クルマの静寂を左右する「パターンノイズ」とは？
車を知りたい
先生、この「パターンノイズ」って、タイヤの溝のせいで音がなるってことですよね？
自動車研究家
そうだね。タイヤの溝の模様を「トレッドパターン」って言うんだけど、この溝と路面の間に空気が入って、それが原因で音が発生するんだ。
車を知りたい
へえー。でも、なんで溝があるのに、わざわざ音が鳴るように設計されてるんですか？
自動車研究家
実は、溝には水を排水したり、グリップ力を高めたりする大切な役割があるんだ。だから、溝をなくすことはできない。そこで、メーカーは溝の模様を工夫して、できるだけ音が気にならないように工夫しているんだよ。
パターンノイズとは。
「パターンノイズ」とは、車が平坦な路面を走る際に、タイヤの溝のパターンによって発生する音のことです。この音は、溝に閉じ込められた空気がタイヤの回転によってまるでポンプのように出入りすることで起こる「エアポンプ音」と、溝自体が共鳴することで発生する音の二つが組み合わさって生まれます。もしタイヤの溝が均等に配置されていると、この空気の出入りが規則的になり音が大きく聞こえてしまうため、実際には音を抑えるためにランダムな配置が採用されています。パターンノイズは走行速度によって周波数が変化しますが、一般的には200～500Hzの基本周波数の他に、500～1000Hzの倍音も含まれます。この音は車外だけでなく、車内にも影響を与える騒音です。
パターンノイズの発生源
クルマの走行中に聞こえてくる「ゴーッ」という音や「ヒューッ」という音、実はこれらもパターンノイズの一種です。では、一体どこからこのような音が発生しているのでしょうか？
主な発生源としては、タイヤと路面の接触が挙げられます。タイヤの溝パターンや路面の凹凸によって、一定間隔で空気が振動することでノイズが発生するのです。
また、エンジンやモーターなど、回転運動を伴う部品もパターンノイズを生み出す原因となります。これらの部品は回転に伴い、規則的な振動を発生させます。
さらに、車体の構造もパターンノイズに影響を与えます。車体には様々なパーツが使われていますが、その継ぎ目や隙間から空気が出入りすることでノイズが発生することがあります。
エアポンプ音と気柱共鳴
クルマの車内空間は、まるで動く音楽ホールのようです。静かな空間になればなるほど、これまで聞こえなかった音が目立つようになります。その一つに、わずかな空気の流れの変化で発生する「エアポンプ音」があります。窓を少し開けると、車内に低いうなり音が響く現象を経験したことはありませんか？これは、車内に入った空気の流れが、ちょうど笛のように共鳴し、特定の周波数の音が増幅される「気柱共鳴」によって起こります。この気柱共鳴は、窓の開閉度合いによって変化し、音の高さや大きさが変わります。静かな電気自動車の時代では、こうしたこれまで意識されていなかった音が、快適性を大きく左右する要素となるのです。
パターンノイズの特徴的な周波数
タイヤが路面を転がる際に発生するパターンノイズは、その発生メカニズムから、特定の周波数帯で強い音になるという特徴があります。この周波数は、タイヤの溝のパターンや回転速度、路面状況などによって変化します。
例えば、タイヤの溝が細かいほど、高い周波数の音が発生しやすくなります。また、回転速度が速くなると、周波数も高くなります。路面状況については、凹凸が激しい路面を走行する際に、低い周波数の音が発生しやすくなる傾向があります。
このように、パターンノイズは様々な要因によって周波数が変化するため、その予測と制御が難しいという側面も持っています。
パターンノイズ低減のためのタイヤ設計
タイヤは路面と直接接するため、さまざまなノイズの発生源となります。その中でも、タイヤの溝のパターンによって発生するノイズが「パターンノイズ」です。
パターンノイズを低減するために、タイヤメーカーはさまざまな設計上の工夫を凝らしています。
まず、溝のパターンに着目してみましょう。近年では、コンピューターシミュレーション技術の進歩により、溝の形状、深さ、配置などを最適化することで、パターンノイズを効果的に抑制できるようになりました。具体的には、溝の数を増やしたり、溝の幅を変化させたりすることで、特定の周波数のノイズを分散させています。
次に、タイヤの構造もパターンノイズに影響を与えます。タイヤ内部には、トレッドゴムの下に複数の層が重なっており、これらの層の材質や構造によってノイズの発生や伝達が変わってきます。例えば、ノイズ吸収性に優れた素材を使用したり、層の厚さを調整することで、パターンノイズを低減することができます。
タイヤメーカーは、これらの設計要素を最適化することで、静粛性と走行性能を両立させたタイヤ開発に取り組んでいます。静かな車内空間の実現には、タイヤの設計段階におけるパターンノイズへの配慮が欠かせないのです。
静かなドライブのためのタイヤ選び
ドライブの快適性を大きく左右する要素の一つに、車内の静けさが挙げられます。静かな車内は、長距離運転の疲労を軽減するだけでなく、同乗者との会話を楽しんだり、音楽に没頭したりする上でも重要です。そして、車内の静けさを決める要素として見逃せないのが、タイヤから発生する「パターンノイズ」です。
パターンノイズとは、タイヤの溝のパターンが路面と接触する際に発生する音のこと。タイヤの溝は排水やグリップ力を確保するために必要不可欠ですが、その一方で、走行時に独特の音を発生させてしまうのです。特に、高速道路など速度域の高い状況では、パターンノイズが車内に響き渡り、快適性を損なってしまうケースも少なくありません。
静かなドライブを楽しみたいドライバーにとって、タイヤ選びは非常に重要です。タイヤメーカー各社は、パターンノイズの発生メカニズムを研究し、溝の形状や配置を工夫することでノイズを抑制したタイヤを開発しています。静粛性に優れたタイヤは、快適なドライブを提供するだけでなく、運転時の集中力を持続させる効果も期待できます。
タイヤを選ぶ際には、価格や性能だけでなく、パターンノイズの低減に配慮した製品を選ぶことが、快適なドライブを実現する上で重要なポイントと言えるでしょう。