JP2017009624A - ホーン装置 - Google Patents

Abstract

【課題】音圧レベルの低下を抑えることができる共鳴器を備えたホーン装置の提供。
【解決手段】音道部４２ａの渦巻き形状およびスカート部４２ｆの円弧形状を、入音口４２ｅがある側から出音口４２ｈがある側に向けて、回転円半径（ｒｍ）を徐々に大きくした第１サイクロイド曲線Ｌ１〜第６サイクロイド曲線Ｌ６を繋げた形状としたので、音道部４２ａおよびスカート部４２ｆを緩やかに曲げられた渦巻き形状および円弧形状で形成することができる。これにより、共鳴器４０の音響効率を向上させて、効率の良いホーン装置を得ることができる。
【選択図】図４

Description

本発明は、音を発生するホーン本体と、ホーン本体が発生した音を共鳴させる共鳴器と、を備えたホーン装置に関する。

自動車等の車両の前方側には、電磁式のホーン装置が搭載されている。電磁式のホーン装置には、ホーン本体に設けられるダイヤフラムの振動により発生した音を共鳴器により共鳴させるものがある。このような共鳴器を備えたホーン装置が、例えば、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載された車両用ホーン（ホーン装置）は、ケース体と、当該ケース体の内部に設けられた電磁石と、ケース体の開口部を塞ぐように設けられたダイヤフラムと、ダイヤフラムを振動させる可動軸と、ダイヤフラムを覆うように設けられ、ケース体の内部に空気振動室を形成するカバーと、を備えたホーン本体を有している。

また、カバーの中央部分には空気振動室の出入り口となる開口部が設けられ、当該開口部には渦巻き形状の音道部を備えた共鳴器の入音口が対向配置されている。これにより、ダイヤフラムの振動により発生した音が、共鳴器の入音口から音道部を通って共鳴し、その後、共鳴器の出音口から外部に発音される。

特開２０１０−１７５９８１号公報（図２，図３）

しかしながら、上述の特許文献１に記載されたホーン装置によれば、共鳴器に設けられる渦巻き形状の音道部の曲がり具合が不均一であり、音響効率が低下する虞があった。具体的には、特許文献１に記載されたホーン装置の共鳴器には、音道部が急激に曲がる部分と音道部が緩やかに曲がる部分とが存在する。したがって、音道部が急激に曲がる部分においてスムーズな音の伝播が阻害され、ひいては、共鳴器から発生する音の音圧レベル（ｄＢ）が低下するという問題を生じ得る。

本発明の目的は、音圧レベルの低下を抑えることができる共鳴器を備えたホーン装置を提供することにある。

本発明の一態様では、音を発生するホーン本体と、前記ホーン本体が発生した音を共鳴させる共鳴器と、を備えたホーン装置であって、前記共鳴器は、入音口が設けられ、渦巻き形状に形成された音道部と、出音口が設けられ、内壁が円弧形状に形成されたスカート部と、を有し、前記音道部の渦巻き形状および前記スカート部の円弧形状が、前記入音口がある側から前記出音口がある側に向けて、回転円半径を徐々に大きくした複数のサイクロイド曲線を繋げた形状とされる。

本発明の他の態様では、前記複数のサイクロイド曲線を形成するためのそれぞれの基準線の角度を、前記入音口がある側から前記出音口がある側に向けて１４５度ずつずらして、前記複数のサイクロイド曲線をそれぞれ繋げた。

本発明の他の態様では、前記複数のサイクロイド曲線は、それぞれ下記式（１）および（２）によりあらわされ、前記入音口がある側から前記出音口がある側に向けて、第１，第２，…第ｎサイクロイド曲線を繋げたときに、当該第１，第２，…第ｎサイクロイド曲線の回転円半径が、下記式（３）により定められる。

ｘ＝ｒｍ（θ−ｓｉｎθ） …（１）
ｙ＝ｒｍ（１−ｃｏｓθ） …（２）
ｒｍ＿ｎ＝（ｎ＋１）ｒｍ＿１ （ｎ＝２，３，…ｎ） …（３）
（ｒｍは回転円半径，θは回転角，ｘ，ｙは座標）
本発明の他の態様では、前記スカート部の形状が、前記音の伝搬方向に沿う前記出音口の中心線を挟んで鏡像対称とされる。

本発明によれば、音道部の渦巻き形状およびスカート部の円弧形状を、入音口がある側から出音口がある側に向けて、回転円半径を徐々に大きくした複数のサイクロイド曲線を繋げた形状とするので、音道部およびスカート部を緩やかに曲げられた渦巻き形状および円弧形状で形成することができる。これにより、共鳴器の音響効率を向上させて、効率の良いホーン装置を得ることができる。

本発明のホーン装置における内部構造を示す断面図である。 図１のホーン装置における共鳴器の表側を示す斜視図である。 図２の共鳴器の裏側を示す斜視図である。 音道部およびスカート部の形状を説明する断面図である。 音道部およびスカート部の形状を決める複数のサイクロイド曲線を示す表である。 図５の表に示す複数のサイクロイド曲線をそれぞれ個別に描いた模式図である。 第１，第２サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図である。 第２，第３サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図である。 第３，第４サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図である。 第４，第５サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図である。 第５，第６サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図である。

以下、本発明の一実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。

図１は本発明のホーン装置における内部構造を示す断面図を、図２は図１のホーン装置における共鳴器の表側を示す斜視図を、図３は図２の共鳴器の裏側を示す斜視図を、図４は音道部およびスカート部の形状を説明する断面図を、図５は音道部およびスカート部の形状を決める複数のサイクロイド曲線を示す表を、図６は図５の表に示す複数のサイクロイド曲線をそれぞれ個別に描いた模式図を、図７は第１，第２サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図を、図８は第２，第３サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図を、図９は第３，第４サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図を、図１０は第４，第５サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図を、図１１は第５，第６サイクロイド曲線の繋ぎ方を説明する図をそれぞれ示している。

