Innovative NORGLIDE® SALC Gleitlager für Fahrzeug-Türscharniere

Unser mit Aluminium-plattiertem Streckmetall verstärktes Material (SALC) ist der neueste – speziell für Gleitlager in Fahrzeug-Türscharnieren entwickelte – NORGLIDE^® Werkstoff.

 

Erstklassige Korrosionsbeständigkeit, stabile Drehmomente, Toleranzausgleich und den elektrostatischen Lackprozess unterstützend

 

Die spezifische Kombination des SALC-Materials aus selbstschmierendem, reibarmen PTFE und einer darin eingebetteten Metallverstärkung wurde hauptsächlich für diese rotierende Gleitlageranwendung entwickelt. Dank über 50 Jahre Erfahrung und Innovation im Bereich Gleitlagerentwicklung für Fahrzeug-Türscharniere hat Saint-Gobain Antworten auf jedwede Anforderung. Für Verbraucher bedeutet das – einfaches Öffnen und Schließen, qualitativ wertiges Gefühl, tagtäglich über Nutzungsdauer, ohne Beeinträchtigung durch Korrosion oder Verschleiß. Für Fahrzeughersteller bedeutet es einfach – ökonomische Fertigung & Montage und zufriedene Kunden.

Eine Spezifikation zur Korrosionsbeständigkeit, die Schutz sowohl für das Gleitlagermaterial als auch für die übrigen Scharnier-Komponenten beinhaltet, hatte bei der Entwicklung mit die höchste Priorität. Eine weitere Funktion besteht darin, ein bestimmtes Drehmoment zu erzeugen und beizubehalten, was für Türscharniere besonders wichtig ist. Einfach betrachtet, kann zu geringes Drehmoment zu Spiel führen, Klappern ermöglichen oder sogar Fehlstellungen der Tür und deren Absenken verursachen. Ein zu hohes Drehmoment erhöht den Aufwand, die Tür zu öffnen oder zu schließen.

Ein Drehmoment einzustellen, erfolgt hauptsächlich über die hervorragende Kalibrierfähigkeit des NORGLIDE^® SALC Materials. Diese Eigenschaft – zusammen mit der exzellenten Plastizität und Elastizität von PTFE – ermöglicht ebenso in hohem Maße, unterschiedliche Stiftdurchmesser und Fehlstellungen zu kompensieren. Darüber hinaus erlaubt die Auswahl der PTFE-Füllstoffe sowie spezielle Gleitlagerdesign-Merkmale, das Risiko von Lackierfehlern in elektrostatischen Lackierprozessen zu minimieren.

Zusätzlich zu diesen Vorteilen verfügen SALC Gleitlager über weitere Eigenschaften eines NORGLIDE^® Materials, die von allen großen Automobil-Herstellern geschätzt und genutzt werden, wie z. B. der Verzicht auf Schmierung oder Wartung. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Spezifikation und Eigenschaften von NORGLIDE^® so zu modifizieren, dass auch individuelle Kundenwünsche erfüllt werden.

NORGLIDE® SALC GG Gleitlager	NORGLIDE® SALC GS Gleitlager

NORGLIDE^® SALC ist hauptsächlich für Türscharniere geeignet. Diese Scharniere gibt es in zwei unterschiedlichen Ausführungen: Profilscharniere und gestanzte Scharniere.

 

Profilscharnier Profilscharniere entstehen aus einem Metall-Profil, welches abgelängt und mechanisch bearbeitet wird. In die so entstandene Bohrung wird ein Gleitlager eingesetzt, um die Schwenkbewegung zu ermöglichen.	Gestanztes Scharnier Gestanzte Scharniere werden aus Blechen durch Stanz- und Biege-Prozesse in die gewünschte Form gebracht.

 

NORGLIDE^® SALC ist hervorragend für den Einsatz in Profilscharnieren geeignet, wo Korrosionsbeständigkeit und hohe Maßgenauigkeit für enge Drehmomente von höchster Bedeutung sind; NORGLIDE^® SALC kann aber natürlich auch in einer Vielzahl anderer Anwendungen zum Einsatz kommen, wenn Korrosionsschutz und Maßgenauigkeit ein Thema sind.

In einem Profilscharnier ist meist ein Gleitlager verbaut, welches beidseitig geflanscht wird. Ein erster Flansch wird im Herstellprozess des Gleitlagers geformt, der zweite wird nach dem Verbau des Lagers erzeugt. Ein gestanztes Scharnier hat meist zwei Lagerstellen mit entsprechenden Gleitlagern versehen, die normalerweise nur einen Flansch benötigen.

