JP2015166857A - 車両用振動騒音低減装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動車等の走行性能及び又は乗り心地を改善しつつ、車室内に生じる振動騒音を低減する。【解決手段】車両用振動騒音低減装置は、打消音を発生するスピーカ（３２）を備え、車室内の騒音を検出するマイクロフォン（３３）により検出された誤差信号に基づいて、適応フィルタ（５６）を用いて最適な打消音を発生する。路面から車室内への振動の伝達経路中に可変弾性部材（４）を介設し、可変弾性部材に設けられた歪センサ（３１）により検出された振動及び歪を考慮して、適応フィルタ（５６）の係数を最適化する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両用振動騒音低減装置に関し、特に自動車等の走行性能及び又は乗り心地を改善しつつ、車室内に生じる振動騒音を低減することのできる車両用振動騒音低減装置に関する。

車両の乗員の快適性を向上するために様々な車両用騒音低減装置が提案されている。通常、車室内に生じる騒音をマイクロフォンで検出し、検出された騒音と逆位相の打消音をスピーカから出力して振動騒音を低減するようにしている（例えば特許文献１参照）。

そのような騒音低減装置に於いては、ロードノイズ及びエンジンノイズが主な騒音源であることから、そのような騒音源からの騒音を表す信号を、騒音低減装置の制御ユニットが考慮するべき基準信号として利用することができる。ロードノイズは、転動するタイヤが路面と接触することにより発生するもので、サスペンションを介して、車体の様々な固体部分を介し、或いは放射音として車室内に伝達される。

車両用騒音低減装置を設計するに際しては、車室の音響伝達特性を伝達関数により表現し、この伝達関数に基づいて打消音を生成する。上記特許文献１に開示される振動騒音低減装置では、車両の走行速度に応じてこの伝達関数を変更することを特徴としている。

車両のサスペンションには、乗り心地を改善するためにゴムブッシュが用いられている。乗り心地を改善するためにゴムブッシュを柔らかくすることが望まれるが、車両の走行性能を改善するためにゴムブッシュの剛性を高める必要がある。そこで、サスペンションの剛性を高めたい場合等には剛性を高め、それ以外のときには、乗り心地を改善するために剛性を低めることのできる可変弾性ブッシュを用いることが提案されている（例えば特許文献２参照）。

特開２０１３−１１２１３９号公報 特開２０１３−１１６６４１号公報

ゴムブッシュの剛性を低めることは、ロードノイズを遮断する上でも有用である。ブッシュの剛性が高いと、ロードノイズ（特に、その高域成分）が、あまり減衰されずに車室に伝達される。そのような可変弾性ブッシュを用いたサスペンションに関連して、従来の車両用騒音低減装置では、ゴムブッシュの剛性を高めた場合には、騒音を打消す性能が低下することが見出されている。

その原因としては、騒音低減装置で用いられる車室の音響伝達特性を表す伝達関数が、あらゆる音響条件に於ける、実際の音響環境を表すことができないことが挙げられる。これは、主に、マイクロフォンやスピーカの数及び位置に制約があるためである。

このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、あらゆる条件下に於いて、高い騒音低減性能を発揮しつつ、サスペンションの弾性ブッシュの剛性を高めることのできる車両用振動騒音低減装置を提供することにある。

このような目的は、本発明によれば、車両用振動騒音低減装置であって、車室内の騒音を検出する騒音検出部（３３）と、打消音を発生する打消音発生部（３２）と、前記騒音検出部により検出された誤差信号に基づいて、前記打消音により前記騒音を相殺するように前記打消音発生部を制御する振動騒音制御部（５６）と、路面から車室内への振動の伝達経路中に介設された弾性部材（４）と、前記弾性部材の歪を検出する歪センサ（３１）とを有し、前記振動騒音制御部（５６）が、前記歪センサにより検出された歪を考慮して、前記打消音発生部を制御することを特徴とする車両用振動騒音低減装置を提供することにより達成される。

これによれば、騒音として車室内に放射される前の、騒音の原因となる弾性部材の振動を考慮して、打消音が生成されることとなり、弾性部材の剛性を高めた場合でも、車室内の騒音を効果的に抑制することができる。

本発明の好適実施例によれば、前記振動騒音制御部が適応フィルタを含み、前記誤差信号及び前記弾性部材の前記歪に基づき適応フィルタの係数を更新するようにしている。これにより、効果的な騒音の抑制が可能となる。

