Metallfedern

Trends bei Federn für die Industrie – ein Produktüberblick

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Smalley: Platzsparende Wellenfedern für den Getriebebau

Einsatz einer mehrlagigen Crest-to-Crest-Wellenfeder von Smalley/TFC zur Zahnkranz-Lagerung.
Einsatz einer mehrlagigen Crest-to-Crest-Wellenfeder von Smalley/TFC zur Zahnkranz-Lagerung.
(Bild: TFC)

Bei der Konstruktion von Getrieben ermöglichen die Wellenfedern von Smalley nicht nur Bauraum-Reduzierungen. Der Lieferant TFC zeigt hier, an welchen Stellen sie im Getriebebau derzeitig zum Einsatz kommen.

Die Wellenfedern und Sicherungsringe gleichen Toleranzen aus, erlauben die Drehzahlerhöhung von Wellen, setzen Wälzlager unter Vorspannung, halten Zahnräder in Position oder reduzieren Unwuchten im Getriebebau. Über diese Vorteile auf funktionell-kinematischen Gebiet hinaus aber punkten die beiden C-Teile-Produkte des US-amerikanischen Multi-Tier-Zulieferers nach eigenen Angaben vor allem damit, dass sie aus gewalztem Flachdraht bestehen und über einige typische Designmerkmale verfügen. Damit ebnen sie den Weg für konstruktive Vereinfachungen und Bauraumreduzierungen – sowohl im Maschinen- und Anlagenbau als auch bei der Realisierung mittelgroßer Automobil- und kompakter E-Bike-Getriebe.

Wellenfedern sparen axialen Bauraum

Besonders die Crest-to-Crest-Serie der Wellenfedern von Smalley ist für den Getriebebauer von Interesse. Die mehrlagigen Wellenfedern dieses Typs zeichnen sich durch ein spezielles Design aus, bei dem sich die Hoch- und Tiefpunkte der gewellten Flachdrahtspirale mit hoher geometrischer Präzision an ihren Maxima berühren. Im direkten Vergleich mit konventionellen Runddrahtfedern und bei gleichem Federweg sowie gleicher Belastbarkeit beanspruchen die Crest-to-Crest-Wellenfedern somit bis zu 50 % weniger axialen Bauraum. Getriebebauer können dann beispielsweise kompaktere Vorspannungslösungen mit kleinen Hubwegen und platzsparende Konstruktionen für den axialen Ausgleich von Toleranzen beziehungsweise Toleranzketten entwickeln. Da solche Bauraumreduzierungen in der Regel mit einem geringeren Materialeinsatz einhergehen, sinkt auch das Gewicht der Getriebe.

Weitere Beispiele für den Einsatz von Wellenfedern in Getriebebau und Antriebstechnik:

  • Ausgleich von temperaturbedingten Ausdehnungen,
  • Realisierung von schwimmenden Konstruktionen
  • Kolbenventil-Einstellungen
  • mechanische Gegendrucksystemen (Schalthebel).

Eine einlagige Wellenfeder von Smalley/TFC zur Lagefixierung eines Wälzlagers zum Einsatz im Getriebebau.
Eine einlagige Wellenfeder von Smalley/TFC zur Lagefixierung eines Wälzlagers zum Einsatz im Getriebebau.
(Bild: TFC)

Dabei sind es neben den Crest-to-Crest-Federn häufig auch die einlagigen Wellenfedern oder – wenn höhere Kräfte gefragt sind – die Spirawave-Wellenfedern, bei denen die Flachdrahtspirale aus mehreren parallelen und direkt aufeinander liegenden Lagen besteht.

Herstellungsverfahren: Auf dem Weg zum idealen Kreis

Sämtliche Smalley-Wellenfedern im Portfolio von TFC werden in einer Technik hergestellt, die in Fachkreisen als No-Tooling-Cost- oder Circulair-Grain-Verfahren bekannt ist. Mit dem Ziel, einen nahezu idealen Kreis zu fertigen, wird bei dieser Kantenwindungstechnik ein gewalzter Flachdraht über eine hohe Kante geführt. Smalley hat diese Methode über Jahrzehnte weiterentwickelt, sodass sich damit inzwischen Federn aus verschiedenen Werkstoffen und mit winzigen Durchmessern herstellen lassen. Crest-to-Crest-Wellenfedern etwa sind mittlerweile in vielen Größen lieferbar – in metrischen und Inch-Maßen. Als Sonderlösung gibt es sie auch mit nur 4,0 mm Durchmesser. Davon profitieren insbesondere jene Getriebebauer oder Systemzulieferer, die auf sehr kompakte Aggregate spezialisiert sind – etwa für E-Mobility-Anwendungen.

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