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E-Book

Fahrzeugakustik

AutorFranz Brandl, Karl Feitzelmayer, Martin Pflüger, Ulrich Bernhard
VerlagSpringer-Verlag
Erscheinungsjahr2010
Seitenanzahl214 Seiten
ISBN9783211767412
FormatPDF
KopierschutzDRM
GerätePC/MAC/eReader/Tablet
Preis109,99 EUR

Die Fahrzeugakustik beeinflusst die Entscheidung des Kunden beim Autokauf. Daher haben akustische Fragen beim Fahrzeugentwicklungsprozess inzwischen einen hohen Stellenwert. Das Buch wendet sich an Einsteiger in die Fahrzeugakustik in Ausbildung und Praxis sowie Personen, die in ihren Entscheidungen akustische Eigenschaften mit ins Kalkül ziehen müssen. Es vermittelt Grundlagen, die es Lesern erlauben, anschließend tiefer in einzelne spezifische Themengebiete wie Simulation, Messtechnik, Versuch und Projektmanagement einzusteigen.

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Blick ins Buch
Inhaltsverzeichnis
Vorwort6
Inhaltsverzeichnis7
Symbol-, Abkürzungsverzeichnis und DIN-Listen11
1 Indices, Sonderzeichen11
2 Symbolverzeichnis11
3 Abkürzungen12
4 Normen12
1 Grundlagen13
1.1 Physikalische Grundlagen13
1.1.1 Akustische Begriffe13
1.1.2 Schallfeld13
Luftschall und Körperschall13
Schallfeldgrößen14
1.1.3 Wellengleichungen14
Wellengleichung in Luft14
Herleitung der Wellengleichung14
Lösung der Wellengleichung16
Schallgeschwindigkeit17
Stehende Wellen18
Wellengleichung in Festkörpern19
Herleitung der Differentialgleichung19
Lösungen der Wellengleichung20
Stehende Wellen21
1.1.4 Schallgrößen21
Schalldruck21
Schallschnelle22
Schallintensität22
Schallleistung22
1.1.5 Logarithmierte Größen22
Pegelbezugsgrößen der Schallfeldgrößen23
Schalldruckpegel23
Schallschnellepegel23
Schallintensitätspegel23
Schallleistungspegel24
Pegeladdition und Pegelsubtraktion24
1.1.6 Schallabstrahlung in Luft25
Kugelstrahler 0. Ordnung25
Kugelstrahler 1. Ordnung25
Kolbenstrahler26
Hydrodynamischer Kurzschluss26
Abstrahlgrad26
1.1.7 Schallreflexion und -transmission27
Impedanzen27
Reflexion und Transmission28
Schallreflexionsgrad29
Schalltransmissionsgrad30
Schallabsorptionsgrad30
Schalldissipationsgrad31
Schalldämmmaß31
Schalldämmung und Absorption32
1.1.8 Signalanalyse33
Fourier-Analyse33
Energie- und Leistungsdichte35
Übertragungsfunktion35
Korrelationsfaktor und Korrelationskoeffizient36
Autokorrelationsfunktion36
Kreuzkorrelationsfunktion37
Kohärenzfunktion38
Frequenzintervallmaße38
1.2 Schallwahrnehmung40
1.2.1 Das menschliche Gehör40
1.2.2 Aufbau und Funktionsweise des peripheren Gehörs40
Das Außenohr41
Das Mittelohr42
Das Innenohr42
Der Hörnerv43
1.2.3 Psychoakustik – Objektive Beschreibung subjektiver Hörempfindungen44
1.2.4 Reize, Erregungen und Empfindungen44
1.2.5 Grundlegende Eigenschaften des menschlichen Gehörs45
Maskierung45
1.2.6 Der Lautstärkepegel47
1.2.7 Kurven gleicher Lautstärkepegel48
1.2.8 Der A-bewertete Schalldruckpegel49
1.2.9 Berechnung der menschlichen Lautheitsempfindung50
1.2.10 Die Lautheit51
1.2.11 Die Berechnung der Lautheit auf Basis des Erregungsmusters (Lautheit nach Zwicker)52
Berechnung des Erregungsmusters52
Übertragung des Außen- und Mittelohres52
Übertragungsverhalten der Cochlea52
Berechnung der Lautheit53
Berechnung der spezifischen Lautheit53
Integration der spezifischen Lautheit53
1.2.12 Weitere psychoakustische Kenngrößen in der Motorakustik53
