Raskt svar
Kupéstøy fra biler når hovedsakelig passasjerene gjennom to overføringsveier: luftbåren støy og strukturbåren støy. Luftbåren støy kontrolleres vanligvis ved hjelp av porøse lydabsorbenter og barrieresystemer. Strukturbåren støy krever vanligvis demping, vibrasjonsisolering, avkobling og strukturell optimalisering. PP/PET fiberholdige akustiske materialer for biler brukes hovedsakelig til å absorbere luftbåren lyd og redusere refleksjon av innvendig lyd. De brukes ofte i tak, taktrekk, dører, brannvegger, gulv, bagasjerom, søyler og interiørlister. I elektriske kjøretøy gjør redusert motormaskering dekkstøy, vindstøy og høyfrekvent støy fra elektriske kjøretøy mer merkbar, noe som øker etterspørselen etter lette bredbåndsakustiske materialer.
Hvordan akustiske materialer i bilindustrien forbedrer komforten i kupeen
For bilprodusenter og Tier 1-ingeniører handler ikke kupékomfort bare om å redusere noen få desibel.
Effektiv akustisk konstruksjon i bilindustrien starter med tre grunnleggende spørsmål:
- Hvor kommer støyen fra?
- Hvordan kjører den inn i kabinen?
- Hvilket materiale eller hvilken strukturell løsning er best egnet til å kontrollere det?
Innen bilindustriens NVH-teknikk når støy vanligvis kupeen gjennom to primære veier:
- Luftbåren støy
- Strukturbåren støy
Det er viktig å forstå forskjellen mellom disse to overføringsveiene når man velger akustiske absorbenter, isolasjonsmaterialer, dempende lag, avkoblere og flerlags akustiske systemer til bilindustrien.
Raskt svar
Akustiske materialer i bilindustrien forbedrer komforten i kupeen ved å kontrollere lyd og vibrasjoner gjennom flere forskjellige mekanismer.
Porøse fibermaterialer brukes hovedsakelig til å absorbere luftbåren lyd.
Dempingsmaterialer bidrar til å redusere vibrasjoner i panelet.
Barrierelag reduserer lydoverføring.
Avkoblingsmaterialer bidrar til å begrense vibrasjonsoverføring mellom konstruksjoner.
I virkelige kjøretøyapplikasjoner kombineres disse funksjonene ofte i en integrert akustisk pakke i stedet for å stole på ett enkelt materiale for å løse alle NVH-problemer.
- Hva er NVH i bilindustrien?
NVH står for:
- Bråk
- vibrasjon
- Hardhet
Sammen påvirker disse faktorene sterkt hvordan sjåfører og passasjerer oppfatter kjøretøyets komfort og kvalitet.
Bråk
Støy refererer til lyden som høres av kjøretøypassasjerene.
Typiske kilder til bilstøy inkluderer:
- Dekk- og veistøy
- Vindstøy
- Motorstøy
- Støy fra elektrisk motor
- Utstyrshyl
- HVAC-støy
- Støy fra kjølesystemet
- Stråling fra karosseripaneler
Ulike frekvensområder skaper svært forskjellige subjektive inntrykk.
Lavfrekvent støy kan oppfattes som:
- booming
- rumlende
- droning
Høyfrekvent støy kan oppfattes som:
- klynking
- hvesende
- skarp tonal støy
- høyfrekvent støy fra elektrisk motor
Derfor kan ikke det totale lydtrykknivået alene beskrive den akustiske kvaliteten i kabinen fullt ut.
vibrasjon
Vibrasjon stammer fra mekanisk eksitasjon.
Typiske kilder inkluderer:
- Samspill mellom dekk og vei
- Opphengsbevegelse
- Drivlinjeeksitasjon
- Elektriske motorer
- Girsystemer
- Strukturell resonans
Disse vibrasjonene kan bevege seg gjennom:
- Opphengskomponenter
- Underrammer
- chassis
- Kroppspaneler
- Seteskinner
- Styresystemer
Noen vibrasjoner oppfattes direkte av beboerne.
Andre eksiterer karosseripaneler, som deretter utstråler lyd inn i kupeen.
