Automotive NVH: Eine vollständige Anleitung zur NTF- und VTF-Analyse

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von Johnny Liu, CEO bei Dowway Vehicle | Veröffentlicht: 28. Februar 2026

Anmerkung der Autoren: Bei Dowway Vehicle verbringen mein Team und ich unsere Tage mit technischen Lösungen, die das Fahren von Autos reibungsloser und leiser machen. Autokäufer erwarten heute Komfort als Basis. Um diesen Standard zu erfüllen, verlassen wir uns stark auf spezifische Test- und Datenmethoden. Diese Anleitung enthält genaue Werkzeuge, die wir zur Lösung von Lärm-, Vibrations- und Härteproblemen (NVH) verwenden: NTF- und VTF-Analyse.

Zusammenfassung

• Was ist VTF? Die Vibrationsübertragungsfunktion misst, wie viel Vibration von einer Quelle (wie einem Rad) zu einem physischen Berührungspunkt (wie einem Lenkrad) gelangt.
• Was ist NTF? Die Lärmübertragungsfunktion misst, wie diese Vibration zu tatsächlichem Lärm wird, der die Ohren der Passagiere trifft.
• Warum es zählt: Ingenieure verwenden die NTF- und VTF-Analyse, um schwache Strukturpunkte zu finden, boomende Geräusche zu beheben und Leerlaufschwingungen zu stoppen, ohne immer teure physische Prototypen zu benötigen.

1. Einführung in die Automotive NVH- und Transferfunktionen

Autokäufer erwarten eine ruhige, reibungslose Fahrt. Für Autohersteller zeigt NVH Performance direkt ihre technische Stärke. Motoren, Getriebe, Federungen und Reifen erzeugen während der Fahrt ständig Vibrationen und Geräusche. Diese wandern durch die Körperstruktur und Luft in die Kabine. Wenn sie nicht aktiviert sind, verursachen sie Unbehagen für die Passagiere und beeinträchtigen die Attraktivität des Fahrzeugs.

Der alte Zyklus “Design-Build-Test” kostet zu viel Zeit und Geld. Heute beschleunigt die Simulationssoftware CAE (Computer-Aided Engineering) diesen Workflow. Die NTF- und VTF-Analyse zeichnen sich als wichtigste Test- und Simulationswerkzeuge aus. Sie messen genaue Vibrations- und Geräuschpfade, lokalisieren strukturelle Schwächen und geben Ingenieuren harte Daten, um Probleme mit dem Trimmed Body (TB) oder dem Antriebsstranggeräusch zu beheben.

2. Kerndefinitionen und physikalische Prinzipien von NTF & amp; VTF

2.1 Vibrationsübertragungsfunktion (VTF) erklärt

VTF ist das Verhältnis der Schwingungsreaktion an einem bestimmten Punkt zur anfänglichen Schwingungseingabe.

• Physische Essenz: Es misst die genaue Übertragungsrate der Schwingungsenergie von Punkt A nach Punkt B.
• Einheiten: Wir wenden eine Einheitskraft (N) oder Beschleunigung (m/s²) an. Wir messen die Reaktion in der Beschleunigung (m / s²), der Geschwindigkeit (m / s) oder der Verschiebung (m). Gemeinsame Einheiten sind m/(s²·n) oder m/(s·n).
• Typische Antwortpunkte: Bereiche, die die Passagiere tatsächlich berühren, wie das Lenkrad, die Sitzhalterung und der Schalthebel.

2.2 Rauschübertragungsfunktion (NTF) erklärt

NTF ist das Verhältnis der Rauschantwort zu der anfänglichen Vibration.

• Physische Essenz: Es berechnet die Gesamtrate, mit der die Vibration an einem bestimmten Punkt in akustische Energie (Rauschen) umwandelt.
• Einheiten: Der Eingang bleibt eine Einheitskraft oder -beschleunigung. Die Antwort ist Schalldruckpegel (dB(A)). Gemeinsame Einheiten sind dB(A)/N.
• Typische Antwortpunkte: Das rechte Ohr des Fahrers, das rechte Ohr des Beifahrers und die Ohren der Fondpassagiere.

