ホーム > 特許ランキング > ＴＯＹＯ ＴＩＲＥ株式会社
(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】P2023077007
(43)【公開日】2023-06-05
(54)【発明の名称】スティックスリップ周波数特定方法及び装置
(51)【国際特許分類】
G01H 17/00 20060101AFI20230529BHJP
G01N 19/00 20060101ALI20230529BHJP
【ＦＩ】
G01H17/00 Z
G01N19/00 B
【審査請求】未請求
【請求項の数】7
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021190080
(22)【出願日】2021-11-24
(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】110001210
【氏名又は名称】弁理士法人ＹＫＩ国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】水谷 浩人
【テーマコード（参考）】
2G064
【Ｆターム（参考）】
2G064AB01
2G064AB02
2G064AB16
2G064BA02
2G064BD02
2G064CC41
2G064CC42
2G064DD02
(57)【要約】
【課題】スティックスリップ周波数を特定する。
【解決手段】データ取得部４６は、加速度センサ１６が検出した試験片Ｓの振動レベルに基づいて、試験片Ｓの各振動周波数に対する振動周波数成分の時間変化を示す振動データ４０を取得する。また、データ取得部４６は、マイクロホン１８が検出した試験片Ｓが発する音の音圧レベルに基づいて、各音響周波数に対する音響周波数成分の時間変化を示す音響データ４２を取得する。周波数特定部４８は、振動データ４０において、振動周波数成分が相対的に大きい振動周波数をスティックスリップ周波数として特定する。又は、周波数特定部４８は、音響データ４２において、音響周波数成分が相対的に大きい音響周波数をスティックスリップ周波数として特定する。
【選択図】図２
【解決手段】データ取得部４６は、加速度センサ１６が検出した試験片Ｓの振動レベルに基づいて、試験片Ｓの各振動周波数に対する振動周波数成分の時間変化を示す振動データ４０を取得する。また、データ取得部４６は、マイクロホン１８が検出した試験片Ｓが発する音の音圧レベルに基づいて、各音響周波数に対する音響周波数成分の時間変化を示す音響データ４２を取得する。周波数特定部４８は、振動データ４０において、振動周波数成分が相対的に大きい振動周波数をスティックスリップ周波数として特定する。又は、周波数特定部４８は、音響データ４２において、音響周波数成分が相対的に大きい音響周波数をスティックスリップ周波数として特定する。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
ゴム製の試験片を当接面に押し付けた状態で、前記当接面の面方向に前記試験片を前記当接面に対して相対的に移動させたときの、前記試験片の各振動周波数に対する振動周波数成分の時間変化を示す振動データを取得する振動データ取得ステップと、
前記振動データにおいて前記振動周波数成分が相対的に大きい前記振動周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定ステップと、
を含むことを特徴とするスティックスリップ周波数特定方法。
前記振動データにおいて前記振動周波数成分が相対的に大きい前記振動周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定ステップと、
を含むことを特徴とするスティックスリップ周波数特定方法。
【請求項2】
前記試験片を前記当接面に押し付けた状態で、前記当接面の面方向に前記試験片を前記当接面に対して相対的に移動させたときに発生する音の、各音響周波数に対する音響周波数成分の時間変化を示す音響データを取得する音響データ取得ステップと、
前記振動データと前記音響データとに基づいて、各周波数についての、前記振動周波数成分と前記音響周波数成分との相関値を示すコヒーレンスデータを取得するコヒーレンスデータ取得ステップと、
をさらに備え、
前記周波数特定ステップにおいて、前記コヒーレンスデータにおいて前記相関値が相対的に大きい周波数を前記スティックスリップ周波数として特定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスティックスリップ周波数特定方法。
前記振動データと前記音響データとに基づいて、各周波数についての、前記振動周波数成分と前記音響周波数成分との相関値を示すコヒーレンスデータを取得するコヒーレンスデータ取得ステップと、
