JP4180662B2 - パネル形状音響放射要素を備えるラウドスピーカーを有する人員用乗物 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、人員用乗物に関し、特にパネル形状音響放射要素を備えるラウドスピーカーを有する人員用乗物に関する。
背景技術
本発明の実施例は、一般的にいって、或いは具体的にいって、本出願人のPCT出願であるWO97/09842の教示を実行することにより達成できる性質、構造及び形状の部材を使用する。すなわち、この種の部材は、厚さに対して横方向に延びる作動領域、必ずしも必要なことではないが多くの場合該部材の縁まで延びる作動領域における撓み波により、入力振動エネルギを維持し、伝播する能力を有し、共振モード振動成分が前記領域にわたり分布して大気と良好な音響結合を行い得るように、撓み剛性の異方性を有するか又は有しない形状にされ、前記領域における音響的振動活動とこの振動活動の音響的成分に対応する信号、通常は電気的なものである信号とに関し、励起手段についての、特にその作動的に活性な、すなわち可動な部品についての、所定の好ましい位置又は場所を前記領域内に有するものである。
これらの部材は、ここでは分布モード音響ラジエータと呼ばれ、上述したPCT出願WO97/09842におけると同様な特徴を有するか、そうでない場合には、特にここで与えられる特徴を有する。
特に、本発明は、自動車や航空機、船舶、鉄道列車等の人員用乗物に使用される共振音響ラジエータラウドスピーカーの形態の音響装置と、該ラウドスピーカーを装備した乗物に関する。
発明の開示
本発明は、人員用室を有し、該人員用室に、分布モード音響ラジエータと該ラジエータに取り付けられ該ラジエータを振動させてこれに共振を起こさせる励振器とからなるラウドスピーカーを有することを特徴とする乗物である。
このラジエータは、人員用の座席又は人員用室のドアと一体にすることができる。ラジエータは、人員用室のインテリア、例えば壁や床、或いはルーフと一体にすることができる。したがって、ラジエータは、自動車又は同様なもののルーフライニングと一体にすることができる。乗物内に複数のこの種ラジエータを配置することができる。
乗物は、人員用室内に、又は人員用室の一部を構成するものとして、プラスチック又は繊維質の成形部品を備えることができる。
ラジエータは、セル状コアが表皮層の間に挟まれた剛性の軽量パネルから構成することができ、この場合、一方の表皮をモールドされる部品と一体に形成することができる。この一方の表皮は、該部品の平均壁厚と比較して薄くすることができる。前記一方の表皮は、ラジエータの弾性的囲いを形成する溝、又は、分布モード撓み作動の領域を定めるのを助けるスロットにより囲まれた構成とすることができる。
他の態様では、本発明は、分布モード音響ラジエータと、該ラジエータ上に取り付けられて該ラジエータを振動させ共振を生じさせる励振器とを有するラウドスピーカーからなる乗物用の部品である。
本出願人の国際出願WO97/09842に記載された分布モードラウドスピーカーの原理を採用することにより、現存の構造を、直接的に又は適応化ないしは修正を行って、或いはオリジナル設計を施して使用し、有効なラウドスピーカーとして作動するようにすることが可能である。
分布モード型作動は、音響ラジエータとして作動することを意図された構造内にモード的共振が有効に拡がるものである。この原理は、広い範囲での音の再生を可能にする良好なモード状密度を達成する構造上の特性や、幾何学的特性及び駆動点について教示するものである。幾つかの構造物、例えば現存の、或いは予め製造されたパネル又は同様なパネルは、関心ある周波数範囲において本来的にそのような特性をもっており、これらについては、適当な数学的及び機械的解析により、有用な音響出力にとって理想的な駆動点と励振器及びその特性を求めることができる。
明らかなことであるが、現存の構造物、すなわち取り付けられた構造物が適当である場合には、音楽のためのものであるか、或いは、例えば安全を助長するためのハンドフリー移動電話のような会話用途であるかに拘わらず、ラウドスピーカーをさらに追加して作動させることにとって、非常に便利であり、有用性があり、装飾的にも価値があり、さらに加えて、価格上の利点がある。このクラスのスピーカは、重量の低減と乗物の乗員にとって衝撃に対する安全性を大幅に高める。
潜在的な空気負荷の影響を含む構造的及び音響的分析を前提として、現存の内部ドアパネル又は又は荷物棚或いは同様なもの、若しくはヘッドライニングは、その取付部に改修を施すか、セクション材やパネルのような補強部材を加えて、意図する作動範囲において意図する分布モード形態により近い性能を達成できることがある。
