Het geluid van banden en hun algemeen comfort is één van de belangrijkste prestaties voor veel bestuurders. Waarom is dit zo belangrijk? In dit artikel leggen we uit waar het overmatige bandengeluid vandaan komt en welke banden moeten worden gekocht om comfortabel te reizen.
Verkeersgeluid is helaas een vaak verwaarloosd probleem. Het geluid van de banden tijdens het rijden kan het rijplezier verpesten.
Bandengeluid
Lawaai moet worden beschouwd als het geluidsniveau dat een onprettige luisterervaring veroorzaakt of zelfs het storen van de bestuurder, passagiers en de omgeving inhoudt. Geluid is trillingen die voorkomen in de lucht in de vorm van geluidsgolven. De bron van de trillingen kan een vaste stof zijn (in dit geval een band), die de trillingen van de lucht stimuleert, waardoor drukgolven ontstaan. Kortom, hoe meer de bron trilt, hoe meer geluid het genereert.
In het snelheidsbereik 50 tot 100 km/h zijn de banden de belangrijkste geluidsbron die wordt voortgebracht door een rijdende auto. Lawaai kan hinderlijk zijn, niet alleen voor de autobestuurder, maar ook voor de omgeving. Het is vooral storend voor mensen die naast de wegen wonen. Tientallen voorbijrijdende auto's maken dat het extern geluid dat door elk van die banden wordt gegenereerd, zich cumuleert, en deze mensen bevinden zich constant in een lawaaierige omgeving. Communicatiegeluid is uitgegroeid tot een ernstig probleem op het gebied van milieubescherming, daarom is haar niveau genoteerd op de bandenetiketten.
Het geluid kan ook worden beperkt door het gebruik van moderne oppervlakken die haar niveau verlagen met maar liefst 7-10 dB(A). Helaas zijn ze gemiddeld 2,5 keer duurder dan gewone. Meestal wordt het geluid verminderd door de snelheid te beperken op hogesnelheidswegen en snelwegen in de buurt van plaatsen waar mensen wonen.
De autogebruiker kan ook het verminderen van het verkeersgeluid beïnvloeden. Dit kan op twee manieren:
zorg voor de efficiëntie van het uitlaatsysteem,
gebruik stille banden (een auto die rijdt met stille banden genereert zelfs drie keer minder geluid dan dezelfde auto op gewone banden).
Ons artikel is vooral geconcentreerd op de tweede manier.
Welke zijn de bronnen van het bandengeluid?
Elke band heeft zijn eigen frequentie, dat wil zeggen die waarin deze het hardst trilt. Het probleem ontstaat waneer die frequentie dicht tegen de excitatiefrequentie ligt (bv. als gevolg van de wegruwheid). Dan versterkt de band het effect in plaats van de trillingen en het geluid te absorberen. We hebben een nog groter probleem als die frequentie bovendien dicht tegen één van de eigen frequenties van de auto ligt. Dit kan een reden zijn waarom een bepaald bandenmodel door bepaalde bestuurders als stil wordt beschouwd, en door andere als lawaaierig. Figuurlijk gesproken, is het belangrijk waarmee (auto), op wat (wegruwheid, frequentie van kruisingen in de rijweg edm.) en waarop (de band) we rijden. In veel gevallen is het bandengeluid ook het gevolg van fouten, tekortkomingen of bewuste beslissingen van de producenten (om andere, belangrijkere prestaties te verbeteren – bijvoorbeeld grip). Hier is het belangrijk op te merken hoe belangrijk de samenwerking is van banden- en autoproducenten en wegenbouwspecialisten voor het comfort van de bestuurder.
Het geluid gegenereerd door banden is vooral storend in grote steden.
