Vorwort | 6 |
Inhaltsverzeichnis | 7 |
Symbol-, Abkürzungsverzeichnis und DIN-Listen | 11 |
1 Indices, Sonderzeichen | 11 |
2 Symbolverzeichnis | 11 |
3 Abkürzungen | 12 |
4 Normen | 12 |
1 Grundlagen | 13 |
1.1 Physikalische Grundlagen | 13 |
1.1.1 Akustische Begriffe | 13 |
1.1.2 Schallfeld | 13 |
Luftschall und Körperschall | 13 |
Schallfeldgrößen | 14 |
1.1.3 Wellengleichungen | 14 |
Wellengleichung in Luft | 14 |
Herleitung der Wellengleichung | 14 |
Lösung der Wellengleichung | 16 |
Schallgeschwindigkeit | 17 |
Stehende Wellen | 18 |
Wellengleichung in Festkörpern | 19 |
Herleitung der Differentialgleichung | 19 |
Lösungen der Wellengleichung | 20 |
Stehende Wellen | 21 |
1.1.4 Schallgrößen | 21 |
Schalldruck | 21 |
Schallschnelle | 22 |
Schallintensität | 22 |
Schallleistung | 22 |
1.1.5 Logarithmierte Größen | 22 |
Pegelbezugsgrößen der Schallfeldgrößen | 23 |
Schalldruckpegel | 23 |
Schallschnellepegel | 23 |
Schallintensitätspegel | 23 |
Schallleistungspegel | 24 |
Pegeladdition und Pegelsubtraktion | 24 |
1.1.6 Schallabstrahlung in Luft | 25 |
Kugelstrahler 0. Ordnung | 25 |
Kugelstrahler 1. Ordnung | 25 |
Kolbenstrahler | 26 |
Hydrodynamischer Kurzschluss | 26 |
Abstrahlgrad | 26 |
1.1.7 Schallreflexion und -transmission | 27 |
Impedanzen | 27 |
Reflexion und Transmission | 28 |
Schallreflexionsgrad | 29 |
Schalltransmissionsgrad | 30 |
Schallabsorptionsgrad | 30 |
Schalldissipationsgrad | 31 |
Schalldämmmaß | 31 |
Schalldämmung und Absorption | 32 |
1.1.8 Signalanalyse | 33 |
Fourier-Analyse | 33 |
Energie- und Leistungsdichte | 35 |
Übertragungsfunktion | 35 |
Korrelationsfaktor und Korrelationskoeffizient | 36 |
Autokorrelationsfunktion | 36 |
Kreuzkorrelationsfunktion | 37 |
Kohärenzfunktion | 38 |
Frequenzintervallmaße | 38 |
1.2 Schallwahrnehmung | 40 |
1.2.1 Das menschliche Gehör | 40 |
1.2.2 Aufbau und Funktionsweise des peripheren Gehörs | 40 |
Das Außenohr | 41 |
Das Mittelohr | 42 |
Das Innenohr | 42 |
Der Hörnerv | 43 |
1.2.3 Psychoakustik – Objektive Beschreibung subjektiver Hörempfindungen | 44 |
1.2.4 Reize, Erregungen und Empfindungen | 44 |
1.2.5 Grundlegende Eigenschaften des menschlichen Gehörs | 45 |
Maskierung | 45 |
1.2.6 Der Lautstärkepegel | 47 |
1.2.7 Kurven gleicher Lautstärkepegel | 48 |
1.2.8 Der A-bewertete Schalldruckpegel | 49 |
1.2.9 Berechnung der menschlichen Lautheitsempfindung | 50 |
1.2.10 Die Lautheit | 51 |
1.2.11 Die Berechnung der Lautheit auf Basis des Erregungsmusters (Lautheit nach Zwicker) | 52 |
Berechnung des Erregungsmusters | 52 |
Übertragung des Außen- und Mittelohres | 52 |
Übertragungsverhalten der Cochlea | 52 |
Berechnung der Lautheit | 53 |
Berechnung der spezifischen Lautheit | 53 |
Integration der spezifischen Lautheit | 53 |
1.2.12 Weitere psychoakustische Kenngrößen in der Motorakustik | 53 |
Schärfe | 53 |
Impulshaltigkeit | 53 |
Schwankungsstärke | 55 |
Rauigkeit | 55 |
Modulationsindex | 56 |
AVL Engine Annoyance Index | 56 |
1.3 Mess- und Analysetechnik | 58 |
1.3.1 Mikrofone | 58 |
Kondensatormikrofone | 58 |
Kunstkopftechnik | 60 |
1.3.2 Beschleunigungsaufnehmer | 63 |
1.3.3 Kundtsches Rohr | 64 |
1.3.4 Reflexionsarme Räume | 64 |
1.3.5 Hallräume | 67 |
1.3.6 Akustische Kamera | 67 |
1.3.7 Modalanalyse | 67 |
1.3.8 Betriebsschwingungsanalyse | 68 |
1.3.9 Transferpfadanalyse | 69 |
1.3.10 Lasertechnik | 71 |
1.4 Simulation | 72 |
1.4.1 MKS – Mehrkörpersimulation | 73 |
1.4.2 FEM – Finite Elemente Methode | 74 |
