Dr. Tretter Toleranzhülsen als Verbindungselement

Toleranzhülsen – auch Toleranzringe genannt – gelten als kostengünstige Verbindung zwischen Welle und Nabe. Entwickelt wurden sie, um einen lösbaren Festsitz zwischen Welle und Bohrung zu erzeugen. Heute gibt es diese Alleskönner in zahlreichen Ausführungen.

Anbieter zum Thema

Klinkhammer Intralogistics GmbH

Schubert & Salzer Data GmbH

trivid GmbH

Dr. Erich TRETTER GmbH + Co.

Vor gut 30 Jahren erkannte die Dr. Erich Tretter GmbH + Co. die Vorteile von Toleranzhülsen. Deshalb bietet das Unternehmen heute diese Maschinenelemente in zahlreichen Ausführungen an (Bild 1).

Sie lassen sich als kraftschlüssige Verbindungselemente vielseitig einsetzen. Dabei sind sie nach Aussage des Unternehmens einfach zu handhaben und sehr wirtschaftlich. Denn gegenüber Press- und Klebeverbindungen könne man Verbindungen mit Toleranzhülsen wieder lösen.

Bei diesen Bauelementen handelt es sich um geschlitzte Blechhülsen, in die Sicken wie Wellenberge eingeprägt sind. Als Werkstoff wird Federstahl mit einer Härte von etwa 55 HRC verwendet. Die Toleranzhülse sitzt im Spalt zwischen Lagerbohrung und Welle. Für den richtigen Halt sollen die Wellenberge im Federstahl sorgen:

Durch ein Übermaß der Toleranzhülse werden die Wellenberge elastisch verformt, wodurch ein Kraftschluss zwischen Lager und Welle entsteht. Im Vergleich dazu seien formschlüssige Verbindungen wie Passfedern oder Vielkeilwellen in ihrer Herstellung aufwendiger und damit kostenintensiver als Toleranzhülsen. Hinzu komme, dass bei formschlüssigen Verbindungen häufig eine Kerbwirkung entstehe, welche die Dauerfestigkeit bei schwellender Belastung und bei Wechsellast deutlich herabsetze.

Eine glatte Welle und eine glatte Bohrung genügen

Im Prinzip seien für eine Verbindung nur eine glatte Welle und eine glatte Bohrung erforderlich. Trotz des einfachen Aufbaus können bei üblichen Toleranzhülsenabmessungen Drehmomente von beispielsweise 200 Nm bei einem Wellendurchmesser von 50 mm oder 1300 Nm bei einem Wellendurchmesser von 100 mm erreicht werden. Sind mehrere Toleranzhülsen auf einer Welle montiert, addieren sich die Drehmomente. Eine einfache Anpassung für unterschiedliche Belastungen ist deshalb möglich.

Für Toleranzhülsen gibt es verschiedene Anwendungsgebiete. Sie werden eingesetzt, um bestimmte und unbestimmte Kräfte sowie bestimmte Mindest- und Höchstkräfte zu übertragen. Sie werden auch bei Wälzlageranwendungen verwendet, bei denen die Verbindung keine definierte Kraft erfordert.

Dies sind zum Beispiel Befestigungen für Lüfter-, Resolver- und Riemenscheiben bei Elektromotoren oder auch einfache Einsatzfälle wie Befestigungen von Bediengriffen, Armlehnen- und Federrohren bei Sitzmöbeln sowie die drehbare Verbindung zwischen Ober- und Unterteil von Winkelsteckern für Servoantriebe. Spielt die Kraftübertragung eine Rolle, werden Toleranzhülsen zum Beispiel in Schwung- oder Zahnrädern in der Antriebstechnik eingesetzt.

Toleranzhülsen können somit theoretisch definierte Kräfte übertragen

Weil sich wie bei jeder Feder auch die Kräfte der Toleranzhülsen berechnen lassen, kann ihre Haftreibung ermittelt werden. Toleranzhülsen können somit theoretisch definierte Kräfte übertragen. Dieses Element kann deshalb nicht nur der Verbindung dienen, sondern auch als Rutschkupplung wirken.

Werden beispielsweise in der Antriebstechnik die Belastungen zu hoch, lässt sich auf Seiten des Antriebs ein Motorschaden verhindern, indem die Toleranzhülse zu rutschen beginnt. Interessant ist dieser Effekt auch im Lenksystem eines Fahrzeugs als Diebstahlschutz.

Beim Versuch, mit einem kräftigen Ruck am Steuer das Schloss zu knacken, rutscht die Lenkspindel durch und der Schließbolzen wird nicht beschädigt. Damit stellen Toleranzhülsen prinzipiell eine Art Sicherheits- oder Überlastkupplung dar.

Dort muss beachtet werden, dass die Oberflächen der als Rutschkupplung zu verbindenden Teile gehärtet und geschliffen sind, um ein sicheres Gleiten zu gewährleisten. In der Praxis sind dies die drei Bauteile: Welle, Toleranzhülse und Nabe, die alle maßlichen Toleranzen haben,

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