JP4702469B2 - 車両の音響解析装置 - Google Patents

Description

本発明は、ＣＡＥ（computer Aided Engineering）による車両の音響解析装置に関する。

ＣＡＥは商品開発の各ステージにおいて構造を決定する有効な手段として活用され、その適用を年々拡大・強化してきた。また、その適用内容は単に性能目標を満足させるだけでなく軽量化検討など多種多様化しており、ＣＡＥの業務量は急速に増加している。このような状況の中、新しいＣＡＥ技術を確実に商品開発へ反映させるためにはＣＡＥ適用領域の拡大と共に適用業務の質と生産性の向上を同時に考えていく必要がある。

ＣＡＥの車両開発への適用は以前より盛んに行われているが、とりわけ車内音響解析については、例えば特許文献１，２に記載された技術が知られている。特許文献１は、３Ｄ−ＣＡＤデータによる車両モデルにおいて、空気音と個体音を算出することで音響の大きさを算出する技術を開示している。また、特許文献２は、構造体の加振点を加振した場合の評価位置における音響レベルに及ぼす寄与度を入力した特定の着目周波数によって算出する技術を開示している。

特開２００３−１８６９１７号公報 特開２００６−１８５１９３号公報

しかし、従来のＣＡＥによる音響解析は、特定の周波数によってのみ解析するものであり、所定周波数範囲における音圧特性分布を把握した上での音響解析を実施することができないという問題があった。

したがって、本発明の目的は、音響の所定周波数範囲における音圧特性分布を把握しながら、特定周波数の詳細分析を行うことが可能な車両の音響解析装置を提供することにある。

本発明の一側面によれば、車両の音響解析装置であって、音の入力源に対応する複数の荷重入力点を設定する荷重設定手段と、設定された前記複数の荷重入力点から伝達される音の音圧の評価点を設定する評価点設定手段と、有限要素法により、前記複数の荷重入力点と前記評価点との間の各経路の音圧の周波数特性をそれぞれ計算する計算手段と、各経路の周波数ごとの音圧の違いを明示する態様で、前記計算手段で得られた各経路の音圧の周波数特性を表示する表示手段と、各経路の音響特性を、前記表示手段により表示された表示画面上にて経路ごとに変更可能な音響特性変更手段と、前記音響特性変更手段により変更された各経路の音響特性に基づき各経路の音圧の周波数特性を再演算するとともに、再演算結果を前記表示手段に表示させる再演算手段とを有することを特徴とする車両の音響解析装置が提供される。

この構成によれば、音響に関係する所定周波数範囲における音圧特性分布を把握しながら、特定周波数の詳細分析を実施することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記計算手段は、全経路のトータル音圧に対する各荷重入力点の音圧成分の寄与を計算する手段を含み、前記表示手段は、各経路の前記寄与を表示することが好ましい。

この構成によれば、いずれの経路による音圧が大きいかを把握することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記各経路ごとの音圧を変更する各経路音圧変更手段を更に有し、前記表示手段は、変更された各経路の音圧に基づいて算出された各経路の音圧の周波数特性を表示することが好ましい。

この構成によれば、任意の経路から入る音圧を変更した場合の全体の音圧、他経路からの音圧への効果を推定することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、評価領域を設定する評価領域設定手段を更に有し、前記表示手段は、設定された前記評価領域の音圧、又は体積加速度をゼロ、又は所定量低減したときの音圧特性を表示することが好ましい。

この構成によれば、いずれかの車体パネルに対策を講じた場合の効果を把握することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記評価領域設定手段は、分割面を指定することにより前記評価領域を設定することが好ましい。

この構成によれば、評価領域を簡単に設定することができる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記計算手段は、車体を構成する複数の車体パネルのそれぞれに対して音圧の周波数特性を計算するとともに、全経路のトータル音圧に対する各車体パネルの寄与を計算する手段を含み、前記表示手段は更に、特定周波数において寄与が高い車体パネルを表示することが好ましい。

