Keil

Eine Passfeder ist ein kleiner Metallblock, üblicherweise aus Stahl, der in entsprechende Nuten sitzt, die in eine Welle und ein Gegenstück (typischerweise eine Riemenscheibe, ein Zahnrad oder eine Kupplung) eingearbeitet sind, um eine Relativdrehung zu verhindern. Wenn die Welle sich dreht, überträgt die Passfeder das Drehmoment direkt auf die Nabe ohne zu rutschen. Die Passfeder nimmt Scherkräfte über ihre flachen Flächen auf und stützt sich auf Reibung und die Nuthügel, um alles an Ort und Stelle zu halten.

Passfedern gibt es in mehreren Standardformen. Die verbreiteste ist die Vierkantfeder, ein einfacher rechteckiger Stab, oft mit leichter Verjüngung oben. Die Parallelfeder (auch Flachfeder genannt) hat keine Verjüngung und sitzt bündig in der Nut. Die Woodruff-Feder hat ein halbkreisförmiges Profil, sitzt in einer gekrümmten Aussparung auf der Welle und wird bevorzugt, wenn Bauteile axial entlang der Welle verschiebbar sein müssen. Keilfedern werden in schweren Maschinen eingesetzt, wo die Keilwirkung die Nabe fest greifen hilft.

Passfedern werden proportional zum Wellendurchmesser bemessen. Eine 12 mm Welle nimmt üblicherweise eine 4 mm x 4 mm Vierkantfeder, während eine 25 mm Welle eine 8 mm x 7 mm Feder braucht. Die Länge variiert je nach Anwendung, von 15 mm bei beengtem Platz bis über 100 mm bei industriellen Antrieben. Das Material ist fast immer vergüteter Baustahl, gehärtet, um dem Verschleiß in den Nuten zu widerstehen. Die Feder selbst muss weicher sein als die Welle oder Nabe; ist sie härter, zerkratzt sie die Nuten, statt gleichmäßig zu verschleißen.

Die Nuten (oder Nutsitze) werden mit einem Räumwerkzeug oder Fräser in die Welle und Nabe eingefräst. Enge Toleranzen sind entscheidend: Zu locker und die Feder klappert oder schert bei Last; zu eng und der Einbau beschädigt die Feder oder die Nabe. In Herstellungsnormen gibt es Standardtoleranzen, um sicherzustellen, dass Teile richtig passen.

Passfedern brechen, wenn Drehmomentspitzen das übersteigen, was die Feder in Scherung aufnehmen kann, wodurch sie reißt oder verformt. Eine abgescherte Feder deutet entweder auf Wellenüberlastung oder auf eine fest sitzende Kupplung weiter unten hin. Im Gegensatz zu einer Schraube oder einem Lager ist eine Passfeder ein einmaliges Sicherheitselement: Sie gibt nach, bevor die Welle sich biegt. Der Austausch erfordert das Abmontieren der Nabe, weshalb Passfedern manchmal von Gewindesicherungen oder Flanschen begleitet werden, um zusätzliche Sicherheit zu schaffen. Bei starker Vibration kann die Feder sich langsam aus den Nuten herausbewegen, wenn die Passung locker ist, was zu allmählichem Antriebsverlust führt.