federweg“ ist sie in der Lage, enorme Lasten zu übertragen. Sie findet vor allem in der Automobilindustrie und im allgemeinen Maschinenbau Anwendung.
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