JP2018054983A - ホーンの音源装置、およびこれを備えたホーン - Google Patents
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Abstract
【課題】本発明は、1つの振動板から和音を出力させるホーンの音源装置を提供することを目的とする。【解決手段】車両に搭載されるホーン1の音源装置10である。音源装置10は、振動板11と、振動板11と支点121aを介して接続される支持部121を含む可動鉄心12と、振動板11と共振する第1周波数の第1信号成分と、可動鉄心12と共振し、且つ第1周波数と和音の関係を持つ第2周波数の第2信号成分とを含む駆動信号が入力され、可動鉄心12を駆動させるコイルと、を備える。支点121aは、振動板11の中心から偏心した位置に設けられる。可動鉄心12は、支持部121に接続され、支点121aよりも支点121aの偏心方向に重心がずれている重心偏心部122を有する。【選択図】図1
Description
本発明は、車両に搭載されるホーンの音源装置、およびこれを備えたホーンに関するものである。
車両には、振動板を可動鉄心で振動させ、振動板で発生した音を共鳴管を通じて外部に出力させるホーンが搭載されている。ここで、共鳴管が設けられているのは、振動板で発生した音をそのまま出力すると、警笛に必要となる十分な音圧が得られないからである。共鳴管は渦巻き形状を持っているので、水等の異物が侵入して共鳴管内に溜まってしまうと、除去できなくなるという問題がある。そこで、特許文献1は、共鳴管の音波出口開口部に異物の侵入を防止する異物侵入防止部材を装着し、車両前方から飛来する異物が共鳴管内に侵入することを防止する車両用電気式ホーンを開示する。
ところで、ホーンから出力される音を和音にすると、搭乗者にとって心地の良い音が出力され、運転の楽しみが増すと考えられる。和音の出力を実現する手法としては、例えば、周波数の異なる音を出力するホーンを複数設ける手法が考えられる。
しかし、この手法ではホーンが複数あるので、コスト及び重量が増大するという問題がある。また、車両においてホーンの設置スペースには限りがあるので、複数のホーンを設けることは好ましくない。
また、特許文献1は、異物の侵入を防止する発明であるので、1つのホーンを用いて和音を出力することはできない。
本発明の目的は、1つの振動板から和音を出力させるホーンの音源装置を提供することである。
本発明に係るホーンの音源装置は、車両に搭載され、振動板と、前記振動板と支点を介して接続された可動鉄心と、前記振動板と共振する第1周波数の第1信号成分と、前記可動鉄心と共振し、且つ前記第1周波数と和音の関係を持つ第2周波数の第2信号成分とを含む駆動信号が入力され、前記可動鉄心を駆動させるコイルと、を備える。前記支点は、振動板の中心から偏心した位置に設けられる。前記可動鉄心は、前記振動板と前記支点を介して接続される支持部と、前記支持部に接続され、前記支点よりも前記支点の偏心方向に重心がずれている重心偏心部と、を有する。
この構成によれば、第1周波数によって振動板が共振し、第1音が出力される。また、可動鉄心は、第2周波数によって共振し、支点を中心に重心が揺動するように振動する。ここで、支点は振動板の中心から偏心しているので、振動板において、支点に対して偏心方向側の領域(第1領域)の振幅が、支点に対して偏心方向とは反対側の領域(第2領域)の振幅よりも大きくなる。その結果、振動板において、第1領域と第2領域とにおける第2周波数の振動が非対称になって打ち消し合わなくなり、第2音が出力される。
但し、これだけでは、第1領域の面積が小さいので、十分な音圧の第2音が得られない。そこで、本構成によれば、前記可動鉄心は、前記支持部に接続され、前記支点よりも前記支点の偏心方向に重心がずれている重心偏心部を有する。そのため、揺動時において可動鉄心が第2領域を引っ張る力が増大し、第2領域における第2周波数の振動の振幅が増大し、十分な音圧を持つ第2音が出力できる。更に、第1周波数と第2周波数とは和音の関係を持っている。よって、1つの振動板から第1、第2音を含む和音が出力される。
上記構成において、前記可動鉄心は、前記振動板の直交方向に対して傾斜して配置されていてもよい。
