JP2012049653A - 発音装置及び車両存在報知装置 - Google Patents

Abstract

【課題】広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能な発音装置を得る。
【解決手段】発音装置６は、車両１に搭載され、車両１の存在を報知するための報知音を発生する発音装置であって、振動板７１と、振動板７１の表面５１Ａに接触して配置され、振動板７１とは剛性が異なる振動板７２と、超磁歪素子４１と、超磁歪素子４１の伸縮によって振動され、振動板７１の裏面５１Ｂに当接するヘッド４５とを有し、ヘッド４５によって振動板７１，７２を振動させることにより、振動板７１，７２から報知音を発生させる超磁歪アクチュエータ２１と、を備える。
【選択図】図４

Description

本発明は、発音装置及びそれを備えた車両存在報知装置に関する。

電気自動車又はハイブリッド自動車等の静粛車両の接近報知音を出力するためのものではないが、磁歪素子を有する磁歪アクチュエータを用いた車両用発音体システムが、例えば下記特許文献１に開示されている。当該システムにおいては、車両の外殻金属板（乗降用ドア、ボンネットドア、又はトランクドア等）に磁歪アクチュエータが取り付けられている。そして、磁歪アクチュエータの駆動によって外殻金属板を振動させることにより、車両の後進や右左折等を報知するための所定の音声ガイダンスが外殻金属板から出力される。

特許第４４１８４１５号公報

一枚の振動板を振動させることによって発音を行う発音装置においては、振動板の共振周波数近傍の音が大きくなるため、広帯域に亘って十分な音圧を確保するのが困難である。従って例えば、車速に応じて接近報知音の周波数を変更制御する車両接近報知装置において、振動板の共振周波数が比較的高い場合には、高速に対応する高周波の接近報知音の音圧は確保しやすいが、低速に対応する低周波の接近報知音の音圧は確保しにくく、一方、振動板の共振周波数が比較的低い場合には、低周波の接近報知音の音圧は確保しやすいが、高周波の接近報知音の音圧は確保しにくい。従って、車速によっては歩行者等が接近報知音を聞き取りにくいという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みて成されたものであり、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能な、発音装置及びそれを備えた車両存在報知装置を得ることを目的とするものである。

本発明の第１の態様に係る発音装置は、車両に搭載され、当該車両の存在を報知するための報知音を発生する発音装置であって、第１の振動板と、前記第１の振動板の表面に接触して配置され、前記第１の振動板とは物性が異なる第２の振動板と、磁歪素子と、当該磁歪素子の伸縮によって振動され、前記第１の振動板の裏面に当接するヘッドとを有し、当該ヘッドによって前記第１の振動板及び前記第２の振動板を振動させることにより、前記第１の振動板及び前記第２の振動板から報知音を発生させる磁歪アクチュエータと、を備えることを特徴とするものである。

第１の態様に係る発音装置によれば、第１の振動板及び第２の振動板を振動させることにより、第１の振動板及び第２の振動板から報知音を発生させる。第１の振動板及び第２の振動板は物性が異なり、高い音圧を確保できる周波数が互いに異なるため、第１の振動板及び第２の振動板をともに振動させて両者から報知音を発生させることによって、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能となる。

本発明の第２の態様に係る発音装置は、第１の態様に係る発音装置において特に、前記第１の振動板と前記第２の振動板とは剛性が異なることを特徴とするものである。

第２の態様に係る発音装置によれば、第１の振動板と第２の振動板とは剛性が異なる。剛性が高い振動板は高周波の報知音を発生することができ、一方、剛性が低い振動板は低周波の報知音を発生することができる。従って、第１の振動板と第２の振動板との剛性を異ならせることにより、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能となる。

本発明の第３の態様に係る発音装置は、第２の態様に係る発音装置において特に、前記第１の振動板の剛性は、前記第２の振動板の剛性よりも高いことを特徴とするものである。

第３の態様に係る発音装置によれば、第１の振動板の剛性は、第２の振動板の剛性よりも高い。磁歪アクチュエータのヘッドと第２の振動板との間に介在する第１の振動板の剛性を高くすることにより、ヘッドの振動を第１の振動板を介して第２の振動板に効率良く伝達することができる。その結果、ヘッドに当接する第１の振動板のみならず、ヘッドに当接しない第２の振動板からも、音圧の高い報知音を発生させることが可能となる。

