JP2012126206A - 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、表面２０Ａ及び裏面２０Ｂを有する振動板２０と、互いに対向する第１面４０Ａ及び第２面４０Ｂを有するケース４０と、ケース４０内に収容された超磁歪素子４１と、第１面４０Ａに形成された貫通孔３０から頂部が突出し、超磁歪素子４１の伸縮によって振動されるヘッド４５とを有する超磁歪アクチュエータ２１と、振動板２０に固定され、振動板２０の裏面２０Ｂ側で超磁歪アクチュエータ２１を包囲するエンクロージャ５０と、を備え、ヘッド４５及び第２面４０Ｂは、それぞれ振動板２０の裏面２０Ｂ及びエンクロージャ５０の内面に当接し、ヘッド４５が振動することによって振動板２０及びエンクロージャ５０から報知音が発生し、振動板２０とエンクロージャ５０とは、各々の共振周波数が互いに異なる帯域に設定されている。
【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

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、表面及び裏面を有する振動板と、互いに対向する第１面及び第２面を有するケースと、前記ケース内に収容された磁歪素子と、前記第１面に形成された貫通孔から頂部が突出し、前記磁歪素子の伸縮によって振動されるヘッドとを有する磁歪アクチュエータと、前記振動板に固定され、前記振動板の裏面側で前記磁歪アクチュエータを包囲する被覆部材と、を備え、前記ヘッド及び前記第２面は、それぞれ前記振動板の裏面及び前記被覆部材の内面に当接し、前記ヘッドが振動することによって前記振動板及び前記被覆部材から報知音が発生し、前記振動板と前記被覆部材とは、各々の共振周波数が互いに異なる帯域に設定されてい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、振動板及び被覆部材から報知音が発生し、振動板と被覆部材とは、各々の共振周波数が互いに異なる帯域に設定されている。従って、振動板から発生する報知音に関しては、振動板の共振周波数及びその近傍の帯域において大きい音圧を確保しやすく、被覆部材から発生する報知音に関しては、被覆部材の共振周波数及びその近傍の帯域において大きい音圧を確保しやすい。その結果、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、前記被覆部材は弾性を有し、前記被覆部材の弾性力によって前記磁歪アクチュエータを前記第２面側から前記振動板に向けて押し付けることにより、前記被覆部材と前記振動板とによって前記磁歪アクチュエータが挟持され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、被覆部材の弾性力によって磁歪アクチュエータを第２面側から振動板に向けて押し付けることにより、被覆部材と振動板とによって磁歪アクチュエータが挟持される。従って、磁歪アクチュエータを振動板に固定するためのブラケットが不要となるため、発音装置の部品点数を削減でき、製造コストの低減を図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１又は第２の態様に係る発音装置において特に、前記振動板と前記被覆部材とは、互いに異なる材質によって構成されている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、振動板と被覆部材とは、互いに異なる材質によって構成されている。振動板と被覆部材とを異なる材質によって構成することにより、振動板の共振周波数と被覆部材の共振周波数とを容易に異なら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〜第３のいずれか一つの態様に係る発音装置において特に、前記被覆部材の共振周波数は、前記振動板の共振周波数よりも低い帯域に設定されており、前記発音装置は、前記振動板の表面が前記車両の前進方向を向くように前記車両に取り付けられ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、被覆部材の共振周波数は振動板の共振周波数よりも低い帯域に設定されており、発音装置は、振動板の表面が車両の前進方向を向くように車両に取り付けられる。従って、振動板から発生される高周波の報知音は、車両の前進方向に向かって送出されるため、車両の前方に位置する歩行者等の報知対象者は、高周波の報知音を容易に聞き取ることができる。また、低周波の音波は高周波の音波よりも回り込みやすいため、被覆部材から発生される低周波の報知音は、回り込みによって車両の前進方向にも送出される。従って、車両の前方に位置する報知対象者は、低周波の報知音も容易に聞き取ることができる。

