(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの加速時車外騒音を、所定の速度で走行する際に発生するタイヤの惰性走行時騒音と所定の走行速度から加速する際に発生する加速時騒音増加量とを合成することによって予測する、加速時のタイヤ車外騒音予測方法であって、
前記加速時騒音増加量は、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦エネルギー、あるいは、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦仕事率、を用いて求めることを特徴とするタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項２】
前記加速時騒音増加量は、前記摩擦エネルギーあるいは前記摩擦仕事率の多項式を対数変換した関数によって求める請求項１に記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項３】
前記多項式は、前記摩擦エネルギーあるいは前記摩擦仕事率の１次多項式あるいは２次多項式である請求項２に記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項４】
前記摩擦エネルギーは、タイヤの回転を加速する際にタイヤに働く駆動力と、タイヤの路面に対するスリップ比とを用いて求める請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項５】
前記摩擦エネルギーは、前記駆動力と前記スリップ比を乗算して求める請求項４に記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項６】
前記摩擦仕事率は、タイヤの回転を加速する際に前記タイヤに働く駆動力と、タイヤの路面に対するスリップ速度とを用いて求める請求項１〜３のいずれかに記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項７】
前記摩擦エネルギーは、前記駆動力と前記スリップ速度を乗算して求める請求項６に記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項８】
前記駆動力は、タイヤを装着した車両を実際に加速した際に、前記車両に取り付けられたセンサで計測して取得する請求項４〜７のいずれかに記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項９】
前記スリップ比あるいは前記スリップ速度は、タイヤを装着した車両を実際に加速した際に得られる前記車両の走行速度およびタイヤの回転角速度から求める請求項４〜８のいずれかに記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項１０】
請求項４〜７のいずれかに記載のタイヤ車外騒音予測方法であって、
タイヤの加速時車外騒音を予測する際、タイヤを装着する車両を想定し、
前記駆動力、および、前記スリップ比あるいは前記スリップ速度は、想定された前記車両の車両諸元情報と前記車両の加速前後の走行速度情報とを用いて算出することを特徴とするタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項１１】
前記駆動力、および、前記スリップ比あるいは前記スリップ速度を算出する際、前記車両の加速に伴って生ずる回転相当部分重量を、前記車両の空車重量の０．０７倍以上０．１２倍以下とすることを特徴とする請求項１０に記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項１２】
前記タイヤの加速時車外騒音は、タイヤを点音源とする距離減衰を含み、前記タイヤの位置によって騒音測定位置での騒音レベルが変動する騒音レベル変動波形の形式で予測される請求項１〜１１のいずれかに記載のタイヤ車外騒音予測方法。
【請求項１３】
コンピュータを用いて、所定の速度で走行する際に発生するタイヤの惰性走行時騒音と所定の走行速度から加速する際に発生する加速時騒音増加量とを合成することによって、タイヤの加速時車外騒音を予測するためのプログラムを記録した記録媒体であって、
前記加速時騒音増加量は、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦エネルギー、あるいは、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦仕事率、を用いて求めることを特徴とするタイヤ車外騒音予測プログラムを記録した記録媒体。
【請求項１４】
請求項１３に記載のタイヤ車外騒音予測プログラムを記録した記録媒体であって、
タイヤの加速時車外騒音を予測する際、タイヤを装着する車両を想定し、
この車両の車両諸元情報と前記車両の加速前後の走行速度情報とを用いて、タイヤの回転を加速する際にタイヤに働く駆動力と、タイヤの路面に対するスリップ比あるいはタイヤの路面に対するスリップ速度を算出し、