2.3 Die physikalische Verbindung zwischen NTF und VTF

In jedem Auto gehen Vibrationen und Geräusche Hand in Hand. Vibration ist der Hauptauslöser für Körperlärm. Ingenieure konzentrieren sich auf die Vorwärtskettenreaktion: Schwingungsanregung → Strukturtransfer → Geräuschstrahlungein

VTF kartiert die Bewegung der Schwingungsenergie. Dies macht es zur Grundlinie für NTF. Wenn VTF zu hoch läuft, nimmt die Struktur nur sehr wenig Energie auf. Diese rohe Energie trifft auf die Karosserieteile (wie der Boden oder das Dach) und zwingt sie, Geräusche auszustrahlen, was die NTF nach oben treibt. Aus diesem Grund teilen sich NTF und VTF ein übereinstimmendes Frequenzmuster. Ein Peak in VTF stimmt normalerweise mit einem Peak in NTF unter derselben Quelle überein.

2.4 Engineering-Referenzstandards

Ingenieure beurteilen NTF und VTF anhand strenger Benchmarks basierend auf Wettbewerbsdaten und Isolationszielen:

• VTF-Ziele (20-100Hz): Bei der Einheitslast sollte die Geschwindigkeit am Lenkrad unter 0,3 mm / s / n liegen (striktes Ziel: 0,2 mm / s / N). Die Sitzhalterungen müssen unter 0,1 mm / s / n bleiben (striktes Ziel: 0,03 mm / s / N).
• NTF-Ziele (20-200Hz): Bei der Einheitslast sollte der Schalldruckpegel in der Primärrichtung unter 55-60dB(A) und die Sekundärrichtung unter 60-65dB(A) bleiben.

3. NTF & amp; VTF-Testprinzipien und -methoden

3.1 Kernprüfungsprinzipien

Beide Tests behandeln den NVH-Setup als lineares System innerhalb des Testfrequenzbereichs (normalerweise 20-2000Hz). Wir gebrauchen Schnelle Fourier-Transformation (FFT) Zeitbereichssignale in Frequenzbereichssignale umzuwandeln. Wir laufen auch Kohärenzanalyse Um die lineare Korrelation der Daten zu überprüfen.

3.2 Physikalische Fahrzeugtestschemata

Testvorbereitung:

Fahrzeuge oder Zuschnittkarosserien (TB) müssen sich in einem Standard-Produktions- oder Prototyp-Zustand befinden. Wir führen Tests in einer halb- oder vollständig schalltoten Kammer bei 20 ± 5 ° C und 40% -60% Luftfeuchtigkeit durch. Das erforderliche Getriebe umfasst elektrodynamische Schüttler (0-2000Hz), Schlaghammer, piezoelektrische Beschleunigungsmesser (±50 g bis ±500 g), Freifeldmikrofone und Mehrkanal-DAQ-Systeme (wie Siemens LMS SCADAs) mit einem Abtastrate von mindestens 51,2 ks/s.

Sensorlayout-Strategie:

• Anregungspunkte: Antriebsstranghalterungen (3 Richtungen), Aufhängungspunkte (Stoßdämpfertürme, untere Querlenker), Reifenzentren und Auspuffaufhänger.
• Antwortpunkte: VTF-Punkte (Sitzschienen, Lenkrad bei 12 Uhr) Verwenden Sie 3-Achsen-Beschleunigungsmesser. NTF-Punkte (Insassenohren) Verwenden Sie Mikrofone.

Testworkflow:

1. Setup & amp; Kalibrierung.
2. Anregung: Führen Sie einen Sinus-Sweep (20-2000Hz bei 1okt / min) mit einer Kraftamplitude von 5-10N durch.
3. Datenerfassung: Zeichnen Sie Signale 3 Mal pro Punkt auf, um den Variationskoeffizienten unter 5% zu halten.
4. Verarbeitung: Führen Sie FFT- und Kohärenzanalyse aus. Verwerfen Sie alle Daten, bei denen die Kohärenz ($ \ gamma ^ 2 $) unter 0,8 fällt.
5. Ausgabe: Generieren Sie die endgültige Amplitude / Phase vs. Frequenzkurven.

3.3 CAE-Simulationstest-Workflows

1. Modellbau: Importieren Sie CAD-Daten, um ein TB-Finite-Elemente-Modell zu erstellen. Diese überschreiten häufig 2,45 Millionen Maschenelemente.
2. Randbedingungen: Richten Sie physikalische Einschränkungen ein und wenden Sie Einheitskräfte an.
3. Berechnung: Lösen Sie nach VTF / NTF-Frequenzen mit Programmen wie Optistruct oder ABAQUS.
4. Validierung: Prüfen Sie die Ergebnisse mit physikalischen Testdaten. Halten Sie die Fehlerspanne unter 10% und passen Sie die Konstruktion nach Bedarf an.

