JP2013097126A - 車両存在通報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】飛来物（雨水、飛び石、高圧洗車時の洗浄液等）に対する超音波スピーカの信頼性を高め、超音波スピーカに設けられる飛来物対策手段を簡便化できる車両存在通報装置を提供する。
【解決手段】車両には、飛来物が渦巻ホーン５の音響出口αに直接当たるのを抑える車両側対策手段が設けられる。このため、各超音波発生素子４を渦巻ホーン５の内部に配置することで、飛来物が超音波発生素子４に到達し難くなり、超音波スピーカ２１の信頼性を高めることができる。また、飛来物が超音波発生素子４に到達し難くなるため、飛来物対策手段２３を簡便化することが可能になり、コストを抑えたり、音響シート２５を薄くして超音波の透過率を高めることが可能になる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、パラメトリックスピーカを用いて車外へ通報音（擬似エンジン音、和音、音声、音楽等）を発生させる車両存在通報装置に関する。

近年、電動モータ等で走行する静かな車両が増えている。そこで、通報音を発生させて車両の存在を周囲に知らせる車両存在通報装置が提案されている。
車両の外部に通報音を発生させる技術として、車両前方など、所定の方向のみに通報音を発生可能なパラメトリックスピーカを用いる技術が開発されている（例えば、特許文献１参照）。

パラメトリックスピーカは、「可聴音（通報音）の波形信号」を超音波変調（超音波周波数に変調）して超音波スピーカから放射させるものであり、超音波スピーカから放射された超音波（耳に聞こえない音波）に含まれる変調成分が伝播途中の空気中で自己復調されることで、超音波スピーカから離れた場所で可聴音（通報音）を発生させるものである。

このパラメトリックスピーカを用いる車両存在通報装置では、超音波スピーカを車両に搭載する必要がある。
超音波スピーカは、
（ａ）超音波を照射する複数の超音波発生素子と、
（ｂ）複数の超音波発生素子を収容する超音波スピーカハウジングと、
（ｃ）雨水等の飛来物が各超音波発生素子に到達するのを阻止する飛来物対策手段と、
を備えて構成される。

超音波スピーカの車両搭載性を高める技術として、図４に示すように、超音波スピーカ２１を車両用ホーン２（電磁式警報器等）の前面（渦巻ホーン５において車両前方へ向く面）に配置し、車両用ホーン２を車両に搭載することで、超音波スピーカ２１を車両に搭載することが考えられる（この技術は周知技術ではない）。

（問題点１）
車両には、車両用ホーン２に対する飛来物対策（以下、車両側対策手段）が施される。この車両側対策手段は、車両用ホーン２の搭載位置を考慮するなど、車両走行風等による雨水、車両走行時に前方より飛来する飛び石、高圧洗車時の洗浄液などが、車両用ホーン２の音響出口に直接当たるのを抑えて、車両用ホーン２を保護するものである。

しかるに、超音波スピーカ２１を車両用ホーン２の前面に配置する場合、車両用ホーン２のために設けられる車両側対策手段を活用することができない。
このため、超音波スピーカ２１には、専用の飛来物対策手段を設ける必要があり、超音波スピーカ２１における雨水、飛び石、高圧洗車の対策コストが高くなってしまう。

（問題点２）
「超音波スピーカ２１＋車両用ホーン２」は、フロントグリルの内部に配置されるため、車両搭載上の制約から「超音波スピーカ２１＋車両用ホーン２」の前後方向の厚みを薄く設けることが要求される場合がある。具体的な一例として、車両用ホーン２の前面に配置した超音波スピーカ２１が、車両部材（ボンネット等）に干渉する等の問題が生じる可能性がある。

しかるに、超音波スピーカ２１には、「超音波発生素子４の厚み＋飛来物対策手段の厚み」が必要となる。
このため、「超音波スピーカ２１＋車両用ホーン２」の前後方向の厚みを薄く設けることは困難であった。

（問題点３）
パラメトリックスピーカと車両用ホーン２の両方から通報音を同時に発生させる提案がなされている（この技術は周知の技術ではない）。
この場合、「パラメトリックスピーカを用いて発生させる通報音の音波波形」と「車両用ホーン２から発生させる通報音の音波波形」との位相を合致（干渉）させて、通報音の音圧を高めることが考えられる。