をさらに備え、
前記周波数特定ステップにおいて、前記コヒーレンスデータにおいて前記相関値が相対的に大きい周波数を前記スティックスリップ周波数として特定する、
ことを特徴とする請求項１に記載のスティックスリップ周波数特定方法。
【請求項3】
前記コヒーレンスデータ取得ステップにおいて、前記振動データと前記音響データとに基づいて、各周波数に対する前記相関値の時間変化を示すウェーブレットコヒーレンスデータを取得し、
前記周波数特定ステップにおいて、前記ウェーブレットコヒーレンスデータにおいて前記相関値が相対的に大きい領域である演算対象領域を確定し、前記演算対象領域に含まれる前記相関値に基づいて前記スティックスリップ周波数を特定する、
ことを特徴とする請求項２に記載のスティックスリップ周波数特定方法。
前記周波数特定ステップにおいて、前記ウェーブレットコヒーレンスデータにおいて前記相関値が相対的に大きい領域である演算対象領域を確定し、前記演算対象領域に含まれる前記相関値に基づいて前記スティックスリップ周波数を特定する、
ことを特徴とする請求項２に記載のスティックスリップ周波数特定方法。
【請求項4】
前記当接面は、前記当接面の面方向に前記試験片を前記当接面に対して相対的に移動させたときの動摩擦係数が１．４以上、且つ、前記当接面の粗さを表す平均プロファイル深さが０．１未満である、
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のスティックスリップ周波数特定方法。
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のスティックスリップ周波数特定方法。
【請求項5】
ゴム製の試験片を当接面に押し付けた状態で、前記当接面の面方向に前記試験片を前記当接面に対して相対的に移動させたときに発生する音の、各音響周波数に対する音響周波数成分の時間変化を示す音響データを取得する音響データ取得ステップと、
前記音響データにおいて前記音響周波数成分が相対的に大きい前記音響周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定ステップと、
を含むことを特徴とするスティックスリップ周波数特定方法。
前記音響データにおいて前記音響周波数成分が相対的に大きい前記音響周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定ステップと、
を含むことを特徴とするスティックスリップ周波数特定方法。
【請求項6】
ゴム製の試験片を当接面に押し付けた状態で、前記当接面の面方向に前記試験片を前記当接面に対して相対的に移動させたときの、前記試験片の各振動周波数に対する振動周波数成分の時間変化を示す振動データを取得する振動データ取得部と、
前記振動データにおいて前記振動周波数成分が相対的に大きい前記振動周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定部と、
を備えることを特徴とするスティックスリップ周波数特定装置。
前記振動データにおいて前記振動周波数成分が相対的に大きい前記振動周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定部と、
を備えることを特徴とするスティックスリップ周波数特定装置。
【請求項7】
ゴム製の試験片を当接面に押し付けた状態で、前記当接面の面方向に前記試験片を前記当接面に対して相対的に移動させたときに発生する音の、各音響周波数に対する音響周波数成分の時間変化を示す音響データを取得する音響データ取得部と、
前記音響データにおいて前記音響周波数成分が相対的に大きい前記音響周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定部と、
を備えることを特徴とするスティックスリップ周波数特定装置。
前記音響データにおいて前記音響周波数成分が相対的に大きい前記音響周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定部と、
を備えることを特徴とするスティックスリップ周波数特定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、スティックスリップ周波数特定方法及び装置に関する。
【背景技術】
【0002】
ある物体が他の物体に接触しながら移動するときに、スティックスリップ現象という現象が生じる場合がある。スティックスリップ現象とは、移動する物体が、連続的に滑らかに移動せずに、滑りと他の物体への固着とが交互に起きて間欠的に移動する現象をいう。
【0003】
