タイヤロードノイズ低減装置及びタイヤロードノイズ評価方法
【課題】タイヤロードノイズ低減装置及びタイヤロードノイズ評価方法において、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減すると共にタイヤロードノイズを適正に評価する。
【解決手段】タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、このホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、この打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１５とを設ける。
【解決手段】タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、このホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、この打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１５とを設ける。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行中にタイヤから発生するロードノイズを低減するタイヤロードノイズ低減装置、また、このロードノイズを評価するタイヤロードノイズ評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行中に、タイヤロードノイズ（タイヤ空洞共鳴音）が発生する。このロードノイズは、路面の凹凸などにより発生したタイヤの振動がサスペンションやボディなどを伝達し、騒音として車室内に伝播するものである。
【０００３】
このタイヤロードノイズとしてのタイヤ空洞共鳴音を低減するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたタイヤ空洞共鳴音低減装置は、タイヤ空気室内の音をマイクで収集し、収集した音をＦＦＴ解析して空洞共鳴の原因となる音の周波数及びその強度を求め、求めた周波数と同じ周波数で同じ強度の音を合成するためのデータを生成し、生成したデータに基づいて音を出力する際の位相を調整して打消し音とし、この位相調整した打消し音をスピーカから出力することで、タイヤ空洞共鳴音を低減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０６４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１のタイヤ空洞共鳴音低減装置にあっては、タイヤ空気室内の音をマイクで収集し、収集した音に基づいて空洞共鳴の原因となる音の周波数及びその強度を求め、位相を調整した打消し音をスピーカから出力することで、タイヤ空洞共鳴音を低減している。この場合、マイクがホイール内に搭載されることから、このマイクは、タイヤ空洞共鳴音だけでなく、周囲環境の音も収集してしまう。
【０００６】
即ち、騒音は、タイヤの振動がホイールからサスペンションやボディに伝達して最終的に車室内のパネルが振動して音になる固体伝播音（間接音）と、タイヤから放射される音が外部空気に伝達して車室内で聞こえる音となる空気伝播音（直接音）とに区別することができる。この場合、固体伝播音は、ロードノイズなどであり、空気伝播音は、パターンノイズなどである。
【０００７】
特許文献１のタイヤ空洞共鳴音低減装置は、マイクがロードノイズだけでなく、パターンノイズも収集してしまうおそれがある。また、このマイクは、タイヤ騒音だけでなく、周囲の環境から発生する音、例えば、他者の走行音やスピーカ騒音なども収集してしまうおそれがある。すると、このタイヤ空洞共鳴音低減装置は、マイクにより適正な空洞共鳴音（ロードノイズ）を収集することができず、且つ、空洞共鳴音を打ち消す打消し音を出力することができず、その結果、空洞共鳴音（ロードノイズ）を低減することができない。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができるタイヤロードノイズ低減装置、並びに、タイヤロードノイズを適正に評価することができるタイヤロードノイズ評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のタイヤロードノイズ低減装置は、タイヤが発生するロードノイズを打ち消す振動を出力することで前記ロードノイズを低減するタイヤロードノイズ低減装置において、タイヤが装着されたホイールの振動を計測するホイール振動計測装置と、前記ホイール振動計測装置が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置と、前記打消し振動生成装置が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置がホイールの振動を計測し、打消し振動生成装置がこの計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、打消し振動出力装置がこの生成した打消し振動を出力する。即ち、タイヤロードノイズをホイールの振動として検出し、このホイール振動を打ち消すための打消し振動を出力することから、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００１１】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールの振動を計測する振動センサを有することを特徴とする。
【００１２】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置を振動センサとすることで、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００１３】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールの周方向における振動を計測することを特徴とする。
【００１４】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置がホイールの周方向における振動を計測することで、ホイールにおける周方向の変形を検出し、タイヤロードノイズを発生させる原因となるタイヤ内の空洞共鳴音を適正に検出することができる。
【００１５】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールに装着された歪ゲージを有することを特徴とする。
【００１６】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置を歪ゲージとすることで、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、ホイールへの装着性を向上することができる。
【００１７】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールに装着された圧電素子を有することを特徴とする。
【００１８】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置を圧電素子とすることで、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、ホイールへの装着性を向上することができる。
【００１９】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記打消し振動生成装置は、前記ホイール振動計測装置が計測したホイール振動の周波数に対して操作装置により位相を調整して打消し振動を生成可能な位相調整装置と、前記位相調整装置が生成した打消し振動を無線波により受信可能な無線波受信装置を有することを特徴とする。
【００２０】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、位相調整装置がホイール振動の周波数に対して操作装置により位相を調整して打消し振動を生成し、無線波受信装置がこの生成した打消し振動を無線波により受信するため、乗員が操作装置により振動の位相を調整して最適な打消し振動を生成することが可能となり、タイヤロードノイズを効果的に低減することができる。
【００２１】
また、本発明のタイヤロードノイズ評価方法は、タイヤが装着されたホイールの振動を計測し、計測されたホイール振動に基づいてロードノイズを評価する、ことを特徴とする。
【００２２】
このタイヤロードノイズ評価方法によれば、タイヤロードノイズと相関関係にあるホイールの振動を検出することから、このホイールの振動に基づいてロードノイズを適正に評価することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のタイヤロードノイズ低減装置は、ホイールの振動を計測し、計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成して出力するので、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００２４】
本発明に係るタイヤロードノイズ評価方法は、ホイールの振動に基づいてロードノイズを評価するので、タイヤロードノイズを適正に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置の原理図である。
【図２】図２は、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。
【図３】図３は、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置の動作を表すフローチャートである。
【図４】図４は、歪ゲージにより計測したホイール振動を表すグラフである。
【図５】図５は、ホイール振動のＦＦＴ解析データである。
【図６】図６は、ホイール振動に対する打ち消し振動を表すグラフである。
