JPH05265471A

JPH05265471A - 車両の能動騒音制御装置

Info

Publication number: JPH05265471A
Application number: JP4093776A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Yamashita; 剛山下; Mitsutake Nakamura; 光勇中村; Akira Sudo; 晶須藤; Hisashi Sano; 久佐野
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 1992-03-19
Filing date: 1992-03-19
Publication date: 1993-10-15

Abstract

(57)【要約】【目的】最小限の振動センサで優れた消音性能を得る
ことができる車両の能動騒音制御装置を提供することを
目的とする。【構成】振動センサｘ１，ｘ１´，ｘ３，ｘ３´及び
ｘ２，ｘ２´ｘ４，ｘ４´は、車両の走行時に路面の凹
凸によって励振されたサスペンションユニット１ａ，１
ｂ，１ａ´，１ｂ´からの車両の前後方向及び左右方向
の振動をそれぞれ検出する。制御装置２内の制御手段
は、検出された振動の振動特性に対して逆位相の相殺信
号の生成する。さらに、制御装置２は、スピーカｕ１，
ｕ２，ｕ１´，ｕ２´を駆動して該相殺信号に基づいて
相殺振動を発生させ、車室内に伝播する騒音を消去す
る。マイクロホンｅ１，ｅ２，ｅ１´，ｅ２´は、消去
しきれなかった残留騒音を検知して制御装置２に送る。
それを受けて制御装置２は、残留騒音が最小となるよう
に前記相殺信号の伝達特性を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、自動車等の車両の乗員
が居住する車室内の騒音または振動を抑制する車両の能
動騒音制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車室内騒音のうち、比較的粗い路面を走
行したとき発生する騒音、いわゆるロードノイズを抑制
する手法としては、振動源からの振動を検出する振動セ
ンサからの出力に基づいて該振動源から人間までの振動
の伝達特性と逆の伝達特性の信号を生成し、この信号に
応じて相殺振動（制御音）を発生させて、誤差センサ
（マイクロホン）により前記振動源からの振動と前記相
殺振動との誤差を検出し、この誤差が最小になるように
制御するものが従来より知られている。この手法におい
て、路面の凹凸によって励振されたサスペンションなど
の部品が前記騒音を発生させる振動源となり、この振動
が車体のパネル等に伝達されるため、振動検出用の前記
振動センサは、車輪のナックル等のサスペンション部品
に直接取り付けられることが多い。

【０００３】この種の能動騒音制御装置の消音性能は、
振動源で発生する無数の振動のうち、誤差検出用の前記
誤差センサによって観測される騒音信号と相関性（コヒ
ーレンス）の高い振動をいかに選択して使用するかに依
存している。ロードノイズのような、いわゆるランダム
ノイズに相当する騒音は、振動の入力源が前後車輪の計
四輪に存在し、その四輪において騒音の振動源として検
出可能な部位は多数存在する。この振動源からの振動を
参照信号として１つだけピックアップするのでは、騒音
信号との相関性が図１０に示すように十分得られないこ
とから消音性能が低くなる。従って、高い相関性を得る
ようとするには多数の振動センサを使用し、多くの振動
を参照信号としてピックアップする必要があるが、この
場合にはコスト高になるという問題がある。

【０００４】そこで、少ない振動センサで複数の振動を
参照信号としてピックアップする能動騒音制御の手法と
して、例えば特開平３−２０３４９６号公報に開示され
るものが提案されている。これは、振動センサの取り付
け箇所を、各車輪を懸架するそれぞれのサスペンション
部材に、あるいは左右のサスペンション部材を機械的に
連結するスタビライザにしたもので、互いに相関性のな
い複数の騒音源（サスペンション部材）の振動をピック
アップして加算し、この加算した信号を制御音を得るた
めの参照信号としている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在の
サスペンション構成は年々複雑化してきており、上記手
法のように、ただ単にサスペンションの振動をピックア
ップしただけでは、車室内に伝わるロードノイズとの相
関性が十分取れなくなってきている。そのため、消音制
御に時間がかかるばかりでなく、最悪時には消音できな
いという問題があった。