4. Datenanalysemethoden und technische Interpretation

4.1 Indikatoren für die Kerndatenanalyse

• Amplitudeneigenschaften: Spitzenfrequenzen sagen uns genau, wo der Fehler liegt. Wir passen sie an bekannte Quellen an: Motorleerlauf (20-50Hz), Motorbeschleunigung (50-200Hz), Reifenvibration (20-200Hz), Federungsresonanz (10-30Hz) und Modalfrequenzen der Karosserie (20-100 Hz).
• Phasenmerkmale: Eine scharfe Phasenverschiebung (von 0° auf 180°) zeigt auf die Systemresonanz, die die Übertragungsraten stark anhebt.
• Kohärenzanalyse ($\Gamma^2$): Dies überprüft unsere Mathematik. Eine Bewertung von $ \ gamma ^ 2 \ ge 0,8 $ bedeutet, dass die Daten stark und gültig sind.

4.2 Typischer Datenanalysefall: SUV Booming Noise

• Problem: Ein SUV erzeugte bei 60 km / h ein niedriges Frequenzgeräusch (56 Hz und 112 Hz) in der Nähe des Fahrerohrs.
• Testen: Wir haben Kraft in der Reifenmitte aufgebracht, VTF an der Sitzhalterung verfolgt und NTF am Fahrerohr gemessen.
• Analyse: VTF erreichte einen Peak von 0,15 mm / s / n und NTF 62 dB (A) / N sowohl bei 56 Hz als auch bei 112 Hz. Dies bewies, dass die rohe Vibrationsfahrt direkt das Kabinengeräusch verursachte.
• Pfadlokalisierung: Verarbeitung Übertragungspfadanalyse (TPA), Wir haben die genaue Route kartiert: Reifenmitte → Hinterarm der Hinterradaufhängung → Karosserieboden → Kabinenhohlraumein

5. Engineering-Anwendungen in der NVH-Optimierung

5.1 Übertragungspfadoptimierung

Nach dem oben genannten SUV-Fall mussten die 112-Hz-Bohrgeräusche drei direkte Änderungen auflösen:

1. Struktur: Wir haben den Querschnitt des unteren Federarms erhöht, um die dynamische Steifigkeit zu steigern.
2. Dämpfung: Wir haben neue Gummibuchsen an der Arm-Körper-Verbindung platziert und das Dämpfungsverhältnis auf 0,25 erhöht.
3. Körperboden: Wir schweißten Versteifungen auf den Boden, um seine Modalfrequenz von der 112-Hz-Zone weg zu verschieben.
   Ergebnis: VTF fiel auf 0,08 mm / s / n und NTF auf 53,55 dB (A) / N. Das dröhnende Geräusch verschwand.

5.2 Strukturelles Design & amp; Komponentenauswahl

Vor dem Bau physischer Autos hilft uns die CAE-Simulation, die Dicke der Karosserieteile und die Antriebsstranghalterungen anzupassen. Wir testen und wählen auch physikalische Komponenten – wie bestimmte Reifenmarken, Stoßdämpfer und robuste Gummibuchsen -, die natürlich den Vibrationsweg blockieren.

5.3 Fehlerbehebung in der Massenproduktion

Als eine Standard-Produktionslimousine im Leerlauf unter starken Sitzvibrationen (30 Hz) litt, fing VTF-Test eine Antriebskraft-Übertragungskraft bei 0,35 mm / s / n auf. Durch den Austausch der Gummibuchse für eine Version mit höherer Dämpfung haben wir den VTF auf 0,2 mm / s / n gesenkt und das Problem ohne teuren Rückruf schnell gelöst.

6. Technische Herausforderungen und Zukunftstrends

6.1 Aktuelle technische Engpässe

• Hochfrequenzgenauigkeit: Sobald die Frequenzen 1000 Hz überschreiten, erschweren Signalverluste und Hintergrundgeräusche das Testen erheblich.
• Nichtlineare Systeme: Harte Beschleunigung oder raue Straßen zwingen das Auto dazu, außerhalb der Standard-Linear-Annahmen zu agieren, wodurch Standard-Testmodelle abgeworfen werden.
• Datenüberlastung: Ingenieure müssen oft Hunderte von Transferkurven aus über 20 verschiedenen Fahrzeugbefestigungspunkten sortieren.

