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Hydrauliköl

Das Medium zur Übertragung von diesen Drücken und Kräften ist in hydraulischen Systemen das Öl. Am Auto sind die Bremsen und die Servolenkung typische hydraulisch wirksame Aggregate. Je nach Fahrzeugtyp können auch das Fahrwerk und die Kupplungsbetätigung hydraulisch unterstützt sein.

Funktionsprinzip hydraulischer Systeme

Das einfachste hydraulische System besteht aus zwei Schubzylindern, die mit einer Leitung miteinander verbunden sind. Man füllt anschließend das System vollständig mit einer Flüssigkeit. Fährt man nun den Kolben von einem Zylinder ein, fährt der andere Kolben aus. Sind die Querschnitte von beiden Kolben gleich groß, überträgt sich die Geschwindigkeit und die Kraft 1:1. Wirklich effektiv wird ein hydraulisches System aber erst, wenn unterschiedlich große Kolben verwendet werden. Maßgeblich dabei ist nur die Querschnittsfläche vom Kolben.

Gemäß der Formel zur Kreisflächenberechnung A = pi x Radius² zeigt sich, wie exponentiell die generierte Kraft in Abhängigkeit der Durchmesser der Kolben wächst. Verdoppelt sich der Durchmesser, vervierfacht sich die Kraft. Verdreifacht sich der Durchmesser, fährt der Kolben bereits mit der neunfachen Kraft aus. Geschwindigkeit und Strecke nehmen zwar entsprechend ab. Dem kann aber mit konstruktiven Maßnahmen entgegen gewirkt werden: Man schaltet einfach einen kleinen Tank mit Rückschlagventil in die hydraulische Leitung. So muss nur die Anzahl der Hübe erhöht werden, um den Arbeitskolben auf die gewünschte Strecke mit der gewünschten Kraft ausfahren zu lassen. Typische Beispiele für diese einfachen hydraulischen Systeme sind Palettenhubwagen oder hydraulische Wagenheber.

Das Zweikolben-Prinzip findet sich an einem Auto beispielsweise bei den Bremsen wieder. Die Servolenkung ist jedoch bereits die nächste Ausbaustufe von hydraulischen Systemen. Statt durch einen einfahrenden Kolben wird der hydraulische Druck durch eine Pumpe hergestellt.

Aufgabe vom Hydrauliköl

Das Hydrauliköl dient dazu, den Druck im System gleichmäßig zu verteilen und damit die Kraft sicher zu übertragen. Damit es das unter allen vorgesehenen Einsatzbedingungen auch kann, werden an das Hydrauliköl folgende Anforderungen gestellt:

Blasenfreiheit
Punktgenaue Viskosität
Temperaturstabilität
Reinheit
Korrosionshemmend
Nicht aggressiv gegen Bauteile
Antimykotisch

Ein hydraulisches System kann nur dann einwandfrei funktionieren, wenn das Medium bestimmte Voraussetzungen hat. Es muss in erster Linie blasenfrei und ausreichend flüssig sein. Die Blasenfreiheit ist wichtig, da Gasblasen die Wirksamkeit der Kraftübertragung herab setzen. Gase lassen sich im Gegensatz zu Flüssigkeiten durchaus komprimieren. Bei der Bremse eines Autos kann dies bis zum Versagen führen: Der Fahrer tritt beim Betätigen des Bremspedals praktisch ins "Leere".

Der Fachausdruck für die "Flüssigkeit" eines Mediums ist die "Viskosität". Je niedriger die Viskosität eines Medium ist, desto dünnflüssiger ist es und umgekehrt. Nun muss eine hydraulische Flüssigkeit nicht zwingend so dünnflüssig wie möglich sein. Dünnflüssigkeit bringt auch Nachteile mit sich: Sie setzt die Schmierfähigkeit eines Mediums herab. Da hydraulische Systeme sich selbst schmieren, würde ein zu dünnflüssiges Hydrauliköl den inneren Verschleiß begünstigen.

Erschwerend kommt hinzu, dass Hydrauliköl seine Viskosität ändert, je nach dem unter welchen Temperaturen es eingesetzt wird. Je wärmer das hydraulische System wird, desto dünnflüssiger wird es und umgekehrt. Der Temperaturbereich muss bereits bei der Konstruktion des hydraulischen Systems festgelegt werden, um so das passende Hydrauliköl auswählen zu können.

Zwar ändert sich die Viskosität von Hydrauliköl auch unter Druck. Dieses Verhalten kann bei hydraulischen Systemen aber in der Regel vernachlässigt werden, auch wenn im System Drücke von vielen hundert bar herrschen.

Das Aufrechterhalten der Einsatztemperatur ist auch aus einem anderen Grund wichtig: Öle aller Art neigen bei Überhitzung zur Oxidation und zum Bilden von Harzen. Diese Fremdkörper wirken dann wie Schleifkörner, die alle Bauteile des hydraulischen Systems von Innen heraus schädigen. Sofern die Einsatzbedingungen daher die Beibehaltung des definierten Temperaturbereichs vom Hydrauliköl nicht garantieren können, muss eine zusätzliche Kühlung eingebaut werden. Ein Filter trägt darüber hinaus dazu bei, das Hydrauliköl sauber zu halten. In komplexen hydraulischen Systemen kommen eine ganze Reihe an Filtern zum Einsatz.

Das Öl schützt das hydraulische System von innen gegen Korrosion. Es muss daher die entsprechenden Eigenschaften mitbringen, um diese Aufgabe erfüllen zu können. Die korrosionshemmende Wirkung muss jedoch genau mit den verwendeten Materialien im hydraulischen System abgestimmt sein. Das Hydrauliköl muss sich gegenüber den Leitungen, Dichtungen und allen anderen Bauteilen vollkommen neutral verhalten. Sonst wird wieder der inneren Zerstörung des hydraulischen Systems Vorschub geleistet.

Schließlich ist auch eine pilzhemmende Wirkung vom Hydrauliköl wichtig. Wie alle organischen Substanzen gibt es auch für Mineralöle Organismen, die es als Nahrung definiert haben. Ein mit einem Pilz befallenes System ist nur sehr aufwändig zu reinigen. Bioöle sind für diesen Effekt besonders anfällig.

Die meisten Hydrauliköle sind nicht mischbar. Das bedeutet, dass immer nur das gleiche Öl nachgefüllt werden kann.