AT521119A1

AT521119A1 - Prüfanordnung zum akustischen Testen eines Prüflings mit hoher Drehzahl

Info

Publication number: AT521119A1
Application number: ATA50824/2018A
Authority: AT
Inventors: Joachim Schmidt Ing; Ing Benjamin Weis Dipl; Ebner Manuel
Original assignee: Avl List Gmbh
Priority date: 2018-09-25
Filing date: 2018-09-25
Publication date: 2019-10-15
Also published as: AT521119B1

Abstract

Prüfanordnung zum akustischen Testen eines Prüflings (3) wobei die Wand (4) derart ausgestaltet ist, dass sie in zumindest einem Teilabschnitt einen Hohlraum (9) bildet, wobei die Innenseite des Hohlraums (9) dem zweiten Raum (8) zugewandt ist und die Außenseite des Hohlraums (9) in den ersten Raum (7) hineinragt, wobei im Hohlraum (9) zumindest ein Teil der Belastungsmaschine (1) positioniert ist, und wobei die Form des Hohlraums (9) so gestaltet ist, dass die vom Prüfling (3) emittierten Schallwellen, die auf die Außenfläche des Hohlraums (9) auftreffen, derart reflektiert werden, dass jene Komponente der Ausbreitungsrichtung der vom Prüfling (3) emittierten Schallwellen, die vor der Reflexion parallel zur Welle ist, nach der Reflexion weiterhin in dieselbe Richtung weist.

Description

Prüfanordnung zum akustischen Testen eines Prüflings mit hoher Drehzahl

Die Erfindung betrifft eine Prüfanordnung zum akustischen Testen eines Prüflings, aufweisend einen ersten Raum, einen zweiten Raum, eine Belastungsmaschine, eine Welle und einen Prüfling, wobei der Prüfling im ersten Raum positioniert ist, der Prüfling mittels der Welle mit der Belastungsmaschine verbunden ist, und wobei die beiden Räume durch eine Wand voneinander getrennt sind, und wobei die Welle durch eine Öffnung der Wand geführt wird.

Um dem Fahrer von Fahrzeugen ein zufriedenstellendes Fahrerlebnis zu ermöglichen, ist es nötig die Lärmentwicklung im Fahrgastraum gering zu halten. Aus diesem Grund werden bei der Entwicklung die Antriebsaggregate bei einem Test auf einem Prüfstand auch schon hingehend dem unter Betrieb emittierten Lärm geprüft und optimiert. Hierbei fungiert das Antriebsaggregat als Prüfling.

Im Stand der Technik sind Lösungen bekannt, welche den Prüfling und die für den Test benutzte Belastungsmaschine räumlich trennen. Die Belastungsmaschine ist in einem Raum angeordnet, wobei die Belastungsmaschine mit einem ersten Ende einer Welle verbunden ist. Diese Welle wird mittels einer Durchführung durch eine Wand in einen angrenzenden weiteren Raum geleitet. Dieser weitere Raum, der Prüfraum, ist an den Wänden und an der Decke mit schallreflexionsdämpfenden Elementen ausgekleidet und am Boden ist annähernd in der Mitte des Prüfraums der Prüfling positioniert, der wiederum mit dem zweite Ende der Welle verbunden ist. Eventuell sind zwischen Welle und Prüfling noch anderen Bauteile (Flansche, Messgeräte, oder ähnliches) positioniert. Eine räumliche Trennung ist notwendig, da ansonsten die Lärmemission der Belastungsmaschine den Test verfälscht, weil nur die Lärmemission des Prüflings gemessen werden soll. Der Prüfling muss annähernd mittig im Prüfraum positioniert sein, um das reflexionsarme Feld des Prüfraumes bestmöglich auszunutzen, um damit eine gute Durchführbarkeit des Tests zu gewährleisten. Genauso ist eine Mindestgröße des Prüfraums notwendig. Dies hat rein konstruktiv zur Folge, dass die Welle eine bestimmte Mindestlänge aufweisen muss, um die Belastungsmaschine mit dem Prüfling zu verbinden. Je länger diese Welle jedoch ist, desto geringer ist die maximale Drehzahl, da ab einer von der Wellenlänge abhängigen Grenzdrehzahl die durch die Fliehkräfte bedingte Auslenkkraft die durch den E-Modul gegebene Rückstellkraft überschreitet, und die Welle zerstört wird. Somit limitiert die Wellenlänge die maximale Drehzahl im Betrieb.

