Täydellisen äänen kehittäminen kuorma-autolle

Kuorma-auton melua pidetään usein itsestäänselvyytenä. Se ikään kuin kuuluu asiaan. Volvo on kuitenkin koonnut tiimin, jonka tehtävänä on parantaa turvallisuutta ja mukavuutta optimoimalla kuorma-autojen sisätiloissa ja ulkopuolella syntyvät äänet.
Akustinen 3D-kamera.

Akustiseen 3D-kameraan on asennettu lukuisia pieniä mikrofoneja, joita käytetään äänilähteiden paikallistamiseen.

Kun kuorma-autosta pyritään tekemään niin turvallinen ja mukava kuin mahdollista, monia eri tekijöitä on otettava huomioon. Huipputason tekniikka ja osaaminen, ajamista helpottavat automaattijärjestelmät ja mullistava muotoilu ovat tulevaisuuden kuorma-autojen kehitystyön perusta. Kuorma-auton eri osien synnyttämän melun vaikutukset ajokokemukseen jäävät kuitenkin usein liian vähälle huomiolle.

Volvo Trucks onkin tehnyt melun optimointityötä jo useita vuosikymmeniä. Volvon ensimmäiset meluntestaustilat rakennettiin Göteborgiin vuonna 1982. Volvon kuorma-automallien synnyttämiä ääniä on optimoitu siitä saakka, ja Göteborgissa toimivat melu- ja tärinätesteihin erikoistuneet suunnittelijat pyrkivät pitämään Volvon jatkuvasti kilpailijoiden edellä.

 

NVH-suunnittelijoita Volvo Trucksin melu- ja tärinälaboratoriossa.

NVH (Noise, Vibration & Harshness) -suunnittelijat Theresia Manns, Torbjörn Ågren ja Geir Andresen (vasemmalta oikealle) työskentelevät Volvo Trucksin melu- ja tärinälaboratoriossa.

Melu- ja tärinälaboratoriossa käy äänetön kuhina. Mielenkiintoiselta näyttävissä laitteissa palaa punaisia valoja ja laajan, hiiskumattoman ja ääntä vaimentavilla materiaaleilla vuoratun studion keskellä on Volvo FH -testikuorma-auto. Täällä tapaamme kolme NVH (Noise, Vibration & Harshness) -suunnittelijaa, joilla on monen vuoden yhteenlaskettu kokemus tältä erikoisalueelta. Theresia Manns, Geir Andresen ja Torbjörn Ågren tekevät tiivistä yhteistyötä noin kymmenen suunnittelijan kanssa, pääasiassa paikan päällä mutta myös Göteborgin ulkopuolella Hälleredissä sijaitsevalla Volvo Trucksin testiradalla.

Usein kuvitellaan, että haluamme pelkästään madaltaa melutasoa, mutta myös äänen laatu on tärkeä.

Theresia Manns

NHV-suunnittelija, Volvo Trucks

Theresia Manns.

Theresia Manns, NVH-suunnittelija, Volvo Trucks.

– Pyrimme optimoimaan kuorma-autojen tuottaman sisätila- ja ulkomelun, kertoo Theresia Manns. – Usein kuvitellaan, että haluamme pelkästään madaltaa melutasoa, mutta myös äänen laatu on tärkeä. Tavoitteenamme on paras mahdollinen äänenlaatu ja kuljettajan ajokokemuksen parantaminen niin turvallisuuden kuin ajomukavuudenkin osalta.

Torbjörn Ågren tietää, että yhteistyö organisaation muiden osastojen kanssa on hyvien tulosten saavuttamisen kannalta erittäin tärkeää. – Kuorma-auton jokaisella ominaisuudella on määrätty vastuutiimi, joka vastaa kyseisen ominaisuuden kehittämisestä. Meidän vastuullamme on ajoneuvon kokonaisuudessaan tuottama melu. Pidämme säännöllisesti yhteyttä kuorma-auton eri rakenneosista ja projektiohjelmasta vastaaviin tiimeihin. Meidän on tietenkin myös pysyttävä sekä nykyisten että tulevien viranomaisvaatimusten tasalla. Tuotesuunnitteluosasto asettaa ylätason vaatimukset, ja me pyrimme yhteistyössä selvittämään tarkalleen, mitä asiakkaat toivovat äänen optimoinnilta. Kilpailijoidemme edistyminen tällä alueella on myös tärkeää ottaa huomioon.

Torbjörn Ågren.

Torbjörn Ågren, NVH-suunnittelija, Volvo Trucks.

NVH-suunnittelijoiden päivittäinen työ on eri Volvo kuorma-automallien melunlähteiden testaamista sekä parannusten kehittämistä näillä alueilla. Lain mukaan vain ulkona tehdyt melutestit saavat virallisen hyväksynnän.

