Wellenfedern oder Schraubenfedern

Simon Ward bietet einen Vergleich von Wellenfedern und Runddraht-Spiralfedern an

Wellenfedern können ähnliche Belastungen und Durchbiegungen wie herkömmliche Schraubenfedern bieten, allerdings bei etwa der halben Höhe. Sie können den axialen Raum um bis zu 50 % reduzieren, was insgesamt zu einer Verringerung der Baugruppengröße, des Gewichts und der Kosten führt. Für Konstrukteure, die diese Vorteile nutzen und herausfinden möchten, ob eine Wellenfeder in ihrer Anwendung eine Schraubenfeder ersetzen kann, lohnt es sich, einige häufig gestellte Fragen zu Wellenfedern zu beantworten.

Wellenfedern und Schraubenfedern sind beide Arten von Druckfedern, die hauptsächlich zur Bereitstellung einer Axialkraft in statischen oder dynamischen Anwendungen verwendet werden. Allerdings gibt es Unterschiede. Schraubenfedern bestehen typischerweise aus Runddraht, Wellenfedern dagegen aus Flachdraht. Dies bietet die Möglichkeit, die Arbeitshöhe innerhalb jeder Baugruppe deutlich zu reduzieren. Platzersparnis ist bei medizinischen Anwendungen von entscheidender Bedeutung, beispielsweise bei Handinstrumenten wie zahnärztlichen Instrumenten und Insulinpens, die leicht und kompakt sein müssen.

Eine Wellenfeder nutzt, wie der Name schon sagt, eine sinusförmige Wellenform, um die erforderliche Axialkraft zu erzeugen. Eine Crest-to-Crest-Wellenfeder verfügt über mehrere Windungen, um die freie Höhe der Feder aufzubauen und die erforderlichen Durchbiegungseigenschaften zu erreichen.

Ein weiterer Unterschied besteht in der Art und Weise, wie Wellen- und Schraubenfedern Energie speichern und abgeben. Eine Schraubenfeder hat einen Steigungswinkel und ist torsional, sodass sie sich beim Zusammendrücken verdrehen kann, was bedeutet, dass nicht alle Kräfte unbedingt auf die Achse ausgerichtet sind. Wellenfedern dagegen basieren auf Biegung – bei Belastung beginnen sich die Wellen abzuflachen, wodurch eine nach oben gerichtete Kraft erzeugt wird, die eine vollständige axiale Lastübertragung ermöglicht.

Für Konstrukteure, die derzeit Schraubenfedern verwenden, muss der Wechsel zu einer Wellenfeder sorgfältig überlegt werden. Es gibt eine große Auswahl an Standardgrößen, die möglicherweise passen, aber in 70–80 % der Fälle entwickeln die TFC-Ingenieure ein maßgeschneidertes Design, um die Vorteile zu maximieren.

Bevor TFC eine Wellenfeder entwirft, ist es hilfreich, die Platzbeschränkungen und die Leistungsmerkmale der Feder zu verstehen. Das endgültige Design wird dann durch Modifizieren der Anzahl der Wellen und Windungen sowie durch Anpassen des Materialquerschnitts und der Wellenhöhen erreicht. Die Wahl des Materials wirkt sich auch auf das Design aus und wird normalerweise von der Betriebstemperatur und der Umgebung bestimmt, in der die Feder funktionieren muss.

Wenn eine Wellenfeder nicht für die Anwendung geeignet ist, bietet TFC mehrere andere Optionen an, darunter Einzelwindungs- und geschachtelte Federn.

Um die richtige Wellfeder für Ihre Anwendung zu finden, arbeiten Sie am besten mit einem Spezialisten zusammen. Ein erfahrener Ingenieur kann Ihnen bei der Suche nach der idealen Wellenfeder behilflich sein, um konstruktive Durchbrüche zu erzielen.

Simon Ward ist technischer Leiter beiTFC