JP2018173637A

JP2018173637A - ホーン装置

Info

Publication number: JP2018173637A
Application number: JP2018064739A
Authority: JP
Inventors: 宏樹星野; Hiroki Hoshino; 佑人木内; Yuto Kiuchi
Original assignee: Mitsuba Corp
Current assignee: Mitsuba Corp
Priority date: 2017-03-30
Filing date: 2018-03-29
Publication date: 2018-11-08
Also published as: CN108696802A; CN108696802B; EP3382691B1; EP3382691A1

Abstract

【課題】異音の発生を抑制できる。【解決手段】ダイヤフラムを振動させることにより発生した音を共鳴器により共鳴させるホーン装置であって、前記ダイヤフラムを振動させる制御部と、温度測定部と、前記ダイヤフラムを振動させるための電圧値を測定する電圧測定部と、を備え、前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度、及び前記電圧測定部で測定された電圧値の少なくともいずれかに応じて前記ダイヤフラムを振動させる振動周波数を共振周波数からずらすことを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、ホーン装置に関する。

特許文献１には、通電により発生した電磁石の磁力によりダイヤフラムを所定の振動数で振動させ、振動により発生した音を共鳴器により共鳴させて発音するホーン装置が開示されている。

特開２０１７−９６２４号公報

ところで、従来のホーン装置では、低温時において、電磁石を構成するコイルの抵抗値が減少し、コイルに電流が多く流れる。これにより、電磁石の吸引力が増大してしまう。したがって、固定鉄心と可動鉄心とが衝突し、異音が発生してしまう可能性がある。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、その目的は、異音の発生を抑制可能なホーン装置を提供することである。

本発明の一態様は、ダイヤフラムを振動させることにより発生した音を共鳴器により共鳴させるホーン装置であって、前記ダイヤフラムを振動させる制御部と、前記ホーン装置内の温度を測定する温度測定部と、前記ダイヤフラムを振動させるための電圧値を測定する電圧測定部と、を備え、前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度、及び前記電圧測定部で測定された電圧値の少なくともいずれかに応じて前記ダイヤフラムを振動させる振動周波数を共振周波数からずらすことを特徴とするホーン装置である。

本発明の一態様は、上述のホーン装置であって、前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度、及び前記電圧測定部で測定された電圧値の少なくともいずれかに応じて前記ダイヤフラムを振動させる振動周波数を所定値のみ低下させる。

本発明の一態様は、上述のホーン装置であって、前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度が低温の温度範囲内であると判定した場合、及び前記電圧測定部で測定された電圧値が高電圧の電圧範囲内であると判定した場合の少なくともいずれかの場合に、前記ダイヤフラムを振動させる振動周波数を所定値のみ低下させる。

以上説明したように、本発明によれば、異音の発生を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係るホーン装置Ａの概略構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係る共鳴器１の外観図である。本発明の一実施形態に係る制御装置２８の概略構成の一例を示す図である。本発明の一実施形態に係るコイル２４の通電制御の動作のフロー図である。本発明の一実施形態に係る電圧測定部で測定された電圧値に応じてダイヤフラムの振動周波数を変更することを説明する図である。本発明の一実施形態に係る温度測定部で測定された温度に応じてダイヤフラムの振動周波数を変更することを説明する図である。

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさなどはより明確な説明のために誇張されることがある。

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

以下、本発明の一実施形態に係るホーン装置を、図面を用いて説明する。本発明の一実施形態に係るホーン装置は、例えば、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。

図１は、本発明の一実施形態に係るホーン装置Ａの概略構成の一例を示す図である。図１に示すように、ホーン装置Ａは、共鳴器１及びホーン本体部２を備える。
共鳴器１は、ホーン本体部２に取り付けられている。共鳴器１は、ホーン本体部２が発生する音を共鳴させて外部に発音する。

