ドライビングシミュレーターによるタイヤ音シミュレーション – Yokohama Institute of Acoustics

・はじめに

近年のドライビングシミュレーターは、大規模な物理ベース計算（physics-based simulation）を実行できる水準に到達し、実車に近い挙動や音響現象を再現できるようになっている。自動車開発においては、プロトタイプ車両を製造せずに仮想空間上にモデルを構築する「試作レス開発」が進展しており、開発期間短縮とコスト削減の両立が求められている。

音響開発の領域では、従来の統合的な騒音評価に加え、車両部位ごとの影響を分離して解析するアプローチが重要になりつつある。特にエンジン音のような広帯域かつ高音圧の音源と異なり、タイヤ音は発生メカニズム毎に周波数帯域が限定的であり、その発生機構も複雑であるため、高精度かつ詳細なシミュレーション手法が不可欠である。

・シミュレーションの3段階レベル

最先端のドライビングシミュレーターにおけるタイヤ音シミュレーションは、成熟度と適用目的に応じて3つのレベルに分類できる。

Level 1：車内の計測音を信号処理して用いる
実車から取得した計測音を信号処理し、そのままシミュレーションに適用する方式。迅速に適用可能だが、実測データへの依存度が高く、設計へ反映しにくい。
Level 2：部位からの伝達関数を用いる
車両部位の伝達関数を測定し、音源と伝達特性を分離して扱う方法。設計パラメータ変更の影響や要因分析が可能となり、工学的な知見を抽出しやすい。
Level 3：CAEモデルのデータを用いる
構造・音響を含むCAEモデルを構築し、解析データを直接利用する手法。物理ベースかつ高精度だが、計算コストやモデリング工数が大きい。

・タイヤ音の分類と評価指針

さらにタイヤ音は、その発生メカニズムに基づき以下の3種類に大別される。

タイヤ気柱共鳴音

目的：共鳴発生条件と共鳴周波数特性の抽出
手法：時間領域での伝達特性のモデル化
背景：空洞共鳴の励起メカニズムと路面入力タイミング

2. ロードノイズ

目的：タイヤ構造差異による一次共振モード・その他モードの車内音影響の評価
手法：複数路面条件におけるロードノイズ入力特性の評価
背景：構造共振解析および路面入力メカニズムの相互作用

3. パターンノイズ

目的：接地形状・トレッドパターン設計によるピッチハーモニック評価
手法：平滑路走行時の速度変化条件下での応答解析
背景：ブロック剛性、コンパウンド特性、リブ構造によるホーン効果

展望

「3つのシミュレーションレベル」と「3種類のタイヤ音分類」を組み合わせることで、評価目的・解析手法・工学的背景を体系化できる。これにより、

心理音響学的アプローチ（トーン聴感）を踏まえた空洞共鳴抑制に向けた内部構造最適化
ロードノイズ低減を目指した構造設計指針の抽出
パターンノイズ制御のためのトレッド設計・材料選定

といった設計上の指針を導き出すことが可能となる。

したがって、ドライビングシミュレーターを用いたタイヤ音シミュレーションは単なる評価手段にとどまらず、快適性向上と開発効率化の両立に寄与する戦略的ツールとして、自動車開発における重要性をますます高めていくと考えられる。