Schenkelfedern

Schenkelfedern werden auch Torsionsfedern oder Drehfedern genannt und in der Automobilbranche genauso eingesetzt wie in der Elektroindustrie und im Maschinenbau. Zur Herstellung von Schenkelfedern bieten wir Ihnen für alle Anforderungen das optimale Fertigungsverfahren an.

Einzelstückzahlen fertigen wir in unserer Manufaktur.
Bei Kleinserien können wir eine halbautomatische Produktion einsetzen um die Vorteile von Manufaktur und Großserienproduktion zu kombinieren.
Bei Großserien setzen wir in der Regel auf eine vollautomatische Fertigung.

Unser Maschinenpark reicht von einer großen Palette an Federwindeautomaten zur Herstellung von fertig fallenden Schenkelfedern mit einfachen Schenkelformen bis hin zu CNC-gesteuerten Fertigungszentren mit maximal 28 einzeln programmierbaren Achsen zur Produktion von Federformen und Schenkelbiegungen mit komplizierten Geometrien. Unsere größte Stärke haben wir im Drahtstärkenbereich von 0,20mm bis 5,00mm, in Abhängigkeit von Geometrie, Form und Stückzahl fertigen wir bis maximal 16,00mm Drahtstärke.

Werkstoffe

Oberflächenbehandlung

Wissenswertes

Formelzeichen

Ansprechpartner

Stahldraht und Bandstahl zur Herstellung von technischen Federn findet seinen Einsatz in allen Bereichen der Technik, insbesondere bei Elektrotechnik, Kommunikation, Medizin oder der Autoindustrie.

Die zu verwendete Materialgüte hängt von der Beanspruchung und der Einsatzumgebung der Feder ab. Die folgende Aufstellung von Werkstoffen stellt einen Querschnitt der Materialien dar, die von uns hauptsächlich verarbeitet werden. Aufgrund umfangreicher Lagerhaltung von Vormaterialien können wir Kundenwünsche in der Regel kurzfristig realisieren.

Bezeichnung	Materialbeschreibung	Belastung, Eigenschaften, Verwendungszweck	Einsatztemperatur
DIN EN 10270-1 SM	Federstahl	mittlere statische oder selten dynamische Beanspruchung, Druck-, Dreh- oder Zugfedern, Biegeteile	max. 80°
DIN EN 10270-1 SH	Federstahl	hohe statische oder geringe dynamische Beanspruchung, Druck-, Dreh- oder Zugfedern, Biegeteile	max. 80°
DIN EN 10270-1 DH	Federstahl	hohe statische oder mittlere dynamische Beanspruchung, Druck-, Dreh-, Form- oder Zugfedern, Biegeteile	max. 80°
DIN EN 10270-2 FDSiCr	Vergüteter Federstahl	hohe statische Beanspruchung, Druck- und Schenkelfedern	max. 130°
DIN EN 10270-2 TDSiCr	Vergüteter Federstahl	hohe statische Beanspruchung, mittlere Dauerfestigkeit, Druck- und Schenkelfedern	max. 130°
DIN EN 10270-2 VDSiCr	Vergüteter Federstahl	statisch und dynamisch hochbeansprucht, hohe Dauerfestigkeit, Druck- und Schenkelfedern	max. 130°
DIN EN 10270-3 1.4310	(X10CrNi18-8)	Nichtrostender Werkstoff für den Einsatz bei höheren Temperaturen	max. 250°
DIN EN 10270-3 1.4401	(X5CrNiMo17-12-2)	unmagnetisch, Korrosionsbeständiger als 1.4310	max. 250°
DIN EN 10270-3 1.4568	(X7CrNiAl17-7)	weniger Korrosionsbeständig als 1.4310, hochbeanspruchbar	max. 300°
DIN EN 10270-3 1.4571	(X6CrNiMoTi17-12-2)	seewasserfest	max. 300°
DIN EN 1654 CuSn	Bronze	unmagnetisch, stromleitend
DIN EN 1654 CuZn	Messing	unmagnetisch
DIN EN 1654 CuNiZn	Neusilber	korrosionsbeständig und stromleitend
2.4610 Hastelloy C-4	(NiMo16Cr16Ti)	höchst korrosionsbest.; hohe Einsatztemperatur; seewasserfest	-200° bis max. +400°
2.4669 Inconel X-750	(NiCr15Fe7Ti2Al)	unmagnetisch; hohe Korrosionsbeständigkeit; hohe Einsatztemperatur	max. 370°
DIN EN 10016-2 C9D	Draht	Biegeteile
DIN EN 10016-2 C10D	Draht	Biegeteile

Bei hohen Temperaturen ist mit Relaxation bei Federn zu rechnen. Weitere Werkstoffe für spezielle Anwendungen auf Anfrage.
Vorstehende Ausführungen sind nur Hinweise ohne Anspruch auf Vollständigkeit.

