JP2016210349A - 車両用音発生装置 - Google Patents

Abstract

【課題】車両接近音を機械的に発生させることができ、信頼性の高い車両用音発生装置を提供する。【解決手段】車両用音発生装置１０は、変速機ケース５２と、変速機ケース５２に対し回転可能なデフケース５１と、デフケース５１に設けられた打撃部材２０と、変速機ケース５２に設けられた振動板３０と、を備える。打撃部材２０は、デフケース５１の回転によって振動板３０に接触可能に配置され、打撃部材２０と振動板３０とは、デフケース５１の回転によって打撃音を発生させる。【選択図】図２

Description

本発明は、電気モータを駆動源として走行する車両などの走行音が静粛な車両の接近を認識させるための告知音を発生させることができる車両用音発生装置に関する。

ＨＥＶ・ＥＶ系車両が電気モータを動力源として走行（ＥＶ走行）している時には、車両から発生する音が従来の内燃機関車両に比べると極端に小さく、車両の接近が歩行者などに伝わらず、車両の接近に気づいてもらえないことがある。このため、従来のＨＥＶ・ＥＶ系車両では、電子音による車両接近音（告知音）をスピーカーから発生させるようにした車両が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の車両接近音制御装置は、自車両の走行速度、先行車両の有無、自車両と先行車両との間の車間距離、ロードノイズまたは自車ノイズの大きさ、つまり先行車両の有無を含む自車両の走行状況に応じて効果的な告知音の発生を図っている。

特許第５３３３２６０号公報

しかし、特許文献１に記載の車両接近音制御装置は、車速センサ、照度計測機能を有した車両搭載カメラ、ロードノイズ検知センサ、マイクロフォン、告知音量レベル制御部、並びに告知音発生部を備え、車両接近音の音量レベルを告知音量レベル制御部で制御して告知音発生部から発生させている。このため、システムのコストが高くなり、また電気的な故障が発生した際には、告知音が鳴らなくなる可能性がある。

本発明の目的は、車両接近音を機械的に発生させることができ、信頼性の高い車両用音発生装置を提供することである。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、
ケース（例えば、後述の実施形態での変速機ケース５２）と、
該ケースに対し回転可能な回転体（例えば、後述の実施形態でのデフケース５１）と、
前記回転体に設けられた第１部材（例えば、後述の実施形態での打撃部材２０）と、
前記ケースに設けられた第２部材（例えば、後述の実施形態での振動板３０）と、を備えた、車両用音発生装置（例えば、後述の実施形態での車両用音発生装置１０）であって、
前記第１部材は、前記回転体の回転によって前記第２部材に接触可能に配置され、
前記第１部材と前記第２部材とは、前記回転体の回転によって打撃音を発生させる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、
前記第１部材は、前記回転体の側面に対し傾斜して配置される弾性部材（例えば、後述の実施形態での板ばね２１）と、該弾性部材の先端部に設けられ、前記第２部材に接触可能な打撃部（例えば、後述の実施形態での打撃部２２）と、を有し、
前記弾性部材は、
前記回転体が第１速度（例えば、後述の実施形態でのｃ（ｒｐｍ））以下で回転する場合に前記打撃部が前記第２部材に接触し、
前記回転体が第１速度より早い速度で回転する場合に前記打撃部が遠心力によって前記第２部材に接触しないように構成される。

また、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の発明において、
前記第２部材は、少なくとも第１被接触部（例えば、後述の実施形態での振動アーム３３）及び第２被接触部（例えば、後述の実施形態での振動アーム３４）を有し、
前記弾性部材は、
前記回転体が前記第１速度よりも小さい第２速度（例えば、後述の実施形態でのｂ（ｒｐｍ））以下で回転する場合に前記打撃部が前記第１被接触部及び前記第２被接触部と接触し、
前記回転体が前記第２速度より早く且つ前記第１速度以下で回転する場合に前記打撃部が遠心力によって前記第１被接触部に接触せず、前記第２被接触部と接触し、
前記回転体が前記第１速度より早く回転する場合に前記打撃部が遠心力によって前記第１被接触部及び前記第２被接触部と接触しないように構成される。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の発明において、
前記回転体が一回転する間に、前記第１部材と前記第２部材は少なくとも２回以上接触して打撃音を発生するように構成され、
前記回転体の回転速度が一定のときに、前記打撃音が等ピッチにならないように構成される。

また、請求項５に記載の発明では、請求項４に記載の発明において、
前記打撃音が不協和音とならないように構成される。

また、請求項６に記載の発明では、請求項１〜５のいずれか１項に記載の発明において、
前記ケースは、変速機を収容する変速機ケース（例えば、後述の実施形態での変速機ケース５２）であり、
前記回転体は、差動装置を収容する差動装置ケース（例えば、後述の実施形態でのデフケース５１）である。

