(57)【要約】【課題】車両内異音集音装置において、異音を効果的に測定でき、車両内に容易に設置できるようにすることである。【解決手段】車両用異音集音装置６０は、６つの集音ホーン７０が円周状に配置される略６角形の集音部６２と、集音部６２を載せるステージ６４と、ステージ６４の下部に設けられる取付脚６６を含む。各集音ホーン７０は、末広がり形状を有し、音を拾う広口側を外側、すなわち車両内部の各方位に向けられる。また、各集音ホーン７０の細口側は音を集める部分で、そこに無指向性マイクロフォン８０が挿入して設けられる。集音ホーン７０を用いることで、用いないときに比べ、およそ２５−３０ｄＢ音圧が増加し、暗騒音に比べエネルギ量が小さい車両内異音を効率よく検出できる。【選択図】図１
2005249751.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両内部における各方位の異音をマイクロフォンによって収集する車両内異音集音装置において、
車両内部における各方位の異音をそれぞれ分離して集める末広がり形状を有する複数の集音ホーンであって、音を拾う広口側が車両内部の各方位に向けて配置される複数の集音ホーンと、
各集音ホーンの音を集める細口側にそれぞれ配置される複数の無指向性マイクロフォンと、
を備えることを特徴とする車両内異音集音装置。
【請求項２】
請求項１に記載の集音装置において、
集音ホーンは、円錐形状又は四角錐形状を有することを特徴とする車両内異音集音装置。
【請求項３】
請求項２に記載の集音装置において、
集音ホーンは、開き角度が略４０度であることを特徴とする車両内異音集音装置。
【請求項４】
請求項３に記載の集音装置において、
複数の集音ホーンは、各細口側を中心側として、円周状に略６０度おきに６個配置されることを特徴とする車両内異音集音装置。
【請求項５】
請求項１に記載の集音装置において、
車両の運転席のヘッドレストに取り付け可能な取付部を有することを特徴とする車両内異音集音装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両内異音集音装置に係り、特に車両内部における各方位の異音をマイクロフォンによって収集する車両内異音集音装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両から発生する音について、その発生源を特定して測定するには、指向性マイクロフォンを用い、あるいは指向性のある集音機を用いることができる。例えば、特許文献１には、車両の風洞実験においてその音源位置を特定するため、音響鏡とマイクロフォンを位置移動装置であるトラバースに搭載し、車両の風洞実験によって発生する音源の位置に移動するように、車両の側面部から上下及び後方向に移動させることが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−２６７５６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
指向性のあるマイクロフォンを用いるにしても、指向性のある集音機を用いるにしても、音源を特定して測定を行うには、これらを音源の位置に移動させ、あるいは全方位にむけて回転させることが必要であり、特許文献１に見るように複雑な機構が必要となり、装置が大型化する。
【０００５】
車両内には、部品と部品との干渉や擦れ等により発生する音があり、これら車両内の異音の音源を特定して測定しようとするには、従来技術のような大型な装置を用いることができない。また、単にマイクロフォンのみを用いて録音しても、測定・評価したい車両内異音のエネルギ量がロードノイズ等の暗騒音に比べて小さく、十分な音響評価が困難である。また、発生する部位が不特定であり、同時にさまざまな部位から発生するため、録音したデータからは音の到来方向を特定できない。
【０００６】
このように、従来技術においては、限られたスペースである車両内に設置してエネルギ量の小さい異音の測定・評価を行うことが困難である。
【０００７】