しかしながら、超音波スピーカ２１が車両用ホーン２の前面に配置されるため、「超音波スピーカ２１が放出する音波の放射方向」と「車両用スピーカが放出する音波の放射方向」とが異なる。
このため、「パラメトリックスピーカを用いて発生させる通報音の音波波形」と「車両用ホーン２から発生させる通報音の音波波形」との位相を合致（干渉）させることができず、位相の合致（干渉）によって通報音の音圧を高めることができなかった。

特開２０１１−１６８２０２号公報

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、飛来物（雨水、飛び石、高圧洗車時の洗浄液等）に対する超音波スピーカの信頼性を高め、超音波スピーカに設けられる飛来物対策手段を簡便化できる車両存在通報装置の提供にある。

〔請求項１の手段〕
請求項１の手段の車両存在通報装置は、パラメトリックスピーカにおいて超音波の発生を行う超音波発生素子（超音波スピーカにおける超音波発生素子）を、車両用ホーンの音響管の内部に配置する。
これにより、超音波発生素子の発生する超音波は、車両用ホーンの音響出口から外部へ向けて放出される。

車両用ホーンのために設けられる車両側対策手段によって、車両用ホーンの音響出口には、雨水、飛び石、高圧洗浄時の洗浄液などの飛来物が、直接当たるのが抑えられる。
このため、飛来物（雨水、飛び石、高圧洗車時の洗浄液等）に対する超音波スピーカの信頼性を高めることができる。
また、超音波スピーカに設けられる飛来物対策手段を簡便化することが可能になり、コストを抑えることができる。

さらに、超音波発生素子を音響管の内部に配置するため、「超音波スピーカ＋車両用ホーン」の前後方向の厚みを薄く設けることができる。
このため、「超音波スピーカ＋車両用ホーン」の前後方向の厚みを薄く設ける要求に応えることができ、車両搭載性を向上することができる。

〔請求項２の手段〕
請求項２の手段の超音波発生素子は、音響管における音響出口の車両後側に配置され、音響管の車両前側に設けられた音響出口より超音波を車両前方へ向けて放出するものである。

〔請求項３の手段〕
請求項３の手段の超音波発生素子は、音響管に装着される超音波スピーカハウジングの内部に配置される。
これにより、超音波スピーカを搭載する車両用ホーンと、超音波スピーカを搭載しない車両用ホーンとを共通化することができ、コストを抑えることができる。

〔請求項４の手段〕
請求項４の手段の車両存在通報装置は、パラメトリックスピーカと車両用ホーンの両方から通報音を発生させる。
超音波発生素子は、音響管の内部に配置されるため、「超音波発生素子の発生する超音波」と「車両用ホーンの発生する音」とが、共通の音響出口から外部に放出される。
これにより、「超音波スピーカが放出する音波の放射方向」と「車両用スピーカが放出する音波の放射方向」とを同一方向にできる。
その結果、「パラメトリックスピーカを用いて発生させる通報音の音波波形」と「車両用ホーンから発生させる通報音の音波波形」との位相を合致（干渉）させることが可能になり、位相の合致（干渉）によって通報音の音圧を高めることができる。

（ａ）超音波スピーカが搭載された車両用ホーンの正面図、（ｂ）超音波スピーカが搭載された車両用ホーンの断面図である（実施例）。 超音波スピーカの断面図である。 車両存在通報装置の概略図である。 超音波スピーカが搭載された車両用ホーンの正面図である（参考例）。

図面を参照して実施形態を説明する。
車両存在通報装置は、車両の存在を知らせる運転条件が成立した際に、車両の存在を知らせるための通報音（擬似エンジン音、和音、音声、音楽等）を車両の外部に発生させるものであり、
・通報音の発生を行うパラメトリックスピーカ１と、
・警報音（クラクション等）と通報音の両方の発生が可能な車両用ホーン２と、
・パラメトリックスピーカ１および車両用ホーン２の作動制御を行う制御回路３と、
を備える。
超音波の発生を行う超音波発生素子４は、警報音を発生する車両用ホーン２の音響管５（後述する実施例では渦巻ホーン）の内部に配置される。
そして、超音波発生素子４の発生する超音波と、車両用ホーン２の発生する通報音とが、同一の音響出口αから外部（例えば、車両前方）へ向けて放出される。

