Ein NORGLIDE® PTFE Gleitlager ist ein integrativer Bestandteil einer Gelenkstelle im Sitzgestell und ermöglicht zuverlässig, leichtgängige Bewegungen über Lebensdauer. Ein Fahrzeugsitz und dementsprechend auch das Sitzgestell ist im engsten Kontakt mit dem Fahrer oder Mitfahrer und somit wird jede Art von Geräuschen oder Vibrationen, die hier übertragen werden, besonders stark wahrgenommen. Dank zunehmend leiserer Antriebe – besonders in E-Fahrzeugen, erwartet der Nutzer zunehmend geräuschlos arbeitende Verstellsysteme in der Fahrzeugkabine. Die Saint-Gobain Ingenieure für Innenraumanwendungen haben langjährige Erfahrungen in der Auslegung geeigneter Lagerstellen für Sitzstrukturen. Die Qualität der Lagerstelle ist – dank der kostengünstigen und einfachen Montierbarkeit – nicht nur für die Sitzhersteller interessant. Aufgrund verringerter Störgeräusche und Vibrationen empfindet auch der Endkunde ein derart ausgestattetes Fahrzeug als hochwertiger.
Abbildung 1: NORGLIDE® Verbundwerkstoffe können dank eines Baukastensystems variabel gestaltet werden. Die unterschiedlichen Schichten bestehen aus einer PTFE-Gleitfolie, einer optionalen metallischen Zwischenschicht sowie einem Metallrücken.
Bei der Montage einer Sitzstruktur sind Toleranzen immer ein Problem: zu eng – führt zum Klemmen, zu weit – verursacht Klappern. Mit NORGLIDE® PTFE Gleitlagern haben Sie für jede Herausforderung das passende Material.
NORGLIDE® PTFE Gleitlager verhalten sich wie Puffer zwischen den zu paarenden Teilen; dank ihrer außergewöhnlich dicken PTFE-Schicht können Sitzkonstrukteure verwindungssteife Sitzstrukturen entwerfen, die unter wenig Kraftaufwand einfach zu verstellen sind. Dabei gleichen NORGLIDE® Materialien Toleranzen aus und sind in der Lage, Geräusche oder Schwingungen zu absorbieren.
Meist werden die Gehäuse der Lagerstellen gestanzt und haben prozessbedingt nicht perfekte Schnittkanten. Der Metallrücken der NORGLIDE® Materialien sorgt dafür, dass unsymmetrisch wirkende Lasten gleichmäßig auf die dicke PTFE-Schicht verteilt wird.
Abbildung 2: Eine Finite Elemente Analyse zeigt, dass ein NORLGLIDE® PTFE Gleitlager besser in der Lage ist, ungleichmäßig wirkende Lasten zu bewältigen als Spritzguss-Kunststoff-Lager.
NORGLIDE® PTFE Gleitlager sitzen zwischen Gehäuse und Achse (Welle, Schraube, Bolzen). Sie sind einfach zu verbauen. Eine Zusammenarbeit mit den Technikern bei Saint-Gobain stellt sicher, dass das richtige Material für Ihre Anwendung ausgewählt wird. PTFE hat im Vergleich mit anderen Materialien einen äußerst niedrigen Reibwert. Kleinste PTFE-Partikel werden auf die Gegenlauffläche übertragen und sorgen so beständig für eine angenehme Wahrnehmung bei der Bewegung der Lagerstelle – über die gesamte Nutzungsdauer der Baugruppe.
NORGLIDE® PTFE Gleitlager werden seit 1992 in vielen Sitzverstell-Systemen genutzt. Wir sind „glokal“ die erste Wahl für Sitzhöhenverstellungen – globale Technologie, lokale Produktion / Betreuung.
Fahrer und Mitreisende erwarten von einer Sitzverstellung eine einfache und angenehme Handhabung – egal ob elektrisch oder manuell – es soll sich über die gesamte Lebensdauer des Fahrzeugs gleich gut anfühlen.
Ein wertiges Design macht sich nicht nur beim Endnutzer durch nützliche Details bemerkbar, auch die Hersteller profitieren von Vorteilen bei der Montage und geringeren Gesamtkosten.
Ein Fahrzeugsitz bietet den größtmöglichen physischen Kontakt, den ein Nutzer mit einem Fahrzeug erfährt. Deshalb spielt der Sitzkomfort bei der Sitz-Gestaltung eine bedeutende Rolle. Der Sitz sollte die Übertragung jeder Art von Schwingung, die ein Fahrzeug erzeugt, auf den Mitreisenden oder Fahrer minimieren. Schlechte Verbindungspunkte sind ein Grund, warum der Sitzkomfort und damit auch der Gesamteindruck des Fahrzeugs leidet.