この構成によれば、車体パネルごとの音圧分布を把握でき、いずれの車体パネルに対策が必要になるのかを把握することが可能になる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記表示手段は、振動すると音になりやすい音響放射係数の大きい車体パネル、又は車室内の空気を励起している体積加速度の大きい車体パネル、又は上記音響放射係数と体積加速度の積算より算出される音への寄与が高い車体パネル、の少なくともいずれかを表示することが好ましい。

この構成によれば、音響放射係数、又は体積加速度の大きいパネルを把握し、いずれの車体パネルにいずれの対策が必要になるのかを把握することが可能になる。

本発明の好適な実施形態によれば、前記表示手段は、各周波数において音圧に寄与が高い音響モードを表示することが好ましい。さらに、前記表示手段は、特定周波数において音圧に寄与が高い音響モードの形態を表示することが好ましい。

この構成によれば、車室内空洞共鳴モードである音響モードと車体パネルの共振の連成寄与を分析し、連成によって車内音が高くなっている共振系を分離することで車内音低減の対策を効果的に検討することができる。

本発明によれば、音響の所定周波数範囲における音圧特性分布を把握しながら、特定周波数の詳細分析を行うことが可能な車両の音響解析装置が提供される。

実施形態における車両の音響解析装置を実現するコンピュータシステムの概略構成を示す図。 実施形態におけるハードディスクドライブの記憶内容の一例を示す図。 実施形態の車両の音響解析装置よるデータ作成手順を示すフローチャート。 実施形態における評価条件設定パネルの一例を示す図。 荷重入力点における音圧成分の概念図。 トータル音圧に対する荷重入力点における音圧成分の寄与の概念図。 評価点ｋ、構造−音響連成点ｊにおける音圧成分の概念図。 トータル音圧に対する構造−音響連成点ｊの音圧成分の寄与の概念図。 パネル領域における音圧成分の概念図。 トータル音圧に対するパネル領域における音圧成分の寄与の概念図。 音響モードｍにおける音圧成分の概念図。 トータル音圧に対する音響モードｍの音圧成分の寄与の概念図。 実施形態における経路分析パネルの一例を示す図。 実施形態におけるパネル寄与分析の一例を示す図。 実施形態におけるパネル領域寄与分析パネルの一例を示す図。 実施形態における音響モード寄与率分析パネルの一例を示す図。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の実施に有利な具体例を示すにすぎない。また、以下の実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが本発明の課題解決手段として必須のものであるとは限らない。

本実施形態における車両の音響解析装置は、専用のハードウェアロジックにより実現することもできるが、現在では汎用のコンピュータシステムによって十分実用的なレベルで実現することが可能である。具体的には、近年のコンピュータの演算能力によれば、100万要素・節点を超える有限要素法モデルも全く普通のものであり、これらのモデルでは、ほとんど全ての車両部品やコンポーネントが5mmあるいは10mmといったシェルやソリッドを用いて等しくモデル化されうる。

図１は、本実施形態における車両の音響解析装置を実現するコンピュータシステムの概略構成を示す図である。図示のコンピュータシステムは、システム全体の制御をつかさどるＣＰＵ１、ブートプログラムや固定的なデータ等を記憶しているＲＯＭ２、メインメモリとして機能するＲＡＭ３をはじめ、以下の構成を備える。

ＨＤＤ４は２次記憶装置としてのハードディスクドライブであって、図２に示すように、ここにオペレーティングシステム（ＯＳ）４１、音響解析プログラム４２、有限要素モデルデータ４３、入力荷重データ４４等が格納される。この他、音響解析プログラム４２の実行によって作成される有限要素法解析の各種計算結果もこのＨＤＤ４に記憶される。

ＶＲＡＭ５は表示しようとするイメージデータを展開するメモリであり、ここにイメージデータ等を展開することで画面表示装置の一例であるＣＲＴ６に表示させることができる。７および８はそれぞれ、入力装置としてのキーボードおよびマウスである。また、このコンピュータシステムはインタフェース（Ｉ／Ｆ）９を介して外部機器と通信を行うことが可能である。

