JP2021009172A - ホーン - Google Patents

Abstract

【課題】周波数や音圧が安定した音を発することができるホーンを実現する。【解決手段】ホーン１は、ケース１０と、ケース１０の開口部１１を閉塞するダイヤフラム２０と、シャフト５１，ポール５２及びコイル５３を含み、シャフト５１を軸方向に往復動させてダイヤフラム２０を振動させる駆動機構５０と、固定接点６１ａが設けられた第１給電部材６１と、可動接点６２ａが設けられた第２給電部材６２と、ダイヤフラム２０に形成されたプレスライン２５と、を有する。シャフト５１は、ポール５２に近づく方向に移動する際に、第２給電部材６２に当接して当該第２給電部材６２を撓ませて可動接点６２ａを固定接点６１ａから離間させる。プレスライン２５は環状に形成され、シャフト５１の第２給電部材６２に対する当接位置は、ダイヤフラム２０の径方向においてプレスライン２５の内側に位置している。【選択図】図１

Description

本発明は、自動車等の車両に装着されるホーンに関するものである。

自動車等の車両に装着される保安用具の１つに警音器がある。警音器は、一般的に「クラクション」又は「ホーン」と呼ばれるが、本明細書では「ホーン」と呼ぶ。

ホーンは、コイル，ポール，シャフト，ダイヤフラム，スイッチ等を備えている。スイッチが閉じてコイルに電流が流れると、ポールが磁化され、シャフトがポールに引き寄せられる。ダイヤフラムはシャフトに連結されており、シャフトがポールに引き寄せられると、シャフトを元の位置に戻す力（バネ力）を発生する。その後、スイッチが開いてコイルへの通電が遮断されると、シャフトはダイヤフラムのバネ力によって元の位置に復帰する。よって、コイルへの通電とその遮断とが交互に繰り返されると、シャフトが往復動し、ダイヤフラムが振動する。そして、ダイヤフラムの振動に伴って空気が振動して音が発せられる。

コイルへの通電とその遮断とを実現するスイッチは、固定接点及び可動接点を備えており、可動接点は、通常は固定接点に接触している。つまり、通常、スイッチは閉じられている。車両のハンドル等に設けられているホーンボタンが押されると、固定接点及び可動接点を介してコイルに電流が流れる。コイルに電流が流れると、ポールが磁化され、シャフトが引き寄せられる。シャフトは、ポールに引き寄せられる途中でスイッチに当接し、可動接点を固定接点から離間させる。つまり、スイッチを開く。すると、コイルへの通電が遮断され、シャフトが元の位置に復帰する。同時に、シャフトとスイッチとの当接が解除され、可動接点が再び固定接点と接触する。

上記のように、ホーンが備えるスイッチは、往復動するシャフトによって開閉される。より具体的には、可動接点は、その一端（基端）が固定され、その他端（先端）がシャフトの下に差し入れられた給電部材上に設けられている。シャフトは、ポールに引き寄せられる際に給電部材の先端に当接して当該給電部材を撓ませ、可動接点を固定接点から離間させる。

特開平１１−１４３４７５号公報

ダイヤフラムは金属製の円板であり、シャフトはダイヤフラムの中心に連結されている。一方、可動接点が設けられている給電部材は、ダイヤフラムの下方に配置されており、かつ、ダイヤフラムの径方向外側から内側に向かって延在している。そして、シャフトがポールに引き寄せられる際、当該シャフトが給電部材の先端に当接する。つまり、ダイヤフラムの下方において、当該ダイヤフラムの中心に連結されているシャフトに、弾性を有する給電部材が接触する。この結果、ダイヤフラムに偏荷重が加わる。以下、より具体的に説明する。

図６に、従来のホーンが備えるダイヤフラム１２０，シャフト１５１及び給電部材１６２を示す。説明の便宜上、図示されているダイヤフラム１２０を当該ダイヤフラム１２０の中心を通り、かつ、給電部材１６２の長手方向と平行な仮想直線Ｘ−ＸによってＡ領域とＢ領域とに二分する。給電部材１６２は、ダイヤフラム１２０のＡ領域の下方に位置している。また、ダイヤフラム１２０には円形のプレスライン１２５が形成されており、給電部材１６２はプレスライン１２５の径方向外側に位置している。

