特開 2022-89633 タイヤ放射音の評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022089633

(43)【公開日】2022-06-16

(54)【発明の名称】タイヤ放射音の評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 17/02 20060101AFI20220609BHJP

   B60C 19/00 20060101ALI20220609BHJP

【ＦＩ】

G01M17/02

B60C19/00 H

B60C19/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】2

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2020202175

(22)【出願日】2020-12-04

(71)【出願人】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076314

【弁理士】

【氏名又は名称】蔦田 正人

(74)【代理人】

【識別番号】100112612

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲士

(74)【代理人】

【識別番号】100112623

【弁理士】

【氏名又は名称】富田 克幸

(74)【代理人】

【識別番号】100163393

【弁理士】

【氏名又は名称】有近 康臣

(74)【代理人】

【識別番号】100189393

【弁理士】

【氏名又は名称】前澤 龍

(74)【代理人】

【識別番号】100203091

【弁理士】

【氏名又は名称】水鳥 正裕

(72)【発明者】

【氏名】辻井 政統

【テーマコード（参考）】

3D131

【Ｆターム（参考）】

3D131BC43

3D131BC44

3D131LA06

3D131LA21

(57)【要約】

【課題】転動中のタイヤから発生する放射音への、タイヤ表面の振動の寄与を評価する。
【解決手段】静止中のタイヤ表面を音源位置からの音により音響加振したときの音源位置での音の信号と、音響加振により生じたタイヤ表面振動を振動測定位置において測定して得られた信号とから、前記音源位置での音とタイヤ表面振動との関係を求める工程と、タイヤを転動させ、転動中のタイヤ表面振動を振動測定位置で測定するとともに、転動中のタイヤからの放射音を音源位置で測定する工程と、転動中のタイヤ表面振動の信号と前記関係とから、転動中のタイヤ表面振動に起因する音の音源位置での計算上の信号を求める工程と、音源位置で測定された転動中のタイヤからの放射音の信号と、転動中のタイヤ表面振動に起因する音の音源位置での計算上の信号との比を求める工程とを含む、タイヤからの放射音の評価方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定位置で静止中のタイヤ表面を音源位置からの音により音響加振したときの前記音源位置での音圧のフーリエスペクトルＱ（ｆ）と、前記音響加振により生じたタイヤ表面振動を振動測定位置において測定したときの振動のフーリエスペクトルＲ（ｆ）とから、タイヤ表面振動と前記音源位置との間の伝達関数

（Ｑ（ｆ）^＊はＱ（ｆ）の複素共役）
を求める工程と、
前記所定位置でタイヤを転動させ、転動中のタイヤ表面振動を前記振動測定位置において測定したときの振動のフーリエスペクトルｒ（ｆ）と、転動中のタイヤからの放射音を前記音源位置で測定したときの音圧のフーリエスペクトルｑ（ｆ）とを求め、２つのフーリエスペクトルｒ（ｆ）、ｑ（ｆ）のクロスパワースペクトル

（ｑ（ｆ）^＊はｑ（ｆ）の複素共役）
を求める工程と、
前記伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）と前記クロスパワースペクトルＣ_ｑｒ（ｆ）とから、転動中のタイヤ表面振動に起因する音の前記音源位置での計算上の音圧のオートパワースペクトル

を求める工程と、
前記音源位置で測定された転動中のタイヤからの放射音の音圧のオートパワースペクトル

と、転動中のタイヤ表面振動に起因する音の前記音源位置での計算上の前記オートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）との周波数ｉのときの比

を求める工程と、
を含む、タイヤからの放射音の評価方法。

【請求項2】

前記音源位置に配置したスピーカからの音によりタイヤ表面を音響加振し、前記振動測定位置に配置した機器によりタイヤ表面振動を測定する、請求項１に記載の評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はタイヤ放射音の評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば特許文献１に記載されているように、路面上で転動するタイヤからは放射音が発生する。放射音は車両の内外での騒音となるため、低減することが求められている。放射音の発生原因として、タイヤ表面（特にサイドウォール）の振動、タイヤのトレッドの溝での共鳴、タイヤと路面との接触や摩擦等が挙げられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１０－０３６８５０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

放射音に対し有効な対策をするためには、上記のような発生原因がそれぞれ放射音にどの程度寄与しているかを明らかにする必要がある。しかしその方法は今まで確立されていなかった。

【0005】

そこで本発明は、転動中のタイヤから発生する放射音への、タイヤ表面の振動の寄与を評価する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】