本発明の第４の態様に係る発音装置は、第１の態様に係る発音装置において特に、前記第１の振動板と前記第２の振動板とは密度が異なることを特徴とするものである。

第４の態様に係る発音装置によれば、第１の振動板と第２の振動板とは密度が異なる。密度が高い振動板は最低共振周波数が低いため、その低い最低共振周波数の近傍において高い音圧の報知音を発生することができ、一方、密度が低い振動板は最低共振周波数が高いため、その高い最低共振周波数の近傍において高い音圧の報知音を発生することができる。従って、第１の振動板と第２の振動板との密度を異ならせることにより、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能となる。

本発明の第５の態様に係る発音装置は、第４の態様に係る発音装置において特に、前記第１の振動板の密度は、前記第２の振動板の密度よりも高いことを特徴とするものである。

第５の態様に係る発音装置によれば、第１の振動板の密度は、第２の振動板の密度よりも高い。磁歪アクチュエータのヘッドと第２の振動板との間に介在する第１の振動板の密度を高くすることにより、ヘッドの振動を第１の振動板を介して第２の振動板に効率良く伝達することができる。その結果、ヘッドに当接する第１の振動板のみならず、ヘッドに当接しない第２の振動板からも、音圧の高い報知音を発生させることが可能となる。

本発明の第６の態様に係る車両存在報知装置は、車両に搭載され、当該車両の存在を報知するための報知音を発生する車両存在報知装置であって、報知音に関する音声信号を出力する音源を有する信号処理部と、前記音源から出力された音声信号に基づいて報知音を発生する発音部と、車両の走行状態に基づいて前記信号処理部を制御する制御部と、を備え、前記発音部は、第１の振動板と、前記第１の振動板の表面に接触して配置され、前記第１の振動板とは物性が異なる第２の振動板と、磁歪素子と、当該磁歪素子の伸縮によって振動され、前記第１の振動板の裏面に当接するヘッドとを有し、当該ヘッドによって前記第１の振動板及び前記第２の振動板を振動させることにより、前記第１の振動板及び前記第２の振動板から報知音を発生させる磁歪アクチュエータと、を有することを特徴とするものである。

第６の態様に係る車両存在報知装置によれば、第１の振動板及び第２の振動板を振動させることにより、第１の振動板及び第２の振動板から報知音を発生させる。第１の振動板及び第２の振動板は物性が異なり、高い音圧を確保できる周波数が互いに異なるため、第１の振動板及び第２の振動板をともに振動させて両者から報知音を発生させることによって、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能となる。

本発明によれば、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能な発音装置及びそれを備えた車両存在報知装置を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る車両存在報知装置が搭載された車両を模式的に示す図である。 本発明の実施の形態に係る車両存在報知装置の全体構成を概略的に示すブロック図である。 発音装置の外観構成例を模式的に示す平面図である。 図３中のラインＩＶ−ＩＶに沿った位置に関する断面構造を示す断面図である。 超磁歪アクチュエータの内部構造を模式的に示す断面図である。 報知音の測定結果を示すグラフである。 図４に対応させて、発音装置の変形例を示す断面図である。 図４に対応させて、発音装置の他の構成例を示す断面図である。 報知音の測定結果を示すグラフである。 図８に対応させて、発音装置の変形例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、異なる図面において同一の符号を付した要素は、同一又は相応する要素を示すものとする。

図１は、本実施の形態に係る車両存在報知装置２が搭載された車両１を模式的に示す図である。車両１は、電気自動車又はハイブリッド自動車等の、低速走行時に無音又は微量音となる自動車である。車両１には、一定速度（例えば時速２０ｋｍ）以下の低速走行時に所定の報知音を発生する発音装置６が、例えばラジエータグリルの内側に取り付けられている。報知音は、例えば、疑似的なエンジン音、擬似的なタイヤノイズ音、又は所定の電子音等、車両１の存在を歩行者等の報知対象に報知し得る任意の警告音である。

なお、発音装置６は、車両１の前方のみならず後方に取り付けられていてもよい。この場合、車両１の前進時には前方の発音装置から報知音が出力され、車両１の後進時には後方の発音装置から報知音が出力される。

あるいは、発音装置６は、車両１の四隅（右前方、左前方、右後方、左後方）に取り付けられていてもよい。この場合、車両１の進行方向に応じて、対応する発音装置から報知音が出力される。例えば、車両１が直進する場合には、右前方及び左前方の発音装置から報知音が出力され、車両１が右後方に進行する場合には、右後方の発音装置から報知音が出力される。

図２は、本実施の形態に係る車両存在報知装置２の全体構成を概略的に示すブロック図である。図２の接続関係で示すように、車両存在報知装置２は、車速センサ３と、ＥＣＵ（Electronic Control Unit）等の制御装置４（制御部）と、音源１０及びアンプ１１を有する信号処理装置５（信号処理部）と、発音装置６（発音部）とを備えて構成されている。