また、前記弾性部材（４）が、可変弾性率を有する可変弾性部材をなし、当該振動騒音低減装置が、所定の条件下に於いて、前記弾性部材の弾性率を変更する弾性率制御部（５１）を有するものとすることができる。

これによれば、走行性能及び又は乗り心地を改善しつつ、車室内に伝達される騒音を低減することができる。

特に好適な実施例によれば、前記振動騒音制御部が、前記可変弾性部材の弾性率に応じて前記振動騒音制御部の打消音生成特性を変更するように構成されている。

これによれば、弾性部材の剛性（弾性率）を変更した場合に、路面からの振動が弾性部材を介して伝達されて車室内に生じる騒音に変換される際の周波数特性が変化しても、振動騒音制御部の特性を適宜適応することにより、弾性部材の弾性率の変化に関わらず、効果的な騒音の抑制が可能となる。

更に、前記歪センサが、前記可変弾性部材の弾性率を検出するためにも利用されるものとすることができる。

このようにして、歪センサを２つの目的に利用することができ、センサのコストを節約することができる。

前記振動騒音制御部が、前記可変弾性部材の弾性率の増大に応じて、前記打消音の少なくとも高周波成分を増大するよう構成されていると良い。

通常、可変弾性部材の弾性率が増大すると、騒音の高周波成分が増大することから、車室内の騒音を効果的に抑制することができる。

前記可変弾性部材の弾性率が増大したときには、前記適応フィルタの係数の更新幅を一時的に増大させると良い。

可変弾性部材の弾性率を増大させると、可変弾性部材の変形量が急激に減少することとなり、そのために、打消音が一時的に不足することになるが、そのようなときに、適応フィルタの係数の更新幅を一時的に増大させることにより、このような過渡的な状況に於ける騒音抑制性能の低下を回避することができる。

逆に、前記可変弾性部材の弾性率が減少したときには、前記弾性率の減少量に応じて、前記打消音が過大とならないように、前記適応フィルタの係数を直ちに更新すると良い（即ち、弾性部材の軟化と同時に、対応する誤差信号の検出前に係数の更新が行われる。）。これは、通常の誤差信号の検出に基づくフィードバック動作に対して、弾性率の変更の検出又は弾性率の変更の命令に基づくフィードフォワード動作と見ることができる。

可変弾性部材の剛性が低められると、可変弾性部材の変形量が急激に増大する。そのため、打消音が増大されることから、打消音の量が過大となる。そこで、事前に適応フィルタの係数を適切に更新しておけば、そのような過渡状態に於いて、打消音の量が過大となる事態を回避することができる。

本発明の特に好適な実施例によれば、前記可変弾性部材が、磁気粘弾性エラストマ部材（５）及び対応する電磁石（７）などからなる可変磁石（６、７）を含む。特に、前記可変磁石が電磁石（７）及び永久磁石（６）の組み合わせからなるものであると良い。

それにより、可変弾性部材の弾性率を、簡単に、しかも大きく変更することが可能となる。

特に、歪センサ（３１）が磁束検出センサを含むものとしたり、センサ（３１）を前記可変弾性部材内に埋設させると良い。

それにより、センサのコストを下げ、その信頼性及び耐久性を高めることができる。

このように本発明によれば、旋回性や操安性を向上し得ると共に車室内に伝達される振動騒音を低減することができ、車両の性能及び商品性を高めることができる。

発明が適用された車両用振動騒音低減装置の概略を示すブロック図である。 弾性部材の構造の一例を模式的に示す断面図である。 弾性部材の配置の一例を示す要部斜視図である。 本発明に基づく制御の有無による騒音レベルの違いをグラフで示した図である。 （ａ）本発明に基づく振動騒音低減装置に用いられる適応フィルタの係数を更新することにより誤差信号を最小化する原理を示す概念図、（ｂ）は可変弾性部材の剛性が高められた場合に遅れなく係数を最適化する過程を示す概念図、（ｃ）は可変弾性部材の剛性が低められた場合に遅れなく係数を最適化する過程を示す概念図である。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、本発明が適用された車両用振動騒音低減装置の概略を示すブロック図である。

図１に示された車両用振動騒音低減装置の制御回路を構成するＡＮＣ（Active Noise Control）装置１は車体２の適所に搭載される。また、車輪３を支持するサスペンション（図示省略）の車体２との連結部分には弾性部材４が設けられている。

