CN107509143A - 车辆用扬声器系统、以及具备该扬声器系统的车辆构造物 - Google Patents

Abstract

根据本发明的一个方案，车辆用扬声器系统(10)具有：车辆隔板(30)，将内部空间与外部空间隔开；扬声器装置(20)，具有框架(21)、弹性支承于框架的音膜(22)及提供用于使音膜(22)动作的驱动力的驱动装置(23)；以及空气室(26)，设置于音膜(22)与车辆隔板(30)之间。框架(21)确定空气室(26)的朝向车辆隔板(30)的室侧开口部(25)的边界，车辆隔板(30)具有车辆隔板开口部(50)。车辆隔板开口部(50)的尺寸，小于音膜(22)的直径，并且小于室侧开口部(25)的尺寸。扬声器装置(20)以室侧开口部(25)与车辆隔板开口部(50)在重复区域重叠、并且室侧开口部(25)与车辆隔板开口部(50)接近的方式，固定于车辆隔板(30)。

Description

车辆用扬声器系统、以及具备该扬声器系统的车辆构造物

技术领域

本发明涉及车辆用扬声器系统，该车辆用扬声器系统具有：车辆隔板，将内部空间与外部空间隔开；以及扬声器装置，与车辆隔板相关联并具有框架、弹性支承于框架的音膜及提供用于使音膜动作的驱动力的驱动装置。本发明还涉及具备该扬声器系统的车辆构造物、以及具备该扬声器系统或车辆构造物的车辆。

背景技术

扬声器装置以及系统一般用于向在例如汽车等车辆内的听众提供音频输出。表示声音的各种各样的特征的电信号，通过扬声器装置被变换为音膜的振动动作。音膜的这些动作，产生听众能够听取的声波。扬声器装置通常使用磁驱动装置，使弹性支承于扬声器装置的框架的音膜前后活动。该振动会产生通过扬声器产生的声音。框架被扬声器装置的壳体包围。在扬声器装置是重低音音箱的情况下，采取空气连通导管将壳体的内部空间与外部空间相连的对策。

具备后壳的低频扬声器是公知的。如图1所示的音箱是高性能重低音音箱的情况下，通常需要20升这一比较大的空间。扬声器装置200具有磁驱动单元230及安装于音膜250的框架240。扬声器装置200被后壳280包围。在车辆中，空间始终是宝贵的，因此现在的音箱相对于发挥高性能而言往往过于小。性能好的音箱非常大，根据情况，大小可达50升。

美国专利8804991B2公开了在无限障板构造的扬声器中使用的扬声器组件。该组件具有：包括音盆以及盆架的驱动器；至少一个亥姆霍兹共振器，包括腔以及与腔连通的通风导管，并且被设为通过无限障板。腔被设为，带来远远高于伴随驱动器的工作频带的调谐频率的尺寸。通风导管的截面积以及长度能够被确定为，能够控制导管空气噪声以及低频延伸。

如图2所示那样在后部具有障板开口部的扬声器，通常仅能够使用于具备后置物板的车辆(轿车类型的车身)，不能使用于全部的车辆中。这种扬声器系统200也还具有磁驱动单元230及安装于音膜250的框架240。在此，框架240安装于无限障板构造的声障板290。

另一个公知的对策被记载于欧洲专利申请2941011A1中。图3中描绘出使用被调整为比使用带宽高的亥姆霍兹共振器的重低音音箱，作为封闭空间向外部的端口。图3表示在包括车辆车身外板300(车身等)的车辆的壁上设置的扬声器装置200的公知的构成100，具有用通过塑料等形成的盖部400覆盖的开口部500。扬声器装置200具有壳体210，该壳体210具备经由空气连通导管220与车辆的外部空间V20连通的空气容积V10。扬声器装置200还具有磁驱动单元230、及安装于音膜250的半径a的框架240。

