(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トレッドを表す２次元のトレッドデータ及び多数の微小突起の位置を表す路面形状データに基づいて、トレツドに複数の負荷支持部を有するタイヤが多数の微小突起を備えた路面上を回転するときに発生する騒音をシミュレートする騒音シミュレート方法であって、
トレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触していない部分が路面と接触する側の輪郭である接触部前縁の輪郭と、トレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触している部分が路面から離れる側の輪郭である接触部後縁の輪郭とを定め、
接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、一方の値が微小突起に対応する２値の列で構成されかつ単位長さ当たりの微小突起の個数を表す数列を、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に沿った単位長さ毎に接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に設定し、
接触部前縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における前記一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅及び接触部後縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における前記一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅を有する音の波形の各々を位相を考慮して定め、
定められた音の波形をトレッド全面にわたって積算し、
積算された波形に基づいて可聴音を発生させる騒音シミュレート方法。
【請求項２】
負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最初に路面と接触する側のエッジである踏込側エッジと、負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最後に路面と接触する側のエッジである蹴出側エッジとが区別できるように前記トレッドデータを表し、
接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、踏込側エッジの単位時間に接触部前縁の輪郭と交わる部分と蹴出側エッジの単位時間に接触部後縁の輪郭と交わる部分とを音源とする音の波形の各々を位相を考慮して更に定め、定められた音の波形及び請求項１で定められた音の波形をトレッド全面にわたって積算し、積算された波形に基づいて可聴音を発生させる請求項１の騒音シミュレート方法。
【請求項３】
トレッドを表す２次元のトレッドデータ及び多数の微小突起の位置を表す路面形状データに基づいて、トレツドに複数の負荷支持部を有するタイヤが多数の微小突起を備えた路面上を回転するときに発生する騒音をシミュレートする騒音シミュレータであって、
トレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触していない部分が路面と接触する側の輪郭である接触部前縁の輪郭と、トレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触している部分が路面から離れる側の輪郭である接触部後縁の輪郭とを定める輪郭決定手段と、
接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、一方の値が微小突起に対応する２値の列で構成されかつ単位長さ当たりの微小突起の個数を表す数列を、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に沿った単位長さ毎に接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に設定する設定手段と、
接触部前縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における前記一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅及び接触部後縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における前記一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅を有する音の波形の各々を位相を考慮して決定する波形決定手段と、
決定された音の波形をトレッド全面にわたって積算する積算手段と、
積算された波形に基づいて可聴音を発生させる音発生手段と、
を備えた騒音シミュレータ。
【請求項４】
負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最初に路面と接触する側のエッジである踏込側エッジと、負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最後に路面と接触する側のエッジである蹴出側エッジとが区別できるように前記トレッドデータを表し、
前記波形設定手段において、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、踏込側エッジの単位時間に接触部前縁の輪郭と交わる部分と蹴出側エッジの単位時間に接触部後縁の輪郭と交わる部分とを音源とする音の波形の各々を位相を考慮して更に決定し、