従来、スティックスリップ現象の解析に係る技術が提案されている。例えば、特許文献１には、相手材とゴム製の試験片とを所定荷重にて接触させて回転させ、回転を始める際の最大摩擦力と、回転後摩擦力が一定値に落ち着いた動摩擦力に基づいて、試験片と相手材との間におけるスティックスリップのし易さを評価する方法が開示されている。また、特許文献２には、駆動モータにより回転する回転体の円周面に試験サンプルを圧着させることで、試験サンプルの耐摩耗性を評価する方法であって、駆動モータの回転駆動に要する電力の変動に基づいて、試験サンプルに生じるスティックスリップ現象の発生周期を算出する方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特開２００５－１７０６４号公報
【特許文献2】特許第６７９４６８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
ところで、ある物体が当接面に当接しながら移動すると、スティックスリップ現象によって当該物体が振動することになる。本明細書では、スティックスリップ現象によって生じる当該物体の振動の周波数をスティックスリップ周波数と呼ぶ。
【0006】
スティックスリップ周波数は、物体又は当接面の組成や形状などに応じて変動し得るが、スティックスリップ周波数を特定することが有意義となる場合がある。例えば、タイヤと路面との間で生じるスティックスリップによって生じる音、すなわちスティックスリップ周波数の周波数成分を多く含む音が、タイヤ騒音に寄与していると考えられる。そこで、スティックスリップ周波数を特定可能であれば、タイヤの組成やパターン形状などを変更することで、スティックスリップ周波数における騒音レベルを制御することが可能となり得る。
【0007】
本発明の目的は、スティックスリップ周波数を特定することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
本発明は、ゴム製の試験片を当接面に押し付けた状態で、前記当接面の面方向に前記試験片を前記当接面に対して相対的に移動させたときの、前記試験片の各振動周波数に対する振動周波数成分の時間変化を示す振動データを取得する振動データ取得ステップと、前記振動データにおいて前記振動周波数成分が相対的に大きい前記振動周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定ステップと、を含むことを特徴とするスティックスリップ周波数特定方法である。
【0009】
スティックスリップ現象が発生すると、試験片はスティックスリップ周波数で振動することになる。したがって、上記構成によれば、振動データにおいて、相対的に大きい振動周波数成分を有する振動周波数をスティックスリップ周波数として特定することができる。
【0010】
また、本発明は、ゴム製の試験片を当接面に押し付けた状態で、前記当接面の面方向に前記試験片を前記当接面に対して相対的に移動させたときに発生する音の、各音響周波数に対する音響周波数成分の時間変化を示す音響データを取得する音響データ取得ステップと、前記音響データにおいて前記音響周波数成分が相対的に大きい前記音響周波数を、前記試験片と前記当接面との間におけるスティックスリップ周波数として特定する周波数特定ステップと、を含むことを特徴とするスティックスリップ周波数特定方法である。
【0011】
スティックスリップ現象が発生すると、試験片はスティックスリップ周波数で振動し、スティックスリップ周波数を主成分とする音を発生させる。したがって、上記構成によれば、音響データにおいて、相対的に大きい音響周波数成分を有する音響周波数をスティックスリップ周波数として特定することができる。
【発明の効果】
【0012】
本発明によれば、スティックスリップ周波数を特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】本実施形態に係る試験装置の概略図である。
【図2】本実施形態に係るスティックスリップ周波数特定装置の構成概略図である。
【図3】振動データの第１の例を示す図である。
【図4】音響データの第１の例を示す図である。
【図5】コヒーレンスデータの例を示すグラフである。
【図6】振動データの第２の例を示す図である。
【図7】音響データの第２の例を示す図である。
【図8】ウェーブレットコヒーレンスの例を示すグラフである。
【図9】本実施形態に係るスティックスリップ周波数特定装置の処理の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
