Schenkelfedern für Industrie und Technik

Schenkelfedern aus präzise geformtem Runddraht für kontrollierte Drehbewegungen und sichere Rückstellkräfte in technischen Anwendungen.

Eigenschaften und Aufgaben von Schenkelfedern

Schenkelfedern sind Drehfedern aus Runddraht, die Drehmomente aufnehmen und kontrolliert wieder abgeben. Sie sorgen dafür, dass Bauteile in eine definierte Stellung zurückgeführt oder Bewegungen geführt werden. In technischen Geräten stabilisieren sie Abläufe und sichern wiederkehrende Bewegungen ab.

Funktionsweise einer Schenkelfeder

Beim Bewegen der Schenkel entsteht ein Drehmoment im Federkörper. Je nach Drahtdurchmesser, Federdurchmesser, Windungszahl und Länge der Schenkel lässt sich die gewünschte Kraft präzise einstellen. Die beiden Schenkel übertragen das Drehmoment auf die umliegenden Bauteile und steuern die Bewegung exakt.

Unterstützung bei Konstruktion und Auslegung

Für viele Anwendungen ist die passende Schenkelfeder entscheidend für die Funktion. Sekona unterstützt bei der Auswahl von Werkstoff, Geometrie, Schenkellänge und Drehmoment sowie bei der Optimierung bestehender Federn. Kunden erhalten Muster und Serien aus einer stabilen Fertigung für zuverlässige Ergebnisse.

Schenkelfeder 1-2

Einsatzgebiete in Industrie und Technik

Schenkelfedern kommen überall dort zum Einsatz, wo Drehbewegungen geführt, Bauteile zurückgestellt oder Kräfte kontrolliert übertragen werden müssen. Sie ermöglichen definierte Bewegungsabläufe in technischen Geräten, Fahrzeugen und Maschinen.

  • Maschinenbau und Anlagenbau
  • Automotive und Nutzfahrzeuge
  • Elektrotechnik und Gerätebau
  • Medizintechnik und Präzisionsmechanik

Weitere Informationen zu Schenkelfedern

Elastizitätsmodul E ist die zu jedem Werkstoff gehörende Kennzahl, welche gleich dem Verhältnis von der Zug- oder Druckspannung zur Dehnung im rein elastischen Bereich ist (Dimension: kp/mm2).

Elastizitätsmodul E und Werkstoff für Schenkelfedern:

E Werkstoff Erläuterung Beanspruchung
kaltgezogene Federstähle nach DIN 17223 Der Draht wird durch Ziehen auf hohe Festigkeit gebracht
21500 Patentiert gezogener Draht Unter Patentieren wird eine besondere Wärmebehandlung verstanden. Je nach Güte werden die Drähte als Federstahldraht A bis C bezeichnet niedrig (A)
mittel (B)
hoch (C)
21500 Vergüteter Federstahldraht bzw. vergüteter Ventilfederdraht Der Draht wird nach dem Ziehen in Öl gehärtet und angelassen hohe bzw. höchste Lastspielzahlen
21000 Warmgeformte Federstähle nach DIN 17221 Der Draht wird durch Walzen oder Ziehen unter Wärmebehandlung hergestellt. Als Legierung werden Mn, Si, Cr und V zugesetzt. Die Federn werden nach dem Winden gehärtet und angelassen hohe Lastspielzahlen
19000 Nichtrostende Federstähle nach DIN 17224 Nichtrostende Stähle unter der Bezeichnung V 2 A, V 4 A, werden von etwa 1000° C je nach Drahtstärke, in Luft oder Wasser abgeschreckt und durch Ziehen auf Festigkeit gebracht. Die Drähte enthalten etwa 18% Cr und etwa 8% Ni mittel
12200 Kupfer-Berylliumdrähte, weich bis federweich Kupfer-Beryllium-Drähte sind aushärtbar, d.h. sie erhalten erst nach der Aushärtung die erhöhte Festigkeit. Die Aushärtung wird durch den Zusatz von Be (bis 2%) bewirkt und nach der Formgebung der Feder vorgenommen mittel
10900 Bronzedrähte federhart nach DIN 17662 Der Draht wird durch Ziehen auf Festigkeit federhart. Verwendet werden Bronzedrähte unter der Bezeichnung Sn Bz 6 mit 94% Cu und 6% Sn niedrig
9100 Messingdrähte federhart nach DIN 17660 Der Draht wird durch Ziehen auf Festigkeit federhart. Verwendet werden Messingdrähte unter der Bezeichnung Ms 72 mit 72% Cu und 28% Zn niedrig