– Sisätiloissa tehtävillä testeillä ei toistaiseksi ole viranomaisten hyväksyntää, Geir Andresen kertoo. – Se voi kuitenkin saada virallisen hyväksynnän tulevaisuudessa. Volvo Trucksin ISO-testirata onkin virallisten melutestien kannalta ehdottoman tärkeä. Todellisia olosuhteita on hankala jäljitellä sisätiloissa, ja siksi teemme viralliset lakisääteiset testit ulkona.

Geir Andersen.

Geir Andersen, NVH-suunnittelija, Volvo Trucks.

Kuorma-autojen synnyttämällä melulla on tiukkoja lakisääteisiä rajoituksia kaikkialla maailmassa. Euroopassa ja eräillä muilla markkina-alueilla noudatetaan ECE-määräyksiä, mutta meluun liittyvä lainsäädäntö vaihtelee eri markkina-alueilla. Kaiken lisäksi myös paikalliset melurajoitukset on otettava huomioon.

Melu- ja tärinälaboratorion valvontalaitteiden valtava määrä kertoo äänityön haastavuudesta. Joukosta erottuu erikoisen näköinen akustinen 3D-kamera. Tähän suureen diskopallon näköiseen laitteeseen on asennettu lukuisia pieniä mikrofoneja. Kamera toimii äänilähteiden paikantajana, jolla mitataan ohjaamon sisätiloja ja selvitetään erilaisten äänten lähteet. Melu lasketaan algoritmeilla, joilla muodostetaan kokonaiskuva äänen tasosta. Kuvan kirkkaanväriset alueet ovat alueita, joilla melua on enemmän. Näin tiimi voi kohdistaa työnsä tiettyihin äänipisteisiin ja pyrkiä sovittamaan ne kuorma-auton kokonaisäänikuvaan.

Meluntuoton vähentäminen yhdellä ajoneuvon alueella voi aiheuttaa sen, että jokin aiemmin kuulumattomissa ollut ääni muuttuukin äkkiä havaittavaksi.

Geir Andresen

NHV-suunnittelija, Volvo Trucks

Tiimi pohtii tarkkaan myös sitä, millaista tietoa kuorma-auton ääni välittää kuljettajille.

– Ohjaamossa näköaistin sijaan nimenomaan kuuloaisti kertoo kuorma-auton tilasta, Theresia Manns kertoo. – Melu sisältää tietoa, johon kuljettaja reagoi. Ihmiset eivät myöskään usein huomaa epämiellyttävää ääntä, ennen kuin se on poissa.

Kuorma-autojen melutason mittaamisessa on täytettävä määrättyjä tavoitteita. – Meluntuoton vähentäminen yhdellä ajoneuvon alueella voi aiheuttaa sen, että jokin aiemmin kuulumattomissa ollut ääni muuttuukin äkkiä havaittavaksi, Geir Andresen jatkaa. – Meillä on työmaana koko kuorma-auto. Melu voi esimerkiksi toisinaan kantautua ohjaamon sisätiloihin ajoneuvon muilta alueilta. Äänieristys ja rakenteellinen kehitystyö ovat siksi erittäin tärkeitä.

 

Testisuunnittelija tarkistamassa tuloksia.

Testisuunnittelijat Torbjörn Ågren ja Frédéric Wullens (oikealla) katsovat 3D-kameran testituloksia.

Ohjaamomelun turvallisuusnäkökohta korostuu erityisesti melun taajuussisällön optimointityössä.

– Pientaajuusmelulla on kuljettajaa väsyttäviä vaikutuksia, Theresia Manns kertoo. – Tarkoitus on, että epämiellyttävä melu jää huomaamatta ja koettu äänenlaatu on hyvä. Tavoitteena on luoda ympäristö, jossa kuljettaja voi viettää paljon aikaa ilman monotonisen melun haittavaikutuksia, vaikka melutaso olisikin alhainen.

Kuorma-auton tuottaman yksittäisen äänen eristäminen voi olla erittäin työlästä laboratorion testeistä vastaaville suunnittelijoille. Kuorma-auton ”koteloiminen” on aikaavievä prosessi, jossa ajoneuvo peitetään kauttaaltaan yksittäisen melunlähteen paikantamiseksi perinpohjaista tarkastelua varten. Myös vähemmän aikaa vieviä menetelmiä käytetään – sekä testitiloissa että testiradalla. 

Tarkoitus on, että epämiellyttävä melu jää huomaamatta ja koettu äänenlaatu on hyvä.