図１は、本実施形態に係る試験装置１０の概略図である。試験装置１０は、ゴム製の試験片Ｓに関するスティックスリップ周波数を特定するためのデータを取得する装置である。本実施形態では、ゴム製のタイヤが路面に当接しながら移動（スリップ）した際のスティックスリップ周波数を特定するため、試験片Ｓは、ゴム製のタイヤの一部分を切り取った試験片、あるいは、トレッド面にタイヤパターンを刻んだ直方体型ゴム型の試験体などである。なお、試験片Ｓとしては、他の物体に当接しながら移動することでスティックスリップ現象が生じ得るものであれば、どのようなものであってもよい。
【0015】
試験装置１０は、当接面１２及びベース１４を含んで構成されている。当接面１２は、試験片Ｓが当接しながら移動する面である。なお、図１に示される通り、本明細書においては、当接面１２と平行な方向をＸ軸方向とし、当接面１２と平行な方向でありＸ軸方向に垂直な方向をＹ軸方向とし、当接面１２に垂直な方向をＺ軸方向としている。
【0016】
上述の通り、本実施形態では、タイヤが路面に当接しながら移動した際のスティックスリップ周波数を特定するから、当接面１２は路面を模したものとなっている。特に、当接面１２としては、試験片Ｓにおいてスティックスリップ現象が発生し易いものであるとよい。試験片Ｓにおいてスティックスリップ現象が発生し易い当接面１２の条件として、当接面１２の面方向に試験片Ｓを当接面１２に対して相対的に移動させたときの動摩擦係数が１．４以上、且つ、当接面１２の粗さを表す平均プロファイル深さ（ＭＰＤ（Mean Profile Depth））が０．１未満という条件が挙げられる。そのような条件を満たす当接面１２としては、例えばアルミニウム製の面である。
【0017】
ベース１４は、試験片Ｓを当接面１２に当接させながら、当接面１２の面方向に移動させるための機構である。ベース１４の下側面にゴム製の試験片Ｓが接着される。ベース１４には、不図示の機構によって当接面１２側（Ｚ軸負方向側）への荷重が掛けられ、これにより試験片Ｓが当接面１２に押し付けられる。その状態で、ベース１４は、不図示のモータの駆動力により、一定の速度において当接面１２に沿って移動する。本実施形態では、ベース１４は、Ｘ軸正方向に移動している。これにより、試験片Ｓは、当接面１２に当接しながら移動する。なお、本実施形態では、ベース１４が可動部となっているが、試験装置１０においては、当接面１２とベース１４（すなわち試験片Ｓ）が相対的に移動すればよいため、ベース１４（試験片Ｓ）を固定して当接面１２を面方向に移動させるようにしてもよい。
【0018】
また、試験装置１０は、加速度センサ１６を有している。加速度センサ１６は、試験片Ｓが当接面１２に押し付けられながら当接面１２の面方向に移動したときの試験片Ｓの振動レベルを検出するセンサである。加速度センサ１６は、試験片Ｓが移動している間、試験片Ｓの振動レベルの検出を継続する。加速度センサ１６が検出した振動レベルは、スティックスリップ周波数特定装置（後述）に送信される。なお、加速度センサ１６としては、例えば静電容量式加速度センサなど、従来の加速度センサを用いることができる。
【0019】
本実施形態においては、試験装置１０は複数の加速度センサ１６ａ～１６ｆを有している。加速度センサ１６ａは、試験片Ｓの移動方向における前側のＸ軸方向の振動レベルを検出するものであり、加速度センサ１６ｂは、試験片Ｓの移動方向における前側のＺ軸方向の振動レベルを検出するものであり、加速度センサ１６ｃは、試験片Ｓの移動方向における後側のＸ軸方向の振動レベルを検出するものであり、加速度センサ１６ｄは、試験片Ｓの移動方向における後側のＺ軸方向の振動レベルを検出するものであり、加速度センサ１６ｅは、ベース１４のＸ軸方向の振動レベルを検出するものであり、加速度センサ１６ｆは、ベース１４のＺ軸方向の振動レベルを検出するものである。なお、加速度センサ１６ｅ及び１６ｆはベース１４に取り付けられているが、これらは、試験片Ｓからベース１４に伝わった振動を検出するものであり、加速度センサ１６ｅ及び１６ｆも試験片Ｓの振動（特に試験片Ｓのベース１４側部分の振動）を検出しているものと言える。
【0020】
さらに、試験装置１０は、マイクロホン１８を有している。マイクロホン１８は、試験片Ｓが当接面１２に押し付けられながら当接面１２の面方向に移動したときに発生する音の音圧レベルを検出するセンサである。マイクロホン１８は、試験片Ｓが移動している間、音圧レベルの検出を継続する。マイクロホン１８は、試験片Ｓの移動方向の側方に設けられる。すなわち、本実施形態では、試験片ＳはＸ軸方向に移動するから、マイクロホン１８は、試験片ＳのＹ軸方向側に設けられる。マイクロホン１８が検出した音圧レベルは、スティックスリップ周波数特定装置に送信される。
【0021】