請求項１に記載の発明によれば、回転体の回転により第１部材と第２部材とが接触して打撃音が発生するので、電気エネルギーを使わずに車両接近音を発生させて車両の接近を周囲に知らしめることができる。また、車両接近音を機械的に発生させるので、信頼性の高い車両用音発生装置を安価に製作することができる。

請求項２に記載の発明によれば、車両がある程度の車速になってタイヤ等の走行音によって車両の接近が周囲に分かるようになった場合に、弾性部材が遠心力によって弾性変形して打撃部が第２部材に接触しないように構成されるので、車両の接近を周囲に知らしめる必要のある車両走行時にのみ打撃音を発生させることができる。

請求項３の発明によれば、車両の走行速度に応じて打撃音の音階や発生回数を変えることができる。

請求項４に記載の発明によれば、打撃音を不等ピッチとすることで打撃音を認識させやすくなる。

請求項５に記載の発明によれば、打撃音による周囲に与える不快感を抑制することができる。

請求項６に記載の発明によれば、車輪の回転と連動して打撃音を発生させることができる。また、動力伝達経路の最下流側に位置する差動装置ケースを回転体とすることで、打撃音が周囲に聞こえやすくなる。また、例えば、車両が無人で坂を下っているときなど、車両が誤って移動している場合でも、車両接近音を発生させることができ、周囲の歩行者へ早期に異常を知らせることができる。

ディファレンシャル装置に配設された車両用音発生装置の一実施形態の断面図である。 ディファレンシャルケースに取り付けられた打撃部材、及び振動板の斜視図である。 極低速走行時の打撃部材と振動板との位置関係を示す要部側面図である。 極低速走行時においてディファレンシャルケースの１回転中に打撃音が６回発生する状態を示すチャートである。 低速走行時の打撃部材と振動板との位置関係を示す要部側面図である。 低速走行時においてディファレンシャルケースの１回転中に打撃音が４回発生する状態を示すチャートである。 中速走行時の打撃部材と振動板との位置関係を示す要部側面図である。 中速走行時においてディファレンシャルケースの１回転中に打撃音が２回発生する状態を示すチャートである。 高速走行時の打撃部材と振動板との位置関係を示す要部側面図である。 高速走行時において打撃音が発生しない状態を示すチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、ディファレンシャル装置に配設された車両用音発生装置の一実施形態の断面図であり、図２は、ディファレンシャルケースに取り付けられた打撃部材、及び変速機ケースに取り付けられた振動板の斜視図である。

図１及び図２に示すように、車両用音発生装置１０は、一対の打撃部材２０と、振動板３０とを備え、ディファレンシャル装置５０に配設されている。

先ず、ディファレンシャル装置５０について説明する。ディファレンシャル装置５０は、エンジンなどの不図示の駆動源からの回転を、回転差を吸収しつつ、不図示の駆動輪に伝達する装置である。ディファレンシャル装置５０のディファレンシャルケース（以下、単にデフケースと言う）５１は、変速機ケース５２にベアリング５３を介して回転可能に支持されると共に、リングギヤ５４が一体に固定されている。リングギヤ５４は、不図示のドライブギヤに噛合して回転する。

デフケース５１には、ピニオンシャフト５５がデフケース５１の内部を縦断するように配置されると共に、デフケース５１に回転不能に固定されている。デフケース５１の内部において、ピニオンシャフト５５には２個のピニオンギヤ５６がピニオンシャフト５５に対して相対回転可能に取り付けられている。

２個のサイドギヤ５７は、それぞれ２個のピニオンギヤ５６に噛合すると共に、一端(内側)においてピニオンシャフト５５に微小距離をおいて対面し、他端(外側)において左右の駆動輪に接続されるアクスルシャフト５８に連結されている。ピニオンギヤ５６の回転軸は、リングギヤ５４の回転軸に直交し、サイドギヤ５７の回転軸は、ピニオンギヤ５６の回転軸に直交すると共に、リングギヤ５４の回転軸と平行となるように配置されている。

ディファレンシャル装置５０は、車両の旋回時などの際、必要に応じて２個のサイドギヤ５７の回転を増減速させることで左右の駆動輪の回転差を吸収しつつ、エンジンからの回転をアクスルシャフト５８を介して左右の駆動輪に伝達して車両を走行させる。