ダイヤフラム１２０の中心に連結され、ダイヤフラム１２０の中心軸方向に往復動するシャフト１５１は、当該ダイヤフラム１２０の下方において給電部材１６２に接触したときに当該給電部材１６２から反力を受ける。つまり、シャフト１５１の給電部材１６２に対する当接位置Ｐに、当該シャフト１５１の移動を阻害する力が加えられる。すると、シャフト１５１に引っ張られているダイヤフラム１２０に作用する荷重に偏りが生じる。具体的には、ダイヤフラム１２０の径方向において当接位置Ｐから相対的に遠いＢ領域内の各所に、同方向において当接位置Ｐから相対的に近いＡ領域内の各所に作用する荷重よりも大きな荷重が作用する。この結果、ダイヤフラム１２０の左右の変形量（Ａ領域の変形量とＢ領域の変形量）の差が大きくなり、ホーンから発せられる音の周波数や音圧が不安定になる。

本発明の目的は、周波数や音圧が安定した音を発することができるホーンを実現することである。

本発明に係るホーンは、開口部を備えるケースと、前記ケースの前記開口部を閉塞する振動板と、前記振動板に設けられた取付け穴に連結された可動鉄心、前記可動鉄心と同軸の固定鉄心及び前記固定鉄心の周囲に設けられたソレノイドコイルを含み、前記可動鉄心を軸方向に往復動させて前記振動板を振動させる駆動機構と、固定接点が設けられた第１給電部材と、可動接点が設けられた第２給電部材と、前記振動板に形成され、当該振動板を補強するプレスラインと、を有する。前記可動鉄心は、前記固定鉄心に近づく方向に移動する際に、前記第２給電部材に当接して当該第２給電部材を撓ませて前記可動接点を前記固定接点から離間させる。前記プレスラインは、前記振動板の前記取付け穴を囲む環状に形成される。前記可動鉄心の前記第２給電部材に対する当接位置は、前記振動板の径方向において前記プレスラインの内側に位置する。

本発明の一態様では、前記振動板は、前記取付け穴の周囲に設けられた平坦な中央部と、前記中央部の周囲に設けられた傾斜した中間部と、前記中間部の周囲に設けられた平坦な周縁部と、を含み、前記プレスラインは、前記周縁部と前記中間部との境界に形成される。

本発明の他の一態様では、前記プレスラインは、前記振動板の平面視において楕円形である。

本発明の他の一態様では、前記プレスラインは、前記第２給電部材の長手方向を短軸方向とし、前記第２給電部材の長手方向と直交する方向を長軸方向とする楕円形である。

本発明の他の一態様では、前記可動鉄心には大径部が形成され、前記大径部の下面が前記第２給電部材の先端に当接して当該第２給電部材を撓ませることにより、前記可動接点が前記固定接点から離間される。

本発明によれば、周波数や音圧が安定した音を発することができるホーンが実現される。

実施形態１に係るホーンの全体構造を示す断面図である。 実施形態１に係るホーンの全体構造を示す他の断面図である。 実施形態１に係るホーンが備えるダイヤフラムを示す拡大図である。 実施形態１に係るホーン及び比較例としてのホーンから発せられる音の周波数の測定結果を示す図である。 実施形態１に係るホーン及び比較例としてのホーンから発せられる音の音圧の測定結果を示す図である。 従来のホーンが備えるダイヤフラムを示す拡大図である。

（実施形態１）
以下、本発明が適用されたホーンの一例について図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態に係るホーンは、自動車に装着され、自動車のハンドルに設けられているホーンボタンが押されると音を発する。

図１に示されるように、本実施形態に係るホーン１は、開口部１１を備えるケース１０と、ケース１０の開口部１１を閉塞する振動板２０と、振動板２０を覆うカバー部材３０と、カバー部材３０を覆う共鳴管４０と、振動板２０を振動させる駆動機構５０と、駆動機構５０に対する電力供給をＯＮ／ＯＦＦするスイッチ６０と、を有する。

振動板２０（以下、「ダイヤフラム２０」と呼ぶ。）とカバー部材３０との間には空気室３１が形成されている。また、カバー部材３０には、空気室３１と共鳴管４０（以下、「カーリング４０」と呼ぶ。）とを連通させる発音開口部３２が設けられている。ダイヤフラム２０が振動すると、空気室３１の内部の空気が振動して音が発生する。カーリング４０の内部には渦巻状の音道が形成されており、ダイヤフラム２０の振動に伴って発生した音（空気の振動）を共鳴させて増幅させる。

ダイヤフラム２０を振動させる駆動機構５０は、可動鉄心５１，固定鉄心５２及びソレノイドコイル５３を含み、可動鉄心５１を軸方向（図１の紙面上下方向）に往復動させてダイヤフラム２０を振動させる。以下の説明では、可動鉄心５１を「シャフト５１」、固定鉄心５２を「ポール５２」、ソレノイドコイル５３を「コイル５３」と呼ぶ。