図２は、本実施形態に係るスティックスリップ周波数特定装置３０の構成概略図である。スティックスリップ周波数特定装置３０は、詳しくは後述するように、加速度センサ１６が検出した試験片Ｓの振動レベル、又は、マイクロホン１８が検出した音圧レベルに基づいて、試験片Ｓと当接面１２との間におけるスティックスリップ周波数を特定するスティックスリップ周波数特定処理を実行する装置である。スティックスリップ周波数特定装置３０は、例えば試験装置１０に付帯するコンピュータあるいはサーバコンピュータなどにより構成することができる。なお、スティックスリップ周波数特定装置３０は複数のコンピュータから構成されるようにしてもよい。すなわち、以下に説明するスティックスリップ周波数特定装置３０が発揮する機能は、複数のコンピュータの協働により実現されてもよい。
【0022】
通信インターフェース３２は、例えばＮＩＣ（Network Interface Card）や種々の通信コネクタなどから構成される。通信インターフェース３２は、通信回線を介して、加速度センサ１６及びマイクロホン１８を含む他の装置と通信する機能を発揮する。例えば、通信インターフェース３２は、加速度センサ１６から検出信号（試験片Ｓの振動レベル）を受信し、マイクロホン１８から検出信号（音圧レベル）を受信する。また、通信インターフェース３２は、スティックスリップ周波数特定処理の処理結果を他の装置に送信する。
【0023】
入力インターフェース３４は、例えばマウスやキーボードなどから構成される。入力インターフェース３４は、スティックスリップ周波数特定装置３０のユーザが種々の命令を入力する際に用いられる。
【0024】
ディスプレイ３６は、例えば液晶パネルや有機ＥＬパネルなどから構成される。ディスプレイ３６には種々の画面が表示される。例えば、ディスプレイ３６には、スティックスリップ周波数特定処理の処理結果などが表示される。
【0025】
メモリ３８は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、ｅＭＭＣ（embedded Multi Media Card）、ＲＯＭ（Read Only Memory）あるいはＲＡＭ（Random Access Memory）などを含んで構成される。メモリ３８には、試験片Ｓについてのスティックスリップ周波数特定処理を実行するためのスティックスリップ周波数特定プログラムが記憶される。なお、スティックスリップ周波数特定プログラムは、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ又はＣＤ（Compact Disc）－ＲＯＭなどのコンピュータ読み取り可能な非一時的な記憶媒体に格納することができる。スティックスリップ周波数特定装置３０は、スティックスリップ周波数特定プログラムが記憶された記憶媒体を読み取ることで、スティックスリップ周波数特定プログラムを実行することができる。
【0026】
また、図２に示す通り、メモリ３８には、振動データ４０及び音響データ４２が記憶される。振動データ４０及び音響データ４２については、プロセッサ４４（特にデータ取得部４６）の処理と共に後述する。
【0027】
プロセッサ４４は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及び専用の処理装置（例えばＧＰＵ（Graphics Processing Unit）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、あるいは、プログラマブル論理デバイスなど）の少なくとも１つを含んで構成される。プロセッサ４４としては、１つの処理装置によるものではなく、物理的に離れた位置に存在する複数の処理装置の協働により構成されるものであってもよい。図２に示すように、プロセッサ４４は、メモリ３８又は記憶媒体に記憶されたスティックスリップ周波数特定プログラムに従って、データ取得部４６、周波数特定部４８、及びコヒーレンス取得部５０としての機能を発揮する。以下、データ取得部４６、周波数特定部４８、及びコヒーレンス取得部５０の処理内容の詳細と共に、スティックスリップ周波数特定処理の詳細を説明する。
【0028】
データ取得部４６は、加速度センサ１６が検出した試験片Ｓの振動レベルに対してＦＦＴ（Fast Fourier Transform）を実施することで、加速度センサ１６が検出した試験片Ｓの振動レベルを各振動周波数に対する振動周波数成分に分割する。上述の通り、加速度センサ１６は、継続して試験片Ｓの振動レベルを検出するから、データ取得部４６は、加速度センサ１６により順次検出される振動レベルに対してＦＦＴを行うことで、試験片Ｓの各振動周波数に対する振動周波数成分の時間変化を示す振動データ４０を取得する。すなわち、振動データ４０は、試験片Ｓを当接面１２に押し付けた状態で、当接面１２の面方向に試験片Ｓを当接面１２に対して相対的に移動させたときの、試験片Ｓの各振動周波数に対する振動周波数成分の時間変化を示すデータとなる。このように、データ取得部４６は振動データ取得部に相当する。データ取得部４６は、取得した振動データ４０をメモリ３８に記憶させる。
