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„Schon gehört?“

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Neue Dämpfungsfette sorgen für mehr Bedienkomfort und weniger Geräusche im Fahrzeuginnenraum

Die innovativen technischen Entwicklungen in der Automobil- und Zulieferindustrie der letzten Jahre haben dazu geführt, dass die Lärmemissionen von Fahrwerk, Motor und Antriebsstrang sowie die Roll- und Windgeräusche in Fahrzeugen immer weiter reduziert werden konnten. Diese an sich für die Insassen angenehme Entwicklung führte allerdings zu einem unerwarteten Nebeneffekt: Geräusche im Innenraum, die früher übertönt wurden, werden heute von Fahrer und Mitfahrern deutlicher wahrgenommen und nicht selten als lästig empfunden. Gleichzeitig hat der Anspruch der Fahrzeuginsassen an den Bedienkomfort zugenommen: Bedienelemente wie Schalter und Hebel sollen nicht nur leichtgängig sein, vielmehr sollen sie dem Bediener ein angenehmes haptisches Empfinden vermitteln. Bei der Erfüllung dieser Anforderungen spielen Dämpfungsfette eine wichtige Rolle: Sie sorgen für ein angenehmes Bediengefühl bei mechanischen Bauteilen, beispielsweise in der Schaltung oder in Bedienelementen von Lüftung, Klimaanlage und Sitzverstellung. Gleichzeitig tragen sie dazu bei, störende Geräusche, zum Beispiel bei der Verstellung von Kopfstützen, Fensterhebern und Schließsystemen zu eliminieren.


Ein auf das jeweilige Bauteil abgestimmter Spezialschmierstoff kann nicht nur das Bediengefühl der Komponenten sowie deren Geräuschentwicklung maßgeblich beeinflussen. Vielmehr sollen Dämpfungsfette noch weitere Eigenschaften aufweisen: sie sollten geruchsneutral sein und sich durch eine sehr gute Kunststoffverträglichkeit auszeichnen. Darüber hinaus müssen sie auf Lebensdauerschmierung auch bei tiefen Temperaturen ausgelegt sein. Eine von Klüber Lubrication neu entwickelte Reihe vielseitig einsetzbarer Dämpfungsfette für den Fahrzeuginnenraum erfüllt all diese Anforderungen. Vor allem aber reduziert sie Schwingungen sowie Vibrationen und verhindert so Geräuschentwicklungen. Gleichzeitig sorgen diese Fette für ein komfortables Bediengefühl bei der Betätigung der Komponenten und werden damit höchsten Ansprüchen an die Haptik gerecht.

Bei der Entwicklung dieser Spezialschmierstoffe wurden Grundölviskosität, Additivsystem und Verdickersystem gezielt modifiziert, um das Dämpfungsverhalten der Schmierstoffe zu optimieren. Ein weiterer Aspekt ist das Herstell- und Homogenisierverfahren sowie die Reinheit der Inhaltsstoffe. Darüber hinaus kann durch gezielte Applikation und Dosierung der Schmierstoffmenge bei der Bauteilfertigung Einfluss auf die Dämpfung genommen werden.

Dämpfungsfette mit unterschiedlichen Scherviskositäts- und Konsistenzklassen

Dämpfungsfette ermöglichen es Konstrukteuren, die Toleranzen der Bauteile gezielt auszugleichen und definierte Verschiebekräfte einzustellen. Dabei ist eine Auswahl an Schmierstoffen aus unterschiedlichen Scherviskositäts- und Konsistenzklassen, von fließend bis hart, hilfreich.

Die neuen Dämpfungsschmierstoffe von Klüber Lubrication umfassen Scherviskositätsklassen von L für leichte Betätigungsmomente mit 2 000-4 000 Millipascalsekunden (mPas) bis ES für extra hohe Betätigungsmomente mit > 20 000 mPas. (Siehe Abb. 1) Die Scherviskosität kann mit Hilfe eines Viskosimeters, einem sich drehenden Konus auf einer Platte ermittelt werden. Hierbei wird die Scherviskosität des Stoffes im Schmierspalt bei konstanter Drehgeschwindigkeit und Temperatur ermittelt. (Siehe Abb. 2)

Abbildung 1 Viskositätsklasse

Abbildung 2 Scherviskosität

Schmierstoffe der Scherviskositätsklasse M bieten Anwendern eine gute Geräuschdämpfung und ausgezeichnete Haptik in Komponenten wie Sitzschienen und Rückenlehnenverstellern bei akzeptablen Betätigungsmomenten. Beim horizontalen Verstellen der Schiene sowie beim manuellen Umgreifen von Rückenlehnenverstellern muss wiederholt die Haftreibung überwunden werden. Hier wird mit herkömmlichen Schmierstoffen beim Übergang von Haft- in Gleitreibung ein unangenehmes Losbrechen spürbar. Klüber Dämpfungsfette der Scherviskositätsklasse M helfen, dieses Losbrechmoment zu minimieren, die Betätigungsmomente zu reduzieren und Geräusche zu unterdrücken. Dämpfungsfette der Scherviskositätsklasse ES hingegen finden beispielsweise in Schalt- und Fensterhebersystemen Anwendung. Hier unterstützen sie den oszillierenden Bewegungsablauf und minimieren Stick-Slip Effekte.

