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Die Erfindung betrifft ein Geräuschideal zur Prüfung einer Funktionstüchtigkeit eines Getriebeaktorprüfstandes hinsichtlich einer korrekten Geräuscherfassung eines Getriebeaktors, bei welchem ein Geräusch eines Getriebeaktor mit dem Getriebeaktorprüfstand ermittelt wird.
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Aus der
DE 10 2014 206 048 A1 bzw. der
DE 10 2014 218 880 A1 ist ein Verfahren zur Reduzierung einer Schallemission eines Elektromotors eines Antriebsstranges bekannt, bei welchem aus einer frequenzabhängigen Response-Funktion des Antriebsstranges ein Korrektursignal zur Änderung des Betriebsgeräusches des Antriebsstranges bei zumindestens einer vorgebbaren Frequenz ermittelt wird. Dadurch werden Störgeräusche, die durch den Elektromotor des Antriebsstranges hervorgerufen werden, reduziert. Es ist bekannt, dass das Störgeräusch mittels komplexer Sensoren am Ort der Geräuschentstehung detektiert wird.
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Aus der US 2011/ 0067494 A1 ist ein Verfahren zur Prüfung einer Funktionstüchtigkeit eines Prüfstandes für rotierende Produkte bekannt. Die Funktionstüchtigkeit wird mittels eines Schwingungsideals bestimmt.
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Schwingungsdiagnosen für Motoren und Getriebe am Ende einer Fertigungslinie sind z.B. aus der
WO 98/ 23 938 A1 und der
DE 198 34 790 A1 bekannt.
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Bei Getriebeaktoren, welche ebenfalls einen Elektromotor umfassen, wird zur Ermittlung eines Störgeräusches des Elektromotors am Bandende der Getriebeaktorproduktion an dem Getriebeaktorprüfstand ein Beschleunigungssensor befestigt, mittels welchem das Geräusch bei der Betätigung des Getriebeaktors gemessen wird. Das Geräusch setzt sich als Luftschall fort, welcher allerdings in der Produktion aufgrund einer auftretenden allgemeinen Geräuschbelastung nicht direkt gemessen werden kann. Um neben der gemessenen Beschleunigung auch den Luftschall detektieren zu können, werden mit ausgewählten Getriebeaktoren Messungen in einer Akustikkammer durchgeführt. Die dabei ermittelten Luftschallwerte und zugehörigen Beschleunigungswerte werden mit den am Getriebaktorprüfstand ermittelten Beschleunigungswerten in eine Korrelation gesetzt, um auf die Luftschallwerte der produzierten Getriebeaktoren schließen zu können. Dabei handelt es sich um einen sehr aufwändigen Messvorgang, der an unterschiedlichen Prüfständen und Prüforten durchgeführt werden muss. Diese Untersuchung ist auf Grund der besagten Unterschiede fehlerbehaftet und kann im Produktionsprozess auch zu „Pseudoausschuss“ führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Geräuschideal zur Prüfung einer Funktionstüchtigkeit eines Getriebeaktorprüfstandes hinsichtlich einer korrekten Geräuscherfassung eines Getriebeaktors anzugeben, mit welchem das Störgeräusch zuverlässig und kostengünstig ermittelt wird.
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Die Funktionstüchtigkeit des Getriebeaktorprüfstandes kann mittels des Geräuschideals bestimmt werden. Dies hat den Vorteil, dass die Zuverlässigkeit des Getriebeaktorprüfstandes mit nur einer einzigen Messung am Produktionsstandort selbst erfasst werden kann, was zu einer Verkürzung des Produktionsprozesses und somit zu einer Kostenreduzierung führt.
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Das Geräuschideal gibt bei einer Geräuschprüfung ein Standardgeräusch aus, welches mit einem Geräusch verglichen wird, welches nach dem Einlegen des Geräuschideals in dem Getriebeaktorprüfstand mit einem vom Getriebeaktorprüfstand ermittelten Geräusch des Geräuschideals verglichen wird, wobei bei Übereinstimmung des Standardgeräusches mit dem durch den am Getriebeprüfstand ermittelten Geräusch auf eine Funktionsfähigkeit des Getriebeaktorprüfstandes geschlossen wird. Mittels dieses Verfahrens lässt sich zu einem beliebigen Zeitpunkt, bei welchem einfach nur anstelle des Getriebeaktors das Geräuschideal in den Getriebeaktorprüfstand eingesetzt wird, feststellen, ob das Geräusch, welches durch den Getriebeaktorprüfstand ermittelt wird, genau ist. Somit lässt sich mit dem als Masterteil ausgebildeten Geräuschideal nach nur einer Messung eine Aussage über die am Getriebeaktorprüfstand vorhandenen Messmittel und deren Qualität treffen. Dieses Verfahren ist sehr genau. Gleichzeitig kann ein Abgleich mittels eines solchen Geräuschideals an verschiedenen Anlagen erfolgen, was eine Unabhängigkeit von Ort und Zeit gewährleistet und die Kosten für den Prüfprozess reduziert.