【0029】
図３に、振動データ４０の第１の例が示されている。図３においては、振動データ４０がヒートマップで示されており、横軸が時間を示し、縦軸が振動周波数を示し、濃度が振動周波数成分（各振動周波数における振動レベル）を示している。図３に示される振動データ４０は、加速度センサ１６ａが取得した振動レベルに基づくデータ、すなわち、試験片Ｓの移動方向における前側のＸ軸方向の振動レベルに基づくデータである。本実施形態では、加速度センサ１６が複数設けられているため、データ取得部４６は、各加速度センサ１６が取得した振動レベルに基づいて、試験片Ｓの各位置及び振動方向に対応する複数の振動データ４０を取得するようにしてもよい。
【0030】
また、データ取得部４６は、マイクロホン１８が検出した音圧レベルに対してＦＦＴを実施することで、マイクロホン１８が検出した音圧レベルを各音響周波数に対する音響周波数成分に分割する。上述の通り、マイクロホン１８は、継続して音圧レベルを検出するから、データ取得部４６は、マイクロホン１８により順次検出される音圧レベルに対してＦＦＴを行うことで、試験片Ｓが発する音の各音響周波数に対する音響周波数成分の時間変化を示す音響データ４２を取得する。すなわち、音響データ４２は、試験片Ｓを当接面１２に押し付けた状態で、当接面１２の面方向に試験片Ｓを当接面１２に対して相対的に移動させたときに発生する音の、各音響周波数に対する音響周波数成分の時間変化を示すデータとなる。このように、データ取得部４６は音響データ取得部に相当する。データ取得部４６は、取得した音響データ４２をメモリ３８に記憶させる。
【0031】
図４に、音響データ４２の第１の例が示されている。図４においては、音響データ４２がヒートマップで示されており、横軸が時間を示し、縦軸が音響周波数を示し、濃度が音響周波数成分（各音響周波数における音圧レベル）を示している。
【0032】
周波数特定部４８は、振動データ４０に基づいて、試験片Ｓと当接面１２との間におけるスティックスリップ周波数を特定する。具体的には、周波数特定部４８は、振動データ４０において、振動周波数成分が相対的に大きい振動周波数をスティックスリップ周波数として特定する。好適には、周波数特定部４８は、振動データ４０において、所定時間、相対的に大きい振動周波数成分を維持している振動周波数をスティックスリップ周波数として特定する。
【0033】
例えば、振動データ４０が図３に示す内容であるとすると、２［ｋＨｚ］、４［ｋＨｚ］、及び６［ｋＨｚ］近傍にて、１秒程度以上、振動周波数成分が相対的に大きくなっている。したがって、周波数特定部４８は、２［ｋＨｚ］、４［ｋＨｚ］、６［ｋＨｚ］、及び８［ｋＨｚ］をスティックスリップ周波数として特定することができる。
【0034】
スティックスリップ現象が発生すると、試験片Ｓ（の少なくとも一部分）はスティックスリップ周波数で振動することになる。したがって、周波数特定部４８は、振動データ４０において、相対的に大きい振動周波数成分を有する振動周波数がスティックスリップ周波数であると特定することができる。
【0035】
本実施形態では、周波数特定部４８は、１つの加速度センサ１６から得られた振動データ４０に基づいてスティックスリップ周波数を特定しているが、周波数特定部４８は、複数の加速度センサ１６から得られた複数の振動データ４０に基づいてスティックスリップ周波数を特定するようにしてもよい。例えば、各振動データ４０から特定された複数のスティックスリップ周波数の代表値（最頻値や平均値など）を、試験片Ｓと当接面１２との間におけるスティックスリップ周波数とするようにしてもよい。
【0036】
また、周波数特定部４８は、振動データ４０に代えて、音響データ４２基づいて、試験片Ｓと当接面１２との間におけるスティックスリップ周波数を特定することもできる。具体的には、周波数特定部４８は、音響データ４２において、音響周波数成分が相対的に大きい音響周波数をスティックスリップ周波数として特定する。好適には、周波数特定部４８は、音響データ４２において、所定時間、相対的に大きい音響周波数成分を維持している音響周波数をスティックスリップ周波数として特定する。
【0037】
例えば、音響データ４２が図４に示す内容であるとすると、２［ｋＨｚ］、４［ｋＨｚ］、及び６［ｋＨｚ］近傍にて、１秒程度以上、音響周波数成分が相対的に大きくなっている。したがって、周波数特定部４８は、２［ｋＨｚ］、４［ｋＨｚ］、６［ｋＨｚ］、及び８［ｋＨｚ］をスティックスリップ周波数として特定することができる。
【0038】
