路 面 キ ャビティによって発 生 す る エアー ポ ンピング音 の 検 討
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(2) の圧 力 変 化 に 当 て られ た.ま た 円筒 キ ャ ビテ ィの 深. ラ ム 軸 に 直 結 す る エ ン コー ダ に よ り,キ. さ をそ の 内 径 に よ っ て除 した値 で 定 義 され るア ス ペ. 中 心 が タ イ ヤ 接 地 面 の 中 心 部 を 通 過 す る 瞬 間 に,ト. ク ト比 は,2以. リガ ー 信 号 を 発 生 させ 同 期 を 図 り,こ. 上 の深 い キ ャ ビテ ィを 対象 と して い. る.本 報 告 で は,ド ラ ム式 の室 内 タ イ ヤ試 験 機 を 用. ャ ビテ ィ の. の 前 後 の適 当. な 時 間 の 波 形 を 記 録 した.. い て,キ ャ ビテ ィ音 と して 伝 播 す る音 響 波 の測 定 を. 実 験 に 用 い た タ イ ヤ は,他. のタイヤ騒音 メカニズ. 行 っ た.こ こで は 開粒 度 ア ス フ ァル ト舗 装 の よ うな. ム の 影 響 を 極 力 排 除 す る た め に,ト. 路 面 にお い て,キ ャ ビテ ィの ア スペ ク ト比 を1程 度. を 全 く持 た な い,ス. と仮 定 し,発 生 す る音 響 波 に 対 す る,キ ャ ビテ ィ形. の 駆 動 は タ イ ヤ 軸 モ ー タ を 回 転 数 制 御 と し,回. 状 や 走 行 速 度 等 のパ ラメ トリッ ク な特 性 を明 らか に. ラ ム を 従 動 させ る モ ー ドで 行 っ た.音. した.さ らに近 年,排 水 性 舗 装 に お け る タイ ヤ 騒 音. 速 度 範 囲 と して,ド. の低 減 効 果 が確 認 され て い る が7〜9),路面構 造 が多 孔. 度 μ は,11.1〜222[m/s]の. 質 で あ る こ とに よ り,キ ャ ビテ ィ内 の 空 気 が 舗 装 の. そ れ ぞ れ 定 常 速 度 に 達 した 後,波. 表 層 内 部 に透 過 す る状 況 に お い て,キ ャ ビテ ィ音 低. 本 実 験 で 用 い た タ イ ヤ の 仕 様 な らび に 上 記 計 測 系 の. 減 化 の 可 能性 に つ い て実 験 的 検 討 を行 った.. 諸 設 定 値 の 詳 細 に つ い て は,表‑2に. 2.実. レ ッ ドパ タ ー ン. リ ッ ク タ イ ヤ を 用 い た.試. ラ ム外周 速 度 で 定 義す る走行 速 間 で2.78[m/s]毎. に 変 化 さ せ,. 形 の 記 録 を 行 っ た.. ま と め る.. (1)室 内 タ イ ヤ試 験 機 に よ るキ ャ ビテ ィ音 実 験 路 面 キ ャ ビテ ィ に よ る エ アー ポ ン ピ ン グ音 の 計 測 は,タ イ ヤ 騒 音 の解 析 用 と して 開発 され た 室 内 タイ ヤ 試 験 機10)(以後 試 験 機 と呼 ぶ)を 用 い て行 っ た.こ の 試 験機 は,基 本 的 に ドラ ム型 の タイ ヤ試 験機 で あ り,回 転 ドラ ム の外 周 上 に接 す るタ イ ヤ の転 動 に よ り,実 走 行 を模 擬 す る.こ の とき発 生 す る タイ ヤ 騒 音 は,周 囲 の 騒 音 の影 響 を排 除 して観 測 され る よ う, 写 真‑1室. 内 タイ ヤ 試 験 装 置 外 観. 図‑1キ. ャ ビテ ィ音 実 験 装 置 概 略 図. た 直 方 体 形 状 のチ ャ ンバ ー 内 で 計 測 され る.試 験 機 の 主 な 仕 様 につ い て は,表‑1に. 