Ursachen von Geräuschen in Kleinstantrieben

Anbieter zum Thema

FAULHABER Antriebssysteme

CSA Group Bayern GmbH

MES Electronic Connect GmbH & Co. KG

Die dritte Ursache für Schwingungen: Der Einfluss von Zusatzkomponenten. Die ebenfalls rein mechanische Erregung durch Zusatzkomponenten wie Getriebe, bei denen Zahnflankenspiel, Lastwechsel an Zahnflanken mit elastischer Verformung etc. zu teilweise erheblichen Laufgeräuschen führen können, ist eine weitere mögliche Schallquelle. Da bei Kleinstantrieben die Getriebe naturgemäß sehr klein ausfallen, sind die Räder immer mit nur wenigen Zähnen im Eingriff (geringe Überdeckung). Zahnschrägungen, die die Überdeckung fördern, sind ebenfalls nur selten anzutreffen. So macht sich selbst ein nur minimal schwankendes Radienverhältnis deutlich bemerkbar und erzeugt Drehschwingungen an den Wellen und Radialschwingungen an den Lagern.

Die Schwingung ist das Produkt aus Drehzahlfrequenz und der Zähnezahl und deren Vielfaches. Sie liegen daher im gut hörbaren Bereich. Spiel im Getriebe führt zu Stößen bei Einschalten und Drehrichtungsumkehr. Ein Flankenspiel der Zahnräder wirkt ebenfalls anregend. Die im Getriebe entstehenden Geräusche kann man aber über die Schmierstoffwahl bzw. Materialauswahl z.B. Metall/Kunststoffräder minimieren.

Bildergalerie

Tasten und Gehör sind die Sinne, mit denen der Mensch störende Schwingungen aus der Umgebung wahrnehmen kann. Hier spielt immer die subjektive Bewertung eine wichtige Rolle abhängig von der einzelnen Person. So wird von manchen Menschen bei Autos oder Motorrädern ein tiefer, sonorer Klang als schön empfunden, obwohl er für andere schon an Lärmbelästigung grenzt. Es müssen daher bei der Betrachtung der Laufkultur von Kleinstantrieben immer die Einsatzbedingungen und das nähere Umfeld der Personen mit einbezogen werden. Grundsätzlich kann man aber folgende Grundregeln aufstellen:

Der für Körperschall wichtige Tastsinn lässt sich nur schwer beschreiben. Die Sensoren in Finger, Füßen, Wange etc. sind sehr ungleich verteilt und damit auch die Wahrnehmungsfähigkeit. Der so direkt wahrgenommene Körperschall spielt bei Kleinantrieben aber auch eine eher untergeordnete Rolle.

Das menschliche Gehör dagegen ist ein Präzisionssensor mit sehr großem Wahrnehmungsbereich. Er überstreicht etwa sechs Zehnerpotenzen der Schwingungsamplitude, von der frequenzabhängigen Wahrnehmungsgrenze bis hin zur Schmerzgrenze.

Hinzu kommen ein altersabhängiger Frequenzbereich, eine sehr individuelle Bewertung von Frequenzgemischen bzw. zeitlichen Veränderungen von Geräuschen. Auch der Stereoeffekt spielt eine nicht unbedeutende Rolle. Aus diesem Grund lässt sich die Wirkung von Luftschall auf den Menschen messtechnisch nur unvollständig abbilden.

Schwingungen lassen sich messtechnisch aufspüren

Eine Möglichkeit dem natürlichen Hörempfinden nahe zu kommen ist die Kunstkopftechnik, bei der in eine menschliche Büste anstelle der Ohren zwei Mikrofone eingesetzt werden. Damit können die für das Hörempfinden maßgeblichen Filterungen und Reflexionen am Schulter-Kopf-Bereich mitgemessen werden.

Für eine gute Bewertung gemessener Schallwerte ist daher ein breiter Erfahrungspool wichtig. So steigt die Hörschwelle zu tiefen Frequenzen hin an; zwischen 1000 und 4000 Hz ist die durchschnittliche Empfindlichkeit am größten. Unter 15 Hz und über 20 kHz werden Schwingungen dagegen gar nicht registriert (Bild 4). Aus diesen und weiteren Randbedingungen lassen sich sogenannte Bewertungskurven erstellen (Bild 5), die bestimmte Frequenzbereiche dämpfen oder verstärken, um den physiologischen Gegebenheiten Rechnung zu tragen.

* * Thomas Fuchs ist Gruppenleiter der Gruppe Prüf- und Steuerungstechnik bei FAULHABER, Schönaich.

(ID:42511380)