車速センサ３は、車両１の走行速度を検出し、その走行速度を示す検出信号Ｓ１を出力する。音源１０は、予め準備された報知音に関する音声信号Ｓ３を出力する。アンプ１１は、音源１０から入力された音声信号Ｓ３を増幅して出力する。発音装置６は、信号処理装置５から入力された音声信号Ｓ３に基づいて報知音を出力する。

制御装置４は、車両１の走行状態に基づいて信号処理装置５を制御する。例えば、検出信号Ｓ１で与えられる走行速度が時速２０ｋｍ以下である場合に、音源１０から音声信号Ｓ３を出力させる。また、車両１に複数の発音装置が搭載されている場合には、制御装置４は、車両１の操舵角センサ（図示しない）から入力される信号に基づいて、複数の発音装置の中から報知音を出力すべき発音装置を選択する。

図３は、発音装置６の外観構成例を模式的に示す平面図であり、図４は、図３中のラインＩＶ−ＩＶに沿った位置に関する断面構造を示す断面図である。また、図５は、超磁歪アクチュエータ２１の内部構造を模式的に示す断面図である。

図５を参照して、超磁歪アクチュエータ２１は、第１面４０Ａ（図５では上面）及び第２面４０Ｂ（図５では底面）を有する中空円柱状のケース４０と、第１面４０Ａの中央部に形成された貫通孔３０と、印加される磁界の強さに応じて軸方向に伸縮する超磁歪素子４１と、超磁歪素子４１の周囲に配置されて磁界を印加する駆動コイル４２と、超磁歪素子４１の上下端に配置されてバイアス磁界を印加する磁石４３，４４と、磁石４３を介して超磁歪素子４１に固定され、貫通孔３０から頂部が突出するヘッド４５と、超磁歪素子４１に予加重を付与するコイルばね４６と、を備えて構成されている。なお、超磁歪アクチュエータ２１の構成は図５に示した例に限定されるものではなく、任意の構成の超磁歪アクチュエータを使用することができる。

図３，４を参照して、発音装置６は、振動板７１，７２と、超磁歪アクチュエータ２１と、ブラケット２２とを備えて構成されている。振動板７１は表面５１Ａ及び裏面５１Ｂを有しており、振動板７２は表面５２Ａ及び裏面５２Ｂを有している。振動板７２は、その裏面５２Ｂが振動板７１の表面５１Ａに接触するように配置されており、ボルト及びナット等の締結具６０を用いて振動板７１，７２の四隅が固定されている。但し、接着や嵌め込み等によって両者を固定してもよい。発音装置６は、振動板７２が車外方向（つまり報知音の送出方向）を向くように、車両１に取り付けられる。

振動板７１と振動板７２とは剛性が互いに異なり、望ましくは、車内方向側の振動板７１の剛性は、車外方向側の振動板７２の剛性よりも高い。例えば、振動板７１はアルミニウム合金等の金属によって構成されており、振動板７２はポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ：polymethylmethacrylate）等の樹脂によって構成されている。

超磁歪アクチュエータ２１は、ブラケット２２によって固定される。具体的には図４に示すように、ブラケット２２は、ヘッド４５を振動板７１の裏面５１Ｂに当接させた状態で第２面４０Ｂ側から振動板７１に向けて超磁歪アクチュエータ２１を押し付けることにより、第２面４０Ｂ側から超磁歪アクチュエータ２１を支持する。ブラケット２２の両端部は、締結具２３によって振動板７１，７２に固定されている。

図２を参照して、車両１が一定速度以下で走行している場合には、その一定速度以下の走行速度を示す検出信号Ｓ１が車速センサ３から制御装置４に入力され、制御装置４は、制御信号Ｓ２によって、報知音に関する音声信号Ｓ３を音源１０から出力させる。音声信号Ｓ３はアンプ１１によって増幅された後、ワイヤーハーネスを介して発音装置６に入力される。図５を参照して、駆動コイル４２は、音声信号Ｓ３に応じた磁界を発生し、その磁界が超磁歪素子４１に印加されることによって、超磁歪素子４１は軸方向に伸縮する。超磁歪素子４１の伸縮に伴ってヘッド４５は上下方向に振動し、それに伴って振動板７１，７２が振動されることにより、振動板７１，７２から所定の報知音が発生（発音）される。

ここで、発音装置６は剛性が異なる複数の振動板７１，７２を備えており、振動板７１から発生される報知音と振動板７２から発生される報知音とでは音圧や周波数が異なるため、発音装置６からは、これらの報知音が合成された報知音が発生される。一般的に、剛性の高い振動板からは高音圧かつ高周波の音が発生し、剛性の低い振動板からは低音圧かつ低周波の音が発生する。