また、現存のプラクティスに対して両立性がある場合、或いはそうでない場合において、これらのパネルユニットは、本出願人の国際出願WO97/09842に記載された原理に基づいて、乗物の輸送具としてのインテリア或いは一般用途としてのインテリアに使用する場合に分布モードの可能性を備えるように、或いはレール車両やバス等の部屋よりも小さい寸法を有するように、構成し設計することができる。
音響要素は頑丈であり、耐水性及び環境に対する耐性があり、グリルカバーや開口又はその有効な作動のために保護を必要としないので、この分布モード原理は自動車の用途に特に適している。事実、パネルの音響部分は完全に一体化することができ、これを備えるために外部からの作業は必要でなく、このことは又、ラウドスピーカーシステムの存在が外から視覚的に認識できるようになるのを避けたい、というインテリアデザインにとって都合がよいものとなる。
音響システムを乗物に装備する場合において、分布モード原理は、該システムを予め製造されたユニット内に完全に一体化すること、例えばルーフライトのような関連するサービス品及び関連する制御及び表示技術をたった一つのワイヤハーネスにより接続できるようにして組立コストを低減することを含めて、完全に一体化することを可能にする。さらに、より進んだ設備を例えば乗物のルーフに一体化することは、この製品の技術的価値を高める。
分布モードスピーカは、広い周波数範囲での作動が可能であり、一般に広い周波数範囲で作動するように設計されており、特に独特な点として、付加的な駆動要素又はクロスオーバーネットワークを使用することなく可聴周波数の最も高いところまで達することが可能であるが、幾つかのパネル構造では、比較的低い基本的な撓み周波数のために、低い周波数範囲でも有効に作動することができる。通常の中間周波数又は高周波数範囲のために組み込みその他の形の分布モードスピーカ要素を採用する場合には、問題となる構造パネル又はモジュールパネルの固有の低い周波数を利用して音の再生を行い、低周波数範囲において理想化され高い範囲のユニットに適合するように働くようにすることができる。その結果、このパネルを二重の目的で働かせることができる、という利点のある付加的な作動が達成され、低周波数範囲を、一般にサブウーファーと呼ばれるボックス型ユニットによりカバーされる範囲にまで伸ばすことができ、特徴的には、１５０Ｈｚ以下の範囲における作動、そして２０Ｈｚという可聴限界又はその近傍まで伸ばすことができる作動が可能となり、この低い方の限界は依然として人の知覚により感じることができ、広い記録バンド幅の音楽信号の再生の楽しみを助長することができる。これらの材料及びこれらと同様な材料の組み合わせからなる樹脂接合複合体による重い構造物の大型構造パネルは、低い範囲に拡がるモード状共振を有し、具体的には、本出願人の国際出願Wo97/09859、WO97/09861、WO97/09858において分布モードラウドスピーカーに適するものとして説明されているものを含む、駆動力及び固有共振の点で大型のパネルに良く適合するように理想化された多数の電磁的加振器により駆動することができる。
音響システムを乗物の設計に組み込むこと、また、照明ユニットとともに組み込むことは、現代の手法において重要な特色である。分布モードスピーカは、邪魔になる物のない、完全に隠された形にもできる音響システムを設計でき、このような用途に特に適している。共振パネル又は他の形態のいずれでも、フルレンジ型のラウドスピーカーは、低周波数範囲で有効なように設計された分布モードパネルを共振させることによって増音できる。低周波数範囲の音は本質的に方向性がなく、設置の制限が大幅に除かれる。したがって、低周波数範囲の分布モードパネルは、座席の下方の保護された領域に配置するか、或いは座席のパネル下に組み込むことができる。電磁加振器によって低周波数作動を行うのに適した乗物部品としては、荷物棚、ヘッドライニング、及びドア内張りパネルがある。
ヘッドライニングは、樹脂含浸繊維構造のベースに音響的に多孔性の薄い発泡体を重ねて、繊維又は他の装飾被覆を施したものとすることができる。一つの実施形態では、ヘッドライニングのベースに一又はそれ以上の孔を穿孔し、この孔に小型の分布モードスピーカを弾性的に支持して、音が多孔性の層を通して伝達されるようにすることで、乗員の頭部の上方に一又はそれ以上のチャンネルを都合良く形成することができる。これらの別々に形成された分布モードスピーカは、中間周波数及び高周波数範囲により適しており、この場合には、低周波数範囲は、適当な電磁励振器によりヘッドライニングの構造を共振させることにより再生することが好ましい。この設計における分布モードスピーカの特筆すべき長所は、ホットスポットや近接効果がなく、そのために乗物の人員にとって優れた音の分布が達成される、ということである。
製造においては、小型の分布モードスピーカは、ヘッドライニング等の中に鋳込むことができ、構造が簡単になる。パワーが過剰になり後で修理をする必要性が生じる可能性を避けるために、例えば自己リセット型の正温度係数抵抗器のようなサーマルリミッタをワイヤハーネス内に装備して励振器を保護することができる。