Die bei NORGLIDE® Materialien einmalige Schicht aus einer PTFE-Compound-Folie sorgt für erstklassige Dämpfungseigenschaften hinsichtlich Geräuschen und Schwingungen. So werden störende Einflüsse auf den Sitzkomfort bei hohen Geschwindigkeiten oder auf holprigen Straßen gemindert oder ganz eliminiert.
In der Zukunft werden die Ansprüche an Fahrzeugsitze weiter steigen – sei es aufgrund von Car Sharing oder autonomem Fahren – die Anzahl der Verstellvorgänge werden zunehmen. Deshalb steigt der Bedarf an leistungsfähigen, langlebigen Gleitlagern. Mit NORGLIDE® bieten wir das passende Material für diese Anforderungen.
Mit der technischen Entwicklung im Fahrzeugbau sind auch die Fahrzeugsitze immer fortschrittlicher geworden, um neue Ansprüche und Vorgaben zu erfüllen. Der Einsatz von hoch-festen Materialien macht Sitzstrukturen dünner und leichter, erhöht allerdings die Lastanforderungen auf die Lagerstellen. Saint-Gobain hat Materialien entwickelt, die diesem Trend folgen. Dank eines Baukasten-Systems ist Saint-Gobain in der Lage, Materialien anzubieten, die allen Anforderungen hinsichtlich Auslegung/Verbau genügen, die sich Ihnen stellen.
Abbildung 3: Das Verhältnis von Reibwert und Verschleißtiefe im Vergleich zwischen einem Wettbewerbsmaterial aus PTFE-imprägnierter Sinterbronze und einem NORGLIDE® PTFE Gleitlager. Dies zeigt, dass der Reibwert des NORGLIDE® Materials deutlich weniger vom Verschleiß abhängt als beim Wettbewerbsmaterial.
Abbildung 4: Zeigt ein NORGLIDE® PTFE Gleitlager in einem Gehäuse verbaut, bevor der Bolzen gefügt wird.
Es kann einen Zielkonflikt geben: leicht verstellbare Sitzstrukturen können aufgrund von Spiel in den Lagerstellen klappern – spielfreie Lagerstellen sind leise, benötigen jedoch höhere Verstellkräfte. Ist dem so? Die außergewöhnlich starke PTFE-Schicht der NORGLIDE® Materialien ermöglicht spielfreie Auslegungen und eine hohe Kompensation von Toleranzen in der Sitzstruktur mit deutlich weniger Einfluss auf die Verstellkräfte im Vergleich zu Wettbewerbslösungen.
Abbildung 5: Die einzigartigen NORGLIDE® PTFE Gleitlager funktionieren einheitlicher über einen weiten Bereich an Toleranzen und Fehlstellungen im Vergleich zu Wettbewerbslösungen. Die dicke PTFE-Schicht ist in der Lage, Fertigungstoleranzen der zu montierenden Bauteile auszugleichen und so eine gleichbleibend angenehm empfundene Verstellbewegung zu ermöglichen.
Abbildung 6: Das besondere NORGLIDE® Laminat besteht aus einem Metallrücken, optional einer metallischen Zwischenschicht und einer Gleitschicht aus einer PTFE-Compound-Folie.
Bei der Montage von Baugruppen spielen Toleranzen und Abweichungen täglich eine bedeutende Rolle. Im Grenzfall hat das Gehäuse den kleinsten Innendurchmesser und der Schaft den größten Außendurchmesser oder am anderen Ende der Toleranzkette: Gehäuse größter ID, Schaft kleinster AD. Dies kann zu extrem hohen Drehmomenten oder zum Klappern der Komponenten führen.
Der Einsatz von NORGLIDE® PTFE Gleitlagern in Kombination mit einem Kalibriervorgang kann helfen, die Toleranzprobleme zu beseitigen. Kalibrieren, wie in Abbildung 7 dargestellt, bedeutet ein Aufweiten des Innendurchmessers einer verbauten Lagerbuchse durch Verwendung eines Kalibrierdorns. Dabei sorgt ein präzise gewählter Außendurchmesser für eine plastische Verformung des Lagermaterials zu einem deutlich enger tolerierten Innendurchmesser. Dieser kalibrierte Lagerinnendurchmesser hat meist eine bessere Toleranzklasse als das Gehäuse für sich. Durch einen Kalibriervorgang kann der Monteur einen geforderten Drehmomentbereich einstellen. Eine Drehmomentkontrolle ist z. B. für elektrisch verstellbare Sitze Voraussetzung für den Einsatz kleinerer Stellmotoren.