図２は、弾性部材４の構造の一例を模式的に示す断面図である。図２に示されるように、弾性部材４は、磁気粘弾性エラストマ５と、永久磁石６と、電磁石７と、第１磁性体８と、第２磁性体９とを有する。図示された実施例では、磁気粘弾性エラストマ５は円形断面を有する円柱状をなしており、第１磁性体８及び第２磁性体９は、板状、特にディスク状をなしている。両磁性体８・９は、磁気粘弾性エラストマ５の両端面に取り付けられている。なお、両磁性体８・９から互いに相反する向きとなる外側にそれぞれボルト（図示省略）を突設し、各ボルトを対象部材に結合することにより、弾性部材４を介して車体２にサスペンションが支持されるものとすると良い。

磁気粘弾性エラストマ５は、マトリックスとしての粘弾性を有する基質エラストマ１１と、基質エラストマ１１内に分散された磁性粒子１２とを有する。基質エラストマ１１は、例えば、エチレン−プロピレンゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、シリコンゴム等の室温で粘弾性を有する公知の高分子材料であってよい。基質エラストマ１１は、所定の中心軸線Ａを有し、一側の外面に軸線Ａに直交する第１端面１４を画定し、第１端面１４と相反する側に、第１端面１４と平行に形成された第２端面１５を画定している。基質エラストマ１１は、任意の形状に形成することができ、例えば直方体や円柱形とすることができる。

磁性粒子１２は、磁場の作用によって磁気分極する性質を有するものであり、例えば、純鉄、電磁軟鉄、方向性ケイ素鋼、Ｍｎ−Ｚｎフェライト、Ｎｉ−Ｚｎフェライト、マグネタイト、コバルト、ニッケル等の金属、４−メトキシベンジリデン−４−アセトキシアニリン、トリアミノベンゼン重合体等の有機物、フェライト分散異方性プラスチック等の有機・無機複合体等の公知の材料から形成された粒子からなる。磁性粒子１２の形状は、特に限定はなく、例えば球形、針形、平板形等であってよい。磁性粒子１２の粒径は、特に限定はなく、例えば０．０１μｍ〜５００μｍ程度であってよい。

磁性粒子１２は、基質エラストマ１１内において、磁場が印加されていない状態においては互いの相互作用が小さく、磁場が印加された状態においては磁気相互作用によって互いに引力が作用するようになっており、磁場の強度が増大するに応じて相互作用する引力が増大する。製造過程に於いては、磁性粒子を未硬化のエラストマ・マトリックスに分散し、磁性粒子に対して磁場が印加された状態でエラストマ・マトリックスを硬化させる。このようにして、磁性粒子は磁場の方向に配向され、それにより磁気粘弾性エラストマ５のダイナミックレンジを増大させることができる。磁気粘弾性エラストマ５が磁場内に配置されると、その剛性（弾性率）が増大し、その増大の度合いは、磁場の強度に略比例する。図示された実施例では、基質エラストマ１１に対する磁性粒子１２の比は、体積分率で５％〜６０％程度であってよい。磁性粒子１２の基質エラストマ１１に対する分散状態は、基質エラストマ１１の各部において均一にしてもよいし、一部に密度差を設けてもよい。

ディスク状をなす第１磁性体８及び第２磁性体９は、強磁性体又はフェリ磁性を有する材料から形成され、例えばフェライト等の鉄系金属から形成されている。第１及び第２磁性体８・９は、外部磁場が無いときには磁化されず、磁場が印加されたときに、その向きに磁化するようになっている。第１磁性体８は、その主面をもって磁気粘弾性エラストマ５の第１端面１４に接着等によって接合され、第２磁性体９は、同じくその主面をもって磁気粘弾性エラストマ５の第２端面１５に同様に接合されている。これにより、第１磁性体８及び第２磁性体９は、磁気粘弾性エラストマ５を挟持するように配置されることになる。

電磁石７は、ボビン２１と、ボビン２１に巻回されたコイル２２とを有している。ボビン２１は、両端が開口した筒部２４と、筒部２４の両端から径方向外向きに突出した一対のフランジ部２５とを有している。コイル２２は、筒部２４の外周側に巻回されている。一方のフランジ部２５は、その主面をもって第１磁性体８の外側の主面に接合され、かつ筒部２４の中心軸が磁気粘弾性エラストマ５の軸線Ａと一致するようにされる。すなわち、電磁石７は、第１磁性体８及び磁気粘弾性エラストマ５と軸線方向に正対するように配置されている。フランジ部２５と第１磁性体８との接合は、接着剤や機械的な係止手段によって行われてよい。

