Die Erschaffung des perfekten Lkw-Klangs

Lkw-Geräusche werden oft einfach hingenommen. Sie gehören nun einmal dazu. Doch bei Volvo gibt es ein Team, das sich vorgenommen hat, die von Lkw erzeugte Geräuschkulisse zu optimieren und so die Sicherheit und den Komfort zu erhöhen.

3D-Akustikkamera.

Eine 3D-Akustikkamera, die mit zahlreichen kleinen Mikrofonen bestückt ist, tastet die Umgebung nach Geräuschquellen ab.

Es gibt viele Aspekte, mit denen man einen Lkw so sicher und komfortabel wie nur irgendwie möglich machen kann. Modernste Technik, Selbstfahrfunktionen und revolutionäres Design spielen bei der Entwicklung künftiger Fahrzeuge eine tragende Rolle. Ein Aspekt, der gern vernachlässigt wird, ist die Frage, wie sehr sich Geräusche, die in den verschiedenen Bereichen des Fahrzeugs entstehen, auf das Fahrerlebnis auswirken.

De facto beschäftigt man sich bei Volvo Trucks schon seit Jahrzehnten mit dem Thema Geräuschoptimierung. Die erste Schallkammer von Volvo wurde 1982 im schwedischen Göteborg errichtet. Seither gehört das Sounddesign zum festen Repertoire des Unternehmens. Ein Team von Prüfingenieuren für Schall- und Vibrationstechnik arbeitet unermüdlich daran, dass Volvo Trucks seinen Wettbewerbsvorsprung auf diesem Gebiet behält.

 

NVH-Ingenieure im Noise & Vibration Laboratory von Volvo Trucks.

Theresia Manns, Torbjörn Ågren und Geir Andresen (von links nach rechts), drei NVH-Ingenieure (Noise, Vibration & Harshness), die im Volvo Trucks Noise & Vibration Laboratory tätig sind.

Das „Noise & Vibration Laboratory“ ist ein Ort, an dem es ebenso emsig wie lautlos zugeht. An interessant aussehenden Maschinen blinken rote Lichter, und in der Mitte eines riesigen schalltoten Raums, dessen Wände mit verschiedenen Materialien gedämmt sind, steht ein Versuchsfahrzeug des Typs Volvo FH. Dort begegnen wir drei NVH-Ingenieuren, die über langjährige Erfahrung in dieser Spezialdisziplin verfügen. Theresia Manns, Geir Andresen und Torbjörn Ågren arbeiten eng mit einem Team aus etwa zehn Ingenieuren zusammen, die vor allem hier forschen, aber auch auf dem Volvo Trucks Testgelände Hällered vor den Toren Göteborgs tätig sind.

Manche glauben, es ginge uns nur darum, den Lärmpegel zu senken, aber wichtig ist auch die Beschaffenheit des Klangs.

Theresia Manns

NVH-Ingenieur, Volvo Trucks

Theresia Manns.

Theresia Manns, NVH-Ingenieurin, Volvo Trucks.

„Wir arbeiten an der Optimierung der innen und außen von den Fahrzeugen erzeugten Geräusche“, sagt Theresia Manns. „Manche glauben, es ginge uns nur darum, den Lärmpegel zu senken, aber wichtig ist auch die Beschaffenheit des Klangs. Wir wollen die bestmögliche Klangqualität erzielen und sowohl die Sicherheit als auch den Fahrkomfort verbessern.“

Torbjörn Ågren bestätigt, wie wichtig die Zusammenarbeit mit anderen Abteilungen ist, um bessere Ergebnisse zu erzielen. „Für jedes Merkmal des Fahrzeugs gibt es einen so genannten 'Feature Leader'. Er ist für die Entwicklung des betreffenden Merkmals zuständig. Das Merkmal, um das wir uns kümmern, ist die gesamte Geräuschkulisse des Fahrzeugs. Wir stehen in ständigem Kontakt mit den Personen, die für die Komponenten und das Projektprogramm zuständig sind. Natürlich müssen wir uns über gesetzliche Vorgaben auf dem Laufenden halten. Die Abteilung für Produktplanung formuliert die Hauptanforderungen, und gemeinsam finden wir heraus, was genau der Kunde in Sachen Klangoptimierung wünscht. Wichtig ist auch, dass wir wissen, was unsere Mitbewerber auf diesem Gebiet unternehmen.“

Torbjörn Ågren.