本発明の第５の態様に係る発音装置は、第１〜第４のいずれか一つの態様に係る発音装置において特に、前記振動板は、平面状の中央部と、前記中央部から起立するように折り曲げられた周縁部と、を有する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、振動板は、平面状の中央部と、中央部から起立するように折り曲げられた周縁部とを有する。このように、振動板の周縁部を折り曲げることによって、板厚を大きくすることなく振動板の剛性を上げることができるため、音圧の大きい報知音を振動板から出力す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、表面及び裏面を有する振動板と、互いに対向する第１面及び第２面を有するケースと、前記ケース内に収容された磁歪素子と、前記第１面に形成された貫通孔から頂部が突出し、前記磁歪素子の伸縮によって振動されるヘッドとを有する磁歪アクチュエータと、前記振動板に固定され、前記振動板の裏面側で前記磁歪アクチュエータを包囲する被覆部材と、を有し、前記ヘッド及び前記第２面は、それぞれ前記振動板の裏面及び前記被覆部材の内面に当接し、前記ヘッドが振動することによって前記振動板及び前記被覆部材から報知音が発生し、前記振動板と前記被覆部材とは、各々の共振周波数が互いに異なる帯域に設定されてい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、振動板及び被覆部材から報知音が発生し、振動板と被覆部材とは、各々の共振周波数が互いに異なる帯域に設定されている。従って、振動板から発生する報知音に関しては、振動板の共振周波数及びその近傍の帯域において大きい音圧を確保しやすく、被覆部材から発生する報知音に関しては、被覆部材の共振周波数及びその近傍の帯域において大きい音圧を確保しやすい。その結果、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。 報知音の周波数特性を示すグラフである。 振動板の他の構造を示す斜視図である。 図４に対応させて、図７に示した振動板を使用した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２０と、超磁歪アクチュエータ２１と、エンクロージャ５０とを備えて構成されている。図３，４に示す振動板２０は、表面２０Ａ（車両１の前進方向側の面）及び裏面２０Ｂを有する平板である。エンクロージャ５０の四隅は、ボルト及びナット等の締結具２３によって振動板２０に固定されている。振動板２０の材質は例えばアルミニウム合金であり、エンクロージャ５０の材質は例えば樹脂である。

エンクロージャ５０は、振動板２０の裏面２０Ｂ側で超磁歪アクチュエータ２１を包囲することにより、振動板２０の裏面２０Ｂとエンクロージャ５０の内面とによって規定される閉空間内に超磁歪アクチュエータ２１を収容する。これにより、裏面２０Ｂ側から出力される音波の伝搬は、エンクロージャ５０によって妨げられる。その結果、表面２０Ａ側から出力される音波と裏面２０Ｂ側から出力される音波との打ち消し合いに起因して報知音の音圧が低下するという事態を、回避することができる。

超磁歪アクチュエータ２１は、エンクロージャ５０によって振動板２０に固定される。具体的には図４に示すように、エンクロージャ５０はその底部５０Ｂが湾曲することによって弾性を有している。そして、ヘッド４５を裏面２０Ｂに当接させた状態で、エンクロージャ５０の弾性力によって超磁歪アクチュエータ２１を第２面４０Ｂ側から振動板２０に向けて押し付けることにより、エンクロージャ５０と振動板２０とによって超磁歪アクチュエータ２１が挟持される。

図４に示すように、ヘッド４５の先端は振動板２０の裏面２０Ｂに当接しており、ケース４０の第２面４０Ｂは底部５０Ｂの内面に当接している。従って、超磁歪アクチュエータ２１の駆動によってヘッド４５が振動すると、その振動は振動板２０及びエンクロージャ５０に伝わって、振動板２０及びエンクロージャ５０から報知音が発生する。

ここで、上記の通り振動板２０の材質は例えばアルミニウム合金であり、エンクロージャ５０の材質は例えば樹脂であって、両者の材質は互いに異なる。このように、材質を異ならせることにより、振動板２０とエンクロージャ５０とで共振周波数（一次共振周波数）を互いに異なる帯域に設定している。この例では、アルミニウム合金の比剛性は樹脂の比剛性よりも高いため、振動板２０の共振周波数はエンクロージャ５０の共振周波数よりも高くなる。なお、材質の相違によって共振周波数を異ならせるのではなく、板厚の相違によって共振周波数を異ならせることもできる。同一の材料を用いた場合には、板厚が大きいほど剛性は高くなるため共振周波数は高くなる。

図６は、報知音の周波数特性を示すグラフである。特性Ｌ１は、振動板２０から発生される報知音の周波数特性を示しており、特性Ｌ２は、エンクロージャ５０から発生される報知音の周波数特性を示している。振動板２０とエンクロージャ５０とで共振周波数が互いに異なるため、特性Ｌ１と特性Ｌ２とでピークの位置が互いに異なっている。また、特性Ｌ３は、特性Ｌ１と特性Ｌ２とを合成した特性（つまり発音装置６全体としての周波数特性）を示している。特性Ｌ３では、特性Ｌ１単独又は特性Ｌ２単独と比較して、広帯域に亘って十分な音圧が確保されている。

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２０及びエンクロージャ５０が振動されることにより、振動板２０及びエンクロージャ５０から所定の報知音が出力（発音）される。

図７は、振動板２０の他の構造を示す斜視図である。また、図８は、図４に対応させて、図７に示した振動板２０を使用した例を示す断面図である。図７，８に示す振動板２０は、平面状の中央部６０と、中央部６０から垂直（又はほぼ垂直）に起立するように裏面２０Ｂ側に折り曲げられた周縁部６１とを有している。

