(57)【要約】【課題】タイヤ単体でより精度よく実車加速および減速を再現し評価する。【解決手段】騒音を測定可能な音響測定空間１６内でタイヤＴをタイヤ回転軸１４に取り付け、タイヤＴをドラム１２の外周面１２Ａに押し付けて回転させ、タイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力をロードセル２８により計測し、ロードセル２８による計測結果に基づいてタイヤ動力源１８によりタイヤ回転軸１４に駆動力又は制動力を付与することによりタイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を所定の値に調整し、前記で調整した所定のトルク又は前後力がかかった状態で、タイヤＴから発生する音を音センサ２０により検出する。【選択図】図１
2019100980.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤが押し付けられる回転可能なドラムと、
タイヤを回転可能に支持するタイヤ回転軸と、
タイヤを内部に設置して騒音を測定するための音響測定空間と、
前記タイヤ回転軸に駆動力又は制動力を付与することができるタイヤ動力源と、
タイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を計測する回転力計測手段と、
前記回転力計測手段による計測結果に基づいて前記タイヤ動力源により前記タイヤ回転軸に駆動力又は制動力を付与することによりタイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を所定の値に調整する制御部と、
タイヤから発生する音を検出する音センサと、
を備えるタイヤ騒音試験装置。
【請求項２】
タイヤを前記ドラムに押し付ける押圧手段と、
前記ドラムへのタイヤの押し付け力である荷重を計測する荷重計測手段と、
前記タイヤ回転軸を押し付け方向において固定する固定手段と、を備え、
前記荷重計測手段による計測結果に基づいて前記押圧手段によりタイヤの荷重を所定の値に調整し、荷重調整後に前記固定手段により前記タイヤ回転軸を押し付け方向において固定する、
請求項１に記載のタイヤ騒音試験装置。
【請求項３】
前記音センサが、タイヤの側方において前後方向に並べて配された複数のマイクロホンからなり、前記複数のマイクロホンによりタイヤから発生する音を同時収録する、
請求項１又は２に記載のタイヤ騒音試験装置。
【請求項４】
タイヤをタイヤ回転軸に回転可能に取り付けること、
前記タイヤをドラムに押し付けて回転させること、
タイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を回転力計測手段により計測しながら、タイヤ動力源により前記タイヤ回転軸に駆動力又は制動力を付与することにより、タイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を所定の値に調整すること、及び、
音響測定空間内において、前記で調整した所定のトルク又は前後力がかかった状態で、タイヤから発生する音を音センサにより検出すること、
を含む、タイヤ騒音試験方法。
【請求項５】
前記ドラムへのタイヤの押し付け力である荷重を計測し、前記荷重の計測結果に基づいてタイヤの荷重を所定の値に調整すること、
荷重調整後に固定手段により前記タイヤ回転軸を押し付け方向において固定すること、及び、
前記タイヤ回転軸を押し付け方向において固定し、かつ前記所定のトルク又は前後力がかかった状態で、タイヤの荷重を計測すること、
を含む、請求項４に記載のタイヤ騒音試験方法。
【請求項６】
前記のタイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を所定の値に調整してから、タイヤの荷重を所定の値に調整し、荷重調整後に前記固定手段により前記タイヤ回転軸を固定する、請求項５に記載のタイヤ騒音試験方法。
【請求項７】
前記音センサがタイヤの側方において前後方向に並べて配された複数のマイクロホンからなり、前記複数のマイクロホンによりタイヤから発生する音を同時収録する、
請求項４〜６のいずれか１項に記載のタイヤ騒音試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タイヤの騒音試験装置及び騒音試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、四輪車については、車両性能、使われ方、道路交通環境等が変化してきたため、従来の走行騒音試験方法が、実際の市街地における走行での利用頻度の高い運転条件とは異なっており、従来の走行騒音試験方法下での規制強化が実走行での自動車交通騒音の改善に必ずしも繋がっていない。そのため、市街地の走行実態等を踏まえた適切な評価手法に見直すとともに、使用過程時の走行騒音の悪化を容易かつ効果的に検出する手法に見直すこと、使用過程走行時の寄与率が高いタイヤ騒音を低減すること等が必要である。