この構成によれば、前記可動鉄心は傾斜しているので、振動板には、可動鉄心から縦成分の振動に加えて横成分の振動が加えられる。そのため、第2音の音圧をより高くすることができる。
上記構成において、前記重心偏心部は、前記偏心方向に向かって大きくなるように形成されてもよい。
この構成によれば、前記重心偏心部は、前記偏心方向に向かって大きくなるように形成されているので、前記重心偏心部の重心位置は、前記偏心方向に偏った位置になる。そのため、前記可動鉄心の前記重心は前記支点よりも前記偏心方向にずらされる。
上記構成において、前記コイルが巻かれるボビンを備えてもよい。前記可動鉄心は、前記重心偏心部に接続され、前記ボビンに挿通される挿通部を有してもよい。前記重心偏心部の前記重心は、前記可動鉄心の重心よりも前記挿通部側に位置してもよい。
この構成によれば、前記重心偏心部の前記重心は、前記可動鉄心の重心よりも前記挿通部側に位置するので、前記可動鉄心の重心位置は、前記挿通部に近くなる。そのため、前記可動鉄心の前記重心の前記支点からの距離は長くなる。ここで、可動鉄心の揺動運動は、可動鉄心の重心の振り子の揺動運動と考えられる。そのため、前記可動鉄心の前記重心の前記支点からの距離が長くなると、前記可動鉄心の揺動運動の周期が長くなり、前記可動鉄心と共振する第2周波数が低くなる。したがって、前記振動板から発生する第1音と第2音との間の音の高さの差が大きくなる。
上記構成において、前記重心偏心部は、前記挿通部に向かって大きくなるように形成されてもよい。
この構成によれば、前記重心偏心部は、前記挿通部に向かって大きくなるように形成されるので、前記重心偏心部の重心位置は、前記挿通部に偏った位置になる。そのため、前記可動鉄心の重心位置は前記挿通部に近くなり、前記可動鉄心の前記重心の前記支点からの距離は長くなる。その結果、前記可動鉄心と共振する第2周波数が低くなり、前記振動板から発生する第1音と第2音との間の音の高さの差が大きくなる。
上記構成において、前記挿通部は、前記支持部と前記重心偏心部のうち少なくとも一方よりも短くてもよい。
ここで、可動鉄心は、第2周波数によって共振し、前記支点を中心に重心が揺動するように振動するので、前記挿通部が前記ボビンに接触しやすいという問題がある。しかしながら、上記構成によれば、前記挿通部は、前記支持部と前記重心偏心部のうち少なくとも一方よりも短いので、前記挿通部の前記ボビンに対向する面積が小さくなる。そのため、前記挿通部が前記ボビンに接触しにくくなる。
上記構成において、前記コイルが巻かれるボビンを備えてもよい。前記ボビンは、前記可動鉄心と対向する対向面を有してもよい。前記可動鉄心は、前記ボビンと対向する対向面を有してもよい。前記可動鉄心の前記対向面と前記ボビンの前記対向面との間に、前記ボビンの軸方向に延びる隙間が形成されていてもよい。
この構成によれば、前記可動鉄心の前記対向面と前記ボビンの対向面との間に、前記ボビンの軸方向に延びる隙間が形成されているので、前記可動鉄心の振動時に前記可動鉄心が前記ボビンに接触することが防止される。
本発明に係るホーンは、前記音源装置と、前記第1周波数を基本周波数とする第1音と、前記第1周波数と和音の関係を持つ第2周波数を基本周波数とする第2音とを含む和音が前記音源装置から入力され、前記第1音と前記第2音とをそれぞれ共鳴させる共鳴管と、を備える。
この構成によれば、前記ホーンは、前記音源装置と前記共鳴管とを備えるので、1つのホーンを用いて和音を出力することができる。
本発明に係る音源装置は、1つの振動板から和音を出力することができる。
図1は、例示的な音源装置10を備えるホーン1の内部構成図である。図2は、例示的な音源装置10の外観構成図である。以下、図1、2が適宜参照され、ホーン1が説明される。図1、2において、紙面に対し、上側の方向を上方、下側の方向を下方、上方及び下方を総称した方向を上下方向と呼ぶ。また、紙面に対し、左側の方向を左方、右側の方向を右方、左方及び右方を総称した方向を左右方向と呼ぶ。更に、上下方向及び左右方向と直交する方向を前後方向と呼び、前後方向において手前に向かう方向を前方、奥側に向かう方向を後方と呼ぶ。
ホーン1は、音を発生させる音源装置10と、音源装置10の上方に設けられ、音源装置10から出力された音と共鳴する共鳴管20とを備える。
