JP2014514607A - 自動車のアクティブバフェッティング制御 - Google Patents

Abstract

車両用アクティブバフェッティングノイズ制御装置は、車室の１つ又はそれ以上のウィンドウパネルを有する。１つ又はそれ以上のアクチュエータは、１つ又はそれ以上のウィンドウパネル又はこれに隣接して配置され、低周波の振動又はバフェッティング事象を打ち消すことが可能な音波を発生させるために、１つ又はそれ以上のウィンドウを選択的に振動させるように作動可能になっている。本装置は、更に、車室内にバフェッティング事象を検出してセンサデータを制御モジュールに送る１つ又はそれ以上のセンサを含む。制御モジュールは、１つ又はそれ以上のセンサ並びに１つ又はそれ以上のアクチュエータに接続され、制御モジュールは、センサデータを受信し、バフェッティング事象が発生しているか否かを判定して、１つ又はそれ以上のアクチュエータ組立体に、ウィンドウを振動させてバフェッティング事象を打ち消すように働く音波を発生するように命令する。
【選択図】 図１ａ

Description

（関連出願）
本出願は、２０１１年４月１日出願の米国特許出願番号６１／５１６，３２９の優先権を主張するＰＣＴ国際出願である。

（技術分野）
本発明は、車両用アクティブバフェッティングノイズ制御装置に関する。

自動車は、１つ又はそれ以上のウィンドウが開放されて所定の車速で移動する場合に、車室内でバフェッティングと呼ばれる顕著な低周波振動を呈する。バフェッティングは、３０ヘルツ以下の音圧を引き起こす車室内の圧力変化によって生じる。車両外部の能動的な空気流処理を利用してバフェッティング事象を低減又は打ち消す試みが行われているが、その成功度合いはさまざまである。従来のアクティブノイズ制御装置は、音を打ち消すように試みるが３０ヘルツ以下の音圧を効果的に打ち消すことができなかった。

米国特許公開番号２００８／０２３２６０９公報

バフェッティングを打ち消すことができるシステムの開発に対するニーズが存在する。更に、効率的な方法で非常に低い周波数での高い圧力を生じることができるシステムの開発に対するニーズ、及びバフェッティング事象が生じたことを判定して、早期検出によりバフェッティングを迅速に打ち消すための装置の開発に対するニーズが存在する。

本発明は、車室の１つ又はそれ以上のウィンドウパネルを有する車両用アクティブバフェッティングノイズ制御装置に関する。１つ又はそれ以上のアクチュエータは、１つ又はそれ以上のウィンドウパネル又はこれに隣接して配置され、低周波の振動又はバフェッティング事象を打ち消すことが可能な音波を発生させるために、１つ又はそれ以上のウィンドウを選択的に振動させるように作動可能になっている。本装置は、更に、車室内にバフェッティング事象を検出してセンサデータを制御モジュールに送る１つ又はそれ以上のセンサを含む。制御モジュールは、１つ又はそれ以上のセンサ並びに１つ又はそれ以上のアクチュエータに接続され、制御モジュールは、センサデータを受信し、バフェッティング事象が発生しているか否かを判定して、１つ又はそれ以上のアクチュエータ組立体に、ウィンドウを振動させてバフェッティング事象を打ち消すように働く音波を発生するように命令する。

本発明の別の適用領域は、以下の説明から明らかになるはずである。本発明の好ましい実施形態を示す詳細な説明及び特定の実施例は、例示目的であることが意図され、本発明を限定することが意図されていなことを理解されたい。

本発明は詳細な説明及び添付の図面によってより完全に理解することができるはずである。

アクティブバフェッティングノイズ制御装置を備える車両の側面図である。 アクティブバフェッティングノイズ制御装置を備える車両の俯瞰図である。 アイドル状態の車両においてアクティブノイズ制御装置を使用して得られた効果を示すグラフである。 アイドル状態の車両においてアクティブノイズ制御装置を使用して得られた効果を示すグラフである。 アイドル状態の車両においてアクティブノイズ制御装置を使用して得られた効果を示すグラフである。 アイドル状態の車両においてアクティブノイズ制御装置を使用して得られた効果を示すグラフである。 車両のウィンドウの開放によって引き起こされるバフェッティング事象を低減するためにアクティブノイズ制御を使用する効果を示すグラフである。

以下の好ましい実施形態の説明は本質的に単に例示的であり、本発明、その用途、又は使用を限定することは全く意図されていない。

図１ａ及び１ｂを参照すると、車両１２に関するアクティブバフェッティングノイズ制御装置１０が示されている。車両１２は、限定されるものではないが、車室２０の境界の一部を形成する、リアウィンドウパネル１４、１つ又はそれ以上のサイドウィンドウパネル１６、及びフロントウィンドウパネル又はフロントウィンドシールド１８を含む１つ又はそれ以上のウィンドウパネルを備える。