図１に示すホーン装置１０は、自動車等の車両の前方側に搭載され、警報音を発生するものである。ホーン装置１０には取り付けステー１１の基端部が固定され、取り付けステー１１の先端部は、車両の前方側の骨格を形成するクロスメンバー等に固定ボルトで固定される。ここで、ホーン装置１０は電磁式の渦巻き形ホーンであって、ステアリング等に設けられたホーンスイッチの操作により作動して警報音を発生する。

ホーン装置１０は、ホーン本体２０と共鳴器４０とを備えている。共鳴器４０はホーン本体２０に取り付けられ、当該ホーン本体２０が発生する音を共鳴させて外部に発音する。ここで、仕様の異なるホーン本体２０および共鳴器４０を複数準備し、それぞれを任意に組み合わせることで、周波数や音圧レベルが異なる音を発生させることができる。なお、普通乗用車等においては、４９０Ｈｚの高音用（Ｈｉｇｈ）のホーン装置、および４１０Ｈｚの低音用（Ｌｏｗ）のホーン装置が搭載される。

ホーン本体２０はケース２１を備えている。ケース２１は、金属板（導電板）をプレス加工等することで段付きの有底筒状に形成されている。ケース２１の底部側には円形底部２１ａを有する小径収容部２１ｂが設けられ、ケース２１の開口側には環状底部２１ｃを有する大径収容部２１ｄが設けられている。大径収容部２１ｄは、小径収容部２１ｂよりも大径とされ、その直径寸法は小径収容部２１ｂの略２倍の大きさとなっている。

ケース２１の小径収容部２１ｂの内部には、ポール（固定鉄心）２２が設けられている。ポール２２は、磁性材料よりなる丸棒を切削加工等することで段付きに形成され、大径の本体部２２ａと当該本体部２２ａよりも小径の雄ねじ部２２ｂとを備えている。本体部２２ａは円形底部２１ａの内側に接着剤等によって固定され、雄ねじ部２２ｂは円形底部２１ａを貫通してケース２１の外部に延出されている。そして、雄ねじ部２２ｂには、取り付けステー１１の基端部が固定ナット１２により固定されている。

小径収容部２１ｂの内部で、かつポール２２を形成する本体部２２ａの周囲には、環状のコイルボビン２３が設けられている。コイルボビン２３は、プラスチック等の絶縁材料により所定形状に形成され、断面が略Ｕ字形状に形成されたその内側には、導電材料よりなるコイル２４が所定の巻数で巻装されている。これにより、コイル２４に電流を流すことで、コイル２４の中心に配置されたポール２２が電磁石となって磁力を発生する。ここで、コイル２４およびポール２２は電磁石を形成している。コイルボビン２３は、環状固定部２３ａを備え、環状固定部２３ａは、金属製の第１リベット２５および第２リベット２６により、環状底部２１ｃに強固に固定されている。

ここで、第１リベット２５の長さ寸法は、第２リベット２６の長さ寸法よりも短い長さ寸法とされ、第１リベット２５は、環状固定部２３ａを環状底部２１ｃに固定する機能のみを有している。一方、第２リベット２６は、環状固定部２３ａを環状底部２１ｃに固定する機能に加えて、コネクタ接続部２７および給電機構２８を環状底部２１ｃに固定する機能を有している。なお、コネクタ接続部２７はプラスチック等の絶縁材料により略箱形状に形成され、コネクタ接続部２７には、車両側の給電コネクタ（図示せず）が接続される。

大径収容部２１ｄの内部には、コイル２４に電流を流すための給電機構２８が設けられている。給電機構２８は、金属板により段付き形状に形成された固定給電部材２９を備えており、固定給電部材２９の長手方向一側（図中右側）は、第２リベット２６の軸方向一端側（図中上側）に電気的に接続されている。一方、固定給電部材２９の長手方向他側（図中左側）には、略円柱形状に形成された固定接点３０が固定されている。ここで、第２リベット２６の軸方向他端側（図中下側）には、コネクタ接続部２７にインサートされたプラス側オス型端子３１が電気的に接続されている。これにより、固定接点３０には、プラス側オス型端子３１，第２リベット２６および固定給電部材２９を介して電流が流れる。

第２リベット２６の軸方向に沿う固定給電部材２９の対向部分には、可撓性を有する金属板よりなる可動給電部材３２が設けられている。可動給電部材３２は、固定給電部材２９よりも薄肉とされ、これにより外力を加えることで第２リベット２６の軸方向に向けて撓むことができる。

可動給電部材３２の長手方向一側は、環状固定部２３ａに一体成形された筒状の絶縁固定部２３ｂに固定されている。これにより、可動給電部材３２と第２リベット２６とは絶縁された状態となっている。また、可動給電部材３２と固定給電部材２９との間には、プラスチック等よりなる環状の絶縁シート３３が設けられている。これにより、可動給電部材３２および固定給電部材２９についても、絶縁された状態となっている。なお、可動給電部材３２の長手方向一側には、コイル２４の一端部が電気的に接続されている。

可動給電部材３２の長手方向他側には、略円柱形状に形成された可動接点３４が固定されている。可動接点３４は、固定接点３０と対向している。そして、可動給電部材３２が第２リベット２６の軸方向に撓むことで、可動接点３４は固定接点３０に対して、接触状態（通電状態）および非接触状態（非通電状態）となる。ここで、コイル２４の他端部は、導電体であるケース２１に電気的に接続されている。これにより、コイル２４の他端部は、ケース２１および取り付けステー１１を介して、車体にアース接続（マイナス接続）されている。