【0006】

実施形態のタイヤ放射音の評価方法は、所定位置で静止中のタイヤ表面を音源位置からの音により音響加振したときの前記音源位置での音圧のフーリエスペクトルＱ（ｆ）と、前記音響加振により生じたタイヤ表面振動を振動測定位置において測定したときの振動のフーリエスペクトルＲ（ｆ）とから、タイヤ表面振動と前記音源位置との間の伝達関数

（Ｑ（ｆ）^＊はＱ（ｆ）の複素共役）
を求める工程と、前記所定位置でタイヤを転動させ、転動中のタイヤ表面振動を前記振動測定位置において測定したときの振動のフーリエスペクトルｒ（ｆ）と、転動中のタイヤからの放射音を前記音源位置で測定したときの音圧のフーリエスペクトルｑ（ｆ）とを求め、２つのフーリエスペクトルｒ（ｆ）、ｑ（ｆ）のクロスパワースペクトル

（ｑ（ｆ）^＊はｑ（ｆ）の複素共役）
を求める工程と、前記伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）と前記クロスパワースペクトルＣ_ｑｒ（ｆ）とから、転動中のタイヤ表面振動に起因する音の前記音源位置での計算上のオートパワースペクトル

を求める工程と、前記音源位置で測定された転動中のタイヤからの放射音の音圧のオートパワースペクトル

と、転動中のタイヤ表面振動に起因する音の前記音源位置での計算上の前記オートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）との周波数ｉのときの比

を求める工程とを含む。

【発明の効果】

【0007】

上記の評価方法によれば、転動中のタイヤから発生する放射音への、タイヤ表面の振動の寄与を評価することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】測定器等の配置を示す図。

【図2】実施形態の評価方法のフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0009】

実施形態について図面に基づき説明する。なお、以下で説明する実施形態は一例に過ぎず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更されたものについては、本発明の範囲に含まれるものとする。
１．測定器等の配置
本実施形態における空気入りタイヤ（以下「タイヤ」とする）及び機器等の配置について説明する。図１に示すように、タイヤＴの軸方向の場所に、音源位置Ｐと、振動測定位置Ｖとが設けられている。音源位置Ｐには音を発生させるスピーカ１０が、振動測定位置Ｖには振動速度を測定するレーザードップラー振動計１１が配置されている。また、音源位置Ｐには、スピーカ１０と隣接させて、音圧を測定するマイクロホン１２も配置されている。レーザードップラー振動計１１及びマイクロホン１２は、解析装置１３に接続されている。またスピーカ１０は制御装置１４に接続されており、制御装置１４の制御により音の発生を開始及び停止する。

【0010】

これらのタイヤ及び機器等は、無響室、半無響室又は遮蔽物の無い屋外に配置されている。従って本実施形態の方法は無響室、半無響室又は遮蔽物の無い屋外において行われる。

【0011】

スピーカ１０の音の発生部及びレーザードップラー振動計１１の検出部はタイヤＴの方向を向いている。そのため、スピーカ１０はタイヤＴに向かって音を発生することとなり、レーザードップラー振動計１１はタイヤＴの表面（以下「タイヤ表面」とする）の振動速度を測定することとなる。なお、図１は、スピーカ１０の音の発生部及びレーザードップラー振動計１１の検出部がサイドウォールＳＷの方向を向いている様子を示したものだが、これらの発生部及び検出部がタイヤＴの別の部分の方向を向いていても良い。

【0012】

音源位置Ｐは振動測定位置ＶよりもタイヤＴに近い。それにより、スピーカ１０とタイヤＴの間に障害物が無いこととなり、スピーカ１０から発生した音が障害物の影響を受けることなくタイヤＴに到達する。また、レーザードップラー振動計１１の検出部にスピーカ１０から発生した音が直接入ることがないため、レーザードップラー振動計１１の検出部が揺れにくく正確な測定が可能となる。

【0013】

音源位置Ｐは、例えば、台上試験におけるいわゆるＪＡＳＯ点（タイヤ接地中心から１ｍ離れた地点での、高さ２５ｍｍの位置）や、タイヤ単体騒音規制に係る国際基準（ＥＣＥ Ｒ１１７－０２）に定められた車外音測定時のマイクロホン位置とする。

【0014】

タイヤＴは一般的な試験機に取り付けられている。試験機は回転路面Ｒを有しており、その回転路面Ｒ上にタイヤＴが接地している。回転路面Ｒは制御装置１４の制御により回転を開始及び停止する。回転路面Ｒが回転するとタイヤＴが転動する。ただしタイヤＴは転動中も定位置で転動し、前後へ移動はしない。回転路面Ｒは、樹脂路面、アスファルト路面、コンクリート路面等の中から適宜選択され、その表面粗さも適宜設定される。