音源装置10は、振動板11と、振動板11と支点領域1211を介して接続された可動鉄心12と、可動鉄心12の下方に設けられた固定鉄心13と、コイルを構成する巻き線15と、巻き線15が巻回されるボビン14と、を備える。さらに、音源装置10は、可動鉄心12、固定鉄心13、ボビン14、及び巻き線15を収容するケース16と、振動板11の外縁をケース16の外縁に取り付ける外枠17と、ケース16の底面の下方に取り付けられたブラケット30と、を備える。
図2を参照し、振動板11は、例えば、可撓性を有する円盤状の金属で構成され、可動鉄心12の振動により振動し、音を出力する。振動板11は、ケース16の最上方に設けられた円形の縁の上に載置され、外枠17によりかしめられることで、ケース16に固定されている。図1を参照し、振動板11は、可動鉄心12の支持部121を取り囲む一定の領域が下方に向けて円錐状に傾斜した斜面を有するテーパ11aが設けられ、振動し易くされている。
図3は、例示的な音源装置10の可動鉄心12の斜視図である。図4は、例示的な音源装置10の可動鉄心12の正面図である。以下、図1、図3、4が適宜参照され、可動鉄心12が説明される。図3、4における上下方向、左右方向、前後方向は、図1、2に対応している。可動鉄心12は、磁性体で構成され、支点領域1211を介して振動板11と接続された支持部121と、支持部121の下側に接続された重心偏心部122と、重心偏心部122の下側に接続され、ボビン14に挿通される挿通部123と、を備える。
支持部121は、円柱状であり、上下方向の両側から支点領域1211を挟持する。支持部121は、図1、4に示すように、支点領域1211の中心(以下、「支点121a」と記述する。)が振動板11の中心Oよりも右方に偏心した位置に設けられている。ここで、支点121aが偏心した方向(ここでは、右方)を偏心方向D1と記述する。
重心偏心部122は、図3、4に示すように、上方に突出する略凸状に形成されている。重心偏心部122は、図1、3に示すように、支持部121から右方向、すなわち、偏心方向D1へ突出している。これにより、重心偏心部122の重心G1は、支点121aよりも支点121aの偏心方向D1にずらされている。そのため、重心偏心部122の上面1221uは支持部121から露出している。可動鉄心12の重心Gは、重心偏心部122の重心G1が偏心方向D1にずらされることによって支点121aよりも偏心方向D1にずらされている。重心偏心部122は、支持部121に接続されている第1接続部122aと、挿通部123に接続されている第2接続部122bと、を有する。
第1接続部122aは、図1、3に示すように、上下方向の長さが左右方向および前後方向の長さよりも短い直方体状に形成されている。第1接続部122aの前後方向の長さは、図4に示すように、支持部121の直径と等しくなっている。第1接続部122aの左右方向の長さは、図1に示すように、支持部121の直径よりも若干短くなっている。第1接続部122aの上下方向の長さは、支持部121の上下方向の長さよりも短くなっている。
第2接続部122bは、図1、3に示すように、前後方向に延びる直角三角柱状に形成されている。第2接続部122bの前後方向の長さは、第1接続部122aの前後方向の長さよりも長くなっている。これにより、重心偏心部122は、挿通部123に向かって大きくなるように形成されている。この結果、重心偏心部122の重心G1は、図4に示すように、挿通部123側に偏った位置になり、可動鉄心12の重心Gよりも挿通部123側に位置する。したがって、可動鉄心12の重心Gの位置は挿通部123に近くなり、可動鉄心12の重心Gの支点121aからの距離は長くなる。第2接続部122bは、図1、3に示すように、右方向、すなわち、偏心方向D1に向かって上下方向における長さが徐々に長くなるように形成された傾斜面122baを有する。これにより、重心偏心部122の重心G1は支点121aよりも偏心方向D1に大きくずらされている。この結果、可動鉄心12の重心Gは、支点121aよりも偏心方向D1に大きくずらされる。