前記積算手段において、決定された音の波形及び請求項１で決定された音の波形をトレッド全面にわたって積算し、
前記音発生手段において、積算された波形に基づいて可聴音を発生させる
請求項３の騒音シミュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は騒音シミュレート方法及びシミュレータに係り、特に、忠実度が高いタイヤ騒音やロードノイズ等の車内騒音を発生することができる騒音シミュレート方法及び騒音シミュレータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
タイヤ騒音を発生させる原因としては、タイヤのトレツドに設けられた複数の負荷支持部（ブロック）による打撃音、路面の表面形状（路面形状）の凹凸によるタイヤ加振音、接地面内でのタイヤのすべりによるすべり音等が主な成分として考えられている。
【０００３】
タイヤのトレツドに設けられたブロックによる打撃音をシミュレートした技術としては、特開平４−１４８８４０号公報に記載された技術が知られている。
【０００４】
しかしながら、タイヤ騒音に占める路面形状の凹凸によるタイヤ加振成分の寄与率は高いことが知られている。従って、より忠実にタイヤ騒音をシミュレートするためには、この路面形状の凹凸によるタイヤ加振成分を考慮することが重要になる。
【０００５】
また、車両走行時に路面形状が変化したときの車内騒音の聴感上の変化も大きいことが知られているので、路面形状の凹凸が原因でタイヤ軸が振動し、車内に振動が伝達して発生する車内騒音であるロードノイズをシミュレートするためにも、この路面形状の凹凸によるタイヤ加振成分を考慮することが重要になる。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決すべくなされたもので、単一の微小突起が回転中のタイヤに入力したとき及び入力した単一の微小突起がタイヤから離れるときの音圧の減衰波形、または車内騒音の波形を基準に定式化した波形をトレッドの路面との接触部（フットプリント）の輪郭（接地輪郭）とタイヤパターンの影響とを考慮して合成することにより、忠実度の非常に高いタイヤ騒音または車内騒音を発生することができる騒音シミュレート方法及びシミュレータを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１の発明は、トレッドを表す２次元のトレッドデータ及び多数の微小突起の位置を表す路面形状データに基づいて、トレツドに複数の負荷支持部を有するタイヤが多数の微小突起を備えた路面上を回転するときに発生する騒音をシミュレートする騒音シミュレート方法であって、トレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触していない部分が路面と接触する側の輪郭である接触部前縁の輪郭と、トレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触している部分が路面から離れる側の輪郭である接触部後縁の輪郭とを定め、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、一方の値が微小突起に対応する２値の列で構成されかつ単位長さ当たりの微小突起の個数を表す数列を、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に沿った単位長さ毎に接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に設定し、接触部前縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における前記一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅及び接触部後縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における前記一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅を有する音の波形の各々を位相を考慮して定め、定められた音の波形をトレッド全面にわたって積算し、積算された波形に基づいて可聴音を発生させるものである。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最初に路面と接触する側のエッジである踏込側エッジと、負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最後に路面と接触する側のエッジである蹴出側エッジとが区別できるように前記トレッドデータを表し、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、踏込側エッジの単位時間に接触部前縁の輪郭と交わる部分と蹴出側エッジの単位時間に接触部後縁の輪郭と交わる部分とを音源とする音の波形の各々を位相を考慮して更に定め、定められた音の波形及び請求項１で定められた音の波形をトレッド全面にわたって積算し、積算された波形に基づいて可聴音を発生させるものである。
【０００９】