【０００３】
従来、タイヤ単体での室内評価において、一定速度で車両が走行する場合に発生する騒音に相当する惰行試験時の騒音を計測できる評価方法が開発されている。しかしながら、加速又は減速時にタイヤから生じる騒音を計測する試験では、評価方法が法規試験のような一般的な手法として確立されていない。そのため、各社独自にタイヤ単体での加速又は減速時の評価方法の検討が行われている。
【０００４】
例えば、特許文献１では、車両走行時に発生するタイヤ回転速度と車両速度に発生する速度差（スリップ率）を台上でタイヤの回転数とドラムの回転数の差により再現し、タイヤ単体での実車加速時に相当するタイヤ騒音の評価を行っている。しかしながら、実際にタイヤ単体で実車加速時と同じ状態に制御する場合、スリップ率は走行する環境、状況にも左右されるため、実車加速を精度よく制御できない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−１４５４２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の実施形態は、タイヤ単体でより精度よく実車加速や減速を再現し評価することができるタイヤ騒音試験装置及び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】
【０００７】
本発明の実施形態に係るタイヤ騒音試験装置は、タイヤが押し付けられる回転可能なドラムと、タイヤを回転可能に支持するタイヤ回転軸と、タイヤを内部に設置して騒音を測定するための音響測定空間と、前記タイヤ回転軸に駆動力又は制動力を付与することができるタイヤ動力源と、タイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を計測する回転力計測手段と、前記回転力計測手段による計測結果に基づいて前記タイヤ動力源により前記タイヤ回転軸に駆動力又は制動力を付与することによりタイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を所定の値に調整する制御部と、タイヤから発生する音を検出する音センサと、を備えるものである。
【０００８】
本発明の実施形態に係るタイヤ騒音試験方法は、タイヤをタイヤ回転軸に回転可能に取り付けること、前記タイヤ回転軸を介して前記タイヤをドラムに押し付けて回転させること、タイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を回転力計測手段により計測しながら、タイヤ動力源により前記タイヤ回転軸に駆動力又は制動力を付与することにより、タイヤ回転軸周りのトルク又はタイヤの前後力を所定の値に調整すること、及び、音響測定空間内において、前記で調整した所定のトルク又は前後力がかかった状態で、タイヤから発生する音を音センサにより検出すること、を含むものである。
【発明の効果】
【０００９】
実車での加速及び減速は、アクセル開閉やブレーキ作動により、タイヤにトルクを発生させることで制御する。そのため、室内におけるタイヤ単体での評価で、実車加速や減速を正確に再現する際にも、駆制動力に相当するトルクを制御し、実車加速や減速を再現することが好ましい。本実施形態によれば、タイヤ回転軸周りのトルクやタイヤの前後力を計測し、その計測結果に基づいてタイヤ回転軸に駆動力や制動力を付与することでタイヤ回転軸にかかるトルクや前後力を制御するので、実車走行時の加速状態や減速状態を再現することができる。そのため、その時の音を計測することにより、タイヤ単体での実車加速や減速時の騒音を精度よく計測することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係るタイヤ騒音試験装置の概略構成図
【図２】一実施形態に係るタイヤ騒音試験装置の概略側面図
【図３】一実施形態に係るタイヤ騒音試験方法のフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１に示すように、一実施形態に係るタイヤ騒音試験装置１０は、外周面１２ＡにタイヤＴが押し付けられる回転可能なドラム１２と、タイヤＴを回転可能に支持するタイヤ回転軸１４と、タイヤＴを内部に設置して騒音を測定するための音響測定空間１６と、タイヤ回転軸１４に駆動力又は制動力を付与することができるタイヤ動力源１８と、タイヤから発生する音を検出する音センサ２０と、を備える。