通过该构成100，扬声器装置200能够设置在与车辆车身外板相邻的车辆侧方空间等狭窄的位置。为了设置空气连通导管220，需要将开口部500设置于车辆车身外板300，其有时是车身的构成部件。该开口部500一般是车辆车身外板等车辆构造物上的专用的孔。这样的重低音音箱较小，但为了形成亥姆霍兹共振器，需要贯通将内部空间从外部空间隔开的车辆隔板的导管220以及用于制出容积V10的围墙(enclosures)形状。这在机械的构造的方面有时实施困难。

图4表示在包括车辆隔板300(车身等)在内的车辆的壁上设置的扬声器装置200的其他的公知的构成100，具有例如圆形的开口部500。扬声器装置200具有框架201、弹性支承于框架201的音膜202及包括提供用于使音膜202动作的驱动力的音圈203a的磁驱动装置203。框架201通过支承架204与室壳(chamber case)205连接，在室壳205与音膜202之间包围着空气室206。形成例如圆形的空气连通导管501的导管部件在其中央开口部连接到室壳205。

因此，在音膜202振动时，空气室206的空气容积(air volume)，在形成外侧空间的车辆隔板300的另一方一侧，经由空气连通导管501与车辆的外部空间连通，另一方面，车辆隔板300的朝向扬声器装置200的一侧，确定车辆的音响空间的边界。通过该构成100，扬声器装置200能够设置在与车辆车身外板相邻的车辆侧方空间等位置。为了设置空气连通导管501，需要将开口部500设于车辆车身外板300。

例如，在这样的扬声器装置中，作为一般的扬声器装置，扬声器装置200具有100Hz等的共振频率。在超过共振频率的频率范围中，对驱动力的灵敏度，不会伴随驱动频率的变化而大幅变化，音质佳。可是在共振频率以下的范围(例如20～100Hz)中，对驱动力的灵敏度，伴随驱动频率的变化而大幅变化，音质不好。

欧洲专利申请2654319A2公开了扬声器，其包括配置于壳体内的磁路、音圈以及音膜。壳体设置于汽车的发动机室。再生音经由从壳体向外延伸的导管向车厢空间发出。汽车的金属车身框架即隔壁，存在于发动机室与车厢空间之间。导管向形成于隔壁的孔中插入，以便声音端口朝向车厢空间并向其中突出。散热端口形成于壳体，与隔壁相邻的磁路的端面，在散热端口中露出。能够弹性变形的导热性片材，以被夹在隔壁与磁路的端面之间的方式，被插入于散热端口。

作为对上述的问题的改良，欧洲专利申请2654319A2，通过设置具备越过车辆隔板与相反侧方空间连通的导管的空气室，实现共振频率的降低。空气室产生非弹性阻力(惯性阻力以及摩擦阻力)，共振频率降低(例如到70Hz为止)。因此，灵敏度的变化率在低频范围(例如70～100Hz)中变小，在该范围中的音质变好。然而，另一方面，通过在车辆中设置具有导管的这样的空气室，使用空间显著增加。

发明内容

本发明的目的在于，提供能够提高低频范围中的音质，并且可将在车辆中的使用空间抑制得非常小的扬声器系统。

本发明涉及请求的保护范围所记载的车辆用扬声器系统。本发明还涉及具备该扬声器系统的车辆构造物以及车辆。

根据第1实施方式，公开一种车辆用扬声器系统，具有：车辆隔板，将内部空间与外部空间隔开；扬声器装置，具有框架、弹性支承于框架的音膜及提供用于使音膜动作的驱动力的驱动装置；以及空气室，设置在音膜与车辆隔板之间。框架确定空气室的朝向车辆隔板的室侧开口部的边界，车辆隔板具有车辆隔板开口部。车辆隔板开口部的尺寸，小于音膜的直径，并且小于室侧开口部的尺寸。扬声器装置，以室侧开口部与车辆隔板开口部在重复区域重叠、并且室侧开口部与车辆隔板开口部接近的方式，固定于车辆隔板。