Saint-Gobain bietet eine Vielzahl an Gleitlagermaterialien für beide Scharnier-Arten. Unsere Entwickler geben gerne Auskunft für den entsprechenden Einsatzfall.

 

NORGLIDE^® SALC Gleitlagermaterial-Aufbau

Unterschiedliche Füllstoffe für das PTFE Compound und verstärkende Metall-Strukturen können hinzugefügt werden, um die gewünschten Gleitlagereigenschaften zu erzielen. Ein Streckmetall als Verstärkung macht das Material kalibrierbar und erhöht die Lagerbelastbarkeit. Kalibrieren des – ins Gehäuse eingesetzten – Gleitlagers durch plastische Deformation sorgt für eine hohe Maßgenauigkeit zum Lagerstift und ermöglicht das Einstellen eines gewünschten Drehmoments für das Scharnier. Plastische sowie elastische Deformation ermöglichen es NORGLIDE^® Gleitlagern, Fertigungstoleranzen und Fehlstellungen auszugleichen.

Die Abkürzung SALC steht für „Streckmetall, Aluminium-plattiert“ (englisch: cladded). Ein Aluminium-plattiertes Streckmetall wurde gewählt, um unterschiedliche Anforderungen an ein Türscharnier – im Besonderen dem Profilscharnier – zu erfüllen: einfache Formbarkeit, gutes Kalibriervermögen, hohe Belastbarkeit und erstklassige Korrosionsbeständigkeit (auch im Kontakt mit den anderen Scharnier-Teilen). Das Ergebnis ist ein Streckmetall (einfach zu formen und zu kalibrieren) mit Stahl als Basismaterial (für hohe Belastbarkeit) und einer Aluminium-Oberfläche (für höchsten Korrosionsschutz). Auch wenn andere NORGLIDE^® Materialien höher belastbar sind, SALC ist stark genug, um für ein typisches Profilscharnier eingesetzt zu werden. Autotüren wiegen rund 25 bis 35 kg; berücksichtigt man des Weiteren den Grenzfall, dass sich jemand an die Tür hängt (+ 100 kg) hält SALC diesen Belastungen Stand, ohne sich permanent zu verformen. Die Gleitlager-Belastbarkeit ist ausreichend (bei entsprechender Übermaßpassung im Gelenk), um einen typischen Türabsenktest zu bestehen.

NORGLIDE^® SALC Gleitlager sind in verschiedenen Ausführungen mit unterschiedlichen Eigenschaftenn verfügbar. Zur Identifizierung der entsprechenden Compounds wird eine spezielle Nomenklatur verwendet. NORGLIDE^® SALC GG enthält beispielsweise Glas und Grafit (GG) als Füllstoffe im PTFE. Bei NORGLIDE^® SALC GS ist das PTFE mit Glas und Silikaten (GS) gefüllt. Einfach zu erkennen ist der Unterschied an der Farbe: GS ist blau, GG ist schwarz gefärbt.

Unsere Entwickler bei Saint-Gobain helfen Ihnen gerne bei der Auswahl geeigneter Materialien für Ihre Anwendung.

 

Korrosion-beständige Lagerstellen

NORGLIDE^® Gleitlager an sich können hoch korrosionsfest ausgelegt werden. Der aktuelle Trend zu Leichtbauwerkstoffen führt leicht zur Paarung unterschiedlicher Materialien. Es muss einem Entwickler somit bewusst sein, dass es zu korrosionsrelevanten Wechselwirkungen zwischen dem Gleitlager und den benachbarten Bauteilen kommen kann. 

Wählt man dabei Gleitlagermaterialien, die ähnlich den Werkstoffen der anderen Scharnierbauteile sind, kann das Reaktions-Risiko signifikant reduziert werden. Für NORGLIDE^® SALC wird ein Streckmetall aus Stahl (für hohe Belastbarkeit) mit Aluminium plattiert, um eine besonders hohe Korrosionsbeständigkeit zu erzielen. Diese Kombination eignet sich besonders für den Einsatz in Profil-Scharniere (z. B. mit verzinkten Oberflächen), um Korrosion wirkungsvoll zu unterdrücken. Der Effekt lässt sich weiter steigern, indem für NORGLIDE^® SALC anstatt Grafit, welches eine gewisse (elektrische) Leitfähigkeit besitzt, nicht leitfähige Silikate als PTFE-Füllstoff verwendet werden.