本発明のラウドスピーカーは、現存の表面又は部分的に修正した表面を使用して、或いは分布モードラウドスピーカーを乗物の種々のライニング及びトリミングに、例えば着席者の頭が接触する側とは反対側のヘッドレストパネルに、鋳込んだり適当に取り付けたりすることによって、通常の乗物に装備することができる。
低周波数で作動するように設計された分布モード音響ラジエータ、すなわちサブウーファーは、座席下部の領域又は座席の背当てのような場所に配置することができ、また、適当な剛性のあるヘッドライニング全体に適用することもできる。
中間から高周波数までの音の再生は、内部トリミングの、具体的には、天井ライナーや、ドアライナー、荷物棚、サンバイザー又はダッシュボード真空成形その他の成形工程において、分布モードラウドスピーカーを取り付けたり、装着したりすることにより達成できる。
バス周波数は、天井ライナー又は後部荷物棚に適当な励振器を付けることによって、或いは、座席の下や座席の後部に、又はドアライニングに、或いは床カバーに、別部品からなる分布モードパネルを取り付けることによって形成できる。特定の用途では、乗物の脚部空間に取り付けたパネルラジエータのためのホーンとして該空間を利用して、バス周波数を増幅することができる。スピーカが人員の頭に近い場合には、特に天井ライナーやヘッドレストに適用する場合には、公知の適当な信号処理システムとともに、バンド幅及び遮断比について良好なノイズ消去技術を付加的に利点を与えるものとして装備することができる。
分布モードラウドスピーカーの非常に広い分散特性と音の拡散特性のために、乗物の室内において、良好な信号対ノイズ比でもって均一な音の分布が達成できる。分布モードラウドスピーカーパネルにおける音響パワー分布の非常に均一な性質のために、「音響的バランス」と、さらには「動的ロード・ノイズ減少」すなわちノイズ消去の効果を一層高める結果が、DSP（デジタル信号処理）法によって達成できる。
電気動力学的励振器を使用する分布モードスピーカパネルの電気的に両立性ある性質のために、現存の電子技術及び増幅技術を使用することができる。
乗物製造業者が採用する現在の製造手順のために、製造業者は、予め試験された完全に機能的なサブ組立体を購入することを好む。上述の適用例は、製造上及びサブ契約上のこの好ましい手法に適応できるものである。
【図面の簡単な説明】
本発明を例示として添付の図面に概略的に示す。図において、
図１は、本発明により構成された自動車のルーフ又はヘッドライニングの平面図である。
図２は、図１のヘッドライニングの一部を側面からみた断面図である。
図３は、自動車の前部の斜視図である。
図４は、図３に対応する平面図である。
図５は、自動車の内部の一部を示す図である。
発明を実施するための最良の形態
図１及び図２に、自動車（図示せず）のルーフすなわちヘッドライニング１が示されており、このヘッドライニングは、成形により形状を付された樹脂含浸繊維材料の本体２を備え、該本体は、下側を弾性発泡層、例えばプラスチック材料又はゴムにより覆われており、この層は又、織布又は類似物の装飾用表皮層４により覆われている。
図示するように、国際出願WO97/09842に記載された共振パネル状音響ラジエータ型ラウドスピーカー５が４個、ヘッドライニングの厚さ方向内側に設けられ、該ヘッドライニングにおいて、自動車の乗員の頭のほぼ上方に位置するように配置されている。４個のラウドスピーカー５は、中間／高周波数ラウドスピーカーとして形成されたものである。これに加えて、対向する対の振動励振器が、ヘッドライニングの本体の上に直接取り付けられ、国際出願WO97/09842に記載された分布モード音響ラジエータとして作動するサブウーファーのように該ヘッドライニングを低周波数で励振する。振動励振器は、国際出願Wo97/09859、WO97/09861、WO97/09858に記載された種類のものでよく、好ましくは、電気動力学的慣性装置である。それぞれのラウドスピーカーと室内灯１８のような他の部品に電力を供給するワイヤハーネス７が、ヘッドライニングに一体に設けられている。励振器を過負荷から保護するために、ラウドスピーカーへのワイヤ７に電流リミッタ８を設けることが望ましい。ヘッドライニングに後方視用ミラー１９が設けられるように示されている。
図２に示すように、中間／高周波数ラウドスピーカー５は、ヘッドライニングの本体２の厚さ内に、かつ、弾性発泡層３の厚さを局部的に減少させることによって形成された凹部９内に設けられ、この凹部によって発泡層は音響的に透過性となっている。共振恩給ラジエータを形成しWO97/09842の教示に従って製造された、例えば樹脂含浸繊維からなる剛性のある軽量でほぼ矩形のパネルモノリス１０が、それぞれの凹部９において、例えば発泡エラストマー材料製の、本体に取り付けられパネル１０の縁付近に固定された、個別の弾性支持要素１１上に取り付けられている。振動励振器１２が撓み波をパネルに印加するように該パネル１０に取り付けられ、該パネル上でWO97/09842において説明されたように配置されている。励振器１２は、電気動力学的なものでよく、慣性型のものとすることができる。
