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Rändelung

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Nahaufnahme einer Links-Rechts-Rändelung
Bleistiftspitzer mit Rändelschraube

Rändelungen oder Rändel, teils auch Kordel, sind mittels Rändeln hergestellte umlaufende Gestaltabweichungen, die in einen metallenen Rotationskörper eingeprägt werden. Rändelungen können ein Werkstück griffiger gestalten und somit ein Abrutschen verhindern, z. B. an einer Hantel. Die Rändelung kann dabei verschiedene Formen annehmen und durch Fräsen, durch Drücken oder durch Einprägen auf einer Drehmaschine eingebracht werden.

Münzen werden gerändelt, um am Münzrand das Abschleifen oder Abfeilen von Edelmetallen leichter erkennbar zu machen. Die Rändelung am Münzrand nimmt oft die Gestalt einer Zahnung, eines Laubrandes oder eines Textes an.

Technische Anwendung

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Rändelpressverbindung

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Die Rändelpressverbindung ist ein Vertreter der form- und kraftschlüssigen Welle-Nabe-Verbindung, bei der durch das Einpressen eines gerändelten Fügepartners ein Gegenprofil im weicheren Gegenkörper erzeugt wird. Sie zählt zu den Pressverbindungen und wird insbesondere in der Antriebstechnik eingesetzt, wenn kompakte, spielfreie und hoch belastbare Verbindungen gefordert sind. Für Rändelpressverbindungen mit zylindrischen Bauteilen werden überwiegend Rändelformen mit achsparallelen Riefen verwendet, beispielsweise die Rändelform RAA nach DIN 82 oder der Rändeltyp A nach ISO 13444.

Wirkmechanismus

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Die Leistungsübertragung (oft Drehmoment- und Axialkraftübertragung) erfolgt durch das Zusammenwirken von Formschluss, der durch das beim Fügen erzeugte Gegenprofil entsteht, und Kraftschluss bzw. Reibschluss infolge der Presspassung zwischen den Fügepartnern.

Bauformen

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Je nach Anordnung der Rändelung vor dem Fügen werden zwei Bauformen unterschieden. Beim Außen-Rändelpressverband (ARPV)[1][2][3] befindet sich die Rändelung auf der Welle und erzeugt beim Einpressen das Gegenprofil in der weicheren Nabe. Beim Innen-Rändelpressverband (IRPV)[4] trägt die Nabe die Rändelung, während das Gegenprofil beim Fügen in der weicheren Welle entsteht. Beide Bauformen beruhen auf demselben Wirkprinzip und unterscheiden sich lediglich durch die Lage der profilgebenden Rändelung und des Übermaßbereiches vor dem Fügen.

Bauformen der Rändelpressverbindung

Fügecharakter

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Die Herstellung der Verbindung erfolgt durch Einpressen der gerändelten Komponente in das Gegenstück mit Übermaß. Dabei kann das Gegenprofil je nach Geometrie durch formende, schneidende oder kombinierte Gegenprofilerzeugung entstehen. Der Form- und Schneidcharakter wird durch die Größe des Fasenwinkels am formgebenden Bauteil festgelegt.

  • formend: plastische Verformung des weicheren Werkstoffs ohne spanenden Materialabtrag bei Fasenwinkeln kleiner 15°[5]
  • schneidend: materialabtragende Ausbildung des Gegenprofils (Spanbildung) bei Fasenwinkeln zwischen 80° bis 100°[5]
  • kombiniert: Überlagerung formender und schneidender Gegenprofilentstehung (geringe industrielle Relevanz)

Auslegung

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Die Auslegung von Rändelpressverbindungen umfasst die Bestimmung der erforderlichen Fügekraft sowie die Berechnung der im Betrieb übertragbaren Belastungen. Hierzu zählen insbesondere die erforderliche Einpresskraft[6], das maximal übertragbare Drehmoment[7], die zulässige Axialkraft sowie die Dauerfestigkeit unter zyklischer Torsionsbeanspruchung[8][9][10]. Aufgrund der komplexen Kontakt- und Umformvorgänge[11] basieren die Berechnungsverfahren überwiegend auf semi-empirischen Modellen[12] mit experimentell ermittelten Kennwerten[13], welche im Auslegungsprozess durch simulative Untersuchungen[14][15] ergänzt werden.

Vorteile und Nachteile der Rändelpressverbindung

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Vorteile

  • hohe Leistungsdichte und geringer Bauraumbedarf
  • spielfreie Drehmomentübertragung
  • wirtschaftliche Fertigung der Rändelung

Nachteile

  • erforderlicher Härteunterschied zwischen den Bauteilen
  • zerstörungsbehaftete Demontage (bei formendem Fügecharakter)

Anwendungen

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Rändelpressverbindungen werden unter anderem zum Fügen von Rotorpaketen auf Wellen elektrischer Maschinen sowie im Antriebsstrang[16][17] beim Fügen dünnwandiger Kegelräder oder Ritzel eingesetzt.