以上の構成において、音響解析プログラム４２は例えば、キーボード７あるいはマウス８からの特定の指示イベントに応じて起動される。その際、音響解析プログラム４２はＲＡＭ３にロードされ、ＣＰＵ１によって実行される。これによってこのコンピュータシステムは車両の音響解析装置として機能することになる。

なお、このコンピュータシステムは上記のようなスタンドアロンの形式ではなく、クライアントサーバ型のネットワークシステムの形式をとりうることはいうまでもない。

図３は、本実施形態の車両の音響解析装置よるデータ作成手順を示すフローチャートである。以下では、このフローチャートおよび図４以降の図面を参照しながら、本実施形態における車両の音響解析装置の動作を詳しく説明する。

本実施形態における車両の音響解析装置は、以下を目的としたＣＡＥプロセス・オートメーション・システムである。
・標準的な解析業務プロセスを自動化する。
・解析結果を多様な分析手法でインタラクティブに表示し、現象の理解、対策の方向付けを効率化する。
・解析標準、新技術の受け皿（プラットフォーム）とする。

また、本実施形態における車両の音響解析装置は、例えば、サスペンション，エンジンマウントから車体へ入る荷重を入力したときの騒音を評価するものであり、低周波騒音であるアイドル振動，ロックアップ振動などのアナライザー、中周波騒音であるエンジンこもり音，ロードノイズなどのアナライザーを備えている。

（ホーム画面）
音響解析プログラム４２を起動すると、ＣＲＴ６にはホーム画面が表示される。この画面は、プロセス・ツリーと、各種分析結果を表示する任意の数のジョブ・フォームで構成される。プロセス・ツリーは、業務プロセスの単位と順序をツリー状に表示する。ジョブ・フォームは、モデル定義、計算投入、計算結果の評価・分析などを行うＧＵＩを提供する。ジョブ・フォームの内容は例えばＸＭＬデータとして保存されうる。プロセス・ツリーもしくはタブの選択（例えばマウス８のクリックによる）によって各種データ設定用パネルに切り替えることができる。

（目標設定パネル）
プロセス・ツリーの“目標設定−目標設定”を選択すると、目標設定パネルが表示される。目標設定パネルでは、目標値を入力する。目標値の入力としては、後述する各評価位置（例えば耳位置、以下「評価点」ともいう。）に対し目標値を入力する。あるいは、そのときの走行速度を入力するようにしても良い。または、各評価点（耳位置）において、エンジン回転数に対する関数として、目標ラインを入力するようにしても良い。

（モデル定義パネル）
プロセス・ツリーの“計算実行−モデル定義”を選択すると、モデル定義パネルが表示される。モデル定義パネルでは、計算に使用する構造モデルデータ（例えば、Nastranファイル）をインクルードファイルとして読み込む（図３のステップＳ１）。

（評価条件設定パネル）
プロセス・ツリーの“計算実行−評価条件の設定”を選択すると、評価条件設定パネルが表示される。評価条件設定パネルでは、実働荷重および評価位置の設定を行う（図３のステップＳ２、Ｓ３）。このうち実働荷重は、予め実験より求められた測定データ、又は計算により求められた計算データのファイルを読み込むことで、グリッドの各節点ｉに入力される荷重（図５、図７、図９のＦｉ）が設定される。また、評価位置ｋの設定は、図４のチェックボックス７５にチェックマークつけることで乗員が着座した場合の耳位置に相当する位置を選択し、評価位置の指定方法をボックス７６に選択入力し、節点番号（ＧＩＤ）又は三次元座標データをボックス７７に入力することで設定するもので、複数個所を設定することも可能である。

（計算条件設定パネル）
プロセス・ツリーの“計算実行−計算条件の設定”を選択すると、計算条件設定パネルが表示される。計算条件設定パネルでは、パラメータ・カード、固有値解析の条件、周波数応答解析の条件の設定を行う（図３のステップＳ４）。

（計算投入パネル）
プロセス・ツリーの“計算実行−計算投入”を選択すると、計算投入パネルが表示される。計算投入パネルにおいて、プロジェクトコード、タスクＩＤ、ステージ等を選択又は指定した後、「計算開始」ボタンをクリックすることにより、設定された条件で有限要素法解析計算の実行が開始される（図３のステップＳ５）。