【０００６】本発明は上記従来の問題点に鑑み、サスペ
ンション構成の複雑化にも対応でき、最小限の数の振動
センサで優れた消音性能を得ることができる車両の能動
騒音制御装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、振動源からの振動を検出する振動検出手段
と、該振動検出手段により検出された振動が参照信号と
して入力され、該参照信号の振動特性に対して逆位相の
伝達特性を有する相殺信号の生成を行う制御手段と、前
記相殺信号に基づいて相殺振動を発する相殺振動発生手
段と、前記相殺振動と前記振動源からの振動との相殺誤
差を検出する誤差検出手段とを備え、前記相殺誤差が最
小となるように前記相殺信号の伝達特性を制御する車両
の能動振動制御装置において、前記振動検出手段は、車
両の少なくとも１組のサスペンションユニットで発生す
る互いに相関性の低い複数の振動を検出するようにし
た。

【０００８】また、前記振動検出手段は、指向性を有
し、前記サスペンションユニットで発生する互いに異な
る複数方向の振動を検出するようにしてもよい。

【０００９】

【作用】上記構成により本発明によれば、振動検出手段
は、車両の走行時に路面の凹凸によって励振されたサス
ペンション（振動源）からの相関性の低い複数の振動、
例えば車両の前後方向の振動及び左右方向の振動を検出
する。制御装置内の制御手段は、検出された振動を参照
信号として入力し、各振動の振動特性に対して逆位相の
相殺信号を生成する。さらに、制御装置は、スピーカ等
の相殺振動発生手段を駆動して該相殺信号に基づいて相
殺振動を発生させ、車室内に伝播する騒音（ロードノイ
ズ等）を消去する。マイクロホン等の誤差検出手段は、
消去しきれなかった残留騒音（相殺誤差）を検知して制
御装置へ送る。それを受けて制御装置は、前記相殺誤差
が最小となるように前記相殺信号の伝達特性を制御す
る。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。

【００１１】図１は、車両に搭載された本発明に係る車
両の能動騒音制御装置の第１の実施例の概略構成を示す
構成図である。

【００１２】本実施例では、８個の振動センサを使用す
ると共に、４個のスピーカと４個のマイクロホン（誤差
センサ）を車両の車室左右側部に等分に配した構成であ
る。すなわち、図１において、車両の各車輪を懸架する
サスペンションユニット１ａ，１ａ´，１ｂ，１ｂ´に
は、互いに相関性の低い振動を検出可能な位置に、それ
ぞれ２個ずつ動電型ピックアップ等からなる振動検出用
の振動センサｘ１，ｘ２、ｘ１´，ｘ２´、ｘ３，ｘ
４、ｘ３´，ｘ４´が設置されている。さらに、車両の
フロントドアの内側部にはスピーカｕ１，ｕ１´が、リ
アウインドウの内側部にはスピーカｕ２，ｕ２´がそれ
ぞれ設置され、ルーフ部分にはマイクロホンｅ１，ｅ
２、ｅ１´，ｅ２´が取り付けられている。そして、そ
れらが、装置全体の動作を制御する制御装置２に電気的
に接続されている。

【００１３】このような本実施例の能動騒音制御装置
は、左側車体のサスペンションユニット１ａ，１ｂに装
着された各振動センサｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４と、左側
車室に設けられたスピーカｕ１，ｕ２と、マイクロホン
ｅ１，ｅ２とで左側制御系を構成し、右側車体のサスペ
ンションユニット１ａ´，１ｂ´に装着された各振動セ
ンサｘ１´，ｘ２´，ｘ３´，ｘ４´と、右側車室に設
けられたスピーカｕ１´，ｕ２´と、マイクロホンｅ１
´，ｅ２´とで右側制御系を構成し、左側制御系と右側
制御系の２系統の制御系を有している。