【図７】図７は、音圧計により計測した音圧を表すグラフである。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置の原理図である。
【図９】図９は、第２実施形態のタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、この実施形態に記載された複数の実施形態は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置の原理図、図２は、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図、図３は、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置の動作を表すフローチャート、図４は、歪ゲージにより計測したホイール振動を表すグラフ、図５は、ホイール振動のＦＦＴ解析データ、図６は、ホイール振動に対する打ち消し振動を表すグラフ、図７は、音圧計により計測した音圧を表すグラフである。
【００２８】
第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図１に示すように、タイヤ１１が発生するロードノイズを打ち消す振動を出力することで、このロードノイズを低減するものである。このタイヤロードノイズ低減装置は、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１５とから構成されている。
【００２９】
そして、打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール１２の振動を解析してピークとなる周波数（ロードノイズの原因となる振動の周波数）とその大きさ（強度）を求め、この周波数と同じ周波数で、且つ、同じ大きさの振動を合成するためのデータを生成し、生成したデータに基づいて音を出力するときの位相を調整して打消し音（打ち消し振動）とし、打消し振動出力装置１５がこの位相調整した打消し音を出力する。
【００３０】
第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図２に示すように、タイヤ１１が装着されたホイール１２に装着されている。そして、ホイール振動計測装置１３は、ホイール１２の周方向における振動を計測する振動センサであって、具体的には、ホイール１２に装着された歪ゲージである。即ち、ホイール振動計測装置１３としての歪ゲージは、ホイール１２の周方向における寸法の微小な変化（歪）を電気信号として検出することができる。なお、ホイール振動計測装置１３は、この構成に限らず、ホイール１２に装着された圧電素子（圧電フィルム、圧電ケーブルなど）としてもよい。
【００３１】
打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動をＡＤ変換器２１によりアナログ信号からデジタル信号化して振動データとして入力する。そして、打消し振動生成装置１４は、このホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、ＤＡ変換器２２によりデジタル信号からアナログ信号化して打消し振動出力装置１５に振動データとして出力する。この打消し振動出力装置１５は、加振器であって、打消し振動生成装置１４が生成した振動データとしての打消し振動をホイール１２に出力する。
【００３２】
具体的に説明すると、打消し振動生成装置１４は、入力インタフェース３１、データ記憶装置３２、動歪計３３、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）解析装置３４、合成振動データ生成装置３５、位相調整装置３６、出力インタフェース３７から構成されている。
【００３３】
データ記憶装置３２は、ホイール振動計測装置１３が計測し、ＡＤ変換器２１によりデジタル信号化された振動データを記憶するものである。この場合、データ記憶装置３２は、ＦＦＴ解析装置３４でＦＦＴ解析を行うために必要な数のデータが先入れ先出しとなるように記憶することができる。動歪計３３は、データ記憶装置３２に記憶された振動データを読み出し、この読み出された振動データを増幅し、電圧（電流）として出力するものである。
【００３４】
ＦＦＴ解析装置３４は、動歪計３３が増幅した振動データの中に、どの周波数成分がどれだけ含まれているかを抽出する処理（周波数解析）を行うものである。そして、ＦＦＴ解析装置３４は、その解析した周波数成分のうち、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を求める処理を行う。
【００３５】
合成振動データ生成装置３５は、ＦＦＴ解析装置３４が求めたタイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数と同じ周波数の振動を同じく求めた大きさと同じ大きさで出力するために必要となる振動データ（合成振動データ）を生成するものである。合成振動データ生成装置３５は、２つの周波数の合成振動データ（例えば、２３０Ｈｚと２４０Ｈｚの合成振動データ）を生成する。この場合、ＦＦＴ解析装置３４が求めたタイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数のピークが１つであれば、合成振動データ生成装置３５は、１つの周波数の振動データ（例えば、２３０Ｈｚの振動データ）を出力し、ＦＦＴ解析装置３４が求めたタイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数のピークが３つ以上であれば、合成振動データ生成装置３５は、３つ以上の周波数の振動データを合成して出力する。
【００３６】
位相調整装置３６は、合成振動データ生成装置３５が生成した合成振動データに基づいてこの振動を出力するときに、この振動の位相を調整することで、出力する振動が打消し振動となるようにその振動の位相を調整するものである。即ち、位相調整装置３６は、合成振動データ生成装置３５が生成した合成振動データに対して、逆位相となる振動データを出力するものである。なお、位相調整装置３６が振動の位相を調整する方法としては、例えば、記憶装置に合成振動データを一時的に記憶し、遅延時間を設けて記憶した合成振動データを出力することで実現することができる。
【００３７】
ここで、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置の動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置の動作において、図３に示すように、ステップＳ１１にて、ホイール振動計測装置１３としての歪ゲージは、ホイール１２の周方向における振動（歪量）を計測する。ステップＳ１２にて、ＡＤ変換器２１は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００３９】
打消し振動生成装置１４は、入力インタフェース３１がこのデジタル信号化された振動データを入力し、ステップＳ１３にて、データ記憶装置３２は、この振動データを記憶する。そして、ステップＳ１４にて、動歪計３３は、データ記憶装置３２に記憶された振動データを読み出し、この読み出された振動データを増幅する。
【００４０】
ステップＳ１５にて、ＦＦＴ解析装置３４は、動歪計３３が増幅した振動データの中に、どの周波数成分がどれだけ含まれているかを抽出する周波数解析を行う。即ち、ＦＦＴ解析装置３４は、周波数解析することで、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を求める処理を行う。この場合、ＦＦＴ解析装置３４は、順次送られる繰る振動データを連続的に処理することで、動的に変化するタイヤロードノイズに対して適切に対処することができる。
【００４１】
ステップＳ１６にて、合成振動データ生成装置３５は、ＦＦＴ解析装置３４が求めたタイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数、例えば、２３０Ｈｚと２４０Ｈｚと同じ周波数、同じ大きさの振動を生成するための合成振動データを生成する。ステップＳ１７にて、位相調整装置３６は、合成振動データに基づいてこの振動を出力するときに、この振動の位相を調整して出力する振動が打消し振動となるように、その振動の位相を調整する。
【００４２】
なお、この振動の位相調整は、例えば、ＦＦＴ解析装置３４が解析した振動の強度が予め設定された閾値より大きい場合や、振動の強度が所定時間以上高いレベルにある場合などであり、この場合でないときは、位相調整装置３６は、位相調整を行う必要はない。
【００４３】
生成された打消し振動データは、出力インタフェース３７を介して出力され、ステップＳ１８にて、ＤＡ変換器２２は、デジタル信号からアナログ信号に変換する。そして、ステップＳ１９にて、打消し振動出力装置１５としての加振器は、打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動をホイール１２に出力する。即ち、打消し振動出力装置１５は、ホイール振動における２つの周波数（２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚ）でピークとなる振動をホイール１２に付与することで、ホイール振動と打消し振動が互いに強度を弱めあい、ロードノイズを低減する。
【００４４】
具体的に説明すると、ホイール振動計測装置１３としての歪ゲージは、図４に示すように、ホイール１２の周方向におけるホイール振動を計測する。この場合、時間Ｔがタイヤ１１（ホイール１２）の１回転の波形である。ＦＦＴ解析装置３４は、この計測したホイール振動を周波数解析することで、図５に示すように、ロードノイズの周波数特性を得ることができる。この場合、領域Ａにて、２つの高い周波数２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚでピークとなっていることから、この２つの高い周波数２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚの振動がロードノイズの原因となっていることがわかる。