挿通部123は、図3、4に示すように、円柱状に形成されている。挿通部123は、第2接続部122bの傾斜面122baに接続されている。挿通部123の中心軸C2は、上下方向に対して左斜め下方に傾斜している。これにより、可動鉄心12の重心Gは、支点121aよりも偏心方向D1にずらされる。挿通部123の中心軸C2が延びる方向の長さは、図1に示すように、支持部121の中心軸C1が延びる方向の長さ及び重心偏心部122の中心軸C1が延びる方向の長さよりも短くなっている。尚、挿通部123の中心軸C2が延びる方向の長さは、支持部121の中心軸C1が延びる方向の長さ及び重心偏心部122の中心軸C1が延びる方向の長さのうち少なくとも一方よりも短ければ足りる。
固定鉄心13は、円柱状に形成されている。固定鉄心13は、ケース16の底面に設けられた穴に嵌め込まれる。これにより、固定鉄心13がケース16の内部で固定される。
ボビン14は、巻き線15が巻回されたドラム状の部材で構成されている。ボビン14は、両端から外径方向に突出する一対のフランジ部を有する。一対のフランジ部のうちの一方は、可動鉄心12と対向する対向面14aとなっている。ボビン14は、穴141に対して上方から可動鉄心12の挿通部123によって挿入されている。穴141の直径は、挿通部123の直径よりも多少大きくされている。これにより、可動鉄心12は、中心軸C2に沿った振動に加えて、支点121aを中心とする揺動が可能とされている。巻き線15には、図略の信号生成装置が接続されており、振動板11と共振する第1周波数の第1信号成分と、可動鉄心12と共振する第2周波数の第2信号成分とを含む駆動信号が入力される。
ケース16は、図1、2に示すように、円錐筒状の上部161と、上部161の下方に設けられた略円筒状の下部162と、を備える。上部161は、振動板11の外縁が載置される載置部161aと、載置部161aから径が下方に向かって徐々に小さくなる縮径部161bと、を有する。縮径部161bは、その内径方向における中心が振動板11の中心Oから下方に向かって徐々に偏心方向D1にずれるように形成されている。下部162は、縮径部161bの下端に接続され、支点121aの中心軸C1に対して平行に延びる円筒状部162aと、中心軸C2に対して平行に延びる円錐状部162bと、を有する。円筒状部162aの中心軸C1が延びる方向の長さは、円錐状部162bの中心軸C2が延びる方向の長さよりも短くなっている。ケース16の底面は、中心軸C2に対して垂直になっている。ケース16は、振動板11に対して全体的に振動板11の中心Oから偏心方向D1にずれた位置に配置されている。
ブラケット30は、略L字状に形成されており、ケース16の底面に接触する接触面30aと、ケース16の底面から右方に延び、ホーン1を車両の内部に取り付けるための穴30cが設けられた取付部30bと、を有する。
図5は、例示的なホーン1の共鳴管20の外観図である。共鳴管20は、図1、5に示すように、振動板11の中心Oの上側に開口部を持つ主共鳴管20aと、主共鳴管20aから分岐した分岐共鳴管20bとを備える。主共鳴管20a及び分岐共鳴管20bは渦巻き状である。主共鳴管20aには、第1音と第2音とを含む和音が入力される。主共鳴管20aは、第1音及び第2音のいずれか一方の音と共鳴して、開口部21から一方の音を出力する。分岐共鳴管20bは、第1音及び第2音のいずれか他方の音と共鳴して、開口部22から他方の音を出力する。
図1に示すホーン1の動作が簡単に説明される。図略の信号生成装置からの駆動信号が巻き線15に印加されると、可動鉄心12は巻き線15からの電磁気力を受けて駆動される。ここで、駆動信号に含まれる第1信号成分は、振動板11と共振する第1周波数を持っているので、振動板11は可動鉄心12によって上下方向に振動し、第1周波数を基本周波数とする第1音を発生する。また、駆動信号に含まれる第2信号成分は、可動鉄心12と共振する第2周波数を持っているので、可動鉄心12は、支点121aを中心に揺動する。これにより、振動板11は第2周波数を基本周波数とする第2音を発生する。
ここで、上記のホーン1によれば、可動鉄心12は、第2周波数によって共振し、支点121aを中心に重心Gが揺動するように振動するので、挿通部123がボビン14に接触してしまう可能性がある。挿通部123の中心軸C2が延びる方向の長さは、図1に示すように、支持部121の中心軸C1が延びる方向の長さ及び重心偏心部122の中心軸C1が延びる方向の長さよりも短くなっている。そのため、挿通部123のボビン14と半径方向に対向する面積が小さく、挿通部123がボビン14に接触しにくい。
