TREP-Scheiben
TREP-Scheiben sind vormontierte Tellerfedernpakete (3L/4L) mit hoher Federkraft zur Kompensation von Setzverlusten, Relaxation und thermischen Effekten. Sie bestehen aus gestapelten Federn und ggf. Unterlegscheiben, verbunden durch eine Hülse. Anwendung bei Schraubenverbindungen mit dynamischer Belastung; nicht geeignet für elektrisch leitende Verbindungen. Nachteile: hoher Bauraum, Gewicht, begrenzte Festigkeitsklassen. NSK-Scheiben bieten eine kompaktere Alternative.
- Aufbau und Funktionsweise
TREP-Scheiben sind vormontierte Tellerfedernpakete, bestehend aus drei (3L) oder vier (4L) gestapelten Tellerfedern, optional ergänzt durch eine Unterlegscheibe zur Schonung der Gegenlagen. Die Komponenten sind durch eine Hülse fixiert.
TREP 3L: für Schrauben ≥ Festigkeitsklasse 8.8 bis 12.9
TREP 4L: für Schrauben ≤ Festigkeitsklasse 8.8 (z. B. 5.6 bis 8.8)
Die Bauform erzeugt durch axiale Verformung beim Anziehen eine hohe Rückstellkraft.
- Wirkprinzipien
Das Wirkprinzip beruht auf der elastischen Federwirkung der konischen Geometrie:
- Speicherung mechanischer Energie
- Erzeugung einer axialen Rückstellkraft
- Kompensation von Setzerscheinungen, Relaxation und thermischen Ausdehnungen
- Durch unterschiedliche Stapelkonfigurationen wird die Federkennlinie angepasst (weich/hart).
- Anwendung
Geeignet für Schraubenverbindungen mit:
- hohen Vorspannkräften
- Setzverlusten oder thermischen Schwankungen
- dynamischer Beanspruchung
Typische Einsatzgebiete:
- Maschinenbau
- Energieanlagen (z. B. Turbinen)
- Fahrzeugtechnik
- Flanschverbindungen
Nicht geeignet für:
- Schraubenverbindungen > Festigkeitsklasse 12.9
- Elektrische Kontaktverschraubungen gemäß DIN EN 17976
- Anwendungen mit isolierenden Zwischenschichten
- Vorteile
- Sehr hohe Vorspannkraftaufnahme
- Kompensation von Setz- und Temperatureffekten
- Anpassbare Kennlinie (über 3L/4L-Konfiguration)
- Lange Lebensdauer, zuverlässig bei dynamischer Belastung
- Überlastkompensation bei kurzfristiger Kraftspitze
- Nachteile
- Reduzierter Druckkegel, wenn keine Unterlegscheibe verwendet wird
- Gefahr von Kriech- und Relaxationserscheinungen bei weichen Auflagen
- Nur für zwei Festigkeitsbereiche optimiert
- Erhöhter Bauraum, höheres Gewicht, hoher Materialverbrauch
- Deutlich höhere Kosten als einteilige Lösungen
- Normative Einordnung
Relevante Normen:
- DIN EN 16983 (früher DIN 2093) – Maße, Werkstoffe, Prüfmethoden
- VDI 2230 – Berechnung hochbelasteter Schraubenverbindungen
- NFF 61-011 / 021 (veraltet, ersetzt durch EN 17976:2025)
- Konstruktive Hinweise
- Nur mit harten, planen Unterlagen verwenden oder mit Unterlegscheibe kombinieren
- Abstand Schraubenkopf – Scheibe beachten (Kantenpressung vermeiden)
- Kennlinien vom Hersteller einholen und beachten
- Nach DIN EN 16983 auf Resthöhe und Setzverhalten prüfen
- Vergleich zu NSK-Scheiben
Beide Systeme wirken mechanisch multifunktional, aber NSK-Scheiben sind:
- einteilig,
- kompakter,
- leichter,
- kostengünstiger und
- bieten dieselbe Funktionalität – inklusive Kompensation von Lockerung und Losdrehsicherung bei verbesserter Gleitfestigkeit.
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Elektrisch leitende Verbindungen
Elektrisch leitende Schraubenverbindungen sichern niederohmige Stromübertragung bei gleichzeitiger mechanischer Belastbarkeit, auch über isolierende Schichten. Die NSK-K-Kontaktscheibe kombiniert Stromleitung, federnde Wirkung und Losdrehsicherung – ideal für Erdung und Potenzialausgleich. Siehe auch Fachbericht NSK-E.