すなわち、可動接点３４と固定接点３０とが接触した状態で、かつホーンスイッチが操作された通電状態になると、車両側の給電コネクタからの電流が、プラス側オス型端子３１，第２リベット２６，固定給電部材２９，固定接点３０，可動接点３４，可動給電部材３２，コイル２４，ケース２１および取り付けステー１１を介して車体に流れる。これにより、ポール２２に磁力が発生する。ここで、給電機構２８は、固定給電部材２９および固定接点３０と、可動給電部材３２および可動接点３４とから形成される。

ケース２１の軸方向に沿う小径収容部２１ｂ側とは反対側（図中上側）には、開口部２１ｅが形成され、開口部２１ｅは、ダイヤフラム３５によって覆われている。ダイヤフラム３５は、薄い鋼板をプレス加工等することで略円盤形状に形成され、ダイヤフラム３５の中心部分には可動鉄心３６が設けられている。

ここで、ダイヤフラム３５は、可動鉄心３６を図１に示す基準位置に位置させるための板ばねとしての機能を備えている。つまり、ダイヤフラム３５に外力が加えられていない所謂ばねの自由状態においては、ダイヤフラム３５は、可動鉄心３６をポール２２から引き離した状態で保持する。なお、このときの給電機構２８の固定接点３０および可動接点３４は、図１に示すように互いに接触状態となる。

ケース２１の内部には、ポール２２と対向するようにして可動鉄心３６が設けられている。可動鉄心３６は、磁性材料により段付きの円柱形状に形成された本体部３６ａを備えている。本体部３６ａの軸方向に沿うポール２２側（図中下側）には、給電機構２８を操作する操作リング３６ｂが設けられている。本体部３６ａの軸方向に沿うポール２２側とは反対側（図中上側）には、ダイヤフラム３５を本体部３６ａに固定するための２枚のワッシャ３７が装着されている。これらの各ワッシャ３７は、本体部３６ａにかしめ固定されている。これにより、ダイヤフラム３５は可動鉄心３６に強固に固定される。

図１に示すように、可動鉄心３６の軸心とポール２２の軸心とは、それぞれ一致している。つまり、可動鉄心３６およびポール２２は互いに同軸上に配置されている。本体部３６ａの軸方向に沿うポール２２側は、コイルボビン２３の径方向内側に隙間を介して所定量入り込んでいる。そして、本体部３６ａとポール２２との間の隙間Ｓ１の大きさは、操作リング３６ｂと可動給電部材３２との間の隙間Ｓ２の大きさよりも大きくなっている（Ｓ１＞Ｓ２）。

ダイヤフラム３５のケース２１側とは反対側には、鋼板をプレス加工等することで略円盤形状に形成されたカバー３８が設けられている。そして、カバー３８の外周部分は、ケース２１の外周部分およびダイヤフラム３５の外周部分の双方にかしめ固定されている。これにより、ダイヤフラム３５およびカバー３８の双方が、ケース２１に対して強固に固定される。

カバー３８の中心部分には、可動鉄心３６と同軸の発音口３８ａが設けられている。発音口３８ａと各ワッシャ３７との間には、環状の空気流路５０が形成されている。空気流路５０は、各ワッシャ３７の外周部および発音口３８ａの内周部によって形成されている。そして、空気流路５０には、ダイヤフラム３５の振動に伴って、空気が流通するようになっている。

ダイヤフラム３５が振動することで、カバー３８とダイヤフラム３５との間に形成された環状の空気振動室（チャンバ）３９の容積が増減する。これにより、空気流路５０に空気の流れが発生する。ダイヤフラム３５は、高周波数（例えば４９０Ｈｚや４１０Ｈｚ）で振動し、この振動が音となって空気流路５０から発音される。

図１に示すように、ホーン本体２０のカバー３８がある側には、カバー３８の全体を覆うようにして共鳴器４０が装着されている。

図２および図３に示すように、共鳴器４０は、プラスチック等の樹脂材料よりなるベース部４１と本体部４２とから形成されている。これらのベース部４１および本体部４２は、互いに接着剤や超音波溶着等によって固定されている。

ベース部４１は、板状の底壁部４１ａと、底壁部４１ａから垂直に立ち上げられた円筒状の側壁部４１ｂとを備えている。ここで、側壁部４１ｂの先端部分には、カバー３８の外周部分に係合される係合爪４１ｃが設けられている。これにより、図１に示すように、ベース部４１はカバー３８に対してがたつくこと無くワンタッチで装着される。

図３に示すように、底壁部４１ａの中心部分には、可動鉄心３６と同軸の開口部４１ｄが設けられている。開口部４１ｄの内径寸法は、カバー３８の発音口３８ａの内径寸法と同じ寸法となっている。これにより、発音口３８ａと開口部４１ｄとの間には段差が形成されず、空気は空気流路５０をスムーズに流れることができる。つまり、空気流路５０の部分で音響効率が低下するのを抑えている。

図２に示すように、本体部４２は、ベース部４１の側壁部４１ｂがある側とは反対側に固定されている。図４に示すように、本体部４２は、渦巻き形状に形成された音道部４２ａを備えており、この渦巻き形状の音道部４２ａは、一辺の長さがＤｍｍ（例えば６２ｍｍ）の正方形の範囲内に収められている。これにより、ホーン装置１０を大型化させること無く、車両の所定位置に搭載できるようにしている。

音道部４２ａは、断面が略Ｕ字形状（図１参照）で、かつ厚み寸法がｔ（例えば１ｍｍ）の囲い壁４２ｂを備えている。そして、囲い壁４２ｂの内側には通路４２ｃが形成されている。具体的には、通路４２ｃは、本体部４２の囲い壁４２ｂと、ベース部４１の底壁部４１ａとで形成されている。

