Schenkelfeder - Begrifflichkeiten und Bezeichnungen bei der Schenkelfeder einfach erklärt

Schenkelfedern, Drehfedern und Torsionsfedern sind technische elastische Metallfedern, die aus rundem oder quadratischem Draht hergestellt werden. Der Federkörper der Schenkelfedern besitzt eine meist zylindrische Form.
Der Federdraht ist meist schraubenförmig als Helix gewickelt bzw. gewunden.
Zusätzlich zum zylindrisch, schraubenförmig gewickelten Federkörper besitzt die Schenkelfeder an beiden Federenden einen Drahtüberstand, der als Schenkel bezeichnet wird. Einer der Schenkel dient meist zur Fixierung der Metallfeder, der andere Schenkel zur Kraft- bzw. Momenteneinleitung.
Wichtig zu beachten ist, dass die Schenkelfeder, Drehfeder und Torsionsfeder eine mechanische bzw. physikalische Belastung des Federstahls auf Biegung erfolgt.

Begrifflichkeiten bei der Schenkelfeder, der Drehfeder und der Torsionfeder:

1. Schenkelanordnung:

Die Schenkelanordnung gibt an, wie die Schenkel am Federkörper angebracht sind.
Die Schenkelanordnung kann tangential, radial nach außen, radial nach innen oder axial nach außen ausgebildet werden. Die Schenkelanordnung für Schenkel 1 und Schenkel 2 können dabei unterschiedlich sein, zum Beispiel kann der Schenkel 1 tangential und Schenkel 2 radial nach außen angeordnet sein.

2. Schenkelformen:

Die Schenkelformen der Schenkelfeder bezieht sich auf die Gestaltung und Form der Schenkelenden für Schenkel 1 und Schenkel 2.
Die Gestaltung und Form der Schenkelenden - Schenkel 1 und Schenkel 2 - können unterschiedlich ausgebildet werden.
Häufige vorkommende Schenkelformen sind runde oder eckige Haken, Ösen, gerade Schenkel und weitere Formen..
Die Verwendung bzw. Wahl der geeigneten Schenkelform wird durch die Anwendung bzw. durch die Umbauteile der Anwendung bzw. Gerät bestimmt.

3. Schenkelstellung:

Die Schenkelstellung wird in Winkelgrad (Bogenmaß in rad) oder in einem dezimalem Winkelmaß (Grad °) angegeben und gibt an, wie groß die Überdeckung der ersten und der letzten Windung oder nächsten Windung der Schenkelfeder beträgt.
Eine Schenkelstellung von 0° besitzt keine Überdeckung der Windungen dn=0 oder 0° Überdeckung, z.B. Windungsanzahl n = 3,0.
Eine Schenkelstellung von 180° besitzt eine Überdeckung der Windungen um eine halbe Windung dn=0,5 oder 180°, z.B. n = 3,5.
Die Schenkelstellung ist ein dezimales Maß für die Teilüberdeckung einer Federwindung dn=0 entspricht 0°, dn=0,25 entspricht 90°.
Der Wertebereich der Schenkelstellung liegt zwischen dn=0 bzw. 0° und dn=1 bzw. 360°. Bevorzugte Schenkelstellungen sind dn=0 (0°), dn=0,25 (90°), dn=0,5 (180°), dn=0,75 (270°). Die Beziehung der Schenkelstellung zwischen der Teilüberdeckung einer Windung lautet Alpha0° = dn * 360°. Die Schenkelstellung ist nicht von der Schenkelform oder Schenkelanordnung abhängig und lässt sich auch nicht daraus bestimmen oder ableiten. Die Schenkelstellung ist ein absolutes Maß. Die Schenkelstellung lässt sich einfach über die Überdeckung der Federwindung bestimmen.

4. Schenkelöffnung:

Die Schenkelöffnung wird in Winkelgrad (Bogenmaß in rad) oder in einem dezimalem Winkelmaß (Grad °) angegeben und gibt an, wie groß die Winkel zwischen den Schenkel in Belastungsrichtung ist. Die Schenkelöffnung ist abhängig von der Kraftrichtung und Schenkelanordnung.
Die Schenkelöffnung ist von der Kraftrichtung und Schenkelform oder Schenkelanordnung abhängig und lässt sich auch daraus bestimmen oder ableiten. Die Schenkelöffnung ist ein relatives Maß. Der Wertebereich der Schenkelöffnung kann zwischen dn=0 bzw. 0° und dn=1 bzw. 360° betragen. Eine Gegenüberstellung der Schenkelstellung Schenkelöffung ist weiter unten in Tabelle 1 zu finden.

5. Wickelrichtung oder Windungsrichtung:

Die Wickelrichtung oder Windungsrichtung wird in rechtsgwickelt (R) in Uhrzeigersinn oder linksgewickelt (L) gegen Uhrzeigersinn angegeben.
Um die Wickelrichtung einer Schenkelfedern, Drehfedern oder Torsionsfedern zu bestimmen schaut man in Richtung der Drehfederachse des Federkörpers. Ist der Federdraht im Uhrzeigersinn in Richtung der Drehfederachse des Federkörpers gewunden, dann ist die Feder rechtsgewickelt (R). Ist der Federdraht gegen den Uhrzeigersinn in Richtung der Drehfederachse des Federkörpers gewunden, dann ist die Feder linksgewickelt (L). Entscheidend für die konstruktive Wahl der Wickelungsrichtung ist jedoch die der Belastungsrichtung des Drehmoments.
Die Belastungsrichtung der Schenkelfeder bzw. die Krafteinleitung sollte möglichst in Wicklungsrichtung erfolgen, ansonsten trten erhöhte Spannungen im Federnwerkstoff auf. Rechtsgewickelte Schenkelfedern sollten "schließend" in Wickelrichtung / Windungsrichtung belastet werden, das Drehmoment bzw. die Kraft um die Drehfederachse wirkt dabei jedoch gegen den Uhzeigersinn. Bei der linksgewickelten Schenkelfeder sollte die Belastungsrichtung des Drehmoments bzw. die Kraft um die Drehfederachse im Uhzeigersinn wirken.