本発明の目的は、車両内の異音を効果的に測定できる車両内異音集音装置を提供することである。他の目的は、車両内に設置が容易な車両内異音集音装置を提供することである。以下の請求項に係る発明は、上記目的の少なくとも１つに貢献するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
１．本発明の基礎となる集音ホーンの実験
本発明は、末広がり状の集音ホーンを用いる実験の中で、音エネルギ量の小さい車両内異音を効率よく測定できることを見出したことに基づく。そして、集音ホーンの形状を工夫することで、車両内の限られたスペースに設置でき、車両内部の各方位からの異音を効率よく測定できるようにしたものである。以下に、一連の実験の経過を説明する。
【０００９】
最初に、円錐状の集音ホーンを作成し、集音ホーンと無指向性マイクロフォンを組み合わせて用いる場合と、無指向性マイクロフォンのみを用いる場合を比較した。用いた集音ホーンは、円錐の長さが１００ｍｍ、円錐の頂角が４０度である。無指向性マイクロフォンは円錐の細口部分に配置されている。図１は、その実験結果で、（ａ）は集音ホーンと無指向性マイクロフォンとの組合せ、（ｂ）は無指向性マイクロフォンのみの場合で、いずれの図も横軸に音の周波数を、縦軸に音圧をとってある。実験は、車両内異音がある場合とない場合について行い、それぞれの結果を重ねて図１（ａ），（ｂ）に示してある。図１（ｂ）からわかるように、無指向性マイクロフォンのみを用いる場合では、車両内異音があるとき測定される音圧２０と、異音がないときの音圧２２とはほとんど重なり、異音の検出が困難となっている。図１（ａ）では、車両内異音があるときの音圧１０を実線で、異音がないときの音圧１２を破線で示すように、異音の部分でおよそ１５ｄＢ程度の差が検出される。なお、図１（ａ）では、集音ホーンを用いることによる共鳴部分１４が示されている。
【００１０】
このように、末広がり状の集音ホーンを用いることで、マイクロフォンのみを用いるときには検出が困難な、音エネルギ量の小さい車両内異音を効率よく測定できることがわかる。
【００１１】
図２は、円錐形状をいろいろ変化させたときに収集される音圧の相違を示すものである。ここでは、集音ホーンの円錐の長さＬを１９０ｍｍと１００ｍｍ、円錐の頂角θを４０度と２０度としたときの４種類の集音ホーンについて、図１と同様な縦軸、横軸で音圧の周波数特性を示してある。なお、比較しやすいように、無指向性マイクロフォンの音圧２２を破線で示してある。図２（ａ）はこの中で最も大型のタイプの集音ホーンによる音圧３０を示し、（ｄ）は最も小型の集音ホーンによる音圧３４を示す。図２（ｃ）は、図１（ａ）で説明したものと同じである。
【００１２】
図２（ａ）−（ｄ）からわかるように、４種の集音ホーンは、共鳴特性を有するものの、いずれも無指向性マイクロフォンでは識別が困難である車両内異音を効率よく検出することができる。また、集音ホーンの形状によって、その検出程度に差があることもわかる。例えば、図２の４つのタイプの中では、図２（ｂ）のＬ＝１００ｍｍ、θ＝４０度が最もよく車両内異音を検出できる。
【００１３】
次に、集音ホーンの種類を増やし、その周波数特性及び指向特性と、形状全体の大きさとの評価を行ってみた。図３は、実験に用いた集音ホーンの形状一覧表である。大きさの種類としてはＴＹＰＥ１−ＴＹＰＥ５の５種類とし、それぞれにつき円錐形状と四角錐形状の２種類を用意し、計１０種類の集音ホーンを用いた。なお、最大外形としては、広口側の音を拾う口の径ｄに２０ｍｍを加えたものを縦寸法及び横寸法とし、円錐又は四角錐の長さＬに１０ｍｍを加えたものを長さ寸法として代表させてある。
【００１４】
図４は、指向特性を測定する方法を示す図である。音源４０から所定の距離離して集音ホーンと無指向性マイクロフォンを組み合わせた集音装置５０を配置し、音源４０と集音装置５０とを結ぶ線を基準軸とし、そこから傾き角度φだけ集音装置５０を傾けてゆく。指向特性は、傾き角度φに対する音圧低下量の度合いで評価することができる。例えば、角度φ＝０°を基準とし、−３ｄＢ音圧が低下する傾き角度φをもって指向特性を代表させることができる。