（有限要素法解析計算の内容）
ステップＳ５の有限要素法解析計算においては以下のような計算が行われる。各計算結果はＨＤＤ４に格納される。

＜荷重入力点における音圧成分＞
図５に、荷重入力点ｉ、評価点ｋ、における音圧成分の概念図を示す。
荷重入力点ｉに荷重Ｆｉが入力された場合の評価点ｋにおける荷重入力点ｉの荷重入力点音圧成分は次式で算出される。
ここで、Ｆ：荷重、Ｐ：音圧を表し、荷重入力点ｉ→音圧評価点ｋの伝達関数（Ｐ／Ｆ）ｊｋは、荷重入力点ｉ、音圧評価点ｋ、音周波数に依存する関数で、予め、測定したデータ、又は演算により求められる。

評価点ｋにおける荷重入力点ｉのインデックス集合である領域Ｉによるトータル音圧は次式で算出される。

＜荷重入力点寄与率＞
図６に、トータル音圧に対する荷重入力点ｉの音圧成分の寄与の概念図を示す。
トータル音圧に対する荷重入力点ｉの音圧成分の寄与は、位相を考慮して、荷重入力点音圧成分のトータル音圧方向の成分として、次式で算出される。

＜構造−音響連成点音圧成分＞
図７に、構造−音響連成点ｊ、評価点ｋにおける音圧成分の概念図を示す。
領域Ｉの荷重入力点ｉに荷重Ｆｉが入力され、構造−音響連成点ｊとした場合の評価点ｋにおける構造―音響連成点音圧成分は次式で算出される。
ここで、Ｑ'：車室内の空気を励起するパネル部の体積加速度を表し、荷重入力点ｉ→構造―音響連成点ｊの伝達関数（Ｑ'／Ｆ）ｉｊは、荷重入力点ｉ、構造―音響連成点ｊ、音周波数に依存する関数、構造―音響連成点ｊ→評価点ｋの伝達関数（Ｐ／Ｑ'）ｊｋは、構造―音響連成点ｊ、音圧評価点ｋ、音周波数に依存する関数であり、予め、測定したデータ、又は演算により求められる。

評価点ｋにおける構造―音響連成点ｊのインデックス集合である領域Ｊによるトータル音圧は次式で算出される。

＜構造−音響連成点寄与率＞
図８に、トータル音圧に対する構造−音響連成点ｊの音圧成分の寄与の概念図を示す。
トータル音圧に対する構造−音響連成点ｊの音圧成分の寄与は、位相を考慮して、構造―音響連成点音圧成分のトータル音圧方向の成分として、次式で算出される。

＜パネル領域音圧成分＞
図９に、構造―音響連成点領域Ｊの部分集合であるパネル領域ｌ、評価点ｋにおける音圧成分の概念図を示す。
領域Ｉの荷重入力点ｉに荷重Ｆｉが入力され、構造−音響連成点領域Ｊの部分集合であるパネル領域ｌとした場合の評価点ｋにおけるパネル領域音圧成分は次式で算出される。
ここで、荷重入力点ｉ→構造―音響連成点ｊの伝達関数（Ｑ'／Ｆ）ｉｊ、構造―音響連成点ｊ→評価点ｋの伝達関数（Ｐ／Ｑ'）ｊｋは、上述のものと同じである。

評価点ｋにおけるパネル領域ｌのインデックス集合である領域Ｌによるトータル音圧は次式で算出される。

＜パネル領域寄与率＞
図１０に、トータル音圧に対するパネル領域ｌの音圧成分の寄与の概念図を示す。
トータル音圧に対するパネル領域ｌの音圧成分の寄与は、位相を考慮して、パネル領域音圧成分のトータル音圧方向の成分として、次式で算出される。