【００４５】
その結果、位相調整装置３６は、図６に示すように、ホイール振動Ｖ１に対して、打消し振動Ｖ２を生成する。打消し振動出力装置１５は、ホイール振動Ｖ１に対して、逆位相となる打消し振動Ｖ２を出力することで互いに打ち消しあい、ホイール振動Ｖ１、つまり、ロードノイズが低減する。
【００４６】
また、本実施形態では、ロードノイズをホイール１２の振動（ホイール振動）として評価している。即ち、マイクロフォンによりロードノイズを音として収集し、周波数解析すると、図７に示すように、ロードノイズの周波数特性を得ることができる。このロードノイズの周波数特性から、領域Ｂにて、２つの高い周波数２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚでピークとなっていることがわかる。この場合、ホイール振動を周波数解析した周波数特性（図５）と、ロードノイズを周波数解析した周波数特性（図７）とを比較してみると、両者共に各領域Ａ，Ｂにて、２つの高い周波数２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚでピークとなっている。このことから、ロードノイズ（音）とホイール振動とが相関関係にあることが理解できる。即ち、ホイール振動をロードノイズとして評価することで、上述したロードノイズ低減だけでなく、例えば、ロードノイズの発生原因の解析やタイヤやホイールの設計などにも応用することができる。
【００４７】
このように第１実施形態のロードノイズ低減装置にあっては、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、このホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、この打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１５とを設けている。
【００４８】
従って、ホイール振動計測装置１３がホイール１２の振動を計測し、打消し振動生成装置１４がこの計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、打消し振動出力装置１５がこの生成した打消し振動を出力する。即ち、タイヤロードノイズをホイール１２の振動として検出し、このホイール振動を打ち消すための打消し振動を出力することから、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００４９】
また、第１実施形態のロードノイズ低減装置では、ホイール振動計測装置１３をホイール１２の振動を計測する振動センサとするので、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００５０】
また、第１実施形態のロードノイズ低減装置では、ホイール振動計測装置１３がホイール１２の周方向における振動を計測するので、ホイール１２における周方向の変形を検出し、タイヤロードノイズを発生させる原因となるタイヤ１１内の空洞共鳴音を適正に検出することができる。
【００５１】
また、第１実施形態のロードノイズ低減装置では、ホイール振動計測装置１３をホイール１２に装着された歪ゲージとするので、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、ホイール１２への装着性を向上することができる。
【００５２】
また、第１実施形態のロードノイズ低減装置では、ホイール振動計測装置をホイール１２に装着された圧電素子とするので、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、ホイールへの装着性を向上することができる。
【００５３】
また、第１実施形態のタイヤロードノイズ評価方法にあっては、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測し、計測されたホイール１２の振動に基づいてロードノイズを評価している。従って、タイヤロードノイズと相関関係にあるホイール１２の振動を検出することから、このホイール１２の振動に基づいてロードノイズを適正に評価することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置の原理図、図９は、第２実施形態のタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
第２実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図８に示すように、タイヤ１１が発生するロードノイズを打ち消す振動を出力することで、このロードノイズを低減するものである。このタイヤロードノイズ低減装置は、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１６とから構成されている。
【００５６】
そして、打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール１２の振動を解析してピークとなる周波数（ロードノイズの原因となる振動の周波数）とその大きさ（強度）を求め、この周波数と同じ周波数で、且つ、同じ大きさの振動を合成するためのデータを生成し、生成したデータに基づいて音を出力するときの位相を調整して打消し音（打消し振動）とし、打消し振動出力装置１５がこの位相調整した打消し音を出力する。
【００５７】
第２実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図９に示すように、タイヤ１１が装着されたホイール１２に装着されている。そして、ホイール振動計測装置１３は、ホイール１２の周方向における振動を計測する振動センサであって、具体的には、ホイール１２に装着された歪ゲージである。打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動をＡＤ変換器２１によりデジタル信号化して入力し、ホイール振動を打ち消す打消し振動を生成した後、ＤＡ変換器２２によりアナログ信号化して打消し振動出力装置１６に振動データとして出力する。打消し振動出力装置１６は、スピーカであって、打消し振動生成装置１４が生成した振動データとしての打消し振動を空気中に出力する。
【００５８】
具体的に説明すると、打消し振動生成装置１４は、入力インタフェース３１、データ記憶装置３２、動歪計３３、ＦＦＴ解析装置３４、合成振動データ生成装置３５、位相調整装置３６、出力インタフェース３７から構成されている。
【００５９】
データ記憶装置３２は、ホイール振動計測装置１３が計測してＡＤ変換器２１によりデジタル信号化された振動データを記憶する。ＦＦＴ解析装置３４は、動歪計３３が増幅した振動データを周波数解析し、解析した周波数成分のうち、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を求める。合成振動データ生成装置３５は、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数と同じ周波数の振動を同じく求めた大きさと同じ大きさで出力するために必要となる振動データ（合成振動データ）を生成する。位相調整装置３６は、合成振動データに基づいてこの振動を出力するときに、この振動の位相を調整することで、出力する振動が打消し振動となるようにその振動の位相を調整する。
【００６０】
この場合、打消し振動生成装置１４は、位相調整装置３６が打消し振動を生成すると、打消し振動の波形を出力することで、打消し振動出力装置１６は、この打消し振動の波形に応じた音をスピーカから出力する。なお、打消し振動出力装置１６は、タイヤ１１やホイール１２の周辺に音を出力してもよく、また、車室内に出力してもよい。
【００６１】
このように第２実施形態のロードノイズ低減装置にあっては、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、このホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、この打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１６とを設けている。
【００６２】
従って、ホイール振動計測装置１３がホイール１２の振動を計測し、打消し振動生成装置１４がこの計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、打消し振動出力装置１６がこの生成した打消し振動としての音を出力する。即ち、タイヤロードノイズをホイール１２の振動として検出し、このホイール振動を打ち消すための打消し音を出力することから、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００６３】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
第３実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図１０に示すように、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１５とから構成されている。
【００６５】
ホイール振動計測装置１３は、ホイール１２の周方向における振動を計測する歪ゲージであり、ＡＤ変換器２１を介して打消し振動生成装置１４に接続されている。打消し振動生成装置１４は、入力インタフェース３１、データ記憶装置３２、動歪計３３、ＦＦＴ解析装置３４、合成振動データ生成装置３５、位相調整装置（第１位相調整装置）３６、出力インタフェース３７から構成されている。そして、打消し振動生成装置１４は、ホイール振動を打ち消す打消し振動を出力するものであり、ＤＡ変換器２２を介して打消し振動出力装置１５に接続されている。打消し振動出力装置１５は、加振器であって、打消し振動生成装置１４が生成した振動データとしての打消し振動をホイール１２に出力する。