NSK-Scheiben
NSK-Scheiben sind einteilige, multifunktionale Schraubensicherungselemente, die kraft- und formschlüssig gegen Lockern und Losdrehen wirken. Sie steigern die elastische Nachgiebigkeit und Gleitfestigkeit, eignen sich bis Festigkeitsklasse 12.9 auch für elektrisch leitende Verbindungen (Erdung & Potentialausgleich) sowie elektrischen Kontaktverschraubungen, erfüllen diverse Normen, wie die DIN EN 17976, DIN 25201, DIN 50343, DIN 267 Teil 26, gelten als Stand der Technik und bieten montagefreundliche, normkonforme sowie kosten- und gewichtseffiziente Lösungen.
Relaxation
In der Lockerungsphase führt Relaxation als zeitabhängiger Spannungsabbau bei konstanter Dehnung zu einem schleichenden Verlust der Vorspannkraft. Ursache ist Mikroplastizität oder viskoelastisches Fließen an Kontaktflächen. Dies beeinträchtigt Gleitfestigkeit und Funktion, weshalb laut VDI 2230 geeignete Werkstoffe und Konstruktionen erforderlich sind.
Tellerfedern
Tellerfedern sind konische Federelemente aus gehärtetem Federstahl, die durch elastische Verformung eine hohe axiale Rückstellkraft erzeugen. Sie kompensieren Setzverluste, Relaxation und thermische Längendehnung in Schraubenverbindungen und werden bei dynamischer oder thermischer Belastung eingesetzt. Nicht geeignet sind sie für elektrisch leidende Verbindungen oder als Losdrehsicherung. Vorteile sind die hohe Vorspannkraft, Lebensdauer und anpassbare Federkennlinie, Nachteile u. a. der reduzierte Druckkegel, Korrosionsanfälligkeit und hohe Konstruktionsaufwand. Sie unterliegen Normen wie DIN EN 16983 und VDI 2230. Für multifunktionale Anforderungen sind NSK-Scheiben eine überlegene Alternative.
Elektrische Kontaktverschraubungen
Elektrische Kontaktverschraubungen übertragen Strom über geklemmte Kontaktflächen der Leitermaterialien, nicht über die Schraube. Sie erfordern stabilen Kontaktdruck und minimale Anzahl an Trennfugen. NSK-E/EL-Scheiben bieten elastische Nachgiebigkeit, Losdrehsicherung und normkonforme Sicherheit – ideal für moderne Anwendungen. Siehe auch Fachbericht NSK-E.
DIN EN 17976
Die DIN EN 17976:2025-03 definiert europaweit neue Standards für Schraubverbindungen in Schienenfahrzeugen und ersetzt dabei die bisherige DIN 25201. Im Fokus steht ein doppelter Sicherungsansatz gegen Lockern und Losdrehen. Veraltete Elemente wie Federringe sind unzulässig. Für elektrische Verschraubungen sind nur einzelne Sicherungselemente erlaubt. Auf Basis der definierten Eigenschaften von Federelementen kann die elastische Nachgiebigkeit und Gleitfestigkeit gesteigert werden. Siehe auch Fachbericht Eisenbahningenieur.
Setzen
In der Lockerungsphase sinkt die Vorspannkraft einer Schraubenverbindung zunächst durch Setzeffekte. Das „Setzen“ erfolgt durch das plastische Einebnen von Oberflächenrauigkeiten in den Auflageflächen, den belasteten Flanken der gepaarten Gewinde und sonstigen Trennfugen. Die Höhe des Setzbetrages ist abhängig von der Anzahl der Trennfugen und den Rauigkeiten der Oberflächen. Der Setzvorgang beginnt bereits bei der Montage und ist innerhalb einiger Stunden abgeschlossen.
Gleitfestigkeit
Gleitfestigkeit bezeichnet die maximale Scherkraft, die eine Schraubenverbindung übertragen kann, bevor Bauteile gegeneinander gleiten. Besonders bei kurzen Klemmlängen erhöht der Einsatz federnder Elemente wie Spannscheiben (DIN 6796) oder NSK-Scheiben die Sicherheit gegen Gleiten deutlich. Neben funktionalen Vorteilen unterstützen diese Elemente auch Leichtbauziele und CO₂-Reduktion. Eine Bewertung erfolgt z. B. nach VDI 2230 Blatt 1. Siehe auch Fachbericht Eisenbahningenieur.