請求項３の発明は、トレッドを表す２次元のトレッドデータ及び多数の微小突起の位置を表す路面形状データに基づいて、トレツドに複数の負荷支持部を有するタイヤが多数の微小突起を備えた路面上を回転するときに発生する騒音をシミュレートする騒音シミュレータであって、トレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触していない部分が路面と接触する側の輪郭である接触部前縁の輪郭と、トレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触している部分が路面から離れる側の輪郭である接触部後縁の輪郭とを定める輪郭決定手段と、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、一方の値が微小突起に対応する２値の列で構成されかつ単位長さ当たりの微小突起の個数を表す数列を、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に沿った単位長さ毎に接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に設定する設定手段と、接触部前縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における前記一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅及び接触部後縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における前記一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅を有する音の波形の各々を位相を考慮して決定する波形決定手段と、決定された音の波形をトレッド全面にわたって積算する積算手段と、積算された波形に基づいて可聴音を発生させる音発生手段と、で構成したものである。
【００１０】
そして、請求項４の発明は、請求項３の発明において、負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最初に路面と接触する側のエッジである踏込側エッジと、負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最後に路面と接触する側のエッジである蹴出側エッジとが区別できるように前記トレッドデータを表し、前記波形設定手段において、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、踏込側エッジの単位時間に接触部前縁の輪郭と交わる部分と蹴出側エッジの単位時間に接触部後縁の輪郭と交わる部分とを音源とする音の波形の各々を位相を考慮して更に決定し、前記積算手段において、決定された音の波形及び請求項１で決定された音の波形をトレッド全面にわたって積算し、前記音発生手段において、積算された波形に基づいて可聴音を発生させるようにしたものである。
【００１１】
トレッドを表す２次元のトレッドデータ及び多数の微小突起の位置を表す路面形状データに基づいて、トレツドに複数の負荷支持部を有するタイヤが多数の微小突起を備えた路面上を回転するときに発生するタイヤ騒音や車内騒音をシミュレートする際に、回転しているタイヤの路面形状の凹凸による騒音は、微小突起がトレッドに入力するとき及びトレッドに入力している微小突起がトレッドから離れるとき発生する。このため、請求項１、３の発明では、トレッドの路面との接触部（フットプリント）の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触していない部分が路面と接触する側の輪郭である接触部前縁の輪郭に微小突起が入力したとき、及びトレッドの路面との接触部の輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触している部分が路面から離れる側の輪郭である接触部後縁の輪郭から微小突起が離れるときに音が発生すると仮定する。
【００１２】
また、発生する音の振幅は、接触部前縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分及び接触部後縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における微小突起の個数及び路面の粗さに影響される。このため、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がトレッドの周方向に移動するように接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、一方の値が微小突起に対応する２値の列で構成されかつ単位長さ当たりの微小突起の個数を表す数列を、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に沿った単位長さ毎に接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭の各々に設定する。そして、接触部前縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅及び接触部後縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における一方の値の総数と路面の粗さを表す係数とに基づいた振幅を有する音の波形の各々を位相を考慮して定め、定められた音の波形をトレッド全面にわたって積算し、積算された波形に基づいて可聴音を発生させる。
【００１３】
請求項１、３の発明では、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭に微小突起が入力したとき、及び入力していた微小突起が接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭から離れるときに音が発生すると仮定しているため、タイヤ騒音の発生部位を特定することができ、従って各音源から発生する音の位相を考慮して積算することにより音の合成をすることができる。
