NVH (Geräusch, Vibration, Rauigkeit)

Was ist NVH?

NVH „Noise, Vibration, Harshness“ (deutsch “Geräusch, Vibration, Rauigkeit“) spielen in vielen Bereichen eine Rolle, angefangen bei Waschmaschinen und Rasenmähern bis hin zu Kraftfahrzeugen, Flugzeugen, Windkraftanlagen usw. Jedes Objekt, das sich bewegt oder in Bewegung gesetzt wird, kann potenziell kritische Geräusch- und Vibrationsprobleme verursachen. In Zusammenhang mit Kraftfahrzeugen stellt NVH ein wichtiges Kriterium für den Fahrkomfort dar. Man versteht hierunter die Summe aller hör- und spürbaren Schwingungen, die diesen Komfort beeinflussen. Karosserie, Antriebsstrang, Fahrwerk, Abgasanlage, Lüftung/Klimaanlage und andere Subsysteme erzeugen gemeinsam eine komplexe Kombination an akustischen Geräuschen und Vibrationen.

Je niedriger das Geräusch- und Vibrationsniveau eines Fahrzeuges ist, umso höher wird der Fahrkomfort gewertet. Das menschliche Ohr erfasst Geräusche in einem Bereich von 20–20,000 Hz. Die NVH-Analyse und die NVH-Optimierung des Gesamtfahrzeugs und seiner Komponenten sind daher bereits im frühen Stadium der Fahrzeugentwicklung von großer Bedeutung, allem voran die des Antriebsstranges. 

Neben der NVH-Analyse klassischer Antriebsstränge wird die NVH-Analyse elektrifizierter Antriebsstränge durch die staatlichen Emissionsregulierungen immer wichtiger. Denn durch das Wegfallen der dominanten Geräuschquelle des Verbrennungsmotors sowie durch die Leichtbauweise treten andere Schwingungsquellen und Geräusche in Erscheinung. Das Schwingungsverhalten eines elektrifizierten Motors führt zu anderen Effekten als von Antriebssträngen mit klassischen Verbrennungsmotoren gewohnt. Dies stellt die Entwicklung vor neue Herausforderungen.

Was versteht man im Kontext von NVH unter „Noise“?

Primär werden unter den Geräuschphänomenen (Noise) alle Geräusche verstanden, die vom Antriebsstrang ausgehen. Hinzu kommt das Rollgeräusch, das aus dem Kontakt zwischen Reifen und Fahrbahn entsteht, sowie das Umströmungsgeräusch, das aus dem Einfluss der Aerodynamik während der Fahrt resultiert. Bei Geschwindigkeiten bis 50 km/h überwiegen Geräusche, die ihre Ursache im Antriebsstrang haben, während zwischen 50 km/h und 100 km/h das Rollgeräusch dominiert. Bei zunehmender Geschwindigkeit nimmt die Intensität von Strömungsgeräuschen zu. 

Was versteht man im Kontext von NVH unter „Vibration“?

Unter Vibration versteht man jede Art von mechanischer Schwingung. Die Vibration, die über den Autositz auf den Fahrer übertragen wird, kann gefühlt werden. Ihre Quelle ist beispielsweise die Schwingungsenergie, die vom Motor auf die Motorlager, von dort aus auf die Struktur und schließlich auf den Sitz übertragen wird. Die Energie der Schwingung derselben Quelle könnte auch über eine Verstärkung durch die Kabine zu einem Geräusch werden. 

Was versteht man im Kontext von NVH unter „Harshness“?

Unter Harshness versteht man die subjektive Beurteilung von Geräusch- und Schwingungsphänomenen.

Wie wird NVH gemessen und analysiert?

Es gibt eine Vielzahl von Ursachen für Schwingungen und viele Auswirkungen. Da sich die Phänomene oft überlappen, ist es notwendig, diese einzeln und isoliert voneinander zu untersuchen. In der Regel besteht die Messkette aus einem Sensor (Beschleunigungssensor, Mikrofon, Intensitätssonde, Laservibrometer), einem Datenerfassungssystem und einem Datenanalysesystem. Die Analyse von NVH-Daten erfordert generell komplexe Algorithmen und spezielle Software.

Was versteht man im Kontext von NVH unter Fahrzeugakustik?

Man unterscheidet in der Akustik zwei Arten von Schall – Körperschall und Luftschall. Fahrzeugakustik ist immer eine Kombination aus beiden. Körperschall wird von schwingenden Bauteilen oder dem Gesamtfahrzeug ausgelöst. Luftschall wird durch die Ausbreitung von Druckwellen über die Luft und Komponenten verursacht. So erreichen beispielsweise Motorgeräusche und Vibrationen das Ohr des Fahrers auf zwei Arten. Körperschall wird durch die Halterungen, die Karosserie und den Boden übertragen. Luftschall entsteht aus der Brennkammer und wandert durch den Motorblock, die Firewall und die Instrumententafel.