Tijdens de beweging van de auto is er een constante interactie tussen het wiel en de ondergrond. De band draait, wordt vervormd, en de loopvlakblokken raken de ondergrond. De belangrijkste verschijnselen van lawaai zijn:
de impact van de loopvlakblokken tijdens het raken van het wegoppervlak en tijdens het zich verwijderen van het wegoppervlak, vanwege de ontstane trillingen van de riemen, die het effect van het gehuil en gerommel van het loopvlak veroorzaken,
luchtcompressie in de loopvlakgroeven waardoor twee effecten samengaan: luchtresonantie in het loopvlakgroevennetwerk (inclusief turbulentie op plaatsen waar de kanelen samenkomen), luchttrillingen vanaf de achterkant van de band, turbulentie in de luchtstroom tussen het wiel en de wielkast,
trillingen tijdens het contact en uitzetten van de loopvlakgroeven als het contact met het oppervlak wordt verbroken,
te lage bandendruk.
Hoe kan het concept van het bandencomfort worden begrepen?
Het concept van het bandencomfort is direct gerelateerd met het bandengeluid. Eén van de functies van de banden is het absorberen van schokken en dempen van trillingen. Kortom, de band moet een onderdeel zijn van de auto dat reiscomfort biedt. In bepaalde gevallen kan ze deze rol slecht vervullen of zelfs een bron van ongemak worden – rommelende banden kunnen zelfs het autorijplezier wegnemen.
Bedenk echter dat comfort een subjectief concept is. Iedereen kan iets anders als ongemak beschouwen, kan een andere limiet hebben vwb. comfortverlies. Overmatig zomerbandenlawaai kan niet storend zijn voor bepaalde mensen. Dit hangt voornamelijk af van het waarnemingsniveau, maar ook van culturele factoren, een concrete situatie en persoonlijke voorkeuren. Een ander aspect van het bandencomfort is het psychologisch comfort van de bestuurder. Dit gaat over het vertrouwen van de bestuurder in specifieke banden, de voorspelbaarheid van hun gedrag.
Waarom zijn bepaalde banden niet comfortabel?
Waar komen de zogenaamde „rommelende banden” vandaan? De reden voor het ongemak dat door de banden wordt veroorzaakt, kan zijn:
het bewust afzien door de bandenproducent van het comfort ten voordele van andere parameters,
de kenmerken van een bepaald model als gevolg van ontwerpaannames,
lage kwaliteit en productiefouten.
Dit komt voornamelijk van de vorm van het loopvlakpatroon, het bandenontwerp en de massiviteit in de schouderzone. In het bandontwerp moet er een zeker evenwicht zijn tussen de stijfheid en de elasticiteit. Bepaalde bandenmodellen, die moeten voldoen aan de eisen voor het bereiken van de snelheidsindex en belastingsindex kunnen de trillingsdempingseigenschappen verliezen.
Bandengeluidsindex
Hoe groter de band, hoe groter de diameter en breedte, hoe minder comfortabel. Ook versterkte banden hebben minder comfort (daarom is het niet zinvol om, indien dit niet nodig is, banden te kopen met een belastingsindex die hoger is dan deze toegewijd aan de auto).
Banden met hogere profielen, meestal relatief smal, worden beschouwd als de meest comfortabele. Ze kunnen daadwerkelijk stiller zijn en de wegoneffenheden beter absorberen. Ze zijn echter meer vatbaar voor kantelen en schommelen, vb. tijdens het voorbijrijden van een vrachtwagen of in bochten, wat een veel voorkomende reden is voor ontevredenheid bij bestuurders van de vernoemde banden.
Kenmerken die het bandengeluid verminderen zijn tevens:
directioneel loopvlak zonder gesloten ruimtes,
loopvlakblokken van verschillende asymetrisch en onregelmatig gerangschikte vormen,
dwarsgroeven die zodanig zijn gevormd dat hun in- en uitgangen niet samenvallen met de loopvlakrand,
hoge zachtheid van het rubbermengsel.
Vaak wordt ook de vraag gesteld over het geluid van winterbanden in vergelijking met zomerbanden. Stille zomerbanden zijn in dit opzicht statistisch slechts iets beter dan de hedendaagse, bijna net zo stil als winterbanden.