シャフト５１，ポール５２及びコイル５３は、同軸である。具体的には、ポール５２の周囲にコイル５３が設けられ、ポール５２の上方にシャフト５１が設けられており、ポール５２の上端面とシャフト５１の下端面とは対向している。

コイル５３に電流が流れると、コイル５３の内側に設けられているポール５２が磁化され、シャフト５１がポール５２に引き寄せられる。言い換えれば、シャフト５１がポール５２に近接する方向に移動する。すると、シャフト５１が連結されているダイヤフラム２０の中央部分がポール５２に近接する方向に引っ張られ、ダイヤフラム２０が全体としてポール５２側に撓む。ポール５２側に撓んだダイヤフラム２０は、シャフト５１を元の位置に戻す力（バネ力）を発生する。言い換えれば、シャフト５１をポール５２から離間させる方向に作用する力を発生する。

その後、コイル５３への通電が遮断され、ポール５２の磁化が解かれると、シャフト５１はダイヤフラム２０のバネ力によって元の位置に復帰する。言い換えれば、シャフト５１がポール５２から離間する方向に移動する。同時に、ダイヤフラム２０は元の形状に復帰する。よって、コイル５３への通電とその遮断とが交互に繰り返されると、シャフト５１がポール５２に近接する方向とポール５２から離間する方向とに往復動し、ダイヤフラム２０が振動する。この結果、ダイヤフラム２０とカバー部材３０との間の空気室３１内の空気が振動して音が発せられる。以下の説明では、ポール５２が磁化されたときのシャフト５１の移動方向を「下方」と定義し、ポール５２の磁化が解かれたときのシャフト５１の移動方向を「上方」と定義する。つまり、コイル５３への通電とその遮断とが交互に繰り返されると、シャフト５１は上下に往復動する。

コイル５３への通電とその遮断とを実現するスイッチ６０は、第１給電部材６１及び第２給電部材６２から構成されている。第１給電部材６１の一端側はプラス端子６３に接続されており、第１給電部材６１の他端側には固定接点６１ａが設けられている。第２給電部材６２の一端側はコイル５３の始端に接続されており、第２給電部材６２の他端側には可動接点６２ａが設けられている。第１給電部材６１上の固定接点６１ａと第２給電部材６２上の可動接点６２ａとは、上下方向において対向している。尚、コイル５３の終端はマイナス端子６４に接続されている。

可動接点６２ａが設けられている第２給電部材６２は短冊状の板バネである。通常、可動接点６２ａは、第２給電部材６２の弾性力によって固定接点６１ａに押し当てられている。つまり、通常、スイッチ６０は閉じられている。よって、自動車のハンドルに設けられているホーンボタンが押されると、第１給電部材６１（固定接点６１ａ）及び第２給電部材６２（可動接点６２ａ）を介してコイル５３に電流が流れる。既述のとおり、コイル５３に電流が流れると、ポール５２が磁化され、磁化されたポール５２にシャフト５１が引き寄せられる。つまり、シャフト５１が下方に移動する。すると、図２に示されるように、ダイヤフラム２０が全体として下向きに撓む。

図２に示されるように、シャフト５１は、下方に向かって移動する際に、第２給電部材６２の先端に当接し、第２給電部材６２の先端を押し下げる。すると、第２給電部材６２が基端を支点として撓み、可動接点６２ａが固定接点６１ａから離間する。この結果、コイル５３への通電が遮断される。既述のとおり、コイル５３への通電が遮断されると、ポール５２の磁化が解かれる。すると、シャフト５１はダイヤフラム２０のバネ力によって上方に向かって移動する。同時に、下向きに撓んでいたダイヤフラム２０が元の形状に復帰する。また、第２給電部材６２は、自己の弾性力によって元の位置に復帰する。すると、可動接点６２ａが再び固定接点６１ａに接触し、コイル５３に電流が流れる。このようにしてコイル５３への通電とその遮断とが交互に繰り返されることにより、シャフト５１が上下動し、ダイヤフラム２０が振動する。

図１，図２に示されるダイヤフラム２０は、直径７０ｍｍの金属製の円板であり、中央には直径５ｍｍの取付け穴２１が設けられている。一方、シャフト５１は、軸部５４と、軸部５４の上に形成された大径部５５と、大径部５５の上に形成された挿入部５６と、を有する。挿入部５６は、大径部５５の上面から上向きに突出しており、ダイヤフラム２０の取付け穴２１を貫通している。軸部５４は大径部５５の下面から下向き突出しており、軸部５４の下面によってシャフト５１の下端面が形成されている。

