車両騒音制御装置
【課題】振動センサに対するローパスフィルタを省略し、簡易な回路構成で高性能な騒音制御を行なうこと。
【解決手段】車両用の能動型騒音制御装置において、制御対象の振動を検知する参照センサ１１の車体２に対する固定時に防振部材１０を介在させる。防振部材１０は、バネ定数と支持重量によって定まる周波数特性によって参照センサ１１に加わる加速度を吸収するので、参照センサ１１の出力に対する物理的なローパスフィルタとして機能させ、電気回路構成上からローパスフィルタを省略する。
【解決手段】車両用の能動型騒音制御装置において、制御対象の振動を検知する参照センサ１１の車体２に対する固定時に防振部材１０を介在させる。防振部材１０は、バネ定数と支持重量によって定まる周波数特性によって参照センサ１１に加わる加速度を吸収するので、参照センサ１１の出力に対する物理的なローパスフィルタとして機能させ、電気回路構成上からローパスフィルタを省略する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両走行時に発生する騒音を検知して当該騒音を低減する車両騒音制御装置に関し、特に振動由来の騒音を低減する車両騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車室内に逆位相の制御音を与えることで騒音を打ち消す騒音制御技術、所謂ＡＮＣ（active noise control）を利用し、車室内の騒音を低減する装置が考案されている。車室内に伝播する騒音の原因としては、自動車のエンジン音やモータ音などの駆動音の他、タイヤからサスペンションを伝わる振動、パネルの振動などがある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１および特許文献２では、エンジンと車体との間に振動を吸収する機構を配置することで、車両の駆動によって発生する音の車室内への伝播を防ぐ技術を開示している。
【０００４】
また、特許文献３，４および５では、エンジンなどの振動源近傍に振動センサを設置し、センサ出力を用いて制御音を生成することで、振動由来の騒音を低減する技術を開示している。なお、特許文献６は、加速度センサ（振動センサ）の取り付け時に各種緩衝素材を介在させる技術を開示するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４８２３４号公報
【特許文献２】特開平４−７８９６号公報
【特許文献３】特開平９−２７３５８９号公報
【特許文献４】特開平８−３３８２２５号公報
【特許文献５】特開平６−２５０６７２号公報
【特許文献６】特開２００３−２９４７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、振動センサが取得した振動データに基づいて騒音制御を行なう場合、振動センサが取得する振動データは広い周波数帯域に及び、騒音制御の参照信号として必要のない周波数帯域を含む。
【０００７】
そのため、従来の構成では、振動センサが取得した振動データに対してローパスフィルタをかけて周波数選択を行なった後、騒音制御用の制御音作成に使用していた。
【０００８】
すなわち、従来の構成では、回路上に振動センサ入力に対するローパスフィルタを設ける必要があるために、回路構成が大型化するという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、振動センサに対するローパスフィルタを省略し、簡易な回路構成で高性能な騒音制御を行なう車両騒音制御装置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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る車両騒音制御装置は、車両の騒音源となる振動を振動検知センサで検知し、検知出力を用いて振動由来の騒音を低減する制御音を出力するとともに、車室内の所定位置に設けたエラーセンサを用いて前記制御音を適応的に変化させる騒音制御装置であって、振動検知センサを騒音源近傍に固定する際に振動検知センサの振動の一部を吸収する防振部材を介在させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば車両騒音制御装置は、防振部材によって振動センサの振動の一部を吸収することで、防振部材を物理的なローパスフィルタとして利用するので、回路構成からローパスフィルタを省略し、簡易な回路構成で高性能な騒音制御を行なう車両騒音制御装置を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る車両騒音制御装置について詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の実施例である車両騒音制御装置１の概要構成を示す概要構成図である。車両騒音制御装置１は、車両に搭載され、参照センサ１１、適応フィルタＦ１１、ＬＭＳ演算部Ｆ１２、Ｆｘ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ）フィルタＦ１３、スピーカＳＰ１、エラーセンサ１２によって騒音制御回路を形成している。