Abbildung 7: Der Kalibrierdorn weist eine sogenannte „Olive“ auf, welche einen größeren Durchmesser aufweist, als das erwünschte Nennmaß für den Innendurchmesser, da auch die elastische Verformbarkeit des Lagermaterials berücksichtigt werden muss. Der Dorn taucht in die Lagerstelle ein und verformt das NORGLIDE® Material plastisch zur gewünschten Dicke. Das Design und die Abmessungen können mit den Saint-Gobain Technikern abgestimmt werden, um ein erfolgreiches Kalibrieren sicherzustellen.
Dieses Verfahren ist besonders geeignet für NORGLIDE® Materialien mit Streckmetall oder Metallgewebe wie z. B. NORGLIDE® SM, SALC, M und MP. Diese flexiblen metallischen Zwischenschichten erlauben eine plastische Verformung des Lagermaterials. Abbildung 8 zeigt die mögliche Kontrolle des Innendurchmessers von NORGLIDE® SM Lagern bei Verwendung steigender Dorndurchmesser. Es muss allerdings berücksichtigt werden, dass – in Abhängigkeit von der Stärke der verformbaren Schicht – die Kalibrierbarkeit nur innerhalb gewisser Grenzen erfolgen kann. Deshalb ist es wichtig, in enger Abstimmung mit den Kunden sicherzustellen, welches Ziel die Kalibrierung haben soll und welche Möglichkeiten bestehen. Auf diesem Weg kann eine effektive, kundenspezifische Lösung erarbeitet werden. Weitere Informationen zum Verbau und Kalibrieren finden Sie hier.
Abbildung 8: Ein Beispiel anhand von NORGLIDE® SM Gleitlagern mit den Abmessungen: Dicke = 1 mm, Länge = 17 mm, Innendurchmesser = 12 mm. Die Kalibrierschritte wurden um jeweils 50 µm gesteigert. Die Balkenstärke berücksichtigt die statistische Abweichung.
Auch wenn der größte Teil der Sitzstruktur für den Nutzer nicht sichtbar ist – einige Bereiche sind es eben doch. Das ist ein Grund, warum viele Sitzgestelle lackiert sind – aus optischen Gründen, aber auch zum Korrosionsschutz – manchmal das komplette Gestell, manchmal nur zum Teil. Die zum Einsatz kommenden KTL-Verfahren erfordern eine ausreichend gute elektrische Leitfähigkeit aller in der Sitzstruktur verbauten Elemente. Werden nur einzelne Komponenten der Struktur lackiert, kann es passieren, dass in diese Bauteile schon verbaute Gleitlager mitlackiert werden. Dies verschlechtert die Gleiteigenschaften der Lager. Saint-Gobain bietet Gleitlagermaterial für beide Fälle – elektrisch leitfähig oder isolierend.
NORGLIDE® LR oder die MF Materialien besitzen eine nichtleitende PTFE-Compound-Schicht, an welcher im KTL-Prozess kein Lack anhaftet. Nichtsdestotrotz kann man für eine leitfähige Lagerstelle sorgen, indem die Leitfähigkeit mittels mechanisch geformter Kontaktpunkte gewährleistet wird. Diese werden während der Herstellung der Lagerbuchse geformt – wie in der Skizze unten zu sehen. Diese Körnung erfolgt auf der Stahlseite in die PTFE-Schicht hinein, was es erlaubt, die PTFE-Schicht innen ausschließlich an diesen Stellen mechanisch zu entfernen und elektrisch leitfähige Kontaktpunkte zu erzeugen. Diese Kontaktpunkte verhindern ein elektrostatisches Aufladen der Sitzstruktur und ermöglichen das Durchleiten elektrischer Signale – auch wenn eine nichtleitende Gleitschicht verwendet wird.
Abbildung 10:
Geräusche können ablenken und für den Nutzer störend sein – leider sind sie in Anwendungen mit vielen beweglichen Teilen kaum zu vermeiden. Die Kunst liegt darin, Baugruppen so zu konstruieren, dass Geräusche über die gesamte Nutzungsdauer minimiert oder bestenfalls eliminiert werden.
Dadurch, dass es im Fahrzeuginnenraum zunehmend leiser wird – sei es durch die Elektromobilität oder durch bessere Schallisolierung der Fahrgastzelle – nehmen wir auch „leisere“ Geräusche als störend wahr.