De moderne, stilste winterbanden zorgen voor een hoog comfortniveau, zelfs met een hoger aantal inkepingen op het loopvlak.
Het type oppervlak blijft niet zonder invloed op het gegenereerde geluid.
De stilste banden
Wat is een aanvaardbaar bandengeluidsniveau?
Het voldoen aan de huidige geluidsniveau's, die nodig zijn om goedkeuring te verkrijgen, is geen probleem voor producenten. De verschillen die worden geregistreerd tijdens tests tussen bepaalde banden bedragen gemiddeld 6-8 dB(A). Veel modellen (met name de stilste zomerbanden) liggen 4-6 dB(A) onder de limiet, maar een groot deel benadert ook de limiet van 2dB(A). Deze limieten zijn vervat in het Reglement nr 117 van de Europese Economische Commissie van de Organisatie van Verenigde Naties (EKG ONZ) – de uniforme voorschriften betreffende de homologatie van banden van de geluidsemissie van het rollen en de grip op natte wegoppervlakken. De zogenaamde decibel-tabel wordt als volgt voorgesteld:
Nominale breedte van de bandsectie | Toegestane geluidsniveau dB(A) |
<145 | 72 |
145 - 165 | 73 |
165 - 185 | 74 |
185 - 215 | 75 |
>215 | 76 |
Voor versterkte banden (XL) liggen de limieten 1dB(A) hoger.
Echter, met de inwerkingtreding van de voorschriften over de bandenetiketten, werden de geluidslimieten en de gereorganiseerde bandenklassen aangescherpt met betrekking tot de breedte. De nieuwe bandenclassificatie is voorgesteld op de volgende manier:
Nominale breedte van de bandsectie | Toegestane geluidsniveau dB(A) | Verschil dB(A) tov. de huidige limieten |
<185 | 70 | van -2 tot -4 |
185 - 215 | 71 | -4 |
215 - 245 | 71 | -5 |
245 - 275 | 72 | -4 |
>275 | 74 | -2 |
Voor versterkte banden (XL) en M+S liggen de limieten 1dB(A) hoger.
Momenteel biedt het bandenetiket in de geluidscategorie het beste resultaat voor modellen die 67 dB (één golf) behalen. 68 dB is ook een uitstekend resultaat (nog steeds één golf).
Hoe beïnvloedt het bandencomfort de andere prestaties?
Het mechanische ongemak door trillingen houdt rechtstreeks verband met het geluid. Banden met een laag profiel, die meestal breder zijn, genereren het meeste geluid, en hun laag profiel en hoge stijfheid van de zijkanten en van de hele band maken dat het ongemak toeneemt als gevolg van de voelbaarheid van eventuele schokken. Als het trillingsniveau het gevolg is van de heterogeniteit van de band ten gevolge van het productieproces, zullen we gewoonlijk trillingen en geluid samen ervaren.
Het vergelijken van banden vóór het kopen is heel belangrijk, bedenk echter dat elk model een compromis is tussen prestaties. In termen van comfort, als de band erg stil zou zijn, zou dit ten koste gaan van de grip op een nat oppervlak en van een verlaagde weerstand tegen aquaplaning. Tests hebben echter aangetoond dat er geen duidelijk verband bestaat tussen lawaaierige banden, en rolweerstanden. Een andere manier om een zeer stille band te ontwerpen is het gebruik van kleine loopvlakblokken. Een band met een dergelijke structuur is echter visueel onaantrekkelijk, en bedenk dat vele mensen veel belang hechten aan het ontwerp van hun banden.
De invloed van comfort en geluid op de eindbeoordeling van de band staat ter discussie. En ook al is het belangrijk voor gebruikers, kan het niet op tegen parameters zoals bandengrip, of het gedrag in bochten. Het extreem lage comfortniveau van een band diskwalificeert deze echter volledig in de ogen van de gebruikers.
Hoe wordt het geluid en comfort van banden getest?