第２給電部材６２は、シャフト５１の大径部５５よりも低い位置に配置されており、第２給電部材６２の先端は、大径部５５の下に差し入れられている。よって、図２に示されるように、シャフト５１が下方に向かって移動すると、大径部５５の下面が第２給電部材６２の先端に当接する。この結果、第２給電部材６２の先端が押し下げられ、第２給電部材６２が撓む。

図３に示されるように、ダイヤフラム２０の取付け穴２１の周囲には平坦な中央部２２が設けられ、中央部２２の周囲には傾斜した中間部２３が設けられ、中間部２３の周囲には平坦な周縁部２４が設けられている。言い換えれば、中央部２２及び周縁部２４は、ダイヤフラム２０の中心軸に対して垂直である一方、中間部２３は、ダイヤフラム２０の中心軸に対して傾斜している。さらに、中間部２３と周縁部２４との境界には、ダイヤフラム２０を補強するためのプレスライン２５が形成されており、中間部２３は、プレスライン２５から中央部２２に向かって上り勾配で傾斜している。ダイヤフラム２０のプレスライン２５よりも内側の領域（中央部２２及び中間部２３）の厚さは０．３５ｍｍであり、プレスライン２５よりも外側の領域（周縁部２４）の厚さは０．２５ｍｍである。

プレスライン２５は、ダイヤフラム２０の取付け穴２１，中央部２２及び中間部２３を囲む環状に形成されている。また、プレスライン２５は、ダイヤフラム２０の平面視において楕円形に形成されている。より具体的には、プレスライン２５は、ダイヤフラム２０の平面視において、第２給電部材６２の長手方向（図３の紙面左右方向）を短軸方向とし、第２給電部材６２の長手方向と直交する方向を長軸方向とする楕円形に形成されている。尚、図示されているプレスライン２５の短径は２８ｍｍ、長径は３６ｍｍである。

図１，図２に示されているダイヤフラム２０を上方から見たとき、第２給電部材６２の先端は、ダイヤフラム２０の径方向においてプレスライン２５の内側に位置している。言い換えれば、第２給電部材６２はダイヤフラム２０の径方向外側から内側に向かって延在しており、その先端はプレスライン２５を越えてプレスライン２５の内側に至っている。もっとも、第２給電部材６２はダイヤフラム２０の下方（裏側）に配置されており、図１，図２に示されているダイヤフラム２０の上方から第２給電部材６２を目視することはできない。ここでの第２給電部材６２の先端の位置は、図１，図２に示されているダイヤフラム２０を通して第２給電部材６２を透視したときの当該第２給電部材６２の先端の位置である。

既述のとおり、シャフト５１が下方に向かって移動すると、シャフト５１の大径部５５の下面が第２給電部材６２の先端に当接する。つまり、第２給電部材６２の先端は、当該第２給電部材６２とシャフト５１との接点でもある。よって、第２給電部材６２の先端がプレスライン２５の内側に位置していることは、図３に示されるように、シャフト５１の第２給電部材６２に対する当接位置Ｐがプレスライン２５の内側に位置していることを意味する。言い換えれば、ダイヤフラム２０を補強するプレスライン２５が、シャフト５１の第２給電部材６２に対する当接位置Ｐに対応する位置よりも外側に形成されていることを意味する。

図３に示されているダイヤフラム２０（シャフト５１と第２給電部材６２との接点（＝当接位置Ｐ）に相当する位置よりも外側にプレスライン２５が形成されている）は、図６に示されているダイヤフラム１２０（シャフト１５１と給電部材１６２との接点(＝当接位置Ｐ)に対応する位置よりも内側にプレスライン１２５が形成されている）に比べて、プレスライン２５による補強部位が径方向外側に拡張されている。このため、図３に示されているダイヤフラム２０は、図６に示されているダイヤフラム１２０に比べて、シャフト５１（シャフト１５１）と第２給電部材６２（給電部材１６２）との接触に起因する偏荷重を受けたときの変形量のばらつきが小さい。

