JP5738946B2 - 振動減衰の評価方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車を走行させたときに人体が感じる振動の減衰の良さを定量的に表して評価する振動減衰の評価方法に関する。

走行している自動車においては、表面の凹凸など路面の状況により様々な振動が発生するため、タイヤの開発段階において、タイヤが装着された自動車を所定の条件で走行させることにより、発生した振動に対するタイヤ性能を予め評価することが行われている（例えば特許文献１）。

上記した振動に対するタイヤ性能の評価を行う指標の１つとして、走行している自動車が路面の段差を上がる乗り上げや、段差を下がる乗り下げにおいて発生した振動が、どの程度素早く減衰するかを評価する「振動の減衰の良さ」がある。

特開２００２−２８６７４３号公報

しかしながら、従来、「振動の減衰の良さ」の評価は、路面上に設置した突起を乗り越えた際に発生した振動が減衰する程度をドライバーの感覚に基づいて評価する官能評価であったため、ドライバーの技術（熟練度）や、体重や体調（評価時の胃腸など内臓の重量などを含む）などに影響され、安定した評価を行うことが難しかった。

そこで、本発明は、「振動の減衰の良さ」の評価に際して、従来の官能評価に替えて、人体が感じる振動の減衰の良さを定量的に表すことにより、安定的に評価する振動減衰の評価方法を提供することを課題とする。

本発明に関連する第１の技術は、
自動車を走行させたときに人体が感じる振動の減衰の良さを評価する振動減衰の評価方法であって、
評価基準となる基準自動車と、評価対象の評価自動車の双方について、
上下方向の加速度を計測する加速度計をシート上に取り付けると共に、前記シート全体に荷重が掛かるように所定の重量の重りを配置して、所定の高さの段差が設けられた路面を乗り下げるように走行させ、
前記路面の乗り下げにより発生した上下方向の加速度の時間的推移を計測し、
前記基準自動車における計測結果と、前記評価自動車における計測結果とを比較することにより、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価する
ことを特徴とする振動減衰の評価方法である。

本発明に関連する第２の技術は、
前記評価自動車において計測された前記上下方向の加速度のピーク値と、前記基準自動車において計測された前記上下方向の加速度のピーク値との比に基づいて、前記評価自動車における前記上下方向の加速度を補正して、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価する
ことを特徴とする第１の技術に記載の振動減衰の評価方法である。

本発明に関連する第３の技術は、
前記基準自動車および前記評価自動車のそれぞれの計測結果をＦＦＴ解析し、得られた各波形の５〜１０Ｈｚの周波数帯のピーク面積を求め、
前記基準自動車における前記ピーク面積と、前記評価自動車における前記ピーク面積とを比較することにより、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価する
ことを特徴とする第１の技術または第２の技術に記載の振動減衰の評価方法である。

本発明に関連する第４の技術は、
前記シート上に配置される前記重りの重量が、５０〜６０ｋｇであることを特徴とする第１の技術ないし第３の技術のいずれかに記載の振動減衰の評価方法である。

本発明に関連する第５の技術は、
前記路面に設けられた段差の高さが、１０〜３０ｍｍであることを特徴とする第１の技術ないし第４の技術のいずれかに記載の振動減衰の評価方法である。

また、本発明に関連する第６の技術は、
前記段差の乗り下げを、前記自動車の左右の車輪で同時に行うことを特徴とする第１の技術ないし第５の技術のいずれかに記載の振動減衰の評価方法である。

本発明は上記の各技術に基づいてなされたものであり、請求項１に記載の発明は、
自動車を走行させたときに人体が感じる振動の減衰の良さを評価する振動減衰の評価方法であって、
評価基準となる基準自動車と、評価対象の評価自動車の双方について、
上下方向の加速度を計測する加速度計をシート上に取り付けると共に、前記シート全体に荷重が掛かるように所定の重量の重りを配置して、所定の高さの段差が設けられた路面を乗り下げるように走行させ、
前記路面の乗り下げにより発生した上下方向の加速度の時間的推移を計測し、
前記基準自動車における計測結果と、前記評価自動車における計測結果とを比較することにより、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価すると共に、
前記評価自動車において計測された前記上下方向の加速度のピーク値と、前記基準自動車において計測された前記上下方向の加速度のピーク値との比に基づいて、前記評価自動車における前記上下方向の加速度を補正して、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価し、
さらに、前記基準自動車および前記評価自動車のそれぞれの計測結果をＦＦＴ解析し、得られた各波形の５〜１０Ｈｚの周波数帯のピーク面積を求め、
前記基準自動車における前記ピーク面積と、前記評価自動車における前記ピーク面積とを比較することにより、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価する
ことを特徴とする振動減衰の評価方法である。