示 す とお りで あ る.. ま た チ ャ ンバ ー 内 部 の タイ ヤ 周 辺 の様 子 を,写 真‑1 に 示す. キ ャ ビテ ィ音 の 測 定 で は,鋼 製 の平 滑 な ドラム表 面 上 に,次 節 で 述 べ る キ ャ ビテ ィ を設 け,タ イ ヤ が この キ ャ ビテ ィ を通 過 す る際 に発 生 す る音 圧 を観 察 す る.図‑1に. は,実 験 装 置 の概 略 図 を示 す.音 圧 波. 形 は,マ イ ク ロ フ ォ ン と して使 用 す る精 密 型 騒 音 計 か らの音 響信 号 を,バ ン ドパ ス フ ィル タ ー に通 した 後,FFTア. ナ ライ ザ に よ っ て記 録 し,後 に 計算 機 に. よ り解 析 を行 った.音 圧 波形 の記 録 に 際 して は,ド 表‑室. 内 タイ ヤ試 験機 の 主 な仕 様. ドラ ム 直 径/幅/材. 質:1.7m/0.5m/鋼. ドラ ム 軸 定 格 出 力/駆 動 源:18.5kw/イ ドラ ム 軸 制 御 方 式:回 装 着 タ イ ヤ:ホ. ンバ ー タモ ー タ. イ ー ル 呼 びR13〜R15相. タ イ ヤ 接 地 圧 荷 重:1170[N]. 当. タ イ ヤ 空 気 圧:176[kPa]. ンバ ー タモ ー タ. 転 数 制 御 ま た は トル ク 制 御. 井 お よ び 側 面‑木 板 お よ び 鉛 板,床 き,室. 振 動 絶 縁:防. リッ ク. タ イ ヤ ホ イ ー ル 呼 び:185R14/70. タ イ ヤ 接 地 長(静 止 時):0.0746[m]. 測 定 チ ャ ン バ ー 外 形 寸 法:3.5×4.4×2.7[m] 構 造:天. イ ヤ 仕 様 お よび 計 測 系 諸設 定値. タ イ ヤ ト レ ッ ドパ タ ー ン:ス. 転数 制 御. タ イ ヤ 軸 定 格 出 力/駆 動 源:37kw/イ タ イ ヤ 軸 制 御 方 式:回. 表‑2タ. 製. 騒 音 計 水 平 位 置(x):0.12[m] 面‑鋼 板 敷. 騒 音 計 垂 直 位 置(y):0.50[m] FFTサ. 内 面‑吸 音 材 貼 り. ン プ リ ン グ 周 波 数:100[kHz]. バ ン ドパ ス フ ィ ルレタ ー 帯 域:0.5〜20[kHz]. 振 ゴム. 128. 転 ド. 響 計 測 を行 う. 験 の概 要. タイ ヤ お よび これ と接 す る回 転 ドラ ム の 一部 を収 め. 験機.
(3) (2)路. 全 に 露 出 した時 刻 を示 してお り,以 下 の 関 係 か ら算. 面 キ ャ ビテ ィ. 実 験 の 対 象 とす る キ ャ ビテ ィ と し て,路. 出 した.. 面 を模 擬. す る 試 験 機 の ドラ ム 表 面 に,キ ャ ビ テ ィ 内 径dの 円 筒 形 状 の 穴 加 工 を 施 した.図‑2に,円. 筒 形 キ ャ ビテ ィ. の 概 略 図 を 示 す.キ. ラ ム表 面 の 異 な. る位 置 に,2mmお け た.た. ャ ビテ ィ は,ド. き に 内 径4〜12mmの5個. だ し内 径 が8mm以. の 穴 を設. 上 の 穴 に つ い て は,同. 中 心 軸 上 に 内 径diの 内 穴 を さ ら に 開 け,中 ム 内 部 に 貫 通 させ て い る.キ. (1) (2). 一 た だ し こ れ らの 値 は,タ. 空 の ドラ. 太 線 矢 印 で 示 した 各 軸 に 沿 っ て み れ ば,各. ャ. 観 測 さ れ た 音 圧 波 形 は,振. ア ス ペ ク ト比 αを調 整 した.こ の 時 プ ラ グ と 穴 壁 と の. に 増 加,減. 土 を充 填 して キ ャ. ビ テ ィ 内 部 の 気 密 性 を 確 保 した.な. お 第4章. 間 は,タ. で述 べ. 衰 す る 波 束 の 形 状 を 持 つ.