1.4.3 BEM – Boundary Element Methode | 78 |
Luftschallabstrahlung von Fahrzeugen | 78 |
Optimierung der akustischen Eigenschaften eines Motors mit Hilfe von Berechnungsmodellen | 79 |
1.4.4 SEA – Statistical Energy Analysis | 80 |
1.4.5 Neue Verfahren zum Schließen der Frequenzlücke | 80 |
1.4.6 Ladungswechsel-Simulation | 81 |
1.5 Gesetzliche Vorschriften, Richtlinien und Messverfahren | 82 |
Das Prüfverfahren | 83 |
Weiterentwicklung der Vorschrift | 84 |
2 Akustik des Fahrzeugantriebs | 86 |
2.1 Allgemeiner Überblick Motorakustik | 86 |
2.1.1 Geräuschquellen im Motor | 86 |
2.1.2 Geräuschabstrahlung von der Motoroberfläche | 87 |
2.1.3 Vibrationsverhalten des Motors | 88 |
2.1.4 Allgemeine Voraussetzung für eine wirksame Geräusch- und Vibrationsabminderung | 88 |
2.1.5 Abgasgeräusch | 89 |
2.1.6 Ansauggeräusch | 89 |
2.1.7 Geräusch von Zusatzaggregaten | 90 |
Einspritzausrüstung | 90 |
Turbolader | 90 |
Startermotor | 91 |
Lichtmaschine/Generator | 91 |
Lenkhilfepumpe und Klimakompressor | 92 |
2.2 Akustik des Verbrennungsmotors | 92 |
2.2.1 Innermotorische Anregung | 93 |
Verbrennungsanregung | 93 |
Mechanische Anregung | 97 |
2.2.2 Körperschallweiterleitung in der Motorstruktur | 97 |
2.2.3 Schallabstrahlung von Motorstrukturen | 101 |
Schallabstrahlung von Biegeschwingungen in Platten | 103 |
Einfluss von Steifigkeit und Massebelegung auf die Schallabstrahlung | 104 |
Einfluss der Bedämpfung von Platten auf die Schallabstrahlung | 105 |
2.2.4 Auswirkungen der Körperschallisolierung von Motorbauteilen | 109 |
2.2.5 Geräuschverminderung durch schalldämmende Verkleidungen | 111 |
2.2.6 Luftschallabsorption | 117 |
Schalldämmende Gesamtverkleidungen | 118 |
2.3 Getriebeakustik | 118 |
2.3.1 Verzahnungsgeräusch | 118 |
2.3.2 Klapper- und Rasselgeräusche | 120 |
2.3.3 Schaltgeräusche, Lagergeräusche, Kreischen | 120 |
2.3.4 Allradgetriebegeräusche | 122 |
2.3.5 CVT-Getriebe | 122 |
Aufbau CVT-Getriebe | 122 |
CVT-Akustik | 125 |
2.3.6 Analyse Geräuschübertragung | 125 |
Einleitung | 125 |
Geräuschtrennung mittels TPA | 126 |
Korrelationsmethode | 127 |
Theorie | 127 |
Beispielhafte Ergebnisse | 127 |
2.3.7 Analyse Geräuschabstrahlung | 128 |
3 Integration in den PKW | 129 |
3.1 Übertragungsmechanismen | 129 |
3.1.1 Schallübertragung in den Fahrzeuginnenraum | 129 |
3.1.2 Schallübertragung in die Umgebung | 131 |
3.1.3 Messtechnik zur Innen- und Außengeräuschoptimierung | 131 |
3.2 Powertrainanbindung | 135 |
3.2.1 Aggregatelagerung | 135 |
Lagerungssysteme | 136 |
Elastomere | 138 |
Bauteile einer Aggregatelagerung | 139 |
Numerische Methoden | 142 |
3.2.2 Antriebsstranglagerung | 143 |
3.2.3 Anbindung der Abgas- und Ansauganlage | 144 |
3.3 Verbindungs- und Übertragungselemente | 145 |
3.4 Powertrainkühlung, Heizungs- und Klimaanlagen | 146 |
Powertrainkühlung | 146 |
Heizungs- und Klimaanlagen | 147 |
3.5 Anwendungsbeispiele | 148 |
3.5.1 Fahrzeuginnengeräusch | 148 |
Hochlauf Zug/Schub | 148 |
Leerlauf | 149 |
Systematische Auslegung der Pfade | 149 |
3.5.2 Außengeräusch | 151 |
Leerlauf | 151 |
Außengeräusch nach ISO 362 | 152 |
3.5.3 Geräuschqualität | 153 |
3.6 Integration in das Leichte Nutzfahrzeug | 153 |
Antrieb | 154 |
Rollgeräusch | 154 |
Karosserie | 154 |
Akustische Konsequenzen | 154 |
4 Integration in den Bus | 156 |
4.1 Antriebsstrang Anbindung, Niederflur-Linienbus (NL) | 156 |
4.1.1 Konstruktive Vorgaben mit Einfluss auf die Geräuschemission, Teilschallquellen (TSQ), akustische Phänomene | 156 |