図２は、本発明の一実施形態に係る共鳴器１の外観図である。
図２に示すように、共鳴器１は、音道部１０を備えている。
音道部１０は、渦巻き形状に形成されている。音道部１０は、壁１１及び出音口１２を備える。

壁１１は、断面が略Ｕ字形状で、かつ所定の厚み寸法の囲い壁である。この壁１１の内側には、通路が形成されている。この通路は、ホーン本体部２で発生した音が通過するように形成されている。
音道部１０における渦巻き形状の中心部分には、ホーン本体部２で発生した音が入音する入音口（不図示）が設けられている。
出音口１２は、音道部１０の出口側に設けられたラッパ状の開口部である。

上述した構成により、ホーン本体部２で発生した音は、共鳴器１の入音口から音道部１０を通って共鳴し、所定の音圧レベルに増幅される。そして、増幅された音は、共鳴器１の出音口１２から外部に発音される。

図１に戻り、本発明の一実施形態に係るホーン本体部２の構成について、説明する。ホーン本体部２は、ケース２０、ダイヤフラム２１、可動鉄心２２、固定鉄心２３、コイル２４、カバー２５、空気振動室（チャンバ）２６、空気流路２７及び制御装置２８を備える。

ケース２０には、ダイヤフラム２１、可動鉄心２２、固定鉄心２３、コイル２４、カバー２５、空気振動室（チャンバ）２６、空気流路２７及び制御装置２８が収納されている。

ダイヤフラム２１は、ケース２０の開口部を塞ぐように設けられている。ダイヤフラム２１は、例えば、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る。ダイヤフラム２１の中心部分には可動鉄心２２が固定されている。例えば、ダイヤフラム２１は、共鳴器１にワッシャＷで締結されることで固定されている。

可動鉄心２２は、磁性材料により円柱形状に形成されている。可動鉄心２２は、一端がダイヤフラムに固定され、他端が固定鉄心２３と対向して配置される。ここで、可動鉄心２２の軸心と固定鉄心２３の軸心とは、それぞれ一致している。すなわち、可動鉄心２２及び固定鉄心２３は互いに同軸上に配置されている。

固定鉄心２３は、コイル２４の中心に配置されている。すなわち、固定鉄心２３とコイル２４とは電磁石として構成される。また、固定鉄心２３は、ケース２０に固定されている。

コイル２４は、導電材料により形成され、所定の巻数で巻装されている。コイル２４は、制御装置２８に電気的に接続されている。
カバー２５は、ケース２０に固定されている。カバー２５の外周部分は、ケース２０の外周部分及びダイヤフラム２１の外周部分の双方に締結されている。

空気振動室２６は、カバー２５とダイヤフラム２１との間に形成される。
空気流路２７は、カバー２５とワッシャＷとの間に形成されている。空気流路２７は、ダイヤフラム２１の振動に伴って、空気振動室２６からの空気が流通するようになっている。

制御装置２８は、コイル２４に通電することで、コイル２４の中心に配置された固定鉄心２３が電磁石となって磁力を発生させる。

以下に、本発明の一実施形態に係る発音方法について、説明する。
制御装置２８は、コイル２４に所定の周波数ｆｏｕｔで通電制御することで発生した磁力により、可動鉄心２２を往復運動させてダイヤフラム２１を振動させる。これにより、カバー２５とダイヤフラム２１との間に形成された環状の空気振動室２６の容積が増減する。これにより、空気流路２７に空気の流れが発生する。このように、ダイヤフラム２１は、所定の周波数ｆｏｕｔで振動し、この振動が音となって空気流路２７から発音される。なお、この所定の周波数ｆｏｕｔが、共鳴周波数ｆｃと略同一である場合には、音圧が最大となる。なお、共鳴周波数ｆｃは、共鳴器１の形状や材質によって決定される値である。ただし、この共鳴周波数ｆｃは、ホーン装置Ａの周囲温度によって変動する。