Eingehende Untersuchungen von Salzsprühnebeltests haben die Überlegenheit von NORGLIDE^® SALC für die Produktion von korrosionsfesten Gleitlagern und Scharnieren gezeigt. Die Abbildungen 2 a & b zeigen typische Symptome eines korrodierenden Scharniers – in diesem Fall bei der Verwendung einer üblicherweise verwendeten Gleitlager-Buchse mit Bronze-Gewebe. Zusätzlich zur Weiß-Korrosion tritt besonders kritischer Rost auf. Von acht getesteten Scharnieren rosteten sechs nach 336 Stunden.

Abbildung 2a (oberes Türscharnier)	Abbildung 2b (unteres Türscharnier)

Salzsprühnebeltest – Standardlager mit Bronzegewebe

 

Im Vergleich dazu das Verhalten von NORGLIDE^® SALC GG (siehe Abbildungen 3 a & b). Nach hunderten Stunden Salzsprühnebeltest, was eine deutlich höhere Korrosions-Beanspruchung bedeutet als ein Scharnier im normalen Einsatz ausgesetzt ist, schneiden die SALC Gleitlager gegenüber alternativen Gleitlagern bezüglich Rost deutlich besser ab. 

Abbildung 3a (oberes Türscharnier)	Abbildung 3b (unteres Türscharnier)

Salzsprühnebeltest – NORGLIDE^® SALC GG korrosionsbeständige Buchsen

Die neueste Variante NORGLIDE^® SALC GS zeigt nochmal signifikant bessere Ergebnisse unter vergleichbaren Testbedingungen.

 

Kalibrieren, Drehmoment und Toleranzausgleich

Das Kalibrieren von NORGLIDE^® Türscharnier-Gleitlagern ist ausschlaggebend für eine optimale Passung aller Scharnier-Komponenten. Um das Auftreten von Spiel (z. B. durch Verschleiß) über Lebensdauer zu vermeiden, wird der Scharnierstift zum Lagerinnendurchmesser mit Übermaß ausgelegt. Das dabei zwangsläufig erzeugte Drehmoment sollte in einem bestimmten Bereich liegen, um einen zu großen Einfluss auf das Öffnen bzw. Schließen aber auch ein Absenken der Tür zu vermeiden.

Ein typischer Drehmoment-Bereich, den Fahrzeughersteller für Türscharniere vorgeben, liegt üblicherweise zwischen knapp über Null und 4-5 Nm. Dies ist hauptsächlich der Tatsache geschuldet, dass schon kleinste Toleranzen der Bauteile einen großen Einfluss auf das Drehmoment haben. Hat man keinen Prozess, diese Toleranzen auszugleichen, kann es bei der Montage schnell zur Produktion von Scharnieren mit einem Drehmoment außerhalb dieser Vorgabe kommen, was zu Nacharbeit bis hin zum Bandstillstand führt. Besonders für neue Türscharnier-Systeme wird ein niedriger, enger Drehmoment-Bereich gewünscht, um den Einfluss des Scharniers auf die Bewegung der Tür möglichst gering zu halten.

Auch wenn Kalibrieren sowohl für gestanzte als auch für Profil-Scharniere anwendbar ist, hat es bei Profilscharnieren – aufgrund der größeren Kontaktflächen zwischen Gehäuse, Gleitlager und Stift – eine größere Bedeutung.

Um ein kontrolliertes Drehmoment zu erzeugen, spielt für den Entwickler die plastische und elastische Deformation beim Kalibrieren des Lagerinnendurchmessers eine wichtige Rolle. Anders gesagt; ab einer bestimmten Flächenpressung kommt es zu einer permanenten Verformung des Gleitlagermaterials (Kalibrieren), ein gewisser Anteil federt jedoch elastisch zurück, wenn die Last entfernt wird. Dieser elastische Anteil ist hauptsächlich für die Entstehung des Drehmoments verantwortlich. Bei NORGLIDE^® SALC ist eine hohe plastische Verformbarkeit zwischen 60 und 80% zu beobachten; der Rest ist elastische Deformation. Diese Kombination aus einem weichen PTFE-Compound und dem Streckmetall als Verstärkung ermöglicht eine außerordentlich gute Kalibrierbarkeit.

Wie stark ein Gleitlagermaterial kalibriert werden kann, ohne dieses zu schädigen, hängt von den verwendeten Werkstoffen ab. NORGLIDE^® SALC ist diesbezüglich besonders geeignet, da eine Wandstärkenreduzierung durch Kalibrieren bis zu 20% ohne negative Folgen möglich ist.

Mit zunehmendem Übermaß zwischen Stift und Lagerinnendurchmesser steigt üblicherweise das Drehmoment stark an. Bei NORGLIDE^® SALC ist dieser Effekt deutlich schwächer, sodass das Drehmoment auch bei starkem Übermaß im niedrigen Bereich bleibt. Konventionelle Gleitlager mit Metall-Rücken zeigen hier eine exponentielle Zunahme des Drehmoments, wie in Abbildung 4 zu sehen ist.