以下において本発明が適用された具体的な一例（実施例）を、図１〜図３を参照して説明する。以下で説明する実施例は具体的な一例であって、本発明が実施例に限定されないことはいうまでもない。
なお、以下の実施例において、上記「発明を実施するための形態」と同一符号は同一機能物を示すものである。

この実施例では、エンジンを搭載しない車両（電気自動車、燃料電池自動車等）や、走行中および停車中にエンジンを停止する可能性のある車両（ハイブリッド車両等）など、走行音や停車中が静かな自動車に用いられる車両存在通報装置を説明する。

この車両存在通報装置は、車両の存在を知らせる運転条件が成立した際に、通報音によって車両の存在を歩行者へ知らせるものであり、図３に示すように、
・パラメトリックスピーカ１と、
・ダイナミックスピーカとして用いる車両用ホーン２と、
・パラメトリックスピーカ１および車両用ホーン２の作動制御を行なう制御回路３と、
を備えて構成される。

（車両用ホーン２の説明）
車両用ホーン２は、車両前部に設けられるフロントグリル（走行風の取入口）の内部に固定配置されて、乗員によってホーンスイッチ（例えば、ステアリングのホーンボタン）が操作された際に渦巻ホーン５を介して警報音を発生する電磁式警音器であり、直流で閾値以上の自励電圧（例えば、８Ｖ以上の電圧：具体的にはバッテリ電圧）が与えられることによって警報音を発生する。

車両用ホーン２の具体的な一例を、図１（ｂ）を参照して説明する。
車両用ホーン２は、
・通電により磁力を発生するコイル１１と、
・このコイル１１の発生磁力により磁気吸引力を発生する固定鉄心１２（磁気吸引コア）と、
・振動板１３（ダイヤフラム）の中心部に取り付けられて固定鉄心１２に向かって移動可能に支持される可動鉄心１４（可動コア）と、
・コイル１１に自励電圧（８Ｖ以上の電圧）の電圧が印加された際にコイル１１の通電回路を連続的に断続する電流断続器１５と、
・振動板１３の振動によって生じる警報音を増強させて車外へ放出する渦巻ホーン５（渦巻状のラッパ部材：渦巻状の音響管）と、
を備える。

渦巻ホーン５は、内部を通過した音波を外部へ向けて放出する音響出口α（渦巻状に設けられたラッパ部材の出口部）を備えている。この音響出口αは、車両前方に向けて開口する音の放出口であり、渦巻ホーン５を通過した音波（警報音）を車両前方へ向けて放出するように設けられている。
なお、この実施例の音響出口αには、飛び石等の侵入を防ぐグリル（格子部材）１６が設けられる例を示すが、限定されるものではなく、グリルに代えてルーバーを用いても良いし、グリル等を無くした開口部としても良い。

車両用ホーン２は、コイル１１に自励電圧が与えられた場合（ホーンスイッチが操作された場合）に、電流断続器１５がコイル１１の通電を断続して警報音を発生する。
一方、車両用ホーン２は、通報音を発生するダイナミックスピーカとしても用いられるものである。具体的には、電流断続器１５がコイル１１の通電回路を遮断しない範囲でコイル１１の通電制御を行って振動板１３の振動を制御することで、車両用ホーン２から通報音を発生させるものである。

（パラメトリックスピーカ１の説明）
パラメトリックスピーカ１は、「可聴音（通報音）の波形信号」を超音波変調して超音波スピーカ２１から放射させるものであり、超音波スピーカ２１から放射された超音波（耳に聞こえない音波）に含まれる変調成分が伝播途中の空気中で自己復調されることで、超音波スピーカ２１から離れた場所で可聴音（通報音）を発生させるものである。

パラメトリックスピーカ１に用いられる超音波スピーカ２１は、人間の可聴帯域よりも高い周波数（２０ｋＨｚ以上）の空気振動を発生させる超音波発生器であり、超音波を車両前方に向けて放出するように車両に搭載されている。

