JP2022029501A - 発音装置組込型インストルメントパネル - Google Patents

Abstract

【課題】 発音装置の発生する音の伝達効率がよく、大きな設置スペースを必要としない、発音装置組込型インストルメントパネルを提供する。【解決手段】 インストルメントパネル１は、その上面パネル裏側に一体成形された取付部１０と、取付部１０に取り付けられた発音装置２とを備えている。発音装置２は、音源モジュール２０と、音源モジュール２０を球中心部分に収納する半球状の構造体２１と、を有している。取付部１０は、構造体２１の半球面と全体的に当接する凹状半球面の当接面を有している。上記インストルメントパネル１は、発音装置２の発生する音の伝達効率がよく、大きな設置スペースを必要としない。【選択図】図２

Description

本開示は、発音装置が組み込まれたインストルメントパネルに関する。

自動車などの車両の車室内には、音楽などを聞くための発音装置が設けられる。発音装置は、乗員の聴環境を考慮して、インストルメントパネルの上面や前ドア前下方部に取り付けられることが多い。このような発音装置としてはコーンを有するスピーカが一般的であり、その前面には保護のためのグリルが設けられる。また、メインスピーカに加えて、Ａピラーやドアミラーの根元に発音装置（ツイータ）が設けられたり、低音を出力するウーファが設けられたりすることもある。

下記特許文献１では、車両内装材を振動させることで音を出力する発音装置が開示されている。この発音装置は、車両内装材（インストルメントパネル）を振動させることで音を出力するので、車両内装材の表面にスピーカグリルなどが設けられることはなく、美麗な外観を呈するものとなる。

特開２０２０－９２３６４号公報

このように発音装置をインストルメントパネルに設ける場合、音の伝達効率が低いので、音源モジュールをインストルメントパネルの内面に単純に接触させるだけでは十分な音量を得ることは困難である。また、発音装置をインストルメントパネルの内部に閉鎖的に配置するレイアウトされる。従って、十分な音量を得るには、体積的に大きな音源モジュールが必要となる。しかし、音源モジュールを含む発音装置をインストルメントパネルの内部の閉鎖的な空間に配置するに設置スペースが限られており、インストルメントパネルの内部に体積的に大きな発音装置を設置するスペースを確保するのは困難である。

本開示の目的は、発音装置の発生する音の伝達効率がよく、大きな設置スペースを必要としない、発音装置組込型インストルメントパネルを提供することである。

本開示の発音装置組込型インストルメントパネルは、インストルメントパネルの上面パネル裏側に一体成形された、発音装置の取付部と、この取付部に取り付けられた発音装置とを備えている。発音装置は、音源モジュールと、この音源モジュールを球中心部分に収納するほぼ半球状の構造体とを有している。取付部は、構造体の半球面と全体的に当接する凹状半球面状の当接面を有している。

本開示によれば、発音装置の発生する音の伝達効率がよく、大きな設置スペースを必要としない、発音装置組込型インストルメントパネルを提供することができる。

実施形態に係る発音装置組込型インストルメントパネル正面外観図である。 上記インストルメントパネルの一部断面分解斜視図である。 図１におけるＩＩＩ－ＩＩＩ線断面図である。 上記発音装置が組み込まれるインストルメントパネル裏側を示す一部断面斜視図である。 別の実施形態に係る図４相当図である。

以下、実施形態に係るインストルメントパネル１について図１～図４を参照しつつ説明する。

図１に示されるように、発音装置２が組み込まれたインストルメントパネル１は、車両の車室内の最も前方に配置されている。インストルメントパネル１の上面の左側及び右側に、それぞれ発音装置２が内蔵されており、左右の発音装置２によってステレオの音場を構成することが可能である。インストルメントパネル１は、いわゆるセンタメータタイプのインストルメントパネルであり、その中央には速度などの各種情報を表示するセンターディスプレイ３も組み込まれている。

