DE102017222920A1

DE102017222920A1 - Reduzierung von Tonalitäten

Info

Publication number: DE102017222920A1
Application number: DE102017222920.9A
Authority: DE
Inventors: Frederik Vanhollebeke; Joris Peeters
Original assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Wind Power Antwerpen NV; ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2017-12-15
Filing date: 2017-12-15
Publication date: 2019-06-19

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Reduzierung von Tonalität (103) im Frequenzspektrum (101) des von einem Getriebe emittierten Schalls. Es wird ein Geräusch erzeugt, das die Tonalität (103) mindestens teilweise überdeckt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 und einer Anordnung nach Anspruch 4.
In verschiedenen Anwendungsfällen, etwa in der Windkraft oder bei Seilbahnen, stehen die Geräuschemission der verwendeten Getriebe im Fokus. Nicht nur deren Lautstärke ist problematisch, sondern auch deren Charakteristik. Insbesondere Tonalitäten im Frequenzspektrum werden als störend wahrgenommen.
Tonalitäten können durch konstruktive Maßnahmen reduziert werden. Dies geht aber mit hohen Kosten einher. Zudem können die Betroffenen Maßnahmen in Wechselwirkung zu anderen Eigenschaften, wie etwa Belastbarkeit und Haltbarkeit stehen, und diese verschlechtern.
Ein aus dem Stand der Technik bekanntes Mittel zur Reduzierung von Tonalitäten, dass keinerlei Modifikation des Getriebes erfordert, stellt sogenannter Antischall dar. Antischall ist derart beschaffen, dass der störende Schall mittels destruktiver Indifferenz ausgelöscht wird. Der Antischall entspricht dem störenden Schall und weist entgegengesetzte Polarität auf.
Die Erzeugung von Antischall ist sehr aufwendig, da der störende Schall erfasst und mit möglichst geringen Zeitversatz in Antischall umgewandelt werden muss. Es ist zwingend erforderlich, dass die Quellen des störenden Schalls und des Antischalls räumlich in unmittelbarer Nähe angeordnet sind. Andernfalls kann es an einigen Positionen im Raum sogar zu einer Verstärkung des störenden Schalls kommen.
Insbesondere bei größeren Getrieben ist es nahezu unmöglich, einen geeigneten Ort für die Anordnung der Quelle des Antischalls zu finden. Ähnliches gilt für die Übertragung von Körperschall. Hier gilt es, einen geeigneten Ort für die Quelle des Antischalls in der Übertragungskette des störenden Schalls zu finden. Auch dies gestaltet sich in der Praxis sehr schwierig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Tonalitäten im Frequenzspektrum des von einem Getriebe emittierten Schalls unter Umgehung der den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen innewohnenden Nachteile zu reduzieren. Insbesondere soll die Reduzierung der Tonalitäten möglichst einfach und kostengünstig durchführbar sein.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Verfahren nach Anspruch 1 und einer Anordnung nach Anspruch 4. Bevorzugten Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen enthalten.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient der Reduzierung von Tonalität im Frequenzspektrum des von einem Getriebe emittierten Schalls. Bei dem emittierten Schall handelt es sich um fortschreitende Druckschwankungen der das Getriebe umgebenden Luft. Insbesondere das Frequenzspektrum des für den Menschen hörbaren Schalls ist hier relevant.
Der Schall kann von dem Getriebe direkt oder indirekt emittiert werden. Bei direkt emittiertem Schall wirkt das Getriebe selbst als Schallquelle und regt die Umgebende Luft direkt zu Schwingungen an. Indirekt emittierter Schall entsteht, indem das Getriebe umgebende Strukturen, etwa die Rotorblätter oder den Turm einer Windkraftanlage, in Schwingungen versetzt. Die das Getriebe umgebenden Strukturen wirken dann als Schallquelle. In den meisten Fällen wird er Schall von dem Getriebe sowohl direkt als auch indirekt emittiert.
Eine Tonalität liegt dann vor, wenn eine Frequenz im Frequenzspektrum dominiert, d.h. wenn im Frequenzspektrum eine oder mehrere Spitzen vorhanden sind.
Erfindungsgemäß wird zusätzlich zu dem von dem Getriebe emittierten Schall ein Geräusch erzeugt, dass die Tonalität mindestens teilweise überdeckt. Dies bedeutet, dass das Geräusch mindestens in einem Frequenzbereich, in dem die Tonalität bzw. die entsprechende Spitze liegt, Frequenzanteile aufweist. Um eine ausreichende Überdeckung zu erzielen, sollte die Lautstärke dieser Frequenzanteile der Lautstärke der Tonalität entsprechen oder diese übersteigen.
Zwar ist der aus der Überlagerung des von dem Getriebe emittierten Schalls und dem erzeugten Geräusch resultierenden Schall nicht leiser, allerdings weist dieser Schall keine oder reduzierte Tonalitäten auf. Die Spitzen im Frequenzspektrum des resultierenden Schalls verschwinden mindestens teilweise in den Frequenzanteilen des Geräuschs Der überlagerte Schall wird daher vom Menschen als weniger störend wahrgenommen.
Das Geräusch, mit dem die Tonalität überdeckt wird, zeichnet sich dadurch aus, dass es selbst keine Tonalität aufweist. Es handelt sich also um ein breitbandiges Geräusch. Als breitbandige Geräusche werden Geräusche bezeichnet, die keine dominierenden Frequenzen aufweisen. Insbesondere kann es sich bei dem Geräusch in einer bevorzugte Weiterbildung um ein Rauschen handeln.
Eine erfindungsgemäße Anordnung umfasst ein Getriebe, etwa ein Getriebe einer Windkraftanlage oder einer Seilbahn, und mindestens einem Lautsprecher. Ein Lautsprecher ist ein Mittel zum Wandeln eines Eingangssignals in Schall. Als Eingangssignal dient gewöhnlich ein elektrisches Signal. Der Lautsprecher ist ausgebildet, das oben beschriebene Geräusch zur Überdeckung der Tonalität zu erzeugen.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in 1 dargestellt. Im Einzelnen zeigt:

1 ein Frequenzspektrum.

Bei dem in 1 dargestellten Frequenzspektrum 101 handelt es sich um das Frequenzspektrum des von einem Getriebe emittierten Schalls. Das Frequenzspektrum 101 weist eine Spitze 103 auf. Hierbei handelt es sich um eine Tonalität.
Um die Spitze 103 zu glätten und die Tonalität 103 zu verringern, wird ein Geräusch erzeugt, dass den emittierten Schall überlagert. Das Geräusch weist im Bereich der Spitze 103 eine ausreichende Lautstärke auf und ist seinerseits frei von Tonalitäten.
Aus der Überlagerung resultiert ein Frequenzspektrum 105, dessen Lautstärke zwar nicht geringer ist als die Lautstärke des ursprünglichen Spektrums 101, das allerdings geglättet ist und keine oder weniger ausgeprägte Spitzen aufweist. Somit ist die Tonalität des resultierenden Spektrums 105 verringert. Trotz erhöhter Lautstärke wird die Überlagerung daher als weniger störend wahrgenommen.
Bezugszeichenliste

101: ursprüngliches Spektrum
103: Tonalität
105: überlagerte Spektrum

Claims

Verfahren zur Reduzierung von Tonalität (103) im Frequenzspektrum (101) des von einem Getriebe emittierten Schalls; dadurch gekennzeichnet, dass ein Geräusch erzeugt wird, das die Tonalität (103) mindestens teilweise überdeckt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche; dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei dem Geräusch um ein Rauschen handelt.
Anordnung mit einem Getriebe und einem Lautsprecher; dadurch gekennzeichnet, dass der Lautsprecher ausgebildet ist ein Geräusch zu erzeugen, das eine Tonalität (105) im Frequenzspektrum (101) des von dem Getriebe emittierten Schalls mindestens teilweise überdeckt.