Theoretische basis voor bescherming tegen autogeluid

Iedereen krijgt in het dagelijks leven te maken met geluidsoverlast: op stadsstraten, in stadions, in openbare ruimtes en op het werk. Ook een gewone auto vormt daarop geen uitzondering: je brengt er veel tijd in door en ondergaat het hele spectrum aan externe, negatieve factoren. Om de fysieke aard van dit fenomeen, de invloed ervan op het levende organisme en de opzet van een beschermingssysteem ertegen te begrijpen, proberen we het begrip en de aard van geluid te doorgronden.

De essentie van geluid en de soorten

Geluid is niets anders dan een combinatie van klanken met verschillende intensiteit en frequentie, die extra psycho-emotionele belasting veroorzaken en een schadelijke invloed op de mens hebben. Het belangrijkste verschil met gewoon geluid zit dus in de ongewenstheid en schadelijkheid voor het object waarop het inwerkt. In een auto leidt een verhoogd geluidsniveau ertoe dat bestuurder en passagiers sneller vermoeid raken, wat kan uitmonden in een gevaarlijke situatie. Daarom ontstaat de noodzaak om dit ongewenste verschijnsel te bestrijden. En om de vijand te herkennen, bekijken we welke vormen geluid kan aannemen.

In het dagelijks gebruik wordt het meestal omschreven als «hard» of «zacht». Maar wat daar precies achter schuilgaat, weten lang niet alle mensen. Deze woorden zijn gebaseerd op twee parameters die de mate van waarneming en de kracht van de impact bepalen: het geluidsniveau (intensiteit) en het niveau van de geluidsdruk. Precies die waarden veranderen we wanneer we het volume van een audiosysteem regelen. De algemeen aanvaarde schaal om deze waarden te meten is een logaritmische schaal met als eenheid de decibel (dB). Een kritische waarde voor de mens is 130 dBA, waarbij een pijnlijk effect optreedt. Op basis van de positie van de maximale geluidsdruk in het frequentiespectrum kan geluid grofweg worden onderverdeeld in:

• laagfrequent (LF) - tot 300 Hz;
• middenfrequent (MF) - van 300 tot 800 Hz;
• hoogfrequent (HF) - boven 800 Hz.

Met inachtneming van de amplitudevariaties van de geluidsgolf over tijdsintervallen wordt geluid ingedeeld in continu, onderbroken en impulsachtig. Continu geluid wordt gekenmerkt door een amplitudeverandering binnen 5 dBA gedurende 8 uur. Tot continu geluid behoort structureel geluid dat wordt doorgegeven door motor, transmissie, schokdempers en wielen van de auto. Onderbroken geluid heeft een discrete structuur van veranderingen; impulsachtig geluid vormt sprongen met een duur van ongeveer 1 sec. Onderbroken geluid omvat bijvoorbeeld het gebrom van een ingeschakeld verwarmingssysteem. Impulsachtig geluid omvat piep- en kraakgeluiden van kunststof onderdelen. Het menselijk gehoor past zich aan het «achtergrond»-niveau aan en raakt er als het ware aan gewend. Daarbij merkt het geen geluiden op die stiller zijn dan dit niveau, maar het vangt «scherpe» geluiden die de «achtergrond» in amplitude overstijgen juist heel gevoelig op. Hoe «scherper» het geluid, hoe opvallender het voor het menselijk oor.

Hoe het geluidsveld in de auto ontstaat

Geluidstrillingen van primaire bronnen dringen het interieur van het voertuig binnen via onvoldoende afdichting van deur- en raamuitsparingen, luchtkanalen en technologische openingen in de carrosserie. Bij het afschermen van het interieur tegen dergelijke akoestische trillingen zijn er twee hoofdcomponenten. Ten eerste: het onderdrukken en beperken van het ontstaan van geluidsachtergrond bij de bronnen zelf, dus door verbetering van de werking van de aandrijflijn, de constructie van het onderstel en het uitlaatsysteem. Ook de hoogte en het profiel van het bandentread zijn hierbij van groot belang. Ten tweede hangt de mate van geluidsisolatie van de auto rechtstreeks af van de dikte van het glas, de bekleding en de panelen.

Structureel geluid verspreidt zich vanaf de geluids- en trillingsbron door de carrosserie via gekoppelde bevestigingselementen en overbrengingsmechanismen, zoals ophanging, transmissie en stuurinrichting. De mechanische trillingen die hierdoor ontstaan zetten andere carrosseriedelen in beweging, die een secundaire geluidsachtergrond creëren. Bij het ontstaan daarvan spelen gereflecteerde geluiden een belangrijke rol. Akoestische golven die tijdens het werk ontstaan kunnen zowel om een obstakel heen buigen als weerkaatsen tegen verschillende oppervlakken, wat extra belasting op de omgeving veroorzaakt. Zo weerkaatsen geluidstrillingen bijvoorbeeld tegen het wegdek en keren terug richting de onderzijde van de auto. Extra vloertrillingen worden ook veroorzaakt door de energieën die de uitlaat van uitlaatgassen begeleiden. Dit alles samen vormt een algemene kakofonie van geluiden, die door ons gehoor als lawaai wordt waargenomen.

De stijfheid van het systeem en waarom die nodig is

Zoals al genoemd leveren trillingen een belangrijke bijdrage aan de totale structuur van de geluidsbelasting. Hierbij moet worden meegenomen dat de voortdurende beweging van deeltjes in vaste stoffen niet alleen geluid veroorzaakt, maar ook tot grotere effecten kan leiden wanneer deze samenvalt met andere golven in een bepaald deel van de ruimte. Bij harmonische trillingen bepaalt de stijfheid van het trillingssysteem de mogelijkheid van resonantie binnen een bepaald frequentiebereik. Bij een hogere stijfheid neemt de kans op resonantie bij hoge frequenties af bij dezelfde amplitude van de inkomende belasting. Bovendien is voor resonantie bij lage frequenties een grotere inkomende belasting nodig.

Dit kan worden toegelicht met het volgende voorbeeld. Iemand duwt tegen een boom met een diameter van 10 cm. Daarbij vindt hij gemakkelijk een resonantie, en zelfs meerdere. Als hij een boom met een diameter van 20 cm probeert te laten zwaaien, kost het «zoeken» naar het punt waarop de trillingen samenvallen hem meer kracht. En die kracht is helemaal niet genoeg om een boom van 40 cm te laten zwaaien. Hieruit blijkt dat bij dezelfde amplitude van de inkomende belasting een hogere stijfheid van het systeem de kans vermindert dat het systeem in resonantie raakt. Toegepast op een auto betekent een hoge stijfheid dat kleine waarden van structureel en luchtgeluid als het ware «genegeerd» kunnen worden, omdat ze niet voldoende zijn om dit fenomeen in verschillende delen van de carrosserie te veroorzaken.

Om de stijfheid van de carrosserie en de bekledingselementen van het voertuig te verhogen, biedt de internetwinkel DD Tuning diverse afdichtings- en trillingsdempende materialen. Daarnaast omvat het assortiment zowel traditionele als innovatieve geluidswerende middelen, evenals thermische isolatieproducten.