Elastomere: Multifunktionselemente erweitern Einsatzgebiete

Sicher, komfortabel, leckagefrei

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Die Integration mehrerer Funktionen in ein einziges Bauteil ist der Schlüssel zu modernen und wirtschaftlichen Lösungen. In nahezu allen wichtigen Sicherheitsteilen in Automobilen, Nutzfahrzeugen und Bussen werden Elastomere eingesetzt. Zahlreiche Funktionen hängen von Elastomeren ab.

Dieser Beitrag wurde von Matthias Boehme, Red.KEM, nach Informationen der Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik KG, Weinheim zusammengestellt

Schwingungen dämpfen und tilgen
Hohen Stellenwert erlangt das Wissen des Weinheimer Unternehmens um das ausgezeichnete Dämpfungsverhalten von Elastomeren, wenn es darum geht, Fahrzeugschwingungen nicht nur bei PKW, sondern auch bei Lastkraftwagen, Bussen, Bau- und Landmaschinen sowie Schienenfahrzeugen gezielt zu reduzieren. Der aktiven und passiven Sicherheit und damit auch der Verbesserung des Fahr- und Innenraumkomforts sowie der Ladegutschonung kommen heute eine besondere Bedeutung zu.
Nur die feine Abstimmung der verschiedenen Elastomerdämpfer auf die unterschiedlichen Schwingungsquellen in diesem komplexen System aus Motor, Fahrwerk, Rahmen, Karosserie und Aufbauten führt zu technischen und wirtschaftlichen Optimierungen. Ein entscheidender Schritt zu noch höherem Komfort ist dem Unternehmen mit der Entwicklung des aktiven Lineartilgers gelungen. Damit ist es möglich, auch die Schwingungen und Vibrationen veränderlicher Frequenzen, zum Beispiel mit steigender Drehzahl, zu unterdrücken. Darüber hinaus ist mit den aktiven Lineartilgern eine Amplitudenkompensation von Strukturschwingungen möglich.
In Fällen mit dominantem Körperschallpfad werden die Schwingungen bereits an der Körperschalleinleitungsstelle mittels der aktiven Tilger karosserieseitig beruhigt. Zur Kompensation dieser störenden Schwingung wird eine Kraft erzeugt, die der Erregung durch den Motor in Betrag und Phase entgegen gerichtet ist. Ein Beschleunigungssensor ermittelt fortlaufend an der zu beruhigenden Stelle die dort vorliegenden Schwingungsamplituden. In einem Steuergerät wird unter Einbeziehung der Drehzahl im geschlossenen Regelkreis diese Kompensationskraft ermittelt. Mit dem linearen Schwingungstilger wird diese gezielt als Körperschall eingeleitet. Auf diese Weise überdeckt und kompensiert der aktive Schwingungstilger exakt die jeweils aktuellen Schwingungszustände des Motors. Dieser intelligente Schwingungstilger arbeitet im gesamten relevanten Frequenzbereich von Motoren und anderen Arbeitsmaschinen.
Simmerring mit integrierter Signal-geberfunktion
Die exakte Drehzahlerfassung bildet die Basis für ABS-Systeme, Fahrdynamikregler und das moderne Getriebe- und Motorenmanagement. Das logische Entwicklungsziel von Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik war die vollständige Integration der Signalgeberfunktion in die Wellendichtung. Nur so lassen sich die Forderungen nach hoher Integrationsmöglichkeit, kompakteren Abmessungen und rationeller Fertigung realisieren.
Durch die Kombination verschiedener elastomerer Werkstoffe in einem Fertigungsschritt wird diese Multifunktionalität des Bauteils erreicht. Der eine elastomere Werkstoffpartner ist auf höchste Dichtwirkung, der andere auf die impulsgebende Funktion hin optimiert.
Durch die Integration der impulsgebenden Funktion in dem Radialwellendichtring steht dem Konstrukteur ein Element zur Verfügung, mit dem er wesentlich kompaktere Lösungen umsetzen oder völlig neue Wege beschreiten kann. Selbst bei niedrigen Geschwindigkeiten arbeitet dieses System mit höchster Präzision. Das Signal liefert zukünftig der Simmerring mit Signalgeber-Funktion, der beispielsweise in das Radlager als Dichtelement integriert ist.