【００１３】
ドラム１２は、水平なドラム回転軸２２により回転可能に支持されており、路面に相当する外周面１２ＡにタイヤＴが押し付けられて接地した状態となる。ドラム回転軸２２には、ドラム１２を回転させるモータなどのドラム動力源２４が設けられている。この例では、ドラムとして、外周面１２ＡにタイヤＴを押し付けて走行させる外面ドラムを用いたが、内周面にタイヤを押し付けて走行させる内面ドラムを用いてもよい。
【００１４】
タイヤ回転軸１４は、ドラム回転軸２２と平行になるように水平な姿勢で設けられており、タイヤ回転軸１４の先端にタイヤＴが取り付けられ、ドラム１２の上端位置においてタイヤＴが回転してドラム１２上を走行するように構成されている。
【００１５】
音響測定空間１６は、路面に相当する床面１６Ａの位置がドラム１２のほぼ上端に位置するように設けられており、内部にタイヤＴが回転可能に設置される。音響測定空間１６は、半無響室もしくは無響箱として構成することができ、路面に相当する床面１６Ａは音を反射する反射面となっている。音響測定空間１６の内側のそれ以外の面１６Ｂは、音を吸収する吸音部材２６が設けられて吸音面となっている。この例では、タイヤＴとともに、後述するロードセル２８及び固定手段３４が音響測定空間１６内に配置されており、タイヤ動力源１８は音響測定空間１６の外側に配置されている。しかしながら、少なくともタイヤＴが音響測定空間１６内に配置されていればよく、例えば、ロードセル２８などは音響測定空間１６の外側に配置してもよく、またタイヤ動力源１８を音響測定空間１６内に配置してもよい。
【００１６】
タイヤ動力源１８は、タイヤ回転軸１４を介してタイヤＴを回転させ、またタイヤ回転軸１４に駆動力や制動力を付与する動力源であり、この例ではモータが用いられている。但し、制動力を付与するためにブレーキを用いてもよく、例えば、モータとブレーキを併用してもよい。
【００１７】
タイヤ回転軸１４には、タイヤ回転軸１４周りのトルク又はタイヤＴの前後力を計測するための回転力計測手段としてのロードセル２８が設けられている。ロードセル２８は、タイヤＴの取付け部とタイヤ動力源１８との間に設けられており、タイヤ回転軸１４にかかる各方向の力を検出可能な装置である。なお、トルクは、タイヤの前後力とその半径との積であるため、相互に換算可能である。そのため、トルクと前後力のいずれを対象としてもよい。
【００１８】
音センサ２０は、音響測定空間１６内に設けられており、マイクロホンなどを用いることができる。この例では、図１及び図２に示すように、音センサ２０は、タイヤＴの側方において、前後方向（即ち、タイヤの進行方向における前後）に並べて配された複数のマイクロホン３０からなり、これら複数のマイクロホン３０によりタイヤＴから発生する音を同時収録できるように構成されている。
【００１９】
タイヤ騒音試験装置１０には、また、タイヤＴをドラム１２に押し付ける押圧手段３２が設けられている。この例では、押圧手段３２は、タイヤ動力源１８を上下に昇降させる昇降装置であり、タイヤ動力源１８を昇降させることにより、タイヤ回転軸１４に取り付けられたタイヤＴをドラム１２に対して遠ざけたり近づけたりすることができる。すなわち、タイヤ動力源１８を下降させることで、タイヤ回転軸１４を介してタイヤＴをドラム１２に押し当てることができる。なお、押圧手段としては、ドラム１２を上下に昇降させる昇降装置を設けてもよく、ドラム１２を上下に昇降させることによりタイヤＴをドラム１２に押し付けることができる。
【００２０】
タイヤ騒音試験装置１０には、また、ドラム１２へのタイヤＴの押し付け力である荷重を計測する荷重計測手段が設けられている。この例では、荷重計測手段は上記ロードセル２８により構成されており、すなわち、ロードセル２８は、上記トルク又は前後力を計測するとともに、タイヤ回転軸１４にかかる上下方向の力も計測することで、タイヤＴに作用する荷重も計測することができる。なお、荷重計測手段は、ロードセル２８とは別に設けられてもよい。
【００２１】
タイヤ騒音試験装置１０には、また、タイヤ回転軸１４を押し付け方向（この例では上下方向）において固定する固定手段３４が設けられている。固定手段３４は、タイヤＴの荷重を計測するロードセル２８とタイヤ動力源１８との間でタイヤ回転軸１４を固定するものであり、タイヤ回転軸１４を、その回転を許容しつつ、上下方向に変位しないように固定する。固定手段３４としては、例えば、液体、気体圧などを用いた機械的ブレーキを用いて上下する部位を挟み込む機構が挙げられる。