算出された前記駆動力と、前記スリップ比あるいは前記スリップ速度とを用いて、前記摩擦エネルギー、あるいは、前記摩擦仕事率を算出することを特徴とするタイヤ車外騒音予測プログラムを記録した記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加速時のタイヤ車外騒音予測方法に関し、特に、精度良くかつ容易に予測することのできる加速時のタイヤ車外騒音予測方法、および、タイヤ車外騒音予測プログラムを記録した記録媒体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、自動車の加速時車外騒音は、自動車騒音の規制によって、上限が設定され、その試験方法についても、ＪＩＳ  Ｄ  １０２４やＩＳＯ  ３６２によって「自動車の加速時車外騒音試験方法」として設定されている。
この試験方法は、図７に示されるように、車両Ｃを進入速度Ｖinで位置Ａ−Ａ’を通過させ、位置Ａ−Ａ’から２０ｍ離れた位置Ｂ−Ｂ’において脱出速度Ｖout で脱出させる。その際、車両Ｃの前端が位置Ａ−Ａ’を通過した後、車両Ｃの後端が位置Ｂ−Ｂ’を通過するまでの間、位置Ａ−Ａ’と位置Ｂ−Ｂ’との真ん中であって、路面Ｇの中心線から７．５ｍ離れ、路面Ｇから１．２ｍの高さに位置する位置（騒音測定位置）Ｍに配置されたマイクロホンを用いて騒音レベルを計測する。
この試験方法では、タイヤＴから発生するタイヤ騒音も加速時車外騒音の一要素として含まれるため、タイヤＴを音源として発生するタイヤの加速時車外騒音も低いことが望ましい。
【０００３】
現在、このようなタイヤの加速時車外騒音は、車両のエンジン音や吸気音や排気音等を減音加工によって減音したり、タイヤと路面間から発生するタイヤ騒音を排除するために、カーペットを敷いた路面を用いて車両を走行し、その際の騒音を測定することによって、求められている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このような車両を用いた実車試験では、上記「自動車の加速時車外騒音試験方法」で定めた脱出位置における速度が、減音加工を車両に施すことによって、車両の加速性能が低下するために、あるいは、減音のために路面Ｇ上にカーペットを敷いて加速走行を行うために、駆動力が十分に発生せず、規格で定めるＩＳＯ１０８４４路面上を走行する場合よりも脱出速度Ｖout が遅い、すなわち、実車試験における加速度が小さい場合が多く、実車試験の計測結果から求まるタイヤの加速時車外騒音の精度は悪いといった問題があった。また、減音加工をする度に車両の騒音レベルも変化するため、計測結果を用いて予測されるタイヤの加速時車外騒音は、減音加工の度に変化し、再現性も悪いといった問題があった。
【０００５】
また、実車試験の測定結果からタイヤの加速時車外騒音を求める場合、車両位置と車両速度と騒音レベルの関係を用い、この関係を用いて煩雑な処理を行わなければならず、測定時間および処理時間が長くなるといった問題もあった。
【０００６】
例えば、上記ＪＩＳ  Ｄ  １０２４やＩＳＯ  ３６２で規定される「自動車の加速時車外騒音試験方法」を用いて車両Ｃを加速走行させて騒音を測定し、この測定データから、タイヤＴの加速時車外騒音を求める場合、１回の加速走行に約３分、測定のばらつきを考慮して１０回程度の加速走行を必要とするため、この加速走行試験に約３０分を要する。さらに、路面Ｇにカーペットを敷いたり、タイヤのトレッド部にパタンが施されていないスムーズなタイヤを用意して、上記加速走行試験と同様の走行条件で加速走行試験を行う必要があり、この加速走行試験に約３０分を要する。さらに、上記加速走行試験の走行条件である進入速度Ｖinから脱出速度Ｖout までの所定の走行速度で惰性走行時騒音の測定を行う必要があり、この惰性走行時騒音試験に約３０分を要する。つまり、測定だけで合計約９０分を要する。さらに、時系列データとして得られる騒音測定データの騒音レベルと車両Ｃの位置とその時の走行速度との関係を用いて、煩雑な処理を行う必要がある。この処理に約１８０分かかり、測定に要する上記約９０分と合わせて合計約２７０分の時間を要する。騒音レベルと車両Ｃの位置とその時の走行速度との関係が不明な場合には、タイヤの加速時車外騒音を求めることはできない。
たとえ、静音加工をした車両Ｃがある場合でも、１回の加速走行に３分、測定のばらつきを考慮して１０回程度の加速走行が必要であるため、約３０分測定に要する。
このように、実車試験の測定結果からタイヤの加速時車外騒音を求める場合、測定時間および処理時間が長くなるといった問題があった。
【０００７】
そこで、本発明は、上記問題点を解消し、タイヤの加速時車外騒音のレベルを再現性が高く、精度良く、しかも容易に予測することのできるタイヤ車外騒音予測方法の提供を目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、タイヤの加速時車外騒音を、所定の速度で走行する際に発生するタイヤの惰性走行時騒音と所定の走行速度から加速する際に発生する加速時騒音増加量とを合成することによって予測する、加速時のタイヤ車外騒音予測方法であって、
前記加速時騒音増加量は、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦エネルギー、あるいは、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦仕事率、を用いて求めることを特徴とするタイヤ車外騒音予測方法を提供する。
【０００９】
ここで、前記加速時騒音増加量は、前記摩擦エネルギーあるいは前記摩擦仕事率の多項式を対数変換した関数によって求めるのが好ましく、前記多項式は、前記摩擦エネルギーあるいは前記摩擦仕事率の１次多項式あるいは２次多項式であるのが好ましい。