通路４２ｃには、ダイヤフラム３５（図１参照）の振動により発生した音が通過するようになっている。音道部４２ａの入口側、つまり渦巻き形状の中心部分には、ダイヤフラム３５の振動により発生した音が最初に到達する入音室４２ｄが設けられている。また、音道部４２ａの入音室４２ｄ寄りの部分には、音道部４２ａの内部への入口となる入音口４２ｅが設けられている。

一方、音道部４２ａの出口側、つまり渦巻き形状の外周寄りの部分には、出口に向かうに連れて徐々に開口面積が大きくなるスカート（フレア）部４２ｆが設けられている。ここで、通路４２ｃの高さ寸法ｈ（図１参照）と、通路４２ｃの幅寸法Ｗ（図４参照）は、音道部４２ａの長手方向に沿う全域で同じ寸法となっている。つまり、通路４２ｃは、その長手方向に沿う全域で同じ断面積となっている。なお、図４の一点鎖線で示す境界部分ＢＯは、音道部４２ａとスカート部４２ｆとの境界を示している。

スカート部４２ｆの内壁４２ｇは、音道部４２ａの内部の通路４２ｃの渦巻き形状に対して、滑らかに接続し得る円弧形状に形成されている。そして、スカート部４２ｆの出口側には、ラッパ状に大きく開口された出音口４２ｈが設けられている。また、図４に示すように、スカート部４２ｆの形状は、音の伝搬方向、つまり図中上下方向に沿う出音口４２ｈの中心線Ｃを挟んで、鏡像対称の形状となっている。

これにより、ダイヤフラム３５の振動により発生した音の音圧レベルが増幅されて、所定音量の音が出音口４２ｈから発音される。なお、スカート部４２ｆの内部を通過する音は、円弧形状の内壁４２ｇに沿って通過するため、出音口４２ｈにスムーズに向けられる。よって、これによっても音響効率が低下するのを抑えている。

次に、音道部４２ａ（通路４２ｃ）の渦巻き形状、およびスカート部４２ｆの内壁４２ｇの円弧形状について、それぞれ詳細に説明する。

本実施の形態では、上述の渦巻き形状および円弧形状を、複数のサイクロイド曲線を繋いだ形状とすることで、一辺がＤｍｍの正方形の範囲内に音道部４２ａを収めつつ、音道部４２ａに急激な屈曲部分が形成されないようにしている。また、スカート部４２ｆの内壁４２ｇの円弧形状もサイクロイド曲線の形状として、音道部４２ａと内壁４２ｇとの接続を滑らかにしている。

図４に示すように、通路４２ｃを形成する音道部４２ａは、その入音口４２ｅがある側から、第１サイクロイド曲線Ｌ１，第２サイクロイド曲線Ｌ２，第３サイクロイド曲線Ｌ３，第４サイクロイド曲線Ｌ４および第５サイクロイド曲線Ｌ５を繋いだ形状となっている。また、内壁４２ｇの円弧形状については、第５サイクロイド曲線Ｌ５に続いて回転円半径（ｒｍ）が大きくなった第６サイクロイド曲線Ｌ６の形状となっている。なお、図４において、６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６の繋ぎ目（境界部分）には、音道部４２ａを横切るようにして一点鎖線を記載している。

ここで、共鳴器４０の音が通過する部分の形状、つまり音道部４２ａの形状および内壁４２ｇの形状は、６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６を渦巻き形状となるように繋いだ形状とされている。これにより、ホーン装置１０（図１参照）は、普通乗用車等に搭載される４９０Ｈｚの高音用のホーン装置とされる。なお、低音用のホーン装置とするには、音道部４２ａの長さを長くすれば良く、例えば、７つのサイクロイド曲線（図示せず）を渦巻き形状となるように繋いだ形状とすれば良い。

６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６は、それぞれ下記式（１）および（２）によりあらわされる。

ｘ＝ｒｍ（θ−ｓｉｎθ） …（１）
ｙ＝ｒｍ（１−ｃｏｓθ） …（２）
ｒｍ：サイクロイド曲線を形成する回転円の半径（回転円半径）
θ：サイクロイド曲線を形成する回転円の回転角
ｘ，ｙ：サイクロイド曲線が描かれる座標
また、入音口４２ｅがある側から出音口４２ｈがある側に向けて、６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６を順次繋げたときに、６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６の回転円半径を、下記式（３）に基づいて徐々に大きくなるように定めている。

ｒｍ＿ｎ＝（ｎ＋１）ｒｍ＿１ （ｎ＝２，３，…ｎ） …（３）
ただし、６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６のうちの最小の第１サイクロイド曲線Ｌ１の回転円半径ｒｍ＿１については、本実施の形態では「１．５ｍｍ」としている。この数値は、４９０Ｈｚの高音用のホーン装置１０（図１参照）とするために、渦巻き形状の音道部４２ａが一辺の長さが「６２ｍｍ」の正方形の範囲内に収まり、通路４２ｃの長さ寸法（管路長）が「２７０ｍｍ」であり、通路４２ｃの幅寸法（管路幅）が「８ｍｍ」であり、囲い壁４２ｂの厚み寸法（管路板厚）が「１ｍｍ」である場合の回転円半径である。すなわち、「ｒｍ＿１＝１．５ｍｍ」が、第１サイクロイド曲線Ｌ１に続いて接続される５つのサイクロイド曲線Ｌ２〜Ｌ６を描くための基準値となる。