【0015】

タイヤＴは、所定のリムにリム組みされ、所定の内圧が付与され、所定の荷重が負荷されている。内圧や荷重の条件は限定されない。

【0016】

後述する第１測定では、回転路面Ｒは回転せず、タイヤＴは静止状態で保持される。その状態でスピーカ１０から音が発生すると、その音が静止状態のタイヤＴに到達してタイヤ表面が振動する。つまりスピーカ１０がタイヤ表面を音響加振する。その振動速度をレーザードップラー振動計１１が測定する。また、マイクロホン１２が、スピーカ１０から発生する音の音圧を測定する。レーザードップラー振動計１１及びマイクロホン１２の測定データは解析装置１３に送られる。

【0017】

また、後述する第２測定では、回転路面Ｒが回転し、タイヤＴが転動する。タイヤＴが転動するとタイヤ表面が振動する。タイヤ表面の振動の他、トレッドの溝での共鳴やタイヤＴと回転路面Ｒとの接触や摩擦も原因となって、タイヤＴから放射音が発生する。タイヤＴからの放射音の音圧をマイクロホン１２が測定し、タイヤ表面の振動速度をレーザードップラー振動計１１が測定する。マイクロホン１２及びレーザードップラー振動計１１の測定データは解析装置１３に送られる。

【0018】

なお、タイヤＴは第１測定時も第２測定時も同じ所定位置（回転路面Ｒ上の位置）にある。また、レーザードップラー振動計１１及びマイクロホン１２のそれぞれの位置も、第１測定時と第２測定時とで変わらない。

【0019】

また、解析装置１３は処理装置及び記憶装置を有しており、記憶装置に記憶されているプログラムを処理装置が読み込んで実行することにより本実施形態の計算を行う。

【0020】

２．タイヤ放射音の評価方法
図２に示すように本実施形態の方法は工程Ｓ１～Ｓ６を含む。

【0021】

工程Ｓ１は、静止中のタイヤＴを音源位置Ｐのスピーカ１０からの音で音響加振して、音源位置Ｐで音を測定すると共に振動測定位置Ｖでタイヤ表面振動を測定する第１測定の工程である。

【0022】

工程Ｓ２は、タイヤＴを転動させてタイヤＴからの放射音を音源位置Ｐで測定するとともにタイヤ表面振動を振動測定位置Ｖで測定する第２測定の工程である。

【0023】

工程Ｓ３は、第１測定で得られた音圧のフーリエスペクトル及びタイヤ表面振動のフーリエスペクトルから、音源位置Ｐでの音圧とタイヤ表面振動との関係を、伝達関数として求める工程である。

【0024】

工程Ｓ４は、第２測定で得られた音圧のフーリエスペクトルとタイヤ表面振動のフーリエスペクトルとに基づき、クロスパワースペクトルを求める工程である。

【0025】

工程Ｓ５は、工程Ｓ３で求まった伝達関数と工程Ｓ４で求まったクロスパワースペクトルとに基づき、第２測定時のタイヤ表面振動に起因する音圧の、音源位置Ｐでのオートパワースペクトルを求める工程である。

【0026】

工程Ｓ６は、第２測定時に測定された放射音の音圧のオートパワースペクトルと、工程Ｓ５で求まったオートパワースペクトルとに基づき、転動中のタイヤＴから発生する放射音に対する転動中のタイヤ表面振動に起因する音の寄与率を求める工程である。

【0027】

以下では工程Ｓ１～Ｓ６について具体的に説明する。

【0028】

（１）工程Ｓ１
第１測定の工程Ｓ１では、制御装置１４が、静止しているタイヤＴに向かってスピーカ１０から音を発生させる。スピーカ１０からの音によってタイヤ表面が振動する。スピーカ１０から音が発生しそれによってタイヤ表面が振動している間、マイクロホン１２がスピーカ１０から発生する音の音圧を測定し、それと並行して、レーザードップラー振動計１１がタイヤ表面の振動速度を測定する。それぞれの測定データは解析装置１３に送られる。

【0029】

（２）工程Ｓ２
第２測定の工程Ｓ２では、制御装置１４が回転路面Ｒを回転させてタイヤＴを転動させる。タイヤＴが転動することによってタイヤＴから放射音が発生し、またタイヤ表面が振動する。タイヤＴが転動している間、マイクロホン１２がタイヤＴからの放射音の音圧を測定し、それと並行して、レーザードップラー振動計１１がタイヤ表面の振動速度を測定する。それぞれの測定データは解析装置１３に送られる。