ここで、前記摩擦エネルギーは、タイヤの回転を加速する際にタイヤに働く駆動力と、タイヤの路面に対するスリップ比とを用いて求めるのが好ましく、前記摩擦エネルギーは、前記駆動力と前記スリップ比を乗算して求めるのが好ましい。
一方、前記摩擦仕事率は、タイヤの回転を加速する際に前記タイヤに働く駆動力と、タイヤの路面に対するスリップ速度とを用いて求められるのが好ましく、前記摩擦エネルギーは、前記駆動力と前記スリップ速度を乗算して求めるのが好ましい。
【００１０】
また、前記駆動力は、タイヤを装着した車両を実際に加速した際に、前記車両に取り付けられたセンサで計測して取得されるのが好ましく、また、前記スリップ比あるいは前記スリップ速度は、タイヤを装着した車両を実際に加速した際に得られる前記車両の走行速度およびタイヤの回転角速度から求めるのが好ましい。
【００１１】
ここで、上記タイヤ車外騒音予測方法において、
タイヤの加速時車外騒音を予測する際、タイヤを装着する車両を想定し、
前記駆動力、および、前記スリップ比あるいは前記スリップ速度が、想定された前記車両の車両諸元情報と前記車両の加速前後の走行速度情報とを用いて算出されるのが好ましい。その際、前記駆動力、および、前記スリップ比あるいは前記スリップ速度を算出する際、前記車両の加速に伴って生ずる回転相当部分重量を、前記車両の空車重量の０．０７倍以上０．１２倍以下とするのが好ましい。さらに、前記タイヤの加速時車外騒音は、タイヤを点音源とする距離減衰を含み、前記タイヤの位置によって騒音測定位置での騒音レベルが変動する騒音レベル変動波形の形式で予測されるのが好ましい。
【００１２】
また、本発明は、コンピュータを用いて、所定の速度で走行する際に発生するタイヤの惰性走行時騒音と所定の走行速度から加速する際に発生する加速時騒音増加量とを合成することによって、タイヤの加速時車外騒音を予測するためのプログラムを記録した記録媒体であって、
前記加速時騒音増加量は、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦エネルギー、あるいは、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦仕事率、を用いて求めることを特徴とするタイヤ車外騒音予測プログラムを記録した記録媒体を提供する。
【００１３】
ここで、上記タイヤ車外騒音予測プログラムを記録した記録媒体において、
タイヤの加速時車外騒音を予測する際、タイヤを装着する車両を想定し、
この車両の車両諸元情報と前記車両の加速前後の走行速度情報とを用いて、タイヤの回転を加速する際にタイヤに働く駆動力と、タイヤの路面に対するスリップ比あるいはタイヤの路面に対するスリップ速度を算出し、
算出された前記駆動力と、前記スリップ比あるいは前記スリップ速度とを用いて、前記摩擦エネルギー、あるいは、前記摩擦仕事率を算出するのが好ましい。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のタイヤ車外騒音予測方法およびタイヤ車外騒音予測プログラムを記録した記録媒体について、添付の図面に示される好適実施例を基に詳細に説明する。
【００１５】
図１には、本発明のタイヤ車外騒音予測方法を実施するタイヤ車外騒音予測装置１０の構成が示される。
タイヤ車外騒音予測装置１０は、図７に示すようなＪＩＳ  Ｄ  １０２４で定める「自動車の加速時車外騒音試験方法」を忠実に想定してタイヤＴから発生する加速時車外騒音Ｌ＋δＬを予測、算出するもので、入力部１１、車両特性演算部１２、摩擦エネルギー演算部１４、加速時騒音増加量演算部１６、惰性走行時騒音演算部１８、加速時車外騒音演算部２０および車両諸元情報やタイヤの駆動μ−Ｓ特性等の既知情報を記録保持するメモリ部２２とを有して構成される。
なお、このようなタイヤ車外騒音予測装置１０の構成部位は、コンピュータ内で実行されて機能を発揮するソフトウェアで構成されるものであっても、構成部位が回路基板によって設計されたハードウェアによって構成されるものであってもよい。
【００１６】
入力部１１は、試験条件に従って走行する車両Ｃの加速前後の走行速度情報、すなわち、進入速度Ｖin、脱出速度Ｖout 、さらには、タイヤ車外騒音を予測するために想定される車両Ｃの種類、タイヤＴの種類や路面Ｇの種類がキーボードやマウス等の操作系を用いて入力される部位である。
入力された情報は、車両特性演算部１２、摩擦エネルギー演算部１４および惰性走行時騒音演算部１８に送られる。
【００１７】
車両特性演算部１２は、入力部１１より送られた進入速度Ｖinおよび脱出速度Ｖout を受け取り、一方、入力部１１より送られた車両Ｃの種類に関する情報から、メモリ部２２に記録保持されている、入力された車両Ｃの車両諸元情報を呼び出し、この車両諸元情報を用いて、加速度αおよび加速抵抗Ｒh を介して、一輪当たりのタイヤＴに働く駆動力Ｆx およびタイヤＴの摩擦係数μの算出を行う部位である。算出方法については後述する。
【００１８】
摩擦エネルギー演算部１４は、車両特性演算部１２で算出された駆動力Ｆx および摩擦係数μを用い、入力部１１から送られたタイヤの種類や路面の種類に関する情報を用いて、所望の駆動μ−Ｓ特性をメモリ部２２から呼び出し、スリップ比Ｓを算出して摩擦エネルギーＥd を算出する部位である。算出方法については後述する。
【００１９】
