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Beschreibung
Tellerfedern sind kegelförmige Federscheiben mit konstantem Querschnitt und übertragen Lasten ausschließlich in axialer Richtung. Die kegelige Form speichert bei geringer Bauhöhe vergleichsweise viel Energie. Tellerfedern bauen daher deutlich flacher als Schraubendruckfedern gleicher Kraft. Sie eignen sich für Anwendungen, bei denen auf engem Bauraum hohe Kräfte gefordert sind.Diese Tellerfedern werden nach DIN EN 16983 (vormals DIN 2093) aus Federstahl gefertigt, standardmäßig aus C67S oder 51CrV4 je nach Baugröße. Die Norm unterteilt Tellerfedern nach Materialstärke in drei Gruppen: Gruppe 1 unter 1,25 mm und Gruppe 2 von 1,25 bis 6 mm ohne Auflagefläche, Gruppe 3 von 6 bis 14 mm überwiegend mit Auflagefläche. Die Oberfläche ist standardmäßig verzinkt-phosphatiert und geölt.
Nach Kraft-Weg-Kennlinie unterscheidet die Norm drei Reihen: Reihe A mit annähernd linearer Kennlinie, Reihe B mit mäßig degressiver und Reihe C mit stark degressiver Kennlinie. Die Kennlinie einer Tellerfeder ist grundsätzlich nicht linear, die Kraft steigt zu Beginn und am Ende des Federwegs überproportional an. Welche Reihe passt, hängt vom verfügbaren Bauraum und der geforderten Kraft-Weg-Charakteristik ab.
Einzelne Tellerfedern lassen sich zu Federsäulen kombinieren. Bei gleichsinniger Schichtung addiert sich die Kraft der Einzelfedern, bei wechselsinniger Schichtung addiert sich der Federweg. Kombinierte Schichtungen erlauben eine gezielte Anpassung von Kraft und Weg an die jeweilige Anwendung.
Die Standardausführung ist im Temperaturbereich von -15°C bis +120°C einsetzbar. Tellerfedern aus Federstahl sind bei HENNLICH ab Lager in einer breiten Baugrößenauswahl von Außendurchmesser 6 mm bis 250 mm verfügbar.
Merkmale
- WerkstoffFederstahl C67S bzw. 51CrV4 (je nach Baugröße)
- NormDIN EN 16983 (DIN 2093), Berechnung nach DIN 2092
- Oberflächeverzinkt-phosphatiert und geölt (Standard-Korrosionsschutz)
- Temperaturbereich-15°C bis +120°C (Standardausführung)
- Außendurchmesser (De)6 mm bis 250 mm
- GruppeneinteilungGruppe 1 (t < 1,25 mm) und Gruppe 2 (1,25-6 mm) ohne Auflagefläche, Gruppe 3 (6-14 mm) mit Auflagefläche
- Kennlinien-ReihenA (annähernd linear), B (mäßig degressiv), C (stark degressiv)
- Belastungsrichtungaxial
- DeAußendurchmesser
- DiInnendurchmesser
- tStärke des Einzeltellers
- t'reduzierte Stärke (Gruppe 3, mit Auflagefläche)
- L0Höhe der unbelasteten Tellerfeder
- s1/F1Federweg und Federkraft bei 25 % Einfederung
- s2/F2Federweg und Federkraft bei 50 % Einfederung
- s3/F3Federweg und Federkraft bei 75 % Einfederung
- Fcerrechnete Federkraft des Einzeltellers
- iAnzahl der wechselsinnig aneinandergereihten Teller bzw. Pakete
- nAnzahl der Tellerfedern je Paket
- MMasse je Einzelteller
Vorteile
- Hohe Federkraft bei geringer Einbauhöhe im Vergleich zu Schraubendruckfedern gleicher Kraft
- Kraft und Federweg lassen sich durch Schichtung in Federsäulen gezielt an die Anwendung anpassen
- Drei Kennlinien-Reihen (A, B, C) nach DIN EN 16983 für annähernd lineares bis stark degressives Kraft-Weg-Verhalten
- Verzinkt-phosphatierte und geölte Oberfläche als Standard-Korrosionsschutz
- Breite Baugrößenauswahl von 6 bis 250 mm Außendurchmesser ab Lager verfügbar
Einsatzgebiete
- Werkzeugmaschinen
- Tellerfedern halten in Werkzeughaltern und Spannelementen eine konstante Klemmkraft, auch bei wiederholtem Werkzeugwechsel.
