Passung

Bei Passungsangaben in technischen Zeichnungen werden Innenmaße (z. B. Durchmesser einer Bohrung) und Außenmaße (z. B. Durchmesser einer Welle) getrennt betrachtet. Die Passungsangaben können dabei in Form der Angabe von oberen und unteren Abmaßen oder durch Toleranzkurzzeichen geschehen.

Toleranzkurzzeichen in technischen Zeichnungen sind nach DIN genormt. Die entsprechende Norm ist die DIN 406, die sich mit Maßeintragungen beschäftigt.

Die Passungsangabe selbst besteht immer aus einem oder zwei Buchstaben und einer Zahl. Der bzw. die Buchstaben gibt die Lage des Toleranzfeldes zum Nennmaß, die Toleranzlage, an. Die Zahl kennzeichnet die Größe des Toleranzfeldes, den Toleranzgrad. Siehe dazu: Toleranz (Passungsangaben nach ISO). Zur Darstellung der Toleranzen von Innenmaßen (Bohrung) werden Großbuchstaben und für Außenmaße (Welle) Kleinbuchstaben verwendet.

Merkhilfe: Die Welle muss in die Bohrung passen. Demnach muss die Welle etwas kleiner (⇒ Kleinbuchstaben) und die Bohrung etwas größer (⇒ Großbuchstaben) sein.

Schematisches Toleranzlagenfeld für Bohrungen im gleichen Nennmaßbereich

Mit den Buchstaben A–ZC wird dabei die Lage des Toleranzfelds zur Nulllinie (Nennmaß), die sogenannte Toleranzlage angegeben. Mit aufsteigendem Buchstaben verschiebt sich die Lage des Toleranzfeldes in Richtung größerer Außenmaße der Wellen bzw. kleinerer Innenmaße der Bohrungen. Bleibt das Gegenstück jeweils unverändert, so verschiebt sich die resultierende Passung mit aufsteigendem Buchstaben in Richtung engerer Passungen.

Beispiele für ein Außenmaß einer Welle:

${\displaystyle \varnothing 10_{\text{h6}}=\varnothing 10_{-9}^{0}}$

Mindestmaß: ${\displaystyle 10\,\mathrm {mm} -9\,{\text{µm}}=9{,}991\ \mathrm {mm} }$

Höchstmaß: ${\displaystyle 10\,\mathrm {mm} +0\,{\text{µm}}=10{,}000\ \mathrm {mm} }$

${\displaystyle \varnothing 10_{\text{p6}}=\varnothing 10_{+15}^{+24}}$

Mindestmaß: ${\displaystyle 10\,\mathrm {mm} +15\,{\text{µm}}=10{,}015\ \mathrm {mm} }$

Höchstmaß: ${\displaystyle 10\,\mathrm {mm} +24\,{\text{µm}}=10{,}024\ \mathrm {mm} }$

Beispiele für ein Innenmaß einer Bohrung:

${\displaystyle \varnothing 10^{\text{H9}}=\varnothing 10_{0}^{+36}}$

Mindestmaß: ${\displaystyle 10\,\mathrm {mm} -0\,{\text{µm}}=10{,}000\,\mathrm {mm} }$

Höchstmaß: ${\displaystyle 10\,\mathrm {mm} +36\,{\text{µm}}=10{,}036\,\mathrm {mm} }$

${\displaystyle \varnothing 10^{\text{P9}}=\varnothing 10_{-51}^{-15}}$

Mindestmaß: ${\displaystyle 10\,\mathrm {mm} -51\,{\text{µm}}=9{,}949\,\mathrm {mm} }$

Höchstmaß: ${\displaystyle 10\,\mathrm {mm} -15\,{\text{µm}}=9{,}985\,\mathrm {mm} }$

H-Passungen liegen direkt über der Nulllinie, im Gegensatz dazu liegen h-Passungen direkt unter der Nulllinie. Die Größe des Toleranzfeldes ist unabhängig von der gewählten Toleranzlage.

Größe der Toleranzfelder für die Grundtoleranzgrade IT 1 bis IT 10 im Nennmaßbereich von 80 bis 120 mm

Der Toleranzgrad wird durch Zahlen von 1 bis 18 (früher Qualitäten genannt) angegeben. Mit steigender Zahl wächst die Größe des Toleranzfeldes. Weiterhin ist die Größe der Toleranz abhängig vom Nennmaß. Bei kleinen Nennmaßen ist die Toleranz prozentual größer als bei großen Nennmaßen.

