Eine Torsionsfeder ist eine Feder, die auf der Grundlage von Torsion arbeitet. Eine gespannte Torsionsfeder übt eine Torsion in der entgegengesetzten Richtung aus und ist proportional zu dem Winkel, unter dem die Feder gespannt ist. Es gibt zwei Arten von Torsionsfedern.
Torsionsstäbe
Gerade Stäbe aus Metall oder Gummi, die durch Torsion an den Enden, einer Drehung (Scherbeanspruchung) um die eigene Achse ausgesetzt sind.
(Dreh-) Schenkelfedern
Dann gibt es einen anderen Typ, der als (Dreh-) Schenkelfeder bezeichnet wird. Im Wesentlichen ist dies ein Metallstab oder -draht in der Form einer Spirale. Torsionsfedern werden auf unterschiedliche Art und Weise verwendet. Bekannte Anwendungen sind spiralförmige Schenkelfedern, die sich in Wäscheklammern und Mausefallen befinden.
Zweifellos sind Sie mit Federungssystemen an Autos vertraut. Für komfortable Fahrten oder den Off-Road-Einsatz sind viele Lösungen verfügbar. Zum Beispiel eine Torsionsstabfederung: das ist eine massive Stahltorsionsfeder die an dem Chassis eines Fahrzeugs an einem Ende mit einem Hebelarm und am anderen Ende an der Radachse angebracht ist. Was diese Konstruktion ausmacht ist, dass sie Stöße absorbiert, wenn die Räder über Unebenheiten und raue Straßenoberflächen rollen. Dieses führt zu höherem Komfort für Fahrer und Passagiere im Auto. Wie bereits berichtet, werden Torsionsstabaufhängungen in vielen modernen PKWS, Nutzfahrzeugen und auch in Militärfahrzeugen verwendet.
Dann möchten wir Sie über die Stabilisatorposition informieren, die in vielen Federungssystemen für Fahrzeuge verwendet wird und auch das Torsionsfederprinzip verwenden.
Garagentore sind oft mit großen, spiralförmigen Torsionsfedern ausgestattet die das Gewicht von Garagentoren ausgleichen. Eine Variante dieser Anwendung wird auch verwendet um die Kofferraumdeckel bei Autos zu öffnen. Dann gibt es noch kleine, manchmal sehr kleine, spiralförmige Torsionsfedern die zum Öffnen und Schließen von Pop-Up-Türen von Digitalkameras und CD-Playern verwendet werden. Sie finden sogar Federn in den Schnallen der Sicherheitsgurte in Flugzeugen sowie in fast allen Schliesssytemen.
Haben Sie jemals Ihre Pendeluhr untersucht? Die Torsionskurbel, die Sie in den Pendeluhren finden, ist ein radförmiges Gewicht, das in der Mitte durch eine Torsionsfeder aufgehoben wird. Das Gewicht dreht sich dann, um die Federachse anstatt es wie ein normales Pendel zu schwingen. Die Kraft der Feder kehrt die Drehrichtung um, sodass das Rad vor und zurückschwingt, angetrieben von den Zahnrädern in der Uhr.
Die alten Griechen und Römer waren bereits mit Torsionsfedertechniken vertraut. Sie benutzten zum Beispiel verdrehte Seile (auch Sehnen genannt), um Energie zu „speichern“, mit denen Waffen wie Katapulte bedient werden konnten. Beispiele hierfür sind der Onager, eine besondere Art Schleuder oder ähnliche Waffen, die wir heute als Ballista (von den Griechen benutzt) kennen, sowie der Skorpion (wie von den Römern verwendet).
Ein weiteres schönes Beispiel für sehr spezifische Federn finden Sie in mechanischen Uhren. Die Feder, die Sie dort finden können, ist eine Haarnadelfeder, eine sehr kleine, spiralförmige Torsionsfeder. Diese drückt das Auswuchtrad zurück in die Mitte und dreht es gleichzeitig vor und zurück. In diesem Sinne handelt es sich tatsächlich um eine Miniversion des Mechanismus, den Sie in einer Pendeluhr finden.
Videoprojektoren können auch mit sehr kleinen Torsionsfedern ausgestattet werden. Viele Videoprojektoren sind mit einem Digital Micromirror Device (oder DMD) Chip ausgestattet. Diese Chips verwenden Hunderte oder Tausende von kleinen Spiegeln auf sehr kleinen Torsionsfedern, welche auf einer Siliziumoberfläche angebracht sind, um das Bild bei Reflektieren von Licht auf dem Bildschirm zu erzeugen.
Dann gibt es die sogenannte D'Arsonval-Bewegung, die wir in mechanischen Messgeräten finden, um elektrischen Strom zu messen oder genauer gesagt, darauf hinzuweisen. Das ist auch eine Art Torsionsbalance. Eine an der Anzeige angebrachte Drahtspule dreht sich gegen den Widerstand einer Torsionsfeder in einem Magnetfeld. Hier ist es das Gesetz von Hooke, das dafür sorgt, dass der Winkel des Zeigers proportional zum Strom ist.
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