Hardhet
Hardhet refererer mer til den subjektive oppfatningen av kjøretøyets vibrasjoner og lydkvalitet enn til én enkelt fysisk parameter.
Eksempler på dette er:
- Sterk støt ved kjøring over ujevnheter i veibanen
- Overdreven lavfrekvent vibrasjon
- Kabinen vibrerer ved bestemte kjøretøyhastigheter
- Ubehagelig strukturell resonans
Målet med god NVH-teknikk er derfor ikke å eliminere all lyd.
Det er for å kontrollere uønsket akustisk og vibrasjonsenergi.
- Hvordan kommer støy inn i kupeen?
Fra et transmisjonsperspektiv kan kupéstøy i bilen generelt deles inn i to hovedkategorier:
Luftbåren støy
og
Strukturbåren støy
Disse to mekanismene krever ulike kontrollstrategier.
- Hva er luftbåren støy?
Luftbåren støy er lydenergi som hovedsakelig beveger seg gjennom luften før den når kupeen.
For eksempel genererer samspillet mellom dekk og vei akustisk energi rundt hjulområdet.
En del av lyden beveger seg gjennom luften og kan trenge inn i kjøretøyet gjennom gulvet, hjulbuen, dørene eller andre karosseristrukturer.
På samme måte genererer HVAC-vifter lyd som beveger seg direkte gjennom luftkanaler og kabinen.
Typiske kilder til luftbåren støy inkluderer:
- Vindstøy
- Dekkstrålingsstøy
- HVAC-støy
- Støy fra kjøleviften
- Utvendig trafikkstøy
- Noe støy fra den elektriske motoren
- Noe støy fra drivverket
Når luftbåren lyd kommer inn i kupeen, kan den også reflekteres gjentatte ganger fra innvendige overflater.
Hvis kjøretøyets interiør har utilstrekkelig lydabsorpsjon, kan lydenergi fortsette å reflekteres fra områder som:
- Takprodukt
- Headliner
- Dører
- Dashbord
- Gulv
- Stamme
Dette øker den akustiske energien som oppfattes av beboerne.
Derfor brukes lydabsorberende materialer mye i hele kjøretøyets interiør.
- Hvordan absorberer fiberholdige akustiske materialer i bilindustrien lyd?
PP/PET fiberholdige akustiske materialer er typiske porøse lydabsorbenter.
Når en lydbølge kommer inn i fibernettverket, beveger luftpartikler seg gjennom en kompleks porøs struktur.
Under denne prosessen reduseres akustisk energi gjennom mekanismer som:
- Friksjon mellom luft og fibre
- Viskøse tap
- Termisk utveksling
- Energispredning forårsaket av luftstrøm gjennom det porøse nettverket
En liten del av den akustiske energien omdannes til slutt til varme.
Som et resultat reflekteres mindre lydenergi tilbake i kupeen.
Dette er det grunnleggende prinsippet bak fiberholdige akustiske absorbenter i biler.
- Hvorfor er ikke tykkelse alene nok?
En vanlig antagelse er at tykkere akustisk materiale alltid yter bedre.
I virkeligheten avhenger lydabsorpsjon i biler av mange parametere, inkludert:
- Tykkelse
- Basisvekt
- Tetthet
- Fiberdiameter
- Fiberstruktur
- porøsitet
- Luftstrømningsmotstand
- Kompresjonsforhold
- Installasjonsforhold
- Målfrekvensområde
En av de viktigste parameterne er luftmotstanden.
Hvis et materiale er for åpent, kan lyd lett passere gjennom, men samspillet mellom den bevegelige luften og fibernettverket kan være utilstrekkelig.
Hvis et materiale er for tett, kan for mye lyd reflekteres på overflaten i stedet for å trenge inn i den porøse strukturen.
Høytytende akustiske materialer krever derfor en passende balanse mellom:
Porøsitet, fiberstruktur og luftstrømningsmotstand.
- Hva er strukturbåren støy?
Strukturbåren støy starter som mekanisk vibrasjon som overføres gjennom kjøretøyets konstruksjon.