Eine bekannte Möglichkeit die Welle kurz zu halten und somit die maximale Drehzahl im Betrieb zu erhöhen besteht, indem man die Belastungsmaschine direkt im Prüfraum zu betreiben. In diesem Fall muss die Belastungsmaschine aber mit einem lärmdämmenden Gehäuse versehen werden. Diese Lärmdämmung hat aber nicht denselben Effekt, als wenn die / 11

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Belastungsmaschine in einem anderen Raum steht, so dass der in den Prüfraum eingebrachte Lärm wiederum die Messung am Prüfling negativ beeinflusst.

Also ist man beim Testen entweder von der maximalen Drehzahl her begrenzt oder die Messung von Lärmemissionen kann nicht ohne störenden Einflüsse erfolgen. Dies hat den Nachteil, dass man keine Prüflinge ohne störende akustische Einflüsse testen kann, welche bei hohen Drehzahlen betrieben werden.

Es ist somit Aufgabe der gegenständlichen Erfindung eine Prüfanordnung für akustische Tests von Prüflingen bereitzustellen, welche auch hohe Drehzahlen zulässt, ohne dass der Test störende Lärmemissionen der Belastungsmaschine erfährt.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des unabhängigen Anspruchs gelöst, indem die Wand derart ausgestaltet ist, dass sie in zumindest einem Teilabschnitt einen Hohlraum bildet, wobei die Innenseite des Hohlraums dem zweiten Raum zugewandt ist und die Außenseite des Hohlraums in den ersten Raum hineinragt, wobei im Hohlraum zumindest ein Teil der Belastungsmaschine positioniert ist, und wobei die Form des Hohlraums so gestaltet ist, dass die vom Prüfling emittierten Schallwellen, die auf die Außenfläche des Hohlraums auftreffen, derart reflektiert werden, dass jene Komponente der Ausbreitungsrichtung der vom Prüfling emittierten Schallwellen, die vor der Reflexion parallel zur Welle ist, nach der Reflexion weiterhin in dieselbe Richtung weist.

Damit kann die Welle kürzer ausgeführt werden, als bei einer auf ihrer gesamten Fläche senkrecht ausgeführten Wand zwischen dem ersten Raum und dem zweiten Raum. Durch die geringere Länge der Welle ermöglicht diese höhere Drehzahlen. Durch die Ausgestaltung des Hohlraums und der damit bedingten Form der Außenseite des Hohlraums werden jene vom Prüfling emittierten Schallwellen, die auf die Außenseite des Hohlraums auftreffen, derart reflektiert, dass jener Vektor der Ausbreitungsrichtung, der vor der Reflexion parallel zur Welle war, auch nach der Welle seine Richtung beibehält. Damit kann der Prüfling unverändert in seiner Position annähernd in der Mitte des zweiten Raums bleiben, ohne dass die akustischen Eigenschaften für die Messung nachteilig verändert werden. Die Welle muss sich für den Betrieb nicht alleinig zwischen der Belastungsmaschine und dem Prüfling befinden, es können durchaus Flansche, Messflansche, Stützlager oder ähnliches, zwischen der Welle und der Belastungsmaschine oder zwischen der Welle und dem Prüfling befestigt werden. Somit definiert sich der Begriff „dass der Prüfling mittels der Welle mit der Belastungsmaschine verbunden ist“, dass die Welle zumindest ein Teil der Verbindung zwischen Prüfling und Belastungsmaschine ist.

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Eine vorteilhafte Ausgestaltung ist, wenn die Außenfläche des Hohlraums im Wesentlichen parallel zur Ausbreitungsrichtung jener vom Prüfling emittierten Schallwellen ist, die auf die Außenfläche auftreffen. Damit wird der zuvor beschriebene Effekt der Reflexion der vom Prüfling emittierten Schallwellen nochmals positiv beeinflusst.

