Hvad er en bladfjeder? En komplet guide til typer, materialer og anvendelser

Hos Lesjöfors har vi i mere end 40 år udviklet bladfjedre, der leverer forudsigelig kraft på meget lidt plads. Vores kompetencer spænder fra konstantkraftfjedre i medicinsk udstyr til bladfjedre til køretøjsaffjedring i erhvervskøretøjer. I dette indlæg forklarer vi, hvad en bladfjeder er, hvordan den fungerer, og hvor de forskellige typer egner sig bedst.

Typer af bladfjedre

Bladfjedre kan opdeles i to kategorier: båndfjedre, der vikles til en spiral, såsom konstantkraftfjedre og drivfjedre, og båndfjedre, der fungerer som en bjælke, såsom forskellige typer bladfjedre til køretøjsaffjedring.

Konstantkraftfjedre

Konstantkraftfjedre er forspændte metalbånd, der er viklet stramt om sig selv. Kraften forbliver næsten konstant over hele udtrækslængden, hvilket har givet denne type bladfjeder sit navn. På grund af deres ensartede og pålidelige egenskaber bruges de ofte i modvægts- og oprulningsmekanismer, for eksempel i hospitalssenge, vinduesbalanceringssystemer og kabeloprullere.

Drivfjedre

En drivfjeder er et fladt bånd, der er viklet omkring en aksel og placeret i et hus. Hvor en konstantkraftfjeder giver et lineært træk, lagrer denne type bladfjeder et drejningsmoment, når den spændes op, og frigiver det jævnt over mange omdrejninger. Drivfjedre fås i konventionelle, forspændte og tværbuede varianter og bruges ofte i sikkerhedsseleoprullere, ledningsoprullere og timere.

Urfjedre

Urfjedre er bånd, der er viklet i en flad spiral. De leverer et drejningsmoment over en begrænset rotationsvinkel og vender derefter tilbage til udgangspositionen. Den kontrollerede og gentagelige bevægelse gør dem velegnede til opviklings-, balancerings- og returmekanismer inden for luftfart, medicinsk udstyr og elektronik.

Bladfjedre til køretøjsaffjedring

Bladfjedre til køretøjsaffjedring er buede bånd af fjederstål, der bærer belastning og absorberer stød mellem to fastgørelsespunkter. De bruges ofte i køretøjers affjedringssystemer.

Enkeltbladfjeder

Et enkelt, tilspidset fjederblad. Det er lettere, har ingen friktion mellem bladene og kræver mindre vedligeholdelse. Det gør typen velegnet til lettere køretøjer, hvor lav vægt er vigtigere end maksimal lasteevne.

Flerbladfjeder

Flere fjederblade med forskellig længde stables oven på hinanden. Friktionen mellem dem bidrager til dæmpning og øger bæreevnen. Det er standardvalget til varevogne, pickups og trailere med varierende belastning.

Parabolsk bladfjeder

Fjederbladene er tilspidset i en parabolsk profil, så spændingen fordeles jævnt langs hele længden. Færre blade og mindre friktion mellem bladene end i en konventionel flerbladfjeder giver lavere vægt og bedre kørekomfort ved samme belastningskapacitet.

Hvordan fungerer en bladfjeder? Sådan virker mekanismen

En bladfjeder fungerer som en bjælke. Når den belastes langs sin længde, bøjes båndet og lagrer energi som elastisk deformation. Fjederen frigiver energien som kraft, når den bevæger sig tilbage mod sin oprindelige form. Forholdet mellem nedbøjning og den kraft, fjederen afgiver, beskrives af kraft-nedbøjningskurven, som er en af de vigtigste specifikationer for enhver bladfjeder.

Fire faktorer bestemmer kurven: materialets elasticitetsmodul, båndbredde, fri længde og tykkelse. Tykkelsen har størst betydning. Fjederkonstanten er proportional med tykkelsen i tredje potens, så selv en lille ændring i materialetykkelsen kan ændre fjederkonstanten markant. Snævre tolerancer for båndmaterialets tykkelse er lige så vigtige som selve konstruktionen.

Hvor stabilt en fjeder bevarer forholdet mellem kraft og nedbøjning i hele sin levetid, afhænger af konstruktion, materiale, produktionskvalitet samt de belastninger og forhold, den udsættes for i brug. Kontrolleret bøjningsgeometri og præcis varmebehandling fastlægger den endelige frie form og reducerer restspændinger efter formningen. Overfladebehandlinger forlænger samtidig udmattelseslevetiden og beskytter mod korrosion.

Anvendelsesområder for bladfjedre

Bladfjedre egner sig til mange anvendelser, hvor der kræves pålidelig kraft på meget lidt plads. De bruges blandt andet inden for luftfart, forsvar og elektronik. To af de største anvendelsesområder er bilbranchens eftermarked og den medicinske sektor.

Bilbranchens eftermarked

Bladfjedre til køretøjsaffjedring bærer belastning og absorberer stød i affjedringssystemer til 4WD-køretøjer, lette erhvervskøretøjer (LCV) og varevogne på bilbranchens eftermarked. Andre steder i køretøjet driver drivfjedre sikkerhedsseleoprullere og vinduesmekanismer, mens urfjedre fører pedaler tilbage til udgangspositionen.

Medicinsk udstyr

Bladfjedre leverer kontrolleret kraft i meget lille skala i medicinsk udstyr, blandt andet autoinjektorer og systemer til glukosemåling. Rustfri stålkvaliteter bevarer ydeevnen gennem gentagne steriliseringscyklusser, så fjederen leverer den samme kraft fra første til sidste aktivering.

Almindelige materialer til bladfjedre

Bladfjedre fremstilles af kulstofstål, rustfrit stål samt nikkel- eller kobberlegeringer. Materialet vælges efter de egenskaber, anvendelsen kræver. Overfladebehandlinger kan desuden forbedre korrosionsbestandighed og udmattelseslevetid.

Det skal du overveje, når du vælger bladfjedre

Når du vælger en bladfjeder fra lager eller udvikler en kundetilpasset løsning, er der flere faktorer, der bør indgå i specifikationen:

• Den nødvendige kraft og vandring, og om kraften skal være konstant eller stige med nedbøjningen.
• Den tilgængelige plads, herunder plads til nedbøjning og monteringsgeometri.
• Kravet til levetid i antal cyklusser, som afgør materialevalg og tilladt spændingsniveau.
• Driftsmiljøet, herunder temperatur, korrosionsrisiko og kontakt med kemikalier eller rengøringsmidler.
• Fastgørelses- og monteringsmetode samt tolerancer for huller og kanter.
• Produktionsvolumen og krav til værktøj.

Det er billigere at få disse forhold på plads i konstruktionsfasen end at rette dem under valideringen. Derfor er det en fordel at inddrage fjederproducenten, før geometrien er fastlagt.

Hvorfor vælge Lesjöfors som producent af bladfjedre?

Med over 100 års ekspertise inden for bladfjedre designer og producerer vi i henhold til certificerede globale kvalitetssystemer, herunder ISO 9001, ISO 14001 og ISO 45001. Ud over et omfattende lagersortiment specialiserer vi os i kundetilpassede bladfjedre, der matcher dine specifikke krav til kraft, vandring, plads og montering. Du får teknisk support hele vejen fra koncept og prototypefremstilling til test og produktion. Vi tilpasser produktionen til ordrestørrelsen, fra manuel formning til fuldautomatiske linjer, uden at gå på kompromis med leveringstid eller ensartet kvalitet.

Se vores sortiment af bladfjedre, eller tal med vores ingeniører om en kundetilpasset løsning.