根据第2实施方式，公开一种车辆用扬声器系统，具有：车辆隔板，将内部空间与外部空间隔开；扬声器装置，具有框架、弹性支承于框架的音膜和提供用于使音膜动作的驱动力的驱动装置，框架是具有与车辆隔板平行并且接触而设的表面的壳体构造物的一部分；以及空气室，设置在音膜与壳体构造物的表面之间。壳体构造物的表面具有朝向车辆隔板的室侧开口部，车辆隔板具有车辆隔板开口部，室侧开口部以及车辆隔板开口部中的至少一个，小于音膜的直径。扬声器装置，以室侧开口部与车辆隔板开口部在重复区域重叠的方式，固定于车辆隔板。

根据本发明，能够将扬声器装置设计以及配置成，共振频率降低、且在低频范围中的音质提高。并且，能够使车辆隔板中收容扬声器装置所必要的空间与扬声器装置在车辆中的使用空间一起减小。车辆隔板进而车身能够配置为，在其将车辆内部的容积与外部隔开并且对于两空间不作为围墙发挥作用而言足够大的情况下，如无限障板那样发挥功能。

根据实施方式，壳体构造物的表面上的室侧开口部，小于车辆隔板开口部，壳体构造物的表面向车辆隔板开口部突出。

根据实施方式，扬声器装置，在具有上限截止频率的工作频带内工作。空气室、室侧开口部以及车辆隔板开口部，以具有比扬声器装置的上限截止频率高的共振频率的方式来决定它们的配置及尺寸。

在空气室与车辆隔板开口部之间未设置导管。即，室侧开口部与车辆隔板开口部在空气室与车辆隔板开口部之间并不具有导管的条件下与上述空气室连通。

根据实施方式，通过室侧开口部与车辆隔板开口部的重复区域形成的开口区域，大于音膜的有效动作区域的5％。由此，避免了对驱动力的灵敏度的较大的或者极端的降低。作为音膜的有效动作区域的音膜的区域，应当理解为有助于从扬声器放射声音的区域，即由于驱动装置的驱动力而振动的音膜的区域。

根据实施方式，通过室侧开口部与车辆隔板开口部的重复区域形成的开口区域，小于音膜的有效动作区域的50％。由此扬声器装置的共振频率降低，低频范围中的音质提高。

根据实施方式，通过室侧开口部与车辆隔板开口部的重复区域形成的开口区域，是音膜的有效动作区域的30％至50％之间的大小。

根据实施方式，通过室侧开口部与车辆隔板开口部的重复区域形成的开口区域，相对于音膜的中央部发生了位置偏移。

在进一步的实施方式中，扬声器系统被设为，通过音膜，在与空气室相反一侧的音响空间即音膜的朝向空气室一侧，发出声音。尤其是，扬声器系统被设为，与车辆隔板开口部对外部的阻抗相比，扬声器音盆对内部空间的放射阻抗匹配更佳，从而声音的大半向车辆的内部空间放射。向外部的比较小的开口部，制造出2个阻抗不匹配的阻抗阶跃。因此，向外部的声音的放射不是有效率的，声音的一部分反射，返回到内部空间。