【００１４】
この騒音制御回路では、参照センサ１１が振動源、例えばエンジンやサスペンションなど騒音源の近傍で振動データを取得し、適応フィルタＦ１１およびＦｘフィルタＦ１３に入力する。
【００１５】
適応フィルタＦ１１は、参照センサ１１からの入力に対してフィルタ係数を畳み込んで制御音を生成し、スピーカＳＰ１を介して車室内で再生する。ここで、スピーカＳＰ１およびエラーセンサ１２は、図２に示す様に車室内に設置されている。
【００１６】
特に、エラーセンサ１２は同図に示すようにシートＳｔ１のヘッドレスト近傍、すなわち乗員の耳の近傍に設置されており、集音結果をＬＭＳ演算部Ｆ１２に入力する。
【００１７】
ＦｘフィルタＦ１３は、誤差経路を補償する騒音制御のためのフィルタ係数を格納しており、参照センサ１１からの入力に対して格納したフィルタ係数による処理を施してＬＭＳ演算部Ｆ１２に入力する。
【００１８】
ＬＭＳ演算部Ｆ１２は、ＦｘフィルタＦ１３およびエラーセンサ１２の入力を受けて最小二乗法を用い、エラーセンサ１２からの入力が最小となるように適応フィルタＦ１１のフィルタ係数を更新する。
【００１９】
ここで、参照センサ１１は、加速度センサなどによって実現され、設置位置の振動を検知する振動センサとして機能する。そして参照センサ１１は、車体に対して防振部材１０を介して固定されている。
【００２０】
防振部材１０の具体的な構成例を図３に示す。同図に示した例では、車体２に固定具をねじ止めし、固定具と参照センサとの間に防振部材１０を介在させている。かかる構成によって、車体２が振動した場合には振動の一部を防振部材１０が吸収した上で、参照センサ１１に検知されることとなる。すなわち、防振部材１０は、参照センサ１１の出力に対してローパスフィルタと等価な機能を物理的に提供することとなる。
【００２１】
図４は、車両騒音制御装置１の等価回路図を示す図であり、破線内は振動自体の伝播状態を示している。すなわち、一次波源が発する振動ｘ（ｎ）は、一次波源から参照センサ１１の位置までの伝達関数Ａ（ｚ）、参照センサ１１から２次波源（すなわちスピーカＳＰ２）の位置までの伝達関数Ｂ（ｚ）の影響をうけたあと車室空間を伝播し、エラーセンサ１２によって取得される。
【００２２】
参照センサ１１は、伝達関数Ａ（ｚ）の影響を受けた振動データｘa（ｎ）を検知し、ローパスフィルタをかけてｘal（ｎ）を得る。従来の構成では、このローパスフィルタを電気回路素子で実現する必要があったが、本発明では防振部材１０が物理的なローパスフィルタとして機能するので、電気回路上にローパスフィルタを設ける必要は無い。
【００２３】
また、伝達関数Ｂ（ｚ）に対応する伝達関数Ｂ'（ｚ）、車室空間の伝達関数に対応する伝達関数Ｃ'（ｚ）は、ＦＸフィルタＦ１３のフィルタ係数として反映され、エラーセンサ１２の出力ｅ（ｎ）とのＬＭＳに用いられる。
【００２４】
このＬＭＳの出力によって適応フィルタＦ１１の係数Ｗ（ｚ）を更新することにより、車両騒音を軽減する制御音ｙ（ｎ）を得ることができる。
【００２５】
つづいて、図５を参照し、防振部材１０の設定とフィルタリング特性について説明する。一般的な防振材の特性として、高い周波数の振動は良く防ぐことができるが、低い周波数の防振効果は大きくなく、低周波数側の振動は透過されるので、騒音制御に必要な振動データが失われることはない。
【００２６】
図５は、一般的な防振材の振動伝達特性を示す図である。同図に示した例ではピークＰ１よりも低周波数側は伝達特性が安定して高く、高周波側は伝達特性が低い。すなわち、この例に示した防振部材は、ピークＰ１未満の周波数成分を選択的に投下させるローパスフィルタと同様の特性を有することとなる。
【００２７】
ここで、ピークＰ１の値は防振材の固有振動数によって定まる。防振材の固有振動数ｆｎは、Ｋｄ（Ｎ／ｍｍ）を防振材のバネ定数、ｍ（ｋｇ）を防振材が支持する質量とすると、
ｆｎ＝（１／２π）（Ｋｄ×１０００／ｍ）1/2
として表され、
ピークＰ１は、車体の振動数をｆとして、ｆ／ｆｎが１となる点である。
【００２８】
従って、防振部材の素材として使用する防振材、およびその支持する質量の設計によって、騒音制御の対象となる周波数よりも高い周波数に固有振動数を合わせることで、防振部材１１を物理的なローパスフィルタとして機能させ、参照センサ１１が検知する周波数を選択することができる。
【００２９】
以上説明してきたように、本実施例にかかる車両騒音制御装置１は、参照センサ１１を防振部材１０を介して車体２に固定し、防振部材１０をローパスフィルタとして用いて参照センサ１１が検知する振動の一部を吸収するので、参照センサ１０は騒音制御に必要な周波数帯域に絞られた振動データを得る。
【００３０】
そのため、回路構成からローパスフィルタを省略し、簡易な回路構成で高性能な騒音制御を行なうことができる。また、走行中に発生する過大入力（例えば段差走行時などに生じる大きな振動）の影響も軽減することが出来るので、システムの安定性向上に寄与することが出来る。