波. お い て は,内. ま で の 音 波 の 到 達 時 間 砧 は,図‑1のx,y,sで. の 場 合,貫. ラグ. 程 度 で あ る.タ. イ ヤ 後 縁 か らマ イ ク ロ ブ ォ ン. か ら,以. 下 の よ う に概 算 され る.. 体 の 透 過 孔 面 積sを 調 整 し. た.. 3.キ. ャ ビ テ ィ音 の 特 性. (1)キ ャ ビテ ィ音 の音 圧 波 形 実 験 に よ り観 測 され た,代 表 的 な キ ャ ビテ ィ音 の 音圧 波 形 を 図‑3に 示 す.同 図 の 時刻0は,タ. 束 を示 す 時. 規定. さ れ る マ イ ク ロ フ ォ ン ま で の 距 離 と,音 速(c=340m/s). 通穴の内. 径 を 透 過 孔 内 径 α,プ ラ グ の 高 さ を透 過 孔 深 さbと し, 複 数 の 貫 通 穴 に よ っ て,全. 間. イ ヤ か らキ ャ ビテ ィが 露 出 す る時 間 の ほ ぼ. る キ ャ ビ テ ィ 内 部 の 空 気 を 外 部 に 透 過 させ る 実 験 に. に 円 筒 形 の 貫 通 穴 を 設 け る.こ. パ ラ メー. 幅 値 包 絡 面 が 数msの. 1〜2倍. 穴 を 有 す る キ ャ ビ テ ィ を 用 い,プ. た. タ の 影 響 が 追 え る よ うに 図 を 配 置 して あ る.. ビ テ ィ 深 さlを キ ャ ビ テ ィ 内 径 で 除 し て 定 義 さ れ る. 間 に 生 ず る わ ず か な 隙 間 に は,粘. イヤ回. 転 中 も静 止 状 態 と変 わ ら な い と仮 定 し て い る.ま. ャ ビテ ィ内 部 に適 当 な. 高 さ の プ ラ グ と カ ラ ー を 挿 入 す る こ と に よ り,キ. イ ヤ 接 地 長25が,タ. イヤの. 接 地 面 中心 が キ ャ ビテ ィの 中 心 軸 を通 過 す る時 刻 に 一 致 させ て あ る.ま た 図 中 の 時 刻tst,tspは,そ れ ぞ 図‑2キ. れ タイ ヤ 接 地 面 後縁 に キ ャ ビテ ィが達 し,こ れ が完. 図‑3音. 圧波形 129. ャ ビテ ィ概 略 図.
(4) (3) 図 よ り波 束 は,tstからほ ぼttr後に 出現 して い る こ とが わ か り,す なわ ち こ の音 圧 波 形 は,キ ャ ビテ ィが タ イ ヤ後 縁 か ら露 出 した 後 に発 生 す る音 響 波 で あ る こ とが推 察 され る.な お 詳 細 に観 察 す る と,波 束 の 出 現 時刻 が,ttrと わ ず か な が ら前後 す る理 由 は,タ イ ヤ が真 円 で は な く,ま た 回 転 に よ りタイ ヤ接 地長 が 変 化 す るた めで は な い か と考 え られ る.. (a)走. 行 速度 依 存 性. 波 形 の 形 状 と して,正 負 を繰 り返 す 振 動 の数 お よ び 波長 は,走 行 速 度 とキ ャ ビテ ィ内 径 に は依 存 す る が,ア ス ペ ク ト比 の違 い に 関 して は,そ の 依 存 性 は 弱 い.ま た キ ャ ビテ ィ音 発 生 直後 の 音圧 は,負 の値 を示 す こ とが わか る.エ ア ー ポ ン ピ ン グ音 の 発 生 メ カ ニ ズ ム と して,圧 縮 空 気 の流 出 に よ る音 響 放 射 と い う観 点 か ら は,こ の 現 象 は理 解 しが た い.な お Hametほ か が 示 した,キ ャ ビテ ィ音 の音 圧 波 形 にお い て も,同 様 に現 象 開 始 時 の負 圧 部 分 を確 認 す る こ と が で き る5).こ の原 因 と して,圧 縮 空 気 の放 出 に先 立 ち,キ ャ ビテ ィ近 傍 にお い て タイ ヤ が特 異 な 変 形 を. (b)キ. ャ ビテ ィ 内径 依 存 性. 