Schärfe53
Impulshaltigkeit53
Schwankungsstärke55
Rauigkeit55
Modulationsindex56
AVL Engine Annoyance Index56
1.3 Mess- und Analysetechnik58
1.3.1 Mikrofone58
Kondensatormikrofone58
Kunstkopftechnik60
1.3.2 Beschleunigungsaufnehmer63
1.3.3 Kundtsches Rohr64
1.3.4 Reflexionsarme Räume64
1.3.5 Hallräume67
1.3.6 Akustische Kamera67
1.3.7 Modalanalyse67
1.3.8 Betriebsschwingungsanalyse68
1.3.9 Transferpfadanalyse69
1.3.10 Lasertechnik71
1.4 Simulation72
1.4.1 MKS – Mehrkörpersimulation73
1.4.2 FEM – Finite Elemente Methode74
1.4.3 BEM – Boundary Element Methode78
Luftschallabstrahlung von Fahrzeugen78
Optimierung der akustischen Eigenschaften eines Motors mit Hilfe von Berechnungsmodellen79
1.4.4 SEA – Statistical Energy Analysis80
1.4.5 Neue Verfahren zum Schließen der Frequenzlücke80
1.4.6 Ladungswechsel-Simulation81
1.5 Gesetzliche Vorschriften, Richtlinien und Messverfahren82
Das Prüfverfahren83
Weiterentwicklung der Vorschrift84
2 Akustik des Fahrzeugantriebs86
2.1 Allgemeiner Überblick Motorakustik86
2.1.1 Geräuschquellen im Motor86
2.1.2 Geräuschabstrahlung von der Motoroberfläche87
2.1.3 Vibrationsverhalten des Motors88
2.1.4 Allgemeine Voraussetzung für eine wirksame Geräusch- und Vibrationsabminderung88
2.1.5 Abgasgeräusch89
2.1.6 Ansauggeräusch89
2.1.7 Geräusch von Zusatzaggregaten90
Einspritzausrüstung90
Turbolader90
Startermotor91
Lichtmaschine/Generator91
Lenkhilfepumpe und Klimakompressor92
2.2 Akustik des Verbrennungsmotors92
2.2.1 Innermotorische Anregung93
Verbrennungsanregung93
Mechanische Anregung97
2.2.2 Körperschallweiterleitung in der Motorstruktur97
2.2.3 Schallabstrahlung von Motorstrukturen101
Schallabstrahlung von Biegeschwingungen in Platten103
Einfluss von Steifigkeit und Massebelegung auf die Schallabstrahlung104
Einfluss der Bedämpfung von Platten auf die Schallabstrahlung105
2.2.4 Auswirkungen der Körperschallisolierung von Motorbauteilen109
2.2.5 Geräuschverminderung durch schalldämmende Verkleidungen111
2.2.6 Luftschallabsorption117
Schalldämmende Gesamtverkleidungen118
2.3 Getriebeakustik118
2.3.1 Verzahnungsgeräusch118
2.3.2 Klapper- und Rasselgeräusche120
2.3.3 Schaltgeräusche, Lagergeräusche, Kreischen120
2.3.4 Allradgetriebegeräusche122
2.3.5 CVT-Getriebe122
Aufbau CVT-Getriebe122
CVT-Akustik125
2.3.6 Analyse Geräuschübertragung125
Einleitung125
Geräuschtrennung mittels TPA126
Korrelationsmethode127
Theorie127
Beispielhafte Ergebnisse127
2.3.7 Analyse Geräuschabstrahlung128
3 Integration in den PKW129
3.1 Übertragungsmechanismen129
3.1.1 Schallübertragung in den Fahrzeuginnenraum129
3.1.2 Schallübertragung in die Umgebung131
3.1.3 Messtechnik zur Innen- und Außengeräuschoptimierung131
3.2 Powertrainanbindung135
3.2.1 Aggregatelagerung135
Lagerungssysteme136
Elastomere138
Bauteile einer Aggregatelagerung139
Numerische Methoden142
3.2.2 Antriebsstranglagerung143
3.2.3 Anbindung der Abgas- und Ansauganlage144
3.3 Verbindungs- und Übertragungselemente145
3.4 Powertrainkühlung, Heizungs- und Klimaanlagen146
Powertrainkühlung146
Heizungs- und Klimaanlagen147
3.5 Anwendungsbeispiele148
3.5.1 Fahrzeuginnengeräusch148
Hochlauf Zug/Schub148
Leerlauf149
Systematische Auslegung der Pfade149
3.5.2 Außengeräusch151
Leerlauf151
Außengeräusch nach ISO 362152
3.5.3 Geräuschqualität153