打撃部材２０は、弾性部材である板ばね２１と、板ばね２１の先端部に固定された、例えば、金属製の打撃部２２と、を備える。板ばね２１は、矩形状の薄板材から構成され、その基端部は、リベット２３などによりデフケース５１の側面に固定されている。詳細には、板ばね２１は、その先端部、即ち、打撃部２２が振動板３０の方向に所定の角度θで傾斜するようにデフケース５１の側面（デフケース５１の回転軸ＣＬと直交する面）に固定されている。

板ばね２１は、その幅方向がデフケース５１の側面に沿い、長手方向が径方向に延びるように固定されている。即ち、板ばね２１は、デフケース５１の円周方向の剛性が高く変形し難くなるとともに、デフケース５１の回転軸ＣＬ方向の剛性が低く回転軸ＣＬ方向に弾性変形可能となっている。

一対の打撃部材２０は、円周方向１８０°異なる位相でデフケース５１の側面に固定され、デフケース５１の回転に伴って一体回転する。デフケース５１と共に打撃部材２０が回転すると、板ばね２１の先端部に固定されている質量体でもある打撃部２２に作用する遠心力Ｆによって、板ばね２１がデフケース５１の回転軸ＣＬ方向に弾性変形する。遠心力Ｆによる板ばね２１の弾性変形については、後に詳述する。

なお、一対の打撃部材２０の位相は、１８０°に限定されず、任意の位相で固定することができる。また、打撃部材２０の数も、２つに限定されず、任意の個数を配設することができる。

振動板３０は、略円弧状に形成された基部３１と、基部３１の外周側から径方向外方に伸び、更にデフケース５１（打撃部材２０）方向に突出するように折り曲げられて延設された３つの振動アーム３２，３３，３４と、を備える。３つの振動アーム３２，３３，３４の基部３１からのそれぞれの高さＨ１，Ｈ２，Ｈ３（図３参照）は、振動アーム３２，３３，３４の順に高く形成されている。そして、振動板３０の基部３１は、デフケース５１に対向する、変速機ケース５２の側面５９にボルト６０によって固定されている。なお、図２以降の図面については、変速機ケース５２を省略している。

振動板３０は、３つの振動アーム３２，３３，３４が、デフケース５１と共に回転する打撃部２２の回転軌跡Ｑ上に位置するように、変速機ケース５２に固定されている。そして、デフケース５１と共に打撃部材２０が回転すると、打撃部２２が順次３つの振動アーム３２，３３，３４に接触して打撃音を発生させる。

打撃音の周波数（音の高さ）は、それぞれの振動アーム３２，３３，３４の長さ、幅、厚さなどから決まる固有振動数によって異なる。従って、打撃音の音色は、各振動アーム３２，３３，３４の固有振動数を変更することで任意に調整可能である。

なお、打撃部材２０及び振動板３０は、潤滑油を貯留している変速機ケース５２の内部に配設されているので、デフケース５１と共に回転する打撃部材２０は、デフケース５１の１回転ごとに潤滑油が付着することになる。一方、振動板３０は、潤滑油中に浸漬していると打撃音が小さくなり、また外部にも伝達され難くなるので、潤滑油が付着し難い、変速機ケース５２の上部に配置するのが好ましい。打撃部材２０（打撃部２２）に付着した潤滑油は、打撃音に与える影響は小さく、接触による打撃部２２及び振動板３０の摩耗を低減させる。

次に、上記の構成を備えた本実施形態の車両用音発生装置の作用について、図３から図１０を参照して説明する。

図１を参照して、打撃部２２の質量をｍ、デフケース５１の回転軸ＣＬから打撃部２２の中心までの距離をＲ、デフケース５１（打撃部材２０）の回転角速度をωとすると、打撃部２２には、Ｆ＝ｍＲω^２の遠心力が径方向外方に作用する。打撃部２２の質量ｍ、及びデフケース５１の回転軸ＣＬから打撃部２２の中心までの距離Ｒは、一定であるので、遠心力Ｆの大きさは、デフケース５１（打撃部材２０）の回転角速度ω、即ち、車両の車速によって決定される。そして、板ばね２１には、板ばね２１の長手方向にＦ１＝Ｆｃｏｓθの分力が作用し、長手方向と直交方向にＦ２＝Ｆｓｉｎθの分力が作用する。分力Ｆ２は、打撃部２２が振動板３０から離間する方向に板ばね２１を弾性変形させる。

図３及び図４に示すように、車両の走行速度が極低車速の場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、０（ｒｐｍ）＜Ｖ≦ａ（ｒｐｍ）の場合、打撃部２２に作用する遠心力Ｆが小さいので、板ばね２１の弾性変形は極僅かである。従って、打撃部２２は、３つの振動アーム３２，３３，３４に順次接触し、それぞれの固有振動数によって決まる打撃音を発生させて、車両が接近していることを周囲の人に知らしめる。