Die zulässige Biegespannung ist von der Zugfestigkeit des Werkstoffes und dem gewählten Drahtdurchmesser abhängig. Wird eine Feder im öffnenden Sinne belastet, sind die zulässigen Biegespannungen um 20% niedriger anzunehmen. Hierzu sei bemerkt, dass bei ruhend oder selten belasteten Schenkelfedern für die zulässige Biegespannung sämtlicher kaltgezogener Federnwerkstoffe für die zulässige Biegespannung sämtlicher kaltgezogener Federnwerkstoffe σzul = 0,75 . σB kp/mm2 gewählt werden kann.

Überschreitet der errechnete Biegespannungswert die zulässige Biegespannung, so »setzt« sich die Feder, d.h., die Schenkel gehen nach der Belastung nicht mehr in die Ausgangsstellung zurück. Die Biegespannung, die zur maximal verlangten Federkraft gehört, soll deshalb die zulässige Biegespannung nicht überschreiten.

σzul = zulässige Biegespannung ist die bei Belastung der Feder im Drahtquerschnitt auftretende noch erlaubte Zugspannung. Sie ist von der Zugfestigkeit des Werkstoffes abhängig.

In der Technik wird bei schwingender Belastung zwischen wechselnder und schwellender Belastung unterschieden. Bei wechselnder Belastung wird die Feder in öffnendem und schließendem Sinne belastet, während bei schwellender Belastung eine gleiche Verformungsrichtung vorliegt, d.h. die Feder entweder nur im öffnenden oder nur im schließenden Sinne belastet wird. Die Dauerhubfestigkeit σkH wird als größte Hubspannung  bezeichnet, die unendlich oft von einer Feder ohne Bruch oder ohne unzulässige Verformung ertragen werden kann. Die Dauerhubfestigkeit erhält man als asymptotischen Wert der Wöhlerkurve bei gegen unendlich wachsender Lastspielzahl. In der Praxis wird eine endliche Grenzlastspielzahl der Wöhlerkurve entnommen, die bei Stahl 107 Lastspiele beträgt.

Der Hinweis »nicht gestrahlt« bezieht sich auf die Oberflächenbehandlung der Feder. Schenkelfedern mit Steigung können auch mit Drahtkorn gestrahlt werden, wodurch sich die Dauerhubfestigkeit um etwa 30% erhöht. Die Hubspannung σkh darf den Wert der Dauerhubfestigkeit σkH des gewählten Werkstoffes nicht überschreiten. Ebenso muß die Oberspannung σkO größer sein als die maximale Schubspannung σkn der endgespannten Feder.

σkH = Dauerhubfestigkeit ist die größte Hubspannung, die bei schwellender Belastung unendlich oft ohne Bruch und ohne unzulässige Verformung ertragen wird
σkh = Hubspannung ist diejenige Biegespannung, die dem Arbeitswinkel (Hub) zugeordnet ist
σkO = Oberspannung, auch Gesamtbiegespannung genannt
σkn = Biegespannungen bei Berücksichtigung des Spannungsbeiwertes k

Die gefertigte Feder ist in ihren geometrischen und mechanischen Ausmaßen trotz der Präzision im Fertigungsprozess gewissen Schwankungen unterworfen. Die in Anlehnung an DIN 2095 und DIN 2097 angegebenen zulässigen Abweichungen sollen deshalb mit den folgenden Hinweisen beachtet werden.

