Dr. Melanie Gräfen Senior Director Material Development & Compliance, Vibracoustic. (Bild: Vibracoustic)

Dr. Melanie Gräfen Senior Director Material Development & Compliance, Vibracoustic. (Bild: Vibracoustic)

1. Elektroautos haben keine klassischen Motorgeräusche – welche Bauteile rücken bei Fahrzeugen mit alternativen Antrieben plötzlich in den Vordergrund?

In der Tat nimmt man gerade bei vollelektrischen Fahrzeugen ganz ohne Verbrennungsmotor Geräusche und Vibrationen plötzlich als störend war, die vorher komplett von Verbrennungsmotor überdeckt wurden. Das können zum Beispiel Nebenaggregate wie Wasserpumpen oder Klimakompressoren sein. Letztere werden in elektrischen Fahrzeugen nicht nur für die Regelung der Innenraumtemperatur verwendet, sondern müssen auch sicherstellen, dass die Batterien innerhalb ihres optimalen Betriebstemperaturbereichs bleiben.

Gerade bei der Schnellladung tritt hier ein beträchtlicher Leistungsbedarf für den Kühlkreislauf auf, obwohl das Fahrzeug nicht bewegt wird. E-Kompressoren werden also wesentlich stärker belastet und erzeugen so mehr Geräusche und Vibrationen als ihr Pendant in Verbrennern auch im Stand.

2. Wie wirken sich diese Anforderungen aktuell auf Ihre Entwicklungsarbeit aus?

Wir haben es hier mit teils neuen Anforderungen zu tun. Bleiben wir beim Beispiel des E-Kompressors. Geräusche und Vibrationen treten in sehr unterschiedlichen Frequenzen, Ordnungen und Anregungsrichtungen auf, was eine praktikable Lösung wesentlich komplexer macht. Weiche Standard-Elastomerlager würden eine optimale Isolation bieten, können aber aufgrund des Bauraums, der Lasten während der Fahrt und der letztlich daraus resultierenden Verkürzung der Lebensdauer nicht eingesetzt werden.

Mit umfangreichen Test- und Simulationsprozessen des gesamten Lagerungssystems waren wir in der Lage, eine Lagerungs- und Montagebaugruppe zu entwickeln, die die entstehenden Geräusche und Vibrationen des E-Kompressors eliminiert – sowohl während das Fahrzeug in Bewegung ist, als auch im Stillstand während der Schnellladung. Das Entwicklungsteam erreichte diese Ziele durch Optimieren der Lagersteifigkeiten und -positionen. Sie führten umfassende Elastomer-Simulationen und Tests durch, sodass wir die ideale Gummimischung entwickeln konnten. Anschließend wurde mit eigens entwickelter Software die Geometrie der Gummikomponenten auf minimalen Verschleiß und maximale Lebensdauer abgestimmt. Mit diesem Ansatz konnten Materialien je nach Anwendung individuell entwickelt beziehungsweise ausgewählt und Isolationskomponenten für spezifische Anforderungen einschließlich Gewichtsreduzierung und Kostenoptimierung maßgeschneidert werden.

Im Rahmen des Projekts stellten wir auch spezielle Lagerungen mit geringem Gewicht her und validierten mögliche Halterungsmaterialien wie Aluminium, Stahl und Kunststoff. Dadurch konnten die beschriebenen Zielkonflikte systematisch analysiert, bewertet und letztendlich gelöst werden.

3. Lkw oder Pkw – welche Fahrzeuge sind anspruchsvoller in der Geräuschminimierung?

Die Anforderungen sind sehr unterschiedlich, aber jeweils auf ihre Weise sehr anspruchsvoll. Der Fahrkomfort ist auch bei Nutzfahrzeugen ein wichtiger Faktor und hat Einfluss auf das Wohlbefinden des Fahrers. Fahrkomfort ist für eine sichere und zuverlässige Fahrt entscheidend, da Lkw-Fahrer bis zu zehnmal länger hinter dem Lenkrad sitzen als Autofahrer. Und da müssen unsere NVH-Komponenten bei Lkw und Sattelzügen aber auch bei Bussen Geräusche, Vibrationen und Rauigkeit effizient reduzieren, um einen zuverlässigen, sicheren und komfortablen Betrieb sicherzustellen. Die hohen Lasten und Beanspruchungen, Lebensdaueranforderungen und Kosteneffizienz sind konstante NVH-Herausforderungen für Nutzfahrzeughersteller und so auch für uns.
Bei Pkw ist das Thema Handling und Komfort ebenfalls sehr wichtig. Allerdings haben Hersteller hier teils sehr unterschiedliche Vorstellung, wie sich ihr Fahrzeug verhalten soll.

Ein Sportwagen soll sich anders anfühlen als ein kleines Stadtauto oder ein großes SUV. So kann man sagen, dass in der Pkw-Entwicklung die Anforderungen unterschiedlicher sind.

Anspruchsvoll sind aber beide Bereiche und bei beiden kommen die neuen Herausforderungen durch die Elektromobilität hinzu. Sprich mehr elektrisch angetriebene Nebenaggregate und viel höhere Frequenzen, die es einzubinden und zu adressieren gilt, um die Auswirkungen auf alle Insassen zu reduzieren und ein angenehmes Fahrerlebnis erreichen.

Informationen zur Veranstaltung

Alle Informationen zum Rubber & Mobility Summit 2021, der am 16. September 2021 rein digital stattfindet, finden Sie unter www.rubber-mobility-summit.com.