ここで、スリップ比Ｓとは、図２に示すように、タイヤＴの転がり有効半径をＲ、タイヤＴの回転角速度ω、タイヤの前方に進む速度、すなわち車両走行速度Ｖv とすると、下記式（１）で定義される比率である。
Ｓ  ＝  （Ｒ×ω  −Ｖv ）／（Ｒ×ω）                    （１）
【００２０】
また、駆動μ−Ｓ特性とは、タイヤＴの回転角速度ωの加速によって、図２に示すようにタイヤＴと路面Ｇとの間に働く駆動力Ｆx と、タイヤＴが路面Ｇを押し付ける荷重ＦZ との比、すなわち摩擦係数μ（＝ＦX ／ＦZ ）がスリップ比Ｓに対してどのように変化するかを定めた特性で、図３に示すような特性曲線Ｃを持つ駆動μ−Ｓ特性を得る。すなわち、惰行走行時、駆動力ＦX は０であるためスリップ比Ｓは０であるが、タイヤＴの回転角速度ωの加速により、タイヤＴは路面Ｇから駆動力Ｆx を受け、摩擦係数μは大きくなり、スリップ比Ｓは次第に大きくなる。
しかし、タイヤＴと路面Ｇ間の摩擦係数μには限界があり、摩擦係数μp を超えることはない。すなわち、タイヤＴの回転角速度ωの加速によるスリップ比がＳp を超えると、タイヤＴは路面Ｇに対して空転を開始し、駆動力Ｆx は低下し、摩擦係数μは低下する。
タイヤ車外騒音予測装置１０において行われるタイヤＴの回転角速度の加速は、スリップ比Ｓがスリップ比ＳP 以下の範囲で行われる。従って、摩擦係数μm が得られると一意的にスリップ比Ｓm が求まる。
【００２１】
このような駆動μ−Ｓ特性は、この特性曲線Ｃを近似する近似関数がメモリ部２２に保有されることによって記録保持され、この近似関数が呼び出され、この近似関数に基づいてスリップ比Ｓが算出されるように構成されてもよいし、図３に示すような曲線Ｃ上の複数の離散点を参照テーブルとしてメモリ部２２に保有し、この参照テーブルが呼び出され、スリップ比Ｓが参照テーブルに基づいて算出されてもよい。このような駆動μ−Ｓ特性は、タイヤの種類や路面Ｇの種類によって異なるので、予め種々の駆動μ−Ｓ特性がメモリ部２２に記憶保持される。
【００２２】
一方、摩擦エネルギーＥd とは、タイヤＴと路面Ｇとの間の摩擦によって発生するエネルギーを意味する。ここで、摩擦エネルギーＥd は、下記式（２）に従って定義される。
Ｅd ＝  Ｆx ×  Ｓ                                （２）
ここで、摩擦エネルギーＥd が式（２）で表されるのは、以下の理由による。
【００２３】
すなわち、本来、摩擦エネルギーＥd は、路面Ｇに対するタイヤＴの変位量Ｘdispを駆動力Ｆx に乗算することによって得られる。ここで、路面Ｇに対するタイヤＴの変位量Ｘdispは、回転するタイヤＴが路面Ｇと接し始める踏み込み端ＥL から蹴り出し端ＥT の間に、タイヤＴのトレッド部が路面Ｇに対して変位する量であり、これは、タイヤＴの回転角速度ωにタイヤ転がり有効半径Ｒを乗算して得られるタイヤＴの路面Ｇと接する際の速度Ｒ×ωと車両走行速度Ｖv の速度差に、タイヤＴのトレッド部が踏み込み端ＥL から蹴り出し端ＥT までの通過時間ｔを乗算することによって求まる。さらに、この通過時間ｔは、踏み込み端ＥL から蹴り出し端ＥT までの距離Ｌを速度Ｒ×ωで除算することによって得られる。すなわち、タイヤＴの変位量Ｘdispは、下記式（３）に従って求まるが、踏み込み端ＥL から蹴り出し端ＥT までの距離Ｌの変化が変位量Ｘdispの変化に与える寄与は小さく、距離Ｌを略一定として考えることができ、式（２）の形で定義することができる。
Ｘdisp  ＝  （Ｒ×ω  −Ｖv ）×（Ｌ／（Ｒ×ω））      （３）
なお、上記例は、摩擦エネルギーＥd を式（２）のように駆動力ＦX とスリップ比Ｓの積で定義したが、本発明においては、これに限定されず、下記式（４）に従って、摩擦エネルギーＥd を駆動力ＦX とスリップ比Ｓを用いた関数ｆで表すものであれば、いずれであってもよい。例えば、駆動力ＦX とスリップ比Ｓの２次や３次の多項式等が例示される。
Ｅd   ＝  ｆ（Ｆx ，Ｓ）                                （４）
【００２４】
加速時騒音増加量演算部１６は、摩擦エネルギー演算部１４で得られた摩擦エネルギーＥd を用いてタイヤＴの加速時騒音増加量δＬを算出する部位である。ここで、タイヤＴの加速時騒音増加量δＬは、下記式（５）に従って、摩擦エネルギーＥd の多項式ｇ（Ｅd ）を対数変換した関数によって求められる。
δＬ  ＝  １０  ×  ｌｏｇ｛ｇ（Ｅd ）／（２πｒ2 ）｝    （５）
ここで、ｒとは、タイヤＴと騒音測定位置Ｍとの距離であり、ｒの自乗に反比例する形で多項式ｇ（Ｅd ）の値が低下するように、タイヤＴを点音源とした距離減衰が考慮されている。ここで、ｇ（Ｅd ）は、１次や２次、さらには３次等の多項式である。このような加速時騒音増加量δＬは、式（５）に示されるように、タイヤＴの位置と騒音測定位置Ｍとの距離ｒの関数によって表されるので、ＪＩＳ  Ｄ  １０２４の「自動車の加速時車外騒音試験方法」で定める距離ｒ0 に変換するために、車両諸元情報の中の車両Ｃの前ボディオーバーハング量Ｌhangを用いて距離ｒ0 に変換し、さらに、距離ｒ0 に変換された加速時騒音増加量δＬの式を用いて、距離ｒ0 の値を変化させて、距離ｒ0 に対する加速時騒音増加量δＬを求める。このような加速時騒音増加量δＬは加速時車外騒音演算部２０に送られる。
【００２５】