【００１５】
図５は、評価の結果をまとめた表である。評価項目は大きさと周波数特性と指向性の３項目で、評価点は４段階評価である。大きさは、図３で説明した最大外形について、小型であって、普通乗用車内に十分配置できるものを◎＝３とし、車両内に配置が困難なものを×＝０としてある。周波数特性は、図１、図２で説明したような音圧−周波数特性を用い、無指向性マイクロフォンによる音圧−周波数特性を基準とし、音圧増加分が大きいほど評価点を良くしてある。このときに、図４で説明したように傾き角度φを変化させて評価している。指向性は、集音特性と遮音特性との兼ね合いであるが、傾き角度φ＝３０°での音圧低下量が少ないほど集音特性が良いものとし、傾き角度φ＝４０°からの音圧低下量が多いほど遮音特性が良いものとし、音圧低下量が−３ｄＢとなるところを目安として評価してある。
【００１６】
図５の結果より、円錐形状のＴＹＰＥ１とＴＹＰＥ２とが総合的な評価が高いことがわかる。図６以下に、円錐形状のＴＹＰＥ１とＴＹＰＥ２についての周波数特性、指向特性のデータを示す。
【００１７】
図６、図７は、周波数特性のデータで、図６は円錐形状のＴＹＰＥ１、図７は円錐形状のＴＹＰＥ２についての結果である。図６（ａ）、図７（ａ）は、図１、図２と同様の縦軸、横軸で、図４で説明した傾き角度φを０°，３０°，６０°，９０°のときの音圧−周波数特性を同一グラフに示してある。なお、無指向性マイクロフォンの音圧２２を比較の基準として示してある。図６（ｂ）、図７（ｂ）は、縦軸を音圧増加分、すなわち、無指向性マイクロフォンの音圧２２からの増加分としたものである。このように、円錐形状のＴＹＰＥ１では最大２０ｄＢすなわち約３０％程度の音圧増加が見られ、円錐形状のＴＹＰＥ２では最大２５ｄＢすなわち約３５％程度の音圧増加が見られる。
【００１８】
図８は、指向特性のうちの集音特性を示すデータで、図８（ａ）は円錐形状ＴＹＰＥ１、（ｂ）は円錐形状ＴＹＰＥ２のもので、それぞれ横軸に傾き角度φ、縦軸にφ＝０°からの音圧低下量をとってある。パラメータは、音源の周波数ｆである。このように、音源の周波数ｆが高くなるほど音圧低下は顕著になる。音源の周波数ｆは、車両室内での異音発生周波数がおよそ１−５ｋＨｚであることから、この範囲の周波数を細かくとってある。いま、音圧低下量（−）３ｄＢを目安に図８のデータを見ると、ＴＹＰＥ１では傾き角度φ＝３０°においてｆ＝５ｋＨｚの音圧低下量は（−）３ｄＢである。これに対し、ＴＹＰＥ２では傾き角度φ＝３０°においてｆ＝５ｋＨｚの音圧低下量は（−）５ｄＢである。したがって、集音特性としては傾き角度φ＝３０°を基準とすれば、その角度における音圧低下量が少ないのが好ましいので、ＴＹＰＥ１のほうが良い評価となる。
【００１９】
図９は、指向特性のうちの遮音特性を示すデータで、図９（ａ）は、傾き角度３０°、（ｂ）は傾き角度φ＝４０°における音圧低下量と音源の周波数ｆとの関係を示すものである。円錐形状ＴＹＰＥ１は白抜きの棒グラフで、円錐形状ＴＹＰＥ２は斜線を有する棒グラフでそれぞれ示してある。いま、音圧低下量（−）３ｄＢを目安に図９のデータを見ると、傾き角度φ＝４０°において、ＴＹＰＥ１では１−４ｋＨｚの範囲で音圧低下の程度が（−）３ｄＢ以内である。これに対し、ＴＹＰＥ２では１−２ｋＨｚの範囲で音圧低下の程度が（−）３ｄＢ以内であるが、２．５−５ｋＨｚでは音圧低下の程度は（−）３ｄＢを超える。遮音特性としては、余計な音は遮音したい、すなわち音圧低下量が大きいことが好ましいので、ＴＹＰＥ２のほうが良い評価となる。
【００２０】
円錐形状ＴＹＰＥ１，ＴＹＰＥ２の特性は上記のようであるが、双方の能力に大きな差異はないと考えることができる。そこで、円錐形状ＴＹＰＥ１に代表させてこれを車両内部に設置することを検討する。指向性のデータからは、１つの集音ホーンの音圧低下が（−）３ｄＢに収まる範囲は、傾き角度φ＝３０°程度である。すなわち、円錐形状ＴＹＰＥ１は、その円錐の中心軸から±３０°の範囲であれば音圧低下を（−）３ｄＢに収めることができる。したがって、円錐形状ＴＹＰＥ１を６０°ごとに広口の拾音側を車両内部の各方位に向けて、円周上に配置すれば、全方位における車両内異音を収集することができることがわかる。つまり、円錐形状ＴＹＰＥ１の集音ホーンを、細口の集音側を中心として、６つ、６０°のピッチで円周状に配置して全体の集音装置を構成するのがよいことがわかる。