【００１４】
なお、接触部前縁の輪郭と接触部後縁の輪郭は、タイヤ径、タイヤに作用する荷重等のタイヤに関するデータを用いて求めてもよく、実際に接触部の輪郭を測定して決定してもよく、更に接触部の輪郭を光学的に測定して決定してもよい。
【００１５】
また、回転しているタイヤの負荷支持部の打撃による騒音は、負荷支持部が路面と接触するとき及び路面と接触している負荷支持部が路面から離れるときに発生するため、請求項２、４の発明では、更に、タイヤ騒音の音源となる部位が、負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最初に路面と接触する側のエッジである踏込側エッジと、負荷支持部のエッジでかつタイヤが回転するときに最後に路面と接触する側のエッジである蹴出側エッジにも存在すると仮定する。このため、請求項２、４の発明ではこの踏込側エッジと蹴出側エッジとが区別できるようにトレッドデータを表す。そして、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭がタイヤの周方向に移動するように、接触部前縁の輪郭及び接触部後縁の輪郭とトレッドとが相対移動したと仮定して、踏込側エッッジの単位時間に接触部前縁の輪郭と交わる部分と蹴出側エッジの単位時間に接触部後縁の輪郭と交わる部分とを音源とする。次に、各音源から発生する音の波形を位相を考慮して定め、この定められた音の波形と請求項１、３で求められた音の波形とをトレッド全面にわたって積算する。
【００１６】
請求項２、４の発明でも踏込側エッジと蹴出側エッジとに音源となる部位が存在すると仮定しているため、タイヤ騒音の発生部位を特定することができ、従って各音源から発生する音の位相を考慮して音を合成することができる。そして、積算された波形に基づいて可聴音を発生させる。
【００１７】
上記各発明におけるタイヤ騒音を発生させる音源の振動は、負荷支持部からトレッドゴムを介してサイドウォールに伝達されて減衰し、このときの振動が空気中を伝播してタイヤ騒音として観測者に聴取されるので、音の波形は、タイヤの音の伝達特性を考慮して減衰波形で定めるのがよい。また、車内騒音をシュミレートする場合には、車内で聴取される騒音を表す波形で定めればよい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の実施の形態のタイヤシミュレータのブロック図を示すものである。このシミュレータは、シミュレーションを行なうパーソナルコンピュータ１０を備えている。パーソナルコンピュータ１０には、インタフェース１２、ローパスフィルタ及びアンプを備えた信号処理回路１４を介してタイヤ騒音を聴取するためのヘッドホン１６が接続されている。また、パーソナルコンピュータ１０は、アダプタ１８を介してＣＡＤによりタイヤのトレッドパターン等を設計するためのタイヤ設計システムのホストコンピュータに接続されている。
【００２０】
次に、本実施の形態のシミュレーションの原理を説明する。図２は、ｘ軸をタイヤの周方向にとり、ｙ軸をタイヤの回転軸と平行な方向にとったｘｙ平面上に表されたトレッドパターンの平面図を示し、本実施の形態では、トレッドパターンを図２に示すｘｙ平面上に２次元のデジタルデータで表している。
【００２１】
また、フットプリント２２の前縁の輪郭４０、すなわちフットプリントの輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触していない部分が路面と接触する側の輪郭と、フットプリントの後縁の輪郭４２、すなわちフットプリントの輪郭でかつタイヤが回転するときにタイヤの路面と接触している部分が路面から離れる側の輪郭とをｘｙ平面上の関数ｆ１  （ｘ）、ｆ２  （ｘ）で表す。これらの関数は、フットプリントの輪郭の演算等によって定めることができる。
【００２２】
図３（１）はスムーズタイヤ（ブロックパターンを有していないタイヤ）をタイヤ回転軸と垂直な平面で切断した、タイヤの路面との接触部（フットプリント）の近傍で単一微小突起２９がタイヤの接地面内のセンター部分に入力した状態と、センター部分に入力していた単一微小突起２９がタイヤから離れた状態とを示す断面図である。なお、２５はタイヤの表面を示す。
【００２３】
単一微小突起２９がタイヤの接地面内のセンター部分に入力したときに発生する音圧の時間軸波形を図３から観察すると、単一微小突起２９がフットプリントの前縁の輪郭４０に入力する瞬間にピークとなる減衰波形になっている。なお、単一微小突起２９がフットプリントの後縁の輪郭４２から離れる瞬間においてもピークとなる減衰波形になっている。
【００２４】
従って、次のようにして車両が路面を走行しているときのタイヤ騒音をシミュレートすることができる。
【００２５】
まず、多数の単一微小突起がランダムに合成されて路面形状が形成されていると仮定して、多数の微小突起の位置を２次元上（ｘｙ平面上）に表し、路面粗さ（各位置における微小突起の大きさ）をｚ方向に表した３次元の路面データを生成する。また、フットプリントの前縁の輪郭（または後縁の輪郭）上に位置する複数の微小突起の各々からは同時に音が発生すると仮定する。
【００２６】
図３（１）では単一微小突起が入力されかつ他の単一微小突起が離れた瞬間の減衰波形を示しているが、この減衰波形の振幅は同時に入力される微小突起、または同時に離れる微小突起の個数が多くなる程大きくなる。従って、この同時に音を発生する微小突起の個数を表すために、単位長さ当たりの微小突起の個数、すなわち微小突起の密度を考慮する。この微小突起の密度は、図３（２）に示すように、フットプリントの前縁の輪郭（または後縁の輪郭）に沿った路面粗さを表す波形とこの波形の２乗平均の正の平方根（ｒｍｓ値）との交点で、かつこの波形の時間微分値が正のポイントの単位長さ当たりの個数で定義することができる。なお、微小突起の密度は、単位長さ当たりの単一微小突起の実際の個数で表すこともできる。