図６は、アルミニウム合金から成る一枚の振動板（特性Ｋ１）と、アルミニウム合金及びＰＭＭＡから成る二枚の振動板（特性Ｋ２）とに関して、報知音の測定結果を示すグラフである。グラフの横軸は周波数であり、縦軸は音圧である。この例では、アルミニウム合金の縦弾性率は７０Ｇｐａであり、ＰＭＭＡの縦弾性率は３．４Ｇｐａである。グラフから明らかなように、２００〜８００Ｈｚの帯域（特に３００〜５００Ｈｚの帯域）において、特性Ｋ２は特性Ｋ１よりも音圧が高くなっている。つまり、二枚の振動板を用いることにより、広い帯域に亘って高い音圧を確保することができる。

図７は、図４に対応させて、発音装置６の変形例を示す断面図である。この発音装置６は、車内方向側から順に配置された３枚の振動板７１，７２，７３を備えて構成されている。例えば、振動板７１をアルミニウム合金によって構成し、振動板７２をＰＭＭＡによって構成し、振動板７３を発泡スチロールによって構成することにより、車内方向側から車外方向側に向かって振動板の剛性を順に低くすることができる。なお、剛性の高い振動板７１，７３によって剛性の低い振動板７２を挟み込む構成としてもよく、この場合は、最外の振動板７３の剛性が高いため、雨、風、砂、小石等に対する発音装置６の耐久性を向上することができる。また、４枚以上の振動板を用いることもできる。

図８は、図４に対応させて、発音装置６の他の構成例を示す断面図である。図８を参照して、発音装置６は、振動板８１，８２と、超磁歪アクチュエータ２１と、ブラケット２２とを備えて構成されている。振動板８１は表面９１Ａ及び裏面９１Ｂを有しており、振動板８２は表面９２Ａ及び裏面９２Ｂを有している。振動板８２は、その裏面９２Ｂが振動板８１の表面９１Ａに接触するように配置されている。

振動板８１と振動板８２とは密度が互いに異なり、望ましくは、車内方向側の振動板８１の密度は、車外方向側の振動板８２の密度よりも高い。例えば、振動板８１は銅によって構成されており、振動板８２はアルミニウム合金によって構成されている。

上記と同様に、超磁歪素子４１の伸縮に伴ってヘッド４５は上下方向に振動し、それに伴って振動板８１，８２が振動されることにより、振動板８１，８２から所定の報知音が発生（発音）される。

ここで、発音装置６は密度が異なる複数の振動板８１，８２を備えており、振動板８１から発生される報知音と振動板８２から発生される報知音とでは音圧や周波数が異なるため、発音装置６からは、これらの報知音が合成された報知音が発生される。密度の高い振動板を用いた場合は、最低共振周波数が低くなるため、その低い最低共振周波数及びその近傍の帯域において高音圧の音を発生できる。一方、密度の低い振動板を用いた場合は、最低共振周波数が高くなるため、その高い最低共振周波数及びその近傍の帯域において高音圧の音を発生できる。

図９は、銅（特性Ｌ１）から成る高密度の振動板、銅とアルミニウムとの合金（特性Ｌ２）から成る中密度の振動板、及びアルミニウム合金（特性Ｌ３）から成る低密度の振動板に関して、報知音の測定結果を示すグラフである。グラフの横軸は周波数であり、縦軸は音圧である。高密度の振動板を用いた場合（特性Ｌ１）は２８０Ｈｚ付近に最低共振周波数が現れており、中密度の振動板を用いた場合（特性Ｌ２）は５５０Ｈｚ付近に最低共振周波数が現れており、低密度の振動板を用いた場合（特性Ｌ３）は８６０Ｈｚ付近に最低共振周波数が現れている。従って、密度が異なる複数の振動板を用いることにより、最低共振周波数が複数の帯域に現れるため、広い帯域に亘って高い音圧を確保することができる。

図１０は、図８に対応させて、発音装置６の変形例を示す断面図である。この発音装置６は、車内方向側から順に配置された３枚の振動板８１，８２，８３を備えて構成されている。例えば、振動板８１を銅によって構成し、振動板８２を銅とアルミニウムとの合金によって構成し、振動板８３をアルミニウム合金によって構成することにより、車内方向側から車外方向側に向かって振動板の密度を順に低くすることができる。なお、密度の高い振動板８１，８３によって密度の低い振動板８２を挟み込む構成としてもよく、この場合は、最外の振動板８３の密度が高いため、雨、風、砂、小石等に対する発音装置６の耐久性を向上することができる。また、４枚以上の振動板を用いることもできる。

