Schräg gewickelt

Tellerfedern bestehen aus kegelförmig geformten Ringscheiben, die aus Federband geschnitten werden. Ihr Vorteil: Bei verhältnismäßig geringem Platzbedarf nehmen sie hohe Energien auf und besitzen eine große Federsteife.

Durch Schichtung einzelner Scheiben zur Säule oder Paket lassen sich zum Beispiel große Federkräfte bei kleinen Wegen realisieren. Eine Tellerfeder ist also kein einteiliges Bauelement, sondern stets eine Kombination mehrerer Einzelteller. Diese Schichtung von einzelnen Tellern birgt jedoch wesentliche Nachteile, sowohl in der Herstellung, als auch in der Anwendung der Feder.

Die industrielle Herstellung von Tellerfedern ist mit einem recht hohen Material- und Arbeitsaufwand verbunden. Denn sowohl die Außen- als auch die Innendurchmesser der Tellerfedern werden – um das Bruchrisiko zu minimieren – spanabhebend bearbeitet. Und auch die Kanten am Innen- und Außendurchmesser müssen spanabhebend gerundet werden. Das Einsatzgewicht des Vormaterials ist im Verhältnis zum Fertiggewicht ungewöhnlich hoch. Es beträgt oft über das Doppelte des Nettogewichts, da die Tellerfedern aus Band- oder Blechwerkstoff herauszuarbeiten sind.

In der Anwendung haben Tellerfedern den Nachteil, dass sich Montage und Wartung aufgrund der vielen Einzelteller zeitintensiv darstellen. Ferner besteht die Gefahr der Fehlfunktion aufgrund falscher Montage oder fehlerhafter Schichtung der einzelnen Teller. Aufgrund der Einzelteller ist zur Führung der Tellerfedersäule stets ein Dorn oder eine Hülse notwendig. Zuletzt begünstigt der ungünstige Faserverlauf des Werkstoffes bei Tellerfedern das Auftreten von Brüchen. Dabei ist vor allem zu beachten, dass bereits bei Bruch nur eines Tellers das Arbeitsvermögen der gesamten Säule erheblich sinkt, da der Federweg des gebrochenen Tellers vollständig verloren geht.

Aus einem einzigen Teil
Angesichts all dieser Nachteile wurde die gewickelte Schraubentellerfeder entwickelt. In den meisten Fällen kann sie die gegensinnig geschichtete Tellerfedersäule ersetzen. Die Schraubentellerfeder ist ein einteiliges Federelement, das aus zwei gleichen, ineinander geschraubten Schraubendruckfedern besteht, von denen jede aus Bandstahl mit tellerfeder-ähnlichem Querschnitt besteht und hochkant und schräg zur Mittelachse gewickelt wird.

Da Schraubentellerfedern nicht in Einzelteller zerfallen können, bieten sie den Vorteil, dass sie mit protokolliertem unveränderlichem Federdiagramm ausgeliefert werden können. Ferner ist die Verringerung des Einsatzgewichtes erheblich. Bei einem Tellerpuffer mit gleichem Arbeitsvermögen im gleichen Raum beträgt die Materialersparnis etwa 50 Prozent. Die Kanten der Außen- und Innendurchmesser der Schraubentellerfeder müssen nicht spanabhebend gerundet werden, sondern werden beim Walzen oder Ziehen des gewünschten rechteckigen oder trapezförmigen Querschnittes des Federbandstahls mit verrundet.

Selbst eventuell benötigte Auflageflächen werden bereits beim Ziehen oder Walzen des Federbandquerschnittes angefertigt. Der Faserverlauf des Bandes ist vorteilhaft, was bei gleicher Beanspruchung eine hohe Bruchsicherheit gewährleistet. Die Krafteinleitung erfolgt über die plangeschliffenen Federenden, ähnlich wie bei Schraubendruckfedern.

Bei entsprechender Auslegung und Beanspruchung kann bei der Schraubentellerfeder – wie bei einer knicksicheren Schraubendruckfeder – auf eine Dorn- und Hülsenführung verzichtet werden; in diesem Fall genügt eine Zentrierung der Federenden. Und nicht zuletzt weist die Schraubentellerfeder eine deutlich höhere Betriebssicherheit aus, da im Gegensatz zur Tellerfeder bei Federbrüchen kein Federweg verloren geht, wodurch die Federkraft nahezu unverändert bleibt. ms