第1周波数と第2周波数としては、不完全協和音が採用されてもよいし、完全協和音が採用されてもよい。ここでは、第1、第2音として、周波数比が1.25の関係を持つ不完全協和音が採用されるが、これに限定されない。
図6は、本実施の形態の音源装置10と比較例の音源装置10Jとを比較した図である。図6のグラフにおいて、特性G51は音源装置10の周波数特性を示し、特性G52は比較例の音源装置10Jの周波数特性を示している。なお、図6のグラフにおいて、縦軸は音圧を示し、横軸は周波数を示している。
音源装置10Jにおいて、可動鉄心12Jが振動板11Jの中心に取り付けられている。そのため、特性G52は500Hz付近で観測される1つの共振周波数しか持っていない。一方、音源装置10において、可動鉄心12が振動板11の中心Oから偏心して振動板11に取り付けられ、かつ、可動鉄心12の重心Gが偏心方向D1にずれている。そのため、特性G51は、500Hz付近で観測される振動板11の共振による共振周波数と、400Hz付近で観測される可動鉄心12の共振による共振周波数とを持つ。これにより、振動板11は振動板11の共振による第1音(B音)に加えて、可動鉄心12の共振による第2音(A音)を持つ和音を発生する。
図7は、可動鉄心12の重心Gと支点121aとの長さLと、共振との関係を示した図である。1行目に示すセクション(a)は、長さLをL1にした場合を示し、2行目に示すセクション(b)は、長さLを0にした場合を示し、3行目に示すセクション(c)は長さLを2・L1にした場合を示している。また、セクション(a)〜セクション(c)において、中央に示す円は振動板11で発生する振動の音圧分布611,612,621,622,631,632を示している。音圧分布611,612,621,622,631,632は、同心円の中心から離れるにつれて、音圧が低くなっている。音圧分布611,621,631は、振動板11の共振により振動板11で発生する振動(以下、「第1振動」と呼ぶ。)の音圧分布を示す。音圧分布612,622,632は、可動鉄心12の共振により振動板11で発生する振動(以下、「第2振動」と呼ぶ。)の音圧分布を示している。
枠651は、可動鉄心12の揺動運動を示した図である。枠651の例では、中央の図は、可動鉄心12が上下方向を向いた状態S1(中立状態)を示し、左側の図は、可動鉄心12が最も右方に揺動した状態S2を示し、右側の図は、可動鉄心12が最も左方に揺動した状態S3を示している。状態S1〜S3に示すように、可動鉄心12は、共振により、左右対称に揺動していることが分かる。
詳細には、振動板11は、状態S1から状態S2に向かうにつれて、支点121aよりも左側の領域における下方への撓みが増大していくと共に、支点121aよりも右側の領域における上方への撓みが増大していく。また、状態S1から状態S3に向かうにつれて、振動板11は、支点121aよりも左側の領域における上方への撓みが増大していくと共に、支点121aよりも右側の領域における下方への撓みが増大していく。これにより、音圧分布612,632に示すように、第2振動は、支点121aを通過する前後方向の線L6に対して対称に2つのピークを持つ音圧分布を持つことになる。
可動鉄心12は、支点121aを中心に左右方向に揺動するので、可動鉄心12の揺動運動は、支点121aを中心とする重心Gの振り子の揺動運動と考えることができる。それを示したのが図7の左列に示した3つの図である。
セクション(a)の例では、長さL=L1の振り子の揺動運動により第2振動の共振周波数は、音圧分布612に示すように、255Hzであった。一方、セクション(c)の例では、長さがセクション(a)の2倍なので、第2振動の共振周波数は、音圧分布632に示すように、セクション(a)の1/2の共振周波数(=128Hz)になった。また、セクション(b)の例では、重心Gが支点121aと一致しており、可動鉄心12は揺動しないので、音圧分布622に示すように、第2振動は発生しなかった。
このように、可動鉄心12の揺動運動は重心Gの振り子の揺動運動と考えられるので、長さLを長くすると、揺動運動により振動板11に発生する第2振動の共振周波数が低くなることが分かる。