超音波スピーカ２１は、図２に示すように、
（ａ）超音波を照射する複数の超音波発生素子４と、
（ｂ）複数の超音波発生素子４を収容する超音波スピーカハウジング２２と、
（ｃ）雨水等の飛来物が各超音波発生素子４に到達するのを阻止する飛来物対策手段２３と、
を備えて構成される。

各超音波発生素子４は、図１に示すように、渦巻ホーン５の内部に配置される。
具体的に各超音波発生素子４は、図１（ｂ）に示すように、渦巻ホーン５の音響出口αの車両後側に配置されるものであり、渦巻ホーン５に設けられた音響出口α（渦巻ホーン５の前方開口部）より超音波を車両前方へ向けて放出する。

さらに具体的に説明すると、この実施例に用いる超音波発生素子４は、印加電圧（充放電）に応じて伸縮するピエゾ素子（圧電素子）と、このピエゾ素子の伸縮によって駆動されて空気に疎密波を生じさせる超音波振動板とを用いて構成される小型の圧電スピーカである。
各超音波発生素子４は、超音波スピーカハウジング２２の内部後側に配置される支持板２４上に取り付けられるものであり、図１（ａ）に示すように、渦巻ホーン５の内部（音響出口αの奥部）にスピーカアレイとして搭載されるものである。

各超音波発生素子４を収容するスピーカハウジング２２は、渦巻ホーン５を成す部材（例えば樹脂部材）と一体に設けられるものであっても良いが、この実施例の超音波スピーカハウジング２２は、渦巻ホーン５を成す部材（例えば、樹脂部材等）とは別体に設けられ、渦巻ホーン５を成す部材に装着（追加組付け）されるものである。即ち、超音波スピーカハウジング２２は、渦巻ホーン５に装着されることにより、渦巻ホーン５の一部（渦巻ホーン５の出口側部材）として機能するものである。

超音波スピーカハウジング２２は、各超音波発生素子４から放射される超音波を、渦巻ホーン５の内部空間に放出するものであり、渦巻ホーン５の内部空間に放出された超音波が渦巻ホーン５の音響出口αを通って車両前方へ向けて放出される。
超音波スピーカハウジング２２における超音波放射口β（渦巻ホーン５内へ超音波を放出する開口部）に飛来物対策手段２３が設けられている。

飛来物対策手段２３は、雨水や高圧洗車時の洗浄液が各超音波発生素子４の搭載部位に浸入するのを阻止する手段であり、超音波スピーカハウジング２２の超音波放射口β（前方開口部）を覆う超音波透過性の防水シート（音響シート）２５と、この防水シート２５の前面に配置されたルーバー２６（斜めに設けた複数の羽根板を隙間を隔てて組み合わせたガラリ部材）とで構成されている。

（制御回路３の説明）
制御回路３は、マイコンチップを搭載するものであり、車両用ホーン２の内部（具体的には、警報器側のハウジングの内部）に搭載されるものであっても良いし、車両用ホーン２とは別体で設けられて車両に搭載されるものであっても良い。
制御回路３は、ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニットの略）等から車両の走行状態の車両情報（車速信号等）が入力されるものであり、車両の存在を知らせる運転条件が成立した際に、超音波スピーカ２１および車両用ホーン２を駆動して通報音を車両の外部に発生させるものである。

この制御回路３は、図３に示すように、
（ａ）「車両の運転状態が通報音の発生条件に適合しているか否か」を判定する判定部３１と、
（ｂ）「通報音を成す信号」を発生させる通報音生成部３２と、
（ｃ）この通報音生成部３２から出力された「通報音を成す信号」を超音波周波数に変調する超音波変調部３３と、
（ｄ）この超音波変調部３３から出力された「超音波変調された信号」によって超音波スピーカ２１を駆動する超音波駆動アンプ３４と、
（ｅ）この通報音生成部３２から出力された「通報音を成す信号」によって車両用ホーン２をダイナミックスピーカとして駆動するホーン駆動アンプ３５と、
を具備する。