請求項２に記載の発明は、
前記シート上に配置される前記重りの重量が、５０〜６０ｋｇであることを特徴とする請求項１に記載の振動減衰の評価方法である。

請求項３に記載の発明は、
前記路面に設けられた段差の高さが、１０〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動減衰の評価方法である。

請求項４に記載の発明は、
前記段差の乗り下げを、前記自動車の左右の車輪で同時に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の振動減衰の評価方法である。

本発明によれば、「振動の減衰の良さ」の評価に際して、従来の官能評価に替えて、人体が感じる振動の減衰の良さを定量的に表すことにより、安定的に評価する振動減衰の評価方法を提供することができる。

加速度計により計測された上下方向の加速度の時間的推移を示す図である。 図１に示すそれぞれの上下方向の加速度にＦＦＴ解析を行った結果を示す図である。 実験例４において評価された各タイヤの周波数とＰＳＤとの関係を示す図である。 実験例４の５〜１０Ｈｚにおけるピーク面積と、「振動の減衰の良さ」の官能評点との相関関係を示す図である。

以下、本発明を実施の形態に基づき、図面を参照して説明する。

１．振動減衰の評価方法の概要
最初に、本実施の形態に係る振動減衰の評価方法の概要について説明する。

本実施の形態に係る振動減衰の評価方法は、前記したように、評価基準となる基準自動車（以下、単に「基準車」ともいう）と、評価対象の評価自動車（以下、単に「評価車」ともいう）の双方について、上下方向の加速度（以下、単に「加速度」ともいう）を計測する加速度計をシート上に取り付けると共に、シート全体に荷重が掛かるように所定の重量の重りを配置して、所定の高さの段差が設けられた路面を乗り下げるように走行させ、路面の乗り下げにより発生した上下方向の加速度の時間的推移を計測し、基準自動車における計測結果と、評価自動車における計測結果とを比較することにより、評価自動車における振動の減衰の良さを評価することを特徴としている。

このように、本実施の形態においては、従来のように、ドライバーの感覚に基づいて官能評価するのではなく、振動の減衰を示す上下方向の加速度の時間的推移を計測し、基準自動車における計測結果と評価自動車における計測結果を比較することにより振動の減衰の良さを数値化して定量的に評価しているため、ドライバーの技術や、体重や体調などに影響されることなく、人体が感じる振動の減衰の良さを安定的に評価することができる。

２．振動減衰の評価を行うための条件
次に、本実施の形態に係る振動減衰の評価方法における諸条件について説明する。

（１）加速度計
本実施の形態に係る振動減衰の評価方法では、自動車に発生する振動として上下方向の加速度を測定し、その時間的推移を計測することにより振動の減衰の程度を定量的に計測している。この上下方向の加速度を計測する加速度計は、自動車のシート上に配置されている。このように実際の搭乗者と比較的近い位置に加速度計を配置することにより、人体が感じる振動に近い振動に基づいた加速度を計測することができる。

（２）重り
そして、シート上には、上記の加速度計の他に、所定の重量の重りを、シート全体にその荷重が均等に掛かるように配置する。このように重りを配置することにより、シート上に人体が座った状態を再現することができる。また、人体が座った際の重心移動などの影響を排除することができる。この結果、安定した計測を行うことができる。なお、この重りの重量としては、人の平均的な体重、例えば５０〜６０ｋｇ程度が好適である。

（３）走行条件
そして、本実施の形態では、段差を乗り下げたときに発生した振動を計測する。突起状路面ではなく、段差を乗り下げた際の振動を計測することにより、突起に対する前後方向の力のバラツキや速度のバラツキの影響を極力排除し、安定した計測を行うことができる。