【００６６】
また、打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動の周波数に対して操作装置により位相を調整して打消し振動を生成可能な第２位相調整装置と、第２位相調整装置が生成した打消し振動を無線波により受信可能な無線波受信装置を有している。
【００６７】
即ち、打消し振動生成装置１４の入力インタフェース３１は、受信機４１が接続されており、この受信機４１はアンテナ４２を有している。そして、この受信機４１は、受信した信号を位相調整装置３６に出力可能となっている。また、出力インタフェース３７は、送信機４３が接続されており、この送信機４３はアンテナ４４を有している。そして、この送信機４３は、ＦＦＴ解析装置３４が周波数解析した振動データを信号として送信可能となっている。
【００６８】
第２位相調整装置としての処理装置５１は、受信機５２が接続されており、この受信機５２はアンテナ５３を有している。そして、この受信機５２は、送信機４３が送信した信号、つまり、ＦＦＴ解析装置３４が周波数解析した振動データを信号として受信し、処理装置５１に出力可能となっている。また、処理装置５１は、送信機５４が接続されており、この送信機５４はアンテナ５５を有している。そして、この送信機５４は、処理装置５１が処理した打消し振動データを信号として送信可能となっている。そして、受信機４１は、送信機５４が送信した打消し振動データを信号として受信し、位相調整装置３６に出力する。
【００６９】
また、処理装置５１は、操作装置としてのキーボード５６が接続されると共に、表示装置５７が接続されている。この場合、処理装置５１、キーボード５６、表示装置５７等は、打消し振動生成装置１４に打消し振動の位相を手動により調整する手動位相調整信号を送信する車載ユニットとして構成されている。
【００７０】
従って、ホイール振動計測装置１３としての歪ゲージは、ホイール１２の周方向における振動を計測し、計測されたホイール振動は、ＡＤ変換器２１を介して打消し振動生成装置１４に入力される。ここで、打ち消し振動生成装置１４は、データ記憶装置３２が振動データを記憶し、動歪計３３が振動データを増幅し、ＦＦＴ解析装置３４が振動データを周波数解析する。即ち、ＦＦＴ解析装置３４は、周波数解析することで、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を求める処理を行う。
【００７１】
ＦＦＴ解析装置３４が解析した振動データは、送信機４３が振動データ信号として送信し、受信機５２がこの信号を受信し、処理装置５１に出力する。処理装置５１は、入力した信号に基づいて、ＦＦＴ解析装置３４による周波数解析結果、つまり、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を表示装置５７に表示する。そのため、乗員は、この表示装置５７が表示したデータからタイヤロードノイズの発生状況を認識することができる。なお、表示装置５７は、４つあるタイヤ１１（ホイール１２）のうちの１つ、または、全てのタイヤ１１（ホイール１２）におけるタイヤロードノイズの発生状況を視覚的に表示している。
【００７２】
乗員は、表示装置５７によりタイヤロードノイズの発生状況を認識することができることから、キーボード５６を操作し、タイヤ１１（ホイール１２）ごとに打消し振動の位相調整の指示（周波数と位相調整量）をキー入力する。即ち、乗員は、処理装置５１によりタイヤ１１（ホイール１２）ごとの手動位相調整信号を生成し、送信機５４により打消し振動の位相調整の指示データを送信する。すると、受信機４１は、送信機５４が送信した打消し振動の位相調整の指示データを受信し、位相調整装置３６に出力する。
【００７３】
打ち消し振動生成装置１４は、合成振動データ生成装置１５がタイヤロードノイズの発生する原因となる振動の周波数、例えば、２３０Ｈｚと２４０Ｈｚと同じ周波数、同じ大きさの振動を生成するための合成振動データを生成する。位相調整装置３６は、合成振動データと処理装置５１から送られた打消し振動の位相調整の指示データに基づいて打消し振動を生成する。
【００７４】
そして、生成された打消し振動は、打消し振動出力装置１５に出力され、この打消し振動出力装置１５は、生成した打消し振動をホイール１２に出力する。即ち、打消し振動出力装置１５は、ホイール振動における２つの周波数（２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚ）でピークとなる振動をホイール１２に付与することで、ホイール振動と打消し振動が互いに強度を弱めあい、ロードノイズを低減する。
【００７５】
このように第３実施形態のロードノイズ低減装置にあっては、ホイール振動計測装置１３と打消し振動生成装置１４と打消し振動出力装置１５を設けると共に、打消し振動生成装置１５として、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動の周波数に対してキーボード５６により位相を調整して打消し振動を生成可能な処理装置５１と、処理装置５１が生成した打消し振動を無線波により送受信可能な無線波の送受信機４１，４３，５２，５４を設けている。
【００７６】
従って、ホイール振動計測装置１３がホイール１２の振動を計測し、打消し振動生成装置１４がこの計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、打消し振動出力装置１５がこの生成した打消し振動を出力する。即ち、タイヤロードノイズをホイール１２の振動として検出し、このホイール振動を打ち消すための打消し振動を出力することから、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００７７】
このとき、処理装置５１は、打消し振動生成装置１４から受信したホイール振動の周波数に対して、キーボード５６からの入力指示により位相を調整し、この位相調整の指示データを打消し振動生成装置１４に送信する。すると、打ち消し振動生成装置１４は、合成振動データと打消し振動の位相調整の指示データに基づいて打消し振動を生成することとなる。そのため、乗員が手動操作によりホイール振動の位相を調整して最適な打消し振動を生成することが可能となり、タイヤロードノイズを効果的に低減することができる。
【００７８】
なお、上述した実施形態１、３では、打消し振動出力装置１５が打ち消し振動をホイール１２に付与することで、ロードノイズを低減するように構成したが、打ち消し振動は、ホイール１２だけでなく、車軸、サスペンション、ボディなどに付与してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１１ タイヤ
１２ ホイール
１３ ホイール振動計測装置
１４ 打消し振動生成装置
１５，１６ 打消し振動出力装置
３１ 入力インタフェース
３２ データ記憶装置
３３ 動歪計
３４ ＦＦＴ解析装置
３５ 合成振動データ生成装置
３６ 位相調整装置
３７ 出力インタフェース
４１，５２ 受信機（無線波受信装置）
４３，５４ 送信機（無線波受信装置）
５１ 処理装置（位相調整装置）
５６ キーボード
５７ 表示装置
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の走行中にタイヤから発生するロードノイズを低減するタイヤロードノイズ低減装置、また、このロードノイズを評価するタイヤロードノイズ評価方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両の走行中に、タイヤロードノイズ（タイヤ空洞共鳴音）が発生する。このロードノイズは、路面の凹凸などにより発生したタイヤの振動がサスペンションやボディなどを伝達し、騒音として車室内に伝播するものである。
【０００３】
このタイヤロードノイズとしてのタイヤ空洞共鳴音を低減するものとして、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。この特許文献１に記載されたタイヤ空洞共鳴音低減装置は、タイヤ空気室内の音をマイクで収集し、収集した音をＦＦＴ解析して空洞共鳴の原因となる音の周波数及びその強度を求め、求めた周波数と同じ周波数で同じ強度の音を合成するためのデータを生成し、生成したデータに基づいて音を出力する際の位相を調整して打消し音とし、この位相調整した打消し音をスピーカから出力することで、タイヤ空洞共鳴音を低減するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０６４８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述した特許文献１のタイヤ空洞共鳴音低減装置にあっては、タイヤ空気室内の音をマイクで収集し、収集した音に基づいて空洞共鳴の原因となる音の周波数及びその強度を求め、位相を調整した打消し音をスピーカから出力することで、タイヤ空洞共鳴音を低減している。この場合、マイクがホイール内に搭載されることから、このマイクは、タイヤ空洞共鳴音だけでなく、周囲環境の音も収集してしまう。
【０００６】
即ち、騒音は、タイヤの振動がホイールからサスペンションやボディに伝達して最終的に車室内のパネルが振動して音になる固体伝播音（間接音）と、タイヤから放射される音が外部空気に伝達して車室内で聞こえる音となる空気伝播音（直接音）とに区別することができる。この場合、固体伝播音は、ロードノイズなどであり、空気伝播音は、パターンノイズなどである。
【０００７】
特許文献１のタイヤ空洞共鳴音低減装置は、マイクがロードノイズだけでなく、パターンノイズも収集してしまうおそれがある。また、このマイクは、タイヤ騒音だけでなく、周囲の環境から発生する音、例えば、他者の走行音やスピーカ騒音なども収集してしまうおそれがある。すると、このタイヤ空洞共鳴音低減装置は、マイクにより適正な空洞共鳴音（ロードノイズ）を収集することができず、且つ、空洞共鳴音を打ち消す打消し音を出力することができず、その結果、空洞共鳴音（ロードノイズ）を低減することができない。