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Es kann als Geräusch eine Frequenz des Geräuschideals ermittelt werden. Die Frequenz des Geräuschideals wird mit einem Beschleunigungssensor gemessen, der an sich bekannt und daher kostengünstig einsetzbar ist.
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In einer Ausführungsform wird das Standardgeräusch des Geräuschideals in einer Akustikammer als Beschleunigung und als Luftschall und das von dem Geräuschideal am Getriebeaktorprüfstand detektierte Geräusch als Beschleunigung ermittelt. Somit lässt sich durch eine einfache Korrelation der Werte auf den Luftschall der serienmäßig hergestellten Getriebeaktoren schließen.
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In einer Variante wird als Geräuschideal ein, ein Frequenzverschiebungselement aufweisender Getriebeaktor verwendet. Somit muss ein an sich vorhandener Getriebeaktor lediglich mit dem Frequenzverschiebungselement nachgerüstet werden, was die Herstellungskosten für das Geräuschideal reduziert.
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In einer Ausgestaltung erfolgt die Bestimmung der Funktionstüchtigkeit des Getriebeaktorprüfstandes wenigstens einmal während eines Serienmessprozesses von Getriebeaktoren.
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Die Erfindung betrifft ein Geräuschideal zur Prüfung einer Funktionstüchtigkeit eines Getriebeaktorprüfstandes hinsichtlich einer korrekten Geräuscherfassung eines Getriebeaktors. Bei einem Geräuschideal, welches für eine Vielzahl von Prüfständen genutzt werden kann, umfasst ein Gehäuse einen Elektromotor zum Antrieb einer Gewindespindel, wobei eine Motorwelle des Elektromotors über ein Hohlrad mit der Gewindespindel zum Antrieb dieser verbunden ist und die Motorwelle mit einem Frequenzverschiebungselement in einer Wirkverbindung steht. Dies hat den Vorteil, dass bei einer Geräuschprüfung durch den Getriebeaktorprüfstand von dem Geräuschideal immer dieselbe Frequenz ausgegeben wird. Bei funktionstüchtigem Getriebaktorprüfstand wird die erwartete Frequenz vom Sensor detektiert. Es ist nur ein einziges Geräuschideal notwendig, um mehrere Getriebeaktorprüfstände hinsichtlich ihrer Zuverlässigkeit bei der Geräuschmessung zu überprüfen.
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Erfindungsgemäß weist die Motorwelle an einem Außenumfang in vorgegebenen Abständen Lücken auf, in welche ein einseitig, im Gehäuse eingespanntes, eben ausgebildetes Frequenzverschiebungselement, vorzugsweise ein Blech, mit einem freien Ende zur Geräuscherzeugung während einer Drehung der Motorwelle eingreift. Durch dieses Blech wird bei der Drehung der Motorwelle ein Klickgeräusch erzeugt, dessen Frequenz durch den Beschleunigungssensor einfach erfasst werden kann. Tritt hierbei eine Frequenzveränderung auf, wird auf einen Fehler am Getriebeaktorprüfstand geschlossen.
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In einer nicht erfindungsgemäßen Alternative ist als Frequenzverschiebungselement eine Unwucht an der Motorwelle ausgebildet. Durch diese Massenverschiebung wird die Frequenz angeregt, welche durch eine Messkette an dem Getriebeaktorprüfstand abgegriffen wird. Ein solches Geräuschideal ist somit als Hilfsmittel für die Produktion verwendbar. Abnutzungserscheinungen an der Unwucht sind dabei nicht zu erwarten, so dass die Lebensdauer des Geräuschideals sehr groß ist.