Durch den Einsatz von Oberflächenbeschichtungen kann ein Korrosionsschutz nachträglich auf die Feder aufgebracht werden. Dies ist insbesondere dann notwendig, wenn aus technischen oder finanziellen Überlegungen heraus ein nicht korrosionsgeschützter Werkstoff bei der Herstellung der Feder Verwendung findet. Beim Einsatz von nichtrostenden Federdrähten kann auf einen zusätzlichen Korrosionsschutz verzichtet werden. Darüber hinaus, können weitere Oberflächenbeschichtungen aufgebracht werden, um die funktionalen oder optischen Eigenschaften der Federn positiv zu beeinflussen (z.B. Gleitbeschichtung etc.).

Im Folgenden finden Sie eine Auswahl verschiedener Oberflächenbehandlungen, die wir Ihnen zusätzlich anbieten können. Sollte die von Ihnen gewünschte Oberflächenbehandlung hier nicht aufgeführt sein, nehmen Sie gerne Kontakt mit uns auf.

Oberflächenbehandlung	Bemerkung
Verzinken	Die galvanische Verzinkung ist das meist verwendete und kostengünstigste Verfahren eines Korrosionsschutzes für technische Federn.
Verzinken, passivieren	Die galvanische Verzinkung mit anschließend aufgebrachter Passivierung ist ein kostengünstiges Verfahren zur Erreichung eines guten Korrosionsschutzes für technische Federn.
Vernickeln	Vernickeln ist eine optische Oberflächenbehandlung und bietet günstige Gleiteigenschaften bei gleichzeitig hoher Korrosionsbeständigkeit
Verchromen	Verchromte Teile sind dekorativ, haben eine gute Hitze- und Korrosionsbeständigkeit
Beizen	Durch Beizen werden chemisch gebundene Verunreinigungen entfernt
Verkupfern	Verkupfern wird als Grundlage für spätere Oberflächen eingesetzt. Wird jedoch auch zur farblichen Markierung von Federn verwendet.
Brünieren	Auf den behandelten Teilen bildet sich eine Eisenoxidschicht, und verleiht eine tiefschwarze Oberfläche. Durch Beölen entsteht ein Korrosionsschutz.
Phosphatieren	Phosphatieren dient als Korrosionsschutz und Haftgrund für Farb- und Lackanstriche und als Vorbereitung zur KTL – Beschichtung.
Zink-Lamellen-Beschichtung	Es handelt sich um ein umweltfreundliches Schichtsystem, mit denen die wachsenden Korrosionsanforderungen erfüllt werden. Diese Beschichtungsverfahren sind chromfrei und völlig ohne Schwermetalle. Weitere Eigenschaften sind eine hohe Temperaturbeständigkeit und weitgehende Wasserstofffreiheit.
KTL – Beschichtung	KTL ist ein Tauchlackierverfahren und erfüllt höchste Qualitätsanforderungen sowohl im Korrosionsschutz als auch den Schutz vor Unterrostung.
Pulverlackierung	Die Pulverbeschichtung ist ein geeignetes Beschichtungsverfahren, wenn Wert auf eine kratz- und schlagfeste Oberfläche mit hohem Korrosionsschutz gelegt wird.
Gleitmo	Gleitmo ist ein lufttrocknender Gleitlack. Die schmierwirksame Komponente ist ein nach speziellen Verfahren aufbereitetes PTFE. Gebrauchstemperaturbereich -180° bis +250°, ermöglicht niedrige Reibungszahlen, schmutzt und fettet nicht, geeignet für den Kontakt mit Lebensmitteln.
Zinn	Beim Verzinnen liegt der Hauptvorteil bei einer guten Lötbarkeit.
Silber und Gold	Silber und Gold sind hochglänzende und hochwertige Oberflächen für dekorative und technische Zwecke.
Kugelstrahlen	Kugelstrahlen erhöht dynamische Lebensdauer von technischen Federn bietet jedoch keinen Korrosionsschutz (nur eingeschränkt möglich)
Trowalisieren/Gleitschleifen	Bei dieser Oberflächenbehandlung werden Stanz- oder Schnittgrate entfernt, bietet jedoch keinen Korrosionsschutz (nur eingeschränkt möglich)

