JP2017210097A

JP2017210097A - 車両用音響装置

Info

Publication number: JP2017210097A
Application number: JP2016104235A
Authority: JP
Inventors: 浩司水津; Koji Minazu; 喜由大滝; Kiyoshi Otaki; 宗敏才上; Munetoshi Saijo
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 2016-05-25
Filing date: 2016-05-25
Publication date: 2017-11-30

Abstract

【課題】車両外部から車内に侵入する外部ノイズ、特にドアスピーカから侵入する外部ノイズを低減する。【解決手段】ドア１を構成するドアトリム３０に第１スピーカ５０を取り付け、インナパネル２０に第２スピーカ６０と、外部ノイズを検出するノイズセンサ７０とを取り付け、前記第１、第２スピーカ５０、６０からは同一音源からの音声波を出力させることで、該音声波の音圧をスピーカが単一の場合に比べて大きくすると共に、前記第２スピーカ６０からは前記ノイズセンサ７０が検出した外部ノイズをキャンセルするキャンセル波を出力させることで、車外から車室内に伝播する外部ノイズを低減する。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両における音響装置、特に、スピーカがドア内部に設けられた車両用音響装置の技術分野に属する。

一般に、自動車の音響装置において、例えば特許文献１には自動車のフロントドア内部にスピーカが配設された構造が記載されている。前記自動車のフロントドア構造は、車外側に位置するアウタパネルと室内側に位置するインナパネルとで構成されるドアパネル本体と、インナパネルの室内側に位置するドアトリムとを備える。
また、前記フロントドア内部に配設されたスピーカは、ドアスピーカとして前記ドアトリムに取り付けられている。

特開２００６−２８１９３２号公報

前記のような従来の車両におけるスピーカが配設されたドア構造においては、外部から車室内に侵入する、例えばロードノイズや車両の風切り音等の外部ノイズがアウタパネルを振動させることで、ノイズが発生し、そのノイズがアウタパネルとインナパネルとの間の空間からインナパネルに設けられたスピーカのコイル等でなる起振部を収納するための穴や、ウィンドレギュレータ等の組立や保守作業時に使用する開口部を通じてインナパネルとドアトリムとの間の空間に伝わり、ドアトリムに取り付けられたスピーカの紙製のコーン部を透過して車室内に伝播する。
その結果、ＣＤプレーヤやラジオ等の各種オーディオ機器からの音声波に混ざり、音質を低下させる原因となる。

そこで、本発明は、外部から車室内に侵入する外部ノイズ、特にドアスピーカから侵入する外部ノイズに対処することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明に係る車両用音響装置は次のように構成したことを特徴とする。

まず、本願の請求項１に記載の発明は、
ドアにスピーカが取り付けられた車両用音響装置であって、
前記スピーカとしての第１スピーカ及び第２スピーカと、外部ノイズを検出するノイズセンサとが備えられ、かつ、
前記第１スピーカから音声波を出力させ、前記第２スピーカから前記音声波と同一音源からの音声波と前記ノイズセンサが検出したノイズをキャンセルするキャンセル波とを出力させるスピーカ制御手段が備えられていることを特徴とする。

また、請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、
前記ドアは、アウタパネルと、インナパネルと、該インナパネルの車室内側を覆うドアトリムとで構成され、
前記第１スピーカは、前記ドアトリムに取り付けられ、
前記第２スピーカは、前記インナパネルに取り付けられ、
前記ノイズセンサは、集音部が前記アウタパネルとインナパネルとの間に位置するように配設されていることを特徴とする。

また、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、
前記ノイズセンサは、前記第２スピーカと隣接して配設されていることを特徴とする。

また、請求項４に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１スピーカと前記第２スピーカとは、前後直列に配置されていることを特徴とする。

また、請求項５に記載の発明は、前記請求項４に記載の発明において、
前記第１スピーカと前記第２スピーカのうち、音声波出力方向の前方側に位置するスピーカは、起振部が後方側のスピーカのコーン部内に位置するように配設されていることを特徴とする。

さらに、請求項６に記載の発明は、前記請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の発明において、
前記第１スピーカと前記第２スピーカとは、それぞれの中心軸をずらして配設されていることを特徴とする。