［第１サイクロイド曲線Ｌ１について］
図４ないし図６に示すように、第１サイクロイド曲線Ｌ１は［ｎ＝１］の部分に対応している。具体的には、第１サイクロイド曲線Ｌ１は、第１回転円Ｃ１を、第１基準線Ｂ１上で滑ることなく転がしたときに、第１回転円Ｃ１のある一点が描く軌跡である。ここで、第１サイクロイド曲線Ｌ１は、半径ｒｍ＿１が「１．５ｍｍ」の第１回転円Ｃ１によって形成され、第１回転円Ｃ１を、第１基準線Ｂ１上で０°〜３６０°回転させることで形成される。第１サイクロイド曲線Ｌ１の長さ寸法Ｌｇ１は、第１回転円Ｃ１の半径の８倍（Ｌｇ１＝８ｒｍ＿１）であって「１２ｍｍ」となる。

［第２サイクロイド曲線Ｌ２について］
図４ないし図６に示すように、第２サイクロイド曲線Ｌ２は［ｎ＝２］の部分に対応している。具体的には、第２サイクロイド曲線Ｌ２は、第２回転円Ｃ２を、第２基準線Ｂ２上で滑ることなく転がしたときに、第２回転円Ｃ２のある一点が描く軌跡である。ここで、第２サイクロイド曲線Ｌ２は、上記式（３）から得られる半径ｒｍ＿２が「４．５ｍｍ」の第２回転円Ｃ２によって形成され、第２回転円Ｃ２を、第２基準線Ｂ２上で０°〜３６０°回転させることで形成される。第２サイクロイド曲線Ｌ２の長さ寸法Ｌｇ２は、第２回転円Ｃ２の半径の８倍（Ｌｇ２＝８ｒｍ＿２）であって「３６ｍｍ」となる。

［第３サイクロイド曲線Ｌ３について］
図４ないし図６に示すように、第３サイクロイド曲線Ｌ３は［ｎ＝３］の部分に対応している。具体的には、第３サイクロイド曲線Ｌ３は、第３回転円Ｃ３を、第３基準線Ｂ３上で滑ることなく転がしたときに、第３回転円Ｃ３のある一点が描く軌跡である。ここで、第３サイクロイド曲線Ｌ３は、上記式（３）から得られる半径ｒｍ＿３が「６ｍｍ」の第３回転円Ｃ３によって形成され、第３回転円Ｃ３を、第３基準線Ｂ３上で０°〜３６０°回転させることで形成される。第３サイクロイド曲線Ｌ３の長さ寸法Ｌｇ３は、第３回転円Ｃ３の半径の８倍（Ｌｇ３＝８ｒｍ＿３）であって「４８ｍｍ」となる。

［第４サイクロイド曲線Ｌ４について］
図４ないし図６に示すように、第４サイクロイド曲線Ｌ４は［ｎ＝４］の部分に対応している。具体的には、第４サイクロイド曲線Ｌ４は、第４回転円Ｃ４を、第４基準線Ｂ４上で滑ることなく転がしたときに、第４回転円Ｃ４のある一点が描く軌跡である。ここで、第４サイクロイド曲線Ｌ４は、上記式（３）から得られる半径ｒｍ＿４が「７．５ｍｍ」の第４回転円Ｃ４によって形成され、第４回転円Ｃ４を、第４基準線Ｂ４上で０°〜３６０°回転させることで形成される。第４サイクロイド曲線Ｌ４の長さ寸法Ｌｇ４は、第４回転円Ｃ４の半径の８倍（Ｌｇ４＝８ｒｍ＿４）であって「６０ｍｍ」となる。

［第５サイクロイド曲線Ｌ５について］
図４ないし図６に示すように、第５サイクロイド曲線Ｌ５は［ｎ＝５］の部分に対応している。具体的には、第５サイクロイド曲線Ｌ５は、第５回転円Ｃ５を、第５基準線Ｂ５上で滑ることなく転がしたときに、第５回転円Ｃ５のある一点が描く軌跡である。ここで、第５サイクロイド曲線Ｌ５は、上記式（３）から得られる半径ｒｍ＿５が「９ｍｍ」の第５回転円Ｃ５によって形成され、第５回転円Ｃ５を、第５基準線Ｂ５上で０°〜１８０°回転させることで形成される。第５サイクロイド曲線Ｌ５の長さ寸法Ｌｇ５は、第５回転円Ｃ５の半径の８倍の半分（Ｌｇ５＝８ｒｍ＿５／２）であって「３６ｍｍ」となる。

なお、第５サイクロイド曲線Ｌ５は、スカート部４２ｆの近くに配置されるため、０°〜３６０°の範囲のサイクロイド曲線における前半部分の０°〜１８０°の範囲のサイクロイド曲線としている。これにより、境界部分ＢＯの部分で、音道部４２ａとスカート部４２ｆとを滑らかに繋ぐことができる。

［第６サイクロイド曲線Ｌ６について］
図４ないし図６に示すように、第６サイクロイド曲線Ｌ６は［ｎ＝６］の部分に対応している。具体的には、第６サイクロイド曲線Ｌ６は、第６回転円Ｃ６を、第６基準線Ｂ６上で滑ることなく転がしたときに、第６回転円Ｃ６のある一点が描く軌跡である。ここで、第６サイクロイド曲線Ｌ６は、上記式（３）から得られる半径ｒｍ＿６が「１８ｍｍ」の第６回転円Ｃ６によって形成され、第６回転円Ｃ６を、第６基準線Ｂ６上で１８０°〜３６０°回転させることで形成される。第６サイクロイド曲線Ｌ６の長さ寸法Ｌｇ６は、第６回転円Ｃ６の半径の８倍の半分（Ｌｇ６＝８ｒｍ＿６／２）であって「７２ｍｍ」となる。

