thomas beckenbauer · 2020. 4. 15. · thomas beckenbauer müller-bbm gmbh, planegg ....

Thomas Beckenbauer Müller-BBM GmbH, Planegg

Fahrbahnoberfläche und Rollgeräuschentstehung

Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge im praktischen Einsatz

10. November 2015 Dresden

10.11.2015 Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge im praktischen Einsatz - Rollgeräuschentstehung

Art der zeitlich veränderlichen Vorgänge 1. Deformation des Reifens durch mechanische Vorgänge 2. Bewegung der Luft im Reifen-Fahrbahn-Kontakt

Ausgangspunkt

statisches System

„dynamisches“ System

dynamisches System bei statischer Betrachtung

kein Erkenntnisgewinn!

2

Geräusch hörbarer Schall „zeit- und ortsabhängige Druck- und Dichte- schwankungen in einem elastischen Medium“ ohne zeitliche Veränderungen kein Schall Minimierung


Unterscheidung nach Makro- und Mikroebene Makroebene: Deformation der Reifenkontur

Mikroebene:

Lokale Deformation im Reifen-Fahrbahn-Kontakt

Reifen-Fahrbahn-Kontakt

3

Mechanik

Aerodynamik

Der Kontakt bestimmt die Deformation und damit die gesamte Rollgeräuschentstehung

10.11.2015 Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge im praktischen Einsatz - Rollgeräuschentstehung 4

Rollgeräuschentstehung

Verformung des Reifens Kräfte im Reifen-Fahrbahn-Kontakt

Mechanische Anregung

Rollgeräuschentstehung – Mechanik

Bauweise Splittmastixasphalt

Bauweise Waschbeton

Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge im praktischen Einsatz - Rollgeräuschentstehung

Raui

gkei

tstie

fe, m

m

0 -2 -4 -6

0 -2 -4 -6

8 mm Größtkorn

Position in Längsrichtung, mm Position in Längsrichtung, mm

10.11.2015 5


freigelegtes Korn 8 mm

gewalzte Oberfläche 8 mm

Gestalt

Geräuschmindernde Fahrbahnbeläge im praktischen Einsatz - Rollgeräuschentstehung 10.11.2015 6



freigelegtes Korn (Waschbeton)

gewalzte Oberfläche (SMA)

7

v = 80 km/h

Fstat=4.220 N

Zeit t (s)

Kraf

t F (N

)

v = 80 km/h

Fstat=4.220 N

Zeit t (s)

Kraf

t F (N

)


Zielsetzung lärmarmer Deckbeläge


Gleichmässige Lastverteilung auf viele Kontaktpunkte führt zu kleineren Kontaktkräften pro Kontaktpunkt

führt zu weniger Schwingungsanregung

führt zu geringerer Geräuschentwicklung

Praxis: viele Gesteinskörner innerhalb der Reifenaufstandsfläche


Rollgeräuschentstehung

Aerodynamische Anregung (air pumping)

Frédéric Conte, CSTB ITARI Projekt, EU 2005


Zielsetzung lärmarmer (dichter) Deckbeläge

Rollgeräuschentstehung – Aerodynamische Anregung

Hohe Packungsdichte und geringe Rauigkeitstiefe erhöhen den texturinduzierten Luftströmungwiderstand

führen zu weniger air pumping

führen zu geringerer Strömungsgeräuschentwicklung

Praxis: kleines Größtkorn und gewalzte Oberfläche


Rollgeräuschentstehung – Schallabstrahlung

∆L

Frequenz f (Hz)

∆L (d

B)

10 cm Schallabsorber

mit Absorber


Zielsetzung lärmarmer (hohlraumreicher) Deckbeläge

Rollgeräuschentstehung – Schallabstrahlung

Zugängliche Hohlräume bewirken ein Entweichen der Luft in die Deckschicht

führen zu weniger air pumping

führen zu geringerer Strömungsgeräuschentwicklung

führen zu Schallabsorption des Deckbelags

vermindern dadurch die Rollgeräuschabstrahlung

Praxis: offenporige Deckschicht


Fahrbahnoberflächentextur

Maßgeblicher Wellenlängenbereich 1 mm ... 250 mm (Makrotextur)

Oberflächeneigenschaften


8 mm

5 mm

3 mm

8 mm

5 mm

3 mm

1 mm

Vorbeirollpegel Pkw-Reifen, 80 km/h

Grobe Gesteinskörnung auf Asphalt (Gussasphalt)

Gewalzte Asphaltdeckschicht (Splittmastixasphalt SMA)

Anza

hl d

er K

onta

ktpu

nkte

Profilebenheit

6 dB


Oberflächeneigenschaften Waschbeton

Ausbürsttiefe

Packungsdichte

fehlende Information

Profil- eben- heit


Waschbeton – Optimierung

v = 80 km/h Reifen: Michelin Energy

Modellrechnung Rollgeräuschpegel

hohe Packungsdichte grosse Ausbürsttiefe

geringe Packungsdichte grosse Ausbürsttiefe

hohe Packungsdichte geringe Ausbürsttiefe

hohe Packungsdichte ungleichmässige Textur

Schallabsorption


∆L in dB Absorptionsgrad in Abhängigkeit vom Hohlraumgehalt in der Praxis

0

5

10

15

20

25

30

0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Absorptionsgrad

Hoh

lraum

geha

lt, V

ol.-%

10.11.2015 17


Schallabsorption für optimale Lärmminderung σ >16 Vol.-% α > 0.6 Additiver Effekt (bis zu 6 dB(A) Minderung zusätzlich)

Offenporiger Deckschichten

Unterlage

untere Schicht

obere Schicht

~ 5 cm

~ 2 cm

~ 4 cm

Versieglg.

250

0,0

1,0

125 2000Frequenz [Hz]

α

0,4

Frequenz [Hz]

α

Bohrkern 2 4

0,0

1,0

125 2000Frequenz [Hz]

α

250

0,4

Frequenz [Hz]

α

v = 100 km/h SV-Anteil = 5%

Verkehrsgeräusch

Fehlabstimmung möglich !

Grobe Gesteinskörnung auf Asphalt (Gussasphalt)

Gewalzte Asphaltdeckschicht (Splittmastixasphalt) Offenporige Deckschichten

Offenporige Deckschichten 8 mm

5 mm

3 mm

1 mm


8 mm

5 mm

3 mm

Vorbeirollpegel Pkw-Reifen, 80 km/h

10.11.2015 19

9 dB

Geräuschminderungspotenziale


Vorbeirollpegel

Pkw-Reifen, 80 km/h Lkw-Reifen, 80 km/h

www.MuellerBBM.de

Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

Fahrbahnoberfläche und RollgeräuschentstehungAusgangspunktReifen-Fahrbahn-KontaktRollgeräuschentstehungRollgeräuschentstehung – Mechanik Rollgeräuschentstehung – Mechanik Rollgeräuschentstehung – MechanikRollgeräuschentstehung – MechanikRollgeräuschentstehungRollgeräuschentstehung – Aerodynamische AnregungRollgeräuschentstehung – SchallabstrahlungRollgeräuschentstehung – SchallabstrahlungFahrbahnoberflächentexturOberflächeneigenschaftenOberflächeneigenschaften�WaschbetonWaschbeton – OptimierungSchallabsorptionOffenporiger DeckschichtenOffenporige DeckschichtenGeräuschminderungspotenzialeVielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

thomas beckenbauer · 2020. 4. 15. · thomas beckenbauer müller-bbm gmbh, planegg ....

Documents