Bei formschlüssigen Welle-Nabe-Verbindungen wird das Drehmoment durch die geometrische Gestaltung von Welle und Nabe übertragen. Verschiedene Profile und Verbindungstypen stehen zur Verfügung, die je nach Belastung, Drehmoment und Einbausituation gewählt werden.
Radial verstiften
Welle und Nabe werden mit einem Stift, Kerbstift, Spannstift oder Kegelstift verbunden. Diese einfache Lösung eignet sich für geringe Drehmomente und niedrige Drehzahlen. Nachteilig ist die Schwächung der Welle durch die notwendige Stiftbohrung.
Stirnseitig axial verstiften
Bei dieser Variante werden Welle und Nabe mit einem Presssitz verbunden und stirnseitig durch eine Bohrung mit einem Stift gesichert. Diese Methode eignet sich nur für Verbindungen am Wellenende und überträgt geringe Drehmomente. Sie wird in der Regel bei der Montage hergestellt, wenn die Nabe bereits auf der Welle sitzt.
Schraube und angefräste Welle
Eine Schraube auf der Stirnseite drückt über eine Scheibe die Nabe gegen einen Anschlag auf der Welle. Dabei übertragen entweder zwei plan gefräste Flächen oder alternativ eine Passfeder das Drehmoment. Diese Bauform kombiniert einfache Montage mit sicherer Momentenübertragung, erfordert jedoch eine präzise Anpassung von Welle und Nabe.
Passfederverbindung
Die Passfederverbindung ist die am weitesten verbreitete Lösung für kleine bis mittlere Drehmomente. In Welle und Nabe wird jeweils eine Nut gefräst, in die eine Passfeder eingelegt wird. Diese Verbindung erlaubt eine einfache Montage und Demontage, fixiert den Winkel zwischen Welle und Nabe und verhindert ein axiales Verschieben während des Betriebs.
Vierkantprofil
Ein Vierkantprofil bietet eine robuste, einfach zu realisierende Formschlusstechnologie. Vierkantwellen sind als Fertigprofile erhältlich, und die entsprechende Aufnahme in der Nabe lässt sich leicht fräsen. Durch die Gestaltung der Ecken wird die Passung verbessert und die Belastung gleichmäßig verteilt.
Keilwelle
Keilwellen besitzen ein genormtes Profil mit parallelen Flanken. Je nach Ausführung sind vier bis zwanzig Keile gleichmäßig über den Umfang verteilt. Die Zentrierung kann innen, über den Kern, oder außen, über die Flanken erfolgen. Innenzentrierte Ausführungen ermöglichen ein axiales Verschieben der Nabe, während flanken-zentrierte Varianten für stoßartige oder wechselnde Belastungen besser geeignet sind. Keilwellen sind nach DIN ISO 14 und DIN 5464 genormt.
Kerbverzahnung
Bei der Kerbverzahnung bilden Welle und Nabe ein Profil mit geraden Flanken im Winkel von 60 Grad. Die Vielzahl der Zähne ermöglicht eine hohe Drehmomentübertragung bei minimaler Schwächung der Welle. Diese Verbindung eignet sich nicht für Schiebesitze, findet aber breite Anwendung in Bohrspindeln und Antriebswellen von Fahrzeugen. Kerbverzahnungen sind in DIN 5481 genormt.
Polygonwelle
Polygonverbindungen übertragen Kräfte über flächige Kontaktzonen, wodurch die Flächenpressung gleichmäßig ansteigt und wieder abnimmt. Durch die sanften Übergänge ist die Kerbwirkung gering. Die Fertigung in IT6-Qualität gewährleistet hohe Rundlaufgenauigkeit. Gängige Profile sind P3G (DIN 32711) mit drei und P4C (DIN 32712) mit vier Übertragungsflächen. Das P4C-Profil erlaubt zudem axiale Bewegung unter Last.
