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W.-G. Drossel (Hrsg.)
B. Knöfel
Potenzial und Grenzen der akustischen EOL-Fahrzeug-Korrelation am Beispiel eines Pkw-Getriebes
unter Anwendung verschiedener Methoden der deskriptiven Statistik
Berichte aus dem IWU, Band 117
285 Seiten, m. Abb. und Tab., A5, Broschur
ISBN: 9783957351272
Verlag Wissenschaftliche Scripten
In Erfahrungsgemäß sind Pkw-Getriebe, die eine akustische End-of-Line-Prüfung (EOL-Prüfung) auf einem Prüfstand erfolgreich absolviert haben, im Fahrzeug mitunter akustisch auffällig. Die vorliegende Arbeit beschäftigt sich systematisch mit den Einflüssen der Messgrößen, der Prüfprogramme und der Prüfstände bei der Getriebeabnahmemessung sowie der damit verbundenen späteren subjektiven Geräuschausprägung in Fahrzeugen. Die bisherige Korrelation zwischen Körperschallmesswert am Prüfstand und subjektiver Fahrzeugnote wird erweitert auf die einzelnen Teilkorrelationen zwischen a) EOL-Prüfstand und Körperschall-Fahrzeugmessung, b) Körperschall-Fahrzeugmessung und Luftschall-Fahrzeugmessung, c) Luftschall-Fahrzeugmessung und subjektiver Einschätzung der Getriebequalität im Fahrzeug. An allen Stellen dieser Korrelationskette werden insbesondere die Prüfrandrandbedingungen wie Lasten, Aufspannbedingungen, Drehzahlgradienten und Sensorpositionen intensiv diskutiert. Eine gleitende Berechnung führt drehzahlabhängige Korrelationskoeffizienten ein, die geeignete Prüfdrehzahlbereiche und Sensorpositionen empfehlen. Die Einführung eines Rangkorrelationskoeffizienten nach Spearman kann die berechneten korrelationszusammenhänge leicht verbessern, während hingegen die Verwendung von Kendals T oder des Quadrant Count Ratio die berechneten Wirkzusammenhänge nicht erhöhen kann. Als Datenbasis der EOLMessungen werden zahlreiche Abnahmemessungen von Getrieben verwendet, die eingangs mit Methoden der deskriptiven Statistik auf Wiederholpräzision und Vergleichspräzision untersucht werden. Ein ausführliches Messprogramm von fünf Getrieben mit Audit-Prüfläufen auf Getriebeprüfständen und Rollenprüfstandsmessungen unterschiedlicher Getriebe-Fahrzeug-Kombinationen zeigt die grundlegenden Möglichkeiten der Wirkzusammenhänge zwischen Getriebetest und akustischem Fahreindruck. Die subjektive getriebeakustische Fahrzeugqualität eines Testfahrers kann durch umfangreiche Labor-Hörversuche mit der Nachbildung eines mittleren Kundenurteils validiert werden. Die Arbeit gibt sowohl prinzipielle als auch konkrete Hinweise für eine neuartige akustische Korrelationsbetrachtung zwischen Prüfstand und Fahrzeug.
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Passenger car transmissions, which successfully pass the acoustic end-of-line-test, are in a vehicle by experience sometimes acoustically noticeable. The presented work systematically deals with the influences of measured quantities, test procedures and test rigs during the transmission approval measurement as well as with transmission noise perception in vehicles. The common used correlation between test rig and subjective acoustic vehicle perception is extended to partial correlation coefficients between a) eol-test rig and structure-borne vehicle measurement, b) structure-borne vehicle measurement and airborne vehicle measurement and c) airborne vehicle measurement and the subjective perceptible acoustic transmission quality in vehicles. All steps of this correlation chain will be discussed regarding especially the test procedures like loads, mounting conditions, speed gradients and sensor positions. A floating calculation introduces speed dependent correlation coefficients, which suggest suited speed test ranges and sensor positions. The rank correlation coefficient after Spearman can slightly enhance the correlation dependencies, whereas the usage of Kendals T or the quadrant count ratio could not increase the calculated conjunctions. As data base of the eol-tests, many measurements of series transmissions will be used, which will be rated with methods of descriptive statistics like repeatability precision and comparative precision. An extended measurement program of five transmissions with audit tests on transmission test rigs and on roller test rigs highlights the basic conjunction possibilities between eol-test and acoustic driving perception. The subjective acoustic rating of a test driver can be validated by a variety of listening tests that stand for an average consumer judgement. The work provides both basic and specialized indications for a novel acoustic correlation analysis between test rig and vehicles.