惰性走行時騒音演算部１８は、入力部１１から送られた進入速度Ｖin、脱出速度Ｖout の情報を用いて、加速中の各走行速度における惰性走行時騒音Ｌを算出する部位である。ここで惰性走行時騒音Ｌとは、車両走行速度Ｖv で走行する際にタイヤＴから発生するタイヤＴの騒音である。一般に、惰性走行時騒音は、車両走行速度Ｖv に対して、Ｃ1 ×ｌｏｇ（Ｖv ）＋  Ｃ2 （Ｃ1 およびＣ2 は所定の定数）の形で表される。惰性走行時騒音演算部１８においてもこれを用い、さらに、タイヤＴの位置と騒音測定位置Ｍの位置との距離をｒとした際の距離減衰を考慮して、騒音測定位置Ｍにおける加速中の各走行速度における惰性走行時騒音Ｌを算出する。その際、図５に示すように、車両諸元情報の中の車両Ｃの前ボディーオーバーハング量Ｌhangを用いて、上記「自動車の加速時車外騒音試験方法」で定める距離ｒ0 に変換し、距離ｒ0 を変化させて、距離ｒ0 に対する惰性走行時騒音Ｌを求める。
こうして算出された惰性走行時騒音Ｌは、加速時車外騒音演算部２０に送られる。
【００２６】
加速時車外騒音演算部２０は、惰性走行時騒音Ｌに加速時騒音増加量δＬが合成される。合成方法は、送られてきた惰性走行時騒音Ｌおよび加速時騒音増加量δＬが、ｄＢＡの単位のデータであるので、一度音圧に戻されて、同じ距離ｒ0 における惰性走行時騒音Ｌと加速時騒音増加量δＬの音圧が線形的に加算された後、対数変換されてｄＢＡの単位に戻される。
こうして、騒音測定位置Ｍにおける、距離ｒ0 に対するタイヤＣの加速時車外騒音Ｌ＋δＬが算出され、図示されないモニタやプリンタ等に送られ、図１に示されるような騒音レベル変動波形Ｗが表示され、あるいは、プリント出力される。
【００２７】
メモリ部２２には、車両諸元情報が車両Ｃの種類に区分けされて記憶保持され、また、タイヤＴの種類および路面Ｇの種類の組み合わせに区分けされて駆動μ−Ｓ特性が記録保持される。
車両諸元情報は、例えば車両全長、乗員・積荷重量、空車重量、前軸重量、車両重心高さ、ホイールベース、ＦＦやＦＲ等の駆動方式および４輪や２輪等の駆動輪数等の情報である。車両の種類とは、車両製造業者の製造販売する車種の型式等をいう。あるいは、乗用車、１トントラック等のように、大まかな車種に区分けされ、それに応じた代表的な車両諸元情報が記憶保持されるものであってもよい。
【００２８】
記録保持される駆動μ−Ｓ特性は、ＭＴＳ社製ＦＴ−III 等のμ−Ｓ特性を測定する室内台上測定によって計測されたものでもよく、あるいは、μ−Ｓ特性を測定する公知のトレーラ等を用いて実路上で測定されたものであってもよく、さらには、公知のタイヤ構造モデル等を用いてシミュレーションされて算出されたものであってもよい。
また、メモリ部２２には、加速時騒音増加量１６で用いられる摩擦エネルギーＥd の多項式の関数ｇ（Ｅd ）の各係数が記録され、操作者の入力によって所望の関数ｇ（Ｅd ）が設定されるように、メモリ部２２に関数ｇ（Ｅd ）の係数が記録保持されてもよい。
【００２９】
なお、上記実施例は、タイヤＴの摩擦エネルギーＥd を用いて、加速時騒音増加量δＬを求めるものであるが、本発明においては、摩擦エネルギーＥd の替わりに、タイヤＴと路面Ｇとの間で行われる摩擦仕事率Ｗd を用いてもよい。この場合、摩擦エネルギー演算部１４に替えて、摩擦仕事率演算部を用いる。摩擦仕事演算部では、摩擦エネルギー演算部１４と同様に、車両特性演算部１２から送られた摩擦係数μとメモリ部２２から呼び出された駆動μ−Ｓ特性とを用いてスリップ比Ｓを求め、さらに、求められたスリップ比Ｓと進入速度Ｖinおよび脱出速度Ｖout とを用いて、スリップ速度（Ｒ×ω−Ｖv ）（＝ΔＶ）を求め、このスリップ速度（Ｒ×ω−Ｖv ）に駆動力Ｆx を乗算することによって摩擦仕事率Ｗd を求める。その際、式（５）の多項式の係数は摩擦エネルギーＥd を用いる場合と異なる。
タイヤ車外騒音予測装置１０は、以上のように構成される。
【００３０】
次に、本発明のタイヤ車外騒音予測方法について、図４に示されるタイヤ車外騒音予測装置１０における処理フローに基づいて説明する。
まず、入力部１１に、進入速度Ｖin（ｋｍ／ｈ）および脱出速度Ｖout （ｋｍ／ｈ）、車両Ｃの種類、タイヤＴの種類および路面Ｇの種類に関する情報が入力される（ステップ１００）。
次に、入力された情報は、車両特性演算部１２に送られ、車両Ｃの種類に関する情報から、メモリ部２２に記録保持された所望の車両諸元情報が呼び出される。この車両諸元情報の中の車両全長Ｌtotal を用いて、下記式（６）に従って、図７に示す位置Ａ−Ａ’とこの位置から２０ｍ離れた位置Ｂ−Ｂ’間の加速度α（ｍ／ｓ2 ）が算出される（ステップ１０２）。
α  ＝  ｛（Ｖout ／３．６）2 −（Ｖin／３．６）2 ｝／２／（Ｌtotal ＋２０）                                                （６）
ここで、式（２）の分母において（Ｌtotal ＋２０）とするのは、上記試験方法が、車両Ｃの前端が位置Ａ−Ａ’を通過した後、車両Ｃの後端が位置Ｂ−Ｂ’を通過する間を測定時間と定めているからである。
【００３１】
求められた加速度αは、車両諸元情報の中の空車重量Ｗ1 および乗員・積荷重量ｗとともに、加速抵抗Ｒh を下記式（７）に従って算出する（ステップ１０４）。
Ｒh   ＝  （Ｗ1 ＋  ΔＷ  ＋  ｗ）×α／Ｇ            （７）
