Leitfaden für Wellenfedern

Moderne Flachdrahtfedertechnik

Einfache „Wellen“- oder „Feder“-Unterlegscheiben, wie sie allgemein bekannt sind, werden traditionell durch Stanzen aus geglühtem Blech hergestellt und dann durch einen Austemperprozess gehärtet. Sie werden mit maßgeschneiderten Werkzeugen in einer unregelmäßigen Form geformt, so dass sie bei Belastung wie eine Feder wirken, sich ablenken und eine Vorspannung zwischen zwei Oberflächen bereitstellen. Diese Eigenschaft kann verwendet werden, um Wellen oder Lager vorzuspannen, Stöße zu absorbieren oder Maßabweichungen auszugleichen.

Dieser Wellenwaschertyp wird seit fast einem Jahrhundert weltweit eingesetzt und wird auch weiterhin dort nachgefragt, wo eine unkritische Kontrolle der Last und Platzbeschränkung kein Thema sind.

Moderne verbesserte Qualitätsstandards und der fortschreitende Trend zu einem kompakteren und leichteren Endprodukt bedeuten jedoch, dass die heutigen Konstrukteure ein immer höheres Maß an Lastkontrolle und engeren Raumumhüllungen fordern, in denen die Federn arbeiten müssen. Herkömmliche gestanzte Herstellungsverfahren können diese Merkmale nicht zuverlässig bieten, jedoch können die Smalley-Wellenfedern von TFC die Lösung bieten.

Smalley Single Turn Wave Springs werden aus abgeflachtem Runddraht hergestellt und nach genauen Spezifikationen kantengewickelt. Sie werden entweder mit einer GAP- oder OVERLAP-Endkonfiguration hergestellt. Diese beiden Konstruktionsarten ermöglichen eine radiale Ausdehnung oder ein Anwachsen des Durchmessers innerhalb eines Hohlraums, ohne die normalerweise mit gestanzten Wellenscheiben verbundene Verklemmung oder Aufhängung. Wie ihre Begriffe implizieren, wird der Lückentyp geteilt, um eine Lücke zwischen den Enden beizubehalten. während der Überlappungstyp überlappende Enden hat. Somit können sich die Enden in Umfangsrichtung frei bewegen, wenn der Außendurchmesser der Feder während des Zusammendrückens zunimmt. Da sie kaltgewalzt sind und im Gegensatz zu einem gestanzten Produkt, das nach der Herstellung eine Wärmebehandlung erfordert, wird eine bessere Kontrolle der Federkraft erreicht.

Ein weiterer wesentlicher Vorteil des Edge-Coiling-Verfahrens besteht darin, dass keine kostspieligen Werkzeuge erforderlich sind, sodass kundenspezifische Designs so schnell wie ein Standardprodukt in wirtschaftlichen Prototypenchargen mit einem Durchmesserbereich von 5 mm bis über 2000 mm hergestellt werden können. Bei Bedarf kann das Federdesign mit minimalen Kosten geändert werden, um die genaue Spezifikation bereitzustellen, ohne dass der Kunde Kompromisse eingehen muss.

Variationen über ein Thema

Die Verwendung der gleichen Kantenwickeltechnik ermöglicht die Verfügbarkeit mehrerer innovativer Federtypen.

Crest-to-Crest®-Wellenfedern stapeln die Federn im Wesentlichen in Reihe vor, wodurch die Federrate proportional zur Anzahl der Windungen verringert wird. Anwendungen sind typischerweise Anwendungen, die niedrige bis mittlere Federraten und große Durchbiegungen mit niedrigen bis mittleren Kräften erfordern.

Wenn eine Druckfeder mit niedriger Arbeitshöhe wie diese erforderlich war, war es traditionell notwendig, eine Reihe von einzeln gestanzten Wellenscheiben durch Schweißen oder Nieten an den Wellenspitzen oder durch Einfügen einer Unterlegscheibe zwischen einzelnen Federn physisch zusammenzubauen, um einen Stapel zu bilden.

Da Crest-to-Crest®-Wellenfedern von Smalley aus einem einzigen Drahtfaden hergestellt werden, ist die Feder einstückig geformt und die Wellenspitzen behalten ihre Konfiguration bei, ohne dass solche kostspieligen und unzuverlässigen Prozesse erforderlich sind.

Als Ersatz für Schraubendruckfedern können Crest-to-Crest®-Federn ähnliche Kräfte entwickeln, nehmen jedoch die Hälfte oder weniger des axialen Raums ein. Dies ermöglicht strenge Platzbeschränkungen. Crest-to-Crest®-Wellenfedern behalten die gleichen Kraft- und Belastungsspezifikationen einer herkömmlichen Runddrahtfeder bei, jedoch mit den Vorteilen niedrigerer Betriebshöhen, freier Höhen und solider Höhen.

Crest-to-Crest®-Wellenfedern sind auch mit quadratischen Scheibenenden erhältlich. Shim-Enden bieten eine 360°-Kontaktfläche im Vergleich zum Wellenpunktkontakt von glatten Enden. Die Scheibenenden unter Last verteilen die Federkraft gleichmäßiger auf benachbarte Komponenten. Dieses Merkmal ähnelt dem Konzept von Doppelscheiben-Schleiffedern für eine flache Oberfläche. Scheibenenden wurden auch verwendet, um Federn an zusammenpassenden Komponenten zu befestigen, als eine flache Fixierungsfläche, die durch verschiedene Verfahren in der Montage befestigt werden kann.

Eine Interlaced Crest-to-Crest®-Wellenfeder wird aus zwei oder drei konstituierenden Wellenfedern ähnlicher Dicke, Amplitude und Frequenz gebildet. Die konstituierenden Wellenfedern werden zusammengewickelt, um sie zu verflechten, so dass die Windungen jeder Feder über die gesamte Länge der verflochtenen Feder miteinander ausgerichtet sind.

Diese Verflechtung erhöht effektiv die Dicke jeder Windung, um eine erhöhte Belastung bereitzustellen, während ähnliche Durchbiegungseigenschaften beibehalten werden.

Verschachtelte Wellenfedern werden parallel aus einem durchgehenden Filament aus Flachdraht vorgestapelt. Das Stapeln einzelner Federn für höhere Belastungen entfällt.
Verschachtelte Federn führen zu einer Federrate, die proportional zur Anzahl der Windungen zunimmt. Sie können enorme Kräfte ausüben und dennoch die Präzision einer Rundkorn-Wellenfeder beibehalten. In vielen Anwendungen ersetzen verschachtelte Wellenfedern Belleville-Federn, insbesondere in Fällen, in denen der radiale Platz knapp ist und eine genaue Kraft erforderlich ist.

Fazit

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Smalley-Flachdraht-Wellenfedertechnologie von TFC erhebliche technische und kostensparende Vorteile gegenüber herkömmlichen gestanzten und Runddraht-Wicklungsverfahren zur Herstellung bietet.

¢ Kein Werkzeug erforderlich
¢ Änderungen am Design erfolgen sofort und erfordern keine Kompromisse seitens des Kunden
¢ Bessere Kontrolle der angegebenen Belastung bei angegebenen Arbeitshöhen
¢ Keine Wärmebehandlung
¢ Der Größenbereich ist nahezu unbegrenzt von 5 mm bis über 2000 mm
¢ Große Auswahl an Materialschnitten und Materialarten
¢ Kurze Lieferzeiten
¢ Single-Turn- und Multi-Turn-Ausführungen sind leicht verfügbar, um eine breite Palette von Anwendungen abzudecken