- Schraubverbindungen
- Als Federscheiben unter der Schraubenkopf- oder Mutternauflage halten sie die Vorspannung konstant und sichern gegen Losdrehen durch Wärmedehnung oder Vibration.
- Kupplungen und Bremsen
- In Reibkupplungen und Bremssystemen erzeugen Tellerfedern die axiale Anpresskraft für die Reibflächen.
- Druckbegrenzungsventile
- Tellerfedern definieren den Öffnungsdruck von Druckbegrenzungs- und Sicherheitsventilen in Hydrauliksystemen.
- Wälzlagerungen
- Die axiale Vorspannung von Wälzlagern durch Tellerfedern reduziert Betriebsgeräusche und Lagerspiel.
Do's and Dont's
Do's:- Tellerfedern vor Einbau auf Risse, Verformung und Korrosion prüfen
- Auslegung nach DIN 2092 vor dem Einbau rechnerisch verifizieren, insbesondere bei dynamischer Belastung
- Bei Federsäulen auf Führung durch Dorn oder Hülse achten, um seitliches Ausweichen zu vermeiden
- Zulässigen Temperaturbereich von -15°C bis +120°C einhalten
- Zulässige Belastungsgrenzen und Federwege nicht überschreiten, das führt zu plastischer Verformung oder Bruch
- Tellerfedern mit sichtbaren Korrosionsspuren oder Oberflächenschäden nicht weiterverwenden, Ermüdungsbrüche entstehen bevorzugt an Spannungskonzentrationen
- Nicht dauerhaft über +120°C betreiben; bei höheren Anforderungen berät HENNLICH zur Auswahl
Montage
- Auflageflächen und Führung (Dorn oder Hülse) vor der Montage auf Beschädigung und Verschmutzung prüfen.
- Tellerfedern korrekt orientiert einlegen, bei Federsäulen auf einheitliche Ausrichtung der Einzelfedern achten.
- Bei gleichsinniger Schichtung mehrere Tellerfedern deckungsgleich stapeln, bei wechselsinniger Schichtung abwechselnd gegenläufig anordnen.
- Die zulässige Baulänge der Federsäule und den maximalen Federweg gemäß Auslegung nicht überschreiten.
- Bei dynamischer Belastung Hysterese und Lebensdauer der Federsäule vorab rechnerisch prüfen.
FAQ
- Was unterscheidet die Reihen A, B und C bei Tellerfedern nach DIN EN 16983?
Reihe A hat eine annähernd lineare Kraft-Weg-Kennlinie, Reihe B eine mäßig degressive und Reihe C eine stark degressive Kennlinie. Die Wahl richtet sich nach Bauraum und geforderter Kraft: Reihe C liefert hohe Kräfte auf engem Bauraum, Reihe A ist die Standardreihe mit annähernd linearer Kennlinie.
- Wie kombiniere ich Tellerfedern zu einer Federsäule?
- Bei gleichsinniger Schichtung mehrere Federn deckungsgleich stapeln, dabei vervielfacht sich die Federkraft.
- Bei wechselsinniger Schichtung Federn abwechselnd gegenläufig anordnen, dabei vervielfacht sich der Federweg.
- Kombinierte Schichtung aus beiden Varianten für eine individuelle Kraft-Weg-Charakteristik wählen.
- Bis zu welcher Temperatur ist eine Tellerfeder aus Federstahl einsetzbar?
Die Standardausführung aus C67S bzw. 51CrV4 ist von -15°C bis +120°C einsetzbar. Bei höheren Temperaturen verliert die Tellerfeder an Federkraft, bei tieferen Temperaturen steigt die Sprödbruchgefahr. Für höhere Temperaturbeständigkeit berät HENNLICH zur Auswahl.
- Warum bricht eine Tellerfeder?
Häufige Ursachen sind Überlastung, Ermüdung und Korrosion. Überlastung führt bei Überschreiten der zulässigen Baulänge zu plastischer Verformung oder Sofortbruch. Ermüdungsbrüche entstehen durch Mikrorisse an Spannungskonzentrationen bei zyklischer Belastung, Korrosion schwächt den Werkstoffquerschnitt durch fortschreitenden Materialabbau.
- Sind Tellerfedern nach DIN EN 16983 wiederverwendbar?
Ja, solange keine dauerhafte plastische Verformung vorliegt. Wurde die zulässige Belastung nicht überschritten, kehrt die Tellerfeder nach Entlastung in ihre ursprüngliche Form zurück und lässt sich weiterverwenden. Bei sichtbarer Verformung, Rissen oder Korrosionsspuren ist ein Austausch erforderlich.