判定部３１は、例えば、運転スイッチがＯＮされて、且つ車速が所定速度（例えば、２０ｋｍ／ｈ）以下の時に、車両の運転状態が通報音の発生条件に適合していると判断して、通報音生成部３２を作動させるものである（実施例説明のための具体的な一例であって、限定されるものではない）。

通報音生成部３２は、通報音生成プログラム（音響ソフト）によって設けられ、判定部３１から作動指示が与えられると、デジタル技術によって「通報音を成す信号（所謂オーディオ信号）」を作成するものである。

超音波変調部３３は、通報音生成部３２の出力（通報音を成す信号）を、ＡＭ変調（振幅変調）やＰＷＭ変調（パルス幅変調）を用いて超音波周波数の信号に変調するものである。

超音波駆動アンプ３４は、超音波変調部３３で変調された超音波信号（超音波変調された通報音を成す信号）に基づいて、超音波スピーカ２１を駆動する増幅手段であり、各超音波発生素子４の印加電圧（充放電状態）を制御することで、各超音波発生素子４から「通報音を成す信号」を変調した超音波を発生させるものである。

ホーン駆動アンプ３５は、車両用ホーン２をダイナミックスピーカとして作動させるためのパワーアンプであり、通報音生成部３２の出力する「通報音を成す信号」を増幅して、車両用ホーン２の通電端子に付与するものである。
なお、ホーン駆動アンプ３５は、車両用ホーン２から通報音を発生させる際に、車両用ホーン２が警報音を発生しないように（即ち、電流断続器１５を断続しないように）車両用ホーン２のコイル１１を通電制御するものである。

（車両存在通報装置の作動）
判定部３１が「車両の運転状態が通報音の発生条件に適合している」と判定すると、通報音生成部３２から車両の運転状態に応じた「通報音を成す信号」が出力される。
超音波スピーカ２１は、「通報音を成す信号」を変調した超音波（聞こえない音波）を車両前方へ向けて放射する。すると、空気中を超音波が伝播するにつれて、空気の粘性等によって波長の短い超音波が歪んで鈍（なま）される。

その結果、伝播途中の空気中において超音波に含まれていた振幅成分が自己復調され、結果的に超音波の発生源（超音波スピーカ２１を搭載する車両）から離れた場所である車両前方において通報音が再生される。
一方、通報音生成部３２が「通報音を成す信号」を出力することで、振動板１３が通報音を成す周波数で駆動されて、車両用ホーン２からも通報音を発生する。

（実施例１の効果１）
車両には、車両走行風による雨水、車両走行時に前方より飛来する飛び石、高圧洗車時の洗浄液などが音響出口αに直接当たるのを抑えて、車両用ホーン２を保護するための車両側対策手段が施されている。
即ち、車両に設けられた車両側対策手段によって、渦巻ホーン５の音響出口αには、雨水、飛び石、高圧洗浄時の洗浄液などの飛来物が、直接当たるのが抑えられる。
このため、各超音波発生素子４を渦巻ホーン５の内部に配置することで、飛来物が超音波発生素子４に到達し難くなる。その結果、飛来物に対する超音波スピーカ２１の信頼性を高めることができる。

また、各超音波発生素子４を渦巻ホーン５の内部に配置することで、飛来物が超音波発生素子４に到達し難くなるため、超音波スピーカ２１に設けられる飛来物対策手段２３を簡便化することが可能になる。具体的には、ルーバー２６を簡便に設けたり、音響シート２５のコストを抑えることが可能になる。また、音響シート２５を薄くすることが可能になり、音響シート２５における超音波の透過率を高めることができる。

（実施例１の効果２）
この実施例の車両存在通報装置は、図１（ｂ）に示すように、超音波スピーカ２１が渦巻ホーン５に装着されることで、各超音波発生素子４が音響出口αの車両後側に配置される構成を採用するため、音響出口αから超音波スピーカ２１の飛来物対策手段２３までの距離を長くできる。
このため、音響出口αから渦巻ホーン５の内部に雨水等が浸入したとしても、浸入した雨水が超音波スピーカ２１に設けた飛来物対策手段２３に到達する割合を減らすことができる。その結果、飛来物に対する超音波スピーカ２１の信頼性を高めたり、飛来物対策手段２３をより簡便化することができる。