スティックスリップ現象が発生すると、試験片Ｓはスティックスリップ周波数で振動し、スティックスリップ周波数を主成分とする音（ノイズ）を発生させる。したがって、周波数特定部４８は、音響データ４２において、相対的に大きい音響周波数成分を有する音響周波数がスティックスリップ周波数であると特定することができる。
【0039】
周波数特定部４８により特定されたスティックスリップ周波数を示す情報は、例えば、タイヤの設計者などに提供される。例えば、プロセッサ４４は、スティックスリップ周波数を示す情報を、通信インターフェース３２からタイヤの設計者が利用するコンピュータに送信する。あるいは、プロセッサ４４は、スティックスリップ周波数を示す情報をディスプレイ３６に表示させる。タイヤの設計者は、スティックスリップ周波数を示す情報を参照することで、スティックスリップ現象の発生を抑制するようにタイヤの組成やパターン形状を設計することが可能となる。
【0040】
コヒーレンス取得部５０は、振動データ４０及び音響データ４２に基づいて、各周波数についての、振動周波数成分と音響周波数成分との相関値を示すコヒーレンスデータを取得する。本実施形態では、コヒーレンス取得部５０は、以下の式（１）によってコヒーレンスデータＣｘｙ（ｆ）を演算する。
上記式（１）において、ｆは周波数を表し、Ｐｘｘ（ｆ）は振動データ４０を表し、Ｐｙｙ（ｆ）は音響データ４２を表し、Ｐｘｙ（ｆ）は、振動データ４０と音響データ４２のクロススペクトルを表す。クロススペクトルは、振動データ４０及び音響データ４２のスペクトルの、ある周波数成分同士を掛合わせたうえで平均したものである。クロススペクトルが、ある周波数で大きな値を示しているということは、その周波数において振動データ４０及び音響データ４２の周波数成分同士の相関が大きい上に、両者の周波数成分同士の大きさも大きいということを意味する。なお、振動データ４０と音響データ４２は時間軸を有するデータであるところ、上記式（１）は、あるタイミングにおけるコヒーレンスデータを算出する式である。
【数1】
【0041】
図５は、図３に示す振動データ４０と、図４に示す音響データ４２に基づいて取得されたコヒーレンスデータの例を示す図である。周波数特定部４８は、コヒーレンスデータにおいて、相関値が相対的に大きい周波数をスティックスリップ周波数として特定するようにしてもよい。例えば、図５の例では、２［ｋＨｚ］、４［ｋＨｚ］、６［ｋＨｚ］、及び８［ｋＨｚ］近傍にて、相関値が相対的に大きくなっている。したがって、周波数特定部４８は、２［ｋＨｚ］、４［ｋＨｚ］、６［ｋＨｚ］、及び８［ｋＨｚ］をスティックスリップ周波数として特定することができる。
【0042】
振動データ４０において、スティックスリップ現象以外の要因により、振動周波数成分が相対的に高くなる場合が考えられる。したがって、振動データ４０のみに基づいてスティックスリップ周波数を特定する場合、真のスティックスリップ周波数以外の周波数をスティックスリップ周波数として特定してしまう可能性がある。また、音響データ４２において、スティックスリップ現象以外の要因により、音響周波数成分が相対的に高くなる場合が考えられる。したがって、音響データ４２のみに基づいてスティックスリップ周波数を特定する場合にも、真のスティックスリップ周波数以外の周波数をスティックスリップ周波数として特定してしまう可能性がある。
【0043】
ここで、振動データ４０において振動周波数成分が相対的に高く、且つ、音響データ４２において音響周波数成分が相対的に高い振動周波数又は音響周波数は、スティックスリップ現象によって振動周波数又は音響周波数が高くなっている可能性が高いと言える。すなわち、当該振動周波数又は音響周波数は、真のスティックスリップ周波数である可能性が高いと言える。したがって、周波数特定部４８がコヒーレンスデータに基づいてスティックスリップ周波数を特定することで、高精度にスティックスリップ周波数を特定することができる。
【0044】
また、コヒーレンス取得部５０は、振動データ４０と音響データ４２とに基づいて、各周波数に対する、振動周波数成分と音響周波数成分との相関値の時間変化を示すウェーブレットコヒーレンスデータを取得するようにしてもよい。具体的には、コヒーレンス取得部５０は、振動データ４０と音響データ４２に基づいて、各時刻におけるコヒーレンスデータを上記式（１）により求めることで、ウェーブレットコヒーレンスデータを取得する。
【0045】
図６に振動データ４０の第２の例が示され、図７に音響データ４２の第２の例が示され、図８には、図６に示す振動データ４０と、図７に示す音響データ４２に基づいて取得されたウェーブレットコヒーレンスデータが示されている。図８においては、ウェーブレットコヒーレンスデータがヒートマップで示されており、横軸が時間を示し、縦軸が周波数を示し、濃度が振動周波数成分と音響周波数成分との相関値を示している。