【００１４】図２は、左フロント側のサスペンションユ
ニット１ａに設けられた図１中の振動センサｘ１，ｘ２
の設置位置例を示す図である。

【００１５】このサスペンションユニット１ａはダブル
ウィッシュボーン型であり、アッパアーム３、ロアアー
ム４、ラジアスロッド５、コイルスプリング６及びナッ
クル７等から構成されいる。そのうち、アッパアーム３
には、例えば車両の前後方向の振動をピックアップする
振動センサｘ１が設置され、ロアアーム４には例えば車
両の左右方向の振動をピックアップする振動センサｘ２
が設置されている。また、右フロント側のサスペンショ
ンユニット１ａ´に設けられた振動センサｘ１´，ｘ２
´も、前記振動センサｘ１，ｘ２に対応した同位置にそ
れぞれ設置されている。

【００１６】一方、左右リア側のサスペンションユニッ
ト１ｂ，１ｂ´に各２個ずつ設置されている振動センサ
ｘ３，ｘ４は、サスペンションユニット１ｂのアッパア
ームに、振動センサｘ３´，ｘ４´は、サスペンション
ユニット１ｂ´のロアアームにそれぞれ設けられ、互い
に相関性の少ない前後方向と左右方向の振動をピックア
ップしている。これらの振動センサを構成する動電型ピ
ックアップの構成例が図３に示されている。

【００１７】図３において、このピックアップは、小型
軽量で使用温度範囲を広くとれる利点を有しており、永
久磁石１０と重り１１が、滑り軸受け１２とケース１３
に固定された丸棒１４で案内され、ケース１３に固定さ
れたコイル１５内を前記永久磁石１０が振動に応じて軸
方向に移動し、コイルばね１６，１７で復元力を与える
構造である。そして、コイル１５内を永久磁石１０が振
動に応じて移動することで、電磁誘導作用による該振動
の電気信号への変換が行われ、参照信号としてコネクタ
１８から出力するようになっている。この構成の振動セ
ンサｘ１，ｘ１´，ｘ３，ｘ３´は、その軸方向が車両
の前後方向となるように、振動センサｘ２，ｘ２´，ｘ
４，ｘ４´は、その軸方向が車両の左右方向となるよう
に、それぞれ設置されている。

【００１８】図４は本実施例の能動騒音制御装置の左側
制御系の構成を示す図であり、図１に示した制御装置２
のアルゴリズムの一例を表している。

【００１９】図４に示すように、左側車体のサスペンシ
ョンユニット１ａ，１ｂに装着された各振動センサｘ
１，ｘ２，ｘ３，ｘ４で検出され、各振動センサの出
力、即ちロードノイズパルスは、参照信号としてそれぞ
れ折り返し誤差防止フィルタ（図示省略）を介してＡ／
Ｄコンバータ（図示省略）に入力され、該Ａ／Ｄコンバ
ータによってサンプリングされたパルス列の基準信号ｘ
（ｎ）として、それぞれ対応する制御ブロック２１〜２
８に入力される。