示 し,タ イ ヤ と路 面 との間 に空 気 の流 入 が 生 じた た め で は な い か と推 察 され る が,詳 細 に つ い て は 不 明 で あ る. (2)キ ャ ビテ ィ 音 の 最 大 振 幅 値 の 特 性 図‑4a,b,cは,キ. ャ ビ テ ィ音 の 最 大 振 幅 値Pmax(音. 圧 絶 対 値 の 最 大 値)に 対 す る,走 内径. 行 速 度,キ. ャ ビテ ィ. ア ス ペ ク ト比 の 各 パ ラ メ ー タ 依 存 性 を 示 す.. 同 図 で は パ ラ メ ー タ の 内 の1つ(図‑4aで ィ 内 径)を 固 定 し,他 と し,残 る1つ(同. 定,横. グ ラ ブ の 縦 軸,横. キ ャ ビテ ィ 内 径 が8mm以. の グ ラ フ を描 い た.各. 最 大 振 幅 値 は,各 の. 上 で は,ア ス ペ ク ト比 の 依. パ ラ メ ー タ に 対 し指 数 関 数 と し. て 変 化 す る こ と が わ か っ た の で,こ. の 算 術 平 均 を と っ て 評 価 して い る.. に よ っ て,各. こ で最 小 二 乗 法. パ ラ メ ー タ の 指 数 値 を 求 め て み る.ア. 大 振 幅 値 は,走. 行 速 度 お よび キ. ス ペ ク ト比 の 指 数 値 に 関 して は,上. ャ ビ テ ィ 内 径 の 増 加 に と も な い,上. 昇 す る こ とが わ. ビ テ ィ 内 径 に よ りそ の 傾 向 が 異 な る が,指. か る.両. り,最. 大振幅比. 存 性 を ほ とん ど受 け な い.. 数 目盛 を 用 い て い る.な. の パ ラ メ ー タ に 対 し,20回. ス ペ ク ト比 依 存 性. 図‑4最. 変 とす る各 パ ラ メー タ の. 計15個. 軸 は,対. お 最 大 振 幅 値 は,1組. 図‑4a,bよ. (c)ア. ラ メ ー タ の 影 響 を 見 や す くす る. 軸 変 数,可. 組 み 合 わ せ を 変 え,合. 測 定 を 行 い,そ. 走 行 速 度)を 横 軸 変 数. ア ス ペ ク ト比)を 可 変 と し て 同 上一 グ. ラ フ 上 に 示 し た.パ た め,固. の1つ(同. は キ ャ ビテ. 者 の グ ラ フ に お い て,横. 軸 変 数 に 対 す る最. 大 振 幅 値 の 関 数 形 は 指 数 的 で あ り,そ 固 定,可. 変 とす る パ ラ メ ー タ に よ ら ず,ほ. あ る と い え る.一. 方 図‑4cに. の 変 化 が わ ず か で あ る こ と か ら,こ. を 一 定 値 とみ な し て 平 均 化 を 行 う.以. ぼ一定 で. 数 値 自体. 幅 値 の パ ラ メ ー タ 依 存 性 と し て,次. れ. 上 よ り最 大 振. 式 が 得 られ る.. お け る ア ス ペ ク ト比 に. 対 す る最 大 振 幅 値 の 依 存 性 は,キ っ て 異 な る.ア. は 小 さ く,そ. の 指 数 値 は,. 述 の と お りキ ャ. (4). ャ ビテ ィ内径 に よ. ス ペ ク ト比 に 対 す る 最 大 振 幅 値 の 関. こ れ に よ れ ば,キ. ャ ビ テ ィ音 の 最 大 振 幅 値 は,指. 数 形 は,直 線 的 で あ り指 数 形 で あ る とみ な さ れ る が,. 値 の 大 き い キ ャ ビ テ ィ 内 径,走. そ の 指 数 値 は キ ャ ビ テ ィ 内 径 の 増 加 と と も に 減 少 し,. る こ と が わ か る.. 130. 数. 行 速 度 に 強 く依 存 す.