１つ又はそれ以上のアクチュエータ２２、２２’は、ウィンドウパネル１４、１６、１８の少なくとも１つに結合するか又はこれらに隣接する。１つ又はそれ以上のアクチュエータ２２、２２’は、音波を利用して１つ又はそれ以上のウィンドウパネル１４、１６、１８を選択的に振動させるように作動可能である。本発明の１つの好ましい実施形態において、１つ又はそれ以上のアクチュエータ２２は、リアウィンドウパネル１４に結合して車室２０の全体にわたって分布する３０ヘルツ未満の音域の音波をもたらすことができる。１つの実施形態において、本発明は、２００８年９月２５日公開の米国特許公開番号２００８／０２３２６０９「車両用音響ウィンドウ組立体」に関連して使用することができ、その開示内容は引用により本明細書に組み込まれている。しかしながら、本発明の範囲は、前述の出願に記載のアクチュエータに限定されない。アクチュエータ２２、２２’に関して、３０ヘルツ以下の音波を発生することができる任意の形式の音波発生器は、本発明の範囲に含まれる。適切な音波発生器としては、限定されるものではないが、自動車のスピーカ、圧電型音発生器又は圧電型スピーカ、及び空気圧発生器を挙げることができる。１つ又はそれ以上のセンサ２４は、車室２０の内部に配置され、バフェッティング事象の検出を含むセンサデータを送るようになっている。バフェッティング事象は、車両１２の移動時に１つ又はそれ以上のサイドウィンドウパネル１６又はサンルーフといった他のウィンドウの開放で生じる場合がある。バフェッティング事象は、車室内の低周波の音波又は低周波の振動音として定義される。バフェッティング事象の１つの種類は、ウィンドウの開放に起因する車室内の圧力変化によって引き起こされ、車室内に顕著な低周波振動をもたらす。バフェッティング事象の他の種類は、車両が移動中でウィンドウが閉じている場合に、エンジンのアイドリング又は風切音から発生する低周波音、並びに外部環境の発生源から発生する他のバフェッティング事象を含む。低周波の振動は、約３０ヘルツ以下、好ましくは約８ヘルツから２０ヘルツの間の音圧である。

１つ又はそれ以上のセンサ２４は、車室２０の内部の音又は圧力の変化を検出することができる任意の形式のセンサである。１つの実施形態において、１つ又はそれ以上のセンサ２４は、車室２０の内部の音波を検出できる圧力変換器又はマイクロフォンである。別の実施形態において、１つ又はそれ以上のセンサは、車室内に配置される異なる形式のセンサを組み合わせたものである。車室内での１つ又はそれ以上のセンサ２４の配置は、使用するセンサの形式によって様々である。しかしながら、センサ２４は、車室２０のバフェッティング事象を迅速かつ簡単に検出できる位置に配置することが望ましい。いくつかの用途において、センサは、車室２０に着座する乗員の耳に近い位置に配置することが望ましい。例えば、センサは、車両シートのヘッドレストに配置される。

制御モジュール２６は、１つ又はそれ以上のセンサ２４から送信されたセンサデータ又は入力信号を受信して、バフェッティング事象が発生しているか否かを判定する。また、制御モジュール２６は、１つ又はそれ以上のアクチュエータ２２に接続され、該１つ又はそれ以上のアクチュエータ２２に１つ又はそれ以上のウィンドウパネル１４、１６、１８を振動させる命令信号を送信するようになっており、１つ又はそれ以上のアクチュエータ２２は、該ウィンドウパネル１４、１６、１８に動作可能に結合され、車室２０の内部でバフェッティング音事象を打ち消すように又は相殺するように働く相殺音波を発生する。

制御モジュール２６は、１つ又はそれ以上のセンサ２４からの入力信号に基づいて、適切な命令信号及び１つ又はそれ以上のアクチュエータ組立体が発生することになる適切な音波周波数を決定するための１つ又はそれ以上のアルゴリズムによってプログラム設定される。本発明の１つの実施形態において、以下に共通信号又はアクティブノイズ制御周波数を計算するために使用する適切なアルゴリズムは以下のように表記される。

