Federstifte werden in vielen verschiedenen Baugruppen aus unterschiedlichen Gründen eingesetzt: als Scharnierbolzen und Achsen, zur Ausrichtung von Bauteilen oder einfach zur Verbindung mehrerer Bauteile. Sie werden durch Walzen und Formen eines Metallstreifens zu einer zylindrischen Form hergestellt, die radiale Kompression und Rückstellung ermöglicht. Bei sachgemäßer Anwendung bieten Federstifte zuverlässige und robuste Verbindungen mit hervorragender Haltekraft.
Bei der Montage werden die Federstifte zusammengedrückt und passen sich dem kleineren Bohrungsloch an. Der zusammengedrückte Stift übt dann eine radiale Kraft nach außen gegen die Bohrungswand aus. Die Fixierung erfolgt durch die Kompression und die daraus resultierende Reibung zwischen Stift und Bohrungswand. Daher ist eine große Kontaktfläche zwischen Stift und Bohrung entscheidend.
Eine Erhöhung der Radialspannung und/oder der Kontaktfläche kann die Haltekraft optimieren. Ein größerer, schwererer Stift weist eine geringere Flexibilität auf, wodurch die Federvorspannung bzw. die Radialspannung höher ausfällt. Schraubenfederstifte bilden hier eine Ausnahme, da sie in verschiedenen Ausführungen (leicht, Standard und schwer) erhältlich sind und somit innerhalb eines bestimmten Durchmessers ein breiteres Spektrum an Festigkeit und Flexibilität bieten.
Es besteht ein linearer Zusammenhang zwischen Reibung/Haltekraft und der Eingriffslänge eines Federstifts in einer Bohrung. Eine Vergrößerung der Stiftlänge und der damit verbundenen Kontaktfläche zwischen Stift und Bohrung führt daher zu einer höheren Haltekraft. Da am Stiftende aufgrund der Fase keine Haltekraft vorhanden ist, muss die Faselänge bei der Berechnung der Eingriffslänge berücksichtigt werden. Die Stiftfase darf sich keinesfalls in der Scherebene zwischen den Bohrungen befinden, da dies zu einer Umwandlung der Tangentialkraft in eine Axialkraft führen kann. Diese kann ein „Wandern“ des Stifts oder eine Bewegung weg von der Scherebene begünstigen, bis die Kraft neutralisiert ist. Um dies zu vermeiden, wird empfohlen, dass das Stiftende mindestens einen Stiftdurchmesser über die Scherebene hinausragt. Dieser Zustand kann auch durch konische Bohrungen verursacht werden, die ebenfalls eine Umwandlung der Tangentialkraft in eine Auswärtsbewegung bewirken können. Daher wird empfohlen, Bohrungen ohne Konizität zu verwenden. Falls eine Konizität erforderlich ist, sollte diese unter 1° liegen.
Federstifte nehmen an Stellen, an denen sie nicht vom Trägermaterial gestützt werden, einen Teil ihres ursprünglichen Durchmessers wieder an. Bei Ausrichtungsanwendungen sollte der Federstift zu 60 % seiner Gesamtlänge in die Ausgangsbohrung eingeführt werden, um seine Position dauerhaft zu fixieren und den Durchmesser des überstehenden Endes zu begrenzen. Bei freisitzenden Scharnieren sollte der Stift in den äußeren Bauteilen verbleiben, sofern die Breite jeder dieser Positionen mindestens dem 1,5-Fachen des Stiftdurchmessers entspricht. Ist diese Vorgabe nicht erfüllt, kann es ratsam sein, den Stift im mittleren Bauteil zu belassen. Reibpassungsscharniere erfordern, dass alle Scharnierkomponenten mit passenden Bohrungen versehen sind und dass jede Komponente, unabhängig von der Anzahl der Scharniersegmente, einen maximalen Eingriff mit dem Stift gewährleistet.
Veröffentlichungsdatum: 11. Januar 2022