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Feder (Technik) ArtikelZu anderen Begriffsbestimmungen siehe: Feder
Als Feder bezeichnet man in der Technik ein elastisches, entweder spiralförmig gebogenes oder blattförmiges Maschinenelement. Als Material werden bevorzugt spezielle FederstĂ€hle oder auch Kupfer-Beryllium-Legierungen eingesetzt. Diese zeichnen sich dadurch aus, dass auch bei gröĂeren Dehnungen und anschlieĂendem Entspannen, keine bleibende Verformung eintritt (siehe Hookesches Gesetz). In den letzten Jahren werden auch hĂ€ufiger Faserverbundwerkstoffe, speziell GFK, benutzt. Weitere mögliche Werkstoffe fĂŒr Federn sind Gummi, Glas, Gase oder FlĂŒssigkeiten.
Zur Charakterisierung von Federn wird die Federkonstante als technische GröĂe angegeben.
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Es wird grundsätzlich in Torsions-, Biege-, und Gasfeder unterschieden. Die wohl bekannteste Feder, die Schraubenfeder (z.B. Kugelschreiber), gehört in die Gruppe der Torsionsfedern. Bei ihr wird der Federdraht nicht verbogen, sondern verdreht.
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Torsionsfeder (auch Drehstab) |
- gewundene Torsionsfeder: Diese, auch Schraubenfeder genannte bekannteste Federbauform wird ab und zu fĂ€lschlicherweise als Spiralfeder genannt. (die aber mechanisch anders funktioniert; s. u.). Sie wird aus Federdraht zylinder- oder kegelförmig gewickelt. Man unterscheidet hier nach Belastung zwischen Zug- und Druckfeder. Die Hauptbelastungsrichtung verlĂ€uft in Richtung der Federachse, wobei sich die Federenden kleinfĂŒgig gegeneinander verdrehen können. Federn mit konstantem Durchmesser werden auch als Schraubenfedern genannt. Ihre Charakteristik kann durch Bereiche mit verĂ€nderlichem Drahtdurchmesser, varaibler Steigung oder sich verĂ€ndernden Durchmesser (kegelstumpfförmige Schraubenfeder) gestaltet werden. Eine Sonderbauform ist die so genannte Kegelfeder, die aus dĂŒnnem Federband besteht und kegelförmig gewickelt ist. Wird eine Schraubenfeder auch quer zur Federachse beansprucht spricht man von einer Flexicoilfeder.
- gerade Torsionsfeder: StĂ€be, DrĂ€hte oder BĂ€nder mit fester Einspannung an beiden Enden, wobei die die befestigten Bauteile gegeneinander eine Schwenkbewegung um die Federachse ausfĂŒhren. Die mechanische Beanspruchung findet durch ein tangential zur Federachse angreifendes Drehmoment statt. Die besonders aus dem Fahrzeugbau bekannten Torsionsfedern bestehen meist aus massiven RundstĂ€ben oder Paketen von flachen BĂ€ndern aus Federstahl. Sie werden häufig Drehstab oder Torsionsstab genannt.
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- Spiralfeder mit Drehmomentbelastung: (nicht zu verwechseln mit der Schraubenfeder) ist eine eben gewundene Biegefeder. Spiralfedern werden als in einer Ebene spiralförmig aufgewickeltes Metallband gefertigt. Sie werden beispielsweise bei Kinderspielzeugen, die sich aufziehen lassen, und in dem Modellbau eingesetzt, wo sie als mechanischer Energiespeicher (Federmotor) dienen. Auch in mechanischen Uhren waren sie lange Zeit als Antrieb und als Schwingelement (Unruh) unverzichtbar.
- Blattfeder: Sie besteht meist aus einem flachen Metallband, das bogenförmig vorgespannt wird. Sie wird vor allem in dem Nutzfahrzeugbau eingesetzt. Häufig sind mehrere BlĂ€tter (Federlagen) mit verschiedenen LĂ€ngen und Vorspannungen zu einem Federpaket zusammengefasst, das durch einen gemeinsamen Herzbolzen und Federklemmen zusammengehalten wird. Durch eingelegte KunsststoffblĂ€ttchen oder Schmierung mit Fett wird die Reibung vermindert, wenn sich die Enden der Lagen durch LĂ€ngenĂ€nderung beim Einfedern gegeneinander verschieben.
- Tellerfeder: kegelförmige Ringscheibe aus Federband; die Belastung findet axial statt. Tellerfedern haben eine hohe Federsteifigkeit. Sie werden einzeln oder gestapelt benutzt, letzteres z. B. fĂŒr RadaufhĂ€ngungen bei Eisenbahnwagons.
- Membranfeder: dĂŒnne elastische Platten, meist kreisförmig, die umlaufend am Rand gelagert sind (meist fest eingespannt).
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Gasfedern finden vor allem bei LKW's und Bussen Anwendung. Sie erlauben unter anderem eine Niveauregulierung, d.h. eine VerĂ€nderung der Bodenfreiheit der Fahrzeuge. Dies kann beispielsweise genutzt werden um Lasten wie WechselbrĂŒcken aufzunehmen (bzw. bei Bussen den Einstieg zu erleichtern) oder um ein Durchfahren von Hindernissen mittels Höhenabsenkung zu ermöglichen.
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Gummifedern finden vielfache Verbreitung in Technik. Sie haben sowohl eine federne, als auch eine dĂ€mpfende Wirkung. So werden sie z.B. als Lager fĂŒr schwingende Maschinenteile eingesetzt.
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- Bimetalle werden hin und wieder als Bimetallfeder genannt.
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