Et typisk eksempel er:
Veieksitasjon
↓
Dekkvibrasjon
↓
suspensjon
↓
Underramme
↓
Karosseri
↓
Vibrasjon i karosseripanelet
↓
Lydstråling inn i kupeen
Den siste lyden kan fortsatt høres gjennom luften, men den opprinnelige overføringsveien var strukturell.
Dette er den viktigste forskjellen mellom strukturbåren og luftbåren støy.
- Hvorfor kan ikke akustisk fiber løse all strukturbåren støy?
Dette er en av de viktigste forskjellene innen akustisk teknikk i biler.
Porøs akustisk fiber er hovedsakelig designet for å absorbere luftbåren lydenergi.
Hvis hovedproblemet er sterk vibrasjon i et dørpanel, gulvpanel, hjulhus eller en annen strukturell komponent, vil ikke det å legge til mer akustisk fiber alene eliminere den underliggende årsaken.
Strukturbåren støy krever vanligvis en kombinasjon av flere kontrollmetoder.
Dempende materialer
Dempingslag brukes til å redusere vibrasjonsamplitude i metall- eller komposittpaneler.
Typiske bruksområder inkluderer:
- Ytterpaneler på døren
- Gulvpaneler
- Styrehusområder
- Bagasjeromspaneler
- Karosseriplate
Avkoblingsmaterialer
Avkoblingslag bidrar til å redusere mekanisk kobling mellom strukturer.
De er også viktige i flerlags akustiske systemer der det kreves et føyelig lag mellom en barriere og kjøretøyets karosseri.
Barrierematerialer
Barrierelag brukes for å redusere lydoverføring.
De er vanligvis avhengige av høyere overflatemasse eller flerlagskonstruksjon for å forbedre transmisjonstapet.
Absorberende materialer
Absorberende lag reduserer luftbåren lydenergi når energien når kupeen eller akustisk pakke.
I praktisk kjøretøydesign kombineres disse funksjonene ofte som:
Demping + Avkobling + Barriere + Absorpsjon
- Luftbåren og strukturbåren støy er ofte koblet sammen
I reelle NVH-problemer med kjøretøy er ikke luftbårne og strukturbårne mekanismer helt uavhengige.
For eksempel:
Veieksitasjon genererer først mekanisk vibrasjon.
Den vibrasjonen beveger seg gjennom fjæringen og karosseristrukturen.
Karosseripanelet blir deretter eksitert.
Det vibrerende panelet utstråler lyd til kupéluften.
Den fullstendige stien kan derfor være:
Veieksitasjon
↓
Strukturbåren vibrasjon
↓
Vibrasjon i karosseripanelet
↓
Luftbåren lydstråling
↓
Passasjerens oppfatning
Av denne grunn spør ikke OEM NVH-ingeniører bare om et problem er luftbårent eller strukturbårent.
De trenger å forstå:
- Hvilken kilde er dominerende?
- Hvilken overføringsvei bidrar mest?
- Hvilket frekvensområde trenger forbedring?
- Ulike frekvensområder krever forskjellige NVH-strategier
Ingen enkeltmateriale kan effektivt løse alle støyproblemer over hele frekvensspekteret.
Ulike frekvensområder krever vanligvis forskjellige ingeniørstrategier.
Lav frekvens
Lavfrekvente problemer er ofte relatert til:
- Kroppsmoduser
- Strukturell vibrasjon
- Panelresonans
- Suspensjonseksitasjon
- Drivlinjeeksitasjon
Alvorlige lavfrekvente problemer kan vanligvis ikke løses med lette porøse absorbere alene.
Typiske løsninger kan omfatte:
- Strukturell optimalisering
- damping
- Vibrasjonsisolering
- Monteringsoptimalisering
- Optimalisering av kroppsstivhet
Midtfrekvens
Mellomfrekvensstøy krever ofte en kombinasjon av:
- damping
- dekobling
- Barriere ytelse
- Lydabsorpsjon
Middels til høy frekvens
Fiberholdige porøse absorbere er spesielt nyttige i mellom- til høyfrekvensområdet.
