Reibverhalten beflockter Dichtungen in Fahrzeugen

BMWK IGF 20704 BR | Laufzeit: 07.2019 – 09.2021 Martin Strangfeld, Frauke Junghans, FILK Freiberg; Hardy Müller, Constanze Linke, ITL Westsächsische HS Zwickau
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Ausgangssituation

Da unangenehme Geräusche wie Quietschen oder Knarzen einen großen Einfluss auf die Wahr­nehmung der Fahr­zeug­qualität und des Komforts haben sowie ein Sicher­heits­risiko darstellen, wird von Seiten der Automobil­hersteller der Stör­geräusch­prävention ein hoher Stellen­wert eingeräumt. Stör­geräusche entstehen, wenn kontak­tierende Materialien mit ungünstigem Reib­verhalten in Relativ­bewegung versetzt werden, z. B. durch die Ruckel­bewegung beim Fahren oder eine Funktions­bewegung wie beim Öffnen eines Fensters. Im Fall von Dichtungen kann zur Stör­geräusch­prävention das Reib­verhalten beispiels­weise mit Hilfe von Flock verbessert werden, was gegenüber einem Gleitlack den Vorteil einer höheren Stoß- und Geräusch­absorption mit sich bringt. Beflockte Dichtungen werden im Fahrzeug häufig z. B. im Tür- und Fensterbereich, für Handschuh­kästen, Hutablagen und Ablage­fächer verwendet. Trotz der in diesem Bereich vorgenommenen Optimierungen kommt es in Abhängigkeit der Einbau­situation sowie der mechanischen Belastungen und der klimatischen Bedingungen aber immer wieder zu ungewollten reibungs­bedingten Stör­geräusch­phänomenen bei beflockten Dichtungen.

Projektziel

Ziel des Projektes war die Analyse und Beschreibung des Reibungs­verhaltens beflockter, automotiver Dichtungen sowie die Erarbeitung von Möglichkeiten zu dessen gezielter Beeinflussung.

Lösungsweg

Der Lösungsweg basierte auf einer zweigeteilten Betrachtung, einer­seits auf der flock­seitigen Variation der Material­eigenschaften und anderer­seits auf der parameter­seitigen Variation der Reibung. Beide können unabhängig voneinander oder durch ihre Kombination zur Geräusch­entstehung führen. Die Analyse bisher unbekannter Zusammen­hänge zwischen den Eigen­schaften beflockter Materialien und deren Reibungs- bzw. Stör­geräusch­verhalten war damit der zentrale Bestandteil. Anschließend wurden alternative Verfahren zur nach­träg­lichen Modifi­zierung beflockter Ober­flächen hinsicht­lich ihrer Eignung zur Mini­mierung von Reibung und Reib­instabili­täten untersucht. Für die gezielte Beein­flussung der Reibung an beflockten Dichtungen wurden die Plasma­technologie, die Laser­strukturierung sowie die Möglich­keit der Textil­ausrüstung ausgewählt und mit der aktuellen Gleit­lack­behandlung verglichen (Abbildung 2).

Ergebnisse | Nutzen

Auf Basis eigens herge­stellter sowie industriell gefertigter Flock­proben (z. B. Abbildung 1) konnten die Einfluss­größen bezüglich der Flock­parameter (Flock­dichte, Flock­länge usw.) erfolg­reich in Zusammen­hang mit der Ausbildung der Reibungs­eigenschaften gebracht werden. Dabei wurde auf Basis von Raster­elektronen­mikroskop-Aufnahmen ein automatisches Flock­faser-Zähl­system benutzt. Im Rahmen der Unter­suchung der alter­nativen Varianten zur Reibungs­minimierung konnte vor allem die Textil­ausrüstung zu einer wesent­lichen Reib­minderung führen. Die Laser­strukturierung sollte die Reib­kontakt­fläche verringern. Der Effekt auf die Reibung ist aber eher als gering zu betrachten. Das Potenzial der Plasma­behandlung von beflockten Ober­flächen ist vorhanden, bedarf aber noch weiter­gehender Optimierung für diese spezielle Anwendung. Es konnte gezeigt werden, dass mit alternativen Varianten die Referenz­reib­werte einer gleit­lack­beschichteten Variante erreicht und teilweise auch unterschritten werden konnten.

Die mit dem geplanten Vorhaben angestrebten Ergebnisse zur Beeinflussung der Reib­eigen­schaften von beflockten Dichtungen dienen dazu, den wachsenden Bedarf an innovativen, geräusch­optimierten und qualitativ hoch­wertigen Dichtungs­materialien zu decken. Gleichzeitig werden die im Projekt entwickelten Prüf­verfahren als Grund­lage für neue Standards und Normen dienen, um die Wirksam­keit der Dichtungen im Vorfeld zuverlässiger zu prüfen und damit Garantie­kosten zu senken.

   

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Danksagung

Das IGF-Vorhaben 20704 BR der Forschungs­vereinigung „FILK Freiberg Institute gGmbH, Meißner Ring 1 – 5, 09599 Freiberg“ wurde über die AiF im Rahmen des Programms zur Förderung der „Industriellen Gemeinschafts­forschung und -entwicklung (IGF)“ vom Bundes­ministerium für Wirt­schaft und Klimaschutz (BMWK) aufgrund eines Beschlusses des Deutschen Bundes­tages gefördert. Wir bedanken uns für die gewährte Unterstützung.

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