【００２７】
また、この微小突起の密度をディジタルデータで表すために、微小突起に対応する１と微小突起以外の部分に対応する０とからなる２値の乱数列を用い、この乱数列の０と１の総数に対する１の総数の割合が、この微小突起の密度に対応するように乱数列を設定する。例えば、乱数列「１１００１」、「００１１１」は各々密度０．６を意味している。なお、本実施の形態では、数列として０と１とがランダムに配列される乱数列を用いているが、予め定められた順序の数列を用いるようにしてもよく、０を微小突起に対応させてもよい。
【００２８】
また、負荷支持部と負荷支持部との間の溝部に入力した微小突起はタイヤを加振しないことから音源とならないので、フットプリントの前縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における１の値の総数及びフットプリントの後縁の輪郭と負荷支持部とが交わった部分における１の値の総数が減衰波形の振幅を決定する１つの値になる。
【００２９】
さらに、減衰波形の振幅は路面の凹凸の振幅、すなわち路面粗さに影響されるので、路面粗さに基づいた係数として路面感度係数を考慮する。この路面感度係数は、負荷支持部の剛性、トレッドゴムの物性、及び路面粗さ等から演算により求めることができ、この路面感度係数は減衰波形の振幅を決定する他の１つの値になる。
【００３０】
なお、この路面感度係数は、路面凹凸の振幅が小さい路面（セーフティーウォーク路）や実際の路面に近い路面粗さを有するドラム表面（疑似アスファルト路）等の各種のシミュレート対象となる路面に応じた一定値を予め定めておくこともできる。この場合には、路面形状データとして路面粗さのデータは必要なくなるので、多数の微小突起の位置を表す２次元の路面形状データを使用すればよい。
【００３１】
上記のように、減衰波形の振幅は、微小突起の密度及び路面感度係数に影響されるので、微小突起の密度と路面感度係数との積を振幅とするフットプリントの前縁の輪郭の音圧減衰波形及びフットプリントの後縁の輪郭の音圧減衰波形の各々を時間遅れ、すなわち位相差を考慮して決定し、この決定された波形をトレッド全面にわたって合成することで、車両がこの路面を走行しているときのタイヤ騒音をシミュレートできる。
【００３２】
実際のタイヤが転動していく状態を表すために、フットプリント２２をｘ軸に沿ってタイヤの速度（タイヤが転動するときの水平方向の移動速度）に応じて単位距離ΔＤずつ正方向に移動させる。図４は、フットプリントの前縁の輪郭４０とフットプリントの後縁の輪郭４２とが交った負荷支持部を拡大して示す図であり、時刻ｔｉ  のフットプリント、すなわちｉ番目のフットプリントが単位距離ΔＤ移動して時刻ｔｉ＋１  の位置、すなわちｉ＋１番目の位置に移動した状態を示している。このフットプリントは、単位距離ΔＤを単位時間ΔＴで移動する。
【００３３】
時刻ｔｉ  のフットプリントの前縁の輪郭４０上に路面密度から決定される１と０との乱数列を単位長さ毎に前縁の輪郭４０の全体にわたって設定する。
【００３４】
このように設定した乱数列の中で、溝部２６上に位置する乱数１は、音源にならないので、図５に示すように０に変換し、前縁の輪郭４０上に位置する１の総数Ｎｉを演算する。同様に、時刻ｔｉ  のフットプリントの後縁の輪郭４２についても１の総数Ｍｉを演算する。
【００３５】
そして、以下の減衰波形を決定する。
Ｆｉ  ＝Ｎｉ  ・ＰＦ  ・ｅｘｐ［−ａｔ］ｓｉｎｂｔ・・・（１）
Ｋｉ  ＝Ｍｉ  ・ＰＫ  ・ｅｘｐ［−ｃｔ］ｓｉｎ（ｄｔ−φ）・・・（２）
ただし、
ＰＦ  ：前縁の輪郭、すなわち踏み込み部における音の路面感度係数
ＰＫ  ：後縁の輪郭、すなわち蹴りだし部における音の路面感度係数
ａ  ：踏み込み部の音の減衰係数
ｃ  ：蹴りだし部の音の減衰係数
ｂ  ：踏み込み部の音の周波数
ｄ  ：蹴りだし部のの音の周波数
φ  ：踏み込み部から発生する音に対する蹴りだし部から発生する音の位相差であり、Ｎｉ  ・ＰＦ  は踏み込み部の音の波形の音圧レベル（ピークからピークまでの値、すなわち振幅の２倍）、Ｍｉ  ・ＰＫ  は踏み込み部の音の波形の音圧レベルを表す。
【００３６】
この減衰係数ａ、ｃ及び周波数ｂ、ｄはトレッドゴムの物性及びタイヤの伝達特性によって定まり、位相差φはフットプリントの長さとタイヤの移動速度とで定まる踏み込み部で発生する音と蹴りだし部で発生する音との発生時間差（図３のΔｔ）で定まるが、上記減衰係数、周波数及び位相差は実験によって定めるのが好ましく、例えば、ａ＝０．２４×１０３  、ｂ＝１２００−４００ｔのように時間の関数で定めるのが好ましい。
【００３７】
そして、この総数Ｎｉ  、Ｍｉ  を時刻ｔｉ＋１  、時刻ｔｉ＋２  時刻ｔｉ＋３  、・・・と順に求め、上記（１）、（２）式で定まる音の波形をｘｙ平面上に表わされたトレッド全面にわたって合成し、合成値に基づいて可聴音を発生させる。これによって、路面形状の凹凸によるタイヤ加振音の波形を決定することができる。
【００３８】