一方、第1振動は、振動板11の共振によるものであり、可動鉄心12の揺動運動に依存しないので、セクション(a)〜(c)とも、227Hzの同じ共振周波数が得られている。
このように、重心Gを支点121aの下方に設けることで、第2振動を振動板11に発生させることができる。しかし、重心Gを支点121aの真下に設けると、状態S2,S3に示すように、第2振動は、支点121aを中心に点対称に振幅が発生する。そのため、模式図640に示すように、第2振動は、プラスの振幅とマイナスの振幅とが打ち消し合い、振動板11からは第2振動による音、すなわち、第2音は発生しなくなってしまう。
そこで、音源装置10は、図8に示すように、支点121aを振動板11の中心Oから偏心方向D1に偏心させている。図8は、支点121aを振動板11の中心Oから偏心させた場合の作用を説明する図である。セクション(a)は、支点121aを振動板11の中心Oから偏心させた場合の第2振動の様子を示している。セクション(a)の例では、支点121aが、中心Oから偏心方向D1(ここでは、左方)にずらされている。この場合、第2振動の振幅は、模式図730及び音圧分布711に示すように、支点121aに対して左側の方が右側よりも大きくなって、非対称になるので、第2振動は打ち消し合わず、振動板11から第2音が発生する。但し、第2音の音圧は振動面積×振幅で決まるので、支点121aよりも左側の小さい領域でしか振動板11は大きく振動しておらず、十分な音圧の第2音が得られない。
そこで、音源装置10は、可動鉄心12の重心Gを偏心方向D1側にずらしている。図8のセクション(b)は、可動鉄心12の重心Gの偏心パターンM1,M2,M3と音圧分布721,722,723との関係を示す図である。偏心パターンM1は、支点121aに対して、重心Gを偏心方向D1にずらしたパターンであり、本実施の形態の構成である。偏心パターンM2は、重心Gを支点121aの真下に配置したパターンであり、セクション(a)と同じパターンである。偏心パターンM3は、支点121aに対して、重心Gを偏心方向D1とは反対の方向にずらしたパターンである。
偏心パターンM2における音圧分布722は、セクション(a)の音圧分布711と同じである。偏心パターンM3では、音圧分布721に示すように、支点121aを通る前後方向の線L7よりも左側の領域において、振動板11は、偏心パターンM2と同様に、大きく振動しているが、線L7よりも右側の領域において、振動板11の振動は偏心パターンM2よりも小さくなっている。したがって、偏心パターンM2,M3では、十分な音圧を持つ第2音が得られない。
これに対し、偏心パターンM1では、重心Gが偏心方向D1側にずらされているので、可動鉄心12の揺動時に、振動板11は、線L7よりも右側の領域が可動鉄心12により大きく引っ張られる。これにより、線L7よりも右側の領域において、振動板11の振動は偏心パターンM2よりも大きくなっている。これにより、偏心パターンM1では、十分な音圧の第2音が得られる。
図9は、可動鉄心12の形状に応じた音圧分布を示した図である。セクション(a)、(b)とも、重心Gは、偏心方向D1にずらされているが、可動鉄心12の形状が異なっている。セクション(a)では、可動鉄心12の形状は、図1〜図4で示した形状とほぼ同一であるが、セクション(b)は、図1〜図4で示した形状と異なっている。また、図8では、可動鉄心12は、中立状態において、長手方向が振動板11の直交方向を向いているが、図9は、セクション(a)、(b)とも、可動鉄心12は、中立状態において、長手方向が振動板11の直交方向に対して傾斜している。
図10は、図9のセクション(a)に示す可動鉄心12をクローズアップして示した図である。図11は、図9のセクション(b)に示す可動鉄心12をクローズアップして示した図である。以下、図10に示す可動鉄心12を第1例の可動鉄心12、図11に示す可動鉄心12を第2例の可動鉄心12として説明する。
第1例の可動鉄心12は、図1〜図4で上述した可動鉄心12と同様のものである。具体的には、第1例の可動鉄心12は、重心偏心部122が支持部121から右方向(図10では左方向)、すなわち、偏心方向D1へ突出していることにより、支点121aよりも偏心方向D1に重心Gをずらされている。