【００２０】該制御ブロック２１〜２８は、基準信号ｘ
（ｎ）に基づいて、左側前後車輪から乗員（マイクロホ
ンｅ１，ｅ２）までの騒音の伝達特性Ｈｊ（ｊ＝１〜
８）に対して逆の伝達特性（Ｈ１´〜Ｈ８´）、即ち、
同一振幅で逆位相の特性を付与した相殺信号を生成す
る。各制御ブロック２１〜２８は、スピーカｕ１，ｕ２
とマイクロホンｅ１，ｅ２間の音響伝達特性等の諸特性
を含む伝達特性Ｃｉｊ（ｉ＝１，２、ｊ＝１，２）を有
する２個のＦＩＲフィルタと、フィルタ係数ωｉｊ（ｉ
＝１，２、ｊ＝１〜４）を有し該フィルタ係数ωｉｊに
よって当該制御ブロック毎に設定される疑似逆伝達特性
Ｈｉ´（ｉ＝１〜８）を付与する適応デジタルフィルタ
と、ＬＭＳアルゴリズムを内蔵する処理部ＬＭＳとから
成る。ＦＩＲフィルタは左フロント側用の制御ブロック
２１〜２４及び左リア側用の制御ブロック２５〜２８で
それぞれ８個ずつ設けられ、２個のスピーカｕ１，ｕ２
と２個のマイクロホンｅ１，ｅ２の異なる４個の組み合
わせにそれぞれ対応した異なるスピーカとマイクロホン
間の音響伝播遅れ等を含む伝達特性Ｃ１１，Ｃ２１；Ｃ
１２，Ｃ２２；Ｃ１１，Ｃ２１；Ｃ１２，Ｃ２２を制御
ブロック２１〜２４及び制御ブロック２５〜２８にそれ
ぞれ有する。また、各制御ブロック２１〜２８の処理部
ＬＭＳのアルゴリズムとしては例えば、１９８７年１０
月発行「ＡＳＳＰ−３５」Ｎｏ．１０掲載の論文「Ａ
ＭｕｌｔｉｐｌｅＥｒｒｏｒＬＭＳＡｌｇｏｒｉｔ
ｈｍａｎｄＩｔｓＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｔｏ
ｔｈｅＡｃｔｉｖｅＣｏｎｔｒｏｌｏｆＳｏｕ
ｎｄａｎｄＶｉｂｒａｔｉｏｎ」に開示されるＭｕ
ｌｔｉｐｌｅＥｒｒｏｒＦｉｌｔｅｒｅｄ−ＸＬＭ
Ｓアルゴリズムが用いられる。また、上記ＦＩＲフィル
タに格納される伝達特性Ｃｉｊは、スピーカｕ１，ｕ２
とマイクロホンｅ１，ｅ２間の音響伝播遅れの他、スピ
ーカｕ１，ｕ２の特性、マイクロホンｅ１，ｅ２の特
性、Ｄ／Ａコンバータ（後述する）、アナログフィルタ
（折り返し誤差防止フィルタ）、Ａ／Ｄコンバータ等の
各構成要素の特性を全て含んでいる。

【００２１】制御ブロック２１，２３，２５，２７から
の相殺信号ｙ１１，ｙ１２，ｙ１３，ｙ１４は加算器２
９で、制御ブロック２２，２４，２６，２８からの相殺
信号ｙ２１，ｙ２２，ｙ２３，ｙ２４は、加算器３０で
それぞれ加算され、各加算値はＤ／Ａコンバータ（図示
省略）でアナログ信号に変換されて増幅された後、各ス
ピーカｕ１，ｕ２を駆動し、該スピーカは相殺振動（制
御音）を発生する。これによりロードノイズを消去す
る。

【００２２】各マイクロホンｅ１，ｅ２はスピーカｕ
１，ｕ２から発生された相殺振動のうち、消去しきれな
かった残留騒音を受信し、受信した残留騒音信号は折り
返し誤差防止フィルタ（図示省略）を介して対応するＡ
／Ｄコンバータ（図示省略）に入力され、該Ａ／Ｄコン
バータによりサンプリングされたパルス列の誤差信号ε
１，ε２として取り出される。加算誤差信号εは各制御
ブロック２１〜２８の処理部ＬＭＳに供給される。誤差
信号ε１，ε２は左側前後車輪からの直接伝播された騒
音と各スピーカｕ１，ｕ２からの相殺振動との誤差を示
す。各処理部ＬＭＳは、誤差信号εと対応するスピーカ
ｕ１またはｕ２とに応じて誤差信号が最小となるように
上記フィルタ係数ωｉｊを変える。その結果、上記適応
ディジタルフィルタの逆伝達特性Ｈ１´〜Ｈ８´のうち
対応するものが次式により変更される。