なお、第６サイクロイド曲線Ｌ６は、０°〜３６０°の範囲のサイクロイド曲線における後半部分の１８０°〜３６０°の範囲のサイクロイド曲線としている。これにより、第５サイクロイド曲線Ｌ５（前半部分）と、第６サイクロイド曲線Ｌ６（後半部分）とを滑らかに接続することができ、境界部分ＢＯの部分で、音響効率の低下が抑制される。

次に、上述の６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６の具体的な繋ぎ方について、図面を用いて詳細に説明する。本実施の形態では、６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６を、以下に示すような規則に従って繋ぐようにし、これにより音道部４２ａの渦巻き形状と内壁４２ｇの円弧形状を定めている。

［第１，第２サイクロイド曲線Ｌ１，Ｌ２の繋ぎ方］
図７に示すように、まず、ｘ軸方向（図中左右方向）に延びる第１基準線Ｂ１を引く。ここで、第１基準線Ｂ１は、第２基準線Ｂ２〜第６基準線Ｂ６の基準となる線分であり、図５に示すように、第１基準線Ｂ１の成す第１角度α１は「０°」とされる。次に、第１基準線Ｂ１上に、上述の第１サイクロイド曲線Ｌ１（０°〜３６０°）を描く。そして、第１サイクロイド曲線Ｌ１の「３６０°」に相当する部分、つまり第１サイクロイド曲線Ｌ１の先端部を、第１接続点Ｐ１とする。

次いで、第１接続点Ｐ１を通過するように第２基準線Ｂ２を引く。このとき、第１サイクロイド曲線Ｌ１と第２サイクロイド曲線Ｌ２とを滑らかに繋ぐために、第１基準線Ｂ１と第２基準線Ｂ２との成す角度（接続角度）である第２角度α２を「−１４５°」とする。具体的には、第２基準線Ｂ２は、第１接続点Ｐ１を中心として、第１基準線Ｂ１に対して時計回り方向に１４５度相対回転させることで形成される。

その後、第１接続点Ｐ１を起点として、第２基準線Ｂ２上に、上述の第２サイクロイド曲線Ｌ２（０°〜３６０°）を描く。そして、第２サイクロイド曲線Ｌ２の「３６０°」に相当する部分、つまり第２サイクロイド曲線Ｌ２の先端部を、図８に示すように第２接続点Ｐ２とする。

［第２，第３サイクロイド曲線Ｌ２，Ｌ３の繋ぎ方］
図８に示すように、第２接続点Ｐ２を通過するように第３基準線Ｂ３を引く。このとき、第２サイクロイド曲線Ｌ２と第３サイクロイド曲線Ｌ３とを滑らかに繋ぐために、第２基準線Ｂ２と第３基準線Ｂ３との成す角度（接続角度）である第３角度α３を「−１４５°」とする。具体的には、第３基準線Ｂ３は、第２接続点Ｐ２を中心として、第２基準線Ｂ２に対して時計回り方向に１４５度相対回転させることで形成される。言い換えれば、第１基準線Ｂ１を基準とした場合、第３基準線Ｂ３の接続角度は、図５の括弧内に示すように「−２９０°」となる。

その後、第２接続点Ｐ２を起点として、第３基準線Ｂ３上に、上述の第３サイクロイド曲線Ｌ３（０°〜３６０°）を描く。そして、第３サイクロイド曲線Ｌ３の「３６０°」に相当する部分、つまり第３サイクロイド曲線Ｌ３の先端部を、図９に示すように第３接続点Ｐ３とする。

［第３，第４サイクロイド曲線Ｌ３，Ｌ４の繋ぎ方］
図９に示すように、第３接続点Ｐ３を通過するように第４基準線Ｂ４を引く。このとき、第３サイクロイド曲線Ｌ３と第４サイクロイド曲線Ｌ４とを滑らかに繋ぐために、第３基準線Ｂ３と第４基準線Ｂ４との成す角度（接続角度）である第４角度α４を「−１４５°」とする。具体的には、第４基準線Ｂ４は、第３接続点Ｐ３を中心として、第３基準線Ｂ３に対して時計回り方向に１４５度相対回転させることで形成される。言い換えれば、第１基準線Ｂ１を基準とした場合、第４基準線Ｂ４の接続角度は、図５の括弧内に示すように「−４３５°」となる。

その後、第３接続点Ｐ３を起点として、第４基準線Ｂ４上に、上述の第４サイクロイド曲線Ｌ４（０°〜３６０°）を描く。そして、第４サイクロイド曲線Ｌ４の「３６０°」に相当する部分、つまり第４サイクロイド曲線Ｌ４の先端部を、図１０に示すように第４接続点Ｐ４とする。

［第４，第５サイクロイド曲線Ｌ４，Ｌ５の繋ぎ方］
図１０に示すように、第４接続点Ｐ４を通過するように第５基準線Ｂ５を引く。このとき、第４サイクロイド曲線Ｌ４と第５サイクロイド曲線Ｌ５とを滑らかに繋ぐために、第４基準線Ｂ４と第５基準線Ｂ５との成す角度（接続角度）である第５角度α５を「−１４５°」とする。具体的には、第５基準線Ｂ５は、第４接続点Ｐ４を中心として、第４基準線Ｂ４に対して時計回り方向に１４５度相対回転させることで形成される。言い換えれば、第１基準線Ｂ１を基準とした場合、第５基準線Ｂ５の接続角度は、図５の括弧内に示すように「−５８０°」となる。

その後、第４接続点Ｐ４を起点として、第５基準線Ｂ５上に、上述の第５サイクロイド曲線Ｌ５（０°〜１８０°）を描く。そして、第５サイクロイド曲線Ｌ５の「１８０°」に相当する部分、つまり第５サイクロイド曲線Ｌ５の先端部を、図１１に示すように第５接続点Ｐ５とする。