根据实施方式，空气室具有不满1升的空气容积。

在进一步的实施方式中，空气室被配置以及设计为能够经由室侧开口部和车辆隔板开口部将进来的水排出。

根据实施方式，室侧开口部与车辆隔板开口部中的至少一个，具有1个或多个追加部件，以使车辆隔板开口部适合于设置、排水、防腐蚀中的至少一项。

在进一步的实施方式中，本发明还涉及具备这里所记载那样的、本发明的扬声器系统的车辆构造物。本发明还涉及具备该扬声器系统或车辆构造物的车辆。

下面，参照附图对本发明的特征以及实施方式进行说明。

附图说明

图1表示具备后壳的现有技术的扬声器装置的构成。

图2表示在声障板上设置的现有技术的扬声器装置的构成。

图3表示在车辆的壁上设置的现有技术的扬声器装置的其他的构成。

图4表示在车辆隔板上设置的现有技术的扬声器装置的进一步的构成。

图5表示本发明的实施方式的车辆用扬声器系统。

图6表示本发明的进一步的实施方式的车辆用扬声器系统。

图7表示本发明的进一步的实施方式的车辆用扬声器系统。

图8表示本发明的进一步的实施方式的车辆用扬声器系统。

图9表示示出了通过按照本发明的实施方式配置的扬声器装置输出的声音的、室侧开口部与车辆隔板开口部的重复区域的每个开口直径的测定值的曲线图。

具体实施方式

图5表示本发明的实施方式的车辆用扬声器系统。扬声器系统10具有将内部空间与外部空间隔开的车辆隔板30。内部空间例如是驾驶员和乘客移动的车辆内部空间。本实施方式中的内部空间，是从扬声器装置20向其内部放射声音的音响空间。扬声器装置20固定于车辆隔板30，具有框架21、弹性支承于框架的音膜22及提供用于使音膜22动作的驱动力的驱动装置23。在本实施方式中，在支承音膜22的部分，框架21大致形成为以四边形表示的环状，使音膜22的外周缘与车辆隔板30之间产生距离。框架21，以空气室26设置在音膜22与车辆隔板30之间的方式，固定于车辆隔板30。这样，框架21确定空气室26的朝向车辆隔板30的室侧开口部25的边界。在本实施方式中，室侧开口部25具有与音膜22的直径几乎相等的、尤其是与跨设在车辆隔板开口部50上的框架21的内侧的尺寸(例如，如果框架是圆形状，则为直径)几乎相等的尺寸(例如，直径)。

车辆隔板30具有车辆隔板开口部50，车辆隔板开口部50的尺寸(例如，直径)，小于音膜22的直径，并且小于与车辆隔板开口部50重叠的室侧开口部25的尺寸(例如，直径)。扬声器装置20与车辆隔板30配置为，室侧开口部25与车辆隔板开口部50在重复区域重叠，并且室侧开口部25与车辆隔板开口部50接近。即，室侧开口部25为，在室侧开口部25与车辆隔板开口部50之间并不具有导管，即直接向车辆隔板开口部50过渡。优选的是，为了防止背压向车辆内部空间泄露，在室侧开口部25的周围与车辆隔板开口部50的周围之间，设置密封垫片等密封部件。

优选的是，空气室26具有扬声器装置的上限截止频率的至少2倍到4倍的共振频率。在室侧开口部25与车辆隔板开口部50之间未设置导管。

通过参照图5进行了说明的构成，结果为，共振频率降低，低频范围中的音质提高。并且，在与图3或4所示的构造物进行比较时是显然的，能够减少在车辆中的使用空间。

图6表示本发明的进一步的实施方式的车辆用扬声器系统。扬声器系统10与图5所示的几乎相同。具有扬声器装置20，该扬声器装置20具备框架21、弹性支承于框架的音膜22及提供用于使音膜22动作的驱动力的驱动装置23。作为驱动装置23的一部分，音圈23a(图5中未示出)发挥将用于使音膜动作的驱动力传递给磁路的作用。与图5的实施方式不同，框架21被安装于具有与车辆隔板30平行并且接触而设的表面28的壳体构造物。例如，壳体构造物的表面28，是安装于框架21的金属板，例如这里框架21支承音膜22。壳体构造物也可以具有图6未示出的进一步的构成部件。框架21既可以与壳体构造物的表面28(例如金属板)为一体，也可以通过图6中概略示出的螺丝等适当的安装手段被安装于壳体构造物的表面28。

空气室26设置于音膜22与壳体构造物的表面28之间。在此，被设为金属板的壳体构造物的表面28，具有朝向车辆隔板30、并且从驱动装置23分离的室侧开口部27。室侧开口部27和车辆隔板开口部50中的至少一个的尺寸，小于音膜22的直径。室侧开口部27与车辆隔板开口部50配置为，至少在重复区域重叠。在本实施方式中，开口部27、50这两者优选相等，优选同轴配置，并具有比音膜22的直径小的直径。