以下に、本発明の一実施形態に係る制御装置２８の構成について、図３を用いて説明する。
図３に示すように、制御装置２８は、温度測定部３０、電圧測定部３１、電源装置３２、駆動部３３、制御部３４及び記憶部３５を備える。
温度測定部３０は、ホーン装置Ａの周囲の温度Ｔを測定する。例えば、温度測定部３０は、制御装置２８内に設けられている。そして、温度測定部３０は、制御装置２８内の温度Ｔを測定する。温度測定部３０は、測定した温度Ｔを制御部３４に出力する。

電圧測定部３１は、ダイヤフラム２１を振動させるための電圧値Ｖｂを測定する。例えば、電圧測定部３１は、電源装置３２から出力される電圧値Ｖｂを測定する。ここで、電圧値Ｖｂは、コイル２４に印加される電圧でもよい。電圧測定部３１は、測定した電圧Ｖｂを制御部３４に出力する。

電源装置３２は、制御装置２８の各部に電力を供給する。例えば、電源装置３２は、バッテリである。例えば、電源装置３２は、ニッケル水素電池やリチウムイオン電池といった二次電池を用いることができる。また、二次電池の代わりに、電気二重層キャパシタ（コンデンサ）を用いることもできる。

駆動部３３は、制御部３４から出力されるＰＷＭ(Pulse Width Modulation)信号に基づいて、電源装置３２からの直流電力を交流電力に変換し、その変換した電力をコイル２４に出力する。これにより、コイル２４に通電される。

制御部３４は、駆動部３３にＰＷＭ信号を出力することで、コイル２４に通電させ、所定の周波数でダイヤフラム２１を振動させる。この場合に、制御部３４は、温度測定部３０で測定された温度Ｔに応じてダイヤフラム２１を振動させる周波数を変更する。ここで、ダイヤフラム２１が振動する周波数（以下、「振動周波数」）とは、ＰＷＭ信号の周波数ｆｏｕｔである。ここで、制御部３４の特徴の一つは、温度測定部３０で測定された温度Ｔが、低温の温度範囲内にある場合（例えば−３０度以下）には、ダイヤフラム２１を振動させる振動周波数をダイヤフラム２１の振幅が一番大きくなる周波数である共振周波数ｆｃからずらす点である。

具体的には、制御部３４は、温度測定部３０で測定された温度Ｔが、通常の温度範囲（第１温度閾値Ｔｔｈ１以上、且つ第２温度閾値Ｔｔｈ２未満）である場合には、周波数ｆｏｕｔを、ＰＷＭ信号の周波数の初期値である周波数ｆ０に設定する。ここで、この周波数ｆ０は、通常の温度範囲における共鳴周波数ｆｃである。
一方、制御部３４は、温度測定部３０で測定された温度Ｔが、低温の温度範囲（第１温度閾値未満）である場合には、周波数ｆｏｕｔを、周波数ｆ０に対して所定の周波数ｆｘを減算した値（ｆ０−ｆｘ）に設定する。

このように、制御部３４は、ホーン装置Ａの周囲温度が低温になることでコイル２４に流れる電流値が増加した場合に、振動周波数を共振周波数ｆｃからずらすことでダイヤフラム２１の振幅を抑制する。これにより、制御部３４は、可動鉄心２２と固定鉄心２３とが衝突することを防止することができ、異音の発生を抑制可能となる。

また、制御部３４は、電圧測定部３１により測定された電圧値Ｖｂに応じてダイヤフラム２１を振動させる周波数を変更する。ここで、制御部３４の特徴の一つは、電圧測定部３１により測定された電圧値Ｖｂが、高電圧の電圧範囲内にある場合（例えば１５Ｖ以上）には、ダイヤフラム２１を振動させる振動周波数を共振周波数ｆｃからずらす点である。