第2例の可動鉄心12は、挿通部123の中心軸C2を偏心方向D1側に傾斜させることで重心Gが偏心方向D1にずらされている。第2例の可動鉄心12は、重心偏心部122の上方の端部が偏心方向D1へ突出していない点、挿通部123の中心軸C2が中心軸C1に対して偏心方向D1に傾斜している点で第1例の可動鉄心12と相違している。第2例の可動鉄心12は、中心軸C1が上下方向を向いており、支点121aを通過する支持部121を備えている点において、第1例と同じである。
図9の1行目に示すように、第1、第2例の可動鉄心12は、線L7よりも右側の広い領域で大きな第2振動(ここでは、400Hz)が観測されており、ほぼ同じ音圧分布が観測されていることが分かる。また、図9の2行目に示すように、第1、第2例の可動鉄心12は、中心Oを中心に広い領域で第1振動(ここでは、500Hz)が観測されており、ほぼ同じ音圧分布が観測されていることが分かる。
図9のセクション(a)、(b)を比較すれば分かるように、可動鉄心12の形状が異なっていても、重心Gが支点121aよりも偏心方向D1にずれていれば、高い音圧の第1、第2振動が得られ、第1音、第2音を発生させることができる。
図12は、可動鉄心12の傾斜方向の違いによる第2振動の音圧分布を比較した図である。セクション(a)は、可動鉄心12を偏心方向D1側に傾斜させた場合を示し、セクション(b)は、可動鉄心12を偏心方向D1とは反対側に傾斜させた場合を示す。以下、セクション(a)の傾斜パターンを第1傾斜パターンと呼び、セクション(b)の傾斜パターンを第2傾斜パターンと呼ぶ。なお、図12において、2行目は、両傾斜パターンにおける中立状態を示し、3行目は、両傾斜パターンにおける左の最大揺動状態を示している。また、第1、第2傾斜パターンとも、上述した第1例の可動鉄心12を採用することで、重心Gが偏心方向D1にずらされている。
セクション(a)、(b)の音圧分布1101,1102を比較すれば分かるように、第1傾斜パターンは、線L7よりも右側の領域における音圧が第2傾斜パターンよりも多少高かったが、線L7よりも左側の領域における音圧が第2傾斜パターンよりも多少低かった。これらの差は、第1、第2傾斜パターンにおける、支点121aに対する偏心方向D1への重心Gのずれ量の相違が原因と考えられる。いずれにせよ、両傾斜パターンとも、トータルでは、十分な音圧を持つ第2振動が得られていることが分かる。
但し、セクション(a)に示すように、第1傾斜パターンでは、可動鉄心12が偏心方向D1側にずれているので、固定鉄心13(図1参照)及び巻き線15(図1参照)等の駆動部材が振動板11の左端(図1では右端)からはみ出す可能性がある。一方、セクション(b)に示すように、第2傾斜パターンでは、可動鉄心12が偏心方向D1とは反対側にずれているので、固定鉄心13及び巻き線15等の駆動部材が振動板11の中心O側に集められる。そのため、第2傾斜パターンは、音源装置10をコンパクトに纏めることができるといったメリットが得られる。
第1、第2傾斜パターンで示すように、可動鉄心12を傾斜させた場合、振動板11に加わる左右方向の力の成分が可動鉄心12を上下方向に向けた場合に比べて大きくなる。そのため、第2振動に寄与する力が増大し、より大きな第2音を発生させることができる。
以上説明した音源装置10によれば、第1周波数によって、振動板11が共振し、第1音が出力される。また、支点121aが振動板11の中心Oから偏心し、且つ、可動鉄心12の重心Gは、重心偏心部122の重心G1が偏心方向D1にずらされることによって支点121aよりも偏心方向D1にずらされている。そのため、第2周波数によって可動鉄心12が揺動し、振動板11から十分な音圧を持つ第2音を出力できる。更に、第1周波数と第2周波数とは和音の関係を持っている。よって、音源装置10は、第1、第2音を含む和音を出力できる。
<補足>
(1)図1の例では、可動鉄心12は傾斜しているが、必ずしも可動鉄心12は傾斜している必要はない。例えば、図8の偏心パターンM1に示すように、可動鉄心12は、中立時に、上下方向を向いていても良い。この構成においても、図8の音圧分布723で説明したように十分な音圧を持つ第2振動が得られる。
(1)図1の例では、可動鉄心12は傾斜しているが、必ずしも可動鉄心12は傾斜している必要はない。例えば、図8の偏心パターンM1に示すように、可動鉄心12は、中立時に、上下方向を向いていても良い。この構成においても、図8の音圧分布723で説明したように十分な音圧を持つ第2振動が得られる。