3.6 Integration in das Leichte Nutzfahrzeug153
Antrieb154
Rollgeräusch154
Karosserie154
Akustische Konsequenzen154
4 Integration in den Bus156
4.1 Antriebsstrang Anbindung, Niederflur-Linienbus (NL)156
4.1.1 Konstruktive Vorgaben mit Einfluss auf die Geräuschemission, Teilschallquellen (TSQ), akustische Phänomene156
4.1.2 Lagerung körperschallführender Aggregate/Systeme159
Ausführung, Kräfte und Funktionsanforderungen an die Lagerung eines im Fahrzeug eingebauten Motor-Getriebe-Blocks159
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 Gesichtspunkten164
4.2 Der Fahrgastraum166
4.2.1 Konstruktionselemente: Niederflur-Linienbus Fahrgestell und Aufbau166
4.2.2 Konstruktive Maßnahmen zur Minimierung des Innengeräuschpegels im Fahrgastraum167
4.2.3 Fahrgastraumakustik, Innengeräuschmessungen mit und ohne Fahrgäste168
Voraussetzungen, Betriebszustände des Fahrzeuges für die Messung des Innengeräusches169
Die punktuelle Messung eines Innengeräusches im Omnibus mit fest definierten Mikrofonstandorten170
Stehende Wellen, Isophonen, örtlich schwankende Innengeräuschpegel, der Fahrgast als Schallabsorber und -dämpfer172
4.3 Teilschallquellen Kühler, Lüfter, Ansaug- und Abgasanlage174
4.3.1 Das Kühler-Lüfter-System (K-L)174
4.3.2 Die Ansauganlage, das Luftfilter176
4.3.3 Die Abgasanlage (inklusive Systeme mit DPF und Kat)177
4.4 Wärmehaushalt des Antriebsstranges177
4.5 Einflussgrößen auf das Innengeräusch (Beispiele)178
4.6 Einflussgrößen auf das Außengeräusch, Beispiele, Analysemethoden183
Einfluss von Reifen und Fahrbahn auf das Außengeräusch184
Der Lüfter als Teilschallquelle185
Die Ansauganlage185
Der Schalldämpfer als Geräuschquelle185
Der Kompressor und Druckregler185
Die Hinterachse186
Analysemethoden Außengeräusch186
5 Integration in den Lastwagen188
5.1 Vorwort188
5.2 LKW-Hauptbaugruppen, Aggregate, Systeme, Anordnung188
5.2.1 Fahrgestell188
5.2.2 Motor191
5.2.3 Getriebe191
5.2.4 Gelenkwelle191
5.2.5 Angetriebene Hinterachse191
5.3 Generelle Zusammenhänge der Schallübertragung192
5.4 Teilschallquellen (TSQ) eines LKW, Einflüsse auf das Außen- und Innengeräusch193
5.4.1 Kühler-Lüfter, s. Kap. 4.3.1193
Elektronisch angesteuerte hydraulische Lüfterkupplungen193
Elektromagnetische Lüfterkupplung193
5.4.2 Motor-Getriebe, Lagerung, Funktion, Ausführung194
Lagerung194
Funktion195
Konstruktive Ausführungen195
5.4.3 Geräuschminderung durch schalldämmende Verkleidung197
Ausgeführte Beispiele198
5.4.4 Das Kupplungssystem, Konstruktion, Lage im Fahrzeug202
Akustik202
Maßnahmen203
5.4.5 Ansauganlage, Schalldämpfer (s. Kap. 4.3.2 und 4.3.3)205
Akustik206
Maßnahmen206
5.4.6 Verteilergetriebe (VG)207
Akustik207
5.4.7 Gelenkwelle, Konstruktion/Lagerung208
Akustik208
Maßnahmen209
5.4.8 Angetriebene Achsen209
5.5 Interaktion von Körperschall im Antriebsstrang210
5.6 Innengeräusch Fahrerhaus211
5.6.1 Schallübertragung in das Fahrerhaus211
Primärluftschall211
Sekundärluftschall211
Körperschallinduzierter Sekundärluftschall (KIS)211
Umfeldgenerierter Schall im Innenraum212
5.6.2 Messung und Bewertung des Innengeräuschpegels213
Messung213
Messstellen213
Messtechnik213
Messbedingungen213
Bewertung213
5.7 Schlussbetrachtungen214
Literaturverzeichnis215
Weiterführende Literatur216
Stichwortverzeichnis219

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