Manchmal muss es rappeln

Welche schwingungstechnischen Produkte und Lösungen bietet Vibracoustic?

Dr. Rottner: Unsere Produkte sind überall dort zu finden, wo Körperschall übertragen wird. Zunächst entsteht Luftschall, der im Fahrzeug in erster Linie durch den Motor erzeugt wird. An dessen Reduzierung sind wir nicht beteiligt, sondern wir reduzieren die Geräusche, die durch den übertragenen Körperschall entstehen. Dies geschieht mit Gummi-Metall-Teilen, wie beispielsweise unseren Motorlagern. Eine weitere Schallquelle stellt der Reifenkontakt zur Fahrbahn dar. Dort, wo die Schwingungen ins Fahrwerk eingehen, müssen Gummibauteile zum einen die Radführung gewährleisten und Kräfte übertragen, zum anderen den Körperschall reduzieren. Hierfür entwickeln wir Buchsen, die die Anforderungen exakt erfüllen. Weitere Lagerungen, wie das Gelenkwellenlager, sind im Antriebsstrang erforderlich. Zudem gibt es viele zusätzliche kleinere Anreger wie Kompressoren für die Luftfeder, hydraulische Bauelemente oder Leitungen, die entkoppelt werden müssen. Tilger kommen dann zum Einsatz, wenn alle diese Einbauten nicht ausreichen.

Welche schwingungsspezifischen Herausforderungen stellt dabei der Antriebsstrang?

Dr. Rottner: Der Antriebsstrang ist ein zentrales Element, über den an den verschiedensten Stellen die durch den Motor erzeugten Vibrationen an das Fahrzeug weitergegeben werden. Für das Thema gibt es bei uns zwei Geschäftszweige: Bei den Aggregatelagern finden durch die neuen Antriebskonzepte derzeit die größten Entwicklungen statt. Die CO2-betreffenden Maßnahmen ziehen meistens eine Verschärfung der Schwingungsanregungen nach sich. Zum Beispiel wird im Rahmen des Downsizings immer mehr Leistung durch immer kleinere Motoren erzeugt. Damit steigt die Schwingungsanregung ebenso wie beim Downspeeding, welches durch höhere Drehmomente bei niedrigeren Drehzahlen gekennzeichnet ist. Andererseits verändert sich der Antriebsstrang auch in seiner Gesamtstruktur. Durch neue Technologien wie Start-Stopp verändert sich die Relevanz einzelner Lastfälle deutlich. Oder der Wechsel vom lauten Verbrennungsmotor-Betrieb in den leisen Elektromotor-Betrieb beim Hybridfahrzeug. Die dabei auftretenden Übergänge haben sehr viel mit Schwingungstechnik und geänderter akustischer Wahrnehmung zu tun. In dem Bereich gibt es im Augenblick noch sehr viele ungelöste Fragestellungen. Und da die OEM im Moment in alle Richtungen entwickeln, müssen wir das genauso tun.

Finden Sie für jedes technische Problem eine Lösung?

Dr. Rottner: Ja. Eine technische Lösung zu finden ist für uns kein Problem.

Wie unterschiedlich sind die Anforderungen der verschiedenen Antriebstechnologien an die Schwingungsdämpfung?

Dr. Rottner: Der Verbrennungsmotor stellt sehr hohe Anforderungen und wird die Schwingungstechnik weiterhin dominieren. Der Elektromotor ist leiser und die schwingungstechnischen Anforderungen reduzieren sich in manchen Bereichen. Insgesamt möchte der Fahrer durchaus eine Rückmeldung vom Motor haben, wenn er aufs Gaspedal tritt und beschleunigt. Hier gibt es die Diskussion: Darf ein Elektrofahrzeug klingen wie die Straßenbahn oder muss es so klingen wie ein Verbrennungsmotor? Die Wahrheit liegt irgendwo dazwischen. Der tonale Straßenbahnsound sollte reduziert werden und es bleibt spannend, wie das letztlich geschehen wird.

Mit welchen Mitteln optimieren Sie das schwingungstechnische Zusammenspiel der einzelnen Bauteile im gesamten Fahrzeug?

