JP2007001422A - 車載用スピーカ装置及びこれを有する車両 - Google Patents

Abstract

【課題】 軽量且つ簡単な構造で低音域の音質改善を実現する車載用スピーカ装置を提供する。
【解決手段】 スペアタイヤの収納部に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置を有する車両は、収納部に固定して取り付けられ、且つ、音を放出する車載用スピーカユニットを有し、収納部の収納蓋を、車載用スピーカユニットから放出される音に対する受動振動板として機能させる。収納部を音響空間とし収納蓋を受動振動板として振動させることで、任意の周波数帯域において出力音圧レベルを増加させ、その結果、従来は出力音圧レベルが不十分であった周波数帯域において十分な音圧レベルを確保、補償する。
【選択図】 図１

Description

本願は、車載用スピーカ装置及びこれを有する車両の技術分野、特に、スペアタイヤ収納部に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置等の技術分野に属する。

従来、トランクルーム内のスペアタイヤ収納部に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置が開示されていた（例えば、特許文献１参照）。

また、車室とトランクルームとを仕切るリアトレイボードを備えた車両において使用される車載用スピーカ装置であって、重低音の増強を目的としたスピーカ装置が開示されていた（例えば、特許文献２参照）。

特許３４６２５４６号公報 特許３２０２２２０号公報

しかしながら、上記特許文献１に開示の従来技術は、トランクルーム内のスペアタイヤ収納部の有効利用を目的としており、車載用スピーカ装置から放出される音の音質にはなんら着目していなかった。

また、上記特許文献２に開示の従来技術は、重低音の増強という音質改善を目的とし、スピーカ背面の再生音を音響共鳴路を使って共振させることでバスレフ型スピーカシステムを形成しスピーカ背面の重低音を車室内に放射させているが、音響共鳴路を構成するバックキャビティ部は構造が複雑で、重量増加を伴うという問題があった。

本願が解決しようとする課題は、軽量且つ簡単な構造で低音域の音質改善を実現する車載用スピーカ装置の提供が一例として挙げられる。

以下、本願について説明する。なお、本願の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本願が図示の形態に限定されるものではない。

上記課題を解決するために、請求項１にかかる発明は、スペアタイヤ収納部（１１）に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置（ＳＰ）において、前記スペアタイヤ収納部（１１）に音を放出するスピーカユニット（３１）と、前記スペアタイヤ収納部（１１）に音響空間を形成し、且つ、前記スピーカユニット（３１）から当該音響空間に放出される音を受けて振動する受動振動板（４３）と、を有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項４にかかる発明は、トランクルーム内のスペアタイヤ収納部（１１）に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置（ＳＰ）において、前記スペアタイヤ収納部（１１）に音を放出するスピーカユニット（３１）と、前記スピーカユニット（３１）から放出される音を導く音導管（６２）と、前記トランクルームの少なくとも１つの側面を用いて音響空間を形成し、且つ、前記音導管（６２）から導かれる音を受けて振動する受動振動板（６４）と、を有することを特徴とする。

上記課題を解決するために、請求項８にかかる車両は、上記の車載用スピーカ装置（ＳＰ）を有することを特徴とする。

本願に係る車載用スピーカ装置の実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本願の実施の形態に係る車載用スピーカ装置ＳＰを示す断面図である。

トランクルーム床面１０にはスペアタイヤ２０を収納する収納部１１が設けられている。収納部１１は中央に中央凸部１２があり、この中央凸部１２にはスペアタイヤ固定用の固定ボルト１３が溶接されている。スペアタイヤ２０のホイール部２１は、中央にセンターハブ穴２３が設けられており、その周囲のハブ取付部２２にボルト穴（図示省略）が設けられている。

収納部１１の中央凸部１２の下側には、図１に示すように、スピーカボックス３０に覆われた車載用スピーカユニット３１が固定して取り付けられている。

中央凸部１２には、車載用スピーカユニット３１の振動面（図示省略）から放出された音を遮ることがないよう、振動面の前方に相当する箇所に放音孔１４が設けられている。

収納部１１の壁面１５は、図１に示すように、段差１６が設けられており、段差１６に引っかかるようにして収納蓋４０が取り付けられている。そして、収納蓋４０が収納部１１が形成する空間（後述する第二音響空間）を形成しトランクルームの空間と分けている。