Het testen van het externe bandengeluid
Er bestaan vele methoden om het geluids- en comfortniveau van banden te bepalen. Voor de beoordeling van het geluid worden soortgelijke methoden gebruikt als deze die worden gebruikt voor homologatietesten van de band. Deze methode wordt coast-by genoemd. Een dergelijke meting moet plaatsvinden in een vierkante testzone van 20m bij 20m, waarbij in het midden, op een afstand van 7,5 m van de bewegingsas van het voertuig, microfoons zijn geplaatst. De maximale grootte van het aggregaat waaruit de testbaan moet gemaakt zijn, moet 8mm bedragen.
Geluidstests van een band met de coast-by methode.
Helaas komt dit type oppervlak niet overeen met alle soorten wegen die in Europa voorkomen. Daarom geven tests die worden uitgevoerd in overeenstemming met deze procedure niet het volledige beeld van de situatie weer. Het komt ook voor dat producenten hun banden optimaliseren voor deze omstandigheden en op andere oppervlakken kunnen ze iets luider zijn. In de praktijk worden zachtere wegen aangetroffen (vooral in stedelijke agglomeraties), maar ook vaak ruwere, met veel grotere aggregaten van 14-15 mm, typisch voor autosnelwegen.
Volgens de methodologie betreedt de bestuurder de testzone met een bepaalde snelheid, vervolgens ontkoppelt hij en schakelt hij de motor uit. Er worden minstens 4 metingen uitgevoerd in het snelheidsbereik van 70 tot 80 km/h en 4 in het snelheidsbereik van 80 tot 90 km/h.
Er is ook de zogenaamde methode "driver-by" en 'cruise-by". De test "driver-by" wordt gekenmerkt door het feit dat de bestuurder de meetzone binnenrijdt met een snelheid van 50 km/h in de 2-de of 3-de versnelling en vervolgens versnelt hij tijdens het doorlopen van de testzone. De methode "cruise-by" bestaat erin het testgebied te doorlopen met een constante snelheid.
Bandgeluidstests in een voertuigcabine
Geluidstests met een mannequin
De test wordt uitgevoerd met een oefenpop die op de passagiersplaats zit, en die uitgerust is met een microfoon voorzien van oren gekoppeld aan een opnemer en een computer. De test wordt uitgevoerd volgens de volgende procedure: de auto versnelt tot een bepaalde constante snelheid (vb. 80km/h), de meetapparatuur wordt gestart, die het geluidsdrukniveau gedurende een bepaalde tijd registreert. De rit wordt verschillende keren herhaald.
Subjectieve geluidstests
De comfort- en geluidstests uitgevoerd door ervaren testbestuurders zijn van onschatbare waarde. Dergelijke tests worden uitgevoerd door deze te vergelijken met de referentieset. Ze worden gewoonlijk uitgevoerd volgens de volgende procedure:
Ritten op referentiebanden komen daarom veel vaker voor dan bijvoorbeeld in het geval van remtests. Dit om de invloed van de volgorde van banden op het eindresultaat te elimineren.