また、本実施の形態では、タイヤのトレツドに設けられた複数の負荷支持部による打撃音の波形を求めるために、トレッドの負荷支持部２４の踏込側エッジ２８及び蹴出側エッジ３０とが区別できるようにトレッドパターンを図２に示すｘｙ平面上に２次元のデジタルデータで表す。この踏込側エッジ２８は、図６に示すように、負荷支持部２４のエッジでかつタイヤが回転するときに最初に路面と接触する側のエッジ、すなわち最初に路面と接触する側のエッジである。また、蹴出側エッジ３０は、負荷支持部２４のエッジでかつタイヤが回転するときに最後に路面と接触する側のエッジ、すなわち最後に路面から離れる側のエッジである。なお、２６は溝部である。
【００３９】
図７は、図４と同様の平面図である。図７において、負荷支持部２４の踏込側エッジ２８が、単位時間ΔＴ内にフットプリント前縁の輪郭４０と交わった交差部位をＬｉ１、Ｌｉ２、Ｌｉ３、・・・（一般式で、Ｌｉｋ）と表す。なお、１、２、３、・・・（＝ｋ）は踏込側エッジ２８のフットプリントの前縁の輪郭と交わった交差部位に対して、ｙ軸の正方向に順に付けた番号である。また、負荷支持部２４の蹴出側エッジ３０の単位時間ΔＴ内にフットプリントの後縁の輪郭４２と交わった交差部位をＴｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、・・・（一般式で、Ｔｉｊ）と表す。なお、１、２、３、・・・（＝ｊ）は、蹴出側エッジ３０のフットプリントの後縁の輪郭４２と交わった交差部位に対して、ｙ軸方向に順に付した番号を表す。また、交差部位Ｌｉ１、Ｌｉ２、Ｌｉ３、・・・、Ｌｉｋ・・・のフットプリントの前縁の輪郭４０への投影長さをＡｉ１、Ａｉ２、Ａｉ３、・・・（一般式で、Ａｉｋ）と表し、交差部位Ｔｉ１、Ｔｉ２、Ｔｉ３、・・・、Ｔｉｊ・・・のフットプリント後縁の輪郭への投影長さをＢｉ１、Ｂｉ２、Ｂｉ３、・・・（一般式で、Ｂｉｋ）と表す。交差部位Ｌｉｋの各々から発生する音の波形を一般式で、下記の（３）式のようにｆｉｋで表し、交差部位Ｔｉｊの各々から発生する音の波形を下記の（４）式に示すようにｆｉｊで表す。
ｆｉｋ＝Ａｉｋｅｘｐ［−αｔ］ｓｉｎβｔ・・・（３）
ｆｉｊ＝Ｂｉｊｅｘｐ［−γｔ］ｓｉｎ（δｔ−Φ）・・・（４）
ただし、
Ａｉｋ：踏込側エッジの交差部位の音の波形の音圧レベル（ピークからピークまでの値、すなわち振幅の２倍）。この音圧レベルは衝撃力に対応する。
【００４０】
Ｂｉｊ：蹴出側エッジの交差部位の音の波形の音圧レベル
α  ：踏込側エッジの交差部位の音の減衰係数
γ  ：蹴出側エッジの交差部位の音の減衰係数
β  ：踏込側エッジの交差部位の音の周波数
δ  ：蹴出側エッジの交差部位の音の周波数
Φ  ：踏込側エッジの交差部位から発生する音に対する蹴出側エッジの交差部位から発生する音の位相差
この音圧レベルＡｉｋ、Ｂｉｊは負荷支持部の剛性及びトレッドゴムの物性等によって定まり、減衰係数α、γ及び周波数β、δはトレッドゴムの物性及びタイヤの伝達特性によって定まり、位相差Φはフットプリントの長さとタイヤの移動速度とで定まる踏込側エッジで発生する音と蹴出側エッジで発生する音との発生時間差図６の（Δｔ）で定まるが、上記音圧レベル、減衰係数、周波数及び位相差は実験によって定めるのが好ましく、例えば、α＝３．３１６×１０３  、β＝６．２４×１０３  である。
【００４１】
そして、上記（１）〜（４）式で定まる音の波形をｘｙ平面上に表わされたトレッド全面にわたって合成し、合成値に基づいて可聴音を発生させることにより、路面形状の凹凸によるタイヤ加振音及びタイヤのトレツドに設けられた複数の負荷支持部による打撃音を加味したタイヤの騒音をシミュレートするとができる。
【００４２】
次に図８を参照して上記原理によってタイヤ騒音シュミュレーションを行うパーソナルコンピュータ１０のルーチンを説明する。
【００４３】
ステップ１００において変数ｉ等のイニシャライズを行い、ステップ１０２においてアダプタ１８を介してホストコンピュータから入力されてＲＡＭに記憶されているデータ及びパーソナルコンピュータ１０のキーボードから入力されたデータを取込む。これらのデータとしては、タイヤ周長（タイヤが転動しているときの平均半径×２π）、タイヤ移動速度（タイヤが転動するときの水平方向の速度）、トレッドのｘｙ座標上パターン（踏込側エッジ２８及び蹴出側エッジ３０の位置を含む）を示すデータ、フットプリント２２の前縁の輪郭を表す関数ｙ＝ｆ１  （ｘ）、フットプリント２２の後縁の輪郭を表す関数ｙ＝ｆ２  （ｘ）、路面をランダムに配置された微小突起と仮定したときの路面粗さ及び微小突起の位置を表す３次元の路面形状データ等である。なお、関数ｆ１  （ｘ）、ｆ２  （ｘ）は入力することなく演算で求めてもよい。
【００４４】
次のステップ１０３では以下に示す（５）、（６）式に従ってサンプリング回数Ｎを演算する。
【００４５】
タイヤ１回転の時間＝タイヤ周長／タイヤ移動速度・・・（５）
Ｎ＝タイヤ１回転の時間／ΔＴ・・・（６）
なお、ΔＴはサンプリング時間であり、システムが取り扱うことができる入力信号に含まれる周波数成分の最大値は、サンプリング周波数の半分を超えることができない（ナイキストの定理）ので、このサンプリング時間はナイキストの定理を考慮して定められており、例えば５０μｓｅｃ  である。
【００４６】
次のステップ１０６では詳細は後述するが、路面形状の凹凸によるタイヤ加振音の波形を決定する処理を実行し、ステップ１０８では詳細は後述するが、タイヤのトレツドに設けられた複数の負荷支持部による打撃音の波形を決定する処理を実行する。
【００４７】
次にステップ１０６の詳細を図９を参照して説明する。ステップ１４０では、３次元の路面形状データから関数ｙ＝ｆ１  （ｘ）、関数ｙ＝ｆ２  （ｘ）上の路面粗さを表す波形を求め、この波形とｒｍｓ値との交点でかつ路面粗さを表す波形の時間微分が正の単位長さ当たりのポイント数を単位長さ毎に求めて各々の路面の密度とし、これらの路面の密度を表す上記で説明した乱数列を路面の密度毎に作成し、時刻ｔｉ  のフットプリントの前縁の輪郭４０上にこの乱数列を単位長さ毎に割り当てる。
