Wellenförmige Unterlegscheiben, Spiraldruckfedern, Tellerfedern... Die Liste erprobter Federn, die für eine Vielzahl von Anwendungen in Frage kommen, ist...
Federelemente sind ein entscheidendes Bauteil für den Fahrkomfort und die Fahrsicherheit von Kraftfahrzeugen. Ein renommierter 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 der Oelhydraulik Hagenbuch AG, Hersteller des Hexapod-Prüfstands. Die 1955 gegründete Firma ist ein traditionelles Schweizer Familienunternehmen aus Ebikon im Kanton Luzern. Die rund 50 Mitarbeiter beschäftigen sich schwerpunktmäßig mit der Antriebstechnik durch Ölhydraulik. Die in den Jahrzehnten gesammelten Erfahrungen fließen direkt in den Bau der Hexapoden ein. Hagenbuch baut Ausführungen für viele unterschiedliche Anwendungsbereiche, z. B. als Schwerlastplattfom für die Montage von Flugzeug-Baugruppen, zur Simulation von Schiffsbewegungen in Schleppkanal oder als Shaker und Simulationssystem.
Vibration, Torsion, hohe Drücke
Beim Einsatz im Forschungszentrum des Kfz-Herstellers sorgt der Hexapod für sehr flexibel einstellbare Belastungen, denn Kräfte und Wege können einzeln programmiert werden. „Auf dem Hexapoden können Federelemente mit einer Frequenz von bis zu 100 Hz getestet werden“, erklärt Daniel Roher, Leiter des Servicecenters bei Hagenbuch. „Zudem kann die obere Plattform zur unteren um bis zu 90° verdreht werden.“ Dabei laufen die Tests über mehrere Wochen, 24 h am Tag. Das bedeutet nicht nur für die getesteten Federelemente hohe Belastungen, sondern auch für die Bauteile des Hexapoden selbst.
Besonders für die Hydraulikschläuche, über die die sechs Antriebszylinder 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 Rohrer die weiteren Einsatzbedingungen.
Flexibler Gummischlauch mit geringen Biegeradien
Schon seit vielen Jahren – vom ersten gebauten Hexpoden an – setzt Oelhydraulik Hagenbuch auf die High-Performance-Schläuche der Aeroquip-Triple-Crown-Palette von Eaton. Nicht nur, weil 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“, so Rohrer 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 bis +127 °C einsetzbar. Mit einem Innendurchmesser von 19 mm, wie er auch von Hagenbuch u. a. eingesetzt wird, ist er für einen Arbeitsdruck von bis zu 276 bar ausgelegt.
Dabei bietet der GH793 als Gummischlauch eine hohe Flexibilität: Der minimale Biegeradius für den 19-mm-Schlauch liegt bei 200 mm. Der Schlauch ist grundsätzlich für Hydrauliksysteme auf Mineralölbasis sowie Wasseremulsionen und für allgemeine Industrieanwendungen konzipiert. Zusätzlichen Schutz bietet die synthetische Dura-Tuff-Gummidecke: Sie ist wesentlich abriebfester als herkömmliche Gummidecken. Die hohe Leistungsfähigkeit stellen die Schläuche schon unter Beweis, bevor sie zum Anwender gelangen: Statt mit 200.000 Impulszyklen wie bei den Standardschläuchen, testet Eaton die Aeroquip-Triple-Crown-Schläuche mit bis zu einer Million Impulszyklen.
Bedienerfreundliche, einteilige Armatur
Doch ein Schlauch ist nur so gut, wie sein Anschluss. Die Hydraulikexperten von Hagenbuch setzen daher den GH793 mit TTC-Armaturen ein: Diese Armatur ist einteilig, Nippel und Fassung sind also auf einem Körper, und 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.“
Bewährt in puncto Lebensdauer und Dichtheit
Mit der Kombination Aeroquip Triple Crown GH793 und TTC-Armatur hat Hagenbuch eine Lösung gefunden, die dank der Flexibilität der Schlauchleitungen auch in dem sehr kompakten Bauraum des Hexapoden verlegt werden kann. Der Prüfstand ist jetzt seit mehr als einem Jahr nahezu täglich bei dem Automobilhersteller im Einsatz. Das Fazit von Daniel Rohrer: „Wir haben in puncto Lebensdauer und auch Dichtheit sehr gute Erfahrungen gemacht. Mit den Schläuchen haben wir keine Probleme, trotz der hohen Anforderungen.“ bec
Detaillierte Informationen zu Komponenten und Systemen der Fluidtechnik:
Hannover Messe 2018: Halle 11, Stand C71