発音装置２は、インストルメントパネル１の内側に取り付けられており、インストルメントパネル１の上面には、スピーカグリルのようなものが露出されることはなく、その外観は美麗である。また、スピーカグリルを設けると内部にホコリが溜まるが、本実施形態ではそのような問題もない。なお、本実施形態に係るインストルメントパネル１は、表面が塗装されているが、表面に発泡樹脂層及び表皮材を有する構造を備えていてもよい。発音装置２は、音楽の再生のみならず、乗員への音声による情報の提供や、警告音による乗員への注意喚起を行うことも可能である。

図２に示されるように、インストルメントパネル１の裏側には、発音装置２が取り付けられる取付部１０が形成されている。なお、本実施形態のインストルメントパネル１は、上述したように表面が塗装されているので、表面に塗膜１３を有している。取付部１０は、インストルメントパネル１の本体（基材）の射出成形時に一体成形される。図３及び図４に示されるように、本実施形態の取付部１０は、インストルメントパネル１の内面から立設された、複数の放射リブ１１と複数の環状リブ１２とで構成されている。取付部１０は、放射リブ１１及び環状リブ１２からなる格子状のリブによって形成されている。

放射リブ１１は、中心Ｏから放射状に１６個形成されている。各放射リブ１１の中心Ｏ側（内側）の内端縁１１ｉは円の一部を形成しており、中心Ｏに対して反対側に位置する放射リブ１１の内端縁１１ｉと共に半円を形成している（図３参照）。すなわち、この半円状の内端縁１１ｉが、中心Ｏの周りに８組形成され、この８組の内端縁１１ｉによって凹状半球面の当接面１０ａが形成されている。また、各放射リブ１１の外側の外端縁１１ｏは、当接面１０ａの外周縁からインストルメントパネル１の内面へと直線的に形成されている。各放射リブ１１は、ほぼ三角形の形状に形成され、その最も長い辺でインストルメントパネル１の本体と結合されるので、放射状の複数の放射リブ１１は、取付部１０のインストルメントパネル１の本体との結合強度を向上させている。

一方、環状リブ１２は、中心Ｏに対して同心円状に４つ形成されている。なお、中心Ｏの部分にも、環状ではなく円柱状の小さなボス１２ｂが形成されている。各環状リブ１２は、各放射リブ１１と直角に交差しており、取付部１０の強度及び剛性を向上させている。各環状リブ１２の端縁１２ｅ（及びボス１２ｂ）の高さは、放射リブ１１の内端縁１１ｉ又は外端縁１１ｏの高さに一致されている。ここで、上述した当接面１０ａの内部に位置する２つの環状リブ１２については、それらの環状の端縁１２ｅも半球状の当接面１０ａを形成している。ボス１２ｂの端面も半球状の当接面１０ａを形成している。

上述した半球状の当接面１０ａを介して、発音装置２が取付部１０に取り付けられる。発音装置２は、音源となる振動を発生させる音源モジュール２０と、この音源モジュール２０を収納した状態で上述した取付部１０に取り付けられる構造体２１と、音源モジュール２０の振動を制御する制御ユニット２２とを備えている。なお、発音装置２は、音源モジュール２０を構造体２１に固定するための一対のブラケット２３も備えている。なお、音源モジュール２０の構造体２１との固定は、ブラケット２３以外の固定機構によって固定されてもよい。

本実施形態の音源モジュール２０は、音の原因となる振動を電力によって発生させる振動体である。音源モジュール２０は、小型スピーカでもよい。音源モジュール２０には、制御ユニット２２を介して電力が供給される。制御ユニット２２は、車両の他のコントローラと接続されており、制御に関わる信号と電力とを供給される。構造体２１は、音源モジュール２０が発生した振動を効率よく、かつ、放射状にインストルメントパネル１に伝達するための部材であり、アルミ・マグネシウム・銅・硬質樹脂などによって形成されている。