【０００８】
本発明は、上述した課題を解決するものであり、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができるタイヤロードノイズ低減装置、並びに、タイヤロードノイズを適正に評価することができるタイヤロードノイズ評価方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のタイヤロードノイズ低減装置は、タイヤが発生するロードノイズを打ち消す振動を出力することで前記ロードノイズを低減するタイヤロードノイズ低減装置において、タイヤが装着されたホイールの振動を計測するホイール振動計測装置と、前記ホイール振動計測装置が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置と、前記打消し振動生成装置が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置と、を備えることを特徴とする。
【００１０】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置がホイールの振動を計測し、打消し振動生成装置がこの計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、打消し振動出力装置がこの生成した打消し振動を出力する。即ち、タイヤロードノイズをホイールの振動として検出し、このホイール振動を打ち消すための打消し振動を出力することから、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００１１】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールの振動を計測する振動センサを有することを特徴とする。
【００１２】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置を振動センサとすることで、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００１３】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールの周方向における振動を計測することを特徴とする。
【００１４】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置がホイールの周方向における振動を計測することで、ホイールにおける周方向の変形を検出し、タイヤロードノイズを発生させる原因となるタイヤ内の空洞共鳴音を適正に検出することができる。
【００１５】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールに装着された歪ゲージを有することを特徴とする。
【００１６】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置を歪ゲージとすることで、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、ホイールへの装着性を向上することができる。
【００１７】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールに装着された圧電素子を有することを特徴とする。
【００１８】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、ホイール振動計測装置を圧電素子とすることで、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、ホイールへの装着性を向上することができる。
【００１９】
また、本発明のタイヤロードノイズ低減装置では、前記打消し振動生成装置は、前記ホイール振動計測装置が計測したホイール振動の周波数に対して操作装置により位相を調整して打消し振動を生成可能な位相調整装置と、前記位相調整装置が生成した打消し振動を無線波により受信可能な無線波受信装置を有することを特徴とする。
【００２０】
このタイヤロードノイズ低減装置によれば、位相調整装置がホイール振動の周波数に対して操作装置により位相を調整して打消し振動を生成し、無線波受信装置がこの生成した打消し振動を無線波により受信するため、乗員が操作装置により振動の位相を調整して最適な打消し振動を生成することが可能となり、タイヤロードノイズを効果的に低減することができる。
【００２１】
また、本発明のタイヤロードノイズ評価方法は、タイヤが装着されたホイールの振動を計測し、計測されたホイール振動に基づいてロードノイズを評価する、ことを特徴とする。
【００２２】
このタイヤロードノイズ評価方法によれば、タイヤロードノイズと相関関係にあるホイールの振動を検出することから、このホイールの振動に基づいてロードノイズを適正に評価することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のタイヤロードノイズ低減装置は、ホイールの振動を計測し、計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成して出力するので、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００２４】
本発明に係るタイヤロードノイズ評価方法は、ホイールの振動に基づいてロードノイズを評価するので、タイヤロードノイズを適正に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置の原理図である。
【図２】図２は、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。
【図３】図３は、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置の動作を表すフローチャートである。
【図４】図４は、歪ゲージにより計測したホイール振動を表すグラフである。
【図５】図５は、ホイール振動のＦＦＴ解析データである。
【図６】図６は、ホイール振動に対する打ち消し振動を表すグラフである。
【図７】図７は、音圧計により計測した音圧を表すグラフである。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置の原理図である。
【図９】図９は、第２実施形態のタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。
【図１０】図１０は、本発明の第３実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施形態の構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、あるいは実質的に同一のものが含まれる。また、この実施形態に記載された複数の実施形態は、当業者自明の範囲内にて任意に組み合わせが可能である。
【００２７】
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置の原理図、図２は、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図、図３は、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置の動作を表すフローチャート、図４は、歪ゲージにより計測したホイール振動を表すグラフ、図５は、ホイール振動のＦＦＴ解析データ、図６は、ホイール振動に対する打ち消し振動を表すグラフ、図７は、音圧計により計測した音圧を表すグラフである。
【００２８】
第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図１に示すように、タイヤ１１が発生するロードノイズを打ち消す振動を出力することで、このロードノイズを低減するものである。このタイヤロードノイズ低減装置は、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１５とから構成されている。
【００２９】
そして、打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール１２の振動を解析してピークとなる周波数（ロードノイズの原因となる振動の周波数）とその大きさ（強度）を求め、この周波数と同じ周波数で、且つ、同じ大きさの振動を合成するためのデータを生成し、生成したデータに基づいて音を出力するときの位相を調整して打消し音（打ち消し振動）とし、打消し振動出力装置１５がこの位相調整した打消し音を出力する。
【００３０】
第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図２に示すように、タイヤ１１が装着されたホイール１２に装着されている。そして、ホイール振動計測装置１３は、ホイール１２の周方向における振動を計測する振動センサであって、具体的には、ホイール１２に装着された歪ゲージである。即ち、ホイール振動計測装置１３としての歪ゲージは、ホイール１２の周方向における寸法の微小な変化（歪）を電気信号として検出することができる。なお、ホイール振動計測装置１３は、この構成に限らず、ホイール１２に装着された圧電素子（圧電フィルム、圧電ケーブルなど）としてもよい。
【００３１】
打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動をＡＤ変換器２１によりアナログ信号からデジタル信号化して振動データとして入力する。そして、打消し振動生成装置１４は、このホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、ＤＡ変換器２２によりデジタル信号からアナログ信号化して打消し振動出力装置１５に振動データとして出力する。この打消し振動出力装置１５は、加振器であって、打消し振動生成装置１４が生成した振動データとしての打消し振動をホイール１２に出力する。