前述のアルゴリズムは、センサ２４が検出した一次ノイズを推定するために使用され、アクティブノイズ制御（ＡＮＣ）フィルタに関する基準信号ｘ（ｎ）として使用する。前述のアルゴリズムは、フィルタ処理されたｘ ＬＭＳ （ＦＸＬＭＳ）アルゴリズムを使用した適応フィードバックＡＮＣシステムであり、基準信号ｘ（ｎ）は、一次ノイズｄ（ｎ）の推定値として合成される。前述の式Sｍ、ｍ＝０、１、…、Ｍ−１ ｍは、二次経路（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｐａｔｈ）を推定するために使用されるＭ階ＦＩＲフィルタの係数である。前述のアルゴリズムは、アクチュエータ２２、２２’を使用して発生させる適切な周波数を計算するために、制御モジュール２６が利用する。

例えば、制御モジュール２６に多重チャンネルを使用すること、並びにバフェッティング事象を上手く打ち消すために種々の周波数を発生することができる多重アクチュエータ２２を使用することは本発明の範囲に含まれる。制御アルゴリズムを計算するために使用される因子としては、限定されるものではないが、センサからウィンドウ等のバフェッティング事象の発生源までの距離、及び使用するアクチュエータの数を挙げることができる。更に、チャンネル数又はアクチュエータ２２、２２’が発生する打ち消しノイズ音波の数は、同様に制御アルゴリズムを使用して行われる計算に影響を与える可能性がある。更に、１つ又はそれ以上のウィンドウパネル１４、１６、１８に対する多重アクチュエータ２２、２２’の距離又は配置は、同様に制御アルゴリズムが行う計算に影響を与える。

図２ａ−２ｄは、本発明の１つの実施形態による、アイドル状態の車両にアクティブノイズ制御装置を用いて達成された効果を示すグラフである。図２ａ−２ｄの各グラフは、車室２０の内部の種々の位置に置かれた４つのマイクロフォンのうちの１つに関するデシベル対ヘルツを示す。この試験は、ウィンドウを閉じた状態でアイドル状態の車両の音響レベルを測定した。図２ａ−２ｄの全てのグラフを参照すると、ライン１００は、本発明によるアクティブノイズ制御装置の作動前のマイクロフォンからのデシベル対ヘルツのグラフを示すが、ライン１０２は、本発明によるアクティブノイズ制御装置が相殺音波を発生している場合のデシベル対ヘルツ値を示す。この結果は、相殺音波を使用すると、各マイクロフォンに関して記録された全ての周波数において全体的にデシベル値が低下することを示している。本発明によるアクティブノイズ制御装置が相殺音波を発生している場合、各マイクロフォンで測定した効果は、各マイクロフォンで測定したデシベル値が３０ヘルツ以下の領域で低下することを示す。既存のサブウーファを利用する従来のアクティブノイズ制御装置は、３０ヘルツ以下の相殺音波を発生することができない。

図３は、車室内においてウィンドウの開放によって引き起こされるバフェッティング事象に対して、本発明によるアクティブノイズ制御装置を用いて得られる効果を示すグラフである。グラフは、車室の内部に置かれた１つのマイクロフォンに関するデシベル対ヘルツを示す。図３を参照すると、ライン３００は、アクティブノイズ制御の作動前の車室内の音響レベルを示す。ライン３０２は、アクティブノイズ制御装置を作動させた場合の車室内の測定音響レベルを示す。ライン３０４は、アクティブノイズ制御がＯＮになった場合の測定音響レベルを示す。図３に示すグラフに示される結果は、本発明によるアクティブノイズ制御装置を使用すると３０ヘルツ以下、好ましくは８から２０ヘルツの間の音域のバフェッティング事象を著しく低減することを示す。

本発明の説明は本質的に単なる例示であり、本発明の主旨を逸脱しない変形例が本発明の範囲にあることが意図されている。かかる変形例は、本発明の精神及び範疇から逸脱すると見なされるべきではない。

１４ リアウィンドウパネル
１６ サイドウィンドウパネル
１８ フロントウィンドウパネル
２６ 制御モジュール

Claims (19)

1. 車室の１つ又はそれ以上のウィンドウパネルと、
   前記１つ又はそれ以上のウィンドウパネルに又はこれに隣接して配置され、前記１つ又はそれ以上のウィンドウパネルを選択的に振動させるように作動できる１つ又はそれ以上のアクチュエータと、
   バフェッティング事象を検出してセンサデータを送る、車室内の１つ又はそれ以上のセンサと、
   前記１つ又はそれ以上のセンサ及び前記１つ又はそれ以上のアクチュエータに接続される制御モジュールと、
   を備える車両用アクティブバフェッティングノイズ制御装置であって、
   前記制御モジュールは、前記センサデータを受信し、バフェッティング事象が発生しているか否かを判定して、前記１つ又はそれ以上のアクチュエータに、前記１つ又はそれ以上のウィンドウパネルを振動させて前記バフェッティング事象を打ち消す働きをする相殺音波を発生するように命令する、アクティブバフェッティングノイズ制御装置。
2. 前記ウィンドウは３０ヘルツ未満の前記相殺音波を発生するように振動し、前記相殺音波は前記車室の全体にわたって分布する、請求項１に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
3. 前記ウィンドウは８から２０ヘルツの範囲の前記相殺音波を発生するように振動し、前記相殺音波は前記車室の全体にわたって分布する、請求項１に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
4. 前記制御モジュールは、前記１つ又はそれ以上のアクチュエータ組立体及び前記ウィンドウで発生することができる相殺音波を計算するための、
   