【００２２】
図１において、符号３６は、タイヤ騒音試験装置１０の動作を制御する制御部を示し、パーソナルコンピュータやＰＬＣ（プログラマブルコントローラ）などのコンピュータを用いて構成することができる。制御部３６は、タイヤ動力源１８、音センサ２０、ドラム動力源２４、ロードセル２８、押圧手段３２、及び固定手段３４に対して電気的に接続されており、これら各部の動作を制御する。
【００２３】
詳細には、制御部３６は、ロードセル２８によるトルク又は前後力の計測結果に基づいてタイヤ動力源１８によりタイヤ回転軸１４に駆動力又は制動力を付与することにより、タイヤ回転軸１４周りのトルク又はタイヤの前後力を所定の値に調整する。その際の制御方法は特に限定されないが、例えばフィードバック制御が挙げられる。ここで、所定の値としては、実車試験相当のトルク又は前後力の値が挙げられ、即ち、実車での加速騒音試験や減速騒音試験においてタイヤに発生するトルクや前後力に相当する値が挙げられる。
【００２４】
また、この例では、制御部３６は、ロードセル２８による荷重の計測結果に基づいて、押圧手段３２によりタイヤＴの荷重を所定の値に調整し、荷重調整後に固定手段３４によりタイヤ回転軸１４を上下方向において固定するように制御する。ここで、荷重についての所定の値としては、実車試験相当の荷重の値が挙げられ、即ち、実車での加速騒音試験や減速騒音試験においてタイヤにかかる荷重に相当する値が挙げられる。
【００２５】
次に、一実施形態に係るタイヤ騒音試験方法について、図３に基づき説明する。
【００２６】
まず、工程Ｓ１において、タイヤＴをタイヤ回転軸１４に回転可能に取り付ける。なお、この工程は音響測定空間１６内で実施してもよく、あるいはまた、この段階ではタイヤ回転軸１４が音響測定空間１６内にはなく、例えば、後述する工程Ｓ６を行う直前に、図１に示すようにタイヤＴを含む周りの部材を無響箱で取り囲むことにより、タイヤＴを音響測定空間１６内に設置するようにしてもよい。
【００２７】
次いで、工程Ｓ２において、押圧手段３２を動作させることにより、タイヤ回転軸１４を介してタイヤＴをドラム１２の外周面１２Ａに押し付け、次いで、タイヤＴを回転させる。
【００２８】
この段階でタイヤＴをドラム１２に押し付けるときの荷重は、必ずしも実車試験相当の荷重でなくてもよく、それに近い荷重を初期荷重として与えておけばよい。また、タイヤＴの回転速度は、実車での加速騒音試験や減速走行試験における加減速前の速度に相当する一定の回転速度に設定することができる。タイヤＴの回転は、タイヤ動力源１８によりタイヤ回転軸１４を回転させることにより行ってもよく、あるいはまた、ドラム動力源２４によりドラム回転軸２２を回転させることでドラム１２を回転させ、その回転によってこれに接触しているタイヤＴを回転させるようにしてもよい。
【００２９】
次に、工程Ｓ３において、タイヤ回転軸１４にかかるトルク又は前後力の調整を行う。この調整は、タイヤ回転軸１４周りのトルク又はタイヤＴの前後力をロードセル２８により計測しながら、タイヤ動力源１８によりタイヤ回転軸１４に駆動力又は制動力を付与することにより、タイヤ回転軸１４周りのトルク又はタイヤＴの前後力を所定の値となるように調整するものである。
【００３０】
詳細には、ドラム１２上を回転しているタイヤＴに対し、タイヤ動力源１８によりタイヤ回転軸１４に駆動力又は制動力を付与することにより、タイヤＴに追加のトルク又は前後力をかける。例えば、加速騒音試験では駆動力を、減速走行試験では制動力を、それぞれタイヤ回転軸１４に付与する。その際、ロードセル２８によるトルク又は前後力の計測結果に基づいて、タイヤ回転軸１４に付与する駆動力又は制動力を調整する。すなわち、タイヤ回転軸１４にかかるトルク又は前後力を、例えばフィードバック制御によって制御することにより、タイヤ回転軸１４に実車試験相当のトルク又は前後力がかかるように調整する。このとき、タイヤＴの走行速度は一定でもよく、即ちタイヤＴの走行速度が一定のままタイヤ回転軸１４に所定のトルク又は前後力がかかった状態になるように設定してもよく、あるいはまた、タイヤ回転軸１４に駆動力又は制動力を付与することによってタイヤＴの走行速度が変化するようにしてもよい。
【００３１】
次いで、工程Ｓ４において、タイヤＴの荷重を調整する。すなわち、ロードセル２８によりドラム１２へのタイヤＴの押し付け力である荷重を計測し、その計測結果に基づいて、押圧手段３２を動作させることにより、タイヤＴの荷重が所定の値、例えば実車試験相当の荷重になるように調整する。この調整は、例えばフィードバック制御により行うことができる。
