Erfindung, Geschichte und Zeitleiste der Wellenfeder

Durch gesponserte Inhalte | 1. Mai 2023

Von Justyna Rapacz, Marketingingenieurin

Kurze Geschichte von Springs

Quellen tragen seit Tausenden von Jahren dazu bei, dass sich die Welt bewegt. Tatsächlich reicht die Federtechnologie bis in die Zeit von „Pfeil und Bogen“ zurück. Eine nicht gewickelte Feder wurde vor 64.000.000 Jahren in Pfeil und Bogen verwendet.

Die erste Spiralfeder wurde 1763 von R. Tradewell erfunden, die erste Stahlspiralfeder wurde jedoch erst 1857 entwickelt. Als Name wurde „Coil“ gewählt, da er sich auf eine zylindrische oder spiralförmige Wicklung bezog. Die erste Schraubenfeder wurde in einem Stuhlsitz verwendet.

Seit ihrer Erfindung werden Federn in allen möglichen Geräten, Maschinen und Technologien eingesetzt.

Kleine, aber große Wirkung der Wellenfeder

Die meisten Menschen kennen traditionelle Quellen. Wenn sie zum ersten Mal von einer Wellenfeder hören, denken sie vielleicht, dass es sich dabei um eine neue Innovation handelt.

Allerdings gibt es Wellenfedern schon seit Jahrzehnten.

Von alltäglichen Konsumgütern wie der Smartwatch am Handgelenk bis hin zu lebensrettenden Geräten wie robotergestützten chirurgischen Instrumenten – Wellenfedern sind zwar klein, haben aber einen großen Einfluss auf die Welt um uns herum. Sie haben sogar außerhalb dieser Welt Auswirkungen auf uns gehabt, als sie für den Marsrover spezifiziert wurden.

Es gibt keine Begrenzung, wo wir Wellenfedern finden können, aber in welchem ​​Jahr wurde die erste Wellenfeder verwendet?

Die First Wave Spring-Anwendung

Damals verwendeten Hersteller in ihren Bajonette-Steckern gestanzte Wellenscheiben. Das Problem bei gestanzten Wellenscheiben bestand darin, enge Belastungstoleranzen einzuhalten. Das Fehlen enger Lasttoleranzen führte zu Problemen mit dem Kupplungsdrehmoment. Das Kupplungsdrehmoment schwankte zu stark, so dass die gestanzten Federn sortiert werden mussten, um akzeptable Lasten zu finden.

Als die erste Wellenfeder entwickelt wurde, war sie aufgrund der engen Lasttoleranz, die mit einer Wellenfeder eingehalten werden konnte, die ideale Lösung für Bajonette-Steckverbinder. Mit einer Wellenfeder konnte eine Lasttoleranz von ±10 % eingehalten werden, während die Lasttoleranz einer Wellenscheibe nur bei ±30 % gehalten werden konnte.

Abbildung 1. Bajonettanschluss. Single-Turn-Wellenfeder in einem Bajonette-Anschluss.

Die deutliche Verbesserung der Belastungstoleranz war auf die Art und Weise zurückzuführen, wie jede Feder hergestellt wurde. Wellenfedern werden hergestellt vonKantenwindung oder das Aufwickeln von Flachdraht auf der Kante, während gewellte Unterlegscheiben aus flachgewalzten Stahlblechen gestanzt werden. Anschließend werden die Wellen im ausgestanzten Kreis geformt.

Abbildung 2. Kantenwickeln vs. Stanzen. Vergleich des Edgewinding- und des Stanzverfahrens.

Der Unterschied in der Herstellung führt dazu, dass Wellenfedern eine kreisförmige Kornmetallurgie aufweisen, was die Festigkeit und Stabilität des Materials erhöht. Die Sicherungsringe von Smalley werden ebenfalls durch Kantenwickeln hergestellt, wie unten in Abbildung 3 dargestellt. Da die Maserung der Richtung der Spule folgt, ergeben sich bessere Federeigenschaften, als wenn die Form geprägt wäre und die Maserung nur in eine Richtung verlaufen würde.

Abbildung 3. Edgewinding vs. Stanzmetallurgie. Kantengewickelte Teile weisen eine kreisförmige Kornmetallurgie auf.

Die Hersteller von Bajonette-Steckverbindern waren von der Leistung der Wellenfeder begeistert. In nur wenigen Jahren revolutionierte die Wellenfeder den gesamten Steckverbindermarkt. Wellfedern werden auch heute noch häufig in elektrischen Steckverbindern verwendet!

Nachdem wir nun wissen, was die erste Wellenfederanwendung war, wer hat die Wellenfeder erfunden?

Smalley ist der Erfinder der Wellenfeder

Smalley erfand Ende der 1960er Jahre die Kantenwellenfeder. Werfen wir einen Blick darauf, wie sich Wellenfedern seitdem entwickelt haben.

Wave Spring-Zeitleiste

Wichtige Punkte

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