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２０及びエンクロージャ５０（被覆部材）から報知音が発生し、振動板２０とエンクロージャ５０とは、各々の共振周波数が互いに異なる帯域に設定されている。従って、振動板２０から発生する報知音に関しては、振動板２０の共振周波数及びその近傍の帯域において大きい音圧を確保しやすく、エンクロージャ５０から発生する報知音に関しては、エンクロージャ５０の共振周波数及びその近傍の帯域において大きい音圧を確保しやすい。その結果、図６の特性Ｌ３で示したように、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、本実施の形態に係る発音装置６によれば、エンクロージャ５０の弾性力によって超磁歪アクチュエータ２１を第２面４０Ｂ側から振動板２０に向けて押し付けることにより、エンクロージャ５０と振動板２０とによって超磁歪アクチュエータ２１が挟持される。従って、超磁歪アクチュエータ２１を振動板２０に固定するためのブラケットが不要となるため、発音装置６の部品点数を削減でき、製造コストの低減を図ることが可能となる。

また、本実施の形態に係る発音装置６によれば、振動板２０とエンクロージャ５０とは、互いに異なる材質によって構成されている。振動板２０とエンクロージャ５０とを異なる材質によって構成することにより、振動板２０の共振周波数とエンクロージャ５０の共振周波数とを容易に異ならせることが可能となる。

また、本実施の形態に係る発音装置６によれば、エンクロージャ５０の共振周波数は振動板２０の共振周波数よりも低い帯域に設定されており、発音装置６は、振動板２０の表面２０Ａが車両１の前進方向を向くように車両１に取り付けられる。従って、振動板２０から発生される高周波の報知音は、車両１の前進方向に向かって送出されるため、車両１の前方に位置する歩行者等の報知対象者は、高周波の報知音を容易に聞き取ることができる。また、低周波の音波は高周波の音波よりも回り込みやすいため、エンクロージャ５０から発生される低周波の報知音は、回り込みによって車両１の前進方向にも送出される。従って、車両１の前方に位置する報知対象者は、低周波の報知音も容易に聞き取ることができる。

また、図７，８に示した例によれば、振動板２０は、平面状の中央部６０と、中央部６０から起立するように折り曲げられた周縁部６１とを有する。このように、振動板２０の周縁部６１を折り曲げることによって、板厚を大きくすることなく振動板２０の剛性を上げることができるため、音圧の大きい報知音を振動板２０から出力す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
２０ 振動板
２０Ａ 表面
２０Ｂ 裏面
２１ 超磁歪アクチュエータ
３０ 貫通孔
４０ ケース
４０Ａ 第１面
４０Ｂ 第２面
４１ 超磁歪素子
４５ ヘッド
５０ エンクロージャ

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、
   表面及び裏面を有する振動板と、
   互いに対向する第１面及び第２面を有するケースと、前記ケース内に収容された磁歪素子と、前記第１面に形成された貫通孔から頂部が突出し、前記磁歪素子の伸縮によって振動されるヘッドとを有する磁歪アクチュエータと、
   前記振動板に固定され、前記振動板の裏面側で前記磁歪アクチュエータを包囲する被覆部材と、
   を備え、
   前記ヘッド及び前記第２面は、それぞれ前記振動板の裏面及び前記被覆部材の内面に当接し、前記ヘッドが振動することによって前記振動板及び前記被覆部材から報知音が発生し、
   前記振動板と前記被覆部材とは、各々の共振周波数が互いに異なる帯域に設定されている、発音装置。
2. 前記被覆部材は弾性を有し、前記被覆部材の弾性力によって前記磁歪アクチュエータを前記第２面側から前記振動板に向けて押し付けることにより、前記被覆部材と前記振動板とによって前記磁歪アクチュエータが挟持される、請求項１に記載の発音装置。
3. 前記振動板と前記被覆部材とは、互いに異なる材質によって構成されている、請求項１又は２に記載の発音装置。
4. 前記被覆部材の共振周波数は、前記振動板の共振周波数よりも低い帯域に設定されており、
   前記発音装置は、前記振動板の表面が前記車両の前進方向を向くように前記車両に取り付けられる、請求項１〜３のいずれか一つに記載の発音装置。
5. 前記振動板は、
   平面状の中央部と、
   前記中央部から起立するように折り曲げられた周縁部と、
   を有する、請求項１〜４のいずれか一つに記載の発音装置。
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、
   表面及び裏面を有する振動板と、
   互いに対向する第１面及び第２面を有するケースと、前記ケース内に収容された磁歪素子と、前記第１面に形成された貫通孔から頂部が突出し、前記磁歪素子の伸縮によって振動されるヘッドとを有する磁歪アクチュエータと、
   前記振動板に固定され、前記振動板の裏面側で前記磁歪アクチュエータを包囲する被覆部材と、
   を有し、
   前記ヘッド及び前記第２面は、それぞれ前記振動板の裏面及び前記被覆部材の内面に当接し、前記ヘッドが振動することによって前記振動板及び前記被覆部材から報知音が発生し、
   前記振動板と前記被覆部材とは、各々の共振周波数が互いに異なる帯域に設定されている、車両存在報知装置。
   
   

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