このように本実施の形態に係る発音装置６によれば、振動板７１，７２（又は振動板８１，８２）を振動させることにより、振動板７１，７２（又は振動板８１，８２）から報知音を発生させる。振動板７１，７２（又は振動板８１，８２）は物性（剛性又は密度）が異なり、高い音圧を確保できる周波数が互いに異なるため、振動板７１，７２（又は振動板８１，８２）をともに振動させて両者から報知音を発生させることによって、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能となる。

また、図３，４に示した例によれば、振動板７１と振動板７２とは剛性が異なる。剛性が高い振動板は高周波の報知音を発生することができ、一方、剛性が低い振動板は低周波の報知音を発生することができる。従って、振動板７１と振動板７２との剛性を異ならせることにより、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能となる。

また、図３，４に示した例によれば、振動板７１の剛性は振動板７２の剛性よりも高い。超磁歪アクチュエータ２１のヘッド４５と振動板７２との間に介在する振動板７１の剛性を高くすることにより、ヘッド４５の振動を振動板７１を介して振動板７２に効率良く（つまり少ない減衰量で）伝達することができる。その結果、ヘッド４５に当接する振動板７１のみならず、ヘッド４５に当接しない振動板７２からも、音圧の高い報知音を発生させることが可能となる。

また、図８に示した例によれば、振動板８１と振動板８２とは密度が異なる。密度が高い振動板は最低共振周波数が低いため、その低い最低共振周波数の近傍において高い音圧の報知音を発生することができ、一方、密度が低い振動板は最低共振周波数が高いため、その高い最低共振周波数の近傍において高い音圧の報知音を発生することができる。従って、振動板８１と振動板８２との密度を異ならせることにより、広帯域に亘って十分な音圧を確保することが可能となる。

また、図８に示した例によれば、振動板８１の密度は振動板８２の密度よりも高い。超磁歪アクチュエータ２１のヘッド４５と振動板８２との間に介在する振動板８１の密度を高くすることにより、ヘッド４５の振動を振動板８１を介して振動板８２に効率良く（つまり少ない減衰量で）伝達することができる。その結果、ヘッド４５に当接する振動板８１のみならず、ヘッド４５に当接しない振動板８２からも、音圧の高い報知音を発生させることが可能となる。

なお、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した意味ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１ 車両
２ 車両存在報知装置
４ 制御装置
５ 信号処理装置
６ 発音装置
１０ 音源
７１〜７３，８１〜８３ 振動板
２１ 超磁歪アクチュエータ
４１ 超磁歪素子
４５ ヘッド

Claims (6)

1. 車両に搭載され、当該車両の存在を報知するための報知音を発生する発音装置であって、
   第１の振動板と、
   前記第１の振動板の表面に接触して配置され、前記第１の振動板とは物性が異なる第２の振動板と、
   磁歪素子と、当該磁歪素子の伸縮によって振動され、前記第１の振動板の裏面に当接するヘッドとを有し、当該ヘッドによって前記第１の振動板及び前記第２の振動板を振動させることにより、前記第１の振動板及び前記第２の振動板から報知音を発生させる磁歪アクチュエータと、
   を備える、発音装置。
2. 前記第１の振動板と前記第２の振動板とは剛性が異なる、請求項１に記載の発音装置。
3. 前記第１の振動板の剛性は、前記第２の振動板の剛性よりも高い、請求項２に記載の発音装置。
4. 前記第１の振動板と前記第２の振動板とは密度が異なる、請求項１に記載の発音装置。
5. 前記第１の振動板の密度は、前記第２の振動板の密度よりも高い、請求項４に記載の発音装置。
6. 車両に搭載され、当該車両の存在を報知するための報知音を発生する車両存在報知装置であって、
   報知音に関する音声信号を出力する音源を有する信号処理部と、
   前記音源から出力された音声信号に基づいて報知音を発生する発音部と、
   車両の走行状態に基づいて前記信号処理部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記発音部は、
   第１の振動板と、
   前記第１の振動板の表面に接触して配置され、前記第１の振動板とは物性が異なる第２の振動板と、
   磁歪素子と、当該磁歪素子の伸縮によって振動され、前記第１の振動板の裏面に当接するヘッドとを有し、当該ヘッドによって前記第１の振動板及び前記第２の振動板を振動させることにより、前記第１の振動板及び前記第２の振動板から報知音を発生させる磁歪アクチュエータと、
   を有する、車両存在報知装置。

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