なお、段差の高さとしては、人体が「振動の減衰の良さ」を最も感じやすい振動を発生させることができる１０〜３０ｍｍの高さであることが好ましい。

また、段差を乗り下げる際には、左右の車輪のうち片方が先に段差を乗り下げても良いが、振動が発生するタイミングを同じにするために、左右の車輪が段差を同時に乗り下げることが好ましい。

なお、走行速度その他の走行条件については、評価に用いる自動車の種類などに応じて適宜変更することが好ましい。

３．具体的な振動減衰の評価方法
次に、本実施の形態における具体的な振動減衰の評価方法について、以下に示す第１〜第３の評価方法を例に挙げて説明する。

（１）第１の評価方法
第１の評価方法では、基準車における上下方向の加速度の時間的推移と、評価車における上下方向の加速度の時間的推移とを相対的に比較することにより振動の減衰の良さを評価する。

段差の乗り下げ時に発生した上下方向の加速度（振動）は、時間経過に伴って減衰していく。このため、計測された評価車の加速度の時間的推移を、同じ条件の下で計測された基準車の加速度の時間的推移と対比し、評価車、即ち評価車に装着されたタイヤ（被検タイヤ）の「振動の減衰の良さ」を基準車（基準タイヤ）に対して相対的に評価することができる。

（２）第２の評価方法
第２の評価方法では、上記した第１の評価方法を行うに際して、評価車における加速度を、評価車で計測された加速度のピーク値と、基準車で計測された加速度のピーク値との比に基づいて補正して、評価車における振動の減衰の良さを評価する。

具体的には、先ず、評価車の加速度のピーク値Ａ（Ｇ）と、基準車の加速度のピーク値Ｂ（Ｇ）との比（Ｂ／Ａ）を算出する。そして、算出した比（Ｂ／Ａ）を、計測された評価車の加速度データの全てに乗ずることにより、評価車の加速度データの補正を行う。

一般的に、人体は「振動の減衰の良さ」について、振動のピークの大きさよりも、振動のピークからの減衰比で感じているため、上記のように補正を行うことにより、振動のピークの大きさの影響が排除された「振動の減衰の良さ」をより安定的に評価することができる。

（３）第３の評価方法
第３の評価方法では、上記した第１の評価方法における基準車および評価車のそれぞれの計測結果をＦＦＴ解析し、得られた各波形の５〜１０Ｈｚの周波数帯のピーク面積を求め、基準車におけるピーク面積と、評価車におけるピーク面積とを比較することにより、評価車における振動の減衰の良さを評価する。

同様のピーク値を持つ単振動をＦＦＴ解析すると、減衰の悪い振動ほどＦＦＴ解析後のピーク値が大きくなるという特性がある。この特性は、ＦＦＴ解析の結果が振動の「振れ幅」と「頻度」の性質を併せ持つためである。即ち、減衰の悪い振動ほど長時間続くため「頻度」が多くなると共に、初期のピーク値が同じでも振動後半の「振れ幅」が大きくなり、減衰の悪い振動ほどＦＦＴ解析結果のピーク値が大きくなる。

また、この評価方法では、ＦＦＴ解析を行うことにより特定の周波数帯におけるピーク値のみを取り出して比較を行うことができる。人体は、主に５〜１０Ｈｚ付近の領域の振動に基づいて「振動の減衰の良さ」を感じとっているため、この周波数領域における加速度のピーク値のみを取り出して、その領域のピーク面積を比較してピーク補正を行うことにより、主となる周波数の影響のみを反映させて、人体の感覚により近い「振動の減衰の良さ」を評価することができる。

図１および図２は上記のことを示す図であり、図１は、加速度計により計測された上下方向の加速度の時間的推移を示す図であり、図２は、図１に示すそれぞれの上下方向の加速度にＦＦＴ解析を行った結果を示す図である。

なお、ＦＦＴ解析を行う前に、上記の第２の評価方法で説明した加速度データの補正を行うことが好ましい。これにより、ピークの大きさの影響が排除された加速度データに基づいてＦＦＴ解析を行うことができるため、振動の減衰のみに対象を絞った正確な「振動の減衰の良さ」の評価を行うことができる。