収納蓋４０は外縁に重量を支えるフレーム４１を有し、その内周側にばね性材料からなるエッジ部４２を有し、更に内周側には蓋部４３を有した構成である。

蓋部４３は、例えば、ハードボード、紙パルプによる抄紙、発泡樹脂による射出成形により形成されている。蓋部４３はエッジ部４２を介してフレーム４１に固定されている。

エッジ部４２は、例えば、ゴム、エストラマー等のばね性材料により構成されており、蓋部４３を所定の位置に戻している。

収納蓋４０の上方には格子状構造のトランク底板５０が、収納蓋４０に接触しないように配されている。このトランク底板５０がトランクに収められる荷物（図示省略）の重量を受け止め、収納蓋４０に重量がかからないようにしている。また、格子状構造とすることで、車載用スピーカユニット３１から放出される音を遮らないようにしている。

ここで、例えば、本実施の形態における車載用スピーカ装置ＳＰは本願に係る車載用スピーカ装置を、収納部１１は本願に係るスペアタイヤ収納部を、車載用スピーカユニット３１は本願に係るスピーカユニットを、収納蓋４０は本願に係る蓋を、蓋部４３は本願に係る受動振動板を、トランク底板５０は本願に係るトランク底板を、それぞれ構成する。

このような構成を有する車載用スピーカ装置ＳＰにおいて、ユーザがスペアタイヤ２０を収納部１１に収める場合、トランク底板５０及び収納蓋４０を取り除き、スペアタイヤ２０を収納部１１に収める。このとき、スペアタイヤ２０のホイール部２１のセンターハブ穴２３が、中央凸部１２の放音孔１４を塞がないように中心を合わせてスペアタイヤ２０を置く。中央凸部１２の固定ボルト１３にホイール部２１のボルト穴（図示省略）を通し、固定用ナット２４を用いてスペアタイヤ２０を中央凸部１２に固定する。その後、収納蓋４０とトランク底板５０とを元あったように取り付ける。これにより、スペアタイヤ２０が固定された状態で収納部１１に収められる。

スペアタイヤ２０を取り出す場合は、取り付けたときと逆の手順で取り出すことができる。

以上の構成を有する車載用スピーカ装置ＳＰにはアンプ（図示省略）からフィルタ（図示省略）を通じて低音の音声信号だけが送られ、低音用スピーカとして使われる。車載用スピーカ装置ＳＰが音を発するとき、音声信号を受けて車載用スピーカユニット３１の振動面が音を発し、音は中央凸部１２の放音孔１４及びホイール部２１のセンターハブ穴２３を透過して収納部１１の空間（第二音響空間）に伝播する。この伝播した音の音圧が収納蓋４０に当たり、収納蓋４０の蓋部４３を振動させ、低音をトランクルーム内に放出している。

次に、車載用スピーカ装置ＳＰが音を発するときの現象を、図を使って以下に説明する。図２はスピーカ装置の構造を示す図であり、図２（ａ）は上記実施の形態に係る車両用スピーカ装置ＳＰ（モデル１）の構造を示す図、図２（ｂ）はケルトン型スピーカ装置（モデル２）の構造を示す図である。また、図３はスピーカ装置の等価回路を示す図であり、図３（ａ）はモデル１の等価回路を示す図、図３（ｂ）はモデル２の等価回路を示す図である。

図２（ａ）に示すように、スピーカボックス３０の前面に収納部１１の空間に相当する第二音響空間を設け、振動面と対向する面に収納蓋４０の蓋部４３に相当する受動振動板６１を設けた構造である。

車載用スピーカユニット３１の振動面が振動し放出した音のうち、振動面の背面から放出される音はスピーカボックス３０が形成する第一音響空間へ伝播する。同時に、振動面前面から放出された音は、収納部１１の空間に相当する第二音響空間を経て収納蓋４０の蓋部４３に相当する受動振動板６１を振動させる。