Literatur

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Einzelnachweise

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  1. ↑ T. Gerstmann, B. Awiszus, L. Suchý, E. Leidich: Numerische Analyse des Montage- und Übertragungsverhaltens von Rändelpressverbänden. In: Welle-Nabe-Verbindungen 2016. VDI Verlag, 2016, ISBN 978-3-18-102287-0, S. 91–104, doi:10.51202/9783181022870-91 (vdi-verlag.de [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  2. ↑ Florian Mörz: Torsionsbelastete Rändelpressverbindungen - Gestaltung, Ausführung und Auslegung. 8. September 2021, doi:10.21268/20210908-1 (tu-clausthal.de [abgerufen am 2. Juli 2026] MyCoRe Community).
  3. ↑ M. Bader: Auswahl, Gestaltung und Dimensionierung selbstschneidender und -formender Welle- Nabe-Verbindungen. In: Welle-Nabe-Verbindungen 2016. VDI Verlag, 2016, ISBN 978-3-18-102287-0, S. 79–90, doi:10.51202/9783181022870-79 (vdi-verlag.de [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  4. ↑ Tobias Hentschel, Alexander Hasse, Erhard Leidich: Influence of form fit and hardening condition in plastically deformed contact zones on the static load-bearing capacity of inner knurled interference fits. In: Results in Engineering. Band 32, ISSN 2590-1230, S. 111639, doi:10.1016/j.rineng.2026.111639 (elsevier.com [abgerufen am 2. Juli 2026] , Datum=2026-12).
  5. 1 2 Christian Spura, Bernhard Fleischer, Herbert Wittel, Dieter Jannasch: Roloff/Matek Maschinenelemente. 2025, doi:10.1007/978-3-658-46492-9 (springer.com [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  6. ↑ Stefan Kleditzsch, Birgit Awiszus, Michael Lätzer, Erhard Leidich: Numerical and analytical investigation of steel–aluminum knurled interference fits: Joining process and load characteristics. In: Journal of Materials Processing Technology. Band 219, Mai 2015, S. 286–294, doi:10.1016/j.jmatprotec.2014.12.019 (elsevier.com [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  7. ↑ M. Lätzer, E. Leidich, S. Kleditzsch, B. Awiszus: Untersuchungen zum Übertragungsverhalten von Rändelpressverbänden aus Stahl-Aluminium. In: Forschung im Ingenieurwesen. Band 79, Nr. 1-2, Juni 2015, ISSN 0015-7899, S. 41–56, doi:10.1007/s10010-015-0188-z (springer.com [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  8. ↑ Florian Mörz: Torsionsbelastete Rändelpressverbindungen - Gestaltung, Ausführung und Auslegung. 8. September 2021, doi:10.21268/20210908-1 (tu-clausthal.de [abgerufen am 2. Juli 2026] MyCoRe Community).
  9. ↑ Hentschel, Tobias ; Hasse, Alexander ; Leidich, Erhard: Gestaltfestigkeit von Innen-Rändelpressverbänden unter zyklischer Torsionsbelastung. In: THELEM Universitätsverlag (Hrsg.): Dresdner Maschinenelemente Kolloquium DMK 2026. THELEM Universitätsverlag, Dresden 2026, ISBN 978-3-95908-579-3, S. 332–342.
  10. ↑ Lukas Suchy, E. Leidich, A. Hasse, T. Gerstmann, B. Awiszus: Fatigue strength of inner knurled interference fit joined by forming and cutting methods. In: Frattura ed Integrità Strutturale. Band 13, Nr. 49, 27. Juni 2019, S. 429–434, doi:10.3221/IGF-ESIS.49.41 (fracturae.com [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  11. ↑ Lukáš Suchý, Erhard Leidich, Thoralf Gerstmann, Birgit Awiszus: Influence of Hub Parameters on Joining Forces and Torque Transmission Output of Plastically-Joined Shaft-Hub-Connections with a Knurled Contact Surface. In: Machines. Band 6, Nr. 2, 9. April 2018, ISSN 2075-1702, S. 16, doi:10.3390/machines6020016 (mdpi.com [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  12. ↑ Tobias Hentschel, Alexander Hasse, Erhard Leidich: Influence of form fit and hardening condition in plastically deformed contact zones on the static load-bearing capacity of inner knurled interference fits. In: Results in Engineering. Band 32, ISSN 2590-1230, S. 111639, doi:10.1016/j.rineng.2026.111639 (sciencedirect.com [abgerufen am 2. Juli 2026] , Datum=2026-12-01).
  13. ↑ N. Klügel, G. Schäfer, A. Lohrengel: Experimentelle Untersuchungen für den praktischen Einsatz von Rändelpressverbindungen. In: Mitteilungen aus dem Institut für Maschinenwesen der Technischen Universität Clausthal. vol. 50, 23. Juni 2026, ISSN 0947-2274, S. 13, doi:10.21268/20260623-1 (tu-clausthal.de [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  14. ↑ Stefan Kleditzsch, Michael Lätzer, Birgit Awiszus, Erhard Leidich: Numerical Investigation of Knurled Shaft-Hub Connections and Especially of the Joining Process. In: Materials Science Forum. Band 773-774, 2014, ISSN 1662-9752, S. 18–27, doi:10.4028/www.scientific.net/MSF.773-774.18 (scientific.net [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  15. ↑ T. Gerstmann, B. Awiszus, L. Suchý, E. Leidich: Numerische Analyse des Montage- und Übertragungsverhaltens von Rändelpressverbänden. In: Welle-Nabe-Verbindungen 2016. VDI Verlag, 2016, ISBN 978-3-18-102287-0, S. 91–104, doi:10.51202/9783181022870-91 (vdi-verlag.de [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  16. ↑ H. Coban, A. K. M. De Silva, D. K. Harrison: Mill-knurling as an alternative to laser welding for automotive drivetrain assembly. In: CIRP Annals. Band 58, Nr. 1, 1. Januar 2009, ISSN 0007-8506, S. 41–44, doi:10.1016/j.cirp.2009.03.122 (sciencedirect.com [abgerufen am 2. Juli 2026]).
  17. ↑ M. Bader, G. Woitsch: Leistungsfähige, kombinierte Rändelverbindung im Antriebstrang batterie-elektrischer Fahrzeuge. In: Wellen und Welle-Nabe-Verbindungen 2024. VDI Verlag, 2024, ISBN 978-3-18-102443-0, S. 143–156, doi:10.51202/9783181024430-143 (vdi-verlag.de [abgerufen am 2. Juli 2026]).
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