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Toleranzhülsen

Günstige Alternative zu Passfedern

| Redakteur: M.A. Bernhard Richter

Verbindungselemente wie Passfedern oder Verzahnungen sind aufwendig und teuer. Eine günstige Alternative können Toleranzhülsen sein, die einfacher zu handhaben sind.

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Toleranzhülsen sind eine kostengünstige Welle-Nabe-Verbindung. Dr. Tretter bietet sie in zahlreichen Ausführungen.
Toleranzhülsen sind eine kostengünstige Welle-Nabe-Verbindung. Dr. Tretter bietet sie in zahlreichen Ausführungen.
(Bild: Dr. Erich TRETTER GmbH + Co.)

Eigentlich sind Toleranzhülsen nichts anderes als geschlitzte Blechhülsen, in die Sicken und Wellenberge eingeprägt sind. Trotz ihrer scheinbaren Einfachheit lassen sie sich als kraftschlüssige Verbindungselemente vielseitig einsetzen – zum Beispiel in der Pumpen- und Antriebstechnik, in Verdichtern oder in Elektro-Motoren.

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Die Toleranzhülse sitzt im Spalt zwischen Lagerbohrung und Welle. Für den Festsitz sorgen die Wellenberge, die über den gesamten Umfang der Hülse verteilt sind und wie viele kleine Druckfedern wirken. Durch ein bestimmtes Übermaß der Toleranzhülse werden die Wellenberge elastisch verformt. Dadurch entsteht ein Kraftschluss zwischen Lager und Welle. Die Toleranzringe können so zum Beispiel Mittenversätze oder unterschiedliche Temperaturausdehnungen ausgleichen und Schwingungen oder Passungsrost verhindern. Ist ein genauer Rundlauf gefordert, erfolgt die Zentrierung durch die zu verbindenden Bauteile.

Im Vergleich zu anderen Verbindungsarten profitiert der Anwender von Toleranzhülsen deutlich. Denn anders als beim Kleben und Pressen lassen diese sich wieder lösen. Dies gilt auch für die Drehmomentübertragung – anders als bei der Keil- und Presspassung.

Bei der Montage spart der Anwender Zeit und Kosten. Die Hülsen benötigen wenig Platz und im eingebauten Zustand reduzieren sie Schwingungen und Geräuschentwicklungen.

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Anwender sollen mit Toleranzhülsen Herausforderungen begegnen, die sich im Zusammenhang mit Mittenversatz, Zentrierung, Schwingungen, Temperaturausdehnung, zu großen Toleranzen der Anschlusskomponenten oder auch der Drehmomentbegrenzung ergeben. Mit Toleranzhülsen lassen sich unbestimmte Kräfte sowie bestimmte Mindest- und Höchstkräfte übertragen.

Die Hülsen eignen sich auch, um Materialien mit unterschiedlichen Ausdehnungskoeffizienten miteinander zu verbinden. Das trifft bei Stahllagern in Aluminiumgehäusen oder Keramiklagern in der Pumpentechnologie zu.

Konkrete Preise werden genannt

Auf einer Welle mit Durchmesser 8 mm sollen drei Zahnriemenscheiben befestigt werden. Als Passfeder wurde eine 12 mm lange und 3 mm breite Feder ausgewählt. Diese kann 5,8 Nm übertragen. Eine vergleichbare Toleranzhülse ist die BN08-515 für bis zu 5,7 Nm.

Konkret würden die Kosten für die drei Zahnriemenscheiben bei der Passfederverbindung rund 96 Euro betragen, bei der Lösung mit den Toleranzhülsen 75 Euro. Ebenso bei der Welle: Während sich die Bearbeitungskosten bei der Passfederverbindung auf 71 Euro belaufen, sind es mit den Toleranzhülsen nur etwa 28 Euro, weil sie größere Toleranzen erlaubt und damit Ungenauigkeiten an den Bauteilen besser ausgleichen kann.

Teurer sind lediglich die Toleranzhülsen selbst mit 1,20 Euro – während die Kosten für die drei Passfedern zusammen nur 0,72 Euro betragen. Dafür entfallen die für die Passfederverbindung erforderlichen Sicherungsringe im Wert von 0,24 Euro. Insgesamt belaufen sich die Kosten bei der Passfederverbindung auf 168 Euro, bei der Lösung mit der Toleranzhülse auf 104 Euro. Pro Baugruppe lassen sich so rund 64 Euro einsparen, das ist eine Kostenersparnis von 38 %.

Als Material dient Federbandstahl, das in der Niro-Ausführung bis zu 250 °C unter gleichbleibenden Federeigenschaften standhält. Diese rostfreien, sauberen Toleranzhülsen lassen sich prozesssicher herstellen.

Es sind auch viele Sondermaterialien verfügbar. Neu im Programm sind Toleranzhülsen aus dem Federbandmaterial Hastelloy, einer korrosionsbeständigen Ni-Cr-Mo-W-Legierung. Der Werkstoff ist sowohl in oxidierenden und reduzierenden Medien als auch bei Temperaturen von –70 °C bis 450 °C beständig.

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