[Der Jens]

.
Das Thema Torsion oder Biegebelastung hat mir keine Ruhe gelassen und ich habe mich mal bei einem Bekannten erkundigt der es wissen müßte (Doktor der Physik).
Es gibt zu dem Thema auch eine nette mathematische Herleitung: Klick

Vorab:
Bei realen Schraubenfedern liegt eine Mischbelastung aus Torsions – und Biegebelastung vor.

Dabei gibt es einen Grenzfall: wenn die Steigung der Feder gleich Null ist, dann gibt es keine Torsionsbelastung, sondern nur eine Biegebelastung. Solche Spiralfedern werden z.B. in Uhren verwendet aber meines Wissens nicht in Autos oder Motorrädern.

Mit zunehmender Steigung wächst dann der Anteil der Torsionsbelastung.
Einen sinnvollen Grenzfall in der anderen Richtung gibt es nicht, der Grenzfall wäre eine zu einem langen Draht aufgezogene (also zerstörte) Schraubenfeder, deren Draht auf Zug belastet wird.

Aber es gibt einen anderen markanten Punkt:
Wenn die Steigung der Feder gleich dem halben Windungsdurchmesser ist, dann liegen Torsions – und Biegebelastung zu gleichen Teilen, also je 50% vor.
Eine Steigung von ½ D ist auch ein gängiger Wert für Schraubenfedern in Autos, zumindest für die federnden Windungen, und um die geht es ja.
(Nichtfedernde Windungen haben eine deutlich geringere Steigung)

Da der Drahtdurchmesser mit der 4. Potenz in die Torsionssteifigkeit eingeht und mit der 3. Potenz in die Biegesteifigkeit, liegt es nahe für Schraubenfedern die 3,5te Potenz für den Drahtdurchmesser anzuziehen.
Jedenfalls werde ich das zukünftig so handhaben.


In unserem Fall bedeutet das, daß eine Feder mit 12,8er Draht gegenüber einer mit 11,5er Draht um 45% härter ist. (Bei ansonsten identischen Daten)
.