以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明する。

１．評価方法
まず、実験用の自動車（ＶＷ ゴルフ６ ＴＳＩコンフォートライン）に、サイズ２０５／５５Ｒ１６のタイヤ（市販の４種類のタイヤ）を装着させた後、東京測器研究所社製の３軸歪型加速度計（ＡＲＦ−２０Ａ−Ｔ）をシート上の臀部位置に配置し、さらに６０ｋｇの重りを表１の計測項に示す各状態でシート上に配置させた。

次に、走行速度６０ｋｍ／ｈで、表１の計測項に示す各計測路面を走行させて、実験例毎に振動（加速度）データを計測した。

２．評価
そして、計測された振動（加速度）データを、表１の解析項に示す各方法で解析して「振動の減衰の良さ」の評価を行った。なお、表１において「Ｏ．Ａ．」の記載は、解析周波数として全体を対象とした（ｏｖｅｒ ａｌｌ）ことを示している。

実験例１〜４について、各市販タイヤにおける計測結果のバラツキの程度を調べた。結果を表１に示す。

別途、熟練したドライバーによる官能評価試験を並行して行い、上記で得られた評価結果（５〜１０Ｈｚのピーク面積）と官能評価試験結果の相関関係を調べた。官能評価との間の相関係数の絶対値が０．９以上である場合を「非常に強い」、０．８以上０．９未満である場合を「強い」、０．８未満である場合を「弱い」と評価した。結果を表１に示す。

表１より、実験例２〜４では、計測のバラツキが５％未満と適切に防止されており、良好な評価結果が得られることが確認された。これらの中でも、実験例４は、最も計測のバラツキが少なく、より良好な評価結果が得られた。

さらに、５〜１０Ｈｚの周波数帯が取り出されるようにＦＦＴ解析を行った実験例３、４については、官能評価との間に強い相関関係が確認された。

また、上記の中でも実験例４については非常に強い相関関係が確認された。実験例４におけるＦＦＴ解析の結果を図３に、また、５〜１０Ｈｚのピーク面積と官能評点との関係を図４に示す。なお、図３、図４において、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄはそれぞれ、上記した４種類の市販タイヤを示している。図４に示す通り、実験例４では、５〜１０Ｈｚのピーク面積と官能評点との間に非常に高い相関係数が得られていることが確認された。

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることが可能である。

Claims (4)

1. 自動車を走行させたときに人体が感じる振動の減衰の良さを評価する振動減衰の評価方法であって、
   評価基準となる基準自動車と、評価対象の評価自動車の双方について、
   上下方向の加速度を計測する加速度計をシート上に取り付けると共に、前記シート全体に荷重が掛かるように所定の重量の重りを配置して、所定の高さの段差が設けられた路面を乗り下げるように走行させ、
   前記路面の乗り下げにより発生した上下方向の加速度の時間的推移を計測し、
   前記基準自動車における計測結果と、前記評価自動車における計測結果とを比較することにより、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価すると共に、
   前記評価自動車において計測された前記上下方向の加速度のピーク値と、前記基準自動車において計測された前記上下方向の加速度のピーク値との比に基づいて、前記評価自動車における前記上下方向の加速度を補正して、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価し、
   さらに、前記基準自動車および前記評価自動車のそれぞれの計測結果をＦＦＴ解析し、得られた各波形の５〜１０Ｈｚの周波数帯のピーク面積を求め、
   前記基準自動車における前記ピーク面積と、前記評価自動車における前記ピーク面積とを比較することにより、前記評価自動車における振動の減衰の良さを評価する
   ことを特徴とする振動減衰の評価方法。
2. 前記シート上に配置される前記重りの重量が、５０〜６０ｋｇであることを特徴とする請求項１に記載の振動減衰の評価方法。
3. 前記路面に設けられた段差の高さが、１０〜３０ｍｍであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動減衰の評価方法。
4. 前記段差の乗り下げを、前記自動車の左右の車輪で同時に行うことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の振動減衰の評価方法。

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