Ein weiterer Aspekt bei der Entwicklung von Dämpfungsfetten ist die Konsistenzklasse des jeweiligen Schmierstoffs. Dessen Konsistenz wird durch das Öl-, Verdicker- und Additivverhältnis eingestellt. Das National Lubricating Grease Institut (NLGI) unterscheidet Konsistenzklassen von 000 (fließend) bis 6 (hart). (Siehe Abb. 3) Die Konsistenzkennzahl wird auch als NLGI-Klasse nach DIN 51818 angegeben und kann in Ruhe- oder Walkpenetration angegeben sein. Die Walkpenetration des Schmierstoffs wird mittels eines Penetrometer bestimmt, wobei die Eindringtiefe des Konus die Zuordnung in eine Konsistenzklasse ermöglicht. (Siehe Abb. 4) Bei gleicher kinematischer Viskosität und Scherviskosität erlauben Schmierstoffe in NLGI 1, also weicher eingestellte Schmierstoffe, somit eine leichtere Verstellung der Sitzschiene oder einer äusseren Schaltung als vergleichbare Schmierstoffe in NLGI 3, also fester eingestellte Schmierstoffe.

Abbildung 3 NLGI Klasse

Abbildung 4 Penetrometer

Neuentwicklung eines Dämpfungsschmierstoffes gemeinsam mit Zulieferer

Die Entwicklung der passenden Schmierstoffe sollte dabei stets in enger Abstimmung mit dem Hersteller der geschmierten Komponente erfolgen, wie das Beispiel der Neuentwicklung eines Dämpfungsschmierstoffs für Sitz-Rückenlehnenversteller zeigt. Hier sah sich ein Zulieferer mit dem Phänomen konfrontiert, dass bei einer manuellen Verstellung mit geringer Belastung der Rückenlehne und geringem Verstellwinkel ein sogenanntes „Juddern", ein Rutschgleiten der gegenläufigen Reibmaterialien, auftrat. Bei Erhöhung des Verstellwinkels und stärkerer Belastung der Lehne kam es zu einem Durchrutschen. Es war ein Schmierstoff gefordert, welcher den Reibwert bei gegebenen Gegenlaufmaterialien reduzieren sollte, um das Rutschgleiten zu vermeiden. Jedoch durfte der Reibwert nicht zu stark herabgesetzt werden, um ein Durchrutschen der Rückenlehne zu vermeiden. Mit Hilfe eines Komponenten-Prüfstands, in dem die Originalbauteile der Rückenlehnenversteller mit verschiedenen Schmierstoffmustern geprüft wurden, konnte ein Dämpfungsschmierstoff für diese Lehnenverstellung entwickelt werden, der diese Bedingungen erfüllt. In diesem Spezialsschmierstoff sind vollsynthetische Grundöle und Verdickersysteme in einer Scherviskositätsklasse von M bis S und einer NLGI Klasse 2 kombiniert.

Schmierstoffe als integrierter Bestandteil der Konstruktion

Ein anderes Beispiel ist ein Dämpfungsschmierstoff für eine äußere Schaltung. Neben den Standardanforderungen wie Funktionsfähigkeit über einen weiten Temperaturbereich von minus 40 bis plus 120 Grad Celsius, Vermeidung von Silikonrohstoffen aufgrund der Nähe der Schmierstelle zu elektronischen Baugruppen und einer guten Verträglichkeit mit den verwendeten Kunststoffen und Elastomeren war in diesem Fall gute Haptik beim Betätigen der Schaltung gewünscht.

Ein am Schwing-Reib-Verschleiß Tribometer optimierter Dämpfungsschmierstoff konnte in Screening-Tests auf diese Anforderungen hin frühzeitig entwickelt und ausgesucht werden. Dieser Dämpfungsschmierstoff, Klübersynth LIP 84-42, zeichnet sich durch eine optimale Kombination des Öl- und Verdickersystems, der Scherviskosität innerhalb der Klassen L bis M und der NLGI Klasse 1 bis 2 aus. Auch bei den Tieftemperaturmerkmalen ist bei einer unteren Gebrauchstemperatur von minus 60 Grad Celsius genügend Spielraum für Anwendungen in extremen Regionen gegeben.

Anders als in vielen Fällen, in denen ein Schmierstoff kurzfristig in der Not als Problemlöser hinzugezogen wird, wurden bei den oben genannten Beispielen die Dämpfungsschmierstoffe für die Bauteile optimiert und von Anfang an als Bestandteil der Konstruktion gesehen. Durch die Vorabprüfung verschiedener Schmierstoffmuster am Schwing-Reib-Verschleiß-Tribometer konnte der Kunde bereits in der Vorauswahl bei den Bauteilprüfungen Kosten einsparen. Die neue Reihe von Dämpfungsschmierstoffen ist bereits in einer Vielzahl von automobilen Komponenten im praktischen Einsatz. Sie erfüllen ihre Funktion beispielsweise in Bedienelementen der Sitzschienen, Rückenlehnenverstellern, Schaltungen, Fensterhebern, Schließsystemen sowie in Schiebedächern.

Von entscheidender Bedeutung: Konstruktionsfaktoren und Einsatzbedingungen

Neben den hier vorgestellten Merkmalen der Scherviskosität und Walkpenetration ist für eine optimale Schmierstoffempfehlung eine genaue Kenntnis der spezifischen Anforderungen erforderlich, die an die einzelnen Komponenten im Betrieb gestellt werden. Zu den Faktoren, die berücksichtigt werden müssen, gehören die Materialien der zu schmierenden Komponenten, der spezifische Temperaturbereich, der Medieneinfluss, die Relativbewegung der geschmierten Teile zueinander, die Drehgeschwindigkeit sowie die Belastung der einzelnen Reibpartner.

Bei Klüber Lubrication werden auf über 100 Prüfständen - von genormten bis hin zu individuellen Bauteilprüfungen - Schmierstoffe für die ständig steigenden Anforderungen der Automobilindustrie getestet. Klüber verfügt über eine Vielzahl von Freigaben nahezu aller Automobilhersteller und deren Zulieferer weltweit.

Autor: Global Action Team Automotive Industrie, Klüber Lubrication München