Ob es um Helikopter-Seilwinden, mobile Zielvorrichtungen oder die Getriebe von Spezialfahrzeugen geht: Die Realisierung kinematischer Baugruppen, die unter extremen Belastungen ausfallsicher und präzise arbeiten müssen, gehört zweifellos zu den zentralen Aufgaben der Konstrukteure wehr- und verteidigungstechnischer Systeme. Für die Ingenieure, Beschaffer und Einkäufer der Branche bedeutet das folgerichtig, dass sie bei der Auswahl aller relevanten Maschinenelemente ihr Augenmerk auf solche Bauteile richten müssen, deren Anforderungsprofil besonders hohe Qualitätsvorgaben erfüllt. Den Wellenfedern von Smalley – bereitgestellt von AFC Europe – fällt unter diesen besonderen Bedingungen inzwischen große Bedeutung zu. Denn immer wieder erweisen sich diese Elemente aus gewalztem und gewundenem Flachdraht als willkommene Problemlösung für typische Aufgabenstellungen, die bei der Konstruktion kinematischer Präzisions-Baugruppen anfallen. Sei es die Aufnahme spezifischer Lasten oder die gezielte Einstellung von Vorspannungen, der zuverlässige Ausgleich von Lagerspielen oder die Kompensation betriebsbedingter Toleranzen – oft zeigen sich die Smalley-Wellenfedern in solchen Fällen gegenüber konventionellen Runddrahtfedern oder Stanzblech-Elementen überlegen. Unabhängig von ihren Abmessungen lassen sie sich in puncto Belastbarkeit, Toleranz, Werkstoff und Federkonstante sehr genau spezifizieren. Und wenn neben der Lösung des kinematischen Problems außerdem die Reduzierung von Bauraum und die Miniaturisierung der Baugruppe gefragt sind, erweist sich die Wellenfeder als nahezu unschlagbar.
Die Last bestimmt die Lagen
Als Exklusivpartner von Smalley bietet AFC Europe eine große Auswahl von ein- und mehrlagigen Wellenfedern in vielen Größen sowie metrischen und zölligen Abmessungen an. Dabei eignen sich die einlagigen Varianten vorrangig für Konstruktionen mit kurzen Federwegen, bei denen geringe bis mittlere Lasten zu bewältigen sind. Sie stehen mit offenem Spalt oder überlappenden Enden zur Verfügung und werden klemmend eingepasst, was eine freie, unbehinderte Federarbeit ermöglicht.
Die mehrlagigen Wellenfedern im AFC-Portfolio haben hingegen durchgängig und unterbrechungsfrei gewickelte Windungen. Sie tragen die Produktbezeichnung Crest-to-Crest®, was so viel bedeutet wie Wellenkamm-zu-Wellenkamm. Damit soll angedeutet werden, dass bei dieser Wellenfeder alle Scheitelpunkte (Maxima) der Flachdrähte berühren. Geliefert werden sie in zöllischen und metrischen Baureihen und in vielen Größen mit bis zu 15 Windungen. Darüber hinaus kann der Konstrukteur je nach Einbau-Szenario zwischen zwei Enden wählen: Parallel geführten Enden, die rundum geschlossene Auflageflächen bilden, oder gewellten Enden, die auf den Scheitelpunkten der Flachdrahtwellen aufliegen.
Bei einer mehrlagigen Wellenfeder reduziert sich die Federrate proportional zur Anzahl der Windungen. Das bedeutet, dass sie eine Ideallösung ist für Anwendungen mit großen Federwegen, bei denen eine gleichmäßige und lineare Kraftentfaltung gewünscht wird. Weder das Ausrichten der Windungen oder der Einsatz von Passscheiben oder die Fixierung von Schweißpunkten sind dabei erforderlich. Das vereinfacht die Konstruktion und minimiert sowohl den Montageaufwand als auch die Teileanzahl. Und nicht zu vergessen: Es sind die Crest-to-Crest®-Wellenfedern, mit denen sich die größten Bauraum-Reduzierungen erreichen lassen. Bei gleichem Federweg und gleicher Belastbarkeit benötigen sie bis zu 50 Prozent weniger axialen Bauraum als eine Runddraht- oder Spiralfeder. Das verhindert konstruktive Kollisionen und ermöglicht signifikante Raumoptimierungen.
Großes Einsatzgebiet
Abgesehen von den eingangs erwähnten Beispielen kommen die Smalley-Wellenfedern in der Wehr- und Verteidigungstechnik auch in den Rückstoßvorrichtungen von Abschusssystemen, in den Steuereinheiten von Flugkörpern, in den Stabilisierungsachsen von Gyroskopen, in den Optiken von Navigationssystemen sowie in Satellitengehäusen und Servoantrieben zum Einsatz. Mal geht es hierbei um die Bewegungsführung oder die Energieaufnahme, mal um die Bereitstellung einer Vorspannung, die Dämpfung einer Vibration oder die Kontrolle einer Axiallast.
Als spezielle Lösung für das Vorspannen der Lagerbuchsen hydraulischer Teleskoprohre sowie für Anwendungen mit wenig radialem Bauraum haben sich die schmaldrahtigen Wellenfedern des Typs YSSR-N erwiesen. Für Baugruppen hingegen, in denen große Kräfte am Werk sind und lange Federwege gebraucht werden, empfehlen die Berater von AFC die Wellenfeder vom Typ Interlaced.
Sie ist eine Kombination aus bis zu drei integrierten Crest-to-Crest®-Federn und kann gestapelte Teller- oder zusammengesteckte Spiralfedern substituieren. Sie senkt also den Montageaufwand und weil weder Stapeln oder Ausrichten erforderlich sind, kann die Konstruktion von Aufnahmen und Stützen komplett entfallen. Interessant für wehrtechnische Anwendungen ist auch die für den Hochlast-Einsatz konzipierte Wellenfeder Nested Spirawave®. Ihre Flachdraht-Windungen verlaufen parallel und liegen vollflächig und bündig auf. Zudem garantiert Smalley, dass sie konsequent aus ein und demselben Stück Flachdraht hergestellt wird. Eine Nested Spirawave® ist in der Lage, eine bis zu drei Mal höhere Federkraft als eine einlagige Wellenfeder aufzubringen. Ein Stapeln oder Verschachteln mehrerer einlagiger Wellenfedern ist damit überflüssig, und Versatz oder ungleichmäßige Belastung treten nicht auf.