構造体２１は、半球状の形状を有しており、その球中心部分に音源モジュール２０を収納する収納穴２１ａが形成されている。収納穴２１ａは、音源モジュール２０の外表面と面接する内面を有している。このため、音源モジュール２０の振動は、効率よく構造体２１に伝達される。また、構造体２１の球面状の外面は、上述した取付部１０の当接面１０ａ（内端縁１１ｉ及び端縁１２ｅ）と全体的に面接する。伝達された音源モジュール２０の振動は、半球状の構造体２１を介して放射状に伝達され、その後、当接面１０ａを介して取付部１０の放射リブ１１及び環状リブ１２に伝達される。

この振動は、さらに、放射リブ１１及び環状リブ１２を介してインストルメントパネル１の上面パネルに伝達される。上述したように、放射リブ１１及び環状リブ１２は格子状に構成されており、その剛性は高く、振動（音）の伝達効率が高い。また、放射リブ１１及び環状リブ１２の形状も当接面１０ａからインストルメントパネル１の上面パネルに向けて大きくなる形状であるので、振動（音）は構造体２１から上面パネルへと効率よく放射状に伝達される。

この過程で、振動が音に変換され、インストルメントパネル１の上面を音場として、この上面から車室内に音が出力される。構造体２１の大きさは、取付部１０の形状によって調整され得る。また、取付部１０の放射リブ１１及び環状リブ１２の厚さや大きさは、音（音質や音量）の調整パラメータとして調整され得る。インストルメントパネル１の上面の広い面積から車室に向けて出力された音は、広く拡散すると共にフロントガラスによる反射もあり、車室内に広く良質な音を提供することができる。

良質な音を発生させるには、大型のスピーカを設置したり、複数のスピーカを設置したりするのが一般的である。しかし、コストが増加するだけでなく、設置スペースを確保するのが難しいという問題がある。本実施形態によれば、前席乗員の耳に近い位置で広い面積の音場を確保することができる。また、構造体２１及び取付部１０によって放射状に拡散されるため、複数のスピーカを設置するが必要なく、広範囲に音を出力することができる。従って、本実施形態によれば、低コストで伝達効率の高い音場を提供することができる。

本実施形態では、上述したように半球状の構造体２１を有する発音装置２とこの構造体２１の半球面と当接する凹状半球面の当接面１０ａを有する取付部１０とが設けられている。これにより、上述したように良質の音を広範囲に提供できる。ここで、円柱状の構造体の円形端面をインストルメントパネル１の上面パネルの裏面に直接当接させた場合（取付部１０無し）の、本願実施形態との比較を行った（構造体の形状が異なる場合の検討）。本実施形態の半球状の構造体２１の半径＝円柱状構造体の半径＝ｒとした（材質は同じ）。両者でＱ値を比較した場合、本実施形態の半球状の構造体２１の方がＱ値を小さくすることができることが分かった。

ここで、Ｑ値は、品質係数（Quality factor)とも呼ばれ、主に振動の状態（共振の度合い）を表す無次元量である。Ｑの値が低いということは共振を素早く制御できることを示している。逆に、Ｑ値が高いということは共振が長く続いている（安定している）ということである。ここでは、振動でも「音」の質の評価であるため、Ｑ値は低い方がよい。Ｑ値が低い方が、音の立下りがよく、メリハリのある音を出力できる。なお、円柱状の構造体をインストルメントパネル１に直接当接させる場合は、この当接している範囲のみが局所的に振動されるため、広がりのある音を提供することはできないという側面もある。

また、半球状の構造体２１（当接面１０ａ）の面積は（４πｒ^２）／２＝２πｒ^２である。一方、円柱状の構造体の音を伝達する円形端面の面積はπｒ^２である。従って、伝達面積も半球状の構造体２１の方が倍の面積であり、伝達効率に優れている。また、半球状の構造体２１によれば音（振動）を放射状に広げることができるが、上述したように、円柱状の構造体では伝達面が平面であるので音（振動）を放射状に広げることは難しい。