＜音響モード音圧成分＞
図１１に、音響モードｍ、評価点ｋにおける音圧成分の概念図を示す。
領域Ｊの構造―音響連成点ｊにて音響モードｍの体積加速度Ｑ'ｊが連成した場合の評価点ｋにおける音響モード音圧成分は次式で算出される。
ここで、音響モードｍのみを採用した場合の構造―音響連成点ｊ→評価点ｋの伝達関数（Ｐ／Ｑ'）ｐａｒｔｉａｌ，ｊｋｍは、連成点ｊ、音圧評価点ｋ、音周波数に依存する関数であり、予め、測定したデータ、又は演算により求められる。

評価点ｋにおける音響モードｍのインデックス集合Ｍによるトータル音圧は次式で算出される。

＜音響モード寄与率＞
図１２に、トータル音圧に対する音響モードｍの音圧成分の寄与の概念図を示す。
トータル音圧に対する音響モードｍの音圧成分の寄与は、位相を考慮して、音響モード音圧成分のトータル音圧方向の成分として、次式で算出される。

ステップＳ５における有限要素法解析計算の内容は概ね以上のとおりである。

（経路分析パネル）
プロセス・ツリーの“性能評価分析−経路分析”を選択すると、図１３に示すような経路分析パネルが表示される。

この経路分析パネルの左上部には、評価点における音圧レベル（ＳＰＬ）の周波数グラフ５１が表示される。このＳＰＬの周波数グラフには、式（１−２）において、領域を全領域とし、全ての荷重入力点とした場合の全経路のトータル音圧のＳＰＬの周波数グラフ５１ｂが表示されるとともに、カーソル５１ａが位置する特定の周波数において各入力経路別の寄与が、式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）の周波数に依存する伝達関数を特定周波数とすることにより算出され、このうち、寄与の高い上位３つの経路のＳＰＬの周波数グラフ５１ｃ、５１ｄ、５１ｅが表示される。したがって、カーソル５１ａの位置を移動させることで、カーソルで特定された周波数における寄与の高い別の上位３つの経路のＳＰＬの周波数グラフ５１ｃ、５１ｄ、５１ｅが表示されることとなる。これにより、例えば、エンジンマウントやサスペンションなどから車体へ入る荷重に対して音に寄与が高い入力源を特定することができる。

上記周波数グラフの右隣には、音響の入力経路別のサウンドスペクトログラム５２が表示される。これにより、各周波数での音の入力源を容易に分析することが可能になる。

また、この経路分析パネルの下部５３には、ＳＰＬの周波数グラフ５１においてカーソル５１ａが位置する特定の周波数での、Ｐ（音圧）５３ａ、荷重入力に対する感度を表すＰ／Ｆ（ポイントイナータンス（音圧／荷重入力））５３ｂ、Ｆ（荷重入力）５３ｃ、荷重入力に対するパネル変化量を表すＡ／Ｆ（車体感度特性）５３ｄ、パネル変化によるエネルギー量を表すＷｏｒｋ（仕事量）５３ｅの全体に対する寄与が、例えば、フロントストラットマウントやフロントサブフレームなどの各経路別に（さらにＸ方向、Ｙ方向、Ｚ方向などの方向別に）棒グラフにて表示される。

このうち、Ｐ（音圧）５３ａは、式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）により算出され、Ｆ（荷重入力）５３ｃは、入力されたデータを経路ごとに加算することで算出され、Ｐ／Ｆ（ポイントイナータンス（音圧／荷重入力））５３ｂは、Ｐ（音圧）をＦ（荷重入力）にて除算することで算出される。

さらに、右隣に各経路ごとに設けられたスケーリング係数設定部５４に設けられたスライドバーを左右に移動させることでスケーリング係数を変更し、各経路ごとの音圧（Ｐ）を変更した場合の各経路ごとのＰ（音圧）を再演算させ、表示することが出来る。このスケーリング係数の変更は、式（１−１）におけるスケール係数ｗｉを変更することに相当し、これに応じた寄与が、式（１−１）、式（１−２）、式（１−３）によって再演算され、その結果、スケーリング係数の変更に応じた、全体のＳＰＬの周波数グラフ５１ｂ、上位３つの経路のＳＰＬの周波数グラフ５１ｃ、５１ｄ、５１ｅ、サウンドスペクトログラム５２、Ｐ（音圧）５３ａ、Ｐ／Ｆ（ポイントイナータンス（音圧／荷重入力））５３ｂが再表示される。