Deres akustiske ytelse kan justeres ved å justere:
- Tykkelse
- Basisvekt
- Fiberstruktur
- Luftstrømningsmotstand
Derfor bør ikke akustiske materialer i bilindustrien evalueres ut fra én enkelt absorpsjonsverdi.
Den fullstendige absorpsjonskurven over det relevante frekvensområdet er langt mer meningsfull.
- Hvorfor endrer elbiler kravene til akustiske materialer?
Elbiler gjør ikke NVH-prosjektering enklere.
De endrer støyspekteret.
I forbrenningsbiler skaper motorstøy en relativt sterk bakgrunnslyd som kan maskere andre støykilder.
I elektriske kjøretøy er denne maskeringseffekten redusert.
Som et resultat kan tidligere mindre merkbare lyder bli mer fremtredende, inkludert:
- Dekkstøy
- Veistøy
- Vindstøy
- Elektrisk motor hyler
- Gearstøy
- Inverter tonal støy
- HVAC-støy
- Støy fra kjølesystemet
Akustisk design for elbiler legger derfor større vekt på:
- Bredbånds lydabsorpsjon
- Kontroll av støy fra mellom- til høyfrekvent støy
- Lettvekt
- Materiell integrasjon
- Lokal akustisk optimalisering
- Hvorfor blir lette akustiske materialer viktigere?
Å legge til mer NVH-materiale kan forbedre den akustiske ytelsen.
Imidlertid øker også tilleggsmateriale kjøretøyets masse.
Dette kan direkte påvirke:
- Kjøretøyvekt
- Energiforbruk
- EV driving range
- Produksjonskostnadene
- Monteringskompleksitet
Derfor er ikke målet bare å legge til mer materiale.
Målet er å oppnå den nødvendige akustiske ytelsen med lavere vekt og mindre installasjonsplass.
Dette er en av hovedfordelene med fiberholdige akustiske materialer til bilindustrien.
Ved å justere:
- Fibersammensetning
- Basisvekt
- Tykkelse
- Tetthet
- Lagstruktur
Materialet kan optimaliseres for ulike steder og kjøretøyplattformer.
- Hvor brukes akustiske materialer til bilindustrien?
Ulike kjøretøysoner har forskjellige akustiske krav.
Tak og taktrekk
Typiske bekymringer inkluderer:
- Vindstøy
- Etterklang i kabinen
- Støy fra regn
- Bredbånds lydabsorpsjon
Lav vekt er spesielt viktig i dette området.
Dører
Dørsystemer kan bli påvirket av:
- Utvendig luftbåren støy
- Vibrasjon i dørpanelet
- Hulromsresonans
- Høyttalerinteraksjon
Av denne grunn krever dørakustiske systemer ofte både absorpsjon og strukturell vibrasjonskontroll.
Brannmur og dashbordområde
Dette er en av de viktigste NVH-kontrollsonene.
Typiske støykilder inkluderer:
- Drivlinjestøy
- Veistøy
- HVAC-støy
- Strukturell stråling
Flerlags akustiske systemer brukes ofte her i stedet for én enkelt absorbent.
Gulv
Typiske bekymringer inkluderer:
- Dekk-vei-eksitasjon
- Suspensjonsstøy
- Understellstøy
- Strukturell vibrasjon
Vanlige gulvakustiske systemer kan omfatte:
Absorber + Avkobler + Barriere
med lokal demping der det er nødvendig.
Hjulbue
Hjulområdet er en av de viktigste støykildene i kjøretøyet.
Akustiske materialer som brukes her må kanskje ta hensyn til:
- Dekkstøy
- Veieksitasjon
- Steinpåvirkning
- Vanneksponering
- Forurensning
Derfor må materialvalg også vurdere:
- Fuktmotstand
- Holdbarhet
- Forurensningsmotstand
Stamme
Bakhjuls- og karosserieksitasjon kan introdusere betydelig akustisk energi i bagasjerommet.
Absorberende materialer kan redusere refleksjon i hulrommet og bidra til å begrense ytterligere lydforplantning mot kupeen.
Søyler og kroppshulrom
Hulrom i kjøretøy kan fungere som akustiske overføringsveier.