(5) (3)キ ャ ビテ ィ音 の 平 均周 波 数. 指 数 値 の 大 き さ よ り,代 表 周 波 数 は キ ャ ビ テ ィ 内 径 の 影 響 を 最 も 強 く 受 け る こ と が わ か る.. キ ャ ビテ ィ の音 圧 波 形 が,正 ま た は負 の振 幅 値 を 示 す 時 間,す な わ ち 半波 長 に 注 目す る.図‑5に. な おHametほ. は,. か に よ れ ば,キ. ャ ビテ ィ 内 部 に お い. 音 圧 波 形 と半波 長 の変 化 の様 子 の 一 例 を示 す.た だ. て は,キ. し半 波 長 に つ い て は,振 幅 が 正 また は負 を示 す 丁 度. は 減 衰 振 動 を 示 し,そ. 中 心 の 時刻 に お い て,同 一 符 号 の 振 幅 値 を示 す 時 間. 波 で あ る が,十. を半 波 長 と して グ ラ フに描 い た.同 図 よ り半波 長 は,. ぼ 一定 に な る こ と が 報 告 され て い る6).こ. 時 刻 の進 行 と と もに 変 化 す る.つ ま りキ ャ ビテ ィ音. 概 ね タ イ ヤ の 接 地 面 が,キ. は,変 調 波 で あ る.こ の 変 調 の 度 合 い は,実 験 を行. ん だ 時 点 と さ れ る.本. っ た範 囲 で は さほ ど大 きな もの で は ない の で,平 均. は,こ. 的 な周 波 数 を定 義 し,そ の比 較 を行 うこ とに し よ う.. な る.し. これ に は 同 図 の各 半 波 長 を単 純 に算 術 平 均 して も良. た パ ラ メ ー タ 範 囲 で は,こ. い が,こ こで は 音 圧 波 形 の 自己相 関係 数 か らそ の 値. ィ 音 は 減 衰 して お り,外. を算 出す る.図‑6は,図‑5の. し て,こ. 音 圧 波 形 に対 す る 自己. ャ ビ テ ィ が タ イ ヤ か ら 開 放 され る と,圧 の 直 後 は 本 実 験 と 同 様,変. 分 時 間 が た っ た 後,そ. の周 波 数 は ほ. り明 ら か な 通 り,本. 部 に放 射 され た 音 響 波 に対. 述 の よ うに し て 求 め た 平 均 周. 加 関 数 と な り,ま. 度 の増 加 に対 し. た キ ャ ビ テ ィ 内 径,ア. ス. ペ ク ト比 の 増 加 に 対 し て は ,減 少 関 数 と な る.そ. れ. ぞ れ の 関 数 形 は,何. れ の パ ラ メ ー タ に 対 して も,指. 数 形 で あ る と い え る.最. (a)走. 行速度依存性. 小 二乗 法 に よ って 求 め た各. パ ラ メ ー タ に 対 す る 指 数 値 よ り,代. 表 周 波 数 につ い. て 次 式 の 関 係 が 与 え られ る.. (6). (b)キ. 図‑5音. ャ ビテ ィ 内径 依 存 性. 圧 値 お よび 半 波 長 時 間. (c)ア 図‑6自. ス ペ ク ト比 依 存性. 図‑7平. 己相 関係 数. 131. 実験 で扱 っ. の 特 性 を 観 察 す る に は い た ら な か っ た.. 波 数 の,パ ラ メ ー タ 依 存 性 を 示 す.同 図 は,パ ラ メ ー タの 各 依 存性 を明 瞭 に示 す た め に ,図‑4の 表記 に. て は,増. 降 と. の 時 刻 に は 既 に キ ャ ビテ. (5). 均 周 波 数 は,速. 進. 実験 に お け る走行 速 度 範 囲 で. Δrこよ り,平 均周 波 数fmを 次 式 の とお り定 義 す る.. な らい 描 画 し た.平. の時間は. ャ ビ テ ィ か ら0.15m程. 相 関係 数 を示 す.図 中 に示 す 自己相 関係 数 の 半 波 長. 図‑7a,b,cは,上. 調. れ は キ ャ ビ テ ィ音 発 生 後,6.8〜13.5ms以 か し図‑3よ. 力. 均周波数.
(6) 4.多 (1)キ. 孔 質 路 面 で の キ ャ ビテ ィ 音 ャ ビテ ィ内 の 空 気 の 透過. 排 水 性 舗 装 の よ うな 多 孔 質構 造 の 舗 装 で は,タ イ ヤ 騒 音 の低 減 効 果 が確 認 され て い る が,こ の要 因 と して,2つ. の 可 能性 が 考 え られ て い る11).通 常舗 装. 表 面 で 反 射 す る音 響 波 が,舗 装 の 表 層 の 持 つ 吸 音 性 に よ り内 部 に 回折 す る た め とい う説 と,タ イ ヤ 接 地 面 にお い て タイ ヤ グル ー ブや 路 面 の 凹 凸 の 空 気 が,. 図‑8最. 大振幅比の透過孔面積依存性. 図‑9平. 均周波数の透過孔面積依存性. 