これにより、荷重入力量の変化、車体感度や車体取付部の剛性の変化による影響を調べることができ、車内音に影響を与えた経路特性を容易に特定することができるとともに、経路別に音圧抑制を実施した場合の音圧特性変化を推定することが出来る。

（パネル寄与分析パネル）
プロセス・ツリーの“性能評価分析−パネル寄与分析”を選択すると、図１４（ａ）に示すようなパネル寄与分析パネルが表示される。

パネル寄与分析パネルでは、音になりやすいパネルを示す音響放射係数（Ｐ／Ｑ'）を表示するＰ／Ｑ'表示部５５、車室内の空気を励起しているパネルを示す体積加速度（Ｑ'）を表示するＱ'表示部５６、上記音響放射係数（Ｐ／Ｑ'）と体積加速度（Ｑ'）を積算することで算出され、音圧（Ｐ）へのパネルごとの寄与率を表示するＰ表示部５７が設けられる。

そして、左上部には、前述の経路分析パネルと同様に、ＳＰＬ周波数グラフ５８が表示され、全ての荷重入力点とした場合の評価点におけるトータル音圧のＳＰＬの周波数グラフ５８ｂが表示されるとともに、カーソル５８ａが位置する特定の周波数における、上述のＱ'、Ｑ'／Ｐ、Ｐのパネル分布（特定周波数）を、夫々の値の大きさに応じた色にて表示することで識別可能に３Ｄモデル上に表示する。ここで、Ｑ'は、式（２−１）の荷重入力点→構造音響連成点伝達関数（Ｑ'／Ｆ）と荷重入力（Ｆ）より算出され、Ｐ／Ｑ'は、式（２−１）の構造音響連成点→評価点伝達関数より求められ、Ｐは、Ｐ／Ｑ'とＱ'の積算で求められる。周波数はインタラクティブに変化させることが可能である。

さらに、パネル振動抑制効果推定機能によって、擬似的に一部のパネルの体積加速度を抑圧させたときの改善効果を推定することが可能である。図１４（ｂ）に示すように、任意の分割面を三次元座標と法線ベクトルにより指定することで、上記３Ｄモデル上に選択領域を設定し、これによって選択された領域の体積加速度をゼロ、又は、所定量低減した任意の設定値とした場合のＳＰＬの周波数グラフ５８ｃが、ＳＰＬ周波数グラフ５８表示部に、全ての荷重入力点とした場合のＳＰＬの周波数グラフ５８ｂに重畳して表示される。この演算は、式（２−１）において、連成点領域Ｊの所定連成点ｊのスケール係数ｗｊをゼロ、又は所定値に設定することによって算出される。

これにより、例えば、車体アンダー部の体積加速度をゼロ、又は所定量低減した値とした場合の車体アッパー部のＳＰＬの周波数特性を調べることができ、擬似的に一部のパネルの体積加速度を抑圧させたときの改善効果を推定することが可能である。

（パネル領域寄与分析パネル）
プロセス・ツリーの“性能評価分析−パネル領域寄与分析”を選択すると、図１５に示すようなパネル領域寄与分析パネルが表示される。パネル領域寄与分析パネルでは、特定周波数において寄与が高いパネル領域を表示する。周波数はインタラクティブに変化させることが可能である。

ここでは、領域別パネル寄与分析機能が利用可能である。領域別パネル寄与分析機能では、例えば、フロアパネルなど車体を構成する車体パネルを任意に分割し、音響放射量の大きいパネルを特定すると共に各パネルの位相関係を分析することが可能である。