Afhankelijk van de comfortaspecten die door de bestuurden moeten worden geëvalueerd, worden verschillende tests gebruikt:
om de schokdemping op een hobbelige weg te beoordelen, worden testritten uitgevoerd op dergelijke wegen met een hoge snelheid (vb. 80 km/h). De bestuurder en/of de geschikte sensoren evalueren de verticale versnelling op het moment van het rijden over bulten, de tijd en efficiëntie van de schokdemping, en de neiging om in resonantie te treden
om het effect van het passeren van een enkel obstakel te beoordelen, wordt een testrit uitgevoerd over één bult, drempel of gat of mangatdeksel, dat op de juiste manier op de weg is aangebracht, met een snelheid van 40-50km/h. De bestuurder evalueert de verticale versnelling en het geluid dat bij de impact hoort
om de effecten te bepalen die verband houden met de vorm van het loopvlak, worden twee tests uitgevoerd. De eerste is om het effect van de structuur tijdens de rit te bepalen. Het gaat om gestaag rijden met een snelheid van 80-100km/h. De tweede is om het huil- en rommelniveau van het loopvlak tijdens snelheidswijziging te bepalen. Hiervoor versnelt het testvoertuig tot een snelheid van meer dan 100km/h en vertraagt vervolgens tot het stopt. Deze tests worden uitgevoerd op een glad oppervlak
om het weggeluid te beoordelen (dwz. om het algemeen geluid te bepalen) rijdt de bestuurder over een stuk ruwe weg met een snelheid van 80-100km/h en beschrijft zijn indrukken
om het comfort in bochten te beoordelen
Lawaaierige banden – huilen
Het typerende zoemen van zomerbanden (of winterbanden) is slechts één van de soorten bandengeluid. Een andere veel voorkomende foutensoort is het fenomeen van huilen. Waar komt het vandaan? De gripklasse op een nat wegdek is afhankelijk van slip en wrijving, waardoor geluid ontstaat. Met betrekking tot autobanden kunnen we twee geluidsniveau's onderscheiden, veroorzaakt door wrijving van rubber op het wegoppervlak:
Sissend geluid.
Huilend geluid.
Sissend geluid wordt gecreëerd tijdens normaal rijden, wanneer een gemiddeld niveau van grip vereist is. Het ontstaat op een rechte lijn, tijdens zacht remmen, versnellen of het nemen van een grote bocht met een gematigde snelheid.
Huilend geluid ontstaat als een niveau van grip is vereist dat dicht tegen de limiet ligt van wat de band/wegoppervlak ons op een gegeven moment kan aanbieden. Huilen kan worden veroorzaakt tijdens noodremmen, krachtig versnellen, of in een korte bocht met een hoge snelheid.
Waar komt het huilen vandaan tijdens krachtig remmen? Het fenomeen „stick-slip” is hiervoor verantwoordelijk – een sterke wrijving van de loopbaanvlakken tegen het wegdek veroorzaakt trillingen, die als gevolg van de hogere frequentie hoorbaar worden als een luid gehuil. Sterke wrijving treedt op wanneer de band zich op de limiet van de grip bevindt, vb. tijdens een snelle start, krachtig remmen of het snel nemen van bochten.
Het mechanisme van het ontstaan van het bandengehuil:
1 – het loopvlakblok raakt het wegdek.
2 – het blok buigt meer en meer om contact te houden met het punt of het wegdek dat het aanraakte: tijdens deze fase hoopt zich energie op.
3 – het blok bereikt de grens van de grip en begint de slippen, de geleidelijke vrijlating van energie begint en er worden trillingen gegenereerd, tot op het moment van het verbreken van het contact met het wegdek.
4 en 5 – het blok buigt, en verschuift vervolgens.
6 – het blok verliest contact met het wegdek en recht zich op, en geeft alle eerder opgeslagen energie vrij. Het blok dat over het wegdek wrijft genereert geluid. Deze illustratie toont de werking van het loopvlakblok.
Waarvan hangt het af of een bepaalde band huilt?
Van de wrijvingscoëfficiënt van een bepaald wegdek.
Van de snelheid en de manier waarop manoeuvres worden uitgevoerd.
Van de bandkenmerken – het toegepaste mengsel, het loopvlakpatroon, de plaatsing van de blokken en groeven, het aantal lamellen.
Van de diepte van het loopvlak en de bandleeftijd en de bijbehorende veranderingen in de stijfheid van de loopvlakblokken.
Banden met een slechtere grip zullen meer huilen. Het geluid kan worden versterkt door het type wegdek. Ook de volgende factoren hebben invloed op het lawaai van het huilen: onuitgelijnde wielen of beschadigde ophangingselementen.
Het huilen van banden is niet gevaarlijk. Het is vaak precies het tegenovergestelde – gehuil werkt preventief, het informeert ons dat we de grens van de bandengrip naderen.