車載用スピーカユニット３１の振動面の駆動力をＦで表し、車載用スピーカユニット３１の振動系のサスペンションのコンプライアンスをＣ_s、車載用スピーカユニット３１の振動系の等価質量をｍ₀、車載用スピーカユニット３１の機械抵抗をＲ_m、第二音響空間のコンプライアンスをＣ_c、第二音響空間の機械抵抗をＲ_c、収納蓋４０のエッジ部４２のコンプライアンスをＣ_p、収納蓋４０の蓋部４３の振動系の等価質量をｍ_p、収納蓋４０の機械抵抗をＲ_p、第一音響空間のコンプライアンスをＣ_cb、収納蓋４０の蓋部４３の振動速度をＶ_p1で表したとき、車両用スピーカ装置ＳＰの等価回路は図３（ａ）のようになる。図３（ｂ）に示すケルトン型スピーカ装置（モデル２）の等価回路のポートの等価質量（正確には収納蓋の蓋部の振動系の等価質量ｍ_pに放射による付加質量を加えたもの）に直列に収納蓋４０のエッジ部４２のコンプライアンスＣ_pを加えた形で表される。ここで、Ｖ_p2はモデル２における空気ダクト内の振動速度を示す。

モデル１はＶ_p1に比例した音圧になり、Ｖ_p2に比例した音圧となるモデル２（ケルトン型）と同じであることから、モデル１はケルトン型のバンドパスの音圧特性を示すことがわかる。

収納蓋４０の蓋部４３の出力音圧レベルを任意の周波数帯域で大きくするには、収納部１１の空間（音響容積）である第二音響空間を決めた後、収納蓋４０の蓋部４３の振動面積を大きくする。出力音圧レベルが大きい周波数帯域の中心である中心周波数を低い周波数に動かすには、蓋部４３の等価質量ｍ_pを大きくする。即ち、スペアタイヤ２０を収納する収納部１１の形状が決まった後は、収納蓋４０の蓋部４３の振動系の等価質量ｍ_pの操作によって中心周波数を操作することができる。

また、同じく、収納部１１の空間（音響容積）である第二音響空間を決めた後、収納蓋４０の蓋部４３の振動系の等価質量ｍ_pとの関係で、収納蓋４０の蓋部４３のサスペンションのコンプライアンスＣ_pで調整する。即ち、エッジ部４２の材質や形状を変更することによっても中心周波数を操作することができる。

更に、第二音響空間のコンプライアンスＣ_cを調整することで中心周波数を変更することもできる。即ち、収納部１１の容積を変更することで中心周波数を操作できる。

中心周波数を操作した後に、収納蓋４０の蓋部４３の出力音圧レベルを大きくするには、共振の鋭さを示すＱは式Ｑ＝ωｍ₀／（機械抵抗）で与えられるから、ω（＝２πｆ）即ち共振周波数ｆを決めた後、２つの機械抵抗の値、収納蓋４０の機械抵抗Ｒ_pと第二音響空間の機械抵抗Ｒ_cとを用いて大きくする。また、出力音圧レベルの値は共振周波数（ω＝２πｆのｆ）とスピーカユニットの振動系の等価質量ｍ₀との関係においても調整することができる。

上記実施の形態に係る車載用スピーカＳＰのシミュレーション結果を用いて本願の効果を説明する。シミュレーションには、上記図３（ａ）に示すモデル１の等価回路を用い、対照として図４に示す密閉型スピーカの等価回路を用いた。密閉型スピーカの放出される出力音圧レベルを比較することで、本願の効果を示す。

（シミュレーション条件）
実際の製品に適用可能な数値を用いてシミュレーションした。具体的には、スピーカユニットの振動面の直径１３［ｃｍ］、インピーダンスＺｅ＝４［Ω］、最低共振周波数ｆ₀＝３０［Ｈｚ］、スピーカユニットの振動系の等価質量ｍ₀＝１３［ｇ（グラム）］、力係数ＢＬ＝３．５［Ｔｍ］とした。スピーカボックス３０に相当する第一音響空間の容積は７［Ｌ（リットル）］とした。ここで、力係数ＢＬはスピーカユニットの磁極空隙における磁束密度Ｂ［Ｔ（テスラ）］と空隙中のボイスコイルの長さＬ［ｍ］との積であり、電気系と機械系とを関係付ける量とされている。