Die Zahl gibt die Größe des Toleranzfeldes nach den ISO-Grundtoleranzen (IT01, IT 0, IT1, IT2, …, IT18) an (IT = ISO-Toleranz), mit aufsteigender Zahl vergrößert sich das Toleranzfeld. Die dem Toleranzgrad zugeordnete Zahl ist somit das Kennzeichen für die Qualität bzw. Genauigkeit des Passungselementes.

Beispiele für ein Innenmaß:

${\displaystyle \varnothing 10^{\text{D9}}=\varnothing 10_{+40}^{+76}}$

Mindestmaß: 10 mm + 40 µm = 10,040 mm
Höchstmaß: 10 mm + 76 µm = 10,076 mm

${\displaystyle \varnothing 10^{\text{D11}}=\varnothing 10_{+40}^{+130}}$

Mindestmaß: 10 mm + 40 µm = 10,040 mm
Höchstmaß: 10 mm + 130 µm = 10,130 mm

Das Mindestmaß bei Innenmaßen und das Höchstmaß bei Außenmaßen ist unabhängig vom gewählten Toleranzgrad.

Für Nennmaße größer 3 mm bis 500 mm sind die Werte der Toleranzgrade größer oder gleich 5 als Vielfaches der Toleranzeinheit i festgelegt.

Die Toleranzeinheit i ergibt sich rechnerisch zu:

${\displaystyle i=0{,}45\cdot {\sqrt[{3}]{D}}+0{,}001\cdot D}$

i in µm (Mikrometer); D in mm (Millimeter).

D in mm ist das geometrische Mittel aus den Grenzwerten D₁ und D₂ des jeweiligen Nennmaßbereiches:

${\displaystyle D={\sqrt[{2}]{(D_{1}\cdot D_{2})}}}$

Die Formel ist empirisch ermittelt, es wurde berücksichtigt, dass unter gleichen Herstellbedingungen die Beziehung zwischen Herstellfehler und Nennmaß in etwa einem parabolischen Verlauf folgt.

Das Glied 0,001 x D berücksichtigt die mit wachsendem Nennmaß linear zunehmende Unsicherheit beim Messen. Die Faktoren 0,45 und 0,001 sind somit Erfahrungswerte.

Beim System Einheitsbohrung werden alle Bohrungen nach DIN 7154 in der gleichen Toleranz (z. B. H7) ausgeführt. Die gewünschte Passung wird durch Auswahl einer Welle mit entsprechender Toleranz erreicht.

Beim System Einheitswelle werden alle Wellen nach DIN 7155 in der gleichen Toleranz (z. B. h6) ausgeführt. Die gewünschte Passung wird durch Auswahl einer Bohrung entsprechender Toleranz erreicht.

Die Herstellung von Wellen mit genauem Durchmesser ist auf einer Drehmaschine mit relativ geringem Aufwand möglich. Die Herstellung von Bohrungen mit genauem Durchmesser erfolgt, besonders bei kleinen Bohrungen, oft durch Reiben und ist aufwendiger, da für jeden Durchmesser und jede Toleranz ein spezielles Werkzeug notwendig ist. Es ist daher zweckmäßig, die Bohrung als Einheitsbohrung auszuführen, pro Nenndurchmesser nur eine Reibahle zu verwenden und die Welle entsprechend anzupassen.

Maximale Kosteneffizienz wird erreicht, wenn die IT der Toleranzfeldbreite von Welle und Bohrung entweder gleich sind oder aus den o. g. Gründen der Herstellbarkeit, die Welle ggf. mit einer i. d. R. nächstkleineren IT ausgelegt wurde, bspw. ${\displaystyle d_{\text{d8}}^{\text{H7}}}$.

Das Kleinstmaß der Bohrung ist immer größer als, im Grenzfall auch gleich groß wie, das Größtmaß der Welle.

• Kombination ${\displaystyle \varnothing 30_{\text{f7}}^{\text{H7}}}$

Abmaße der Bohrung: ${\displaystyle \varnothing 30^{\text{H7}}=\varnothing 30_{0}^{+21}}$, der ausgeführte Bohrungsdurchmesser darf zwischen 30,000 und 30,021 mm betragen.

Toleranzbereich: (21 − 0) µm = 21 µm

Abmaße der Welle: ${\displaystyle \varnothing 30_{\text{f7}}=\varnothing 30_{-41}^{-20}}$, der ausgeführte Wellendurchmesser darf zwischen 29,959 und 29,980 mm betragen.

Toleranzbereich: (41 − 20) µm = 21 µm.