【００２３】ε＝Ｈｘ＋ＣｉｊＨ´ｉｘまた、右側制御系も同様の構成をしており、実走時には
右側制御系及び左側制御系の両制御系を同時に作動させ
て消音制御を行う。

【００２４】このように本実施例では、各車輪のサスペ
ンションユニット１ａ，１ａ´，１ｂ，１ｂ´毎に、互
いに相関性が少なくなるような位置で振動センサを２個
ずつ設けたので、最小限の振動センサ数で多くの振動セ
ンサが設置された装置と同等の消音効果が得られる。こ
の点を図５を用いて説明する。

【００２５】図５は本実施例の効果を示す図であり、車
室内に伝わる騒音とロードノイズパルス（５００Ｈｚ以
下）との相関性を表している。当該ロードノイズパルス
は、左側前輪を加振した際に、前後方向と左右方向の振
動を検出する振動センサｘ１，ｘ２から得られるもので
あり、当該騒音はマイクロホンｅ１で得ている。この図
５と上述した図１０とを比較しても明らかなように、本
実施例では消音するに足る高いコヒーレンスが得られて
いる。

【００２６】次に、本発明の第２の実施例を説明する。

【００２７】図６は本発明の第２の実施例を示す図で、
図示例はサスペンションユニット１ａの振動センサｘ
１，ｘ２の設置例を示している。

【００２８】この第２の実施例が前記第１の実施例と異
なる点は、各車輪のサスペンションユニット１ａ，１ａ
´，１ｂ，１ｂ´毎に設ける２個の振動センサを同一の
サスペンションアーム部材４０に設置した点であり、そ
の他の構成は同一である。２個の振動センサのうち、ｘ
１はその軸方向が車両の前後方向となるように、ｘ２は
その軸方向が車両の左右方向となるように設置されてい
る。このように構成しても、前記第１の実施例とほぼ同
様な作用効果が得られる。

【００２９】なお、本発明は図示の実施例に限定され
ず、種々の変形が可能である。その変形例としては例え
ば次のようなものがある。

【００３０】（１）１組のサスペンションユニット当た
り３個以上振動センサを設け、これらのセンサをそれぞ
れ複数の異なる方向に向けて設置し、互いに相関性の少
ないロードノイズパルスを３種以上得るようにすれば、
上記実施例よりもより高いコヒーレンスが得られ、消音
性能が向上する。この点が図７及び図８に示されてい
る。この図７及び図８は、車室内に伝わる騒音とロード
ノイズパルス（５００Ｈｚ以下）との相関性を表す図で
あり、そのうち、図７に示す相関性は、ロアアームに３
つの振動センサを設け、左側前輪を加振した際に得られ
る前後方向、左右方向及び上下方向の３方向のロードノ
イズパルスに基づいて測定したものである。また、図８
に示す相関性は、ロアアーム、アッパアーム及びラジア
スロッドに各３個、並びにコイルスプリング部材に１
個、計１０個の振動センサを設け、左側前輪を加振した
際に得られる互いに相関性の少ないロードノイズパルス
に基づいて測定したものである。これらの図から分かる
ように振動センサの数を増やすに伴ってコヒーレンスが
高くなる。

【００３１】（２）上記実施例では、振動センサとして
動電型ピックアップを用いたが、例えば図９（ａ），
（ｂ）に示す圧電型ピックアップを用いてもよい。図９
（ａ）に示す圧電型ピックアップは、ケース５０内に装
着された水晶等からなる圧電素子５１を有し、その上部
がおもり５２に圧接され、振動に応じておもり５２が圧
電素子５１を圧するようになっている。圧電素子５１
は、この加わる圧力に応じた電位差を圧電素子５１に接
続されたリード線に発生させてコネクタ５３へ出力す
る。この電位差は圧力の方向にも比例するので、振動の
方向を電位差により知ることが可能となる。この図９
（ａ）の圧電型ピックアップは、外部の音圧などの影響
が直接、圧電素子５１に伝わるが欠点であり、その点を
改良するため振動絶縁用のばね５４を設けた圧電型ピッ
クアップを図９（ｂ）に示す。