また、収納部１１の空間（音響容積）である第二音響空間の容積は５０［Ｌ］、収納蓋４０の蓋部４３の面積は０．１６［ｍ²］（４０ｃｍ×４０ｃｍ）、重さは５００［ｇ］、最低共振周波数ｆ₀＝１０［Ｈｚ］とした。

（シミュレーション結果）
シミュレーション結果を示す図５中、モデル１の等価回路の出力特性をＳＰＬ_prで表し、対照とした密閉型スピーカの出力特性をＳＰＬ−Ｐで表す。図５に示すように、密閉型スピーカＳＰＬ−Ｐの出力音圧レベルが低い６０Ｈｚ以下の周波数帯域で、モデル１の出力特性ＳＰＬ_prが密閉型スピーカの出力特性ＳＰＬ−Ｐよりも高い音圧レベルが得られることが判る。

以上の結果、上記実施の形態は以下の効果を有する。

スペアタイヤ収納部を第二音響空間としその蓋を受動振動板として振動させることで、密閉型スピーカの出力特性レベルが低い周波数帯域において出力音圧レベルを増加させることが可能となる。また、パラメータを操作することで本願のスピーカの中心周波数を動かすことが可能となる。その結果、従来は出力音圧レベルが不十分であった周波数帯域において十分な音圧レベルを確保でき、サブウーハーとしてメインスピーカを補償することが可能となる。

スペアタイヤ収納部の蓋を受動振動板として活用するので、スペアタイヤ収納部の有効利用でき、簡単な構造で低音域の音質改善を実現することができる。

スペアタイヤ収納部の蓋の上に格子状構造のトランク底板を新たに配するだけなので、重量の増加が少なく軽量且つ簡単な構造で本願を実現することができる。

以上をまとめると、スペアタイヤの収納部１１に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置ＳＰは、収納部１１に音を放出する車載用スピーカユニット３１と、収納部１１に第二音響空間を形成し、且つ、第二音響空間に放出される音を受けて振動する蓋部４３と、を有する。

スペアタイヤの収納部１１に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置ＳＰを有する車両は、収納部１１に固定して取り付けられ、且つ、音を放出する車載用スピーカユニット３１を有し、収納部１１の収納蓋４０を、車載用スピーカユニット３１から放出される音に対する受動振動板として機能させる。

スペアタイヤの収納部１１を第二音響空間とし蓋部４３を受動振動板として振動させることで、任意の中心周波数において出力音圧レベルを増加させることが可能となる。その結果、従来は出力音圧レベルが不十分であった周波数帯域において十分な音圧レベルを確保、補償することが可能となる。

なお、本願の実施の形態は上記に限定されるものではなく、例えば以下のように変形してもよい。

収納蓋は、フレーム、エッジ部、蓋部を別体として製作される必要はなく、一体として形成されていてもよい。この場合、エッジ部を薄肉とすることでばね性を持たせることができる。部品点数を減らすことでスピーカ製造時の部品管理費、製作作業費を低減させることが可能となる。

収納蓋とトランク底板とを一体とすることも可能である。受動振動板として機能する収納蓋の上に荷物を置くことがない構造の車に適用可能である。また、トランクルームに設置された場合を説明したが、これに限定されることはない。例えば、スペアタイヤを車内に縦置き保管する車などに適用可能である。格子状構造のトランク底板に相当するものが省けるので更に軽量化が可能となる。

上記実施の形態では、トランクルームの底のスペアタイヤ収納部の蓋が受動振動板として機能する場合を説明したが、これに限定されることはなく、例えば、トランクルームの側面を用いて音響空間を形成し、且つ、受動振動板を有する構造であっても本願は適用可能である。図６に示すように、保護用カバー格子６３と受動振動板６４を用いてトランクルームの側面に音響空間を設け、スペアタイヤ２０の収納部１１の下に取り付けられた車載用スピーカユニット３１から放出される音を音導管６２を用いて音響空間に導き、受動振動板６４が振動する構造としてもよい。

ここで、例えば、本実施の形態における音導管６２は本願に係る音導管を、受動振動板６４は本願に係る受動振動板を、それぞれ構成する。

この変形例をまとめると、スペアタイヤの収納部１１に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置ＳＰは、収納部１１に音を放出する車載用スピーカユニット３１と、車載用スピーカユニット３１から放出される音を導く音導管６２と、トランクルームの少なくとも１つの側面を用いて第二音響空間を形成し、且つ、音導管６２から導かれる音を受けて振動する受動振動板６４と、を有する。