前記の構成により、各請求項に記載の発明によれば、次の効果が得られる。

まず、請求項１に記載の発明によれば、車両走行時に発生するロードノイズ等の外部ノイズが車室内へ伝播するとき、第１、第２スピーカからは同一音源からの音声波が出力されるので、音源からの音声波は、スピーカが単一の場合に比べて音圧を大きくすることができると共に、第２スピーカからはノイズセンサが検出した外部ノイズをキャンセルするキャンセル波も出力されるので、車外から車室内に伝播する外部ノイズが低減されることになる。これにより、音量及び音質に優れた車両用音響装置が実現される。

また、請求項２に記載の発明によれば、前記第１スピーカは、ドアトリムに取り付けられ、前記第２スピーカは、インナパネルに取り付けられており、前記ノイズセンサは、集音部が前記アウタパネルと前記インナパネルとの間に位置するように配設されていることで、前記アウタパネルの振動に起因する外部ノイズを比較的拡散されない状態で検出でき、前記外部ノイズをキャンセルする制御を精度よく行える。

また、前記第２スピーカを前記ドアトリムに備える場合に比べて外部ノイズをその伝播経路の上流側でキャンセルできるので、完全にキャンセルできない場合であっても、車室内へのノイズの影響を抑制できる。

ところで、ノイズセンサの位置が第２スピーカの位置から離間して配設された場合、両者の位置でノイズの状態（強さ、波形等）が異なるので、キャンセル波によってノイズを効率よくキャンセルできない恐れがある。

しかし、請求項３に記載の発明によれば、前記ノイズセンサが、前記第２スピーカと隣接して配設されることで、前記ノイズセンサによって検出したノイズを検出した位置の近傍でキャンセルできるので、効率よくキャンセルできる。

また、請求項４に記載の発明によれば、前記第１スピーカと前記第２スピーカを前後直列に配設することにより、第１、第２スピーカのうち、音声波出力方向の前方側に位置するスピーカの音声波出力時におけるバックキャビティの反力が、後方側のスピーカによって効果的に相殺され、前方側のスピーカのコーン部の作動性が向上し、乗員に聞こえる音質を向上させることができる。

また、請求項５に記載の発明によれば、前記第１スピーカと前記第２スピーカのうち、音声波出力方向の前方側に位置するスピーカの起振部が後方側のスピーカのコーン部内に位置するように配設されることで、スピーカの中心軸方向の寸法が限られているドア内においても、２つのスピーカを直列に配設することが可能となる。

さらに、請求項６に記載の発明によれば、前記第１スピーカと前記第２スピーカのそれぞれの中心軸をずらして配設することで、車両側方視で２つのスピーカが位置をずらして配設されるので、ドアのスピーカ中心軸方向の寸法において、請求項５と同様の効果が得られ、スピーカを２つ配設することによる、車両幅方向のドア厚（ドアトリム〜アウタパネル間の寸法）の増大を抑制することが可能になる。

本発明の第１実施形態に係る車両のドア構造を示す車体前後方向から見た概略断面図である。本発明の第１実施形態に係る車両用音響装置の回路構成図である。本発明の第２実施形態に係るスピーカの配置を示す模式図である。本発明の第３実施形態に係るスピーカの配置を示す模式図である。

［第１実施形態］
まず、図１により第１実施形態に係る車両用音響装置について説明する。
前記車両用音響装置を有するフロントドア１は、アウタパネル１０と、インナパネル２０と、前記インナパネル２０の車室内側を覆うドアトリム３０とで構成されており、前記アウタパネル１０と前記インナパネル２０との間に、車外側の第１空間Ａが、前記インナパネル２０と前記ドアトリム３０との間に、車内側の第２空間Ｂが設けられている。

なお、前記フロントドア１のドアパネル本体（アウタパネル１０、インナパネル２０）は通例金属板で形成され、内装材を構成する前記ドアトリム３０の主要部は、合成樹脂で形成されている。

前記第２空間Ｂには第１スピーカ５０が収納され、前記ドアトリム３０に取り付けられている。このドアトリム３０には、第１スピーカ５０等が設けられ、前記第１スピーカ５０から出力される音声波を車室内に導入する開口部３１が形成されており、該開口部３１にはスピーカグリル３２が配設されている。

