Hochleistungsschlauch bewährt sich im Hexapod-Antrieb

Federelemente sind ein entscheidendes Bauteil für den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit von Kraftfahrzeugen. Ein Automobilhersteller testet die Komponenten daher in seinem Forschungszentrum auf Herz und Nieren. Das Unternehmen betreibt dort eine Vielzahl von hochmodernen Prüfständen, darunter auch ein Hexapod-Prüfstand. Hier werden Kennlinien von Federelementen sowie ihre Übertragungsfunktionen ermittelt. Gleichzeitig können auf dem Prüfstand auch Dauer-Vibrationstests durchgeführt werden.

„Das Konzept der Hexapoden erlaubt dynamische Bewegungen in allen sechs Freiheitsgraden und damit eine realitätsnahe Simulation von Umgebungsbedingungen wie auch die Erzeugung von definierten Schwingungen zur Bestimmung von Bauteileigenschaften“, erklärt Claudia Giesser-Meyer, Marketingleiterin bei Ölhydraulik Hagenbuch, dem Hersteller des Hexapod-Prüfstandes. Die 1955 gegründete Firma ist ein Schweizer Familienunternehmen aus Ebikon im Kanton Luzern. Die rund 50 Mitarbeiter beschäftigen sich schwerpunktmäßig mit der Antriebstechnik durch Ölhydraulik. Das Unternehmen baut Ausführungen für die unterschiedlichsten Anwendungsbereiche – zum Beispiel als Schwerlastplattform für die Montage von Flugzeug-Baugruppen, zur Simulation von Schiffsbewegungen in Schleppkanal oder als Shaker und Simulationssystem.

Beim Einsatz im Forschungszentrum des Kfz-Herstellers sorgt der Hexapod für flexibel einstellbare Belastungen, denn Kräfte und Wege können einzeln programmiert werden. „Auf dem Hexapoden können Federelemente mit einer Frequenz von bis zu 100 Hertz getestet werden“, erklärt Daniel Roher, Leiter des Servicecenters bei Hagenbuch. „Zudem kann die obere Plattform zur unteren um bis zu 90 Grad verdreht werden.“ Dabei laufen die Tests über mehrere Wochen, 24 Stunden am Tag. Das bedeutet nicht nur für die getesteten Federelemente hohe Belastungen, sondern auch für die Bauteile des Hexapoden selbst.

Besonders für die Hydraulik-Schläuche, über die die sechs Antriebs-Zylinder mit Öl versorgt werden, sind das anspruchsvolle Einsatzbedingungen. „Der Hexapod verfügt über sechs Freiheitsgrade, die Antriebe bewegen sich also in jede Richtung. So ist es unvermeidlich, dass die Schläuche einer Torsion ausgesetzt sind“, so Rohrer. Bei Standard-Hydraulikschläuchen bedeutet das eine stark verkürzte Lebensdauer. „Zudem ist der Bauraum im Hexapoden sehr beengt, und natürlich darf der Schlauch kein Bauteil des Hexapoden touchieren, da er sonst sehr schnell verschleißen würde. Wir benötigen also einen Schlauch, der möglichst geringe Biegeradien zulässt. Und er muss Drücke von bis zu 200 bar aushalten“, beschreibt Daniel Rohrer die weiteren Einsatzbedingungen.

Schon seit vielen Jahren – vom ersten gebauten Hexpoden an – setzt Ölhydraulik Hagenbuch auf die High-Performance-Schläuche der Aeroquip-Triple-Crown-Palette von Eaton. Das liegt nicht nur daran, dass das Unternehmen seit mehr als 40 Jahren Händler von Eaton ist: „Zu Beginn unserer Hexapod-Entwicklung haben wir uns mit den Spezialisten von Eaton zusammengesetzt, und gemeinsam den für diese Anwendung geeignetsten Schlauch ausgewählt. Seitdem arbeiten wir grundsätzlich mit Schläuchen vom Typ GH793.“ Dieser Schlauch mit synthetischer Gummiseele und einem Zwei-Draht-Geflecht als Druckträger zeichnet sich durch seine Temperatur- und Druckfestigkeit aus. Konkret ist er in einem Temperaturbereich von -40 Grad Celsius bis 127 Grad Celsius einsetzbar. Mit einem Innendurchmesser von 19 Millimetern, wie er auch von Hagenbuch unter anderem eingesetzt wird, ist er für einen Arbeitsdruck von bis zu 276 bar ausgelegt. Dabei bietet er als Gummischlauch eine hohe Flexibilität: Der minimale Biegeradius für den 19-Millimeter-Schlauch liegt bei 200 Millimetern.

Der Schlauch ist grundsätzlich für Hydrauliksysteme auf Mineralölbasis sowie Wasser-Emulsionen und für allgemeine Industrieanwendungen konzipiert. Zusätzlichen Schutz bietet die synthetische Dura-Tuff-Gummidecke: Sie ist wesentlich abriebfester als herkömmliche Gummidecken. Ihre Leistungsfähigkeit stellen die Schläuche schon unter Beweis, bevor sie ausgeliefert werden: Statt mit 200.000 Impulszyklen wie bei den Standardschläuchen, testet der Hersteller diese Schläuche mit bis zu einer Million Impulszyklen.

Doch ein Schlauch ist nur so gut wie sein Anschluss. Die Hydraulik-Experten von Hagenbuch setzen daher den GH793 mit TTC-Armaturen ein: Diese Armatur ist einteilig, Nippel und Fassung sind also auf einem Körper. Sie wird ohne Schälen verpresst. „Die Armatur ist schnell verpresst und sehr bedienerfreundlich“, meint Rohrer. „Wir hatten auch mit Drehverschraubungen experimentiert, um die Torsion zu reduzieren, aber die sind zu groß, sodass wir sie nicht in den Hexapoden hätten einbauen können. Zudem ist der Widerstand vielfach zu groß.“

Mit dieser Schlauch-Armatur-Kombination hat das Unternehmen Hagenbuch eine Lösung gefunden, die in dem sehr kompakten Bauraum des Hexapoden verlegt werden kann. Der Prüfstand ist jetzt seit rund einem Jahr nahezu täglich bei dem Automobil-Hersteller im Einsatz. Daniel Rohrer bilanziert: „Wir haben in punkto Lebensdauer und auch Dichtheit sehr gute Erfahrungen gemacht. Mit den Schläuchen haben wir keine Probleme, trotz der hohen Anforderungen.“ do