永久磁石６は、ネオジム磁石やフェライト磁石、アルニコ磁石等の公知の永久磁石である。永久磁石６は、電磁石７の筒部２４の内孔２６に配置される。このとき、永久磁石６は、円柱形をなし、そのＮ極及びＳ極を結ぶ線分が、磁気粘弾性エラストマ５の軸線Ａと一致するように配置される。永久磁石６は、Ｎ極又はＳ極のいずれかが第１磁性体８に正対するように配置され、当接する。永久磁石６は、電磁石７の筒部２４及び又は第１磁性体８に接合されている。その場合の接合手段は、接着剤や機械的な係止手段であって良い。

永久磁石６及び電磁石７は、磁気粘弾性エラストマ５に磁場を印加する磁場印加手段を構成する。永久磁石６が発生する磁場は、向き及び強さが一定である。一方、電磁石７が発生する磁場は、コイル２２に供給される電流の向き及び強さに応じて、向き及び強さが変化する。また、電磁石７は、コイル２２に電力が供給されていない場合には磁場を発生しない。電磁石７は、永久磁石６の磁場と同じ向き、又は前記永久磁石の磁場と反対の向きの磁場を発生することができる。換言すると、電磁石７が形成するＮ極及びＳ極を結ぶ線分は、永久磁石６のＮ極及びＳ極を結ぶ線分と互いに平行になっており、また磁気粘弾性エラストマ５の軸線Ａと互いに平行になっている。本実施形態では、電磁石７が形成するＮ極及びＳ極を結ぶ線分、永久磁石６のＮ極及びＳ極を結ぶ線分、磁気粘弾性エラストマ５の軸線Ａは、１つの直線上に配置されている。

第１及び第２磁性体８・９は、永久磁石６及び電磁石７から生じる磁場によって磁化され、分極して磁石になる。第１及び第２磁性体８・９は、磁気粘弾性エラストマ５の第１端面１４及び第２端面１５を永久磁石６及び電磁石７の範囲にわたって覆うように配置されている。永久磁石６及び電磁石７から生じる磁場は、第１及び第２磁性体８・９を介することによって磁気粘弾性エラストマ５に一層均質に印加される。電磁石７を永久磁石６と同方向に磁化すると、両磁石により発生する磁束が加算され、例えば両磁石から発生する磁束密度が同一であれば、永久磁石６のみの場合に比して２倍の磁束密度を発生することができる。電磁石７を永久磁石６と同方向に磁化すると、両磁石により発生する磁束が互いに減算され、例えば両磁石から発生する磁束密度が同一であれば、両磁石により発生する磁束密度を略ゼロとすることができる。

また、基質エラストマ１１内には、磁束を検出し、それにより歪みを検出する手段としてのホール素子３１が埋設されている。ホール素子３１による検出信号は、図１に示されるようにＡＮＣ装置１に入力する。なお、歪み検出は、ホール素子３１に限られず、他の公知の歪センサからなるものであって良い。

図１に示されるように、車体２の車室２ａ内の適所に配置された騒音検出手段としてのマイクロフォン３３と、乗員の受聴点近傍に配置された打消音発生手段としてのスピーカ３２とが設けられている。ＡＮＣ装置１は、マイクロフォン３３で検出された騒音検出信号が低減されるようにスピーカ３２から発生する打消音ＣＳを制御すると共に、上記電磁石７のコイル２２に電力を供給し、ホール素子３１からの検出信号を用いたフィードバック制御を行う。

図３は、弾性部材４の配置の一例を示す要部斜視図であり、前輪（車輪３）を支持するサスペンション部分を示している。車体２の前部のフレーム（図示省略）には、図に示されるように井桁型のサブフレーム４１が結合される。サブフレーム４１の左右両側には、アッパーアーム４２とロアアーム４３とを介して揺動可能に支持されたナックル４４が設けられ、ナックル４４に車輪３が回転自在に支持されている。なお、左右対称の構造のため、図では右側車輪３側を代表として示している。また、ロアアーム４３と車体２のフレームとの間にはダンパ装置４５が介装されている。