【００３１】
さらに、物理的に振動を吸収することにより、高周波によってマスクされていた低周波の微細の振動を検知することも可能となる。また、防振部材に使用する素材のバネ定数によって検知したい範囲の周波数を選択することができ、予算や耐熱などの条件に合わせて様々な棒新材料から選択可能である。
【００３２】
なお、本実施例はあくまで一例であって本発明を限定するものではなく、本発明は請求項に記載した記述的思想の範囲内において適宜変形して実施することかできるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる車両騒音制御装置は、車両走行時に発生する騒音の能動的な低減に有用であり、特に振動由来の騒音の低減に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例にかかる車両騒音制御装置の概要構成を示す概要構成図である。
【図２】スピーカとエラーセンサの配置について説明する説明図である。
【図３】振動センサの取り付けと防振部材の配置について説明する説明図である。
【図４】図１に示した車両騒音制御装置の動作について説明する説明図である。
【図５】防振部材の周波数特性について説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 車両騒音制御装置
２ 車体
１０ 防振部材
１１ 参照センサ
１２ エラーセンサ
Ｆ１１ 適応フィルタ
Ｆ１２ ＬＭＳ演算部
Ｆ１３ Ｆｘフィルタ
ＳＰ１ スピーカ
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば車両走行時に発生する騒音を検知して当該騒音を低減する車両騒音制御装置に関し、特に振動由来の騒音を低減する車両騒音制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、車室内に逆位相の制御音を与えることで騒音を打ち消す騒音制御技術、所謂ＡＮＣ（active noise control）を利用し、車室内の騒音を低減する装置が考案されている。車室内に伝播する騒音の原因としては、自動車のエンジン音やモータ音などの駆動音の他、タイヤからサスペンションを伝わる振動、パネルの振動などがある。
【０００３】
そこで、例えば特許文献１および特許文献２では、エンジンと車体との間に振動を吸収する機構を配置することで、車両の駆動によって発生する音の車室内への伝播を防ぐ技術を開示している。
【０００４】
また、特許文献３，４および５では、エンジンなどの振動源近傍に振動センサを設置し、センサ出力を用いて制御音を生成することで、振動由来の騒音を低減する技術を開示している。なお、特許文献６は、加速度センサ（振動センサ）の取り付け時に各種緩衝素材を介在させる技術を開示するものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１４８２３４号公報
【特許文献２】特開平４−７８９６号公報
【特許文献３】特開平９−２７３５８９号公報
【特許文献４】特開平８−３３８２２５号公報
【特許文献５】特開平６−２５０６７２号公報
【特許文献６】特開２００３−２９４７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、振動センサが取得した振動データに基づいて騒音制御を行なう場合、振動センサが取得する振動データは広い周波数帯域に及び、騒音制御の参照信号として必要のない周波数帯域を含む。
【０００７】
そのため、従来の構成では、振動センサが取得した振動データに対してローパスフィルタをかけて周波数選択を行なった後、騒音制御用の制御音作成に使用していた。
【０００８】
すなわち、従来の構成では、回路上に振動センサ入力に対するローパスフィルタを設ける必要があるために、回路構成が大型化するという問題点があった。
【０００９】
本発明は、上述した従来技術における問題点を解消し、課題を解決するためになされたものであり、振動センサに対するローパスフィルタを省略し、簡易な回路構成で高性能な騒音制御を行なう車両騒音制御装置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】
【００１０】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明に係る車両騒音制御装置は、車両の騒音源となる振動を振動検知センサで検知し、検知出力を用いて振動由来の騒音を低減する制御音を出力するとともに、車室内の所定位置に設けたエラーセンサを用いて前記制御音を適応的に変化させる騒音制御装置であって、振動検知センサを騒音源近傍に固定する際に振動検知センサの振動の一部を吸収する防振部材を介在させる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば車両騒音制御装置は、防振部材によって振動センサの振動の一部を吸収することで、防振部材を物理的なローパスフィルタとして利用するので、回路構成からローパスフィルタを省略し、簡易な回路構成で高性能な騒音制御を行なう車両騒音制御装置を得ることができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明に係る車両騒音制御装置について詳細に説明する。