Torbjörn Ågren, NVH-Ingenieur, Volvo Trucks.

Das Tagesgeschäft der NVH-Ingenieure kreist um die Entwicklung und Prüfung der Geräuschquellen der verschiedenen Volvo Trucks Modelle und ermöglicht entsprechende Verbesserungen. Der Gesetzgeber schreibt vor, dass überprüfbare Geräuschmessungen im Freien durchgeführt werden müssen.

„Indoor-Tests werden derzeit nicht von den Behörden anerkannt“, sagt Geir Andresen. „Das könnte sich aber in Zukunft ändern. Deshalb ist die ISO-Teststrecke auf dem Volvo Trucks Testgelände sehr wichtig für unsere Geräuschprüfung. Es ist schwierig, wirklichkeitsnahe Bedingungen in einer Halle zu simulieren, weshalb wir die vom Gesetzgeber geforderten Prüfungen im Freien durchführen.“

Geir Andersen.

Geir Andersen, NVH-Ingenieur, Volvo Trucks.

Überall auf der Welt gelten strenge Vorschriften für den von Lkw erzeugten Lärmpegel. In Europa und auch anderswo hält man sich an die ECE-Regelungen, doch die Lärmvorschriften variieren je nach Markt. Hinzu kommen örtliche Lärmschutzanforderungen, die berücksichtigt werden müssen.

Wie kompliziert die Beschäftigung mit dem Thema Sound ist, zeigt sich nicht zuletzt an der Fülle der Überwachungsgeräte im NVL (Noise & Vibration Laboratory). Zu den auffälligsten Apparaturen gehört eine 3D-Akustikkamera, die an eine große Discokugel erinnert und mit zahlreichen kleinen Mikrofonen bestückt ist. Die Kamera tastet den Fahrerhaus-Innenraum nach Geräuschquellen ab. Der Schall wird über Algorithmen berechnet, um ein Geräuschdiagramm zu erstellen. Darauf sind höhere Geräuschpegel in hellen Farben abgebildet. Auf diese Weise kann das Team einzelne Geräuschpunkte isolieren und so abstimmen, dass sie zum gewünschten Klanggesamtbild passen.

Manchmal führt die Reduzierung von Geräuschen in einem Bereich des Fahrzeugs dazu, dass plötzlich andere Geräusche wahrnehmbar sind, die vorher unhörbar waren.

Geir Andresen

NVH-Ingenieur, Volvo Trucks

Ein weiterer wichtiger Aspekt, mit dem sich das Team beschäftigt, ist die Frage, wie Lkw-Fahrer Information aus Fahrzeuggeräuschen ableiten.

„Im Fahrerhaus hört man das Verhalten des Fahrzeugs eher, als dass man es sieht“, sagt Theresia Manns. „Geräusche transportieren Informationen, auf die der Fahrer reagiert. Außerdem nehmen Menschen störende Geräusche oft erst dann wahr, wenn sie verschwunden sind.“

Bei der Messung des Gesamtgeräuschpegels eines Lkw müssen verschiedene Vorgaben eingehalten werden. „Manchmal führt die Reduzierung von Geräuschen in einem Bereich des Fahrzeugs dazu, dass plötzlich andere Geräusche wahrnehmbar sind, die vorher unhörbar waren“, so Geir Andresen weiter. „Wir beschäftigen uns mit dem Lkw in seiner Gesamtheit. Beispielsweise können manchmal Schallrückkopplungen aus anderen Bereichen auf das Fahrerhaus einwirken. Deshalb spielen die Schalldämmung und die Konstruktionsentwicklung eine wichtige Rolle.“

 

Prüfingenieure bei der Überprüfung von Ergebnissen.

Die Prüfingenieure Torbjörn Ågren und Frédéric Wullens (rechts) beim Analysieren der Testergebnisse aus der 3D-Kamera.

Wie wichtig der Geräuschpegel im Fahrerhaus für die Sicherheit ist, wird an den Bemühungen um die Optimierung des Frequenzgangs deutlich.