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In einer Variante ist in einem einfachen Verfahren die Unwucht durch eine Materialauffüllung oder eine Materialentnahme in einem begrenzten Bereich des Außenumfangs der Motorwelle gebildet.
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In einer Ausführungsform greift ein am Gehäuse befestigtes Fixierelement in das Hohlrad zur Unterbindung einer Bewegung der Gewindespindel während der Geräuschermittlung ein. Durch dieses Fixierelement wird somit das Hohlrad festgesetzt, wodurch die Gewindespindel der Bewegung der Motorwelle nicht folgen kann.
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In einer Variante entspricht das Geräuschideal in seinen Abmaßen baugleich dem Getriebeaktor und ist vorzugsweise selbst als Getriebeaktor ausgebildet. Somit bedarf es keinerlei Anpassung des Getriebeaktorprüfstandes, um das Geräuschideal aufzunehmen. Infolge der Baugleichheit von Geräuschideal und Getriebeaktor ist nur eine Aufnahme sowohl für den Getriebeaktor als auch für das Geräuschideal im Getriebeaktorprüfstand notwendig. Ein Umbau des Getriebeaktorprüfstandes ist somit nicht erforderlich.
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In einer weiteren Ausgestaltung ist das Hohlrad in einem annähernd viertelkreisförmigen Bereich freigeschnitten. Dies ermöglicht eine zuverlässige Halterung des Geräuschideals in dem Getriebeaktorprüfstand.
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Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zwei davon sollen anhand der in der Zeichnung dargestellten Figuren näher erläutert werden.
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Es zeigen:
- 1 eine Prinzipdarstellung eines Getriebeaktorprüfstandes,
- 2 eine Prinzipdarstellung des erfindungsgemäßen Geräuschideals,
- 3 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Geräuschideals,
- 4 ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel eines Geräuschideals.
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1 zeigt eine Prinzipdarstellung eines Getriebeaktorprüfstandes 1, wie dieser am Produktionsende eines für ein Fahrzeug vorgesehenen Getriebeaktors genutzt wird. Der Getriebeaktorprüfstand 1 weist eine Steuereinheit 2 auf, welche mit einer Getriebeaktoraufnahme 3 verbunden ist, in welche der in der Produktion hergestellte Getriebeaktor eingelegt wird. In der Nähe der Getriebeaktoraufnahme 3 ist ein Beschleunigungssensor 4 fest am Getriebaktorprüfstand 1 installiert. Zur Messung eines Störgeräusches, welches von dem produzierten Getriebeaktor ausgeht, wird der produzierte Getriebeaktor in die Getriebeaktoraufnahme 3 eingelegt und der Getriebeaktor verfahren. Während des Betriebes des Getriebeaktors misst der Beschleunigungssensor 4 den Körperschall, der von dem Getriebeaktor ausgeht.
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Um sicherzugehen, dass der Beschleunigungssensor auch immer korrekt misst, ist erfindungsgemäß ein Geräuschideal, welches einen modifizierten Getriebeaktor darstellt, vorgesehen.
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Eine Prinzipdarstellung des Geräuschideals 5 ist in 2 dargestellt. Dabei ist das Geräuschideal 5 als Getriebeaktor ausgebildet, welches von einem Elektromotor 6 angetrieben wird. Die Motorwelle 7 des Elektromotors 6 greift in ein Hohlrad 8 ein, in welchem ebenfalls eine Gewindespindel 9 verankert ist. Durch das Hohlrad 8 wird die Drehbewegung von der Motorwelle 7 auf die Gewindespindel 9 übertragen, wodurch die elektrische Drehbewegung in eine Längsbewegung der Gewindespindel 9 umgesetzt wird.
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In 3 ist ein Ausführungsbeispiel des Geräuschideals 5 dargestellt. Dabei weist die Motorwelle 7 an ihrem Außenumfang in gleichmäßigem Abstand verteilte Zähne 10 auf, zwischen denen ein Blech 11 eingreift. Das Blech 11 ist einseitig in einem den Elektromotor 6 umschließenden Gehäuse 12 befestigt. Während der Drehung des Elektromotors 6 springt das Blech 11 jeweils über die Zähne 10 der Motorwelle 7 hinweg in dazwischen liegende Lücken und erzeugt somit ein Klickgeräusch, welches vom Beschleunigungssensor 4 detektiert wird und zur Auswertung an die Steuereinheit 2 übertragen wird.