（実施例１の効果３）
この実施例の車両存在通報装置は、パラメトリックスピーカ１と車両用ホーン２の両方から通報音を発生させる。このため、「超音波発生素子４の発生する超音波」と「車両用ホーン２の発生する音」とが、共通の音響出口αから車両前方へ向けて放出される。これにより、「超音波スピーカ２１が放出する音波の放射方向」と「車両用スピーカが放出する音波の放射方向」とを同一方向にできる。

その結果、「パラメトリックスピーカ１を用いて発生させる通報音の音波波形」と「車両用ホーン２から発生させる通報音の音波波形」との位相を合致（干渉）させることが可能になる。このため、「パラメトリックスピーカ１を用いて発生させる通報音の音波波形」と「車両用ホーン２から発生させる通報音の音波波形」との位相を合致（干渉）させて通報音の音圧を高めることができる。
このように、位相の合致（干渉）によって通報音の音圧を高めることができるため、通報音を発生するための消費電力を抑えることができる。また、超音波発生素子４の搭載数を減らして超音波スピーカ２１のコストを抑えることが可能になる。

（実施例１の効果４）
この実施例の車両存在通報装置は、各超音波発生素子４を渦巻ホーン５の内部に配置するため、「超音波スピーカ２１＋車両用ホーン２」の前後方向の厚みを薄く設けることができる。
これにより、「超音波スピーカ２１＋車両用ホーン２」の前後方向の厚みを薄く設ける要求に応えることができ、車両搭載性を向上することができる。

（実施例１の効果５）
この実施例の車両存在通報装置では、超音波スピーカハウジング２２を渦巻ホーン５の音響出口α側に装着（追加組付け）することで、超音波スピーカ２１が車両用ホーン２に搭載されて、各超音波発生素子４が渦巻ホーン５の内部に配置される。
これにより、超音波スピーカ２１を搭載する車両用ホーン２と、超音波スピーカ２１を搭載しない車両用ホーン２とを共通化することができ、車両用ホーン２のコストおよび車両存在通報装置のコストを抑えることができる。

上記の実施例では、車両用ホーン２をダイナミックスピーカとして利用して、車両用ホーン２から通報音を発生させる例を示したが、通報音を発生する独立したダイナミックスピーカ（可聴音発生用の圧電スピーカや小型コーンスピーカなど）を音響管（実施例では渦巻ホーン５）に装着し、別途設けたダイナミックスピーカの発生する通報音を音響管を介して外部に発生するように設けても良い。

上記の実施例では、パラメトリックスピーカ１とダイナミックスピーカ（実施例では車両用ホーン２）の両方から通報音を発生させる例を示したが、パラメトリックスピーカ１のみから通報音を発生するように設けても良い。

１ パラメトリックスピーカ
２ 車両用ホーン
３ 制御回路
４ 超音波発生素子
５ 渦巻ホーン（音響管）
２１ 超音波スピーカ
２２ 超音波スピーカハウジング
２３ 飛来物対策手段
α 音響出口

Claims (4)

1. パラメトリックスピーカ（１）を用いて車外へ向けて通報音を発生させる車両存在通報装置において、
   前記パラメトリックスピーカ（１）において超音波の発生を行う超音波発生素子（４）は、警報音を発生する車両用ホーン（２）の音響管（５）の内部に配置されることを特徴とする車両存在通報装置。
2. 請求項１に記載の車両存在通報装置において、
   前記超音波発生素子（４）は、前記音響管（５）の音響出口（α）の車両後側に配置され、
   前記音響管（５）の車両前側に設けられた音響出口（α）より超音波を車両前方へ向けて発生することを特徴とする車両存在通報装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の車両存在通報装置において、
   前記超音波発生素子（４）は、前記音響管（５）に装着される超音波スピーカハウジング（２２）の内部に配置されることを特徴とする車両存在通報装置。
4. 請求項１〜請求項３に記載の車両存在通報装置において、
   この車両存在通報装置は、前記パラメトリックスピーカ（１）と前記車両用ホーン（２）の両方から通報音を発生させることを特徴とする車両存在通報装置。

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