【００２１】
２．課題解決手段
本発明に係る車両内異音集音装置は、車両内部における各方位の異音をマイクロフォンによって収集する車両内異音集音装置において、車両内部における各方位の異音をそれぞれ分離して集める末広がり形状を有する複数の集音ホーンであって、音を拾う広口側が車両内部の各方位に向けて配置される複数の集音ホーンと、各集音ホーンの音を集める細口側にそれぞれ配置される複数の無指向性マイクロフォンと、を備えることを特徴とする。
【００２２】
また、集音ホーンは、円錐形状又は四角錐形状を有することが好ましい。また、集音ホーンは、開き角度が略４０度であることが好ましい。
【００２３】
また、複数の集音ホーンは、各細口側を中心側として、円周状に略６０度おきに６個配置されることが好ましい。
【００２４】
また、本発明に係る車両用異音集音装置において、車両の運転席のヘッドレストに取り付け可能な取付部を有することが好ましい。
【発明の効果】
【００２５】
上記のように、本発明に係る車両用異音集音装置によれば、車両内の異音を効果的に測定できる。また、本発明に係る車両用異音集音装置によれば、車両内に設置が容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に図面を用いて本発明に係る実施の形態につき詳細に説明する。図１０は車両用異音集音装置６０の斜視図である。車両用異音集音装置６０は、６つの集音ホーン７０が円周状に配置される略６角形の集音部６２と、集音部６２を載せるステージ６４と、ステージ６４の下部に設けられる取付脚６６を含む。集音部６２の略６角形の差し渡しの大きさはおよそ２０ｃｍ程度、その高さはおよそ１０ｃｍ程度である。
【００２７】
車両用異音集音装置６０の正面図を図１１（ａ）に、側面図を図１１（ｂ）に示す。ステージ６４の下方には図示されていないマイク挿入穴が設けられており、それを用いて、無指向性マイクロフォン８０が６つの集音ホーン７０のそれぞれにおける細口部分に挿入される。また、挿入される無指向性マイクロフォン８０の位置決めをして固定するためのネジ穴等の固定用穴６８がステージ６４に設けられる。取付脚６６は、図１１（ｂ）に示すように、適当に傾けることができる。
【００２８】
図１２は、車両用異音集音装置６０の底面図である。６つの集音ホーン７０はそれぞれ分離独立して、円周状に６０度おきに配置される。各集音ホーン７０は、末広がり形状を有し、音を拾う広口側を外側、すなわち車両内部の各方位に向けられる。また、各集音ホーン７０の細口側は音を集める部分で、そこに無指向性マイクロフォン８０が挿入して設けられる。各集音ホーン７０には、それぞれ１つづつ無指向性マイクロフォン８０が設けられる。また、無指向性マイクロフォン８０は、図示されていない車両用音響解析装置等に接続される。
【００２９】
図１３は、車両用異音集音装置６０の一部断面図で、集音ホーン７０と無指向性マイクロフォン８０の配置の様子を示す図である。集音ホーン７０は、円錐形状をなし、その長さＬを８０ｍｍ、円錐の頂角θを４０度とすることができる。あるいは、図３等で述べたように、四角錐形状を用いてもよい。また、図３のＴＹＰＥ２のように、長さＬ＝１２０ｍｍ、頂角θ＝４０度のものを用いることもできる。無指向性マイクロフォン８０は、指向性マイクロフォンをあえて使用する必要がないために無指向性としているが、もちろん指向性が±３０°以上あるものであれば、その指向軸を集音ホーン７０の中心軸に合わせて用いても構わない。
【００３０】
図１４は、車両９０のヘッドレスト部９２に車両用異音集音装置６０をセットする様子を示す図である。このようにするため、取付脚６６は、車両９０のヘッドレスト取付穴に適合する寸法とすることが好ましい。
【００３１】