なお、図４及び以降の図６、８、１０において、ＤＩＦＦ回転はデフケース５１の１回転を示し、上方から、打撃部２２が振動アーム３２と接触することによって発生する打撃音、打撃部２２が振動アーム３３と接触することによって発生する打撃音、打撃部２２が振動アーム３４と接触することによって発生する打撃音を示している。実線で示されるハッチング付の丸印は、実際に発生した打撃音を示し、波線で示されるハッチング付の丸印は、打撃部２２が空振りすることによって鳴らなかった打撃音を示している。

本実施形態の車両用音発生装置１０においては、一対の打撃部材２０と、３つの振動アーム３２，３３，３４と、を備えるので、デフケース５１の１回転当たり、６回の打撃音が発生する。そして、打撃音の発生間隔は、３つの振動アーム３２，３３，３４の周方向間隔（位相）によって決定される。

打撃音の発生間隔は、一定間隔であってもよいが、周囲の人の注意をより喚起するためには、振動アーム３２，３３，３４を不等ピッチに配置して、打撃音を異なる間隔で発生させることが好ましい。また、振動アーム３２，３３，３４の打撃音は、残響が重なる場合がある。複数の打撃音が重なっても、人に不快感を与えないように、振動アーム３２，３３，３４のそれぞれの打撃音は、不協和音とならない音程であることが望ましい。

図５及び図６に示すように、車両の走行速度が低車速の場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、ａ（ｒｐｍ）＜Ｖ≦ｂ（ｒｐｍ）の場合、打撃部２２に作用する遠心力Ｆの分力Ｆ２により板ばね２１が弾性変形し、一番短い振動アーム３２には接触しなくなり、振動アーム３３，３４とだけ接触するようになる。これにより、打撃部２２が振動アーム３３，３４と接触する打撃音が、デフケース５１の１回転当たり４回発生する。

このときの打撃音の発生サイクル（デフケース５１の１回転）は、極低車速時の発生サイクルより短く、更に１サイクル中の打撃音の回数も異なるので、車両の走行速度が低速であることが認識可能となる。

図７及び図８に示すように、車両の走行速度が中車速の場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、ｂ（ｒｐｍ）＜Ｖ≦ｃ（ｒｐｍ）の場合、打撃部２２に作用する遠心力Ｆが大きくなり、分力Ｆ２によって板ばね２１が更に弾性変形し、一番短い振動アーム３２、及び次に短い振動アーム３３には接触しなくなり、振動アーム３４にだけ接触する。これにより、打撃部２２が振動アーム３４と接触する打撃音が、デフケース５１の１回転当たり２回発生する。打撃音の発生サイクルは、更に短くなり、１サイクル中の打撃音の回数も異なるので、車両の走行速度が更に速いことが認識可能となる。

図９及び図１０に示すように、車両の走行速度が高車速の場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、Ｖ＞ｃ（ｒｐｍ）の場合、打撃部２２に作用する遠心力Ｆが更に大きくなり、分力Ｆ２によって板ばね２１が更に弾性変形して、３つの振動アーム３２，３３，３４のいずれにも接触しなくなる。従って、打撃音の発生が停止する。この場合、車両はある程度以上の車速になっているので、タイヤ等の走行音によって車両の接近は認識可能である。

以上説明したように、本実施形態に係る車両用音発生装置１０によれば、打撃部材２０は、デフケース５１の回転によって振動板３０に接触可能に配置され、打撃部材２０と振動板３０とは、デフケース５１の回転によって打撃音を発生させるので、電気エネルギーを使わずに車両接近音を発生させて車両の接近を周囲に知らしめることができる。また、車両接近音を機械的に発生させるので、信頼性の高い車両用音発生装置１０を安価に製作することができる。

また、打撃部材２０は、デフケース５１の側面に対し傾斜して配置される板ばね２１と、板ばね２１の先端部に設けられ、振動板３０に接触可能な打撃部２２と、を有し、板ばね２１は、車速が高車速でない場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、Ｖ≦ｃ（ｒｐｍ）の場合に打撃部２２が振動板３０に接触し、車速が高車速の場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、Ｖ＞ｃ（ｒｐｍ）の場合に打撃部２２が遠心力によって振動板３０に接触しないように構成されるので、車両がある程度の車速になってタイヤ等の走行音によって車両の接近が周囲に分かるようになった場合に、板ばね２１が遠心力によって弾性変形して打撃部２２が振動板３０に接触しなくなり、車両の接近を周囲に知らしめる必要のある車両走行時にのみ打撃音を発生させることができる。