(2)振動板11の直径は、目標の第1周波数と共振する長さとなるように設計されればよい。また、可動鉄心12は、支点121a及び重心G間の長さLが、目標の第2周波数と共振する長さとなるように、全長及び形状が設計されればよい。
図13は、本発明の変形例に係る音源装置10を備えるホーン111の内部構成図である。変形例のホーン111は、可動鉄心12とボビン14との配置関係の点において、上記のホーン1と相違する。変形例のホーン111は、その他の点において上記のホーン1と同様の構成を備えるので、上記のホーン1と同様の符号を付して説明を省略する。
上記のホーン1では、可動鉄心12の挿通部123がボビン14に挿通されたが、変形例のホーン111では、図13に示すように、可動鉄心12がボビン14に挿通されていない。この場合、可動鉄心12は、重心偏心部122の下側にボビン14と対向する対向面124aを有するボビン対向部124を備える。ボビン対向部124の対向面124aとボビン14の対向面14aとの間には、中心軸C2方向に延びる隙間gが形成されている。そのため、可動鉄心12の振動時に可動鉄心12がボビン14に接触することが防止される。隙間gの大きさは、コイルを構成する巻き線15からの磁力によって可動鉄心12が駆動される大きさであればよい。隙間gの大きさは、好ましくは3mm程度である。
尚、変形例のホーン111では、ボビン対向部124を備えていなくてもよい。この場合、隙間gは、重心偏心部122の傾斜面122baとボビン14の対向面14aとの間に形成される。
1 ホーン
10 音源装置
11 振動板
12 可動鉄心
14 ボビン
14a 対向面
121 支持部
121a 支点
122 重心偏心部
123 挿通部
124a 対向面
G 重心
G1 重心
g 隙間
10 音源装置
11 振動板
12 可動鉄心
14 ボビン
14a 対向面
121 支持部
121a 支点
122 重心偏心部
123 挿通部
124a 対向面
G 重心
G1 重心
g 隙間
Claims (8)
- 車両に搭載されるホーンの音源装置であって、
振動板と、
前記振動板と支点を介して接続される支持部を含む可動鉄心と、
前記振動板と共振する第1周波数の第1信号成分と、前記可動鉄心と共振し、且つ前記第1周波数と和音の関係を持つ第2周波数の第2信号成分とを含む駆動信号が入力され、前記可動鉄心を駆動させるコイルとを備え、
前記支点は、前記振動板の中心から偏心した位置に設けられ、
前記可動鉄心は、前記支持部に接続され、前記支点よりも前記支点の偏心方向に重心がずれている重心偏心部を有するホーンの音源装置。 - 前記可動鉄心は、前記振動板の直交方向に対して傾斜して配置されている請求項1に記載のホーンの音源装置。
- 前記重心偏心部は、前記偏心方向に向かって大きくなるように形成されている請求項1又は2に記載のホーンの音源装置。
- 前記コイルが巻かれるボビンを備え、
前記可動鉄心は、前記重心偏心部に接続され、前記ボビンに挿通される挿通部を有し、
前記重心偏心部の前記重心は、前記可動鉄心の重心よりも前記挿通部側に位置する請求項1から3のいずれかに記載のホーンの音源装置。 - 前記重心偏心部は、前記挿通部に向かって大きくなるように形成されている請求項4に記載のホーンの音源装置。
- 前記挿通部は、前記支持部と前記重心偏心部のうち少なくとも一方よりも短い請求項4又は5に記載のホーンの音源装置。
- 前記コイルが巻かれるボビンを備え、
前記ボビンは、前記可動鉄心と対向する対向面を有し、
前記可動鉄心は、前記ボビンと対向する対向面を有し、
前記可動鉄心の前記対向面と前記ボビンの前記対向面との間に、前記ボビンの軸方向に延びる隙間が形成されている請求項1から3のいずれかに記載のホーンの音源装置。 - 請求項1から7に記載の音源装置と、
前記第1周波数を基本周波数とする第1音と、前記第1周波数と和音の関係を持つ第2周波数を基本周波数とする第2音とを含む和音が前記音源装置から入力され、前記第1音と前記第2音とをそれぞれ共鳴させる共鳴管と、を備えるホーン。
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