［第５，第６サイクロイド曲線Ｌ５，Ｌ６の繋ぎ方］
第５サイクロイド曲線Ｌ５が前半部分を形成するのに対し、第６サイクロイド曲線Ｌ６は後半部分を形成する。したがって、第５基準線Ｂ５と第６基準線Ｂ６とは、同じ傾斜角度とされる。具体的には、図１１に示すように、第６基準線Ｂ６と第４基準線Ｂ４との成す角度（接続角度）である第６角度α６は「−１４５°」となっている。言い換えれば、第１基準線Ｂ１を基準とした場合、第６基準線Ｂ６の接続角度は、図５の括弧内に示すように「−５８０°」となる。

その後、第５接続点Ｐ５を起点として、第６基準線Ｂ６上に、上述の第６サイクロイド曲線Ｌ６（１８０°〜３６０°）を描く。

このように、入音口４２ｅがある側から出音口４２ｈがある側（図４参照）に向けて、各サイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６を形成するための各基準線Ｂ１〜Ｂ６の角度を１４５度ずつずらしたので、各サイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６を滑らかに繋ぐことが可能となる。その際に、各サイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６を形成する回転円半径（ｒｍ）を、上記式（３）に従って徐々に大きくしているので、車両用のホーン装置１０として最適な音響効率の渦巻き形状および円弧形状を得ることが可能となる。

また、共鳴器４０を上記式（１）〜（３）の規則（一般化された関数）に従って設計することができるので、ホーン設計の標準化を図ることが可能となり、仕様変更等を容易に行えるようになる。

次に、以上のように形成したホーン装置１０の動作について、図面を用いて詳細に説明する。ホーン装置１０は、以下に示す［電磁石吸引動作］と［ダイヤフラムばね力動作］とを極短時間で繰り返すことで、ホーンスイッチの操作中において、継続して警報音が発生するようになっている。

［電磁石吸引動作］
運転者等によりホーンスイッチが操作されると、車両側の給電コネクタから、プラス側オス型端子３１，第２リベット２６，固定給電部材２９，固定接点３０，可動接点３４，可動給電部材３２を介してコイル２４に電流が供給される。すると、コイル２４が通電されて、コイル２４およびポール２２が電磁石として機能するようになる。これにより、可動鉄心３６が、ダイヤフラム３５のばね力に抗してポール２２に吸引されて、ポール２２に向けて移動する。

すると、可動鉄心３６の操作リング３６ｂが、可動給電部材３２を押し下げて、これにより可動接点３４が固定接点３０から引き離される。したがって、コイル２４が非通電状態となり、ひいてはポール２２の吸引力がゼロになる。なお、本体部３６ａとポール２２との間の隙間Ｓ１の大きさは、操作リング３６ｂと可動給電部材３２との間の隙間Ｓ２の大きさよりも大きく設定されているので（Ｓ１＞Ｓ２）、可動鉄心３６とポール２２とが衝突することは無い。

［ダイヤフラムばね力動作］
ポール２２の吸引力がゼロになった後は、ダイヤフラム３５のばね力によって可動鉄心３６がポール２２から引き離される。その後、可動給電部材３２のばね力により可動接点３４が固定接点３０に再び当接し、これによりコイル２４に電流が再び流れる。このように、［電磁石吸引動作］と［ダイヤフラムばね力動作］とが高速で繰り返されて、可動鉄心３６の振動によりダイヤフラム３５が振動して音を発生するようになっている。

そして、ダイヤフラム３５の振動により発生した音は、空気振動室３９，空気流路５０，入音室４２ｄ，入音口４２ｅ，音道部４２ａ（通路４２ｃ），スカート部４２ｆ（内壁４２ｇ），出音口４２ｈを介して、音圧レベルが増幅された後、共鳴器４０の外部に発音される。このとき、音道部４２ａ（通路４２ｃ）の渦巻き形状と、スカート部４２ｆ（内壁４２ｇ）の円弧形状とが、緩やかに曲げられるようにサイクロイド曲線で形成されるので、音響効率が低下することは殆ど無い。具体的には、上述した従前のホーン装置に対して、本実施の形態のホーン装置１０では、音圧レベルを０．２ｄＢ〜０．５ｄＢ向上させることができた。

以上詳述したように、本実施の形態に係るホーン装置１０によれば、音道部４２ａの渦巻き形状およびスカート部４２ｆの円弧形状を、入音口４２ｅがある側から出音口４２ｈがある側に向けて、回転円半径（ｒｍ）を徐々に大きくした第１サイクロイド曲線Ｌ１〜第６サイクロイド曲線Ｌ６を繋げた形状としたので、音道部４２ａおよびスカート部４２ｆを緩やかに曲げられた渦巻き形状および円弧形状で形成することができる。これにより、共鳴器４０の音響効率を向上させて、効率の良いホーン装置１０を得ることができる。

また、本実施の形態に係るホーン装置１０によれば、第１サイクロイド曲線Ｌ１〜第６サイクロイド曲線Ｌ６を形成するための第１基準線Ｂ１〜第６基準線Ｂ６の角度を、入音口４２ｅがある側から出音口４２ｈがある側に向けて１４５度ずつずらして、第１サイクロイド曲線Ｌ１〜第６サイクロイド曲線Ｌ６をそれぞれ繋げた。これにより、６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６のそれぞれの繋ぎ目（境界部分）に段差等が形成されず、滑らかな繋ぎ目として、ひいては共鳴器４０の音響効率をより向上させることができる。