具体的には、制御部３４は、電圧測定部３１により測定された電圧値Ｖｂが、通常の電圧範囲（第１電圧閾値Ｖｔｈ１以上、且つ第２電圧閾値Ｖｔｈ２未満）である場合には、周波数ｆｏｕｔを、ＰＷＭ信号の周波数の初期値である周波数ｆ０に設定する。
一方、制御部３４は、電圧測定部３１により測定された電圧値Ｖｂが、高電圧の電圧範囲（第２温度閾値Ｔｔｈ２以上）である場合には、周波数ｆｏｕｔを、周波数ｆ０に対して所定の周波数ｆｘを減算した値（ｆ０−ｆｘ）に設定する。

このように、制御部３４は、電源装置３２から出力される電圧が高電圧の電圧範囲内になることでコイル２４に流れる電流値が増加した場合に、振動周波数を共振周波数ｆｃからずらすことでダイヤフラム２１の振幅を抑制する。これにより、制御部３４は、可動鉄心２２と固定鉄心２３とが衝突することを防止することができ、異音の発生を抑制可能となる。なお、制御部３４は、ホーン装置Ａの周囲温度（例えば、温度Ｔ）が低温になることでコイル２４に流れる電流値が増加した場合に、振動周波数を共振周波数ｆｃからずらすことでダイヤフラム２１の振幅を抑制してもよい。

以下に、本実施形態に係るコイル２４の通電制御の動作について、図４を用いて説明する。
まず、制御部３４は、周波数ｆｏｕｔを初期値である周波数ｆ０に設定する。また、制御部３４は、デューティ比Ｄｏｕｔを初期値であるデューティ比Ｄ０に設定する（ステップＳ１０１）。ここで、制御部３４は、外部から警報信号を取得した場合には、設定した周波数ｆｏｕｔ及びデューティ比ＤｏｕｔのＰＷＭ信号を生成し、その生成したＰＷＭ信号を駆動部３３に出力する。これにより、制御部３４は、コイル２４に通電させ、周波数ｆ０でダイヤフラム２１を振動させることで、共鳴器１の出音口１２から外部に発音される。

次に、制御部３４は、温度測定部３０から温度Ｔを取得する（ステップＳ１０２）。
制御部３４は、取得した温度Ｔが低温の温度範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０３）。例えば、制御部３４は、取得した温度Ｔが第１温度閾値Ｔｔｈ１未満であると判定した場合に、取得した温度Ｔが低温の温度範囲内であると判定する。一方、制御部３４は、取得した温度Ｔが第１温度閾値Ｔｔｈ１以上である判定した場合には、その温度Ｔが低温の温度範囲内ではないと判定する。なお、この第１温度閾値Ｔｔｈ１は、コイル２４にＰＷＭ信号が出力された場合に、固定鉄心と可動鉄心とを衝突させる吸引力を電磁石に発生可能な電流値がコイル２４に流れるときのコイル２４の温度に応じて設定される。

制御部３４は、取得した温度Ｔが低温の温度範囲内ではないと判定した場合には、電圧測定部３１から電圧値Ｖｂを取得する（ステップＳ１０４）。

制御部３４は、電圧測定部３１から取得した電圧値Ｖｂが高電圧の電圧範囲内か否かを判定する（ステップＳ１０５）。例えば、制御部３４は、取得した電圧値Ｖｂが第２電圧閾値Ｖｔｈ２以上であると判定した場合に、その取得した電圧値Ｖｂが高電圧の電圧範囲内であると判定する。一方、制御部３４は、取得した電圧値Ｖｂが第２電圧閾値Ｖｔｈ２未満であると判定した場合には、その電圧値Ｖｂが高電圧の電圧範囲内ではないと判定する。なお、この第２電圧閾値Ｖｔｈ２は、固定鉄心と可動鉄心とを衝突させる吸引力を電磁石に発生可能な電流値がコイル２４に流れるときの、コイル２４に印加される電圧又は電源装置３２の出力電圧に応じて設定される。