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Während dieser Geräuschermittlung soll keine Übertragung der Bewegung von der Motorwelle 7 auf die Gewindespindel 9 erfolgen, weshalb das Hohlrad 8 mittels einer im Gehäuse 12 befestigten Schraube 13, vorzugsweise einer Innensechskantschraube, fixiert ist. In dem in 3 markierten Bereich A ist das Hohlrad 8 freigeschnitten, um eine Veränderung, beispielsweise der Massenverteilung und/oder der Positionierung, des Geräuschideals 5 am Getriebeaktorprüfstand 1 zu verhindern.
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Das Geräuschideal 5 besitzt die gleiche Masse wie ein in der Serienabnahme zu prüfender Getriebeaktor. Eine Ansteuerung des Elektromotors 6 ist jederzeit möglich, wobei die komplette Messstrecke abgedeckt ist und das von dem Blech 11 erzeugte Geräusch sich über Körperschall am Getriebeaktorprüfstand 1 fortpflanzt und von Beschleunigungssensor 4 detektiert wird.
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In 4 ist ein nicht erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel des Geräuschideals 5 dargestellt. Dieses unterscheidet sich von 3 insbesondere dahingehend, dass auf das zusätzliche Blech 11 verzichtet wird und die Motorwelle 7 selbst mit einer Unwucht 14 versehen ist. Zu diesem Zweck wird die Motorwelle 7 einseitig abgefräst und auf der der abgefrästen Seite gegenüberliegenden Seite mit Material aufgefüllt, so dass eine ungleichmäßige Massenverteilung an der Motorwelle 7 entsteht. Auch in diesem Fall wird zur Geräuschmessung durch den Beschleunigungssensor 4 das Hohlrad 8 mittels der Sechskantschraube 13 fixiert. Durch die Veränderung der Masseverteilung an der Motorwelle 7 wird eine andere Frequenz während des Verfahrens des Geräuschideals 5 auf dieses und durch Körperschall auf den Getriebeaktorprüfstand 1 übertragen, welches dort von dem Beschleunigungssensor 4 gemessen wird. Auch im vorgegebenen Fall ist das Hohlrad 8 in dem vorgegebenen Bereich A des Geräuschideals 5 freigeschnitten.
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Das so präparierte Geräuschideal 5 wird vor seinem ersten Einsatz in einer Akustikmesskammer auf Luftschallwerte und zugehörige Beschleunigungswerte überprüft, so dass genau bekannt ist, welche Geräuschbelastung von dem Geräuschideal 5 ausgeht. Diese Geräuschbelastung wird als Standardgeräusch in der Steuereinheit 2 abgespeichert. Anschließend wird das präparierte Geräuschideal 5 in der Produktion verwendet, indem es beispielsweise einmal in einem Produktionszyklus am Tag in den Getriebeaktorprüfstand 1 eingelegt wird. Auf Grund der Baugleichheit der Abmaße des Geräuschideals 5 mit dem in Serie hergestellten Getriebeaktor können diese in die gleiche Getriebeaktoraufnahme 3 des Getriebeaktorprüfstandes 1 eingelegt werden. Zur Geräuschmessung wird das Geräuschideal 5 betätigt, indem der Elektromotor 6 vom Getriebeaktorprüfstand 1 angetrieben wird. Dabei wird durch das Frequenzverschiebungselement in Form des Bleches 11 oder der Unwucht 14 das am Getriebaktorprüfstand 1 auftretende Geräusch durch den Beschleunigungssensors 4 bestimmt. Stimmt dieses Geräusch mit dem in der Akustikmesskammer ermittelten Standardgeräusch überein, so wird davon ausgegangen, dass der Getriebeaktorprüfstand 1 in Ordnung ist. Treten allerdings Unterschiede auf, kann der Getriebeaktorprüfstand 1 nicht weiter zur Geräuschbestimmung genutzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Getriebeaktorprüfstand
- 2
- Steuereinheit
- 3
- Getriebeaktoraufnahme
- 4
- Beschleunigungssensor
- 5
- Geräuschideal
- 6
- Elektromotor
- 7
- Motorwelle (Motorritzel)
- 8
- Hohlrad
- 9
- Gewindespindel
- 10
- Zahn
- 11
- Blech
- 12
- Gehäuse
- 13
- Schraube
- 14
- Unwucht
