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Wellenfeder Wellenfedern als Alternative zu Runddraht-Schraubenfedern

Redakteur: Jan Vollmuth

Runddraht-Schraubenfedern werden in der Luftfahrtindustrie oft durch Wellenfedern ersetzt, weil diese geringen Materialverbrauch und kleinere Bauraumgrößen bieten.

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Eine Smalley-Crest-to-Crest-Wellenfeder übernimmt die Vorspannung in einer LED-Beleuchtungskomponente.
Eine Smalley-Crest-to-Crest-Wellenfeder übernimmt die Vorspannung in einer LED-Beleuchtungskomponente.
(Bild: TFC)

Diese Vorteile machten sich z. B. die Konstrukteure von Beleuchtungskomponenten für Passagierflugzeuge zunutze: Sie griffen bei der Entwicklung einer LED-Leuchte auf eine Smalley-Crest-to-Crest-Wellenfeder des Federnspezialisten TFC zurück. Sie sorgt für die Vorspannung einer Arm-Vorrichtung mit dem LED-Licht am Ende. Dieses Design ermöglicht die Montage der Komponente in einem geschlossenen Raum und ist gleichzeitig zum Verstauen geeignet.

Bei dieser Konstruktion üben die Wellenfedern Druckkraft auf die beiden Hälften eines geteilten Lager rund um einen Kugelgelenk aus und unterstützt die Arm-Vorrichtung, die das Licht ausrichtet. Der Druck ermöglicht das Fokussieren des Lichtstrahls, erlaubt jedoch einen relativ weichen Widerstand, wenn zusätzliche Bewegung erforderlich ist.

Bauraum besser nutzen

Durch Austausch einer herkömmlichen Runddrahtfeder mit einer Flachdraht-Wellenfeder im gleichen Hohlraum kann der zur Verfügung stehenden Bauraum besser genutzt werden und damit die Produktleistung verbessert. Dank der Platz sparenden Eigenschaften kann zudem die Federrate deutlich verringert werden, sodass auch bei mehreren Arbeitshöhen der Feder eine lineare Federkennlinie gegeben ist.

Verschiedene Flugzeughersteller setzen Wellenfeder- und Sicherungsringe als Komponente für PSU (Passenger Service Units) ein. Die PSU sind bei der Großraumflugzeugen in der Druckkabine über jeder Passagiersitzreihe eingebaut und umfassen unter anderem Leselampen, Lautsprecher und Sauerstoffmasken. Wellenfedern und Sicherungsringe werden für die Sicherung der PSU – als Vorspannung fürs Licht, Heiz- und Klimaanlageelemente – im Armaturenbrett über dem Sitz eingesetzt.

Hohe Federkraft

Durch geringe Abmessung der Wellenfeder kann das Beleuchtungsgehäuse mit einem geringeren Platzbedarf ausgelegt werden und bieten dennoch ein höheres Maß an Schwung, so dass das Licht durch den Fahrgast noch genauer für eine komfortable und unauffällig Beleuchtung im Nahbereich ausgerichtet werden kann. Ähnliche Vorteile der Kontrolle und Funktionalität werden auch für die Heizungs- und Klimaanlagen in Flugzeugen sowie private Passagierjets geboten.

Auch Raumfahrsteckverbinder werden bei TFC effektvoller gestaltet. In diesem Fall wird empfohlen zwei einlagige Smalley Wellenfedern mit einem Schnappring zu kombinieren. Somit kann eine konstante Vorspannkraft in einem robusten militärisch spezifizierten elektrischen Steckverbinder erzeugt werden, die für die Anwendungen der Raumfahrt- und Militärkommunikation benutzt werden. Dadurch ergibt sich die Möglichkeit, dynamische Stöße und Schwingungen abzufangen und im Zusammenspiel mit anderen Bauteilen zu dämpfen. Da Smalley-Produkte von TFC keine Wärmebehandlung nach der Produktion benötigen, ist eine viel genauere Steuerung der Vorspannkraft gewährleistet.

Vielseitige Schnappringe

Ähnlich funktionieren in dieser Anwendung auch die Schnappringe mit schmalen radialen Wanddimensionen. Sie sind ideal für Anwendungen in niedrigen Arbeitsräumen und bieten eine Art Unterstützung an, ohne Wellenfedern und Ringe innerhalb einer Baugruppe aufeinander abstimmen zu müssen.

Üblicherweise sind Wellenfedern für eine kompakte Bauweise ausgelegt. Wegen der enormen Diversifizierung des vorhandenen Materialsortiments, können sie auch für eine bestimmte radiale oder axiale Vorspannung ausgelegt werden. Die Kantengewundene Produkte können je nach geforderter Spezifizierung auf jeden Innendurchmesser zwischen 6 mm und 2300 mm und einer beliebigen Anzahl von Windungen gewickelt werden. Die Fertigung ist so ausgerichtet, dass ein breites Spektrum an Materialien und Einstellungsparametern ständig zur Verfügung steht. (jv)

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