路 面 の 持 つ 透 過 性 に よ り十分 な圧 縮 を受 けず,エ ア ー ポ ン ピ ン グ音 が 緩 和 す る た め で あ る とす る説 が そ れ で あ る.こ の両 説 の真 偽 あ る い は それ ぞれ の 寄 与 度 等 に つ い て は,検 討 の余 地 が あ る.後 者 の 可 能 性 の1つ と して,本 研 究 で対 象 とす る キ ャ ビテ ィ音 が, 透 過性 を有 す る路 面 にお い てい か な る特 性 変化 を 示 す か に つ い て は,模 擬 的 な実 験 に よ っ て確 認 す る こ とが で き る. 排 水 性 舗 装 は,粗 骨 材 間 を充 填 す る細 骨材 の 欠 如 に よっ て,連 続 気 泡 型 の多 孔 質 構 造 を有 して い る. 従 っ て タイ ヤ と路 面 キ ャ ビテ ィ に挟 まれ た 空 間 中 の 圧 縮 空 気 は,骨 材 間 の 間 隙 を通 り,容 易 に 内 部 へ 浸 透 で き る と考 え られ る.同 様 の効 果 は,本 実験 に お い て,円 筒 キ ャ ビテ ィ に透 過 孔 を設 け,キ ャ ビテ ィ 内 部 の 空 気 を,外 部 に排 出 させ る こ とに よっ て,模 擬 的 に 再 現 され るで あ ろ う.そ こ で キ ャ ビテ ィ底 部 の プ ラ グに,円 筒 形 の 穴 を設 け,キ ャ ビテ ィ 内部 の 空 気 が,中 空 の ドラム 内 部 に透 過 で き る場 合 の,キ 図‑10最. ャ ビテ ィ音 特性 に つ い て 実 験 を行 っ た.プ ラ グ に設 け る透 過 孔 につ い て は,す で に第2章2節. で述べた 図‑9は,透. とお りで あ る.キ ャ ビテ ィ内 径 は,音 圧 の最 大振 幅 値 が も っ とも大 きい12mmの. 大振 幅 比 の透 過 孔 深 さ依 存 性. 過 孔 面積 に対 す る,平 均 周 波 数 の変 化. を示 す.ど の 走 行 速 度 に対 して も,平 均周 波 数 は透. もの を対 象 と した.ま. 過 孔 面 積 に よ らず,ほ ぼ一 定 値 を保 っ こ とが わか る.. た 実験 に使 用 した タ イ ヤ お よび 計 測 手 法 は,透 過 孔. キ ャ ビテ ィ内径 と透 過 孔 内 径 との 比 か ら考 えて,キ. の ない キ ャ ビテ ィ音 実験 と同様 で あ る.. ャ ビテ ィ内 の 空 気 流 の 緩 和 時 間 は,透 過 孔 を通 る よ (2)透. りタ イ ヤ か ら開 放 され 外 部 に放 出 され る場 合 の 方 が. 過 孔 を持 つ 場 合 の キ ャ ビテ ィ音 の音 響 特 性. 圧 倒 的 に 短 い.そ れ 故 キ ャ ビテ ィ音 の 放射 にお い て. 図‑8に は,透 過 孔 を有 す る キ ャ ビテ ィか ら発 生す. は,透 過 孔 の 存 在 は意 味 を持 た な い.し か しタイ ヤ. る音 響 波 の 最 大 振 幅 比 を示 す.同 図 横 軸 は透 過 孔 面 積8で. が キ ャ ビテ ィ内 の 空 気 を放 出す る直 前 の キ ャ ビテ ィ. あ り,縦 軸 の最 大 振 幅 比 は,透 過 孔 が あ る場. 内 の 初期 圧 力 は,透 過 孔 か らの 空気 流 出 に よ り減 少. 合 の最 大 振 幅値 を,透 過 孔 が ない 場 合 の最 大 振 幅値. して い る はず で あ る.従 っ て キ ャ ビテ ィ音 の 平 均 周. で 除 して 定 義 した もの で あ る.キ ャ ビテ ィ内径 等 の. 波 数 は,上 述 の キ ヤ ビテ イ 内 の初 期 圧 力 に は,依 存. パ ラメ ー タ は,同 図 に示 した とお りで あ る.ま た こ の 実験 で は,1組. しな い と考 え られ る.. の パ ラ メー タ に対 し50回 の 測 定 を. 図‑10に は,透 過 孔 深 さに対 す る,キ ャ ビテ ィ音. 行 い,そ の 算 術 平 均 を とって 評 価 して い る.最 大 振. の 最 大 振 幅 比 を示 す.何 れ の透 過 孔 面積 お よび 走 行. 幅 比 は,何 れ の 速 度 にお い て も,透 過 孔 面積 の 増加. 速 度 の 場 合 も,透 過 孔 深 さが 増せ ば,最 大 振 幅 比 は. と とも に,速 や かに低 下 す る こ とが わ か る.透 過 孔. 増 大 し,キ ャ ビテ ィ音 の低 減 効果 が 損 な わ れ る こ と. 面 積 に対 して は,ほ ぼ 指 数 的 な減 衰 を示 す が,最 大. が わ か る.こ の 原 因 と して キ ャ ビテ ィ内 部 か ら透 過. 振 幅 比 の低 下 は,走 行 速 度 が低 い ほ ど顕 著 で あ る.. 孔 を 通 り流 出 す る空 気 流 に対 し,透 過 孔 壁 で 働 く摩 132.