パネル領域寄与分析パネルの左上部には、前述の経路分析パネルと同様に、ＳＰＬ周波数グラフ６１が表示され、全ての荷重入力点とした場合の評価点におけるトータル音圧のＳＰＬの周波数グラフ６１ｂが表示されるとともに、カーソル６１ａが位置する特定の周波数において寄与の高い、又は音圧の絶対値の大きい，上位３つのパネル領域別のＳＰＬ周波数グラフ６１ｃ、６１ｄ、６１ｅが表示される。これにより、例えば、右前フロアパネルなど音圧に寄与が高い、又は音圧の絶対値の大きい車体パネルを特定し、その周波数特性を確認することができる。上記ＳＰＬ周波数グラフ６１の右隣には、音響のパネル領域別のサウンドスペクトログラム６２が表示される。これにより、各周波数での音に寄与が高い車体パネルを容易に分析することが可能になる。

また、このパネル領域寄与分析パネルの下部６３には、ＳＰＬの周波数グラフ６１においてカーソル６１ａが位置する周波数における、パネル領域の寄与が高い順に、又は音圧の絶対値が大きい順に、パネル領域の寄与、又は音圧絶対値が棒グラフにて表示される。そして、これらの上位３つのパネル領域が、３Ｄモデルとして、右隣６４に表示される。そして、各パネルの位相と絶対値の関係がわかるよう、下中に表示されるベクトル図６５に上位３つの各パネルの絶対値が直線長、及び位相が角度（６５ａ，６５ｂ，６５ｃ）で表示される。

これらは、式（３−１）、式（３−２）、式（３−３）の周波数に依存する伝達関数を特定周波数とすることにより算出され、パネルの設定は、パネル領域ｌの集合領域である領域Ｌにより設定されることより、設計上のパネル分割に限定することなく、任意に領域Ｌを設定することで、任意のパネル分割とすることが可能である。

これにより、各車体パネルの寄与度の大きさと、位相関係を調べることができ、車内音に影響を与える車体パネルを容易に特定することができる。

（音響モード寄与率分析パネル）
プロセス・ツリーの“性能評価分析−音響モード寄与率分析”を選択すると、図１６に示すような音響モード寄与率分析パネルが表示される。音響モード寄与率分析パネルでは、特定周波数において寄与が高い音響モードを表示する。周波数はインタラクティブに変化させることが可能である。

これにより、車室内空洞共鳴モードとの連成寄与を分析することができる。連成によって車内音が高くなっている共振系を分離することで車内音を改善できる。
音響モード寄与率分析パネルの左上部には、前述の経路分析パネルと同様に、ＳＰＬ周波数グラフ６６が表示され、全ての荷重入力点とした場合の評価点におけるトータル音圧のＳＰＬの周波数グラフ６６ｂが表示されるとともに、カーソル６６ａが位置する特定の周波数において寄与の高い、又は音圧の絶対値の大きい，上位３つの音響モード別のＳＰＬ周波数グラフ６６ｃ、６６ｄ、６６ｅが表示される。

これにより、例えば、特定周波数が１４４Ｈｚであるときの１３８Ｈｚモードなど音圧に寄与が高い、又は音圧の絶対値の大きい音響モードを特定し、その周波数特性を確認することができる。上記ＳＰＬ周波数グラフ６６の右隣には、音響モード別のサウンドスペクトログラム６７が表示される。これにより、各周波数での音に寄与が高い音響モードを容易に分析することが可能になる。

また、この音響モード寄与率分析パネルの下部６８には、ＳＰＬの周波数グラフ６６においてカーソル６６ａが位置する周波数における、音響モードの寄与が高い順に、又は音圧の絶対値が大きい順に、音響モードの寄与，又は絶対値が棒グラフにて表示される。そして、これらの上位１０個の音響モードの形態が、３Ｄモデルとして、右隣６９に車室内空洞共振モードとして表示される。そして、各音響モードにおける各周波数の音圧の位相と絶対値の関係がわかるよう下中に表示されるベクトル図７０に、上位３つの音響モードの絶対値が直線長、及び位相が角度（７０ａ，７０ｂ，７０ｃ）で表示される。