本実施形態によれば、凹状半球面の当接面１０ａを有する取付部１０がインストルメントパネル１の裏側に設けられると共に、発音装置２が当接面１０ａに当接される半球状の構造体２１を備えている。構造体２１の中心には音源モジュール２０が収納され、振動（音）は、音源モジュール２０からインストルメントパネル１まで、構造体２１及び取付部１０を介して放射状に伝達される。この結果、インストルメントパネル１の表面には広範囲の音場が形成されて、この音場から音が広く出力される。

また、構造体２１及び取付部１０によって振動（音）が効率よく伝達されるため、音源モジュール２０を大型化する必要はなく、スペース効率よく発音装置２を組み込むことができる。さらに、音源モジュール２０は、構造体２１及び取付部１０によってしっかりと保持されるので、周囲の部品を振動させることもない。これらの結果、本実施形態のインストルメントパネル１は、発音装置２の発生する音の伝達効率がよく、大きな設置スペースを必要としない。

また、本実施形態のインストルメントパネル１の上面にスピーカやそのグリルなどが露出されるようなことはなく、美麗な外観を実現することができる。さらに、多くのスピーカを配置することなく良質の音を提供できると共に、取付部１０はインストルメントパネル１の成形時に形成することができるので、コスト増加を抑制できる（コストを低減できる）。

本実施形態では、当接面１０ａが、複数のリブ（放射リブ１１及び環状リブ１２）の端縁（内端縁１１ｉ及び端縁１２ｅ）によって形成されている。当接面１０ａの半球面の中心Ｏから放射状に伸びる放射リブ１１、及び、中心Ｏに対して同心円状に配置された環状リブ１２によって格子状のリブが構成されている。この結果、取付部１０の剛性向上による音の伝達効率向上と共に、当接面１０ａでの半球状の構造体２１と取付部１０との接触面積拡大による音の伝達効率向上を実現することができる。

図５に別の実施形態を示す。本実施形態のインストルメントパネル１Ａは、上記実施形態に対して、取付部１０の当接面１０ａの形成形態のみが異なる。以下、上記実施形態とは異なる構成のみを説明する。上記実施形態と同一又は同等の構成に関しては、同一の参照符号を付して、重複する説明は省略する。

本実施形態では、取付部１０の当接面１０ａを形成する部分が一つの大きな円柱状のボス１２ｂとして形成されており、このボス１２ｂの端面が凹状半球面の当接面１０ａとなっている。ボス１２ｂは、インストルメントパネル１Ａの射出成形時にインストルメントパネル１Ａの本体（基材）と一体成形される。ボス１２ｂの外側には、上記実施形態と同様に放射リブ１１及び環状リブ１２も形成されており、取付部１０のインストルメントパネル１Ａの本体との結合強度を向上させている。

上述したように、ボス１２ｂは射出成形によってインストルメントパネル１Ａと一体成形される。このため、ボス１２ｂの体積が大きいと、成形後の冷却時にボス１２ｂの樹脂収縮によるヒケが、当接面１０ａやインストルメントパネル１Ａの上面に生じてしまう。ヒケが生じるとインストルメントパネルの外観が損なわれると共に、当接面１０ａと構造体２１との当接面積が減ってしまう。当接面１０ａと構造体２１との当接面積が減れば、振動（音）の伝達効率が低下する。そこで、本実施形態では、ヒケを防止するためにボス１２ｂに複数の有底穴１２ａが形成されている。有底穴１２ａの底板はインストルメントパネル１Ａの上面パネルである。

有底穴１２ａは、ヒケを効果的に防止できるように配置されている。本実施形態では、有底穴１２ａは、中心Ｏに対して同心円状に、かつ、周方向に断続的に配置されている。なお、有底穴１２ａは、インストルメントパネル１Ａの成形金型の抜き方向に延設される。このようにボス１２ｂによって当接面１０ａを形成することで、構造体２１と取付部１０との当接面１０ａでの接触面積を増やすと共に、当接面１０ａとインストルメントパネル１Ａの上面との間の中実部分を増やすことができる。この結果、振動（音）の伝達効率をさらに向上させることができる。