ここで、Ｇは重力加速度であり、ΔＷは回転部分相当重量である。回転部分相当重量は、空車重量Ｗ1 の０．０７倍以上０．１２倍以下であるのが好ましく、例えば車両Ｃが乗用車である場合、空車重量Ｗ1 の約０．０８倍の重量が、車両Ｃがトラックである場合、空車重量Ｗ1 の約０．１１倍の重量が回転部分相当重量として用いられるとよい。
【００３２】
ここで、回転部分相当重量ΔＷとは、車両Ｃを加速する際、タイヤＴや回転シャフト等の回転部分の加速に伴う慣性抵抗を、重量の次元で表したものをいう。また、車両ＣのタイヤＴを含む車輪全体が回転することによって生じる転がり抵抗Ｒr は、一般的に、空車重量Ｗ1 および乗員・積荷重量ｗの和の略０．０２倍であることから、下記式（８）に従って転がり抵抗Ｒr を求める。
Ｒr ＝  ０．０２×（Ｗ1 ＋  ｗ）                        （８）
こうして得られた加速抵抗Ｒh と転がり抵抗Ｒr が加算され、さらに、車両Ｃの種類によって定まる駆動輪数ｎ、例えば、２輪駆動の場合はｎ＝２、４輪駆動の場合はｎ＝４、が考慮され、下記式（９）に従って車両Ｃの一輪に働く駆動力、すなわち、加速するタイヤＴが路面Ｇから受ける一輪当たりの駆動力Ｆx が算出される（ステップ１０６）。一般に、車両Ｃの加速走行時、空気抵抗も生じるが、空気抵抗は、加速抵抗Ｒh と転がり抵抗Ｒr と比較して小さく省略することができる。
Ｆx ＝  （Ｒh ＋  Ｒr ）／ｎ                            （９）
【００３３】
このようにして求められるタイヤＴに働く駆動力Ｆx は、実車試験で実際に測定される測定駆動力と比較することにより、前述した回転部分相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の０．０７倍以上０．１２倍以下として求めるのが好ましく、また、式（８）に従って求めた転がり抵抗Ｒr を含めるのが好ましいことがわかる。
【００３４】
図５には、車両Ｃとして、後輪駆動のＦＲ乗用車を用いた時の、式（７）〜（９）を用いて算出される駆動力Ｆx と、実車試験により測定された測定駆動力とが指数表示されている。
ここで、実車試験により測定される測定駆動力は、後輪の車軸に取り付けた分力計によって駆動力が測定される。車両Ｃの走行条件は、図７に示す試験方法に従い、進入速度Ｖinを５０ｋｍ／ｈとして、位置Ａ−Ａ’から進入し、位置Ｂ−Ｂ’において脱出速度Ｖout で脱出する。図４中のグラフは、速度差（Ｖout −５０）に対する駆動力の関係を示し、実際に測定された測定駆動力の結果が◆印でプロットされている。
【００３５】
また、図４には、式（７）、（８）および（９）によって算出される駆動力Ｆx について、転がり抵抗Ｒr の有無、および回転部分相当重量ΔＷの程度に関する３条件の結果が△印、□印および＊印の各記号で区別されて記されている。
【００３６】
ここで、図４中の△印は、式（７）中の回転部分相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の０．０８倍とし、式（９）中の転がり抵抗Ｒr を式（８）に従って用いた場合の結果であり、□印は、式（７）の回転部分相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の０．０８倍とし、式（９）中の転がり抵抗Ｒr を０とした場合の結果であり、＊印は、式（７）中の回転部分相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の０．８倍とし、式（９）中の転がり抵抗Ｒr を０とした場合の結果である。
なお、＊印において、式（７）中の回転部分相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の０．８倍としたのは、従来、乗用車の場合、空車重量Ｗ1 の０．８倍、普通トラックの場合、空車重量Ｗ1 の１．１０倍であることが知られている（理工図書株式会社「自動車力学」影山克三、影山一郎著、Ｐ６６）からである。
【００３７】
図５から明らかなように、◆印で表される測定駆動力の結果に最も近いプロットは、回転部分相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の０．０８倍とし、転がり抵抗Ｒr を考慮した△印であり、その次に□印である。従来の知見に基づいて回転部分相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の０．８倍とした＊印は、測定駆動力の結果から大きくはずれる。
【００３８】
車両Ｃをトラックとした場合、式（７）〜（９）を用いて算出される駆動力Ｆx は、回転部分相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の略０．１１倍とすることにより、測定駆動力と対応する。
以上より、回転相当重量ΔＷを空車重量Ｗ1 の０．０７倍以上０．１２倍以下とするのが好ましい。
【００３９】
次に、ステップ１０２で求めた加速度αを用いて、加速度αに伴う車両Ｃの前後輪の荷重移動ΔＷm を下記式（１０）に従って算出する（ステップ１０８）。
ΔＷm ＝  ｈ×（Ｗ1 ＋  ｗ）×α／Ｌw ／Ｇ              （１０）
ここで、ｈは、車両諸元情報の中の車両重心高さであり、Ｌw は、ホイールベースを示す。こうして算出される荷重移動ΔＷm は、下記式（１１）あるいは（１２）に従って駆動輪に加わる荷重、すなわち駆動輪のタイヤＴに作用する垂直荷重Ｆz が算出される（ステップ１１０）。