制御部３４は、取得した電圧値Ｖｂが高電圧の電圧範囲内ではないと判定した場合には、共振周波数ｆｃと略同値の周波数ｆｏｕｔを周波数ｆ０に設定する（ステップＳ１０６）。
一方、制御部３４は、取得した電圧値Ｖｂが高電圧の電圧範囲内であると判定した場合には、図５に示すように、周波数ｆｏｕｔを、周波数ｆ０に対して所定の周波数ｆｘを減算した値（ｆ０−ｆｘ）に設定する（ステップＳ１０７）。これにより、制御部３４は、電圧値Ｖｂが高電圧の電圧範囲内であると判定した場合には、振動周波数を共振周波数ｆｃからずらすことでダイヤフラム２１の振幅を抑え、異音を防止することができる。なお、図５に示すように、電圧値Ｖｂが高電圧になると、共振周波数ｆｃが高くなる。

制御部３４は、ステップＳ１０３の処理において、取得した温度Ｔが低温の温度範囲内であると判定した場合には、周波数ｆｏｕｔを、周波数ｆ０に対して所定の周波数ｆｘを減算した値（ｆ０−ｆｘ）に設定する（ステップＳ１０８）。これにより、制御部３４は、温度Ｔが低温の温度範囲内であると判定した場合には、振動周波数を共振周波数ｆｃからずらすことでダイヤフラム２１の振幅を抑え、異音を防止することができる。なお、図６（ａ）に示す常温時におけるダイヤフラム２１の周波数特性と図６（ｂ）に示す低温時におけるダイヤフラム２１の周波数特性とを比較して、常温よりも低温時の共振周波数ｆｃが高くなる。

上述したように、本発明の一実施形態に係るホーン装置Ａは、温度測定部３０で測定された温度Ｔ、及び電圧測定部３１で測定された電圧値Ｖｂの少なくともいずれかに応じてダイヤフラム２１を振動させる振動周波数を共振周波数ｆｃからずらすことを特徴とする。これにより、ホーン装置Ａは、電磁石の吸引力が増大することによる固定鉄心２３と可動鉄心２２とが衝突することで異音が発生することを抑制することができる。

具体的には、ホーン装置Ａの制御部３４は、温度測定部３０で測定された温度Ｔが低温と判定した場合、及び電圧測定部３１で測定された電圧値Ｖｂが高電圧と判定した場合の少なくともいずれかの場合に、ダイヤフラム２１を振動させる振動周波数（ｆｏｕｔ）を所定値ｆｘのみ低下させる。

上述した実施形態に係る制御部３４をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

Ａホーン装置
１共鳴器
２ホーン本体部
２０ケース
２１ダイヤフラム
２２可動鉄心
２３固定鉄心
２４コイル
２５カバー
２６空気振動室（チャンバ）
２７空気流路
２８制御装置
３０温度測定部
３１電圧測定部
３２電源装置
３３駆動部
３４制御部
３５記憶部

Claims

ダイヤフラムを振動させることにより発生した音を共鳴器により共鳴させるホーン装置であって、
前記ダイヤフラムを振動させる制御部と、
前記ホーン装置内の温度を測定する温度測定部と、
前記ダイヤフラムを振動させるための電圧値を測定する電圧測定部と、
を備え、
前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度、及び前記電圧測定部で測定された電圧値の少なくともいずれかに応じて前記ダイヤフラムを振動させる振動周波数を共振周波数からずらすことを特徴とするホーン装置。
前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度、及び前記電圧測定部で測定された電圧値の少なくともいずれかに応じて前記ダイヤフラムを振動させる振動周波数を所定値のみ低下させることを特徴とする請求項１に記載のホーン装置。
前記制御部は、前記温度測定部で測定された温度が低温の温度範囲内であると判定した場合、及び前記電圧測定部で測定された電圧値が高電圧の電圧範囲内であると判定した場合の少なくともいずれかの場合に、前記ダイヤフラムを振動させる振動周波数を所定値のみ低下させることを特徴とする請求項２に記載のホーン装置。