また、振動板３０は、少なくとも振動アーム３３，３４を有し、板ばね２１は、車速が極低車速及び低車速である場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、Ｖ≦ｂ（ｒｐｍ）に打撃部２２が振動アーム３３，３４と接触し、車速が中車速である場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、ｂ（ｒｐｍ）＜Ｖ≦ｃ（ｒｐｍ）に打撃部２２が遠心力によって振動アーム３３に接触せず、振動アーム３４と接触し、車速が高車速である場合、すなわち、デフケース５１の回転速度Ｖが、Ｖ＞ｃ（ｒｐｍ）に打撃部２２が遠心力によって振動アーム３３，３４と接触しないように構成されるので、車両の走行速度に応じて打撃音の音階や発生回数を変えることができる。

また、デフケース５１が一回転する間に、打撃部材２０と振動板３０は少なくとも２回以上接触して打撃音を発生するように構成され、車速が一定のときに、打撃音が等ピッチにならないように構成されるので、打撃音を不等ピッチとすることで打撃音を認識させやすくなる。

また、打撃音が不協和音とならないように構成されるので、打撃音による周囲に与える不快感を抑制することができる。

更に、振動板３０は変速機ケース５２に取り付けられ、打撃部材２０はデフケース５１に取り付けられるので、車輪の回転と連動して打撃音を発生させることができる。また、動力伝達経路の最下流側に位置するデフケース５１に打撃部材２０を設けることで、打撃音が周囲に聞こえやすくなる。また、例えば、車両が無人で坂を下っているときなど、車両が誤って移動している場合でも、車両接近音を発生させることができ、周囲の歩行者へ早期に異常を知らせることができる。

尚、本発明は、前述した実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。なお、上記の実施形態においては、車両用音発生装置は、ディファレンシャル装置に配設されたものとして説明したが、ディファレンシャル装置に限定されず、車速に連動する部分であれば任意の位置に配設することができる。

１０ 車両用音発生装置
２０ 打撃部材（第１部材）
２１ 板ばね（弾性部材）
２２ 打撃部
３０ 振動板（第２部材）
３３ 振動アーム（第１被接触部）
３４ 振動アーム（第２被接触部）
５０ ディファレンシャル装置（差動装置）
５１ デフケース（回転体、差動装置ケース）
５２ 変速機ケース（ケース）

Claims (6)

1. ケースと、
   該ケースに対し回転可能な回転体と、
   前記回転体に設けられた第１部材と、
   前記ケースに設けられた第２部材と、を備えた、車両用音発生装置であって、
   前記第１部材は、前記回転体の回転によって前記第２部材に接触可能に配置され、
   前記第１部材と前記第２部材とは、前記回転体の回転によって打撃音を発生させる、車両用音発生装置。
2. 請求項１に記載の車両用音発生装置であって、
   前記第１部材は、前記回転体の側面に対し傾斜して配置される弾性部材と、該弾性部材の先端部に設けられ、前記第２部材に接触可能な打撃部と、を有し、
   前記弾性部材は、
   前記回転体が第１速度以下で回転する場合に前記打撃部が前記第２部材に接触し、
   前記回転体が第１速度より早い速度で回転する場合に前記打撃部が遠心力によって前記第２部材に接触しないように構成される、車両用音発生装置。
3. 請求項２に記載の車両用音発生装置であって、
   前記第２部材は、少なくとも第１被接触部及び第２被接触部を有し、
   前記弾性部材は、
   前記回転体が前記第１速度よりも小さい第２速度以下で回転する場合に前記打撃部が前記第１被接触部及び前記第２被接触部と接触し、
   前記回転体が前記第２速度より早く且つ前記第１速度以下で回転する場合に前記打撃部が遠心力によって前記第１被接触部に接触せず、前記第２被接触部と接触し、
   前記回転体が前記第１速度より早く回転する場合に前記打撃部が遠心力によって前記第１被接触部及び前記第２被接触部と接触しないように構成される、車両用音発生装置。
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の車両用音発生装置であって、
   前記回転体が一回転する間に、前記第１部材と前記第２部材は少なくとも２回以上接触して打撃音を発生するように構成され、
   前記回転体の回転速度が一定のときに、前記打撃音が等ピッチにならないように構成される、車両用音発生装置。
5. 請求項４に記載の車両用音発生装置であって、
   前記打撃音が不協和音とならないように構成される、車両用音発生装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の車両用音発生装置であって、
   前記ケースは、変速機を収容する変速機ケースであり、
   前記回転体は、差動装置を収容する差動装置ケースである、車両用音発生装置。

Images