【００４８】
なお、一定値の路面粗さを用いる場合には、一定の乱数列を単位長さ毎に割り当てればよい。
【００４９】
次のステップ１４２では、図５に示すように、この乱数列の中で、溝部２６上に位置する乱数１を０に変換する。
【００５０】
ステップ１４４では、フットプリントの前縁の輪郭４０上に位置する１の総数Ｎｉ、及びフットプリントの後縁の輪郭４２上に位置する１の総数Ｍｉを演算すると共に、路面粗さ、負荷支持部の剛性、トレッドゴムの物性等に基づいて路面感度係数を演算する。そして、ステップ１４６では、上記（１）式及び（２）式に従って減衰波形を決定する。
【００５１】
次のステップ１４８では、変数ｉを１インクリメントし、次のステップ１５０では変数ｉの値がステップ１００でイニシャライズされた初期値であるか否かを判断し、初期値のときはステップ１５２で負荷支持部２４の各々の踏込側エッジ２８と時刻ｔｉ  のフットプリント前縁の輪郭を表す関数ｆ１  （ｘ）との交点座標を求めると共に、負荷支持部２４の各々の蹴出側エッジ３０と時刻ｔｉ  のフットプリント後縁の輪郭を表す関数ｆ２  （ｘ）との交点座標を求める。図７には、この状態でのフットプリントの位置をｉ番目（時刻ｔｉ  ）の位置で表してある。
【００５２】
変数ｉの値が初期値でないときはステップ１０８の詳細を示す図１０のステップ１６０の処理に進む。
【００５３】
ステップ１６０では、時刻ｔｉ  からΔＴ時間経過後の時刻ｔｉ＋１  のフットプリントの位置（図７のｉ＋１番目の位置、すなわちフットプリントが単位距離ΔＤ移動した位置）を求め、ΔＴ時間経過後の踏込側エッジ２８のフットプリント前縁の輪郭との交点及び蹴出側エッジ３０とフットプリント後縁の輪郭との交点を求める。
【００５４】
次のステップ１６２では、踏込側エッジ２８の交点間の距離すなわち交差部位Ｌｉ１の長さを求めると共に、蹴出側エッジ３０の交点間の距離すなわち交差部位Ｔｉ１の長さを求める。次のステップ１６４では、交差部位Ｌｉ１の長さのフットプリント前縁の輪郭に対する投影長さＡｉ１を求めると共に、交差部位Ｔｉ１の長さのフットプリント後縁の輪郭への投影長さＢｉ１を求める。次のステップ１６６では、ステップ１６４で演算された投影長さＡｉ１、Ｂｉ１を上記（３）、（４）式に代入することにより踏込側エッジ２８上の音源及び蹴出側エッジ３０上の音源から発生する音の波形を決定する。
【００５５】
ステップ１６８では、フットプリント前縁の輪郭に沿って各踏込側エッジ２８から発生される音を以下の（７）式にしたがって積算すると共に、フットプリント後縁の輪郭に沿って各蹴出側エッジ３０から発生する音の波形を以下の（８）式にしたがって積算する。なお、下記の式ではフットプリントの前縁の輪郭に沿って発生する音、フットプリントの後縁の輪郭に沿って発生する音は同相としたが、各音源と観測点までの距離に応じた位相差を加えてもよく、位相差Φを音源毎に定めてもよい。
0003595411.tif 000002
この積算値ｆＬｉ、ｆＴｉはステップ１７０においてパーソナルコンピュータ１０のＲＡＭに記憶される。
【００５６】
次のステップ１１０では減衰波形Ｆｉ  、Ｋｉ  及び積算値ｆＬｉ、ｆＴｉをそれぞれＮ回演算したか否かを判断することによりタイヤ１周分の演算が終了したか否かを判断し、タイヤ１周分の演算が終了していないときはステップ１０６に戻って上記の処理を繰り返し、タイヤ１周分の演算が終了したと判断されたときには、ステップ１１２において以下の（９）式にしたがって減衰波形Ｆｉ  、Ｋｉ  及び積算値ｆＬｉ、ｆＴｉをタイヤ１周分にわたって積算することによりトレッド全面にわたる波形の総和ｆを演算する。
【００５７】
0003595411.tif 000003
なお、積算値ｆＬｉ、ｆＴｉをＮ回演算していないときには、ステップ１６２で交差部位Ｌｉ２、Ｌｉ３、・・・Ｌｉｋ、・・・の長さ、交差部位Ｔｉ２、Ｔｉ３、・・・Ｔｉｊ、・・・の長さを順に求め、ステップ１６４で交差部位Ｌｉ２、Ｌｉ３、・・・Ｌｉｋ、・・・の長さのフットプリント前縁の輪郭に対する投影長さＡｉ２、Ａｉ３、・・・Ａｉｋ、・・・、交差部位Ｔｉ２、Ｔｉ３、・・・Ｔｉｊ、・・・の長さのフットプリント後縁の輪郭への投影長さＢｉ２、Ｂｉ３、・・・Ｂｉｊ、・・・を順に求め、ステップ１６６で投影長さＡｉ２、Ａｉ３、・・・Ａｉｋ、・・・、Ｂｉ２、Ｂｉ３、・・・Ｂｉｊ、・・・を上記（３）、（４）式に代入することにより踏込側エッジ２８上の音源及び蹴出側エッジ３０上の音源から発生する音の波形を順に決定する。
【００５８】
ステップ１１４において上記（９）式で演算されたトレッド全面にわたる波形の総和ｆをアナログ信号に変換し、ステップ１１６においてこのアナログ信号をインタフェース１２を介して出力するとともにパーソナルコンピュータ１０のＣＲＴに表示する。ステップ１１８でタイヤデータの変更無しと判断され、かつステップ１２０でシミュレーションが終了していないと判断されたときには、このステップ１１６を繰り返してアナログ信号の出力と波形の表示とを連続して行なう。
【００５９】
アナログ信号は信号処理回路１４のローパスフィルタによって高周波（例えば、１×１０４  Ｈｚ以上）の周波数成分がカットされるとともにアンプで増幅されてヘッドホン１６から可聴音として放音される。ここで、高周波数成分をカットするローパスフィルタを用いるのは、タイヤ騒音の周波数帯域は０〜２×１０３  Ｈｚ程度であり、１×１０４  Ｈｚ以上の高周波数成分は不要であるからである。
【００６０】