Dr. Rottner: Um einem unerwünschten Geräusch im Fahrzeug auf die Spur zu kommen, müssen wir uns dem Schritt für Schritt nähern. Zunächst definieren wir zusammen mit dem Kunden das Problem und stellen sicher, dass wir dieses genauso wahrnehmen wie er. Anschließend muss es vom subjektiven Empfinden objektiviert und in eine technische Sprache übersetzt werden. Das geschieht mit Messungen, mit denen wir quasi die Schwingungen orten. Ein sehr wichtiges Hilfsmittel ist schließlich die Simulation. Wir bauen ein Modell im Rechner auf, das die Situation, die man in den Messungen vorgefunden hat, wiedergibt. Mit Hilfe der Simulation können wir viel besser verstehen, was im Fahrzeug passiert: Bauteilveränderungen und die Überprüfung von Ursache und Wirkung geschieht viel einfacher. Die berechneten Bauteilcharakteristika setzen wir dann in Prototypen um, die wir im Fahrzeug testen. Parallel zu dieser Vorgehensweise setzen wir uns mit dem Kunden zusammen und schlagen ihm gegebenenfalls auch mehrere alternative Lösungen vor, die mit unterschiedlichen Entwicklungs- und Serienkosten und daraus entstehenden Produkten verbunden sind.

Was für eine Rolle spielen die Werkstoffe?

Dr. Rottner: Eine sehr große. Wir unterscheiden ja zwischen Schwingungsdämpfung und Schwingungsisolation. Die Dämpfung hat die unangenehme Eigenschaft, dass sie die Schwingungsisolation vermindert, so dass man, um Schwingungen zu isolieren, am liebsten gar keine Dämpfung hätte. Die Dämpfung wiederum wird benötigt, um Schwingungen im Resonanzfall zu reduzieren. Daher gibt es einen Spagat zwischen der benötigten Dämpfung, mit der sich die Resonanz reduzieren lässt und der maximalen Dämpfung, die immer noch eine gute akustische Schwingungsisolation ermöglicht. Diese Eigenschaft bietet Naturkautschuk beziehungsweise Gummi. Genau hier spielt die Materialrezeptur eine entscheidende Rolle. Zudem muss das eingesetzte Material die ständig steigenden Temperaturen im Motorraum aushalten. Gummi kann für Temperaturen bis max. 120 °C eingesetzt werden. Bei noch höheren Temperaturen müssen andere Werkstoffe, wie zum Beispiel Silikon, verwendet werden.

Müssen sich Ihre Entwicklungsingenieure auch mit den Themen Energieeffizienz und CO2-Reduzierung auseinandersetzen?

Dr. Rottner: An allen Fronten. Wenn das Fahrzeug zehn bis fünfzehn Prozent weniger wiegen soll, müssen auch unsere Bauteile einen Beitrag zur Gewichtsreduktion leisten, beispielsweise durch kleinere Gummibauteile oder den Austausch von Metallteilen durch Kunststoff. Unsere Ingenieure achten aber auch darauf, dass während des Herstellungsprozesses sowohl Energie als auch Material eingespart werden.

Welche nicht oder unzureichend isolierten Schwingungen im Auto verärgert die Endkunden, sprich Fahrzeughalter am meisten?

Dr. Rottner: Zum einen stört ein lautes Auto, also ein hohes Geräuschniveau insgesamt. Zum zweiten hat der Fahrer ein psychoakustisches Problem, wenn irgendetwas klappert, das nicht zugeordnet werden kann und sei es auch noch so leise.

Gibt es auch nicht störende oder gar positive Schwingungen?

Dr. Rottner: Die gibt es. Ganz aktuell haben wir für den neuen 7er BMW einen Aktiven Schwing- erreger für die Lenkung entwickelt. Das ist ein mechatronisches Bauteil, welches Lenkradvibrationen erzeugt. Die Spurverlassenswarnung ermahnt den Fahrer beim Abdriften von der Fahrbahn. Darüber hinaus empfinden viele Fahrer ihre Autos sehr emotional. Ein Porsche ohne den markentypischen Motorsound ist einfach kein Porsche. Die Automobilisten bewerten Körperschalleinträge unterschiedlich, somit hat jede Marke auch ihren eigenen Motoren-, Beschleunigungs-, Abgasgeräusche und damit ihre eigene Charakteristik, die nicht zuletzt durch die Schwingungsisolierung gestaltet wird.

Vibracoustic;

Telefon: 06201 80 28 72

E-Mail: thomas.rottner@vibracoustic.de