Druckfedern

Kaltgeformte Schraubenfedern aus allen verfügbaren Federmaterialien. Zylindrische, tonnen- und kegelförmige Federn aus Runddraht, Vierkant- oder Flachdraht. Magazinfedern dh. Druckfedern mit rechteckiger Grundfläche.

zur Federberechnung

Druckfedern aus Runddraht werden am häufigsten für statische und dynamische Anwendungen eingesetzt. Zylindrische Druckfedern mit konstantem Windungsabstand haben eine konstante Federrate. Die Federkraft steigt proportional zum Federweg.

Druckfedern Diagramm

Durch eine kegelige Form und/oder durch über die Federlänge unterschiedlichen Windungsabstand wird eine progressive Federkennlinie erreicht. Die Feder ist beim Einfedern anfangs weich (geringe Federrate) und setzt steigender Einfederung überproportional viel Widerstand entgegen (höhere Federrate). Ein von der Verformung unabhängiger Widerstand (konstante Federkraft) oder degressive Kennlinien können mit Druckfedern nicht verwirklicht werden.

Druckfedern werden üblicherweise mit angelegten und geschliffenen Enden ausgeführt. Damit wird ein minimaler Schiefstand der Federn erreicht, wodurch in weiterer Folge geringere Querkräfte und Kippmomente beim Einfedern erzielt werden. Bei Federn mit geringem Drahtdurchmesser (unterhalb etwa 0,5mm) oder mit großem Wickelverhältnis (= Verhältnis von mittlerem Windungsdurchmesser zur Drahtstärke) sowie bei untergeordneten funktionalen Ansprüchen an die Feder kann auf das Schleifen der Federenden verzichtet werden, was zu deutlich geringeren Fertigungskosten führt (Enden angelegt, nicht geschliffen). Bei manchen Anwendungen sind offene (im Wickelschritt auslaufende) Enden gewünscht.


Durch Kugelstrahlen wird die Oberfläche der Federn gereinigt, von kleinen Riefen geglättet und falls erforderlich auch verdichtet, was die Dauerfestigkeit der Federn erhöht.


Beim Setzen von Druckfedern kommt es zu einer Kaltverfestigung im Material, damit kann das Material um etwa 10% höher belastet werden. Durch das Kalt- oder Warmsetzen kann die Relaxation der Federn (Verlust der Federkraft über die Lebensdauer) im Betrieb beim Kunden verringert werden.


Aus Kostengründen können Druckfedern, die eine Setzneigung haben, auch ungesetzt ausgeliefert werden. Dann werden in der Fertigung nur die Prüffedern gesetzt, aber die Serienteile ungesetzt mit größerer ungespannter Länge ausgeliefert. Bei erstmaliger Belastung der ungesetzten Federn bei der Montage oder erstmaliger Probebetätigung im eingebauten Zustand verkürzt sich deren Länge auf das Sollmaß und die Federn weisen die gewünschten Federkräfte auf. 


Mit Federn aus Flachdraht kann im Vergleich zu Federn aus Runddraht bei sonst gleichen Parametern eine geringere Bauhöhe (geringere Einspannlänge) verwirklicht werden. Die Material- und Fertigungskosten sind jedoch deutlich höher. Quadratisches Vormaterial wird zu Druckfedern oder Torsionsfedern verarbeitet. Bei den als Schlingfedern bezeichneten Federn wird die im Vergleich zu Runddrahtfedern größere Reibungsfläche am Innendurchmesser zum Bremsen oder für Schaltfunktionen eingesetzt.


Bei der Bemessung des Einbauraums von Druckfedern (Dorndurchmesser und Hülsendurchmesser) ist auf die Toleranz des Außendurchmessers, den Schiefstand und das Aufweiten des Windungsdurchmessers bei Belastung Rücksicht zu nehmen. Die kleinste Belastungslänge soll je nach Anwendung (statische / dynamische Belastung) einen unterschiedliche großen Abstand zur Blocklänge (= alle Windungen liegen geschlossen aneinander) haben, damit einerseits die Federkennlinie im linearen Bereich bleibt (bei Blocknähe steigt die Federrate an) und andererseits Windungskontakt und damit Verschleiß und Federbruch vermieden werden.

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