因此，室侧开口部27，在室侧开口部27与车辆隔板开口部50之间并不具有导管的条件下直接与车辆隔板开口部50相连接。空气室26、室侧开口部27以及车辆隔板开口部50，以形成音响共振系统具体而言为亥姆霍兹共振器的方式来决定它们的配置及尺寸。优选的是，音响共振系统具有扬声器装置的上限截止频率的至少2倍到4倍的共振频率。音响共振系统具体而言亥姆霍兹共振器，在室侧开口部27与车辆隔板开口部50之间并不具有导管而形成。

通过参照图6说明的构成，结果为，共振频率降低，低频范围中的音质提高。并且，在与图3或4所示的构造物相比较时是显然的，能够减少在车辆中的使用空间。

图7表示本发明的进一步的实施方式的车辆用扬声器系统。部件的大半与参照图6叙述的相同，为了简洁，关于其配置并不重复。与图6的实施方式不同、扬声器装置20的壳体构造物具有安装于上述的表面28(例如金属板)或者与上述的表面28(例如金属板)一体的、进一步的部件29。部件29能够设为，相对于用于将框架21支承于车辆隔板30的金属板28垂直而设的筒状的金属板，以改变音膜22与驱动装置23的朝向，这次为了使圆锥的内侧朝向音响空间(即，向上)。在本实施方式中，室侧开口部27小于车辆隔板开口部50，壳体构造物的金属板28向车辆隔板开口部50突出。在本实施方式中，通过室侧开口部27和车辆隔板开口部50的重复区域形成的开口区域，相对于音膜22的中央部而发生位置偏移，即相对于驱动装置23发生位置偏移。

图8表示本发明的进一步的实施方式的车辆用扬声器系统。部件的大半与参照图6及图7叙述的相同，为了简洁，关于其配置并不重复。在本实施方式中，扬声器装置20被设为，通过音膜22，向空气室26以及车辆隔板30的与扬声器装置20相反的一侧的音响空间发出声音。在基于图5～图7的其他的实施方式中，通过音膜22，向与空气室26对置并且处于车辆隔板30的安装有扬声器装置20一侧的音响空间，发出声音。例如，扬声器装置20形成为，配置在后备箱、车门板的外侧等的、车身的外部空间。在本实施方式中，车辆隔板开口部50小于室侧开口部27。

在图示的全部的实施方式中，优选的是，通过室侧开口部25、27和车辆隔板开口部50的重复区域形成的开口区域，形成为大于音膜22的有效动作区域的5％。由此，对驱动力的灵敏度的极端的降低得以避免。并且，优选的是，开口区域小于音膜22的有效动作区域的50％。由此共振频率降低，低频范围中的音质提高。

具体而言，通过室侧开口部25、27和车辆隔板开口部50的重复区域形成的开口区域，是音膜22的有效动作区域的30％到50％之间的大小。

根据实施方式，空气室26具有不满1升的空气容积。优选的是，通过室侧开口部25、27与车辆隔板开口部50的重复区域形成的开口区域，具有显著小于音膜的直径的直径，典型性地直径为1/3～1/2。关于车身，其将车辆内部的容积与外部隔开、并且对于两空间并不作为围墙发挥作用而言足够大，因此如无限障板那样发挥功能。

在图5～图7的实施方式中，与车辆隔板开口部对外部的阻抗相比，扬声器音盆对内部空间的放射阻抗匹配更佳，从而声音的大半向车辆内放射。比较小的向外部的孔，制造出2个阻抗不匹配的阻抗阶跃。因此，向外部的声音的放射并不是有效率的，声音的一部分反射，并返回到车辆内。

空气室26也可以设计为能够经由室侧开口部25、27将进来的水排出。考虑到设置、排水、防腐蚀等，也可以设置形成端口出口的追加部件，但它们在音响方面是不必要的。通过室侧开口部25、27与车辆隔板开口部50的重复区域形成的开口区域，应当尽可能地薄、及/或短。组件的朝向并不重要，但在开口区域暴露于湿气或水中的情况下，必须保证在排水或结冻时不损伤扬声器的控制。