ＦＦの場合：Ｆz ＝（Ｗf −  ΔＷm ）／ｎ’              （１１）
ＦＲの場合：Ｆz ＝（Ｗr ＋  ΔＷm ）／ｎ’              （１２）
ここで、Ｗf は、車両諸元情報の中の前軸荷重であり、空車重量Ｗ1 に乗員・積算重量ｗを加えた際に前軸に懸かる荷重である。Ｗr は後軸重量で、Ｗr ＝Ｗ1 ＋ｗ−Ｗf である。ここで、ｎ’は、前軸あるいは後軸の車輪数であり、例えば、乗用車の場合、ｎ’＝２である。
【００４０】
こうして求められた駆動輪荷重、すなわち、駆動輪のタイヤＴに作用する垂直荷重Ｆz と、ステップ１０６で算出された駆動力Ｆx とを用いて、下記式（１３）に従って駆動輪の摩擦係数μ、すなわち、駆動輪のタイヤＴの摩擦係数μを算出する（ステップ１１２）。
μ  ＝  Ｆx ／  Ｆz                               （１３）
こうして得られた摩擦エネルギー演算部１４に送られる。
本実施例における、車両特性演算部１２で行われるステップ１０２〜１１２の処理は、解析式を用いて算出されるものであるが、本発明においては、これに限定されず、公知の機構解析プログラムを用い、車両諸元情報に基づいてモデル化された車両モデル等を用いて計算されるものであってもよい。たとえば、機構解析プログラムとして、Mechanical Dynamics. Inc. 社製ＡＤＡＭＳ等が例示される。このように、解析式や機構解析プログラム等で作成された車両モデルを用いることで、容易に垂直荷重Ｆz を算出することができる。さらに、ＡＢＡＱＵＳ等の有限要素法プログラムで作成されたタイヤモデルを用いることで、摩擦係数μを算出することができる。
【００４１】
なお、駆動力ＦX は、解析式や機構解析プログラムで作成された車両モデルを用いて算出される必要は必ずしもなく、本発明においては、タイヤＴを装着した車両Ｃを、所定の速度から実際に加速することによって、車両ＣのタイヤＴの回転車軸に取り付けられた６分力計等のセンサで実際に計測されて取得されたものを採用してもよい。また、スリップ比Ｓあるいはスリップ速度ΔＶについても、タイヤＴを装着した車両Ｃを、所定の速度から加速することによって、車両Ｃの走行速度およびタイヤＴの回転速度を測定することによって求められるものを採用してもよい。
【００４２】
摩擦エネルギー演算部１４では、入力部１１から送られたタイヤＴの種類や路面Ｇの種類に関する情報から、メモリ部２２に記録保持された所望の駆動μ−Ｓ特性が呼び出され、車両特性演算部１２から送られた摩擦係数μに基づいて、図３に示すように、スリップ比Ｓを算出する（ステップ１１４）。駆動μ−Ｓ特性は、摩擦係数μおよびスリップ比Ｓが無次元化されているので、タイヤＴに加わる垂直荷重Ｆz が異なる場合や車両走行速度Ｖv や回転角速度ωが異なる場合でも、用いることができる。
【００４３】
次に、算出されたスリップ比Ｓと駆動力ＦX とを用いて、式（２）や式（４）に従って摩擦エネルギーＥd を算出する（ステップ１１６）。こうして算出された摩擦エネルギーＥd は、加速時騒音増加量演算部１６に送られ、加速時騒音増加量δＬが算出される（ステップ１１８）。算出方法は、式（５）に従って算出される。
ここで、ｇ（Ｅd ）の関数として、例えば、Ｃ3 ×Ｅd ＋Ｃ4 やＣ5 ×Ｅd 2 −Ｃ6 ×Ｅd （Ｃ3 〜Ｃ6 は、いずれも所定の係数）等の１次や２次の多項式が例示される。
さらに式（５）中の距離ｒを、図７に示すような、車両諸元情報の中の車両Ｃの前ボディオーバーハング量Ｌhangを用いて距離ｒ0 に変換して、距離ｒ0 の値を変化させて、距離ｒ0 に対する加速時騒音増加量δＬを求める。
このような加速時騒音増加量δＬは加速時車外騒音演算部２０に送られる。
【００４４】
一方、惰性走行時騒音演算部１８では、入力部１１から送られた進入速度Ｖin、脱出速度Ｖout の情報を用いて、加速中の各走行速度における惰性走行時騒音Ｌを算出する（ステップ１２０）。すなわち、惰性走行時騒音ＬをＣ1 ×ｌｏｇ（Ｖv ）＋  Ｃ2 （Ｃ1 およびＣ2 は、いずれも所定の係数）の形で算出し、さらに、タイヤＴと騒音測定位置Ｍとの距離ｒとした際の距離減衰を考慮して、距離ｒ0 に対する惰性走行時騒音Ｌを求める。
このような惰性走行時騒音Ｌは、車両Ｃを実際に走行して測定して得てもよく、公知の室内台上測定機を用いて得てもよい。
求められた惰性走行時騒音Ｌは、加速時車外騒音演算部２０に送られる。
【００４５】
加速時車外騒音演算部２０では、送られてきた惰性走行時騒音Ｌと加速時騒音増加量δＬとが合成され、タイヤＴの加速時車外騒音Ｌ＋δＬが算出される（ステップ１２２）。ここで、送られてきた惰性走行時騒音Ｌおよび加速時騒音増加量δＬは、ｄＢＡ表示で得られるため、リニアな音圧に変換されて、同じ距離ｒ0 における音圧が加算された後、対数変換されてｄＢＡ表示とされる。
このような加速時車外騒音Ｌ＋δＬのデータは、タイヤ車外騒音予測装置１０から出力データとして出力され、図示されないモニタやプリンタ等の出力装置に数値データが出力され、あるいは、車両Ｃの位置に応じて騒音レベルが変化する騒音レベル変動波形Ｗが表示される。
【００４６】
図６には、上記方法によって予測されたタイヤＴの加速時車外騒音Ｌ＋δＬのの予測値と、車両Ｃを実際に走行して測定し、タイヤＴの加速時車外騒音を高精度に求めた測定値との比較を、所定の騒音レベルα［ｄＢＡ］を基準にして示している。予測値および測定値は、いずれも、得られた騒音レベル変動波形Ｗのうち任意の車両の位置に対する騒音レベルを示している。
