Forschung hinter den Kulissen >>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Wie Autos leiser werden

Zum dritten Mal lud die Pressestelle der Universität Stuttgart im Dezember zur Reihe „Forschung hinter den Kulissen“ ein, um Vertretern der Medien abseits des täglichen Aktualitätsdrucks in den Redaktionen spannende Einblicke in die tägliche Forschungsarbeit der Uni-Institute zu ermöglichen. Gastgeber war das Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik. Im Mittelpunkt stand ein höchst aktuelles Thema: das leisere Auto.

Karajan dirigiert, der CD-Spieler gibt die Kunst des Orchesters perfekt wieder – nur der Hydroschall produziert leidige Zwischentöne. Ausgehend von den Brems- und Kraftstoffleitungen des Autos wird dieser auf die Leitungsstruktur sowie auf angrenzende Fahrzeugkomponenten übertragen, regt sie zu Schwingungen an und führt zu Geräuschen, die für Fahrer und Beifahrer nicht nur in Kombination mit den Werken großer Komponisten durchaus störend sind.

Optimierte Leitungsdynamik
Das muss nicht sein, sagte sich das Team um Prof. Lothar Gaul, den Leiter des Instituts für Angewandte und Experimentelle Mechanik, zumal diese Schwingungen nicht nur für störende Geräusche verantwortlich sind, sondern im ungünstigsten Fall auch das Material schwächen. In enger Zusammenarbeit mit der Robert Bosch GmbH entwickelten die Stuttgarter Wissenschaftler im Rahmen des von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) geförderten Transferbereichs „Simulation und aktive Beeinflussung der Hydroakustik in flexiblen Leitungen“ einen innovativen Bremsleitungsprüfstand. Mit seiner Hilfe können die Ingenieure messtechnisch bestimmen, wie sich die Druckanregung der Flüssigkeit in Brems- und Kraftstoffleitungen auf das Schwingungsverhalten der angrenzenden Komponenten auswirkt. „Der Prüfstand kann in allen drei Koordinaten messen“, betont Lothar Gaul. Auch gekrümmte Bremsleitungen und Anbaustrukturen stellen für ihn somit kein Hindernis dar.

Hydroakustischer Bremsleitungsprüfstand und Simulationsmodell des Leitungssystems.      (Foto: Institut)

„Unsere Simulation stimmt mit den in der Realität erfolgten Messungen überein“, erklärt Jan Herrmann. Wenn der Doktorand an den Reglern des hydroakustischen Bremsleitungsprüfstandes dreht, dann geht das ganz schön aufs Gehör der Besucher und am Computermonitor mehren sich die Peaks.

Für die Praxis bedeutet das am Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik entwickelte Simulations- und Animationstool: schon in der Entwurfsphase eines Autos können viele Schwingungsvorfälle beobachtet und daher ausgeschlossen werden; zugleich wird es möglich, die Leitungsanordnung wie auch die Aufhängung entscheidend zu verbessern. Beste Aussichten für Firmen, die wie Bosch Bremssysteme herstellen und ihren Kunden aus der Automobilindustrie somit zu einer Schwingungs- und Geräuschreduktion bei ihren Fahrzeugen verhelfen können, zur Optimierung der Bremsleitungsdynamik und zu guter Letzt auch noch zur Gewichtsreduktion. Da bei dieser Art der Geräuschreduzierung aufwendige Beschichtungen zur Dämmung nicht mehr notwendig sind, werden die Autos nämlich nicht nur leiser, sondern auch leichter.

Jan Hermann demonstriert das neue System zur Schwingungsregelung in der Fahrgastzelle.
Im Hintergrund Institutsleiter Prof. Lothar Gaul.
(Foto: Eppler)

„Transparent“ Karosserieschwingungen begegnen
Eine weitere Möglichkeit, den Geräuschpegel im Innenraum eines Fahrzeugs zu reduzieren, stellt Lothar Gaul am Beispiel eines „Body in white“ vor, einer unbeschichteten Sportwagenkarosserie. In ihrer Fahrgastzelle wurde eine modale Schwingungsregelung umgesetzt. Die Forscher haben, um den durch die Schwingungen der Karosserie erzeugten Schall zu reduzieren, Aktuatoren und Sensoren – in Form undurchsichtiger, flexibler Folien – am Ort der Schallentstehung angebracht. Entsprechend den Informationen, die die Sensoren aufnehmen und an die Aktuatoren weiterleiten, nehmen diese piezoelektrischen Polymere Einfluss auf die Karosserie und damit auf die schallerzeugenden Schwingungen. Der Autofahrer kann daher mit einer beträchtlichen Schallreduktion rechnen. Um die Optik des Fahrzeuges nicht zu beeinflussen und um neben den Schwingungen der Karosserie zugleich auch die der Fahrzeugscheiben zu reduzieren, arbeiten die Forscher derzeit an transparenten, durchsichtigen Wandlern. Die Erfindung ist schon patentiert, sie wird aktuell an einem Fahrzeug erprobt und – ein erfreulicher Aspekt – das Interesse von Seiten der Automobilindustrie ist schon groß.           Julia Alber                                         

KONTAKT
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Prof. Lothar Gaul
Institut für Angewandte und Experimentelle Mechanik
Tel. 0711/685-66278
Fax 0711/686-66282
e-mail: gaul@iam.uni-stuttgart.de
>>>>http://www.iam.uni-stuttgart.de

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