Weiters vorteilhaft ist, wenn der Hohlraum die Form einer Pyramide hat, deren Achse parallel zur Welle ist. Der zuvor beschriebene Effekt der Reflexion der vom Prüfling emittierten Schallwellen kann hier konstruktiv einfach bewirkt werden.

Besonders vorteilhaft ist, wenn diese Pyramide eine Grundfläche in Form eines Vielecks hat.

Ganz besonders vorteilhaft ist, wenn die Grundfläche dieser Pyramide quadratisch oder rechteckig ist, da die Ausführung einfacher zu verwirklichen ist.

Ein weiterer Vorteil ist, wenn der Prüfling eine Elektromaschine ist. Dadurch kann man die erwirkten Eigenschaften, dass man mit höheren Drehzahlen testen kann, gut ausnutzen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung ist, wenn die Verbindung zwischen der Welle und dem Prüfling mit einem Stützlager versehen ist. Gerade Elektromotoren können damit mit der Welle verbunden werden, ohne dass die Elektromotoren selber mit dem Boden des zweiten Raums verbunden werden müssen. Die ermöglicht ein leichteres und schnelleres Anbringen des Prüflings im ersten Raum

Weiters vorteilhaft ist, wenn die Belastungsmaschine mit einem Lüfter versehen ist, der außerhalb des Hohlraums positioniert ist. Damit reduziert man die Lärmbelastung durch die Belastungsmaschine im ersten Raum nochmals.

Ein weiterer Vorteil ist, wenn die Belastungsmaschine auf Schienen bewegbar ist. Damit kann die Belastungsmaschine beispielsweise zum Rüsten oder Warten, leicht in Richtung der Mitte des zweiten Raums bewegt werden und nach Abschluss der Arbeiten leicht für den nächsten Test positioniert werden.

Weiters vorteilhaft ist, wenn sich die Welle zu Gänze im Hohlraum befindet. Damit muss die Welle, die bei schneller Drehung auch selber Lärm emittiert, nicht gesondert gegen Lärmemissionen gedämmt werden.

Die gegenständliche Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Figuren 1 bis 2 näher erläutert, die beispielhaft, schematisch und nicht einschränkend eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeigen. Dabei zeigt

Fig.1 einen Schnitt durch eine dreidimensionale Darstellung einer Prüfanordnung, / 11

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Fig.2 die Ansicht der Wand zwischen dem ersten und dem zweiten Raum, vom ersten Raum aus gesehen.

In Fig. 1 ist ersichtlich, dass sich die Belastungsmaschine 1 im Hohlraum 9 der Wand 4 befindet, die den ersten Raum 7 vom zweiten Raum 8 trennt. Da der Prüfling 3 aufgrund der akustischen Tests annähernd in der Mitte des ersten Raums 7 positioniert werden muss, kann die nicht in der Zeichnung dargestellte Welle, die die Belastungsmaschine 1 mit dem Prüfling 3 verbindet, bei der dargestellten Positionierung der Belastungsmaschine 1 kürzer ausgeführt werden, als wenn die Belastungsmaschine neben einer senkrechten Wand stehen würde. Eine kürzere Welle ermöglich eine höhere maximale Drehzahl, da bei dieser die Fliehkräfte nicht so groß sind und damit das Verhältnis von der durch die Fliehkräfte bedingte Auslenkkraft und der durch den E-Modul gegebenen Rückstellkraft höhere Drehzahlen zulässt. Dementsprechend können Prüflinge 3 getestet werden, die im Betrieb höhere Drehzahlen erfordern, wie beispielsweise Elektromotoren. Die Welle muss sich für den Betrieb nicht alleinig zwischen der Belastungsmaschine 1 und dem Prüfling 3 befinden, es können durchaus Flansche, Messflansche, Stützlager oder ähnliches, zwischen der Welle und der Belastungsmaschine 1 oder zwischen der Welle und dem Prüfling 3 befestigt werden. In der Fig. 1. ist auch ersichtlich, dass die senkrechten Wände des ersten Raums 7 mit schallreflexionsdämpfenden Elementen 6 ausgekleidet sind. Genauso wird auch die Außenseite des Hohlraums 9 mit schallreflexionsdämpfenden Elementen 5 bedeckt. Der Hohlraum 9 soll bei seiner Erstreckung in den ersten Raum 7 eine solche Form haben, dass jene vom Prüfling 3 emittierten Schallwellen, die auf die Außenseite des Hohlraums 9 auftreffen, derart reflektiert werden, dass jener Vektor der Ausbreitungsrichtung, der vor der Reflexion parallel zur Welle war, auch nach der Welle seine Richtung beibehält. Dadurch wir die Messung der Lärmemissionen des Prüflings 3 durch diese Reflexionen nicht beeinflusst, auch wenn er sich weiter annähernd in der Mitte des ersten Raums 7 befindet. Diese Messung findet mit Mikrophonen statt, die auf der Oberfläche einer gedachten Halbkugel positioniert sind, deren Mittelpunkt der Prüfling 3 ist.

