Die Geschichte der Metallfedern und der Federntechnik in ...

41
4.1.2.2 Schraubendruckfedern
Mit der Weiterentwicklung von Fahrzeug- und Flugmotoren wurden immer
höhere Ansprüche an die vor allem als Ventilfedern eingesetzten Schraubendruckfedern
(s. Bild 4.2b) gestellt, die sich in zahlreichen Beiträgen zur
Berechnung dieser Federn niederschlagen (s. a. Kapitel 5) und auch die
Fertigung der Federn beeinflussten. Grundlegende Arbeiten dazu kamen
von E. Lehr [4.58] und A. Hußmann [4.43]. Letzterer wies besonders auf die
Bedeutung der Eigenfrequenz der Feder hin und lässt erkennen, dass der
Übergang von der angelegten Windung zur Windung mit voller Steigung
entscheidend sein kann. Neuere Untersuchungen dazu erfolgten von St. Lutz
und V. Geinitz (s. Abschnitt 5.6.2) Die Gestaltung der Druckfeder kann
somit ihre Lebensdauer entscheidend beeinflussen ( z.B. ungleichförmige
Steigung, nichtlineare Kennlinie). S. Gross veröffentlichte dazu 1959 eine
Berechnung [4.33]. Interessant hierzu auch [P20] und [4.68].
Die Lebensdauer von Ventilfedern wird natürlich auch vom Werkstoff und
der Fertigungsart beeinflusst. Eine Vielzahl von Untersuchungen z.B. durch
v. Manteuffel [4.60], A. Pomp; M. Hempel [4.72], oder F. Bleilöb und H.
Born [4.11] dienten der Ermittlung der Dauerschwingeigenschaften von
Federn unterschiedlicher Fertigungsart aus verschiedenen Werkstoffen. Es
ist in diesem Zusammenhang bei Druckfedern für hohe schwingende Beanspruchung
immer wieder die alte Frage „schlussvergüteter Draht oder
schlussvergütete Federn“ gestellt worden [4.68]. Mit beiden Varianten und
nachfolgendem Kugelstrahlen und Warmsetzen lassen sich günstige Eigenspannungsverteilungen
als Voraussetzung für eine hohe Lebensdauer erzielen.
Schon frühzeitig befasste man sich mit der Veröffentlichung höchstzulässiger
Beanspruchungswerte für Federn bei statischer als auch dynamischer
Belastung [4.31][4.57].
In der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden weitere wesentliche
Grundlagen zur Federberechnung geschaffen, sei es zur Frage der Drahtkrümmung
durch O. Göhner [4.29] oder A. Röver [4.80], zur Knickfestigkeit
durch R. Grammel [4.30] oder E. Hurlbrink [4.42] oder die Berechnung
von Schraubenfedern mit rechteckigem Drahtquerschnitt durch G.
Liesecke [4.59] bzw. W. A. Wolf [4.105].
In den frühen 1930er Jahren unternahm der DNA den Versuch (s. Kap. 6),
die Abmessungen von Druckfedern zu normen, jedoch waren die Wünsche
der Verbraucher weit auseinander gehend. 1958 konnte dann von A. Jaeschke
endlich über einen Vorschlag berichtet werden [4.45], der zur heute bekannten
DIN 2098 führte. Allerdings beschränkte sich diese Normung nur
auf Druckfedern. Im anderen Teil Deutschlands standardisierte man auch