ヘッドホン１６でタイヤ騒音を聴取した結果、タイヤ騒音の評価が悪い場合には、パーソナルコンピュータ１０のキーボードを操作してホストコンピュータにアクセスすることにより、トレッドパターンの変更等を行なう。また、タイヤ移動速度の相違によるタイヤ騒音の相違を聴取したいときにはタイヤ移動速度の変更、タイヤの大きさによるタイヤ騒音の変化を聴取したいときにはタイヤ周長の変更、タイヤに作用する荷重によるタイヤ騒音の変化を聴取したいときにはフットプリントの形状の変更、路面形状の変化によるタイヤ騒音の変化を聴取したいときには３次元の路面形状データの変更、２次元の路面形状データを使用した場合には路面感度係数の変更等を行なう。
【００６１】
この結果、ステップ１１８においてタイヤデータの変更有りと判断され、ステップ１００に戻って上記のステップを繰返すことにより変更されたタイヤデータに対応するタイヤ騒音の聴取が可能となる。
【００６２】
上記のタイヤ騒音シミュレータを使用して実際にシミュレーションを行った結果を図１１及び図１２に示す。図１１（３）の例は、ピッチ数５７個、モノピッチでピッチ長３５ｍｍでで定まる、正方形の負荷支持部を多数備えたトレッドパターンを図１１の（１）に示すように２２５／５０Ｒ１６の大きさのスムーズタイヤに加工し、タイヤ移動速度６０Ｋｍ／ｈで２種類の路面と路面を考慮しないときのタイヤ近傍の音をマイクロホンで実測した実験結果を示し、図１１（２）の例は、そのシュミレーション結果を示すものである。２種類の路面は、ドラム表面にセーフティーウォークを張り付けた路面振幅が細かい路面（セーフティーウォーク路）と、実際のアスファルト路面に近い路面荒さを有するドラム表面（疑似アスファルト路）でのデータである。図から理解されるように、シミュレーション結果と実験結果とはよく一致している。
【００６３】
また、図１２に上記と同様の条件での１９５／６５Ｒ１４の大きさの市販タイヤでの結果を示す。ピッチ数は５９、ピッチ比は７：８：９：１０：１１である。この場合もシミュレーション結果と実験結果とがよく一致していることが理解できる。
【００６４】
また、上記の両方のタイヤについて可聴音を発生させ、実測のタイヤ騒音と聞き比べをした結果良く対応することが確認できた。
【００６５】
上記の実施の形態では、タイヤ騒音をシミュレートする例について説明したが、式（１）〜（４）の減衰波形に代えて、ロードノイズのような車内騒音を表す波形を使用すれば、タイヤ転動時に微小突起がタイヤ接地面に入力したときに発生する車内騒音をシミュレートすることができる。
【００６６】
また、上記では路面凹凸によるタイヤ騒音及び車内騒音、及び負荷支持部によるタイヤ騒音及び車内騒音をシミュレートする例について説明したが、式（１）及び（２）のみを使用して路面凹凸によるタイヤ騒音及び車内騒音のみをシミュレートするようにしてもよい。
【００６７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、単一の微小突起が回転中のタイヤに入力したとき及びタイヤから離れたときのタイヤ騒音の波形、または単一の微小突起が回転中のタイヤに入力したとき及びタイヤから離れたときの車内騒音の波形を基準にトレッドの路面との接触部の輪郭とタイヤパターンの影響とを考慮して合成した音を出力しているので、忠実度の非常に高いタイヤ騒音または車内騒音を発生することができる騒音シミュレート方法及びシミュレータを提供することができる、という効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施の形態のタイヤ騒音シミュレータのブロック図である。
【図２】トレッドパターンとフットプリントの形状を示す平面図である。
【図３】（１）はスムーズタイヤの路面との接触部の近傍で単一微小突起がタイヤの接地面内に入る状態を示す断面図、（２）は路面粗さを表す波形を示す線図である。
【図４】フットプリントの前後縁部を拡大して示す模式図である。
【図５】乱数列とトレッドパターンの断面とを対応して示す線図である。
【図６】タイヤの路面との接触部の近傍を示す断面図である。
【図７】フットプリントの前後縁部と負荷支持部の各エッジとの交点部分を拡大して示す模式図である。
【図８】本実施の形態のタイヤのルーチンを示す流れ図である。
【図９】図８のステップ１０６の詳細を示す流れ図である。
【図１０】図８のステップ１０８の詳細を示す流れ図である。
【図１１】（１）はトレッドパターン示す平面図、（２）は（１）のトレッドパターンが加工されたタイヤの騒音シミュレーション結果（予測値）を示す線図、（３）はこのタイヤの騒音をマイクロホンで集音した実験結果を示す線図である。
【図１２】（１）はトレッドパターン示す平面図、（２）は（１）のトレッドパターンを有する市販タイヤの騒音シミュレーション結果（予測値）を示す線図、（３）はこの市販タイヤの騒音をマイクロホンで集音した実験結果を示す線図である。
【符号の説明】
２４  負荷支持部
２８  踏込側エッジ
３０  蹴出側エッジ
４０  フットプリントの前縁の輪郭
４２  フットプリントの後縁の輪郭
【図１】
0003595411.tif 000004
【図２】
0003595411.tif 000005
【図３】
0003595411.tif 000006
【図４】
0003595411.tif 000007
【図５】
0003595411.tif 000008
【図６】
0003595411.tif 000009
【図７】
0003595411.tif 000010
【図８】
0003595411.tif 000011
【図９】
0003595411.tif 000012
【図１０】
0003595411.tif 000013
【図１１】
0003595411.tif 000014
【図１２】
0003595411.tif 000015