PTFE und PTFE-Com-pounds für die Hydraulik
Dichtungen, Abstreifer und Führungen aus PTFE-Werkstoffen haben in der Hydraulik einen festen Platz. Entscheidend für Zuverlässigkeit, lange Standzeiten und Leckagefreiheit dieser Komponenten ist die exakte Modifikation des reinen PTFE mit verschiedenen Füllstoffen zur optimalen Anpassung an das geforderte Eigenschaftsprofil. In Kombina-tion mit Vorspannelementen entstehen aus dem relativ starren PTFE zuverlässige Dichtelemente für ein breites Anwendungsspektrum.
Eine der herausragenden Eigenschaften von PTFE ist der niedrige Reibungskoeffizient. Diese Eigenschaft macht PTFE-Dichtungen und PTFE-Dichtsysteme besonders interessant für die Hydraulik. Stick-Slip-Effekte – Verzögerungen durch hohe Losbrechmomente – können mit diesen Dichtung ausgeschlossen werden. Eine feinfühlige Bewegungssteuerung bei hoher Positioniergenauigkeit, exakte Kraft- und Drehmomentsteuerung und ein proportionales Verhältnis zwischen Zylinderkraft und Systemdruck sind bei Einsatz von PTFE-Dichtungen garantiert. Je nach Einsatzfall werden dafür unterschiedliche Dichtungen und Dichtsysteme in der Stationär- oder Mobilhydraulik benötigt.
Mit der Compoundierung des reinen PTFE durch Hinzufügen von Füllstoffen wie beispielsweise Bronze, Glasfasern, Kohle, Graphit, Molybdänsulfit oder anderen Polymere werden diesem Werkstoff Fähigkeiten verliehen, die den jeweiligen Randbedingungen optimal angepaßt sind. Je nach Einsatzfall werden auf diese Weise oder auch über Kombinationen verschiedener Füllstoffe die Druckfestigkeit, die Temperaturbeständigkeit, die Lastaufnahmefähigkeit, die Oberflächenstruktur, die Mediumbeständigkeit oder die Hub- und Frequenzbelastbarkeit so modifiziert, daß die jeweilige Dichtung mit höchster Zuverlässigkeit lange Standzeiten bei geringst möglicher Leckage sicherstellt.
Das spezifische Materialverhalten erfordert allerdings ein fundiertes Wissen in der Anwendungstechnik, die Beachtung besonderer Gestaltungsrichtlinien, ein spezielles Wissen zum Herstellen von Compounds und ein außergewöhnliches Know-how in der Fertigung dieser Dichtungen.
Perfluorelastomere für die Abdichtung von Säuren
Speziell für den Einsatz in einem chemisch hoch aggressiven Umfeld auch unter gleichzeitiger thermischer Belastung hat sich der von Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik entwickelte Perfluorkautschuk (FFPM) bestens bewährt.
Mit einer Säurebeständigkeit, die sehr nahe an der von reinem PTFE liegt, und einer hohen Elastizität sind Perfluorkautschuke ideale Dichtungswerkstoffe für aggressive Medien. Starke anorganische Säuren wie Schwefelsäure, Salzsäure, Salpetersäure, Borsäure, Chromsäure, Phosphorsäure und Säuregemische oder starke organische Säuren wie die Ameisensäure lassen sich mit Perfluorkautschuken sicher abdichten.
Elastomerdämpfer
KEM 546
Simmerring mit
Signalgeber-Funktion
KEM 547
PTFE/PTFE-
Compounds
KEM 548
Perfluorelastomere
KEM 549
Dämpfungsverhalten von Elastomeren
Viele dämpfende und dichtende Elastomerbauteile sind hochentwickelte High-Tech-Produkte, die nachhaltig zur Erhöhung von Sicherheit und Komfort beitragen. Eine markante Besonderheit hebt Elastomerwerkstoffe aus all den anderen metallischen und nichtmetallischen Materialien heraus: Elastomere sind die einzigen Werkstoffe, die der Produzent eines High-Tech-Produktes selbst aus den verschiedenen Materialkomponenten zusammenstellt, zu verarbeitungsfähigen Massen weiterverarbeitet, im eigenen Hause umformt und daraus verkaufsfertige Produkte herstellt. Bei Freudenberg Dichtungs- und Schwingungstechnik hat die Symbiose aus Chemie-Know-how, Verarbeitungswissen, Produktkenntnissen und Applikationserfahrung mit Elastomerwerkstoffen jahrzehntelange Tradition.
Internet
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