また、前記第１空間Ａには第２スピーカ６０が収納され、前記インナパネル２０に取り付けられていると共に、第１空間Ａには、ドアガラス４０を昇降させるウィンドレギュレータ（図示せず）等が設けられている。そして、前記インナパネル２０には、前記第２スピーカ６０の取り付け穴２１や、前記ウィンドレギュレータをドア内に組み込むための作業穴（図示せず）等が開口している。

前記第１スピーカ５０および前記第２スピーカ６０は、電気信号を音波として出力するコーン部５１、６１と、磁気回路、マグネット及びコイル等を備える起振部５２、６２とを有する。本明細書では、コーン部５１、６１をスピーカ前部、起振部５２、６２をスピーカ後部とする。

前記第１スピーカ５０のコーン部５１は、その外周端がドアトリム３０に固定され、前記第２スピーカ６０のコーン部６１は、その外周端がインナパネル２０に固定されている。また、前記インナパネル２０には、前記第２スピーカ６０に隣接させてノイズセンサ７０が配設され、その集音部７１が、車外側に向けて取り付けられている。

図２は、第１実施形態に係る車両用音響装置の回路構成を示すもので、この音響装置は、前記第１スピーカ５０、第２スピーカ６０およびノイズセンサ７０に加えて、音源としての音声信号出力部８０と、制御回路部１００とを備えている。

この制御回路部１００は、前記音声信号出力部８０と前記第１スピーカ５０とを第１増幅器１１１を介して接続する第１回路部１１０と、前記音声信号出力部８０と前記第２スピーカ６０とを第２増幅器１２１を介して接続する第２回路部１２０と、前記ノイズセンサ７０から導かれ、前記第２回路部１２０における第２増幅器１２１の前記音声信号出力部８０側に加算器１２２を介して接続された第３回路部１３０とを有し、この第３回路部１３０にノイズセンサ７０側から第３増幅器１３１と位相反転器１３２とが備えられている。

以上の構成により、この制御回路部１００は車両走行時に次のように動作する。
まず、音声信号出力部８０から出力される音声信号は、第１回路部１１０の第１増幅器１１１によって増幅されて第１音声信号ｆ１（ｓ）として第１スピーカ５０に入力され、該第１スピーカ５０によって音波に変換されて第１音声波Ｆ１（ｓ）として車内に向けて出力される。

一方、第２スピーカ６０には、音声信号出力部８０から出力される音声信号が第２回路部１２０の第２増幅器１２１によって増幅されてなる第２音声信号ｆ２（ｓ）が入力されると共に、ノイズセンサ７０からノイズ信号が第３回路部１３０の第３増幅器１３１によって増幅され、かつ位相反転器１３２によって位相が反転され、さらに第２回路部１２０の第２増幅器１２１によって増幅されてなるノイズキャンセル信号ｆ（ｃａｎ）が入力される。

したがって、第２スピーカ６０からは、前記第２音声信号ｆ２（ｓ）と前記ノイズキャンセル信号ｆ（ｃａｎ）が合成された信号が変換されてなる音波、即ち第２音声波Ｆ２（ｓ）とキャンセル波Ｆ（ｃａｎ）の合成波が車内に向けて出力されることになる。

その場合に、前記キャンセル波Ｆ（ｃａｎ）は、前記ノイズセンサ７０が検出する外部ノイズＦ（ｇ）とは逆位相の音波であるから、第２、第３増幅器１２１、１３１の増幅率の適切な設定により、第２スピーカ６０の前方の空間Ｂで、アウタパネル１０の振動による外部ノイズＦ（ｇ）とキャンセル波Ｆ（ｃａｎ）とが相殺され、あるいは外部ノイズＦ（ｇ）の音圧が低減されることになる。

また、第１音声波Ｆ１（ｓ）と第２音声波Ｆ２（ｓ）とは、音声信号出力部８０からの音声信号に基づく同一波形、同一位相の音波であるからこれらは互いに加算され、いずれか一方の音波だけの場合に比べて音圧が増大されて車内に送り出されることになる。

その結果、車室内には外部ノイズが低減され、かつ、音圧が増大された音声波が出力されることになる。

特に、この第１実施形態では、第２スピーカ６０およびノイズセンサ７０がインナパネル２０に取り付けられていることで、これらをドアトリム３０に取り付ける場合に比べて、アウタパネル１０の振動に起因する外部ノイズを比較的拡散されない状態で精度よく検出できると共に、外部ノイズをその伝播経路の上流側で相殺ないし低減することができ、車室内へのノイズの影響を効果的に抑制できる。