„Niederfrequenter Schall macht Fahrer müde“, sagt Theresia Manns. „Es geht darum, unangenehme Geräusche auszublenden und eine gute Klangqualität zu genießen. Wir möchten ein Umfeld erschaffen, in dem der Fahrer viel Zeit verbringen kann, ohne dass er unter einer monotonen Geräuschkulisse leidet, auch wenn diese noch so leise ist.“

Ein bestimmtes Fahrzeuggeräusch im Labor zu isolieren, verlangt den Prüfingenieuren einiges ab. Um einen 'gekapselten Truck’ zu erhalten, bedarf es eines zeitaufwändigen Verfahrens, mit dem das Fahrzeug komplett verkleidet wird – bis auf die Stelle, deren Geräuschbildung näher untersucht werden soll. Daneben kommen auch weniger zeitraubende Methoden zum Einsatz, und zwar sowohl in der Prüfkammer als auch auf der Teststrecke. 

Es geht darum, unangenehme Geräusche auszublenden und eine gute Klangqualität zu genießen.

Theresia Manns

NVH-Ingenieur, Volvo Trucks

„Am meisten haben wir zu tun, wenn Prüfungen draußen durchgeführt werden müssen und das Wetter passt,” sagt Torbjörn Ågren. „Es gibt eine Menge an Vorbereitungsarbeit, um die wir uns kümmern müssen. Sehr viel los ist auch vor der Einführung neuer Gesetze und Vorschriften sowie in bestimmten Projektphasen.“

Als wir uns verabschieden, ist das Team gerade dabei, die 3D-Akustikkamera für weitere Tests zu konfigurieren. Zum Schluss erklärt Torbjörn Ågren noch, dass es immer darum geht, die richtige Balance zu finden – sowohl im wörtlichen als auch im übertragenen Sinn.

„Wir suchen nach Veränderungen, die sich positiv auf das Fahrerlebnis auswirken. Die Optimierung findet in vielen Einzelschritten statt. Schließlich soll sich das Fahrzeug auch wie ein Volvo anhören.“

 

Klangprüfung im Fahrerhaus.

Ein bestimmtes Fahrzeuggeräusch in einem Fahrerhaus zu isolieren, verlangt den Prüfingenieuren einiges ab.

Wichtige Schallpunkte, die den Unterschied machen

MOTOR:
Das schlagende Herz des Fahrzeugs. Motorengeräusche übermitteln wichtige Informationen an den Fahrer.

GETRIEBE:
Beim Einlegen der Gänge erzeugt das Lkw-Getriebe Geräusche, die unbedingt mit dem übrigen Fahrzeug synchronisiert werden müssen.

ANSAUGTRAKT:
Der Ansaugkanal ist eine direkte Schallbrücke zwischen den Zylindern und ihrem Umfeld und liefert dem Fahrer Informationen über den Zustand des laufenden Motors.

KLIMAREGELUNG:
Die Klimaanlage eines Lkw sollte nicht nur gut, sondern auch lautlos funktionieren, damit der Fahrer nicht gestört wird.

REIFEN:
Beim Fahren erzeugen die Reifen ein Abrollgeräusch. Von einem erfahrenen Fahrer können Veränderungen des Abrollgeräuschs als Hinweis auf Straßenglätte interpretiert werden.

HINTERACHSE:
Das Hinterachsdifferenzial leitet hohe Kräfte vom Getriebe an die Räder. Das Getriebe in der Hinterachse muss dahingehend optimiert werden, dass es keine unnötigen Geräusche erzeugt.

Vorteile: Ein gutes klangliches Umfeld ist wichtig für

STRESSABBAU
Im Fernverkehr kommt es darauf an, dass sich der Fahrer wohlfühlt und entspannt ist, damit er sich auf das Verkehrsgeschehen konzentrieren kann.

SMARTE INTERAKTION
Der Fahrer horcht auf die verschiedenen Fahrzeuggeräusche, die ihm Informationen über den Zustand des Lkw liefern. Er nutzt diese Informationen zur Optimierung der Performance. Die Interaktion mit anderen per Multimedia ist ebenfalls wichtig und erfordert eine hochwertige Geräuschkulisse.

QUALITÄTSANMUTUNG

Optimierte Innen- und Außengeräusche leisten einen wichtigen Beitrag zur Volvo Qualität. Ein gutes Beispiel dafür ist das Geräusch beim Schließen einer Tür, das sofort für eine entsprechende Qualitätsanmutung sorgt.

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