サブフレーム４１は、サブフレーム４１の４隅に設けられたサブフレームマウントブッシュ４ａを介して、車体２の下面に取り付けられている。Ａアームをなすアッパーアーム４２の基端が、１対のアッパーアームブッシュ４ｂを介して、サブフレーム４１に枢支されている。ロアアーム４３の基端が、ロアアームブッシュ４ｃを介して、サブフレーム４１に枢支されている。ダンパ装置４５の上端は、ダンパマウントラバー４ｄを介して、車体２に結合されている。これら各ブッシュ４ａ〜４ｃ及びダンパマウントラバー４ｄは、上記弾性部材４を用いて構成され、路面Ｒｄから車輪３を介して車体２に伝達される振動伝達経路中に配設されている。

ＡＮＣ装置１は、図１に示されるように、車両情報取得手段としての車両情報検出部６１からの車両情報（車速、操舵角、操舵速度等）が入力すると共に、上記各ブッシュ４ａ〜４ｃ及びダンパマウントラバー４ｄを代表して示す弾性部材４のコイル２２に電力を供給するための弾性率変更手段としてのＭＲＥ制御部５１を備える。ＭＲＥ制御部５１には、弾性部材４のホール素子３１からの検出信号が入力する。弾性部材４のホール素子３１からの検出信号は、後記するように、ＡＮＣ装置１に含まれる信号調整部５２にも入力する。

ホール素子３１により検出される弾性部材４（ＭＲＥブッシュ）の歪み信号は、信号調整部５２により適応フィルタ５６へ入力される基準信号（Ｘ）に変換される。信号調整部５２は、ＭＲＥ制御部５１が行うＭＲＥ剛性制御に基づき出力される剛性制御信号Ｉｓによりその特性が調整される。即ち、信号調整部５２は、ＭＲＥ制御部５１からのコイル２２に出力する電力に対応する剛性制御信号Ｉｓに応じて、各弾性部材４（ＭＲＥブッシュ）の歪み信号を処理するに際して、そのゲインおよび位相特性を調整可能であるように構成されている。

また、ＡＮＣ装置１は、更に車室の音響特性をモデル化して得られる伝達関数Ｃ＾を内蔵し、基準信号（Ｘ）を、車室の音響特性を考慮して補正した補正基準信号（Ｘｃ）に変換するための伝達関数設定部５３と、基準信号（Ｘ）を処理することにより打ち消し音信号Ｓｃを生成する適応フィルタ５６と、マイクロフォン３３から得られた誤差信号e及び補正基準信号（Ｘｃ）を入力としてＬＭＳ（Least Mean Square：最小二乗法）アルゴリズムを実行することにより、適応フィルタ５６のフィルタ係数を最適値に更新するフィルタ係数更新部５７とを有する。

このように、フィルタ係数更新部５７は、スピーカ３２に供給される信号とマイクロフォン３３の出力信号との間の伝達関数Ｃ＾を用いて、基準信号（Ｘ）を処理して得られる補正基準信号（Ｘｃ）及びマイクロフォン３３から得られた誤差信号eに基づいて適応フィルタ５６を適宜更新する。適応フィルタ５６は、ホール素子３１からの弾性部材４（ＭＲＥブッシュ）の歪み信号を処理し、車室内の振動騒音ＮＳを低減するための打ち消し音信号Ｓｃを出力する。この打ち消し音信号Ｓｃは、オーディオにも用いられるアンプ（図示省略）およびスピーカ３２を介して打消音ＣＳとして車室内に出力される。

なお、図１は、前サスペンションに適用した弾性部材４（ＭＲＥブッシュ）と車室内の前席用のマイクロフォン３３と前席に配置したスピーカ３２とをそれぞれ１つずつ配設した構成を示している。しかしながら、本発明は、図示例に限られるものではなくスピーカ３２及びマイクロフォン３３を、それぞれ任意の箇所に及び任意の個数をもって配設した構成が可能である。例えば、前後輪あるいは４輪毎に、更に、アッパーアームやロアアームなどの複数のサスペンション部位のそれぞれに弾性部材４を配設し、前後席あるいは前後左右の４席のそれぞれにマイクロフォン３３を配置したり、オーディオ用に車室に配置された複数のスピーカ３２をそれぞれ制御信号で動かすなどのマルチチャンネル化が可能である。

ＡＮＣ装置１において、マイクロフォン３３で検出される振動騒音ＮＳに対する、スピーカ３２から発生させる打消音ＣＳによる相殺制御は、特許文献１に開示されているように公知であり、その相殺制御により振動騒音ＮＳの低減が可能である。