なお、使用したタイヤＴは、いずれも乗車用タイヤであり、２０５／５５Ｒ１６の５仕様のタイヤと、２１５／６０Ｒ１６の３仕様のタイヤと、２２５／４５ＺＲ１７の４仕様のタイヤと、２２５／５０ＺＲ１６の１０仕様のタイヤである。
【００４７】
図６中、■印は、式（５）において、ｇ（Ｅd ）を、Ｃ5 ×Ｅd 2 −Ｃ6 ×Ｅd （Ｃ5 およびＣ6 は、いずれも所定の係数）として得られた加速時車外騒音Ｌ＋δＬの予測値と測定値のプロットであり、◆印は、式（５）の摩擦エネルギーＥd の替わりに摩擦仕事率Ｗd を用い、その時の、ｇ（Ｗd ）を、Ｃ3 ×Ｅd ＋Ｃ4 （Ｃ3 およびＣ4 は、いずれも所定の係数）として得られた加速時車外騒音Ｌ＋δＬの予測値と測定値のプロットである。
【００４８】
図６より、◆印の予測値と測定値との相関係数は略０．８であり、その時の回帰式も、予測値＝１．０００８×測定値、となり、精度良く、しかも、再現性も高く、予測値が測定値に対応することがわかる。さらに、■印の予測値と測定値との相関係数は略０．９であり、回帰式も、予測値＝０．９９９×測定値、となり、極めて精度良く、しかも、再現性も高く、予測値が測定値に対応することがわかる。
【００４９】
このようなタイヤ車外騒音予測方法を用いることで、惰性走行時騒音Ｌ、および、駆動μ−Ｓ特性が既知である場合、加速時車外騒音Ｌ＋δＬの算出はわずか約１０秒である。惰性走行時騒音Ｌおよび駆動μ−Ｓ特性がわかっておらず、この駆動μ−Ｓ特性の測定を必要とする場合においても、駆動μ−Ｓ特性の測定による取得はわずか１分程度であり、惰性走行時騒音Ｌの測定に要する時間３０分と合わせて、合計３１分程度しかかからない。従来、ＪＩＳ  Ｄ  １０２４やＩＳＯ  ３６２で規定される「自動車の加速時車外騒音試験方法」を用いて騒音測定を行い、タイヤの加速時車外騒音を求める場合に比べて、タイヤの加速時車外騒音の算出に要する時間が大幅に短縮される。しかも、図６に示されるように、再現性が高く、精度良く算出することができる。
【００５０】
このようなタイヤ車外騒音の予測方法は、タイヤ車外騒音予測プログラムとしてＣＤ−ＲＯＭやフロッピーディスク等の公知の記録媒体に格納されているのが好ましい。
例えば、加速時騒音増加量演算部１６や、惰性走行時騒音演算部１８や加速時車外騒音演算部２０の各機能を実施するプログラムが記録媒体に格納されてもよいし、さらには、摩擦エネルギーＥd や摩擦仕事率Ｗd を算出する際に必要とされる駆動力Ｆx および、摩擦係数μやスリップ速度ΔＶ等を算出する車両特性演算部１２や摩擦エネルギー演算部１４や摩擦仕事率演算部等の各機能を実施するプログラムが記録媒体に格納されてもよく、また、タイヤ車外騒音予測装置１０全体の機能を実施するプログラムが記録媒体に格納されてもよい。
【００５１】
以上、本発明のタイヤ車外騒音予測方法およびタイヤ車外騒音予測プログラムを記録した記録媒体について詳細に説明したが、本発明は上記実施例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行ってもよいのはもちろんである。
【００５２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦エネルギー、あるいは、タイヤの回転を加速することによって生じるタイヤと路面間に働く摩擦仕事率、を用いてタイヤの加速時騒音増加量を求めることにより、タイヤの加速時車外騒音のレベルを、再現性が高く、精度良く、しかも容易に短時間に予測することができる。
特に、タイヤに働く駆動力、および、タイヤの路面に対するスリップ比あるいはスリップ速度を、車両の車両諸元情報と車両の加速前後の走行速度情報とを用いて算出し、これを用いて摩擦エネルギーや摩擦仕事率を算出することで、タイヤの加速時騒音増加量を、さらには、タイヤの加速時車外騒音を、容易に短時間に予測することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のタイヤ車外騒音予測方法を実施するタイヤ車外騒音予測装置の一例を示すブロック図である。
【図２】  本発明のタイヤ車外騒音予測方法において対象とされるタイヤの加速走行時の速度、駆動力および垂直荷重を説明する説明図である。
【図３】  本発明のタイヤ車外騒音予測方法に用いられる駆動μ−Ｓ特性を説明する説明図である。
【図４】  本発明のタイヤ車外騒音予測方法の流れの一例を示すフローチャートである。
【図５】  本発明のタイヤ車外騒音予測方法で算出される駆動力と、測定駆動力との比較を示す図である。
【図６】  本発明のタイヤ車外騒音予測方法で予測されるタイヤ車外騒音予測値と、測定値との比較を示す図である。
【図７】  「自動車の加速時車外騒音試験方法」を説明する説明図である。
【符号の説明】
１０  タイヤ車外騒音予測装置
１１  入力部
１２  車両特性演算部
１４  摩擦エネルギー演算部
１６  加速時騒音増加量演算部
１８  惰性走行時騒音演算部
２０  加速時車外騒音演算部
２２  メモリ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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