Abbildung 4. Einfluss von Übermaß auf das Drehmoment im Vergleich zwischen NORGLIDE^® SALC Gleitlagern und Standard-Stahlrücken-Buchsen.

 

Ein weiterer Gesichtspunkt, der bei der Auslegung von Gleitlagerstellen berücksichtigt werden muss, ist die Tatsache, dass hohe Temperaturen Drehmomente stark reduzieren können. Dies gilt auch für PTFE-Gleitlager. Hohe Einbrenntemperaturen nach dem Lackieren führen häufig zu einer Drehmomentabnahme während des Lackierprozesses – ebenso bei NORGLIDE^® SALC – je nachdem wie stark die thermische Belastung auf das Gleitlager wirkt. Wird dies entsprechend bei der Auslegung und Kalibrierung berücksichtigt, kann der Prozess so gesteuert werden, dass ein gewünscht niedriges Drehmoment nach dem Lackieren verbleibt. Hierbei sei bemerkt, dass NORGLIDE^® SALC bis 260⁰C temperaturbeständig ist; im Gegensatz zu Spritzguss-Gleitlagern, die unter diesen Bedingungen Schaden nehmen.

Ein wichtiger Aspekt in der Fertigung von Scharnier-Komponenten in großen Stückzahlen ist die Möglichkeit, beispielsweise gewisse Schwankungen des Stiftdurchmessers zu erlauben. Materialstärke, Plastizität und Elastizität von NORGLIDE^® Gleitlagermaterialien in Kombination mit einem Kalibrierprozess kompensieren fertigungsbedingte Toleranzen. Dies erlaubt einfacher und günstiger hergestellte Komponenten zu verwenden, ohne diese (aus)sortieren zu müssen. 

 

E-Lackieren

Elektrophoretisches Lackieren oder Beschichten (KTL, ATL) sind Verfahren, um Fahrzeugteilen eine schützende Oberfläche zu geben. Solange der elektrische Strom durch alle Komponenten fließen kann, die lackiert werden sollen, ermöglicht diese Methode eine vollständige und gleichmäßige Beschichtung. NORGLIDE^® SALC Gleitlager sind so ausgelegt, dass sie den elektrophoretischen Lackierprozess unterstützen, indem sie leitfähig genug sind, dass der benötigte Strom durch das Gleitlager fließt.

Um ein Überlackieren auch des PTFE-Compounds zu vermeiden, kommen nicht-leitende Füllstoffe zum Einsatz. Die Herausforderung besteht jetzt darin, eine elektrische Leitfähigkeit zwischen allen Scharnierteilen zu erzeugen. Kleinste leitende Kontakte können lokal sehr hohe Temperaturen erzeugen und zu verbrannten Teilen oder unlackierten Bereichen führen. Bei NORGLIDE^® SALC Gleitlagern wird die Leitfähigkeit der Lagerstelle mittels leitender Kontaktpunkte ermöglicht. Wie das gemacht wird, ist hier kurz erklärt:

a. Die Buchse wird an mehreren Stellen geprägt.
b. Dies erzeugt Verformungen des Materials in den Innendurchmesser.
c. Das PTFE-Compound an den Kuppen wird abgeschabt.
d. Das freigelegte Steckmetall sorgt im direkten Kontakt zu den Bauteilen für ausreichende Leitfähigkeit.

 

Das Prinzip der leitfähigen Kontaktpunkte ist in Abbildung 6 dargestellt. Eine enge Passung zwischen Gleitlager und Stift vorausgesetzt, entsteht so eine effektive leitfähige Verbindung.

Abbildung 6. Lösen eines Lackierproblems durch Kombination von nicht-leitendem PTFE-Compound und leitenden Kontaktpunkten in einem Gleitlager.

 

Maßgeschneidert auf Ihre Bedürfnisse

Wie alle Saint-Gobain Gleitlager-Produkte werden auch NORGLIDE^® SALC Gleitlager für Fahrzeugscharniere kundenspezifisch ausgelegt, konfiguriert und gemäß den individuellen Anforderungen einer jeden Anwendung und eines jeden Auftrags hergestellt. Unsere Entwickler arbeiten eng mit Ihnen in allen Entwicklungsphasen zusammen, um Ihre Anforderungen präzise zu erfüllen.

Um Ihre Herausforderungen mit uns zu teilen – von Entwickler zu Entwickler – nutzen Sie unser Kontaktformular oder schreiben eine Mail an makingabigdifference@saint-gobain.com.