   

   で表されるアルゴリズムを更に含む、請求項１に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
5. 前記センサデータは、制御モジュールが前記１つ又はそれ以上のアクチュエータに対して発生される命令信号を計算するための基準信号として使用され、前記命令信号を前記１つ又はそれ以上のアクチュエータに使用して、前記１つ又はそれ以上のウィンドウパネルを前記命令信号で決定される周波数で振動させるようになっている、請求項１に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
6. 前記１つ又はそれ以上のセンサは、前記車室の内部の音波を検出することができる圧力変換器又はマイクロフォンを含むグループから選択される、請求項１に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
7. 前記１つ又はそれ以上のセンサは、前記車室内のシートのヘッドレスト内部に配置される、請求項１に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
8. 前記バフェッティング事象は、車室内の低周波の音波又は振動音で規定される、請求項１に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
9. 前記車室内の低周波の音波又は振動音は、前記車室の前記１つ又はそれ以上のウィンドウパネル又はサンルーフの開放によって引き起こされる、請求項８に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
10. 前記車室内の低周波の音波又は振動音は、車両が移動状態で前記車室の前記１つ又はそれ以上のウィンドウパネルが閉じられた場合に、エンジンのアイドリング又は風切音で発生する、請求項８に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
11. 前記車室内の低周波の音波又は振動音は、約３０Ｈｚよりも低い周波数での音圧である、請求項８に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
12. 前記車室内の低周波の音波又は振動音は、約８Ｈｚと約２０Ｈｚとの間の音域である、請求項１１に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
13. 車室のウィンドシールドパネルと、
    車室の１つ又はそれ以上のサイドウィンドウと、
    前記ウィンドシールドに又はこれに隣接して配置され、前記１つ又はそれ以上のウィンドウパネルを選択的に振動させるように作動できる１つ又はそれ以上のアクチュエータと、
    前記１つ又はそれ以上のサイドウィンドウパネルが開放される場合に発生するバフェッティング事象を検出してセンサデータを送る、車室内の１つ又はそれ以上のセンサと、
    前記１つ又はそれ以上のセンサ及び前記１つ又はそれ以上のアクチュエータに接続される制御モジュールと、
    を備える車両用アクティブバフェッティングノイズ制御装置であって、
    前記制御モジュールは、前記センサデータを受信し、バフェッティング事象が発生しているか否かを判定して、前記１つ又はそれ以上のアクチュエータに、前記ウィンドシールドを振動させて前記バフェッティング事象を打ち消す働きをする相殺音波を発生するように命令する、アクティブバフェッティングノイズ制御装置。
14. 前記ウィンドウは３０ヘルツ未満の前記相殺音波を発生するように振動し、前記相殺音波は前記車室の全体にわたって分布する、請求項１３に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
15. 前記ウィンドウは８から２０ヘルツの範囲の前記相殺音波を発生するように振動し、前記相殺音波は前記車室の全体にわたって分布する、請求項１３に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
16. 前記制御モジュールは、前記１つ又はそれ以上のアクチュエータ組立体及び前記ウィンドウで発生することができる相殺音波を計算するための、
    

    

    で表されるアルゴリズムを更に含む、請求項１３に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
17. 前記センサデータは、制御モジュールが前記１つ又はそれ以上のアクチュエータに対して発生される命令信号を計算するための基準信号として使用され、前記命令信号を前記１つ又はそれ以上のアクチュエータに使用して、前記１つ又はそれ以上のウィンドウパネルを前記命令信号で決定される周波数で振動させるようになっている、請求項１３に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
18. 前記１つ又はそれ以上のセンサは、前記車室の内部の音波を検出することができる圧力変換器又はマイクロフォンを含むグループから選択される、請求項１３に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。
19. 前記１つ又はそれ以上のセンサは、前記車室内のシートのヘッドレスト内部に配置される、請求項１３に記載のアクティブバフェッティングノイズ制御装置。

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