【００３２】（３）上記実施例では、左側制御系と右側
制御系の２系統の制御系を有し、いずれかの制御系に故
障があった場合に残された制御系で消音制御が行えるよ
う各制御系において個別に演算処理をしているが、これ
を一括して演算処理するような構成にしてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、振動源からの振動を検出する振動検出手段と、該振
動検出手段により検出された振動が参照信号として入力
され、該参照信号の振動特性に対して逆位相の伝達特性
を有する相殺信号の生成を行う制御手段と、前記相殺信
号に基づいて相殺振動を発する相殺振動発生手段と、前
記相殺振動と前記振動源からの振動との相殺誤差を検出
する誤差検出手段とを備え、前記相殺誤差が最小となる
ように前記相殺信号の伝達特性を制御する車両の能動振
動制御装置において、前記振動検出手段は、車両の少な
くとも１組のサスペンションユニットで発生する互いに
相関性の低い複数の振動を検出するようにしたので、最
小限の数の参照信号の設定で、従来装置に比して車室内
騒音とのコヒーレンスが高くとれ、ロードノイズ等の騒
音を短時間に効率よく消去できる。これにより、振動検
出手段としての振動センサの数を少なくでき、コストの
低減化を図ることができる。また、ロードノイズ等の騒
音を遮音するための遮音材を減少させることができるた
め、車両の軽量化を図ることができ、燃費も向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る能動騒音制御装置の第１の実施例
の概略構成を示す構成図である。

【図２】図１中の振動センサの設置位置例を示す図であ
る。

【図３】図１中の振動センサである動電型ピックアップ
の構成図である。

【図４】第１の実施例の能動騒音制御装置の左側制御系
の構成を示す図である。

【図５】車室内に伝わる騒音とロードノイズパルスとの
相関性を示す図である。

【図６】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図７】車室内に伝わる騒音とロードノイズパルスとの
他の相関性を示す図である。

【図８】車室内に伝わる騒音とロードノイズパルスとの
他の相関性を示す図である。

【図９】圧電型ピックアップの構成図である。

【図１０】車室内に伝わる騒音とロードノイズパルスと
の他の相関性を示す図である。

【符号の説明】

ｘ１，ｘ２，ｘ３，ｘ４振動センサ（振動検出手段）ｘ１´，ｘ２´，ｘ３´，ｘ４´ 振動センサ（振動検
出手段）ｕ１，ｕ２，ｕ１´，ｕ２´ スピーカ（相殺振動発生
手段）ｅ１，ｅ２，ｅ１´，ｅ２´ マイクロホン（誤差検出
手段）１ａ，１ｂ，１ａ´，１ｂ´ サスペンションユニット２制御装置（制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者佐野久埼玉県和光市中央１丁目４番１号株式会社本田技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】振動源からの振動を検出する振動検出手
段と、該振動検出手段により検出された振動が参照信号
として入力され、該参照信号の振動特性に対して逆位相
の伝達特性を有する相殺信号の生成を行う制御手段と、
前記相殺信号に基づいて相殺振動を発する相殺振動発生
手段と、前記相殺振動と前記振動源からの振動との相殺
誤差を検出する誤差検出手段とを備え、前記相殺誤差が
最小となるように前記相殺信号の伝達特性を制御する車
両の能動振動制御装置において、前記振動検出手段は、車両の少なくとも１組のサスペン
ションユニットで発生する互いに相関性の低い複数の振
動を検出するようにしたことを特徴とする車両の能動騒
音制御装置。
【請求項２】前記振動検出手段は、指向性を有し、前
記サスペンションユニットで発生する互いに異なる複数
方向の振動を検出するようにしたことを特徴とする請求
項１記載の車両の能動騒音制御装置。