【実施例】
【００１３】
図１は、本発明の実施例である車両騒音制御装置１の概要構成を示す概要構成図である。車両騒音制御装置１は、車両に搭載され、参照センサ１１、適応フィルタＦ１１、ＬＭＳ演算部Ｆ１２、Ｆｘ（Ｆｉｌｔｅｒｅｄ−Ｘ）フィルタＦ１３、スピーカＳＰ１、エラーセンサ１２によって騒音制御回路を形成している。
【００１４】
この騒音制御回路では、参照センサ１１が振動源、例えばエンジンやサスペンションなど騒音源の近傍で振動データを取得し、適応フィルタＦ１１およびＦｘフィルタＦ１３に入力する。
【００１５】
適応フィルタＦ１１は、参照センサ１１からの入力に対してフィルタ係数を畳み込んで制御音を生成し、スピーカＳＰ１を介して車室内で再生する。ここで、スピーカＳＰ１およびエラーセンサ１２は、図２に示す様に車室内に設置されている。
【００１６】
特に、エラーセンサ１２は同図に示すようにシートＳｔ１のヘッドレスト近傍、すなわち乗員の耳の近傍に設置されており、集音結果をＬＭＳ演算部Ｆ１２に入力する。
【００１７】
ＦｘフィルタＦ１３は、誤差経路を補償する騒音制御のためのフィルタ係数を格納しており、参照センサ１１からの入力に対して格納したフィルタ係数による処理を施してＬＭＳ演算部Ｆ１２に入力する。
【００１８】
ＬＭＳ演算部Ｆ１２は、ＦｘフィルタＦ１３およびエラーセンサ１２の入力を受けて最小二乗法を用い、エラーセンサ１２からの入力が最小となるように適応フィルタＦ１１のフィルタ係数を更新する。
【００１９】
ここで、参照センサ１１は、加速度センサなどによって実現され、設置位置の振動を検知する振動センサとして機能する。そして参照センサ１１は、車体に対して防振部材１０を介して固定されている。
【００２０】
防振部材１０の具体的な構成例を図３に示す。同図に示した例では、車体２に固定具をねじ止めし、固定具と参照センサとの間に防振部材１０を介在させている。かかる構成によって、車体２が振動した場合には振動の一部を防振部材１０が吸収した上で、参照センサ１１に検知されることとなる。すなわち、防振部材１０は、参照センサ１１の出力に対してローパスフィルタと等価な機能を物理的に提供することとなる。
【００２１】
図４は、車両騒音制御装置１の等価回路図を示す図であり、破線内は振動自体の伝播状態を示している。すなわち、一次波源が発する振動ｘ（ｎ）は、一次波源から参照センサ１１の位置までの伝達関数Ａ（ｚ）、参照センサ１１から２次波源（すなわちスピーカＳＰ２）の位置までの伝達関数Ｂ（ｚ）の影響をうけたあと車室空間を伝播し、エラーセンサ１２によって取得される。
【００２２】
参照センサ１１は、伝達関数Ａ（ｚ）の影響を受けた振動データｘa（ｎ）を検知し、ローパスフィルタをかけてｘal（ｎ）を得る。従来の構成では、このローパスフィルタを電気回路素子で実現する必要があったが、本発明では防振部材１０が物理的なローパスフィルタとして機能するので、電気回路上にローパスフィルタを設ける必要は無い。
【００２３】
また、伝達関数Ｂ（ｚ）に対応する伝達関数Ｂ'（ｚ）、車室空間の伝達関数に対応する伝達関数Ｃ'（ｚ）は、ＦＸフィルタＦ１３のフィルタ係数として反映され、エラーセンサ１２の出力ｅ（ｎ）とのＬＭＳに用いられる。
【００２４】
このＬＭＳの出力によって適応フィルタＦ１１の係数Ｗ（ｚ）を更新することにより、車両騒音を軽減する制御音ｙ（ｎ）を得ることができる。
【００２５】
つづいて、図５を参照し、防振部材１０の設定とフィルタリング特性について説明する。一般的な防振材の特性として、高い周波数の振動は良く防ぐことができるが、低い周波数の防振効果は大きくなく、低周波数側の振動は透過されるので、騒音制御に必要な振動データが失われることはない。
【００２６】
図５は、一般的な防振材の振動伝達特性を示す図である。同図に示した例ではピークＰ１よりも低周波数側は伝達特性が安定して高く、高周波側は伝達特性が低い。すなわち、この例に示した防振部材は、ピークＰ１未満の周波数成分を選択的に投下させるローパスフィルタと同様の特性を有することとなる。
【００２７】
ここで、ピークＰ１の値は防振材の固有振動数によって定まる。防振材の固有振動数ｆｎは、Ｋｄ（Ｎ／ｍｍ）を防振材のバネ定数、ｍ（ｋｇ）を防振材が支持する質量とすると、
ｆｎ＝（１／２π）（Ｋｄ×１０００／ｍ）1/2
として表され、
ピークＰ１は、車体の振動数をｆとして、ｆ／ｆｎが１となる点である。
【００２８】
従って、防振部材の素材として使用する防振材、およびその支持する質量の設計によって、騒音制御の対象となる周波数よりも高い周波数に固有振動数を合わせることで、防振部材１１を物理的なローパスフィルタとして機能させ、参照センサ１１が検知する周波数を選択することができる。
【００２９】