【0046】
周波数特定部４８は、ウェーブレットコヒーレンスデータにおいて相関値が相対的に大きい領域である演算対象領域６０を確定し、演算対象領域６０に含まれる相関値に基づいてスティックスリップ周波数を特定するとよい。具体的には、周波数特定部４８は、ウェーブレットコヒーレンスデータにおいて、相関値が所定値（例えば０．９）以上を示す所定面積以上の領域を演算対象領域６０として特定する。その上で、周波数特定部４８は、演算対象領域６０に含まれるデータについてＦＦＴを実施し、ＦＦＴにより得られる相関値スペクトルの値がピークを取る周波数をスティックスリップ周波数として特定する。
【0047】
図６に示す振動データ４０、又は、図７に示す音響データ４２のように、相対的に振動周波数成分（又は音響周波数成分）が相対的に大きくなる振動周波数（又は音響周波数）が時間軸方向に安定しない場合がある。この場合、コヒーレンスを取るタイミングによっても、特定されるスティックスリップ周波数が変動し得ることになってしまう。そこで、コヒーレンス取得部５０がウェーブレットコヒーレンスデータを取得した上で、周波数特定部４８が、ウェーブレットコヒーレンスデータの周波数と時間の２次元空間において相関値が相対的に高い演算対象領域６０を特定し、演算対象領域６０の中で相関値がピークとなる周波数をスティックスリップ周波数として特定する。これにより、より高精度にスティックスリップ周波数を特定することができる。また、ウェーブレットコヒーレンスデータの一部の領域である演算対象領域６０の中からピーク相関値を検出するため、少なくとも、ウェーブレットコヒーレンスデータの全体の中からピーク相関値を検出する場合に比して演算量を低減することができる。
【0048】
本実施形態に係るスティックスリップ周波数特定装置３０の概要は以上の通りである。以下、図９に示すフローチャートに従って、スティックスリップ周波数特定装置３０（特にプロセッサ４４）の処理の流れを説明する。
【0049】
ステップＳ１０において、データ取得部４６は、加速度センサ１６が検出した試験片Ｓの振動レベルに対してＦＦＴを実施することで振動データ４０（図３又は図６参照）を取得する。また、データ取得部４６は、マイクロホン１８が検出した音圧レベルに対してＦＦＴを実施することで音響データ４２（図４又は図７参照）を取得する。ステップＳ１０は、振動データ取得ステップ又は音響データ取得ステップに相当する。
【0050】
ステップＳ１２において、コヒーレンス取得部５０は、ステップＳ１０で取得した振動データ４０及び音響データ４２に基づいて、各周波数についての、振動周波数成分と音響周波数成分との相関値との関係を示すコヒーレンスデータ（図５参照）を取得する。なお、コヒーレンス取得部５０は、ステップＳ１０で取得した振動データ４０及び音響データ４２に基づいて、ウェーブレットコヒーレンスデータ（図８参照）を取得してもよい。ステップＳ１２は、コヒーレンスデータ取得ステップに相当する。
【0051】
ステップＳ１４において、周波数特定部４８は、ステップＳ１０で取得した振動データ４０において、振動周波数成分が相対的に大きい振動周波数を、試験片Ｓと当接面１２との間におけるスティックスリップ周波数として特定する。あるいは、周波数特定部４８は、ステップＳ１０で取得した音響データ４２において、音響周波数成分が相対的に大きい音響周波数を、試験片Ｓと当接面１２との間におけるスティックスリップ周波数として特定する。また、周波数特定部４８は、ステップＳ１２で取得されたコヒーレンスデータにおいて相関値が相対的に大きい周波数をスティックスリップ周波数として特定するようにしてもよい。また、周波数特定部４８は、ステップＳ１２で取得されたウェーブレットコヒーレンスデータにおいて相関値が相対的に大きい領域である演算対象領域６０を確定し、演算対象領域６０に含まれる相関値に基づいてスティックスリップ周波数を特定するようにしてもよい。ステップＳ１４は、周波数特定ステップに相当する。
【0052】
以上、本発明に係る実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【符号の説明】
【0053】
１０ 試験装置、１２ 当接面、１４ ベース、１６ 加速度センサ、１８ マイクロホン、３０ スティックスリップ周波数特定装置、３２ 通信インターフェース、３４ 入力インターフェース、３６ ディスプレイ、３８ メモリ、４０ 振動データ、４２ 音響データ、４４ プロセッサ、４６ データ取得部、４８ 周波数特定部、５０ コヒーレンス取得部、６０ 演算対象領域、Ｓ 試験片。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】