Werkstoff

Unsere Schenkelfedern werden aus patentiert gezogenem Federstahldraht EN 10270-1 Typ SM, SH und DH (DIN 17223-1/ DIN EN 10270-1) hergestellt. Die rostfreien Federn sind überwiegend aus Federstahldraht EN 10270-3 Werkstoff Nr. 1.4310, 1.4401 und 1.4568 (DIN 17224/DIN EN 10270-3).

Windungsrichtung

Schenkelfedern werden üblicherweise rechts oder links gewickelt. Wenn keine weiteren Angaben vorhanden sind, wird von einer rechts gewickelten Feder ausgegangen. Bei Doppelschenkelfedern werden rechts- und linksgewickelte Federkörper in einer Feder realisiert. Hierbei ist zu beachten, dass aus herstelltechnischen Gesichtspunkten außenliegende Federkörper zu bevorzugen sind.

Rechts

Links

Doppelschenkelfeder mit außenliegenden Federkörpern sind zu bevorzugen

Doppelschenkelfeder mit innenliegenden Federkörpern, wenn möglich zu vermeiden

Schenkel

Die Schenkel dienen zur Einleitung der Federkraft bzw. des Drehmoments in die Anwendung. Die Formgebung ist durch den Anwender (Kunden) zu definieren. Die notwendige Ausführung kann in mannigfaltiger Kombination und Abwandlung des Standards erfolgen. Die Einhaltung der normierten Konstruktionsgrundlagen, wie z.B. „kleinster Innenbiegeradius >= 2x Drahtstärke“, oder „zwischen den Biegungen mindestens 3x Drahtstärke gerade“ ermöglichen meist kostengünstigere Fertigungen. Für uns zählt aber auch das Realisieren von ungewöhnlichen Anwendungen und Herausforderungen zum Standard, daher teilen Sie uns bitte Ihre Wünsche mit und unsere Spezialisten stehen Ihnen gerne beratend zur Seite.

Standardisierte Schenkelformen

Schenkel gerade, tangential

Schenkel nach außen abgebogen

Schenkel nach innen eingezogen

Schenkel axial hochgestellt

Schenkelstellung abhängig von Windungen (Nachkommastellen)

X,0, Winkel 180°

X,25, Winkel 90°

X,50, Winkel 0°

X,75, Winkel 270°

Oberfläche

Schenkelfedern aus Federstahl EN 10270-1 werden nach der thermischen Behandlung leicht eingeölt. Schenkelfedern aus Federstahl EN 10270-3 werden nach der thermischen Behandlung nicht weiterbehandelt; ein Oberflächenschutz ist normalerweise nicht erforderlich. Falls gewünscht, kann jedoch aus einer Vielzahl von Oberflächenbeschichtungen gewählt werden.

Federprüfung

Qualität zu produzieren, ist unser oberstes Ziel. Die Federn werden auf Einhaltung der Toleranzen an unseren Produktionsanlagen nach Stichprobenplänen und Kundenvorgaben geprüft. Wir können bei allen Federn die vom Kunden geforderten Prüfvorschriften, bis hin zur Einzelprüfung durchführen und dokumentieren. Drehmomentprüfungen können mit modernsten Vorrichtungen durchgeführt werden, sind jedoch aufgrund unterschiedlicher Einflüsse der Prüfaufnahmen zwischen Kunden und Lieferanten von teilweise unbefriedigender Reproduzierbarkeit.

Aus dieser Erfahrung heraus haben sich als genauer reduzierbare Messungen auf geometrischer Grundlage bewährt. Sinnvoll tolerierte und überprüfte geometrische Vorgaben führen in der Regel zu einer kleineren Streuung der Drehmomente, als normierte Toleranzen erlauben würden. Entsprechende Prüfberichte sind selbstverständlich.

Fertigungsausgleich

Zur Herstellung von Federn wird ein Fertigungsausgleich benötigt, um die vorgeschriebenen Belastungsfälle einhalten zu können.