さらに、本実施の形態に係るホーン装置１０によれば、第１サイクロイド曲線Ｌ１〜第６サイクロイド曲線Ｌ６は、それぞれ下記式（１）および（２）によりあらわされ、入音口４２ｅがある側から出音口４２ｈがある側に向けて、第１サイクロイド曲線Ｌ１〜第６サイクロイド曲線Ｌ６を繋げたときに、第１サイクロイド曲線Ｌ１〜第６サイクロイド曲線Ｌ６の回転円半径ｒｍ＿１〜ｒｍ＿６が、下記式（３）により定められるようにした。

ｘ＝ｒｍ（θ−ｓｉｎθ） …（１）
ｙ＝ｒｍ（１−ｃｏｓθ） …（２）
ｒｍ＿ｎ＝（ｎ＋１）ｒｍ＿１ （ｎ＝２，３，…ｎ） …（３）
（ｒｍは回転円半径，θは回転角，ｘ，ｙは座標）
これにより、６つのサイクロイド曲線Ｌ１〜Ｌ６のそれぞれの繋ぎ目（境界部分）により段差等を形成されないようにでき、より滑らかな繋ぎ目にできる。したがって、共鳴器４０の音響効率をさらに向上させることができる。

また、本実施の形態に係るホーン装置１０によれば、スカート部４２ｆの形状が、音の伝搬方向に沿う出音口４２ｈの中心線Ｃを挟んで鏡像対称としたので、出音口４２ｈの周辺において、音の伝搬方向を曲げること無くそのまま真正面に音を発音することができ、共鳴器４０の音響効率をさらに向上させることができる。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記実施の形態においては、自動車等の車両に搭載されるホーン装置であるものを示したが、本発明はこれに限らず、鉄道車両や船舶，建設機械等のホーン装置にも採用することができる。

１０ ホーン装置
１１ 取り付けステー
１２ 固定ナット
２０ ホーン本体
２１ ケース
２１ａ 円形底部
２１ｂ 小径収容部
２１ｃ 環状底部
２１ｄ 大径収容部
２１ｅ 開口部
２２ ポール
２２ａ 本体部
２２ｂ 雄ねじ部
２３ コイルボビン
２３ａ 環状固定部
２３ｂ 絶縁固定部
２４ コイル
２５ 第１リベット
２６ 第２リベット
２７ コネクタ接続部
２８ 給電機構
２９ 固定給電部材
３０ 固定接点
３１ プラス側オス型端子
３２ 可動給電部材
３３ 絶縁シート
３４ 可動接点
３５ ダイヤフラム
３６ 可動鉄心
３６ａ 本体部
３６ｂ 操作リング
３７ ワッシャ
３８ カバー
３８ａ 発音口
３９ 空気振動室
４０ 共鳴器
４１ ベース部
４１ａ 底壁部
４１ｂ 側壁部
４１ｃ 係合爪
４１ｄ 開口部
４２ 本体部
４２ａ 音道部
４２ｂ 囲い壁
４２ｃ 通路
４２ｄ 入音室
４２ｅ 入音口
４２ｆ スカート部
４２ｇ 内壁
４２ｈ 出音口
５０ 空気流路
Ｂ１〜Ｂ６ 第１〜第６基準線（基準線）
ＢＯ 境界部分
Ｃ 中心線
Ｃ１〜Ｃ６ 第１〜第６回転円
Ｌ１〜Ｌ６ 第１〜第６サイクロイド曲線（サイクロイド曲線）
Ｌｇ１〜Ｌｇ６ 第１〜第６サイクロイド曲線の長さ寸法
Ｐ１〜Ｐ６ 第１〜第５接続点
Ｓ１，Ｓ２ 隙間
Ｗ 通路の幅寸法
ｈ 通路の高さ寸法
ｒｍ＿１〜ｒｍ＿６ 第１〜第６サイクロイド曲線の回転円半径
α１〜α６ 第１〜第６角度

Claims (4)

1. 音を発生するホーン本体と、
   前記ホーン本体が発生した音を共鳴させる共鳴器と、
   を備えたホーン装置であって、
   前記共鳴器は、
   入音口が設けられ、渦巻き形状に形成された音道部と、
   出音口が設けられ、内壁が円弧形状に形成されたスカート部と、
   を有し、
   前記音道部の渦巻き形状および前記スカート部の円弧形状が、
   前記入音口がある側から前記出音口がある側に向けて、回転円半径を徐々に大きくした複数のサイクロイド曲線を繋げた形状とされる、
   ホーン装置。
2. 請求項１記載のホーン装置において、
   前記複数のサイクロイド曲線を形成するためのそれぞれの基準線の角度を、前記入音口がある側から前記出音口がある側に向けて１４５度ずつずらして、前記複数のサイクロイド曲線をそれぞれ繋げた、
   ホーン装置。
3. 請求項１または２記載のホーン装置において、
   前記複数のサイクロイド曲線は、それぞれ下記式（１）および（２）によりあらわされ、前記入音口がある側から前記出音口がある側に向けて、第１，第２，…第ｎサイクロイド曲線を繋げたときに、当該第１，第２，…第ｎサイクロイド曲線の回転円半径が、下記式（３）により定められる、ホーン装置。
   ｘ＝ｒｍ（θ−ｓｉｎθ） …（１）
   ｙ＝ｒｍ（１−ｃｏｓθ） …（２）
   ｒｍ＿ｎ＝（ｎ＋１）ｒｍ＿１ （ｎ＝２，３，…ｎ） …（３）
   （ｒｍは回転円半径，θは回転角，ｘ，ｙは座標）
4. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のホーン装置において、
   前記スカート部の形状が、前記音の伝搬方向に沿う前記出音口の中心線を挟んで鏡像対称とされる、
   ホーン装置。

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