本実施形態によれば、上記実施形態と同様に、振動（音）を、音源モジュール２０からインストルメントパネル１Ａまで、構造体２１及び取付部１０を介して放射状に伝達させることができる。この結果、インストルメントパネル１の表面には広範囲の音場が形成され、この音場から音が広く出力される。また、上記実施形態と同様に、スペース効率よく発音装置２を設けることができ、周囲の部品を振動させることもない。これらの結果、本実施形態のインストルメントパネル１Ａでも、発音装置２の発生する音の伝達効率がよく、大きな設置スペースを必要としない。さらに、上記実施形態と同様に、インストルメントパネル１Ａの美麗な外観を実現することができ、かつ、コスト増加を抑制できる（コストを低減できる）。

特に本実施形態では、当接面１０ａが、円柱状のボス１２ｂの端面によって形成されている。従って、上述したように、当接面１０ａにおける構造体２１と取付部１０と伝達面積を増加させる事ができる。また、当接面１０ａとインストルメントパネル１Ａの上面との間の中実部分を増やすことができる。この結果、振動（音）の伝達効率をさらに向上させることができる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、インストルメントパネル１の上面の左側及び右側にそれぞれ発音装置２が設けられた。しかし、発音装置２が、インストルメントパネル１の上面の中央に一つだけ設けられてもよい。あるいは、発音装置２は、インストルメントパネル１の上面パネル以外の部分に組み込まれてもよい。

また、当接面１０ａは、正確に半球状でなくともよく、ほぼ半球状であればよい。すなわち、潰れた半球状であってもよいし、楕円球状の半球状であってもよい。さらに、図４に示される実施形態では、放射リブ１１及び環状リブ１２による格子状のリブによって当接面１０ａが形成された。しかし、放射リブ１１のみによって当接面が形成されてもよいし、環状リブ１２のみによって当接面が形成されてもよい。また、リブが格子状に形成される場合に、直交する縦リブ及び横リブによって格子状に形成されてもよい。これらの場合も、半球状の当接面１０ａを形成する取付部１０の剛性を確保して振動（音）の伝達効率を向上させることができる。

図４に示される実施形態では、ヒケ防止のために有底穴１２ａが形成されたが、ヒケが形成されないのであれば有底穴１２ａは設けられなくてもよい。また、インストルメントパネル１Ａの表面に発泡樹脂層が形成されるような場合は、インストルメントパネル１Ａの表面に関しては多少のヒケは許容され得る。このような場合は、当接面１０ａのヒケを抑止し得る成形金型内での樹脂流を（射出圧力やゲート位置の調整などで）実現することで、有底穴１２ａを形成しないことも考えられる。

１，１Ａ インストルメントパネル
１０ 取付部
１０ａ 当接面
１１ 放射リブ
１２ 環状リブ
１２ｂ ボス
２ 発音装置
２１ 構造体
Ｏ 中心

Claims (3)

1. 発音装置組込型インストルメントパネルであって、
   前記インストルメントパネルの上面パネル裏側に一体成形された、前記発音装置の取付部と、
   前記取付部に取り付けられた前記発音装置と、を備えており、
   前記発音装置が、音源モジュールと、前記音源モジュールを球中心部分に収納するほぼ半球状の構造体と、を有しており、
   前記取付部が、前記構造体の半球面と当接する凹状半球面の当接面を有している、ことを特徴とするインストルメントパネル。
2. 前記当接面が、複数のリブの端縁によって形成されており、
   複数の前記リブが、前記当接面の半球面の中心から放射状に伸びる放射リブ、前記中心に対して同心円状に配置された環状リブ、又は、前記放射リブ及び前記環状リブとからなる格子状のリブである、ことを特徴とする請求項１に記載のインストルメントパネル。
3. 前記当接面が、円柱状のボスの端面によって形成されている、請求項１に記載のインストルメントパネル。

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