以上説明してきたように、本実施例にかかる車両騒音制御装置１は、参照センサ１１を防振部材１０を介して車体２に固定し、防振部材１０をローパスフィルタとして用いて参照センサ１１が検知する振動の一部を吸収するので、参照センサ１０は騒音制御に必要な周波数帯域に絞られた振動データを得る。
【００３０】
そのため、回路構成からローパスフィルタを省略し、簡易な回路構成で高性能な騒音制御を行なうことができる。また、走行中に発生する過大入力（例えば段差走行時などに生じる大きな振動）の影響も軽減することが出来るので、システムの安定性向上に寄与することが出来る。
【００３１】
さらに、物理的に振動を吸収することにより、高周波によってマスクされていた低周波の微細の振動を検知することも可能となる。また、防振部材に使用する素材のバネ定数によって検知したい範囲の周波数を選択することができ、予算や耐熱などの条件に合わせて様々な棒新材料から選択可能である。
【００３２】
なお、本実施例はあくまで一例であって本発明を限定するものではなく、本発明は請求項に記載した記述的思想の範囲内において適宜変形して実施することかできるものである。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上のように、本発明にかかる車両騒音制御装置は、車両走行時に発生する騒音の能動的な低減に有用であり、特に振動由来の騒音の低減に適している。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例にかかる車両騒音制御装置の概要構成を示す概要構成図である。
【図２】スピーカとエラーセンサの配置について説明する説明図である。
【図３】振動センサの取り付けと防振部材の配置について説明する説明図である。
【図４】図１に示した車両騒音制御装置の動作について説明する説明図である。
【図５】防振部材の周波数特性について説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３５】
１ 車両騒音制御装置
２ 車体
１０ 防振部材
１１ 参照センサ
１２ エラーセンサ
Ｆ１１ 適応フィルタ
Ｆ１２ ＬＭＳ演算部
Ｆ１３ Ｆｘフィルタ
ＳＰ１ スピーカ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の騒音源となる振動を検知する振動検知センサの検知結果を用いて前記振動に基づく騒音を低減する制御音を出力するとともに、車室内の所定位置に設けたエラーセンサを用いて前記制御音を適応的に変化させる騒音制御手段と、
前記振動検知センサを前記騒音源近傍に固定するとともに、前記振動検知センサの振動の一部を吸収する防振部材と、
を備えたことを特徴とする車両騒音制御装置。
【請求項２】
前記防振部材は弾性体であることを特徴とする請求項１に記載の車両騒音制御装置。
【請求項３】
前記弾性体の素材および重量の選択によって吸収する周波数を設定することを特徴とする請求項２に記載の車両騒音制御装置。
【請求項４】
前記防振部材は、所定周波数以上の振動を選択的に吸収し、前記所定周波数未満の振動を透過することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の車両騒音制御装置。
【請求項１】
車両の騒音源となる振動を検知する振動検知センサの検知結果を用いて前記振動に基づく騒音を低減する制御音を出力するとともに、車室内の所定位置に設けたエラーセンサを用いて前記制御音を適応的に変化させる騒音制御手段と、
前記振動検知センサを前記騒音源近傍に固定するとともに、前記振動検知センサの振動の一部を吸収する防振部材と、
を備えたことを特徴とする車両騒音制御装置。
【請求項２】
前記防振部材は弾性体であることを特徴とする請求項１に記載の車両騒音制御装置。
【請求項３】
前記弾性体の素材および重量の選択によって吸収する周波数を設定することを特徴とする請求項２に記載の車両騒音制御装置。
【請求項４】
前記防振部材は、所定周波数以上の振動を選択的に吸収し、前記所定周波数未満の振動を透過することを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の車両騒音制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００８−２８５０１７（Ｐ２００８−２８５０１７Ａ）
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１３２１１２（Ｐ２００７−１３２１１２）
【出願日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年１１月２７日（２００８．１１．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年５月１７日（２００７．５．１７）
【出願人】（０００２３７５９２）富士通テン株式会社 (3,383)
【Ｆターム（参考）】
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