【００３２】
具体的に説明すると、打消し振動生成装置１４は、入力インタフェース３１、データ記憶装置３２、動歪計３３、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）解析装置３４、合成振動データ生成装置３５、位相調整装置３６、出力インタフェース３７から構成されている。
【００３３】
データ記憶装置３２は、ホイール振動計測装置１３が計測し、ＡＤ変換器２１によりデジタル信号化された振動データを記憶するものである。この場合、データ記憶装置３２は、ＦＦＴ解析装置３４でＦＦＴ解析を行うために必要な数のデータが先入れ先出しとなるように記憶することができる。動歪計３３は、データ記憶装置３２に記憶された振動データを読み出し、この読み出された振動データを増幅し、電圧（電流）として出力するものである。
【００３４】
ＦＦＴ解析装置３４は、動歪計３３が増幅した振動データの中に、どの周波数成分がどれだけ含まれているかを抽出する処理（周波数解析）を行うものである。そして、ＦＦＴ解析装置３４は、その解析した周波数成分のうち、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を求める処理を行う。
【００３５】
合成振動データ生成装置３５は、ＦＦＴ解析装置３４が求めたタイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数と同じ周波数の振動を同じく求めた大きさと同じ大きさで出力するために必要となる振動データ（合成振動データ）を生成するものである。合成振動データ生成装置３５は、２つの周波数の合成振動データ（例えば、２３０Ｈｚと２４０Ｈｚの合成振動データ）を生成する。この場合、ＦＦＴ解析装置３４が求めたタイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数のピークが１つであれば、合成振動データ生成装置３５は、１つの周波数の振動データ（例えば、２３０Ｈｚの振動データ）を出力し、ＦＦＴ解析装置３４が求めたタイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数のピークが３つ以上であれば、合成振動データ生成装置３５は、３つ以上の周波数の振動データを合成して出力する。
【００３６】
位相調整装置３６は、合成振動データ生成装置３５が生成した合成振動データに基づいてこの振動を出力するときに、この振動の位相を調整することで、出力する振動が打消し振動となるようにその振動の位相を調整するものである。即ち、位相調整装置３６は、合成振動データ生成装置３５が生成した合成振動データに対して、逆位相となる振動データを出力するものである。なお、位相調整装置３６が振動の位相を調整する方法としては、例えば、記憶装置に合成振動データを一時的に記憶し、遅延時間を設けて記憶した合成振動データを出力することで実現することができる。
【００３７】
ここで、第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置の動作を図３のフローチャートに基づいて説明する。
【００３８】
第１実施形態のタイヤロードノイズ低減装置の動作において、図３に示すように、ステップＳ１１にて、ホイール振動計測装置１３としての歪ゲージは、ホイール１２の周方向における振動（歪量）を計測する。ステップＳ１２にて、ＡＤ変換器２１は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動をアナログ信号からデジタル信号に変換する。
【００３９】
打消し振動生成装置１４は、入力インタフェース３１がこのデジタル信号化された振動データを入力し、ステップＳ１３にて、データ記憶装置３２は、この振動データを記憶する。そして、ステップＳ１４にて、動歪計３３は、データ記憶装置３２に記憶された振動データを読み出し、この読み出された振動データを増幅する。
【００４０】
ステップＳ１５にて、ＦＦＴ解析装置３４は、動歪計３３が増幅した振動データの中に、どの周波数成分がどれだけ含まれているかを抽出する周波数解析を行う。即ち、ＦＦＴ解析装置３４は、周波数解析することで、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を求める処理を行う。この場合、ＦＦＴ解析装置３４は、順次送られる繰る振動データを連続的に処理することで、動的に変化するタイヤロードノイズに対して適切に対処することができる。
【００４１】
ステップＳ１６にて、合成振動データ生成装置３５は、ＦＦＴ解析装置３４が求めたタイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数、例えば、２３０Ｈｚと２４０Ｈｚと同じ周波数、同じ大きさの振動を生成するための合成振動データを生成する。ステップＳ１７にて、位相調整装置３６は、合成振動データに基づいてこの振動を出力するときに、この振動の位相を調整して出力する振動が打消し振動となるように、その振動の位相を調整する。
【００４２】
なお、この振動の位相調整は、例えば、ＦＦＴ解析装置３４が解析した振動の強度が予め設定された閾値より大きい場合や、振動の強度が所定時間以上高いレベルにある場合などであり、この場合でないときは、位相調整装置３６は、位相調整を行う必要はない。
【００４３】
生成された打消し振動データは、出力インタフェース３７を介して出力され、ステップＳ１８にて、ＤＡ変換器２２は、デジタル信号からアナログ信号に変換する。そして、ステップＳ１９にて、打消し振動出力装置１５としての加振器は、打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動をホイール１２に出力する。即ち、打消し振動出力装置１５は、ホイール振動における２つの周波数（２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚ）でピークとなる振動をホイール１２に付与することで、ホイール振動と打消し振動が互いに強度を弱めあい、ロードノイズを低減する。
【００４４】
具体的に説明すると、ホイール振動計測装置１３としての歪ゲージは、図４に示すように、ホイール１２の周方向におけるホイール振動を計測する。この場合、時間Ｔがタイヤ１１（ホイール１２）の１回転の波形である。ＦＦＴ解析装置３４は、この計測したホイール振動を周波数解析することで、図５に示すように、ロードノイズの周波数特性を得ることができる。この場合、領域Ａにて、２つの高い周波数２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚでピークとなっていることから、この２つの高い周波数２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚの振動がロードノイズの原因となっていることがわかる。
【００４５】
その結果、位相調整装置３６は、図６に示すように、ホイール振動Ｖ１に対して、打消し振動Ｖ２を生成する。打消し振動出力装置１５は、ホイール振動Ｖ１に対して、逆位相となる打消し振動Ｖ２を出力することで互いに打ち消しあい、ホイール振動Ｖ１、つまり、ロードノイズが低減する。
【００４６】
また、本実施形態では、ロードノイズをホイール１２の振動（ホイール振動）として評価している。即ち、マイクロフォンによりロードノイズを音として収集し、周波数解析すると、図７に示すように、ロードノイズの周波数特性を得ることができる。このロードノイズの周波数特性から、領域Ｂにて、２つの高い周波数２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚでピークとなっていることがわかる。この場合、ホイール振動を周波数解析した周波数特性（図５）と、ロードノイズを周波数解析した周波数特性（図７）とを比較してみると、両者共に各領域Ａ，Ｂにて、２つの高い周波数２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚでピークとなっている。このことから、ロードノイズ（音）とホイール振動とが相関関係にあることが理解できる。即ち、ホイール振動をロードノイズとして評価することで、上述したロードノイズ低減だけでなく、例えば、ロードノイズの発生原因の解析やタイヤやホイールの設計などにも応用することができる。
【００４７】
このように第１実施形態のロードノイズ低減装置にあっては、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、このホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、この打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１５とを設けている。
【００４８】
従って、ホイール振動計測装置１３がホイール１２の振動を計測し、打消し振動生成装置１４がこの計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、打消し振動出力装置１５がこの生成した打消し振動を出力する。即ち、タイヤロードノイズをホイール１２の振動として検出し、このホイール振動を打ち消すための打消し振動を出力することから、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００４９】
また、第１実施形態のロードノイズ低減装置では、ホイール振動計測装置１３をホイール１２の振動を計測する振動センサとするので、構造の簡素化を可能とすることができる。
【００５０】
また、第１実施形態のロードノイズ低減装置では、ホイール振動計測装置１３がホイール１２の周方向における振動を計測するので、ホイール１２における周方向の変形を検出し、タイヤロードノイズを発生させる原因となるタイヤ１１内の空洞共鳴音を適正に検出することができる。