【0030】

（３）工程Ｓ３
伝達関数を求める工程Ｓ３では、まず、解析装置１３が、第１測定時にレーザードップラー振動計１１で測定したタイヤ表面の振動速度のフーリエスペクトルＲ（ｆ）と、第１測定時にマイクロホン１２で測定した音圧のフーリエスペクトルＱ（ｆ）を求める。なおｆは周波数である。次に、解析装置１３は、伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）を次のように求める。

【0031】

【数1】

ここで、Ｑ（ｆ）^＊はＱ（ｆ）の複素共役である。また、Ｃ_ＱＱ（ｆ）はマイクロホン１２で測定した音圧のオートパワースペクトルで、Ｃ_ＱＲ（ｆ）は前記振動速度の前記音圧に対するクロスパワースペクトルである。ただしここでのオートパワースペクトルやクロスパワースペクトルは第１測定時のものである。

【0032】

このようにして求まる伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）は、式（Ｉ）からわかるように、音源位置Ｐで測定される音圧と、振動測定位置Ｖで測定されるタイヤ表面の振動速度との関係を表している。

【0033】

式（Ｉ）からわかるように、伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）には、レーザードップラー振動計１１で測定したタイヤ表面の振動速度と、マイクロホン１２で測定した音圧との、位相関係の情報が含まれている。

【0034】

（４）工程Ｓ４
次の工程Ｓ４では、解析装置１３が、第２測定時に測定されたタイヤ表面の振動速度のフーリエスペクトルｒ（ｆ）と、第２測定時にマイクロホン１２で測定した音圧のフーリエスペクトルｑ（ｆ）を求める。次に、解析装置１３は、これらのフーリエスペクトルｒ（ｆ）、ｑ（ｆ）のクロスパワースペクトルＣ_ｑｒ（ｆ）を次のように求める。

【0035】

【数2】

ここで、ｑ（ｆ）^＊はｑ（ｆ）の複素共役である。

【0036】

（５）工程Ｓ５
次の工程Ｓ５では、解析装置１３が、工程Ｓ３で求めた伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）と、工程Ｓ４で求めたクロスパワースペクトルＣ_ｑｒ（ｆ）とから、第２測定時（タイヤＴの転動中）のタイヤ表面の振動に起因する音圧の音源位置ＰでのオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）を求める。具体的には、解析装置１３は、次の式によりオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）を求める。

【0037】

【数3】

なお、この工程Ｓ５で求まるオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）は、タイヤＴの転動中のタイヤ表面の振動に起因する音圧のオートパワースペクトルなので、式（Ｉ）に記載のオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）（すなわち、静止中のタイヤＴを音響加振したときの音のオートパワースペクトル）と大きさが異なる。しかし、式（Ｉ）と式（III）のオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）は、タイヤ表面の振動と関係する、音源位置Ｐでの音圧のオートパワースペクトルであるという点で同じである。

【0038】

また、上記の通り伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）には、第１測定時にレーザードップラー振動計１１で測定したタイヤ表面の振動速度と、マイクロホン１２で測定した音圧との、位相関係の情報が含まれているので、式（III）で求まるオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）はその位相関係が反映されたものとなる。

【0039】

（５）工程Ｓ６
次の工程Ｓ６では、まず解析装置１３が、第２測定時（タイヤＴの転動中）に音源位置Ｐで測定された、タイヤＴからの放射音の音圧のオートパワースペクトルＣ_ｑｑ（ｆ）を求める。このオートパワースペクトルＣ_ｑｑ（ｆ）は、第２測定時に音源位置Ｐで測定された音圧のフーリエスペクトルｑ（ｆ）とその複素共役ｑ（ｆ）^＊とを用いて次のように求められる。

【0040】

【数4】

このオートパワースペクトルＣ_ｑｑ（ｆ）は、タイヤ表面の振動に起因する音と、それ以外のことに起因する音とが合わさった音圧のオートパワースペクトルである。

【0041】

次に解析装置１３は、特定の周波数ｉについて、工程Ｓ５で求まったオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）（すなわち、転動中のタイヤ表面の振動から生じる音圧の計算上のオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ））の、タイヤＴの転動中に実測された音圧の上記のオートパワースペクトルＣ_ｑｑ（ｆ）に対する比を求める。すなわち、解析装置１３は、特定の周波数ｉについて次のσｉを求める。

【0042】

【数5】

ここで、上記の通りＣ_ＱＱ（ｆ）には測定データの位相関係が反映されているので、σｉにもその位相関係が反映されている。

【0043】

解析装置１３は、１又は複数の周波数ｉについて、このようなσｉを求める。このようにして求まったσｉは、転動中のタイヤＴから発生する周波数ｉの放射音における、タイヤ表面振動に起因する周波数ｉの音の寄与率を表している。