また、ノイズセンサ７０が、第２スピーカ６０と隣接して配設されることで、ノイズセンサ７０によって検出したノイズを検出した位置の近傍でキャンセルできるので、効率よくキャンセルできる。

さらに、第１スピーカ５０と第２スピーカ６０は前後直列に配設され、音声信号出力部８０からの同一波形、同一位相の信号で駆動されることで、第１スピーカ５０の動作性が向上し、乗員に聞こえる音質が向上する。

［第２実施形態］
図３は第２実施形態に係るスピーカの配置を示す模式図であり、図１に示す第１実施形態と対応する部分には同一の符号を用いる（図４についても同様）。

この第２実施形態では、第１スピーカ５０および第２スピーカ６０は前後直列に配設され、かつ、第１スピーカの後部（起振部５２）が第２スピーカの前部（コーン部６１）とオーバラップするように配設されている。したがって、第１実施形態と同様の効果が得られ、かつ、アウタパネル１０とドアトリム３０との間の寸法が限られているドア内においても、２つのスピーカ５０、６０を直列に配設することが可能となる。

なお、第１実施形態、第２実施形態では、第１、第２スピーカ５０、６０は、中心軸を一致させて前後直列に配置されているが、これらは、中心軸をずらし、車両上下方向または前後方向にオフセットさせて配置してもよい。

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態に係るスピーカの配置を示す模式図であり、第１実施形態同様に、第１スピーカ５０はドアトリム３０に取り付けられ、第２スピーカ６０はインナパネル２０に取り付けられている。このとき、この実施形態では、前記第１、第２スピーカ５０、６０は、中心軸をずらして配置されており、前記インナパネル２０には、第１スピーカ５０に対応する位置に車外側へくぼむ凹部２２が設けられている。そして、第１スピーカ５０の後部５２が前記凹部２２に収納されている。その結果、スピーカを２つ配置することによるドア厚（ドアトリム〜アウタパネル間の寸法）の増加を低減できる。

以上のように、本発明によれば、車両外部から車室内へ侵入する外部ノイズが低減され、かつ、音声信号出力を大きくすることができるので、この種のドアスピーカを備えた車両の音響装置の分野において好適に利用される可能性がある。

１フロントドア
１０アウタパネル
２０インナパネル
２２凹部
３０ドアトリム
５０第１スピーカ
５１コーン部
５２起振部
６０第２スピーカ
６１コーン部
６２起振部
７０ノイズセンサ
７１集音部
８０音声信号出力部（音源）
１００制御回路部（スピーカ制御手段）
１１０第１回路部
１１１第１増幅器
１２０第２回路部
１２１第２増幅器
１２２加算器
１３０第３回路部
１３１第３増幅器
１３２位相反転器

Claims

ドアにスピーカが取り付けられた車両用音響装置であって、
前記スピーカとしての第１スピーカ及び第２スピーカと、外部ノイズを検出するノイズセンサとが備えられ、かつ、
前記第１スピーカから音声波を出力させ、前記第２スピーカから前記音声波と同一音源からの音声波と前記ノイズセンサが検出したノイズをキャンセルするキャンセル波とを出力させるスピーカ制御手段が備えられていることを特徴とする車両用音響装置。
前記ドアは、アウタパネルと、インナパネルと、該インナパネルの車室内側を覆うドアトリムとで構成され、
前記第１スピーカは、前記ドアトリムに取り付けられ、
前記第２スピーカは、前記インナパネルに取り付けられ、
前記ノイズセンサは、集音部が前記アウタパネルとインナパネルとの間に位置するように配設されていることを特徴とする請求項１に記載の車両用音響装置。
前記ノイズセンサは、前記第２スピーカと隣接して配設されていることを特徴とする請求項２に記載の車両用音響装置。
前記第１スピーカと前記第２スピーカとは、前後直列に配置されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用音響装置。
前記第１スピーカと前記第２スピーカのうち、音声波出力方向の前方側に位置するスピーカは、起振部が後方側のスピーカのコーン部内に位置するように配設されていることを特徴とする請求項４に記載の車両用音響装置。
前記第１スピーカと前記第２スピーカとは、それぞれの中心軸をずらして配設されていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の車両用音響装置。