Windungsrichtung und Steigung

In der Regel werden Schenkelfedern rechts gewickelt, im Schenkelfedersatz abwechselnd rechts und links.

Schenkelformen

Bei Schenkelfedern werden die Kräfte durch die Schenkel übertragen. Je nach Einspannung wird die Schenkelform am günstigsten als gerader Schenkel konstruiert. Sind Abbiegungen in der Ausführung der Schenkel notwendig, so sollten die Biegeradien mindestens gleich dem Drahtdurchmesser sein.

Gütegrad, zulässige Abweichungen, Toleranzen

Wie in DIN 2095 und DIN 2097 festgelegt, gelten für Federstähle nach DIN 17221, DIN 17223 und DIN 17224 (patentiert gezogene, vergütete und nichtrostende Federstähle) die Gütegrade »grob«, »mittel« und »fein«. nichtrostende Federstähle) die Gütegrade »grob«, »mittel« und »fein«. Wird kein Gütegrad vorgeschrieben, gilt der Gütegrad »mittel«. Soweit es die Funktion der Feder erlaubt, kann der Gütegrad »grob« oder »mittel«
gewählt werden. Die Forderung, die Feder nach dem Gütegrad »fein« herzustellen, ist mit erhöhten Kosten verbunden und weitgehend zu vermeiden. In Sonderfällen ist es zweckmäßig, jedes Maß nach den gegebenen Gütegraden individuell zu tolerieren.

Zulässige Abweichungen für den Drahtdurchmesser „d“:

Werkstoff Zulässige Abweichung nach DIN
Federstahldraht A, B, C 2076
nichtrostender Federstahl 2076 nach Federstahldraht C
Kuper-Berylliumdraht 1757
Bronzedraht 1757
Messingdraht 1757

Falls keine besonderen Angaben über die Oberfläche gemacht werden, bleibt die Feder blank und kann infolge der vorangegangenen Wärmebehandlung eine Anlaßfarbe zeigen. Um die Feder während des Transportes vor Willerungseinflüssen zu schützen, ist das Einsprühen mit Spezial-Rostschutzöl zu empfehlen.

Einen guten Oberflächenschutz bietet das Brünieren, das Phosphatieren oder das Überziehen der Oberfläche mit Metallschichten wir Cd, Cu, Cr, Ni, Sn, Zn. Jedoch sind solche Überzüge zu empfehlen, die die Festigkeitseigenschaften der Feder nicht ändern.

Bilder von Schenkelfedern

Schenkelfeder 1
Schenkelfeder 2

Ihre Zeichnung oder Idee wird zur passenden Feder

Sie benötigen Muster, eine Serie oder möchten ein bestehendes Teil verbessern? Wir unterstützen Sie bei Konstruktion, Auswahl des Materials und präziser Fertigung.

FAQ für Schenkelfedern

Schenkelfedern führen Drehbewegungen, stellen Bauteile zurück und übertragen Drehmomente in technischen Geräten und Maschinen.

Schenkelfedern bestehen je nach Anwendung aus Federstählen, rostbeständigen Stählen oder hitzebeständigen Materialien.

Schenkelfedern können in verschiedenen Drahtdurchmessern, Windungszahlen, Federdurchmessern und Schenkellängen gefertigt werden. Die Winkelstellung lässt sich exakt an die Anwendung anpassen.

Ja. Sekona fertigt Einzelmuster, kleinere Mengen und Serien. Muster dienen zur Prüfung der Funktion und Geometrie im Gerät.

Ja. Mit Zeichnung, Daten oder einem Muster lässt sich eine vorhandene Schenkelfeder reproduzieren oder technisch verbessern.