Da die Abmaße der korrekt gefertigten H7-Bohrung immer größergleich 0 sind und die Abmaße der f7-Welle immer kleiner als mindestens −20 µm ist, besteht ein minimales Spiel von

(0 µm der Bohrung + 20 µm der Welle) = 20 µm

und ein Größtspiel von

(21 µm der Bohrung + 41 µm der Welle) = 62 µm

Ausgewählte Spielpassungen nach Passungssystem „Einheitsbohrung“

• ${\displaystyle d_{\text{d9}}^{\text{H7}}}$: Teile mit sehr reichlichem Spiel: Transmissionsteile, Lager für Baumaschinen
• ${\displaystyle d_{\text{e8}}^{\text{H8}}}$: Teile mit reichlich Spiel: Hauptlager für Kurbelwellen, Kolben in Zylinder
• ${\displaystyle d_{\text{f7}}^{\text{H8}}}$: Teile mit merklichem Spiel beweglich: Mehrfach gelagerte Welle, Kolben in Zylinder
• ${\displaystyle d_{\text{h9}}^{\text{H8}}}$: Teile haben kaum Spiel und können mit Handkraft verschoben werden: Verschiebbare Zahnräder und Kupplungen
• ${\displaystyle d_{\text{g6}}^{\text{H7}}}$: Teile ohne merkliches Spiel beweglich: Zahnräder und Kupplungen
• ${\displaystyle d_{\text{h6}}^{\text{H7}}}$: Teile von Hand gerade noch verschiebbar: Führungen an Werkzeugmaschinen, Stellringe

Bei einer Übergangspassung entsteht je nach Istmaßen von Bohrung und Welle beim Fügen entweder ein Spiel oder ein Übermaß. Das Größtmaß der Bohrung ist größer, im Grenzfall auch gleich groß wie das Kleinstmaß der Welle.

• Kombination ${\displaystyle \varnothing 6_{m6}^{H7}}$:

${\displaystyle \varnothing 6^{H7}=\varnothing 6_{0}^{+12}}$

Toleranzbereich: (12 − 0) µm = 12 µm.

${\displaystyle \varnothing 6_{m6}=\varnothing 6_{+4}^{+12}}$

Toleranzbereich: (12 − 4) µm = 8 µm.

Hier findet eine teilweise Überschneidung der Abmaße einer korrekt gefertigten H7-Bohrung und der m6-Welle statt. Je nach Ausführung entsteht ein maximales Spiel von

(+12 µm der Bohrung) − (+ 4 µm der Welle) = 8 µm

oder ein Übermaß von

(0 µm der Bohrung + 12 µm der Welle) = 12 µm

Ausgewählte Übergangspassungen nach Passungssystem „Einheitsbohrung“

• ${\displaystyle d_{j6}^{H7}}$: Die Teile lassen sich mit leichten Schlägen oder von Hand verschieben.
• ${\displaystyle d_{m6}^{H7}}$: Teile mit geringem Druck fügbar: Spurkränze auf Radkörper
• ${\displaystyle d_{n6}^{H7}}$: Teile mit dem Schlosserhammer fügbar: Zahnräder und Kupplungen auf Zapfen, außerdem gängige Passung für Zylinderstifte zum präzisen Fügen von Bauteilen

Das Größtmaß der Bohrung ist in jedem Fall kleiner als das Kleinstmaß der Welle.

• Kombination ${\displaystyle \varnothing 3_{h6}^{X7}}$

${\displaystyle \varnothing 3^{X7}=\varnothing 3_{-30}^{-20}}$

Toleranzbereich: (30 − 20) µm = 10 µm.

${\displaystyle \varnothing 3_{h6}=\varnothing 3_{-6}}$

Toleranzbereich: (0 − 6) µm = 6 µm.

Hier findet immer eine Überschneidung der Abmaße einer korrekt gefertigten X7-Bohrung und der h6-Welle statt.

Je nach Ausführung entsteht ein unteres (minimales) Übermaß von

(20 µm der Bohrung − 6 µm der Welle) = 14 µm

oder ein oberes (maximales) Übermaß von

(30 µm der Bohrung − 0 µm der Welle) = 30 µm

Ausgewählte Übermaßpassungen nach Passungssystem „Einheitsbohrung“

• Presspassungen
  • ${\displaystyle d_{p6}^{H7}}$: Teile mit Druck fügbar: Passfederverbindungen
  • ${\displaystyle d_{r6}^{H7}}$: Teile mit größerem Druck fügbar: Welle-Nabe-Verbindungen, Hebelverbindungen
  • ${\displaystyle d_{s6}^{H7}}$: Teile mit größerem Druck und zusätzlicher Erwärmung fügbar: Welle-Nabe-Verbindungen