Federscheiben multigewellt

Multigewellte Federscheiben für große Federwege bei geringer Bauhöhe

Multigewellte Federscheiben sind mehrwindige Wellenfedern aus flachem Federband. Jede Windung besitzt mehrere Wellen, die beim axialen Zusammendrücken elastisch abgeflacht werden und dadurch eine definierte Federkraft erzeugen.

Da sich der Federweg auf mehrere Windungen verteilt, ermöglichen multigewellte Federscheiben einen deutlich größeren Arbeitshub als einlagige Federscheiben. Gleichzeitig benötigen sie häufig weniger axiale Bauhöhe als eine vergleichbare Schraubendruckfeder.

Sie eignen sich deshalb besonders für kompakte Baugruppen, in denen eine definierte Federkraft und ein vergleichsweise großer Federweg bei begrenztem Einbauraum benötigt werden.

Über die obenstehende Produkttabelle können Sie die passende Ausführung anhand von Hülsendurchmesser, Dorndurchmesser, freier Höhe, Prüfhöhe, Federkraft, Federrate, Windungszahl, Wellenzahl und Werkstoff auswählen.

Bedeutung der Angaben in der Produkttabelle

Die Prüfhöhe L1 und die Federkraft F1 müssen immer gemeinsam betrachtet werden. Die angegebene Kraft gilt ausschließlich bei der dazugehörigen Höhe.

Federweg und Federkraft bestimmen

Der Federweg ergibt sich aus der Differenz zwischen der freien Höhe L0 und der eingebauten Höhe L:

s = L0 − L

Dabei gilt:

• s = Federweg in mm,

• L0 = freie Höhe in mm,

• L = aktuelle Einbau- oder Arbeitshöhe in mm.

Im annähernd linearen Arbeitsbereich kann die Federkraft überschlägig mit der Federrate berechnet werden:

F ≈ c × s

Für den in der Produkttabelle angegebenen Prüfpunkt gilt näherungsweise:

F1 ≈ c × (L0 − L1)

Diese Berechnung dient der Vorauswahl. Für die konkrete Auslegung ist die beim jeweiligen Artikel angegebene Prüfkraft F1 maßgeblich. Fertigungstoleranzen, Reibung, Setzverhalten und die tatsächliche Einbausituation können zu Abweichungen führen.

Die passende multigewellte Federscheibe auswählen

Gehen Sie bei der Auswahl möglichst in dieser Reihenfolge vor:

1. Einbaudurchmesser bestimmen: Legen Sie den verfügbaren Hülsendurchmesser Dh und den erforderlichen Dorndurchmesser Dd fest.

2. Arbeitshöhe ermitteln: Bestimmen Sie die axiale Höhe, die der Feder im eingebauten Zustand zur Verfügung steht.

3. Federweg berechnen: Ziehen Sie die vorgesehene Arbeitshöhe von der freien Höhe L0 ab.

4. Federkraft festlegen: Wählen Sie eine Feder, deren Kraft F1 bei einer möglichst passenden Prüfhöhe L1 der benötigten Kraft entspricht.

5. Krafttoleranz berücksichtigen: Prüfen Sie, ob sowohl die minimale als auch die maximale mögliche Federkraft für die Anwendung zulässig ist.

6. Belastungsart bewerten: Unterscheiden Sie zwischen statischer Vorspannung, gelegentlicher Bewegung und häufig wechselnder dynamischer Belastung.

7. Werkstoff auswählen: Berücksichtigen Sie Feuchtigkeit, Korrosion, Temperatur und den Kontakt mit umgebenden Medien.

Die Feder sollte nicht allein anhand von Hülsen- und Dorndurchmesser ausgewählt werden. Entscheidend sind vor allem die verfügbare Arbeitshöhe und die bei dieser Höhe erforderliche Federkraft.

Unterschied zu einlagigen Federscheiben und Schraubendruckfedern

Einlagige Federscheiben besitzen nur eine federnde Ebene und eignen sich hauptsächlich für kurze Federwege und kompakte Vorspannungen.

Multigewellte Federscheiben bestehen dagegen aus mehreren zusammenhängenden Windungen. Die Einfederung verteilt sich auf diese Windungen, wodurch ein größerer Gesamtfederweg erreicht wird. Es handelt sich dabei um ein einteiliges Federelement und nicht um mehrere lose aufeinandergelegte Federscheiben.

Im Vergleich zu einer Schraubendruckfeder aus Runddraht kann eine multigewellte Federscheibe bei ähnlicher Kraft und vergleichbarem Federweg eine geringere axiale Bauhöhe benötigen. Sie bietet sich daher besonders an, wenn:

• nur wenig axialer Einbauraum vorhanden ist,

• ein großer Hülsen- oder Dorndurchmesser erforderlich ist,

• eine gleichmäßig wirkende axiale Federkraft benötigt wird,

• eine Schraubendruckfeder zu viel Bauhöhe beansprucht.

Ob eine Schraubendruckfeder unmittelbar ersetzt werden kann, muss anhand von Federkraft, Federweg, Arbeitshöhe und Einbaudurchmessern geprüft werden.

Windungszahl und Wellenzahl

Die Windungszahl n und die Wellenzahl i beschreiben unterschiedliche Merkmale der Feder:

• n gibt an, aus wie vielen wirksamen Windungen die Feder besteht.

• i beschreibt die Anzahl der Wellen innerhalb einer Windung.