【００３２】
このようにして荷重を調整した後、工程Ｓ５において、固定手段３４によりタイヤ回転軸１４を上下方向において固定する。
【００３３】
次いで、工程Ｓ６において、タイヤ回転軸１４を上下方向において固定し、かつ、上記工程Ｓ３で調整した所定のトルク又は前後力がかかった状態で、タイヤＴから発生する音を音センサ２０により検出するとともに、タイヤＴの荷重を計測する。
【００３４】
この例では、音センサ２０は、上記のようにタイヤＴの側方にマイクロホン３０を複数並べることにより構成されており、これら複数のマイクロホン３０によりタイヤＴから発生する音を同時に収録する。
【００３５】
また、タイヤＴの荷重は、ロードセル２８により計測することができ、タイヤ回転軸１４を上下方向において固定したことにより、タイヤＴの転動時にタイヤ回転軸１４にかかる上下方向での力の変動を検出することができ、すなわち、タイヤ転動時の動荷重を測定することができる。なお、タイヤ回転軸１４を固定した後に測定する荷重（即ち、動荷重）は、固定前の荷重（即ち、静荷重）を測定する荷重計測手段と同じ装置を用いてもよく、別の装置を用いてもよい。例えば、固定後の動荷重の測定装置は、上記ロードセル２８のように固定手段３４とタイヤＴとの間のタイヤ回転軸１４に設けられている必要があるが、固定前の静荷重の測定装置は、必ずしもタイヤ回転軸１４に設けられていなくてもよく、例えばドラム１２側に設けられてもよい。
【００３６】
本実施形態であると、タイヤ回転軸１４側でトルク又は前後力を制御し、ドラム１２はタイヤＴに対して連れ回るようにしたことにより、実車走行時の加速状態又は減速状態をより正確に再現することができ、そのときに発生する音を計測することで、タイヤ単体での実際の騒音、即ち実車加速時や減速時の騒音を精度よく計測することができる。
【００３７】
また、複数のマイクロホン３０をタイヤＴの側方に並べて同時収録することにより、速度が変化するタイヤとマイクロホンの相対位置を考慮した計測を行うことができ、実車での計測に近づけることができる。
【００３８】
また、タイヤ回転軸１４を上下方向で固定してから荷重を測定することにより、タイヤ転動時における動荷重を測定することができる。すなわち、実車走行時の加速状態又は減速状態における動荷重を測定することができるので、タイヤ回転軸１４を伝達する振動、すなわち軸伝達を評価することができ、車両の室内音の評価に利用することができる。
【００３９】
図３に示す実施形態では、タイヤ回転軸１４周りのトルク又はタイヤＴの前後力を所定の値に調整してから、タイヤＴの荷重を所定の値に調整して固定手段３４によりタイヤ回転軸１４を固定している。そのため、より正確な動荷重の測定を行うことができる。
【００４０】
但し、トルク又は前後力の調整とタイヤ回転軸１４の固定とのタイミングは、これに限定されるものではない。例えば、トルク又は前後力を調整する前（即ち、加減速前）の回転段階で、タイヤの荷重を所定の値に調整してタイヤ回転軸１４を固定してもよく、あるいはまた、タイヤを回転させる前のタイヤをドラムに静的に押し付けた段階で、タイヤの荷重を所定の値に調整してタイヤ回転軸１４を固定してもよい。タイヤ回転軸１４を固定してからタイヤにトルクをかけると、荷重が小さくなり、上記所定の値を維持できないので、精度が落ちる。そのため、上記のようにトルク又は前後力を調整してから、タイヤ回転軸を固定することが、より高い精度を得る上で好ましい。
【００４１】
また、上記実施形態では、タイヤ回転軸１４にかかるトルク又は前後力の調整工程Ｓ３とタイヤＴから発する音の検出工程Ｓ６を別々に切り離して実施したが、両工程を同時に行うこと、すなわち、音を検出しながらトルク又は前後力を調整することによりトルク又は前後力の調整完了と同時に音の検出が終了するようにしてもよい。
【００４２】
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これら実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００４３】
１０…タイヤ騒音試験装置、１２…ドラム、１４…タイヤ回転軸、１６…音響測定空間、１８…タイヤ動力源、２０…音センサ、２８…ロードセル、３０…マイクロホン、３２…押圧手段、３４…固定手段、３６…制御部、Ｔ…タイヤ
【図１】
2019100980.tif 000003
【図２】
2019100980.tif 000004
【図３】
2019100980.tif 000005