特に、図３に示されているダイヤフラム２０に形成されているプレスライン２５は、第２給電部材６２の長手方向を短軸方向とし、第２給電部材６２の長手方向と直交する方向を長軸方向とする楕円形に形成されている。よって、ダイヤフラム２０は、プレスライン２５の短軸方向（図３の紙面左右方向）における強度に比べて、プレスライン２５の長軸方向（図３の紙面上下方向）における強度の方が高い。一方、第２給電部材６２は、プレスライン２５の長軸方向（図３の紙面上下方向）において、ダイヤフラム２０の中心の一側に位置している。よって、ダイヤフラム２０がシャフト５１（図１，図２）と第２給電部材６２との接触に起因する偏荷重を受けたとしても、当該ダイヤフラム２０の中心の他側（第２給電部材６２が位置している側とは反対側）の変形が抑制される。つまり、ダイヤフラム２０の変形量のばらつきが抑制される。この結果、本実施形態に係るホーン１からは、周波数や音圧が安定した音が発せられる。

図４，図５は、本実施形態に係るホーン１及び比較例として用意したホーンを同一条件の下で作動させたときにそれぞれのホーンから発せられた音の基本周波数及び音圧（オーバーオール値）の測定結果を示す図である。本実施形態に係るホーン１と比較例として用意したホーンとの違いは、ダイヤフラムの構造のみである。具体的には、比較例として用意したホーンが備えるダイヤフラムに形成されているプレスライン（プレスライン２５に相当）は円形であり、シャフト（シャフト５１に相当）と第２給電部材（第２給電部材６２に相当）との接点（当接位置Ｐに相当）は、ダイヤフラムの径方向においてプレスラインの外側に位置している。但し、比較例として用意したホーンが備えるダイヤフラムの材質，直径，厚さ等は、全て本実施形態に係るホーン１が備えるダイヤフラム２０と同一である。

図４，図５に示されているように、本実施形態に係るホーン１から発せられた音は、比較例として用意したホーンから発せられた音と比較して、基本周波数及び音圧の両方においてばらつきが小さく、安定していた。

本発明は上記実施形態１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。例えば、ダイヤフラムに形成されるプレスラインの形状は楕円形に限られず、例えば円形であってもよい。

１ ホーン
１０ ケース
１１ 開口部
２０，１２０ ダイヤフラム
２０ 振動板
２１ 取付け穴
２２ 中央部
２３ 中間部
２４ 周縁部
２５，１２５ プレスライン
３０ カバー部材
３１ 空気室
３２ 発音開口部
４０ 共鳴管（カーリング）
５０ 駆動機構
５１，１５１ 可動鉄心（シャフト）
５２ 固定鉄心（ポール）
５３ ソレノイドコイル（コイル）
５４ 軸部
５５ 大径部
５６ 挿入部
６０ スイッチ
６１ 第１給電部材
６１ａ 固定接点
６２ 第２給電部材
６２ａ 可動接点
６３ プラス端子
６４ マイナス端子
１６２ 給電部材
Ｐ 当接位置

Claims (5)

1. 開口部を備えるケースと、
   前記ケースの前記開口部を閉塞する振動板と、
   前記振動板に設けられた取付け穴に連結された可動鉄心、前記可動鉄心と同軸の固定鉄心及び前記固定鉄心の周囲に設けられたソレノイドコイルを含み、前記可動鉄心を軸方向に往復動させて前記振動板を振動させる駆動機構と、
   固定接点が設けられた第１給電部材と、
   可動接点が設けられた第２給電部材と、
   前記振動板に形成され、当該振動板を補強するプレスラインと、を有し、
   前記可動鉄心は、前記固定鉄心に近づく方向に移動する際に、前記第２給電部材に当接して当該第２給電部材を撓ませて前記可動接点を前記固定接点から離間させ、
   前記プレスラインは、前記振動板の前記取付け穴を囲む環状に形成され、
   前記可動鉄心の前記第２給電部材に対する当接位置は、前記振動板の径方向において前記プレスラインの内側に位置している、ホーン。
2. 前記振動板は、前記取付け穴の周囲に設けられた平坦な中央部と、前記中央部の周囲に設けられた傾斜した中間部と、前記中間部の周囲に設けられた平坦な周縁部と、を含み、
   前記プレスラインは、前記周縁部と前記中間部との境界に形成されている、
   請求項１に記載のホーン。
3. 前記プレスラインが、前記振動板の平面視において楕円形である、請求項２に記載のホーン。
4. 前記プレスラインが、前記第２給電部材の長手方向を短軸方向とし、前記第２給電部材の長手方向と直交する方向を長軸方向とする楕円形である、請求項３に記載のホーン。
5. 前記可動鉄心には大径部が形成され、
   前記大径部の下面が前記第２給電部材の先端に当接して当該第２給電部材を撓ませることにより、前記可動接点が前記固定接点から離間される、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のホーン。

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