Eine größere Windungszahl ermöglicht grundsätzlich einen größeren Gesamtfederweg. Die Wellenzahl beeinflusst unter anderem die Kraftverteilung und das Federverhalten.

Für die Produktauswahl sind jedoch nicht allein Windungs- und Wellenzahl entscheidend. Maßgeblich bleiben die geprüfte Federkraft F1, die Prüfhöhe L1 und die vorgesehenen Einbaumaße.

Einbauhinweise

Beim axialen Zusammendrücken kann sich der Durchmesser der Feder geringfügig verändern. Die angegebenen Hülsen- und Dorndurchmesser müssen deshalb eingehalten werden.

Ist die umgebende Bohrung zu klein, kann die Feder an der Hülsenwand reiben oder blockieren. Ein zu großer Dorn kann die Feder am Innendurchmesser behindern. Dadurch können sich Federkraft, Reibung und Lebensdauer verändern.

Für eine zuverlässige Funktion empfehlen wir:

• ebene und möglichst parallele Auflageflächen,

• eine gleichmäßige Belastung in axialer Richtung,

• ausreichendes Spiel zu Hülse und Dorn,

• gratfreie und abgerundete Einbauflächen,

• eine sichere Führung gegen seitliches Verschieben,

• ausreichend Abstand zur maximalen Kompression.

Eine Belastung deutlich unterhalb der Prüfhöhe L1 führt zu höheren Kräften und Materialspannungen. Sie sollte daher nur nach technischer Prüfung erfolgen.

Bei häufig wechselnder Belastung ist eine ausreichende Reserve zum maximal möglichen Federweg besonders wichtig.

Werkstoffe

Die Standardausführungen sind je nach Abmessung aus Federstahl 1.1248 oder rostfreiem Federstahl 1.4568 erhältlich.

Federstahl 1.1248

Federstahl 1.1248 bietet eine hohe Festigkeit und eignet sich für zahlreiche industrielle Anwendungen in trockenen oder entsprechend geschützten Umgebungen.

Ohne eine geeignete Beschichtung oder Konservierung ist der Werkstoff nicht dauerhaft korrosionsbeständig.

Rostfreier Federstahl 1.4568

Der ausscheidungshärtbare rostfreie Federstahl 1.4568, auch als 17-7 PH bezeichnet, verbindet eine hohe Festigkeit mit einer guten Korrosionsbeständigkeit für viele industrielle Anwendungen.

Die tatsächliche Eignung muss anhand der Einsatztemperatur, des Medienkontakts, der Belastung und der erforderlichen Lebensdauer beurteilt werden.

Typische Anwendungen

Multigewellte Federscheiben werden unter anderem eingesetzt in:

• Gleitringdichtungen,

• Pumpen und Verdichtern,

• Ventilen und Armaturen,

• Elektromotoren und Getrieben,

• Kupplungen und Bremsen,

• elektrischen Steckverbindungen,

• Fahrzeugkomponenten,

• kompakten Rückstellmechanismen.

Sie eignen sich insbesondere für Anwendungen, in denen ein größerer Federweg und eine definierte axiale Kraft bei geringer Einbauhöhe benötigt werden.

Multigewellte Federscheiben als Sonderanfertigung

Neben den verfügbaren Standardabmessungen können multigewellte Federscheiben nach individuellen Anforderungen gefertigt werden.

Anpassbar sind unter anderem:

• Hülsen- und Dorndurchmesser,

• Federbandbreite und Materialdicke,

• freie Höhe und Arbeitshöhe,

• Windungs- und Wellenzahl,

• Federrate und Federkraft,

• Werkstoff und Oberfläche.

Für eine technische Anfrage benötigen wir möglichst Angaben zum verfügbaren Einbauraum, zur freien und eingebauten Höhe, zur benötigten Federkraft, zum Federweg, zur Belastungsart und zu den Umgebungsbedingungen.

Weitere Informationen zur Auswahl und Auslegung finden Sie in unserem FAQ zu Federscheiben.

Häufige Fragen zu multigewellten Federscheiben

Was ist eine multigewellte Federscheibe?

Eine multigewellte Federscheibe ist eine mehrwindige Wellenfeder aus flachem Federband. Beim axialen Zusammendrücken werden die Wellen elastisch abgeflacht und erzeugen eine Federkraft.

Können multigewellte Federscheiben Schraubendruckfedern ersetzen?

In vielen Anwendungen ist dies möglich, insbesondere bei begrenzter axialer Bauhöhe. Federkraft, Federweg, Arbeitshöhe sowie Hülsen- und Dorndurchmesser müssen jedoch miteinander verglichen werden.

Was bedeuten Hülsen-Ø Dh und Dorn-Ø Dd?

Dh bezeichnet den Innendurchmesser der umgebenden Bohrung oder Hülse. Dd bezeichnet den Außendurchmesser des Dorns beziehungsweise der Welle. Es handelt sich um Einbaumaße.

Warum müssen Prüfhöhe und Prüfkraft gemeinsam betrachtet werden?

Die Federkraft verändert sich mit der Einfederung. Die Kraft F1 gilt deshalb nur bei der zugehörigen Höhe L1.

Kann die Feder unterhalb der Prüfhöhe L1 zusammengedrückt werden?

Eine weitere Kompression führt zu höheren Kräften und Materialspannungen. Eine Belastung deutlich unterhalb von L1 sollte daher nur nach technischer Prüfung erfolgen.