なお、信号調整部５２により生成される基準信号（Ｘ）に基づいて適応フィルタ５６では、打ち消し音信号Ｓｃが生成される。フィルタ係数更新部５７では、サンプリング時間毎に誤差信号ｅが最小となるように、適応アルゴリズム演算（例えばＬＭＳアルゴリズム）を用いて適応フィルタ５６の係数が演算される。適応フィルタ５６から出力される打ち消し音信号Ｓｃに基づいてスピーカ３２から打消音ＣＳが出力される。

本発明が適用された車両では、上記したようにサスペンションの振動伝達経路に各ブッシュ４ａ〜４ｃ及びダンパマウントラバー４ｄが配設され、各弾性部材４は、車両情報に応じてＭＲＥ制御部５１からの電力供給により剛性が増大する。それにより、車両の旋回性や操安性が向上する。車両情報としては、ステアリング３５の操作（所定値以上の操舵角や操舵速度）であってよく、その他に例えば車速・エンジン回転数・ギヤポジション・エンジン負荷等であってもよい。

しかしながら、振動伝達経路に設けられた弾性部材４の剛性が増大すると、弾性部材４での振動吸収が低減され、それに伴って車室２ａ内に生じる振動騒音ＮＳが増大する。特に、高周波域の振動騒音ＮＳについて、この傾向が顕著である。低周波域の振動騒音ＮＳについては、スピーカ３２及びマイクロフォン３３の数や、それらの配置に関わらず、ＡＮＣ装置１により比較的効果的に打ち消すことができる。それに対して、高周波域の振動騒音ＮＳについては、指向性が高くかつ減衰特性が大きいことから、スピーカ３２及びマイクロフォン３３の数や、それらの配置によっては、ＡＮＣ装置１により比較的効果的に打ち消すことができない場合がある。

本発明が適用されたＡＮＣ装置１では、ＭＲＥ制御部５１が弾性部材４の剛性を制御し、同時に、基準信号（Ｘ）に基づいて適応フィルタ５６がより効果的に振動騒音ＮＳを打ち消すことができるように、信号調整部５２のゲイン及び位相特性を調整する。信号調整部５２には、その時点に於ける弾性部材４の剛性に応じて、最適なゲイン及び位相特性を与えるためのマップを備えているものであると良い。例えば、弾性部材４の剛性を高くする程、前記打消音の高周波成分を増大させるように生成することができる。

従って、本実施例に基づくＡＮＣ装置１によれば、振動騒音ＮＳを打ち消す性能を実質的に損なうことなく、車両の操縦性を最適化するように、サスペンションの剛性を変更することができる。ＭＲＥ制御部５１は、各弾性部材４の剛性を制御し、信号調整部５２のゲイン及び位相特性を調整するべく構成されている。

図４は、本発明に基づく制御の有無による騒音レベルの違いを示すグラフである。図において、横軸に周波数を、縦軸に騒音レベルを示す。略２００Ｈｚより低い周波数を騒音の低周波領域とし、それより高い周波数を高周波領域として示している。車内騒音の多くは、車両が舗装路上を直進するときに、タイヤが路面上を転動することにより発生し、弾性部材４を介して車内に伝達されることによるものである。通常、低周波領域の騒音は、弾性部材４の剛性に関わらず比較的効果的に打ち消すことができる。しかしながら、例えば旋回時等に弾性部材４の剛性が高められると、通常、高周波領域の騒音が、騒音打消し動作によってはそれ程効果的には減衰されない。

しかるに、図示された実施例では、効果的な騒音打消し動作を実現することができる。グラフに於いて、二点鎖線により騒音打消し動作が行われない場合の騒音レベルを示す。全周波領域に渡って騒音レベルが高い。騒音打消し動作が行われると、実線により示されるように、全周波領域に渡って騒音レベルが低減される。

弾性部材４の剛性が突然高められると、弾性部材４に作用する外力は通常一定であることから、弾性部材４の変形量が急激に減少する。そのため、打消音が低減されることから、そのような過渡状態に於ける打消音の量が不足する。同様に、弾性部材４の剛性が突然低められると、弾性部材４に作用する外力は通常一定であることから、弾性部材４の変形量が急激に増大する。そのため、打消音が増大されることから、そのような過渡状態に於ける打消音の量が過大となる。そこで、このような問題を解消するために何らかの対策が必要となる。