これらは、式（４−１）、式（４−２）、式（４−３）の周波数に依存する伝達関数を特定周波数とすることにより算出される。

これにより、各音響モードの寄与の大きさと、位相関係を調べることができ、車内音に影響を与えた音響モードを容易に特定することができる。

以上説明した本実施形態における車両の音響解析装置によれば、多彩な分析機能を利用して製品開発における効率を向上させることができる。

Claims (11)

1. 車両の音響解析装置であって、
   音の入力源に対応する複数の荷重入力点を設定する荷重設定手段と、
   設定された前記複数の荷重入力点から伝達される音の音圧の評価点を設定する評価点設定手段と、
   有限要素法により、前記複数の荷重入力点と前記評価点との間の各経路の音圧の周波数特性をそれぞれ計算する計算手段と、
   各経路の周波数ごとの音圧の違いを明示する態様で、前記計算手段で得られた各経路の音圧の周波数特性を表示する表示手段と、
   各経路の音響特性を、前記表示手段により表示された表示画面上にて経路ごとに変更可能な音響特性変更手段と、
   前記音響特性変更手段により変更された各経路の音響特性に基づき各経路の音圧の周波数特性を再演算するとともに、再演算結果を前記表示手段に表示させる再演算手段と
   を有することを特徴とする車両の音響解析装置。
2. 前記計算手段は、全経路のトータル音圧に対する各荷重入力点の音圧成分の寄与を計算する手段を含み、
   前記表示手段は、各経路の前記寄与を表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の音響解析装置。
3. 前記各経路ごとの音圧を変更する各経路音圧変更手段を更に有し、
   前記表示手段は、変更された各経路の音圧に基づいて算出された各経路の音圧の周波数特性を表示する
   ことを特徴とする請求項２に記載の車両の音響解析装置。
4. 評価領域を設定する評価領域設定手段を更に有し、
   前記表示手段は、設定された前記評価領域の音圧、又は体積加速度をゼロ、又は所定量低減したときの音圧特性を表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の音響解析装置。
5. 前記評価領域設定手段は、分割面を指定することにより前記評価領域を設定することを特徴とする請求項４に記載の車両の音響解析装置。
6. 前記計算手段は、車体を構成する複数の車体パネルのそれぞれに対して音圧の周波数特性を計算するとともに、全経路のトータル音圧に対する各車体パネルの寄与を計算する手段を含み、
   前記表示手段は更に、特定周波数において寄与が高い車体パネルを表示する
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両の音響解析装置。
7. 前記表示手段は、振動すると音になりやすい音響放射係数の大きい車体パネル、又は車室内の空気を励起している体積加速度の大きい車体パネル、又は上記音響放射係数と体積加速度の積算より算出される音への寄与が高い車体パネル、の少なくともいずれかを表示することを特徴とする請求項１に記載の車両の音響解析装置。
8. 前記表示手段は、各周波数において音圧に寄与が高い音響モードを表示することを特徴とする請求項１に記載の車両の音響解析装置。
9. 前記表示手段は、特定周波数において音圧に寄与が高い音響モードの形態を表示することを特徴とする請求項８に記載の車両の音響解析装置。
10. 車両の音響解析装置の制御方法であって、
    音の入力源に対応する複数の荷重入力点を設定する荷重設定ステップと、
    設定された前記複数の荷重入力点から伝達される音の音圧の評価点を設定する評価点設定ステップと、
    有限要素法により、前記複数の荷重入力点と前記評価点との間の各経路の音圧の周波数特性をそれぞれ計算する計算ステップと、
    各経路の周波数ごとの音圧の違いを明示する態様で、前記計算ステップで得られた各経路の音圧の周波数特性を表示する表示ステップと、
    各経路の音響特性を、前記表示手段により表示された表示画面上にて経路ごとに変更可能な音響特性変更ステップと、
    前記音響特性変更ステップにより変更された各経路の音響特性に基づき各経路の音圧の周波数特性を再演算するとともに、再演算結果を前記表示手段に表示させる再演算ステップと
    を有することを特徴とする車両の音響解析装置の制御方法。
11. コンピュータを請求項１乃至９のいずれか１項に記載の車両の音響解析装置として機能させるためのプログラム。