【００５１】
また、第１実施形態のロードノイズ低減装置では、ホイール振動計測装置１３をホイール１２に装着された歪ゲージとするので、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、ホイール１２への装着性を向上することができる。
【００５２】
また、第１実施形態のロードノイズ低減装置では、ホイール振動計測装置をホイール１２に装着された圧電素子とするので、構造の簡素化及び低コスト化を可能とすることができると共に、ホイールへの装着性を向上することができる。
【００５３】
また、第１実施形態のタイヤロードノイズ評価方法にあっては、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測し、計測されたホイール１２の振動に基づいてロードノイズを評価している。従って、タイヤロードノイズと相関関係にあるホイール１２の振動を検出することから、このホイール１２の振動に基づいてロードノイズを適正に評価することができる。
【００５４】
［第２実施形態］
図８は、本発明の第２実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置の原理図、図９は、第２実施形態のタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００５５】
第２実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図８に示すように、タイヤ１１が発生するロードノイズを打ち消す振動を出力することで、このロードノイズを低減するものである。このタイヤロードノイズ低減装置は、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１６とから構成されている。
【００５６】
そして、打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール１２の振動を解析してピークとなる周波数（ロードノイズの原因となる振動の周波数）とその大きさ（強度）を求め、この周波数と同じ周波数で、且つ、同じ大きさの振動を合成するためのデータを生成し、生成したデータに基づいて音を出力するときの位相を調整して打消し音（打消し振動）とし、打消し振動出力装置１５がこの位相調整した打消し音を出力する。
【００５７】
第２実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図９に示すように、タイヤ１１が装着されたホイール１２に装着されている。そして、ホイール振動計測装置１３は、ホイール１２の周方向における振動を計測する振動センサであって、具体的には、ホイール１２に装着された歪ゲージである。打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動をＡＤ変換器２１によりデジタル信号化して入力し、ホイール振動を打ち消す打消し振動を生成した後、ＤＡ変換器２２によりアナログ信号化して打消し振動出力装置１６に振動データとして出力する。打消し振動出力装置１６は、スピーカであって、打消し振動生成装置１４が生成した振動データとしての打消し振動を空気中に出力する。
【００５８】
具体的に説明すると、打消し振動生成装置１４は、入力インタフェース３１、データ記憶装置３２、動歪計３３、ＦＦＴ解析装置３４、合成振動データ生成装置３５、位相調整装置３６、出力インタフェース３７から構成されている。
【００５９】
データ記憶装置３２は、ホイール振動計測装置１３が計測してＡＤ変換器２１によりデジタル信号化された振動データを記憶する。ＦＦＴ解析装置３４は、動歪計３３が増幅した振動データを周波数解析し、解析した周波数成分のうち、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を求める。合成振動データ生成装置３５は、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数と同じ周波数の振動を同じく求めた大きさと同じ大きさで出力するために必要となる振動データ（合成振動データ）を生成する。位相調整装置３６は、合成振動データに基づいてこの振動を出力するときに、この振動の位相を調整することで、出力する振動が打消し振動となるようにその振動の位相を調整する。
【００６０】
この場合、打消し振動生成装置１４は、位相調整装置３６が打消し振動を生成すると、打消し振動の波形を出力することで、打消し振動出力装置１６は、この打消し振動の波形に応じた音をスピーカから出力する。なお、打消し振動出力装置１６は、タイヤ１１やホイール１２の周辺に音を出力してもよく、また、車室内に出力してもよい。
【００６１】
このように第２実施形態のロードノイズ低減装置にあっては、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、このホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、この打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１６とを設けている。
【００６２】
従って、ホイール振動計測装置１３がホイール１２の振動を計測し、打消し振動生成装置１４がこの計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、打消し振動出力装置１６がこの生成した打消し振動としての音を出力する。即ち、タイヤロードノイズをホイール１２の振動として検出し、このホイール振動を打ち消すための打消し音を出力することから、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００６３】
［第３実施形態］
図１０は、本発明の第３実施形態に係るタイヤロードノイズ低減装置における概略構成図である。なお、上述した実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００６４】
第３実施形態のタイヤロードノイズ低減装置は、図１０に示すように、タイヤ１１が装着されたホイール１２の振動を計測するホイール振動計測装置１３と、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置１４と、打消し振動生成装置１４が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置１５とから構成されている。
【００６５】
ホイール振動計測装置１３は、ホイール１２の周方向における振動を計測する歪ゲージであり、ＡＤ変換器２１を介して打消し振動生成装置１４に接続されている。打消し振動生成装置１４は、入力インタフェース３１、データ記憶装置３２、動歪計３３、ＦＦＴ解析装置３４、合成振動データ生成装置３５、位相調整装置（第１位相調整装置）３６、出力インタフェース３７から構成されている。そして、打消し振動生成装置１４は、ホイール振動を打ち消す打消し振動を出力するものであり、ＤＡ変換器２２を介して打消し振動出力装置１５に接続されている。打消し振動出力装置１５は、加振器であって、打消し振動生成装置１４が生成した振動データとしての打消し振動をホイール１２に出力する。
【００６６】
また、打消し振動生成装置１４は、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動の周波数に対して操作装置により位相を調整して打消し振動を生成可能な第２位相調整装置と、第２位相調整装置が生成した打消し振動を無線波により受信可能な無線波受信装置を有している。
【００６７】
即ち、打消し振動生成装置１４の入力インタフェース３１は、受信機４１が接続されており、この受信機４１はアンテナ４２を有している。そして、この受信機４１は、受信した信号を位相調整装置３６に出力可能となっている。また、出力インタフェース３７は、送信機４３が接続されており、この送信機４３はアンテナ４４を有している。そして、この送信機４３は、ＦＦＴ解析装置３４が周波数解析した振動データを信号として送信可能となっている。
【００６８】
第２位相調整装置としての処理装置５１は、受信機５２が接続されており、この受信機５２はアンテナ５３を有している。そして、この受信機５２は、送信機４３が送信した信号、つまり、ＦＦＴ解析装置３４が周波数解析した振動データを信号として受信し、処理装置５１に出力可能となっている。また、処理装置５１は、送信機５４が接続されており、この送信機５４はアンテナ５５を有している。そして、この送信機５４は、処理装置５１が処理した打消し振動データを信号として送信可能となっている。そして、受信機４１は、送信機５４が送信した打消し振動データを信号として受信し、位相調整装置３６に出力する。
【００６９】
また、処理装置５１は、操作装置としてのキーボード５６が接続されると共に、表示装置５７が接続されている。この場合、処理装置５１、キーボード５６、表示装置５７等は、打消し振動生成装置１４に打消し振動の位相を手動により調整する手動位相調整信号を送信する車載ユニットとして構成されている。
【００７０】
従って、ホイール振動計測装置１３としての歪ゲージは、ホイール１２の周方向における振動を計測し、計測されたホイール振動は、ＡＤ変換器２１を介して打消し振動生成装置１４に入力される。ここで、打ち消し振動生成装置１４は、データ記憶装置３２が振動データを記憶し、動歪計３３が振動データを増幅し、ＦＦＴ解析装置３４が振動データを周波数解析する。即ち、ＦＦＴ解析装置３４は、周波数解析することで、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を求める処理を行う。
【００７１】