Wir bei Saint-Gobain haben die Bedeutung dieses Trends erkannt. Jeder Gelenkpunkt in einer Sitzstruktur setzt sich aus drei Teilen zusammen: das Gehäuse(teil), das Innenteil (Rohr, Schraube, Bolzen) und dem Gleitlager. Jedes Teil wird mit individuellen Toleranzen hergestellt. Beim Zusammenbau können Toleranzketten sich unterschiedlich bemerkbar machen – vom strammen Festsitz bis zum satten Spiel. Zu viel Spiel kann beim Gelenkpunkt zu mangelnder Stabilität, Klappern und Vibrationen führen. Dies wirkt sich nicht nur störend auf das Fahrerlebnis aus, es führt auch früher oder später zu höherem Verschleiß und potentiell zu Fehlfunktionen. Im Falle einer Übermaßpassung besteht das Risiko, hohe Drehmomente zu erzeugen, was zu höheren Verstellkräften führt. Durch die Zusammenarbeit mit Technikern von Saint-Gobain können Sie sicherstellen, immer das geeignete Material, am richtigen Platz, mit den passenden Toleranzen zu verwenden, um keine Geräusche in der Lagerstelle entstehen zu lassen. Die Elastizität der PTFE-Schicht und eine geeignete Auslegung kann dazu führen, dass Sie Fertigungstoleranzen aufweiten und dadurch Kosten sparen können. Als Ergebnis erhalten Sie eine leichtgängige Lagerstelle, mit gleichbleibendem Reibwert, ohne die für Metall-Metall-Kontakt typischen Geräusche oder Vibrationen im Gelenkpunkt und geringstem Verschleiß über Lebensdauer – dies gewährleistet eine Mechanik, die am Ende der Nutzung noch genauso gut arbeitet, wie zu Beginn.
Zusätzlich zu der langjährigen Erfahrung der Techniker bei Saint-Gobain in der Auslegung von Gelenkpunkten in Sitzgestellen kann Saint-Gobain für das Design der Lagerstellen mit einem spezifischen, hausinternen Schallmessraum unterstützen, welcher sich in Bristol / GB befindet. Unser 7 m x 7 m Schallmessraum ist in der Lage, Messungen an ganzen Sitzstrukturen oder individuellen Baugruppen durchzuführen.
Abbildung 11: Zeigt den Aufbau für einen Geräusch- / Schwingungstest an einem Fahrzeugsitz in unserem Schallmessraum
Der Umgang mit Toleranzen und Abweichungen gehört zum Tagesgeschäft für alle, die mit Montageprozessen zu tun haben. Die Grenzsituationen von Toleranzketten treten für folgende Fälle auf: „kleinstes Gehäuse / größter Schaft“ – „größtes Gehäuse / kleinster Schaft“. Die Zusammenarbeit mit Saint-Gobain und mit über Jahre erfahrenen Technikern ermöglicht die Eliminierung von Einflüssen axialer und radialer Toleranzen – für beide Grenzsituationen.
Radiale Toleranzen können durch Kalibrieren der Lagerstellen eingeengt werden (Details siehe oben). Für axiale / lineare Toleranzen ist dies nicht ohne weiteres möglich, sodass hier meist axiales Spiel in Kauf genommen wird oder teurere, weil präzisere Bauteile verwendet werden müssen.
Abbildung 12: Zeigt eine Buchse mit innovativem Stufenbund, der lineares Spiel einengen kann.
Die NORGLIDE® Stufenbund-Buchse ist die Lösung gegen dieses Dilemma. Die elegante Lösung besteht darin, dass Buchsen mit Stufenbund in der Lage sind, auch lineare Toleranzen zu kompensieren und somit Fertigungskosten reduzieren. Neben der Kostenersparnis hilft diese Lösung ebenfalls das Geräusch- und Schwingungsverhalten der Baugruppe zu verbessern.
Bei der Montage von Sitzstrukturen besteht immer die Möglichkeit für Fluchtungsfehler zwischen der „rechten“ und „linken“ Sitzhälfte. Saint-Gobain verfügt über Materialien, die diese Herausforderung in den Griff bekommen. Durch die Nutzung der Materialeigenschaften von NORGLIDE® PTFE Gleitlagern – insbesondere aufgrund der flexiblen, dicken PTFE-Schicht – sind die Monteure in der Lage, ohne Hilfsmittel, ohne Nacharbeit und somit ohne Zusatzkosten, die jeweiligen Komponenten auszurichten und zu verbauen. Das leichte Biegen der Querachsen geschieht manchmal auch absichtlich, um Spiel durch eine Art Vorspannung in der kompletten Sitzstruktur zu minimieren. Eine flexible PTFE-Schicht kann diese Herausforderung im Vergleich zu Wettbewerbslösungen viel besser meistern – mit nur geringem Anstieg des Drehmoments und somit deutlich niedrigeren Verstellkräften.
Finden Sie mehr zu unserer kundenspezifischen Produktfamilie NORGLIDE® PTFE Gleitlager oder kontaktieren Sie uns.