(7) 擦 抵 抗 が透 過 孔深 さの 増 大 と とも に増 す た め,結 果. (6)透過 孔 を持 つ 場 合 の キ ャ ビテ ィ音 につ い て,最 大. 的 に空 気 流 量 が 減 少 し,キ ャ ビテ ィ 内部 の圧 力低 下. 振 幅 比 の 低 減 量 は,透 過 孔深 さが 増 し自 由空 間 ま で. が鈍 化 す るた めで あ る と考 え られ る.. の 距離 が長 くな る と抑 制 され る.. 排 水 性 舗 装 で の 透 過 孔 は,骨 材 問 の 間 隙 が これ に 相 当す る と考 え られ る.本 実 験 の結 果 か らす れ ば,. (7)排水 性 舗 装 で は,路 面 キ ャ ビテ ィに よる エ アー ポ ン ピ ン グ音 の発 生 が 抑 制 され る こ とを,模 擬 的実 験. この 間 隙 に よ って 形 成 され る透 過 孔 の 流 路 面 積 が 大. に よ り実 証 した.. き く,流 路長 さ が短 い ほ ど,キ ャ ビテ ィ音 を抑 止 す る効果 は 高 い と予 想 され る.ま た本 実 験 で は,キ ャ. 謝 辞:本 研 究 を ま とめ る に 当た り,名 古 屋 大 学 大 学. ビテ ィ内 の 空 気 は,そ の容 積 比 か ら考 えて 自 由空 間. 院. と考 え られ る,ほ ぼ無 限 大容 積 の 中 空 ドラ ム内 部 に. 推 進 講 座,梅 村 章 博 士 か らは,有 益 な提 言 を賜 った.. 流 出 させ て い る.し か し排 水性 舗 装 内部 にお い て は,. ま た 日本 大 学 理 工 学 部,社 会 交 通 工 学科,環 境 工 学. キ ャ ビテ ィ か ら流 出す る空気 は,連 鎖 した 骨 材 間 の. 研 究 室,岩 井 茂 雄 博 士 か らは,貴 重 な指 摘 を賜 った.. 間 隙 中 に浸 透 した後,表 層 か ら 自 由空 間 へ 排 出 され. 両博 士 に は,こ こ に記 して謝 意 を表 す る.ま た 本 実. る と考 え られ る.一 般 に 自 由空 間 に直 接 排 出 され る. 験 に 際 し,ミ シ ュ ラ ン リサ ー チ ア ジ ア株 式 会 社 か ら. 空 気 流 は,間 隙 中を縫 って 流 れ る場 合 に比 べ,速 や. は,試 験 用 タイ ヤ の提 供 を賜 っ た.こ こに 記 し謝 意. か な空 気 の膨 張 が な され,作 用 す る流 動 抵 抗 も小 さ. を表 す る.. 航 空 宇 宙 工 学 専 攻,航 空 宇 宙 工学 分 野,空 力 ・. い と予 想 され る.従 って 舗 装 内 部 に 自由空 間 に相 当 す る部 分 が あ れ ば,キ ャ ビテ ィ内 の圧 力 降 下 に と っ. 参 考 文 献. て有 効 で あ る と思 わ れ る.こ のた め に表 層 と基 層 と. 1). の 問 に,粗 骨材 を用 い た バ ッフ ァ層 を設 け る こ と に よ り,舗 装 内 部 の空 隙 量 を増 せ ば,キ ャ ビテ ィ音 の. 2). 抑 制 に寄 与 す る の で は ない か と予 想 され る.. 21‑7,. HecklM.:. 自 動 車 騒 音 の 低 減 対 策 に つ い て, pp.333‑338, Tyre. noise. 自動 車 研. 1999. generation,. Wear,. 113,. pp.157‑70,. 1986. 3). 5.ま. 白 橋 良 宏: 究,. とめ 4). 尾 崎 敏 夫:. タ イ ヤ 道 路 騒 音 と そ の 低 減 対 策,. 究,. pp.573‑578,. 時 田保 夫 術,. 本 研 究 で は,室 内 タ イ ヤ試 験 機 を用 い て,円 筒 形. 22‑12,. 監 修: 音 の 環 境 と 制 御 技 術. pp.362‑372,. 5) Hamet J.F.,. キ ャ ビテ ィに よ る,エ ア ポ ン ビン グ音 の 実験 を行 い,. 自動 車 研. 2000.. フ ジ ・テ ク ノ シ ス テ ム,. 第II巻. 応 用 技. 1999.. Deffayet C., Pallas M.A.: Phenomenes. d'air-pumping dans le bruit de contact pneumatique /chaussee - Cas d'unecavitdamaenageedans la chaussde, RAPPORTINRETS, N132, pp.1-78, 1990. 6) Hamet J.F., Deffayet C., Pallas M. A.:Air-pumping. そ の特 性 を明 らか に した.