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1 Einleitung
2 Stand der Technik
2.1 Geräusche von Kraftfahrzeugen
2.1.1 Außengeräusche und Innengeräusche
2.1.2 Akustische Bewertungsskalen
2.1.3 Fahrzeugakustik unter statistischen Gesichtspunkten
2.2 Getriebegeräusche
2.2.1 Beschreibungsformen
2.2.2 Subjektiv-Objektiv-Problematik
2.2.3 Software für die akustische Getriebeprüfung
2.3 Psychoakustische Bewertungsmöglichkeiten
3 Zielsetzung
4 Datengewinnung
4.1 Fahrzeug- und Getriebeauswahl
4.2 EOL-Prüfstand
4.3 Rollenprüfstand
4.4 Straßenfahrten
4.5 Messmatrix
4.5.1 EOL-Prüfstand
4.5.2 Rollenprüfstand
4.5.3 Straßenfahrten
4.6 Messtechnik
4.7 Analyseverfahren
4.7.1 Datenskalierung
4.7.2 Zusammenhangsmaße
4.7.3 Datenreduktion am EOL-Prüfstand
5 Dateninterpretation
5.1 EOL-Prüfstand
5.1.1 Wiederholpräzision von Seriengetrieben
5.1.2 Wiederholpräzision eines Referenzgetriebes
5.1.3 Streuung der Chargenproduktion eines Basistyps
5.1.4 Wiederholpräzision bei der Lastprüfung
5.1.5 Applikation des EOL-Sensors
5.1.6 Wiederholpräzision bei der erweiterten Prüfung
5.1.7 Vergleich von Lastprüfung und erweiterter Prüfung
5.1.8 Zusammenfassung EOL-Prüfstandsmessungen
5.2 Rollenprüfstand
5.2.1 Wiederholpräzision
5.2.2 Vergleichspräzision
5.2.3 Einfluss von Viskosität und Textur
5.2.4 Einfluss des Fahrzeugs
5.2.5 Einfluss der drehzahlabhängigen Last
5.2.6 Einfluss der Last und des mittleren Drehzahlbereiches
5.2.7 Einfluss der Montage
5.2.8 Zusammenfassung Rollenprüfstandsmessungen
5.3 Straßenfahrt
5.3.1 Wiederholpräzision
5.3.2 Vergleichspräzision
5.3.3 Vergleich der Straßenmessungen mit Messungen vom Rollenprüfstand
5.3.4 Subjektive Bewertungsgenauigkeit
5.3.5 Wiederholpräzision in der subjektiven Bewertung
5.3.6 Zusammenfassung Straßenfahrt
5.4 Hörversuche
5.4.1 Konzept
5.4.2 Wiederholpräzision
5.4.3 Notenverteilung und Probandenstreuung
5.4.4 Straßenfahrt und Laborbewertung
5.4.5 Psychoakustische Größen
5.4.6 Einfluss der Reihenfolge der Stimuli auf die Notenvergabe
5.4.7 Zusammenfassung Hörversuche
6 Erweiterte Korrelationsanalysen von EOL-Prüfstand und Fahrzeug
6.1 Einzelkorrelationen
6.2 Gleiche physikalische Größen
6.2.1 Drehzahlbereich EOL-Prüfstand konstant & Drehzahlbereich Fahrzeugmessung konstant
6.2.2 Drehzahlbereich EOL-Prüfstand konstant & Drehzahlbereich Fahrzeugmessung variabel
6.2.3 Drehzahlbereich EOL-Prüfstand variabel & Drehzahlbereich Fahrzeugmessung variabel
6.2.4 Datenreduktion durch Verdichtung der Korrelationskoeffizienten
6.2.5 Zusammenhänge zwischen Beschleunigungen vor und nach Lager
6.3 Gleiche Messungen
6.3.1 Drehzahlbereich 1000 min-1 bis 6000 min-1
6.3.2 Drehzahlbereich EOL-Prüfstand variabel & Drehzahlbereich Fahrzeugmessung variabel
6.3.3 Kohärenzbetrachtungen
6.3.4 Weitere lineare Zusammenhangsmaße
6.4 Zusammenhänge Subjektiv – Objektiv
6.4.1 Hörversuche
6.4.2 Objektivierung der Luftschallwahrnehmung
6.5 Zusammenfassung erweiterte Korrelationsanalyse
6.5.1 Korrelation EOL-Wert – Fahrerbenotung
6.5.2 Algorithmus für eine optimale EOL-Fahrzeug-Korrelation
7 Zusammenfassung
8 Ausblick
9 Literatur
Anhang
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