図１は、本発明に基づく騒音打消し動作の原理を示しているが、同図から理解されるように、マイクロフォン３３により検出された騒音誤差信号ｅは以下の式により示される。
ｅ ＝ ＲＷ＾Ｃ＾＋ｄ −−−（１）
ここでＲは、車室に伝達されるロードノイズに起因する騒音源であり、Ｗ＾は適応フィルタ５６の伝達関数であり、Ｃ＾は車室の音響伝達特性の伝達関数である。更に、ロードノイズを含む騒音をｄとする。このとき、ｅ＝０とすることにより、車内騒音を完全に打ち消すことができる。ここで可変であるのはＷ＾のみであることから、ＬＭＳアルゴリズムに基づき、適応フィルタ５６の係数を、騒音誤差信号ｅの２乗値を最小化するように更新すれば良い。この更新動作は、次の式で表されるように各制御サイクル毎に実行される。
Ｗ_ｎ＋１ ＝ Ｗ_ｎ − ＭｅＲＣ＾−−−（２）
適応フィルタ５６の係数の最大更新幅は、ステップサイズパラメータＭにより決定される。通常時のステップサイズパラメータＭは、騒音打消し信号が、過度のオーバーシュートを伴うことなく、騒音レベルの変化に迅速に追従し得るように設定される。

適応フィルタ５６の係数は、騒音誤差信号ｅがゼロとなるように更新されて行くが、これを図示すると図５ａに示されるような誤差曲面上の動作点により表すことができる。ここで、ＭｅＲＣ＾は、誤差曲面の傾きに対応する。なぜならば、上式（１）に基づくｅ^２をＷで偏微分すれば２ｅＲＣ＾となるからである。この誤差曲面の傾きの小さい方向、つまり、誤差曲面の底に向かい適応フィルタ５６を更新することになる。

例えば、弾性部材４の剛性が突然高められ、弾性部材４の変形量が急激に減少したとする。その結果、騒音打消し信号が小さくなり、騒音打消し信号の不足のために騒音レベルが増大する。本発明によれば、そのような場合に於ける騒音打消し信号の不足を最小化するように、ステップサイズパラメータＭを増大させる。この場合、オーバーシュートのリスクを回避するために、図５ｂに示されるように、過渡的な騒音打消し動作に於いては、初期にはステップサイズパラメータＭを大きくし、その後ステップサイズパラメータＭを小さくするようにすると良い。それにより、騒音誤差信号ｅを早期に最小化し、しかも制御の安定性を確保することができる。

逆に、弾性部材４の剛性が突然低められ、弾性部材４の変形量が急激に増大したとする。そのため、騒音打消し信号が過大となり、過大な騒音打消し信号に起因する異音が発生する惧れがある。そこで、本発明によれば、そのような場合に於ける騒音打消し信号が過大とならないように、図５ｃに示されるように、予め、弾性部材４の剛性の低下と同時に、（例えば剛性制御信号Ｉｓを参照することにより）適応フィルタ５６の係数を、剛性低下量に対応する度合いをもって減少させる。このようにして、弾性部材４の変形量の増大に同期して、騒音打消し信号が急激に減少される。その結果、過大な騒音打消し信号のために発生し得る不快な打消音の発生を回避することができる。その後、適応フィルタ５６の係数を適宜調整するようにする。このようにして、弾性部材４の剛性の急激な低下時に騒音打消し信号が一時的に過大となることによる騒音打消し信号に起因する異音を回避することができる。これは、通常の誤差信号の検出に基づくフィードバック動作に対して、弾性率の変更の検出又は弾性率の変更の命令に基づくフィードフォワード動作と見ることができる。従って、係数の更新は弾性部材４の軟化と同時に、対応する誤差信号の検出前に行われる。

剛性を高くすることにより発生する騒音レベルの大きな部分が高周波領域の騒音レベルが高まることによるものであることから、剛性を高くする制御に応じて高周波領域の打消音の強さを大きくすることで、剛性を高くすることにより発生する騒音を相殺することができる。マイクロフォン３３で検出した騒音検出信号に基づいて相殺信号を生成する場合には、高周波音の指向性が高いために、車室２ａ内の騒音を低減したい箇所にマイクロフォン３３を配置したり、車室２ａ内の複数箇所にマイクロフォン３３を配置する必要がある。