Riktig bruk av:
- Akustiske absorbenter
- Hulromsfyllere
- Tetningssystemer
kan redusere lydoverføring gjennom disse områdene.
- Hvilke materialparametere bør OEM-ingeniører evaluere?
Akustiske materialer i bilindustrien bør ikke bare vurderes etter om de er «gode til å absorbere lyd».
En mer fullstendig evaluering bør inkludere følgende parametere.
Akustisk ytelse
- Lydabsorpsjonskoeffisient
- Frekvensavhengig absorpsjonskurve
- Luftstrømningsmotstand
- Luftstrømsresistivitet
Fysiske egenskaper
- Tykkelse
- Basisvekt
- Tetthet
- Kompresjonsgjenoppretting
- Dimensjonal stabilitet
Miljøytelse
- Varmebestandighet
- Fuktmotstand
- Aldringsbestandighet
Krav til bilindustrien
- Brennbarhet
- VOC-ytelse
- lukt
- Tåke
- Materialkompatibilitet
Behandlingsytelse
- Utstansing
- termoforming
- Laminering
- Selvklebende underlag
- Laminering av aluminiumsfolie
- Konvertering av kompleks form
Bærekraft
- Lettvekt
- resirkulerbarhet
- Materiell forenkling
- Resirkulert innhold
- Hvorfor er installasjonstilstand like viktig som materialdata?
Det samme akustiske materialet kan fungere svært forskjellig under forskjellige installasjonsforhold.
Viktige faktorer inkluderer:
- Luft mellomrom
- Komprimering
- Baksideoverflate
- Installasjonsområde
- Geometry
- Kantlekkasje
- Tilstøtende materialer
- Flerlagskonstruksjon
For eksempel kan et materiale med en tykkelse i fri tilstand på 20 mm oppføre seg svært annerledes hvis det komprimeres til 8 mm etter installasjon.
Kompresjonen kan endre seg:
- porøsitet
- Luftstrømningsmotstand
- Effektiv tykkelse
- Akustisk ytelse
Derfor bør akustiske materialer for biler ikke evalueres kun ut fra laboratoriedatablader.
Endelig installert tilstand må også vurderes.
- Transulate™ akustiske materialer for biler
Transulate ™ er en serie PP/PET-fibermaterialer med to komponenter utviklet av SINOYQX for akustiske og termiske styringsapplikasjoner i bilindustrien.
Materialet er utviklet for bruksområder som inkluderer:
- Lydabsorpsjon i bilindustrien
- Termisk isolasjon
- Lettvekts akustiske pakker
Typiske bruksområder inkluderer:
- Takprodukt
- Headliner
- Av
- Dashbord
- brannmur
- Gulv
- Stamme
- Pillar
- Innvendig dekor
Avhengig av prosjektet kan viktige materialparametere tilpasses, inkludert:
- Basisvekt
- Tykkelse
- Tetthet
- Fiberstruktur
- Lamineringsstruktur
- Slik velger du Transulate™-serien
Transulate ™ LT-serien
Typisk basisvekt:
100–200 g/m²
Typisk tykkelse:
10–20 mm
Egnet for lette applikasjoner som:
- Takprodukt
- Headliner
- Av
- Pillar
- Innvendig dekor
Hovedfokuset er lav vekt.
Transulate ™ AP-serien
Typisk basisvekt:
300–500 g/m²
Typisk tykkelse:
20–30 mm
Passer for:
- brannmur
- Av
- Gulv
- Stamme
- Generelle akustiske pakker
Transulate™ HP-serien
Typisk basisvekt:
600–900 g/m²
Typisk tykkelse:
30–50 mm
Egnet for bruksområder som krever høyere lydabsorpsjon og der det er mer installasjonsplass tilgjengelig.
- Hvilke tilleggsbehandlingsalternativer er tilgjengelige?