6.2 Zukunftsentwicklungstrends

Die Branche bewegt sich in Richtung einer engeren Mischung aus physikalischen Tests und CAE-Simulation. Autohersteller bauen auch KI-Tools, um massive Datensätze zu sortieren und Risiken automatisch zu erkennen. Darüber hinaus entwickeln die Ingenieure neue Testmethoden, um die hochfrequenten Winselgeräusche in New Energy Vehicles (NEVs) zu bewältigen.

7. Letzte Gedanken

Die NTF- und VTF-Analyse bilden das Rückgrat des Automotive NVH-Engineerings. Durch die genaue Zuordnung von Vibrationen und Geräuschen können Teams den genauen Teil erkennen, der das Problem verursacht. Das Beherrschen dieser Tools gibt den Autoherstellern die Möglichkeit, leisere Autos zu bauen, ihre R & D-Kosten zu senken und anspruchsvolle Fahrer zu gewinnen.

8. Häufig gestellte Fragen (FAQ)

Q1: Was sind NTF und VTF und wie sind sie im Automobilbau definiert?

Antwort: Im Fahrzeug NVH, VTF (Vibrationsübertragungsfunktion) Verfolgen Sie, wie sich Vibrationen von einer Quelle (wie einer Radnabe) zu Teilen bewegen, die Sie berühren (wie ein Lenkrad). NTF (Geräuschübertragungsfunktion) misst, wie sich diese Vibration in den tatsächlichen Schalldruck verwandelt, der die Ohren der Insassen trifft. Beide verwenden Mathematik, um die anfängliche Kraft mit der endgültigen Kabinenantwort über verschiedene Frequenzen zu vergleichen.

F2: Was ist der Hauptzweck der NTF- und VTF-Analyse?

Antwort: Wir führen diese Tests durch, um schwache Strukturpunkte zu finden und die genauen Pfade zu bestimmen, die Geräusche und Vibrationen beim Betreten der Kabine darstellen. Wenn wir uns die Übertragungsdaten ansehen, können wir das bestimmte Teil herausgreifen – wie eine steife Federbuchse oder eine dünne Bodenplatte -, was das Problem vergrößert und uns ein klares Ziel für die Behebung gibt.

F3: Wie interpretieren Ingenieure Übertragungsfunktionsergebnisse, um NVH-Probleme zu finden?

Antwort: Wir betrachten die von unseren Sensoren erzeugten Frequenz-Antwort-Kurven genau. Wir suchen in der Grafik nach scharfen “Peaks”, bei denen die Vibration oder das Geräusch über unsere Designziele hinausgehen.

Ein Peak bedeutet, dass die Struktur bei dieser spezifischen Frequenz hochempfindlich ist. Wir ordnen diese Spitzenfrequenz (z. B. 30 Hz) einer bekannten Quelle (wie dem Motorleerlauf) zu, um die Ursache zu finden.

Q4: Was sind die gängigsten Möglichkeiten, um ungünstige Übertragungsfunktionen in Fahrzeugen zu optimieren oder zu reduzieren?

Antwort: Wenn wir einen schlechten Transferfunktions-Spitze finden, repariert mein Team von Dowway Vehicle dies normalerweise durch:

• Steigende Steifigkeit: Hinzufügen von Versteifungen, um eine Teileresonanz von der Problemfrequenz wegzuschieben.
• Upgrade-Dämpfung: Vertauschen von Gummibuchsen oder Motorlagern für Materialien, die mehr Energie absorbieren.
• Entkopplungspfade: Ändern, wie Teile zusammengeschraubt werden, so dass sich mehrere Vibrationspfade gegenseitig verstärken.

F5: Wie werden NTF und VTF speziell während des Lebenszyklus der Fahrzeugentwicklung eingesetzt?

Antwort: Ingenieure verwenden diese Werkzeuge vom ersten Tag an. In der frühen Entwurfsphase führen wir die CAE-Software aus, um NTF / VTF auf virtuellen Automodellen zu simulieren, um offensichtliche Mängel zu erkennen. Während der Prototypenphase haben wir echte Autos in Testkammern verlegt, um zu überprüfen, ob die physischen Zahlen mit den virtuellen Modellen übereinstimmen. Selbst nachdem das Auto auf die Montagelinie gestoßen ist, verwenden wir VTF-Tests, um unerwartete Fabrikprobleme wie Leerlaufvibrationen schnell zu diagnostizieren.