Blattfedern Roloff/Matek Maschinenelemente

Johann Lodewyks 1

Biegebeanspruchte Federn

• Definition– Alle Federn, deren tragendes Material vorrangig auf Biegung

beansprucht wird

• Hauptbauformen– Blattfeder

– Drehfeder (Scharnierfeder)

– Spiralfeder

– Tellerfeder

Bild 10-08

Blattfedern Roloff/Matek Maschinenelemente

Johann Lodewyks 2

Rechteckförmige Blattfedern

• Eigenschaften– Freiträger

– max. Spannung an der Einspannstelle

– Schlechte Werkstoffausnutzung

– parabelförmige Biegelinie

• Einsatz– Kontakt-, Rast- oder Andrückfeder

Bild 10-08

L

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Johann Lodewyks 3

Rechteckförmige Blattfedern

• Eigenschaften– Freiträger

– max. Spannung an der Einspannstelle

– Schlechte Werkstoffausnutzung

– parabelförmige Biegelinie

• Einsatz– Kontakt-, Rast- oder Andrückfeder

Bild 10-08

L Momentenbelastung M. F L [ Nm ]

Widerstandsmoment W.b h

26

[ m3 ] für rechteckige Querschnittsflächen

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Johann Lodewyks 4

Rechteckförmige Blattfedern

• Eigenschaften– Freiträger

– max. Spannung an der Einspannstelle

– Schlechte Werkstoffausnutzung

– parabelförmige Biegelinie

• Einsatz– Kontakt-, Rast- oder Andrückfeder

Bild 10-08

L Momentenbelastung M. F L [ Nm ]

Widerstandsmoment W.b h

26

[ m3 ]

W.b h

26

(10.07)

Biegespannung bM

W

6 F L

b h2

bzul [N

m2 ]

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Johann Lodewyks 5

dreieckige Blattfedern

• Eigenschaften– gleiche Biegespannung auf

der gesamten Länge

– kreisbogenförmige Biegelinie

• Einsatz– Kontakt-, Rast- oder

Andrückfeder

Bild 10-08

Dreiecksfeder => b(x=l) = 0

Trapezfeder => b(x=l) = b‘

x

dreieckige Blattfedern

Breite b x( ) b b¦ 1

x

L

b¦ [ m ]

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Johann Lodewyks 6

parabelförmige Blattfedern

• Eigenschaften– mit (x) zunehmende

Biegespannung

– progressive Biegelinie

• Einsatz– Kontakt-, Rast- oder

Andrückfeder

Bild 10-08

L

L

Parabelfeder

Höhe h x( ) h 1x

L [ m ]

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Johann Lodewyks 7

Berechnung der BlattfedernBild 10-08

L

Maximale Federkraft Fmax

b h2 bzul

6 L [ N ]

aus (10.07) folgt:

Gleichung aus TB 10-1 bzul 0.7 Rm

Blattfedern Roloff/Matek Maschinenelemente

Johann Lodewyks 8

Berechnung der BlattfedernBild 10-08

(10.08)

Federweg s q1L

3

b h3

F

E [ m ]

L

Maximale Federkraft Fmax

b h2 bzul

6 L [ N ]

aus (10.07) folgt:

Gleichung aus TB 10-1 bzul 0.7 Rm

Blattfedern Roloff/Matek Maschinenelemente

Johann Lodewyks 9

Berechnung der BlattfedernBild 10-08

(10.08)

Federweg s q1L

3

b h3

F

E [ m ]

L

s q1L

3

b h3

F

E

(10.09)

maximalerFederweg

smax q2L

2

h

bzul

E [ m ]

Maximale Federkraft Fmax

b h2 bzul

6 L [ N ]

aus (10.07) folgt:

Gleichung aus TB 10-1 bzul 0.7 Rm

Blattfedern Roloff/Matek Maschinenelemente

Johann Lodewyks 10

Berechnung der BlattfedernBild 10-08

(10.08)

Federweg s q1L

3

b h3

F

E [ m ]

L

s q1L

3

b h3

F

E

(10.09)

maximalerFederweg

smax q2L

2

h

bzul

E [ m ]

Maximale Federkraft Fmax

b h2 bzul

6 L [ N ]

aus (10.07) folgt:

(10.09)

maximaleFederblattdicke

hmax q2L

2

s

bzul

E [ m ]

Gleichung aus TB 10-1 bzul 0.7 Rm

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Johann Lodewyks 11

Berechnung der BlattfedernBild 10-08

(10.10)

Federungsarbeit WF q3

2V

E [Nm ]

WF q3

2V

E

(10.10)

maximale Federungsarbeit

WFmax q3

bzul2

V

E [Nm ]

______________________________________________________________________________________

L

aus (10.03) folgt:

Gleichung aus TB 10-1 bzul 0.7 Rm

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Johann Lodewyks 12

Kennwerte im Vergleich

• Rechteck- und Dreieckfeder als Sonderfall der Trapezfeder

• Formnutzahl = WF / WFmax

F L

b h2

b

6=> q2

q1

6

WFmax Fmax

smax

2 => q3

q2

12

VR

V

b' = b b' = 0 -b' = b'

19

2 +

3 b'b 1 +

2 b'b

13

19

13

16

16

118

23

1 43

32

21

4 6 842 +

3 b'b

23

2 +

3 b'b

19 2 +

3 b'b

1 +

1 b'b

1 +

2 b'b

WF

WFmax

VR

V

q3

q1

q2

Rechteck Dreieck Trapez Parabel

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Geschichtete Blattfeder

• Herleitung– doppelarmige Trapezfeder in

Streifen zerlegt und geschichtet

• Konstruktion– seitliches Verschieben durch

Bügel oder Rippen verhindert

– Hauptblatt mit Lagerösen

– Luftspalt oder Zwischenlagen gegen Reibkorrosion

Bild 10-09

Blattfedern Roloff/Matek Maschinenelemente

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Geschichtete Blattfeder

• Konstruktion– zwei Blattfedern

– Zusatzfeder mit verzögertem Eingriff

– progressive Kennlinie

• Einsatz– Fahrzeugfederung

Bild 10-09