図３及び図４は、ルーフを有する自動車１５を、分かり易くするためにヘッドライニングを省略して示すもので、上述した形式の音響ラジエータパネル型ラウドスピーカー５が乗員の脚部空間１３の内部ライニング１４に設けられた状態を示しており、この配置は、脚部空間の部分的に囲われた容積が音響信号を強めるホーン又は共振器として作用する、という利点がある。ラジエータは、低周波数のもの、すなわちサブウーファー型のラウドスピーカーとすることができる。
図５において、上述の形式の自動車１５が、自動車のウインドシールド１６の上部に取り付けたサンバイザー１７に組み込まれた分布モード音響ラジエータ型ラウドスピーカー５を付加的に備えている。サンバイザー１７は、上述した振動励振器１２により励振される共振パネル１０を備える。分布モード音響ラジエータのパネル形状が、この目的に特に適したものとなっている。音のレベルを注意深くバランスさせることにより、乗物の前部に着席した人物に対して、改善されたイメージ方向付けと前方局部化を与えることができる。
後部の乗員に対しては、主体となるヘッドライニング／荷物棚のラジエータに加えて、付加的に作動する別のスピーカ要素を設けることにより局部化を強めることができる。これらは、座席の背当てやヘッドレスト、拘束部材、又はドアトリムセクション材に設けることができる。

Claims (11)

1. 人員用室のための成形材料からなるライニング部材の形態の乗物用部品であって、
   前記ライニング部材が凹部を備え、
   前記凹部内に中間／高周波数音響ラジエータとして作用するパネル形態のラウドスピーカーが弾性的に取り付けられ、前記パネル形態のラウドスピーカーは、厚さに対して横方向に拡がる少なくとも一つの作動領域において入力振動エネルギを撓み波により維持し伝播させて前記少なくとも一つの領域にわたって共振モード振動成分を分布させる能力を有するパネルを備えており、該パネルは、前記領域内に振動励振器手段のための所定の好ましい位置又は場所を有し、前記位置又は場所の少なくとも一つにおいて前記パネルに振動励振器が直接取り付けられて該パネルに振動を生じさせるようになっており、
   さらに別の振動励振器が前記成形材料からなるライニング部材に直接取り付けられ、該ライニング部材を低周波数で振動させて低周波数の共振を生じさせ共振を生じたときバス音響出力を与える低周波数音響ラジエータを形成するように構成された
   ことを特徴とする乗物用部品。
2. 請求項１に記載した乗物用部品であって、前記成形材料からなるライニング部材がサンバイザーであることを特徴とする乗物用部品。
3. 請求項１に記載した乗物用部品であって、前記成形材料からなる前記ライニング部材は、自動車の脚部空間のライニング部材であることを特徴とする乗物用部品。
4. 請求項１に記載した乗物用部品であって、前記成形材料からなる前記ライニング部品は、乗員用座席の殻であることを特徴とする乗物用部品。
5. 請求項４に記載した乗物用部品であって、前記殻が頭部拘束部材を構成し、前記音響ラジエータの各々が該頭部拘束部材内に位置することを特徴とする乗物用部品。
6. 請求項１に記載した乗物用部品であって、前記成形材料からなる前記ライニング部材がヘッドライニング部材であることを特徴とする乗物用部品。
7. 請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載した乗物用部品であって、前記成形材料からなる前記ライニング部材は、樹脂含浸繊維材料の本体を弾性発泡層により覆い、その上に装飾用表皮層が設けられた構成であり、前記凹部は、前記本体と前記弾性発泡層内にその厚さを減少させることにより形成され、前記弾性発泡層は音響的に透過性であることを特徴とする乗物用部品。
8. 請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載した乗物用部品を含む人員用室を有する乗物。
9. 請求項１に記載の乗物であって、ドアライニングをする人員用室ドアを備え、前記中間／高周波数音響ラジエータ及び前記低周波数音響ラジエータが前記ドアライニングに一体に組み込まれたことを特徴とする乗物。
10. 請求項８又は請求項９に記載した乗物であって、前記中間／高周波数音響ラジエータは、該乗物内の各乗員座席の上方に配置されたことを特徴とする乗物。
11. 請求項８から請求項１０までのいずれか１項に記載した乗物であって、各振動励振器は電気動力学的なものであることを特徴とする乗物。

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