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Beschreibung
Schenkelfedern, auch Dreh- oder Torsionsfedern genannt, sind zylindrische Schraubenfedern mit konstantem Windungsdurchmesser und linearer Drehmomentkennlinie. Die Kraft- und Drehmomenteinleitung erfolgt über die beiden Schenkel, wobei ein Schenkel meist zur Fixierung dient und der andere die Last aufnimmt. Der Federdraht wird dabei auf Biegung beansprucht.Diese Ausführung wird aus Edelstahl 1.4310 (X 10 CrNi188) nach EN 10270-3 gefertigt. Die Schenkelfeder erreicht eine Mindestzugfestigkeit Rm von 1600 N/mm². Sie ist korrosionsbeständig und lebensmittelverträglich.
Die Fertigung erfolgt nach den Gütevorschriften für kaltgeformte Drehfedern gemäß DIN 2194, Grad 1. Die Schenkel entsprechen Form 1 und sind entsprechend einem festgelegten Winkel zueinander angeordnet.
Diese Feder ist links gewickelt. Für eine spannungsarme Belastung sollte das Drehmoment möglichst im Wickelsinn einwirken. Bei Belastung gegen die Windungsrichtung steigen die Spannungen im Federdraht.
Merkmale
- BauformSchenkelfeder (Dreh-/Torsionsfeder), zylindrisch
- Wickelrichtunglinks
- WerkstoffEdelstahl 1.4310 (X 10 CrNi188) nach EN 10270-3
- NormDIN 2194, Grad 1 (kaltgeformte Drehfedern)
- SchenkelformForm 1
- Zugfestigkeit Rmmin. 1600 N/mm²
- Kennlinielinear, Drehmoment proportional zum Verdrehwinkel
- BelastungsartBiegebeanspruchung
- dDrahtdurchmesser
- Dmittlerer Windungsdurchmesser
- Diinnerer Windungsdurchmesser
- Deäußerer Windungsdurchmesser
- DdArbeitsdorndurchmesser
- DhArbeitshülsendurchmesser
- LkLänge des unbelasteten Federkörpers
- lsSchenkellänge
- nAnzahl der wirksamen Windungen
- MtFedermoment
- RMRFedermomentenrate
- αDrehwinkel
- αngrößter zulässiger Drehwinkel
Schenkelfedern möglichst im Wickelsinn belasten, um die Spannungen im Federdraht gering zu halten.
Vorteile
- Lineare Drehmomentkennlinie für ein vorhersehbares Rückstellverhalten über den gesamten Verdrehwinkel
- Korrosionsbeständig und lebensmittelverträglich durch Edelstahl 1.4310 nach EN 10270-3
- Mindestzugfestigkeit von 1600 N/mm²
- Fertigung nach DIN 2194, Grad 1, mit definierten Fertigungstoleranzen
- Direkte, effiziente Kraft- und Drehmomentübertragung über die beiden Schenkel
- Links gewickelte Ausführung für Einbausituationen, in denen eine rechtsgewickelte Standardfeder nicht passt
Einsatzgebiete
- Maschinen- und Anlagenbau
- Schenkelfedern übertragen und speichern Drehmomente in Klappmechanismen, Hebelsystemen und Drehgruppen des allgemeinen Maschinenbaus.
- Automatisierungs- und Robotiktechnik
- In automatisierten Anlagen sorgen sie für definierte Rückstellkräfte an beweglichen Baugruppen.
- Schließ- und Verriegelungsmechanismen
- Die lineare Drehmomentkennlinie eignet sich für Riegel- und Verschlusssysteme mit definiertem Kraftverlauf.
- Medizintechnische Geräte
- Die Schenkelfeder ist durch Edelstahl 1.4310 korrosionsbeständig und lebensmittelverträglich. Das erlaubt den Einsatz in medizintechnischen Geräten.
- Fahrzeugbau und Sondermaschinen
- Schenkelfedern übernehmen Rückstell- und Haltefunktionen in Fahrzeugbaugruppen und kundenspezifischen Sondermaschinen.
Do's and Dont's
Do's:- Wickelrichtung (links) vor dem Einbau kontrollieren
- Drehmoment möglichst im Wickelsinn einleiten
- Bei langen, dünnen Federkörpern Führungsdorn oder Führungshülse verwenden
- Ausreichendes Spiel zum Führungsdorn einplanen, da sich der Innendurchmesser unter Last verringert
- Feder nicht gegen die Windungsrichtung belasten, das erhöht die Spannungen im Federdraht
- Links gewickelte Feder nicht anstelle einer rechts gewickelten Feder einbauen, ohne die Einbaurichtung anzupassen
- Bei dynamischer Dauerbelastung die zulässige Biegespannung nicht ohne Prüfung der Dauerfestigkeit überschreiten
Montage
- Wickelrichtung vor dem Einbau prüfen: Diese Feder ist links gewickelt.
- Drehmoment möglichst im Wickelsinn einleiten. Eine Belastung gegen die Windungsrichtung erhöht die Spannungen im Federdraht.
- Bei Belastung in Windungsrichtung verringert sich der Innendurchmesser der Feder, bei Belastung gegen die Windungsrichtung vergrößert sich der Außendurchmesser. Bei Verwendung von Führungsdorn oder Führungshülse ausreichend Spiel einplanen.
- Bei langen Federkörpern und kleineren Drahtdurchmessern einen Führungsdorn oder eine Führungshülse einsetzen, um ein Ausknicken der Windungen zu vermeiden.
- Einen Schenkel fest einspannen, den anderen zur Kraft- bzw. Momenteneinleitung nutzen.
FAQ
- Was ist der Unterschied zwischen Schenkelfeder, Drehfeder und Torsionsfeder?
Es gibt keinen technischen Unterschied, alle drei Begriffe bezeichnen dasselbe Bauteil. „Schenkelfeder" betont die beiden Drahtenden, „Drehfeder" die Bewegung bei Belastung und „Torsionsfeder" die Verdrehung des Federkörpers. Die Kraft- bzw. Momenteneinleitung erfolgt in allen Fällen über die Schenkel.
- Warum ist die Wickelrichtung bei einer Schenkelfeder wichtig?
Die Wickelrichtung bestimmt, in welche Richtung die Feder mit möglichst geringer Spannung belastet werden kann. Eine links gewickelte Feder wird möglichst im Wickelsinn belastet. Eine Belastung gegen die Windungsrichtung erhöht die Spannungen im Federdraht.
- Wie wird eine Schenkelfeder mechanisch belastet?
Auf Biegung, nicht auf Zug oder Druck. Das Drehmoment wird über einen Schenkel eingeleitet, während der andere Schenkel die Feder fixiert. Bei dynamischer Dauerbelastung ist die Feder nach der Dauerfestigkeit des Werkstoffs auszulegen, nicht nur nach der statisch zulässigen Biegespannung.
- Wozu dient ein Führungsdorn bei Schenkelfedern?
Ein Führungsdorn oder eine Führungshülse verhindert das Ausknicken der Windungen bei langen Federkörpern mit kleinerem Drahtdurchmesser. Da sich der Innendurchmesser bei Belastung in Windungsrichtung verringert, muss ausreichend Spiel zum Dorn eingeplant werden.
- Warum verliert eine Schenkelfeder nach längerer Zeit an Kraft?
Meist durch Relaxation infolge dauerhafter oder dynamischer Überlastung oberhalb der zulässigen Biegespannung. Bei dynamischer Belastung sollte die Feder nach dem Dauerfestigkeitsdiagramm des Werkstoffs ausgelegt sein, sonst kann die Rückstellkraft über die Lebensdauer sinken.