【0044】

３．実施形態の効果
以上のように、工程Ｓ１及び工程Ｓ３により、静止中のタイヤ表面を音源位置Ｐからの音により音響加振したときの音源位置Ｐでの音圧のフーリエスペクトルＱ（ｆ）と、音響加振により生じたタイヤ表面振動を振動測定位置Ｖにおいて測定して得られたフーリエスペクトルＲ（ｆ）とに基づき、音源位置Ｐでの音圧と、振動測定位置Ｖで測定されたタイヤ表面振動との関係として、伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）を求めることができる。

【0045】

また工程Ｓ１とは別に、転動中のタイヤ表面振動を振動測定位置Ｖで測定するとともに、転動中のタイヤＴからの放射音を音源位置Ｐで測定する工程Ｓ２を実施する。その結果を利用して、工程Ｓ４により、タイヤ転動中に振動測定位置Ｖで測定されたタイヤ表面振動のフーリエスペクトルｒ（ｆ）と、音源位置Ｐで測定された音圧のフーリエスペクトルｑ（ｆ）との、クロスパワースペクトルＣ_ｑｒ（ｆ）を求めることができる。

【0046】

さらに、工程Ｓ５により、工程Ｓ３で求めた伝達関数Ｈ_ＱＲ（ｆ）と、工程Ｓ４で求めたクロスパワースペクトルＣ_ｑｒ（ｆ）とから、転動中のタイヤ表面振動に起因する音の音源位置Ｐでの計算上の音圧のオートパワースペクトルＣ_ＱＱ（ｆ）を求めることができる。

【0047】

そして、工程Ｓ６により、音源位置Ｐで測定された転動中のタイヤＴからの放射音の音圧のオートパワースペクトルＣ_ｑｑ（ｆ）と、転動中のタイヤ表面振動に起因する音の音源位置Ｐでの計算上のＣ_ＱＱ（ｆ）との比σｉを求めることができる。その比σｉは、転動中のタイヤＴから発生する放射音における、タイヤ表面振動に起因する音の寄与率である。

【0048】

このようにして、転動中のタイヤＴから発生する放射音への、タイヤ表面の振動の寄与を評価することができる。このような評価をすることができれば、転動するタイヤＴから発生する放射音に対し有効な対策することができる。

【0049】

また、比σｉが求まるまでの式（Ｉ）～式（Ｖ）において、測定データの位相が反映されているため、転動中のタイヤＴから発生する放射音への、タイヤ表面の振動の寄与を、正確に評価することができる。

【0050】

４．変更例
上記実施形態に対する複数の変更例について説明する。上記実施形態に対して、複数の変更例のうちいずれか１つを適用しても良いし、複数の変更例のうちいずれか２つ以上を組み合わせて適用しても良い。また、以下の変更例の他にも様々な変更が可能である。

【0051】

（１）変更例１
第１測定の工程Ｓ１は、コンピュータを用いたシミュレーションに置き換えても良い。すなわち、音源からの音でタイヤモデルを振動させ、その振動の加速度等を取得するシミュレーションを行っても良い。その結果を用いて工程Ｓ３と同様に伝達関数を求めることができる。

【0052】

（２）変更例２
タイヤ表面の振動を測定する手段は、上記のレーザードップラー振動計１１に限定されない。タイヤ表面の振動を測定する手段としては、それぞれ接触式又は非接触式の変位計、速度計、加速度計等が使用できる。例えばタイヤ表面に加速度計を固定することにより、タイヤ表面の振動を測定しても良い。

【0053】

（３）変更例３
タイヤＴを車体に取り付けた状態で上記の第１測定及び第２測定を行っても良い。

【0054】

（４）変更例４
第１測定時にスピーカ１０から発生する音の測定や、第２測定時にタイヤＴから発生する放射音の測定として、音圧の測定の代わりに粒子速度の測定を行っても良い。

【0055】

（５）変更例５
第１測定時に、スピーカ１０から音を発生させマイクロホン１２で音の音圧を測定する代わりに、スピーカ１０の前方に体積既知の粒子速度計を配置し体積速度を測定しても良い。

【符号の説明】

【0056】

Ｒ…回転路面、Ｔ…タイヤ、ＳＷ…サイドウォール、Ｐ…音源位置、Ｖ…振動測定位置、１０…スピーカ、１１…レーザードップラー振動計、１２…マイクロホン、１３…解析装置、１４…制御装置

【図1】

【図2】