图9表示示出了通过按照本发明的实施方式配置的扬声器装置输出的声音的、室侧开口部与车辆隔板开口部的重复区域的每个开口直径(40mm～200mm)的测定值的曲线图。该曲线图表示，与通过扬声器装置20输出的声音的频率(单位为Hz)相应的音响等级(单位为dB)的测定值。通过室侧开口部25、27与车辆隔板开口部50的重复区域形成的开口区域的直径是100％(即，与音膜22的直径相等)时，共振频率在100Hz的附近且不满100Hz的范围中的频率变动引起的灵敏度变动较大。这样的性能一般来说对于重低音音箱或低音扬声器而言，不太优选。在开口区域是音膜22的区域的5％～50％时，共振频率变低，不满100Hz的较低的范围中的频率变动引起的灵敏度变动变小。这样的性能(例如，以直径50mm的开口部中的实用范围表示)，对于重低音音箱或低音扬声器而言是非常优选的。开口部的直径不满5％时，灵敏度变得过小，对于扬声器而言，不怎么优选。

扬声器系统能够考虑到有利性地向车门构造物等车辆构造物或者将发动机室或后备箱从车辆(未图示)的内部空间隔开的车辆的隔壁或仪表板等车辆构造物安装。作为原则，扬声器系统能够包含于对于扬声器系统的配置而言适当的、全部种类的车辆构造物。

将本发明作为几个具体的例子以及实施方式进行了叙述，但本发明并不限于这些例子以及实施方式，本发明的内容并不应当限定性地解释。不脱离权利要求书的、进行了任意的变更以及改良的实施方式对于本领域技术人员而言当然也是显而易见的。

Claims (7)

1.一种车辆用扬声器系统，具有：

车辆隔板，将内部空间与外部空间隔开；

扬声器装置，具有框架、弹性支承于上述框架的音膜和提供用于使上述音膜动作的驱动力的驱动装置；以及

空气室，设置在上述音膜与上述车辆隔板之间，

上述框架确定上述空气室的朝向上述车辆隔板的室侧开口部的边界，上述车辆隔板具有车辆隔板开口部，

上述车辆隔板开口部的尺寸，小于上述音膜的直径，并且小于上述室侧开口部的尺寸，

上述扬声器装置，以上述室侧开口部与上述车辆隔板开口部在重复区域重叠、并且上述室侧开口部与上述车辆隔板开口部接近的方式，固定于上述车辆隔板。

2.一种车辆用扬声器系统，具有：

车辆隔板，将内部空间与外部空间隔开；

扬声器装置，具有框架、弹性支承于上述框架的音膜和提供用于使上述音膜动作的驱动力的驱动装置，上述框架安装于具有与上述车辆隔板平行且接触而设的表面的壳体构造物；以及

空气室，设置于上述音膜与上述壳体构造物的上述表面之间，

上述壳体构造物的上述表面具有朝向上述车辆隔板的室侧开口部，上述车辆隔板具有车辆隔板开口部，

上述室侧开口部以及上述车辆隔板开口部的至少一个尺寸，小于上述音膜的直径，

上述扬声器装置，以上述室侧开口部与上述车辆隔板开口部在重复区域重叠的方式，固定于上述车辆隔板。

3.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，其中，

上述扬声器装置在具有上限截止频率的工作频带内动作，

上述空气室、上述室侧开口部以及上述车辆隔板开口部，以具有比上述扬声器装置的上述上限截止频率高的共振频率的方式来决定它们的配置及尺寸。

4.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，其中，

在上述室侧开口部的周围与上述车辆隔板开口部的周围之间，设置有密封部件。

5.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，其中，

通过上述室侧开口部与上述车辆隔板开口部的上述重复区域形成的开口区域，大于上述音膜的有效动作区域的5％。

6.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，其中，

通过上述室侧开口部与上述车辆隔板开口部的上述重复区域形成的开口区域，小于上述音膜的有效动作区域的50％。

7.根据权利要求1或2所述的扬声器系统，其中，

通过上述室侧开口部与上述车辆隔板开口部的上述重复区域形成的开口区域，为上述音膜的有效动作区域的30％与50％之间的大小。