Avhengig av OEM- og Tier 1-prosjektkrav kan Transulate™ leveres eller konverteres som:
- Rolls
- ark
- Utstansede deler
- Selvklebende deler
- Laminerte produkter av aluminiumsfolie
- Ikke-vevde produkter
- Flerlagskompositter
- Tilpasset tykkelse
- Tilpasset basisvekt
Den endelige akustiske strukturen bør velges i henhold til:
Målfrekvens + Installasjonssted + Tilgjengelig plass + Vektmål
- Akustisk bilteknikk går fra materialvalg til systemdesign
Fremtiden for utvikling av NVH-systemer i bilindustrien handler ikke bare om å identifisere hvilken absorbent som har den høyeste lydabsorpsjonskoeffisienten.
De viktigste spørsmålene er:
- Hvilken støykilde er dominerende?
- Hvilken overføringsvei er viktigst?
- Hvilket frekvensområde trenger forbedring?
- Hvilket materiale er best egnet til stedet?
- Hvordan kan man oppnå målytelsen med mindre vekt?
En mer effektiv utviklingsprosess er:
Identifiser støykilden
↓
Analyser overføringsbanen
↓
Definer målfrekvensen
↓
Velg kontrollstrategien
↓
Match materialet
↓
Valider på komponentnivå
↓
Valider på kjøretøynivå
Slik kan materialytelse omdannes til ekte kupékomfort.
Konklusjon
Komforten i kupeen styres ikke av et enkelt materiale.
Luftbåren støy håndteres hovedsakelig gjennom:
Lydabsorpsjon og lydisolasjon.
Strukturbåren støy krever vanligvis:
Demping, vibrasjonsisolering, avkobling og strukturell optimalisering.
Fiberholdige akustiske materialer i biler spiller en viktig rolle i å redusere luftbåren lydenergi, begrense refleksjoner i kupeen og forbedre akustisk ytelse i mellom- til høyfrekvente frekvenser.
Dette blir enda viktigere i elbiler, der redusert motormaskering gjør dekkstøy, vindstøy og tonestøy fra elektrisk drift mer merkbar.
Samtidig fortsetter bilprodusentene å redusere vekten.
Av denne grunn handler ikke neste generasjon akustiske bilsystemer om å legge til mer materiale.
Det handler om:
Bruk av riktig materiale, på riktig sted, for riktig frekvensområde.
Transulate™ akustiske materialer for bilindustrien kan tilpasses i henhold til OEM- og Tier 1-krav, inkludert brukssted, målfrekvens, tykkelse, basisvekt, lamineringsstruktur og årlig etterspørsel.
Ofte Stilte Spørsmål
Hva er forskjellen mellom luftbåren støy og strukturbåren støy i et kjøretøy?
Luftbåren støy beveger seg hovedsakelig gjennom luft, for eksempel vindstøy, HVAC-støy og noe dekkstøy.
Strukturbåren støy begynner som mekanisk vibrasjon som overføres gjennom fjæring, karosseriet eller andre strukturelle komponenter før den utstråles som lyd.
Kan akustisk fiber i biler direkte redusere strukturbåren støy?
Ikke helt.
Porøse fibermaterialer absorberer primært luftbåren lyd.
Hvis hovedproblemet er vibrasjon i strukturelle paneler, er det vanligvis nødvendig med ytterligere demping, isolasjon, avkobling eller strukturell optimalisering.
Hva er de viktigste parameterne for lyddempere i biler?
Viktige parametere inkluderer tykkelse, basisvekt, fiberstruktur, luftstrømmotstand, absorpsjonsytelse på tvers av frekvens, kompresjonsforhold, installasjonsavstand og målfrekvensområde.
Hvorfor er lette akustiske materialer viktige for elektriske kjøretøy?
Elbiler har mindre motorstøy som maskerer motoren, så dekkstøy, vindstøy, elmotorstøy og andre høyfrekvente lyder blir mer merkbare.
Samtidig bidrar lavere kjøretøymasse til å forbedre energieffektiviteten og rekkevidden.
Hvor kan Transulate™ akustiske materialer for biler brukes?
Typiske bruksområder inkluderer tak, taktrekk, dører, brannmur, dashbord, gulv, bagasjerom, søyler og interiørlister.
Den endelige materialspesifikasjonen bør velges i henhold til installasjonsplass, målfrekvens, basisvekt og tykkelseskrav.