そ の結 果 以 下 の結 論 を得 た. (1)キャ ビテ ィ音 は,キ ャ ビテ ィが タ イ ヤ か ら露 出す る と とも に発 生 す る,波 束 の 形 状 を有 した音 響 波 で. phenomenain Roadcavities,INTROC 90, pp.19-29, 1990. 7) VonMeierA.: Acousticallyoptimizedporousroad surface -Recent experiencesand new developments , Inter-Noise. あ る. (2)キャ ビテ ィ音 の 発 生 直 後 に負 の 音圧 値 が観 測 され る.こ の原 因 は 不 明 で あ るが,可 能 性 と して キ ャ ビ. 88, pp.1323-1326, 1988.. テ ィ か らの圧 縮 空 気 の 放 出 に先 立 ち,タ イ ヤ の 変 形 8). 等 に よ る 空気 の 吸 い 込 み が 発 生 して い る の で は な い. 往 岸 達 也, 清 水 健 一: 関 す る 研 究 (第1報) ‑車. か と考 え られ る.. タ イ ヤ騒 音 の発 生 メカ ニ ズ ムに 載 型 マイ ク ロフ ォ ン に よ る野. 外 タ イ ヤ 騒 音 実 験, 機 械 技 術 研 究 所 所 報, 50‑3, pp.43‑52,. (3)キャ ビテ ィ音 の最 大 振 幅 値 は,走 行 速 度 お よび キ. 1996.. ャ ビテ ィ内径 に 依 存 し,指 数 的 に変 化 す る.ま た ア スペ ク ト比 に対 す る依 存 性 は低 い.. 9). 押 野 康 夫: 路 面 性 状 の 違 い に よ る タ イ ヤ/路 面 騒 音 の 変 化,. (4)キャ ビテ ィ音 の音 圧 波 形 は 変 調 波 で あ る.平 均 周 波 数 と して 定 義 され た 周 波 数 は,走 行 速 度,キ ャ ビ. 日 本 音 響 学 会 誌,. 10) 往 岸 達 也,. pp.314‑319, 1998.. 清 水 健 一 ・タ イヤ 騒 音 の 発 生 メ カ ニ ズ ム に. 関 す る研 究 (第2報) ‑試. テ ィ内径,ア ス ペ ク ト比 に依 存 し,指 数 的 に 変 化 す. 54‑4,. 験機 の 開発 とタ イ ヤ騒 音 の室. 内 実 験 に 関 し て, 機 械 技 術 研 究 所 所 報, 51‑5, pp.19‑28,. る.. 1997.. (5)透過 孔 を持 つ 場 合 の キ ャ ビテ ィ音 につ いて,最 大. ) 11 明 嵐 政 司, 石 田 稔, 加 来 照 俊: 排 水 性 舗 装 の 騒 音 低 減. 振 幅比 は 透 過 孔 面 積 の増 加 と と もに 速や か に 減 少 す. 要 因 に 関 す る 考 察,. る.ま た 平 均周 波 数 は,透 過 孔面 積 に は依 存 しない.. pp.691‑696, 1993.. 133. 日 本 音 響 学 会 誌,. 49‑10,.
(8) STUDY. ON AIR PUMPING Tatsuya. Air-pumping simple. noise. the problem,. acoustical velocity,. wave. generated. the road cavity. is observed. the characteristics. air-pumping. by a road. after. is modeled. a tire passed. of maximum. noise by the cavity. cavity. is reduced. NOISE. by an experiment. as a cylindrical. sound. CAVITIES. OHGISHI. is studied. through. IN ROAD. cavity. the cavity.. pressure. and. averaging. 134. of an inner drum. is processed. For the difference. at the road with the porosity. experimentally.. which. using. frequency. like the drainage. on the drum. of the cavity are. clarified.. asphalt. facility. surface,. To and. size and the tire The. pavement. fact. that. is verified.
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