それに対して本発明によれば、騒音打消し動作のアルゴリズムに僅かな変更を加えるのみで、スピーカ３２及びマイクロフォン３３の数及び配置に関する制約に関わらず、全周波領域に渡って好適な振動騒音低減を行うことができる。従って、大幅なコスト削減を達成することができる。

以上、本発明を、その好適実施形態の実施例について説明したが、当業者であれば容易に理解できるように、本発明はこのような実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、弾性部材４は、コイル２２と永久磁石６とを組合せて磁気粘弾性エラストマ５に印加する磁場の強さを加減するようにしたが、コイル２２のみとし、または永久磁石６を近接離反させる構造とするものであってもよい。また、上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。

１ ＡＮＣ装置（振動騒音制御手段）
４ 弾性部材
５ 磁気粘弾性エラストマ（磁気粘弾性体）
２２ コイル（磁場印加手段）
３１ ホール素子（歪み検出手段）
３２ スピーカ（打消音発生手段）
３３ マイクロフォン（騒音検出手段）
５１ ＭＲＥ制御部（弾性率変更手段・磁場制御手段）
５６ 適応フィルタ
５７ フィルタ係数更新部
６１ 車両情報検出部（車両情報取得手段）

Claims (15)

1. 車両用振動騒音低減装置であって、
   車室内の騒音を検出する騒音検出部（３３）と、
   打消音を発生する打消音発生部（３２）と、
   前記騒音検出部により検出された誤差信号に基づいて、前記打消音により前記騒音を相殺するように前記打消音発生部を制御する振動騒音制御部（５６）と、
   路面から車室内への振動の伝達経路中に介設された弾性部材（４）と、
   前記弾性部材の歪を検出する歪センサ（３１）とを有し、
   前記振動騒音制御部（５６）が、前記歪センサにより検出された歪を考慮して、前記打消音発生部を制御することを特徴とする車両用振動騒音低減装置。
2. 前記振動騒音制御部が適応フィルタを含み、前記誤差信号及び記弾性部材の前記歪に基づき適応フィルタの係数を更新することを特徴とする請求項1に記載の車両用振動騒音低減装置。
3. 前記弾性部材（４）が、可変弾性率を有する可変弾性部材をなし、当該振動騒音低減装置が、所定の条件下に於いて、前記弾性部材の弾性率を変更する弾性率制御部（５１）を有することを特徴とする請求項２に記載の車両用振動騒音低減装置。
4. 前記振動騒音制御部が、前記可変弾性部材の弾性率に応じて前記振動騒音制御部の打消音生成特性を変更するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用振動騒音低減装置。
5. 前記歪センサが、前記可変弾性部材の弾性率を検出するためにも利用されることを特徴とする請求項４に記載の車両用振動騒音低減装置。
6. 前記振動騒音制御部が、前記可変弾性部材の弾性率の増大に応じて、前記打消音の少なくとも高周波成分を増大するよう構成されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用振動騒音低減装置。
7. 前記可変弾性部材の弾性率が増大したときには、前記適応フィルタの係数の更新幅を一時的に増大させることを特徴とする請求項３に記載の車両用振動騒音低減装置。
8. 前記可変弾性部材の弾性率が減少したときには、前記弾性率の減少量に応じて、前記打消音が過大とならないように、前記適応フィルタの係数を直ちに更新することを特徴とする請求項３に記載の車両用振動騒音低減装置。
9. 前記可変弾性部材が、磁気粘弾性エラストマ部材（５）及び対応する可変磁石（６、７）を含むことを特徴とする請求項３に記載の車両用振動騒音低減装置。
10. 前記可変磁石が電磁石（７）を含むことを特徴とする請求項９に記載の車両用振動騒音低減装置。
11. 前記可変磁石が電磁石（７）及び永久磁石（６）の組み合わせを含むことを特徴とする請求項９に記載の車両用振動騒音低減装置。
12. 前記歪センサ（３１）が磁束検出センサを含むことを特徴とする請求項９に記載の車両用振動騒音低減装置。
13. 前記歪センサ（３１）が前記可変弾性部材内に埋設されていることを特徴とする請求項１２に記載の車両用振動騒音低減装置。
14. 前記歪センサ（３１）が、前記弾性率制御部（５１）による前記可変弾性部材の弾性率のフィードバック制御に利用されることを特徴とする請求項３に記載の車両用振動騒音低減装置。
15. 前記可変弾性部材（４）が前記車両のサスペンションに内蔵されていることを特徴とする請求項３に記載の車両用振動騒音低減装置。

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