Vorgeschriebene Größen	Fertigungsausgleich durch
Eine Drehmoment und der zugehörige Winkel der gespannten Feder	Δ0
Ein Drehmoment, der zugehörige Winkel der gespannten Feder und delta 0	n und d oder n und D_e, D_i, (D)
Zwei Drehmomente und die zugehörigen Drehwinkel der gespannten Feder	Δ0, n und d oder Δ0, n und D_e, D_i, (D)

Hierbei muss beachtet werden, dass eine Änderung von d in die nächstgelegene normierte Drahtstärke meist einen großen Sprung der Werte nachzieht. Auch die Anzahl der Windungen (n) kann nur in „ganzen“ Windungen erfolgen, sowie mit proportionalem Einfluss im Verhältnis zu den Gesamtwindungen.

Berechnung

Unter Zuhilfenahme moderner Software und der EN 13906-3:2014 erfolgt die Berechnung der Feder auf Kundenwunsch.

Toleranzen

Es wird, wenn nicht anders gefordert, die DIN 2194 Gütegrad 2 zugrunde gelegt.

Beanspruchungsarten

Statischer Einsatz liegt bei zeitlich konstanter Beanspruchung vor.

Quasistatischer Einsatz liegt bei zeitlich veränderlicher Beanspruchung mit zwar größeren Hubspannungen, aber mit Lastwechseln <10.000 vor. Dynamischer Einsatz liegt bei zeitlich veränderlicher Beanspruchung mit Lastwechseln >10.000 und Hubspannungen über 0,1 x Dauerfestigkeitshub vor.

Geometrische Bemaßung

Zeichen	Beschreibung	Einheit
neu / alt
d	Drahtdurchmesser	mm
i	Innendurchmesser Federkörper	mm
D_e / D_a	Außendurchmesser Federkörper	mm
m	Mittlerer Durchmesser Federkörper (theor. Rechenwert, zum Messen ungeeignet)	mm
δ₀	δ₀ Schenkelwinkel Anlieferzustand	Grad °
L_s1 / L_s2	Schenkellänge 1 / 2	mm
r₁,r₂,… r_n	Abbiegeradius innen für Schenkel	mm
φ₁ , φ₂ ,… φ_n	Abbiegewinkel	Grad °
L_k	Federkörperlänge bei anliegenden Windungen	mm
L_k0	Federkörperlänge bei Windungen mit Steigung	mm
a	Abstand zwischen den Windungen	mm
n / if	federnde Windungen
n_t / ig	Gesamtwindungen (bei Schenkelfedern typisch n=nt)

Angaben zu Drehmomenten

Zeichen	Beschreibung	Einheit
δ₀	Schenkelstellung Anlieferzustand	Grad °
α₁	1. Drehwinkel (vorgespannt)	Grad °
δ₁	Schenkelwinkel (in Einbaulage)	Grad °
M₁	1. Drehmoment (in Einbaulage)	Nmm
α₂	2. Drehwinkel	Grad °
δ₂	Schenkelstellung im Betätigungszustand	Grad °
M₂	2. Drehmoment in Endlage	Nmm
α_n	Maximal zulässige Verdrehung	Grad °
δ_n	Schenkelwinkel bei maximaler Verdrehung	Grad °
M_n	Maximal zulässiges Drehmoment	Nmm
α_h	Hubwinkel (Arbeitsbereich)	Grad °

Angaben zu Berechnung und Prüfung

Zeichen	Beschreibung	Einheit
R₁, R₂, …	Hebelarm der Federkraft	mm²
F₁,F₂…	Federkraft dem Hebelarm und dem Drehwinkel zugeordnet	N
w = D/d	Wickelverhältnis
D_d	Arbeitsdorndurchmesser	mm
D_h	Arbeitshülsendurchmesser	mm
D_p	Prüfdorndurchmesser	mm
σ, σ₁, σ₂, …	Federmomenten zugeordnete Biegespannungen	N/mm²
σ_q, σ_q1, σ_q2, …	Federmomenten zugeordnete korrigierte Biegespannungen unter Berücksichtigung des Spannungsbeiwertes q	N/mm²
s_zul	zulässige Biegespannung	N/mm²
s_qh	korrigierte Hub- Biegespannung	N/mm²
sh_zul	zulässige Hub- Biegespannung	N/mm²