ＦＦＴ解析装置３４が解析した振動データは、送信機４３が振動データ信号として送信し、受信機５２がこの信号を受信し、処理装置５１に出力する。処理装置５１は、入力した信号に基づいて、ＦＦＴ解析装置３４による周波数解析結果、つまり、所定の周波数領域（２３０Ｈｚ〜２５０Ｈｚ）で、タイヤロードノイズが発生する原因となる振動の周波数とその大きさ（強度）を表示装置５７に表示する。そのため、乗員は、この表示装置５７が表示したデータからタイヤロードノイズの発生状況を認識することができる。なお、表示装置５７は、４つあるタイヤ１１（ホイール１２）のうちの１つ、または、全てのタイヤ１１（ホイール１２）におけるタイヤロードノイズの発生状況を視覚的に表示している。
【００７２】
乗員は、表示装置５７によりタイヤロードノイズの発生状況を認識することができることから、キーボード５６を操作し、タイヤ１１（ホイール１２）ごとに打消し振動の位相調整の指示（周波数と位相調整量）をキー入力する。即ち、乗員は、処理装置５１によりタイヤ１１（ホイール１２）ごとの手動位相調整信号を生成し、送信機５４により打消し振動の位相調整の指示データを送信する。すると、受信機４１は、送信機５４が送信した打消し振動の位相調整の指示データを受信し、位相調整装置３６に出力する。
【００７３】
打ち消し振動生成装置１４は、合成振動データ生成装置１５がタイヤロードノイズの発生する原因となる振動の周波数、例えば、２３０Ｈｚと２４０Ｈｚと同じ周波数、同じ大きさの振動を生成するための合成振動データを生成する。位相調整装置３６は、合成振動データと処理装置５１から送られた打消し振動の位相調整の指示データに基づいて打消し振動を生成する。
【００７４】
そして、生成された打消し振動は、打消し振動出力装置１５に出力され、この打消し振動出力装置１５は、生成した打消し振動をホイール１２に出力する。即ち、打消し振動出力装置１５は、ホイール振動における２つの周波数（２３０Ｈｚ、２４０Ｈｚ）でピークとなる振動をホイール１２に付与することで、ホイール振動と打消し振動が互いに強度を弱めあい、ロードノイズを低減する。
【００７５】
このように第３実施形態のロードノイズ低減装置にあっては、ホイール振動計測装置１３と打消し振動生成装置１４と打消し振動出力装置１５を設けると共に、打消し振動生成装置１５として、ホイール振動計測装置１３が計測したホイール振動の周波数に対してキーボード５６により位相を調整して打消し振動を生成可能な処理装置５１と、処理装置５１が生成した打消し振動を無線波により送受信可能な無線波の送受信機４１，４３，５２，５４を設けている。
【００７６】
従って、ホイール振動計測装置１３がホイール１２の振動を計測し、打消し振動生成装置１４がこの計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成し、打消し振動出力装置１５がこの生成した打消し振動を出力する。即ち、タイヤロードノイズをホイール１２の振動として検出し、このホイール振動を打ち消すための打消し振動を出力することから、タイヤロードノイズを高精度に検出してこれを適正に低減することができる。
【００７７】
このとき、処理装置５１は、打消し振動生成装置１４から受信したホイール振動の周波数に対して、キーボード５６からの入力指示により位相を調整し、この位相調整の指示データを打消し振動生成装置１４に送信する。すると、打ち消し振動生成装置１４は、合成振動データと打消し振動の位相調整の指示データに基づいて打消し振動を生成することとなる。そのため、乗員が手動操作によりホイール振動の位相を調整して最適な打消し振動を生成することが可能となり、タイヤロードノイズを効果的に低減することができる。
【００７８】
なお、上述した実施形態１、３では、打消し振動出力装置１５が打ち消し振動をホイール１２に付与することで、ロードノイズを低減するように構成したが、打ち消し振動は、ホイール１２だけでなく、車軸、サスペンション、ボディなどに付与してもよい。
【符号の説明】
【００７９】
１１ タイヤ
１２ ホイール
１３ ホイール振動計測装置
１４ 打消し振動生成装置
１５，１６ 打消し振動出力装置
３１ 入力インタフェース
３２ データ記憶装置
３３ 動歪計
３４ ＦＦＴ解析装置
３５ 合成振動データ生成装置
３６ 位相調整装置
３７ 出力インタフェース
４１，５２ 受信機（無線波受信装置）
４３，５４ 送信機（無線波受信装置）
５１ 処理装置（位相調整装置）
５６ キーボード
５７ 表示装置
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤが発生するロードノイズを打ち消す振動を出力することで前記ロードノイズを低減するタイヤロードノイズ低減装置において、
タイヤが装着されたホイールの振動を計測するホイール振動計測装置と、
前記ホイール振動計測装置が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置と、
前記打消し振動生成装置が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置と、
を備えることを特徴とするタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項２】
前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールの振動を計測する振動センサを有することを特徴とする請求項１に記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項３】
前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールの周方向における振動を計測することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項４】
前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールに装着された歪ゲージを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項５】
前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールに装着された圧電素子を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項６】
前記打消し振動生成装置は、前記ホイール振動計測装置が計測したホイール振動の周波数に対して操作装置により位相を調整して打消し振動を生成可能な位相調整装置と、前記位相調整装置が生成した打消し振動を無線波により受信可能な無線波受信装置を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項７】
タイヤが装着されたホイールの振動を計測し、
計測されたホイール振動に基づいてロードノイズを評価する、
ことを特徴とするタイヤロードノイズ評価方法。
【請求項１】
タイヤが発生するロードノイズを打ち消す振動を出力することで前記ロードノイズを低減するタイヤロードノイズ低減装置において、
タイヤが装着されたホイールの振動を計測するホイール振動計測装置と、
前記ホイール振動計測装置が計測したホイール振動を打ち消す打消し振動を生成する打消し振動生成装置と、
前記打消し振動生成装置が生成した打消し振動を出力する打消し振動出力装置と、
を備えることを特徴とするタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項２】
前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールの振動を計測する振動センサを有することを特徴とする請求項１に記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項３】
前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールの周方向における振動を計測することを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項４】
前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールに装着された歪ゲージを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項５】
前記ホイール振動計測装置は、前記ホイールに装着された圧電素子を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項６】
前記打消し振動生成装置は、前記ホイール振動計測装置が計測したホイール振動の周波数に対して操作装置により位相を調整して打消し振動を生成可能な位相調整装置と、前記位相調整装置が生成した打消し振動を無線波により受信可能な無線波受信装置を有することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載のタイヤロードノイズ低減装置。
【請求項７】
タイヤが装着されたホイールの振動を計測し、
計測されたホイール振動に基づいてロードノイズを評価する、
ことを特徴とするタイヤロードノイズ評価方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−４３５１５（Ｐ２０１３−４３５１５Ａ）
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１８１５９８（Ｐ２０１１−１８１５９８）
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年３月４日（２０１３．３．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２３日（２０１１．８．２３）
【出願人】（０００００６７１４）横浜ゴム株式会社 (4,905)
【Ｆターム（参考）】
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