Theresia Manns

NHV-suunnittelija, Volvo Trucks

– Kiire on kovimmillaan silloin, kun testejä on tehtävä ulkosalla ja sää on suotuisa, Torbjörn Ågren toteaa. – Valmistelutöitä on paljon. Uusien viranomaismääräysten voimaantuloa edeltävä aika on myös erittäin työntäyteistä, samoin yksittäisten projektien vilkkaat jaksot.

Kun hyvästelemme tiimin, he jäävät jälleen valmistelemaan akustista 3D-kameraa lisätestejä varten. Torbjörn Ågren kertoo vielä, että heidän työssään tavoitteena on ennen kaikkea oikean tasapainon löytäminen, niin kirjaimellisesti kuin kuvainnollisestikin.

– Haluamme tehdä nimenomaan sellaisia muutoksia, jotka vaikuttavat myönteisesti ajokokemukseen. Kehitystä tapahtuu vähitellen, askel kerrallaan. Viime kädessä haluamme, että kuorma-auto kuulostaa aidosti Volvolta.

 

Äänitarkistus ohjaamon sisällä.

Kuorma-auton ohjaamon sisälle tuottaman yksittäisen äänen eristäminen voi olla erittäin työlästä laboratorion testeistä vastaaville suunnittelijoille.

Keskeiset äänilähteet

MOOTTORI:
Kuorma-auton sydän, ja sen äänet kertovat kuljettajalle paljon.

VAIHTEISTO:
Pitää ääntä, kun vaihteita kytketään päälle. On tärkeää, että nämä äänet sointuvat ajoneuvon muihin ääniin.

ILMANOTTO:
Ilmanottokanava toimii moottorin sylinterien ja ympäristön välisenä äänikanavana, ja sen kautta kuljettajalle välittyy tietoa moottorin toimintakunnosta.

ILMASTOINTI:
Ei riitä, että kuorma-auton ilmastointijärjestelmä toimii hyvin. Se ei nimittäin myöskään saa pitää ääntä, joka häiritsee kuljettajaa.

RENKAAT:
Pitävät ääntä joutuessaan kosketuksiin tienpinnan kanssa. Kokenut kuorma-autonkuljettaja osaa ennakoida teiden liukkautta rengasmelun muutoksista.

TAKA-AKSELI:
Taka-akselin hammaspyörästö välittää momentin vaihteistosta renkaisiin. Taka-akselin hammaspyörä on optimoitava, jotta tarpeetonta melua ei synny.

Edut: Hyvän ääniympäristön vaikutuksia:

STRESSIN VÄHENTÄMINEN
Pitkillä matkoilla on ehdottoman tärkeää, että kuljettaja tuntee olonsa ohjaamossa mukavaksi ja rennoksi. Näin hän voi keskittyä ajamiseen.

ÄLYKÄSTÄ VUOROVAIKUTUSTA
Kuljettaja kuuntelee kuorma-auton ääniä, jotka kertovat ajoneuvon tilasta. Näiden tietojen perusteella hän voi optimoida suorituskyvyn. Multimedian välityksellä tapahtuva vuorovaikutus muiden kanssa on myös tärkeää. Se edellyttää, että äänenlaatu kokonaisuudessaan on hyvä.

LAADUN TUNTUA

Sisätilojen ja ulkopuolen äänten optimointi vaikuttaa merkittävästi laatuun, josta Volvo tunnetaan. Oven sulkemisääni on tästä hyvä esimerkki, sillä se antaa heti laadukkaan vaikutelman.

Aiheeseen liittyvä sisältö

Oikea tuntuma – kuinka etupään erillisjousitus kehitettiin

Tehtävä oli määritelty selkeästi: kehittäkää jousitusjärjestelmä, jonka ansiosta Volvoista tulee ohjattavuuden ja ajomukavuuden alueilla maailman parhaita kuorma-autoja. Tavoitteen toteuttaminen sen sijaan oli melkoinen haaste....

Täydellisen äänen kehittäminen kuorma-autolle

Kuorma-auton melua pidetään usein itsestäänselvyytenä. Se ikään kuin kuuluu asiaan. Volvo on kuitenkin koonnut tiimin, jonka tehtävänä on parantaa turvallisuutta ja mukavuutta optimoimalla kuorma-autojen sisätiloissa ja ulkopuolella syntyvät äänet. ...

Eroon ilmanvastustuksesta aerodynaamisilla parannuksilla

Polttoainekustannukset muodostavat keskimäärin noin kolmanneksen kuljetusyrityksen kokonaiskustannuksista. Tehostetun aerodynamiikan ja EURO 6 step C -moottorin ansiosta Volvo Trucks voi tuoda jopa kolmen prosentin säästöjä kauko- ja aluekuljetusten ...

Suodata artikkeleita

5 true 5