In Fig. 2 ist in perspektivischer Darstellung des Prüflings 3 zu sehen, der an einer

Befestigungsplatte 2 fixiert ist. Sowohl die Außenseite des Hohlraums ist mit schallreflexionsdämmenden Elementen 5 versehen, wie auch der senkrechte Teil der Wand mit schallreflexionsdämmenden Elementen 6 versehen ist. Man erkennt, dass in diesem Ausführungsbeispiel der Hohlraum der Wand die Ausformung einer Pyramide mit viereckiger Grundfläche hat.

Claims

Patentansprüche:

1. Prüfanordnung zum akustischen Testen eines Prüflings (3), aufweisend einen ersten Raum (7), einen zweiten Raum (8), eine Belastungsmaschine (1), eine Welle und einen Prüfling (3), wobei der Prüfling (3) im ersten Raum (7) positioniert ist, der Prüfling (3) mittels der Welle mit der Belastungsmaschine (1) verbunden ist, und wobei die beiden Räume (7, 8) durch eine Wand (4) voneinander getrennt sind, und wobei die Welle durch eine Öffnung der Wand (4) geführt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand (4) derart ausgestaltet ist, dass sie in zumindest einem Teilabschnitt einen Hohlraum (9) bildet, wobei die Innenseite des Hohlraums dem zweiten Raum (8) zugewandt ist und die Außenseite des Hohlraums (9) in den ersten Raum (7) hineinragt, wobei im Hohlraum (9) zumindest ein Teil der Belastungsmaschine (1) positioniert ist, und wobei die Form des Hohlraums (9) so gestaltet ist, dass die vom Prüfling (3) emittierten Schallwellen, die auf die Außenfläche des Hohlraums (9) auftreffen, derart reflektiert werden, dass jene Komponente der Ausbreitungsrichtung der vom Prüfling (3) emittierten Schallwellen, die vor der Reflexion parallel zur Welle ist, nach der Reflexion weiterhin in dieselbe Richtung weist.
2. Prüfanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenfläche des Hohlraums (9) im Wesentlichen parallel zur Ausbreitungsrichtung jener vom Prüfling (3) emittierten Schallwellen ist, die auf die Außenfläche auftreffen.
3. Prüfanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlraum (9) die Form einer Pyramide hat, deren Achse parallel zur Welle ist.
4. Prüfanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pyramide eine Grundfläche in Form eines Vielecks hat.
5. Prüfanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Grundfläche der Pyramide quadratisch oder rechteckig ist.
6. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Prüfling (3) eine Elektromaschine ist.
7. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der Welle und dem Prüfling (3) mit einem Stützlager versehen ist.
8. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmaschine (1) mit einem Lüfter versehen ist, der außerhalb des Hohlraums (9) positioniert ist.
9. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Belastungsmaschine (1) auf Schienen bewegbar ist.

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10. Prüfanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Welle zu Gänze im Hohlraum (9) befindet.