4.1.2 Lagerung körperschallführender Aggregate/Systeme | 159 |
Ausführung, Kräfte und Funktionsanforderungen an die Lagerung eines im Fahrzeug eingebauten Motor-Getriebe-Blocks | 159 |
Anforderungen an die Funktion eines Motor-Getriebe-Lagersystems (MGL) | 162 |
Die Gelenkwelle (GW) | 164 |
Die Hinterachse und ihre Anlenkung an Fahrgestell und Aufbau, Ausführung und Funktion unter akustischen Gesichtspunkten | 164 |
4.2 Der Fahrgastraum | 166 |
4.2.1 Konstruktionselemente: Niederflur-Linienbus Fahrgestell und Aufbau | 166 |
4.2.2 Konstruktive Maßnahmen zur Minimierung des Innengeräuschpegels im Fahrgastraum | 167 |
4.2.3 Fahrgastraumakustik, Innengeräuschmessungen mit und ohne Fahrgäste | 168 |
Voraussetzungen, Betriebszustände des Fahrzeuges für die Messung des Innengeräusches | 169 |
Die punktuelle Messung eines Innengeräusches im Omnibus mit fest definierten Mikrofonstandorten | 170 |
Stehende Wellen, Isophonen, örtlich schwankende Innengeräuschpegel, der Fahrgast als Schallabsorber und -dämpfer | 172 |
4.3 Teilschallquellen Kühler, Lüfter, Ansaug- und Abgasanlage | 174 |
4.3.1 Das Kühler-Lüfter-System (K-L) | 174 |
4.3.2 Die Ansauganlage, das Luftfilter | 176 |
4.3.3 Die Abgasanlage (inklusive Systeme mit DPF und Kat) | 177 |
4.4 Wärmehaushalt des Antriebsstranges | 177 |
4.5 Einflussgrößen auf das Innengeräusch (Beispiele) | 178 |
4.6 Einflussgrößen auf das Außengeräusch, Beispiele, Analysemethoden | 183 |
Einfluss von Reifen und Fahrbahn auf das Außengeräusch | 184 |
Der Lüfter als Teilschallquelle | 185 |
Die Ansauganlage | 185 |
Der Schalldämpfer als Geräuschquelle | 185 |
Der Kompressor und Druckregler | 185 |
Die Hinterachse | 186 |
Analysemethoden Außengeräusch | 186 |
5 Integration in den Lastwagen | 188 |
5.1 Vorwort | 188 |
5.2 LKW-Hauptbaugruppen, Aggregate, Systeme, Anordnung | 188 |
5.2.1 Fahrgestell | 188 |
5.2.2 Motor | 191 |
5.2.3 Getriebe | 191 |
5.2.4 Gelenkwelle | 191 |
5.2.5 Angetriebene Hinterachse | 191 |
5.3 Generelle Zusammenhänge der Schallübertragung | 192 |
5.4 Teilschallquellen (TSQ) eines LKW, Einflüsse auf das Außen- und Innengeräusch | 193 |
5.4.1 Kühler-Lüfter, s. Kap. 4.3.1 | 193 |
Elektronisch angesteuerte hydraulische Lüfterkupplungen | 193 |
Elektromagnetische Lüfterkupplung | 193 |
5.4.2 Motor-Getriebe, Lagerung, Funktion, Ausführung | 194 |
Lagerung | 194 |
Funktion | 195 |
Konstruktive Ausführungen | 195 |
5.4.3 Geräuschminderung durch schalldämmende Verkleidung | 197 |
Ausgeführte Beispiele | 198 |
5.4.4 Das Kupplungssystem, Konstruktion, Lage im Fahrzeug | 202 |
Akustik | 202 |
Maßnahmen | 203 |
5.4.5 Ansauganlage, Schalldämpfer (s. Kap. 4.3.2 und 4.3.3) | 205 |
Akustik | 206 |
Maßnahmen | 206 |
5.4.6 Verteilergetriebe (VG) | 207 |
Akustik | 207 |
5.4.7 Gelenkwelle, Konstruktion/Lagerung | 208 |
Akustik | 208 |
Maßnahmen | 209 |
5.4.8 Angetriebene Achsen | 209 |
5.5 Interaktion von Körperschall im Antriebsstrang | 210 |
5.6 Innengeräusch Fahrerhaus | 211 |
5.6.1 Schallübertragung in das Fahrerhaus | 211 |
Primärluftschall | 211 |
Sekundärluftschall | 211 |
Körperschallinduzierter Sekundärluftschall (KIS) | 211 |
Umfeldgenerierter Schall im Innenraum | 212 |
5.6.2 Messung und Bewertung des Innengeräuschpegels | 213 |
Messung | 213 |
Messstellen | 213 |
Messtechnik | 213 |
Messbedingungen | 213 |
Bewertung | 213 |
5.7 Schlussbetrachtungen | 214 |
Literaturverzeichnis | 215 |
Weiterführende Literatur | 216 |
Stichwortverzeichnis | 219 |