Wellenfedern gehören im breiten Spektrum der Federtechnik zu den komplexesten Modellen. Was Wellenfedern kennzeichnet und wo sie zum Einsatz kommen, dies wollen wir Ihnen in diesem Beitrag erläutern.
Die Feder – Definition und Kategorisierung
Bei der vorrangig in der Mechanik verwendeten Feder handelt es sich um ein metallisches Bauteil, welches vor allem aufgrund seiner Elastizität genutzt wird. Abhängig davon, ob die Verformung der Feder durch Biegung bzw. Torsion erfolgt, wird selbige in die Untergruppen Biegungsfeder bzw. Torsionsfeder eingeteilt.
Zu den Biegungsfedern zählen die sogenannten Blattfedern (Spiralfeder, Prellfeder, Elliptikfeder, Parabelfeder) sowie die Drahtfedern (Nadelfeder und Schenkelfeder). Die Torsionsfedern umfassen die Gruppen der Stab- und Schraubenfedern. Sonstige Federn werden in den Kategorien der Teller-, Evolut-, Ring- und Membranfedern zusammengefasst.
Die Wellenfeder bildet im Hinblick auf ihre Klassifizierung eine Besonderheit, weil sie je nach Konstruktionsart den Blatt- bzw. den Drahtfedern zugeordnet wird.
Aufbau der Wellenfeder
Als Wellenfeder bezeichnet man Federn aus Flachdraht, die aus gewellten Ringen aufgebaut sind. Wird die Konstruktion Belastungen ausgesetzt, ebnen sich die Wellen ein, zugleich wird Spannung aufgebaut. Einzelne Federn können zu Federkomplexen übereinandergeschichtet werden und als Ersatz für Schraubenfedern dienen. Hierdurch reduziert sich der benötigte Einbauraum der Feder, der Durchmesser bleibt konstant. Eine Variante der ‚klassischen‘ Wellenfeder liegt in der Drahtkonstruktion mit rundem Querschnitt vor.
Wozu wird eine Wellenfeder verwendet und was sind ihre Vorteile?
Wellenfedern sind in zahlreichen Industrie- und Wissenschaftsbereichen vielseitig einsetzbar und sie bieten eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Federformaten wie z. B. Schrauben- bzw. Tellerfedern. Sie zeichnen sich durch ein optimales Verhältnis von Kraft und Arbeitshöhe aus und sorgen für eine weitestgehend konstante Energie über den gesamten Federweg hinweg.
Sowohl in axialer wie in radialer Perspektive wird durch die Konstruktion der Wellenfeder Platz eingespart. Durch die Möglichkeit, feine Veränderungen über den ganzen Wirkungsbereich der Feder vorzunehmen, sind Wellenfedern anderen Federarten überlegen. Der Vergleich mit Spiral- bzw. Tellerfedern zeigt, dass Wellenfedern eine Reihe von Vorteilen gegenüber anderen Federformaten besitzen.
Der enge axiale Bauraum ermöglicht erstens eine Reduktion der benötigten Arbeitshöhe, was die Wellenfeder passend für kleinere Federräume macht. Hierdurch reduzieren sich das Ausmaß, das benötigte Material sowie die Kosten der Konstruktion, in der die Feder Verwendung findet.
Wellenfedern sind darüber hinaus flexibel in der Nutzung. Sei es in Bezug auf die Anzahl der Windungen, die Endungstypen bzw. die Art und Dicke des Werkstoffes, der verwendet wird, Federn mit Wellenformen sind in zahlreichen Varianten erhältlich. Viele Hersteller bieten zusätzlich Sonderanfertigungen an, die eine Verwendung der Federart in zahlreichen Konstruktionen möglich macht.
Die Wellenfeder ist durch ihre Vielseitigkeit in vielen Industriezweigen nutzbar. Ob in Strömungsventilen, Überdruckventilen, Axialdichtungen bzw. Vibrationsdämpfern, überall findet diese flexible Federart Verwendung. Dies macht sie im Alltag zu einer der meistgenutzten Federarten. Sie wird z. B. in Smartwatches bzw. Kaffeeautomaten verwendet. In größeren Konstruktionen, wie z. B. Ölbohranlagen oder Satellitentechnik kommt die Wellenfeder zum Einsatz.
Wer folglich anstrebt, komplexe Konstruktionen mithilfe von Federtechnologie zu entwerfen, kommt an der Wellenfeder nicht vorbei.