スペアタイヤの収納部１１に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置ＳＰを有する車両は、収納部１１に固定して取り付けられ、且つ、音を放出する車載用スピーカユニット３１と、放出される音を導く音導管６２と、トランクルームの少なくともひとつの側面を用いて第二音響空間を形成し、且つ、音導管６２から導かれた音を受けて振動する受動振動板６４と、を有する。

スペアタイヤの収納部１１及び音導管６２が形成する空間を第二音響空間とし受動振動板６４を振動させることで、任意の中心周波数において出力音圧レベルを増加させることが可能となる。その結果、従来は出力音圧レベルが不十分であった周波数帯域において十分な音圧レベルを確保、補償することが可能となる。

図１に示す車載用スピーカ装置ＳＰでは中央凸部１２の下側にスピーカボックス３０が固定して取り付けられているが、これに限定されるわけではなく、図７に示すように、中央凸部１２の上側に配されても良い。収納部１１が形成する第二音響空間に車載用スピーカユニット３１が音を放出し、放出された音を受けて蓋部４３が受動振動板として振動するので、図１の場合と同様に、任意の中心周波数において出力音圧レベルを増加させることが可能となる。

尚、図７の例では、スピーカボックス３０はスペアタイヤ２０と共締めになっている。

図１は本願の実施の形態に係る車載用スピーカ装置ＳＰを示す断面図である。 図２はスピーカ装置の構造を示す図であり、図２（ａ）は上記実施の形態に係る車両用スピーカ装置ＳＰ（モデル１）の構造を示す図、図２（ｂ）は対照としてのケルトン型スピーカ装置（モデル２）の構造を示す図である。 図３はスピーカ装置の等価回路を示す図であり、図３（ａ）はモデル１の等価回路を示す図、図３（ｂ）はモデル２の等価回路を示す図である。 図４はシミュレーションの対照として用いた密閉型スピーカの等価回路を示す図である。 図５は実施例に係る車両用スピーカ装置ＳＰのシミュレーション結果を示す図である。 図６は本願の実施の形態の変形例となるスピーカ装置の概略断面図である。 図７は本願の実施の形態に係る車載用スピーカ装置ＳＰの変形例である。

符号の説明

ＳＰ：車載用スピーカ装置
１１：収納部
３１：車載用スピーカユニット
４０：収納蓋
４３：蓋部
５０：トランク底板
６２：音導管
６４：受動振動板

Claims (8)

1. スペアタイヤ収納部に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置において、
   前記スペアタイヤ収納部に音を放出するスピーカユニットと、
   前記スペアタイヤ収納部に音響空間を形成し、且つ、前記スピーカユニットから当該音響空間に放出される音を受けて振動する受動振動板と、
   を有することを特徴とする車載用スピーカ装置。
2. 請求項１に記載の車載用スピーカ装置において、
   前記受動振動板は前記スペアタイヤ収納部の蓋を兼ねることを特徴とする車載用スピーカ装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の車載用スピーカ装置において、
   前記蓋の上方に格子状構造のトランク底板が配されて使用されることを特徴とする車載用スピーカ装置。
4. トランクルーム内のスペアタイヤ収納部に取り付けられて使用される車載用スピーカ装置において、
   前記スペアタイヤ収納部に音を放出するスピーカユニットと、
   前記スピーカユニットから放出される音を導く音導管と、
   前記トランクルームの少なくとも１つの側面を用いて音響空間を形成し、且つ、前記音導管から導かれる音を受けて振動する受動振動板と、
   を有することを特徴とする車載用スピーカ装置。
5. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の車載用スピーカ装置において、
   前記受動振動板は、周縁部が可撓性材料からなることを特徴とする車載用スピーカ装置。
6. 請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の車載用スピーカ装置において、
   前記受動振動板は全体が可撓性材料からなることを特徴とする車載用スピーカ装置。
7. 請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の車載用スピーカ装置において、
   前記受動振動板の出力音圧レベルは、予め定めた中心周波数において大きくされていることを特徴とする車載用スピーカ装置。
8. 請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の車載用スピーカ装置を有することを特徴とする車両。

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