このようにセットされる車両用異音集音装置６０は、図８、図９で説明したように、６つの集音ホーンのそれぞれが±３０°の範囲で指向特性を有するので、車両内の全方位に対し、車両内異音をもれなく収集できる。また、集音ホーン７０と無指向性マイクロフォン８０の組合せは、図６で説明したように、集音ホーン７０を用いないときに比べ、およそ２５−３０ｄＢ音圧が増加し、ロードノイズ等の暗騒音に比べエネルギ量が小さい車両内異音を効率よく検出できる。また、上記のように、車両用異音集音装置６０の差し渡しの大きさが２０ｃｍ程度、高さは１０ｃｍ程度で、車両内に容易に設置することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、集音ホーンと無指向性マイクロフォンを組み合わせて用いる場合と、無指向性マイクロフォンのみを用いる場合とを比較するデータを示す図である。
【図２】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、円錐形状をいろいろ変化させたときに収集される音圧の相違データを示す図である。
【図３】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、実験に用いた集音ホーンの形状一覧を示す図である。
【図４】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、指向特性を測定する方法を示す図である。
【図５】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、評価の結果をまとめた表を示す図である。
【図６】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、周波数特性のデータの例を示す図である。
【図７】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、周波数特性のデータの他の例を示す図である。
【図８】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、指向特性のうちの集音特性データを示す図である。
【図９】本発明の基礎となる集音ホーンの実験において、指向特性のうちの遮音特性データを示す図である。
【図１０】本発明に係る実施の形態における車両用異音集音装置の斜視図である。
【図１１】本発明に係る実施の形態における車両用異音集音装置の正面図及び側面図である。
【図１２】本発明に係る実施の形態における車両用異音集音装置の底面図である。
【図１３】本発明に係る実施の形態における車両用異音集音装置の一部断面図である。
【図１４】本発明に係る実施の形態における車両用異音集音装置がセットされる車両の様子を示す図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，１２，１４，２０，２２，３０，３２，３４  音圧データ、４０  音源、５０  集音装置、６０  車両用異音集音装置、６２  集音部、６４  ステージ、６６  取付脚、６８  固定用穴、７０  集音ホーン、８０  無指向性マイクロフォン、９０  車両、９２  ヘッドレスト部。
【図１】
2005249751.tif 000003
【図２】
2005249751.tif 000004
【図３】
2005249751.tif 000005
【図４】
2005249751.tif 000006
【図５】
2005249751.tif 000007
【図６】
2005249751.tif 000008
【図７】
2005249751.tif 000009
【図８】
2005249751.tif 000010
【図９】
2005249751.tif 000011
【図１０】
2005249751.tif 000012
【図１１】
2005249751.tif 000013
【図１２】
2005249751.tif 000014
【図１３】
2005249751.tif 000015
【図１４】
2005249751.tif 000016