JP4342609B2 - パネル状音響放射エレメントからなるラウドスピーカ組込み式乗用車両 - Google Patents

Description

技術分野
本発明は、乗用車両に関する。より詳細には、本発明は、パネル形状の音響放射エレメントからなるラウドスピーカを組み込んだ乗用車両に関する。
発明の背景
２つの表皮と横方向のセル構造のスペーシングコアとから形成され、全方向における撓み剛性（Ｂ）と単位表面積あたりのパネル質量の３乗（μ）との比が少なくとも１０であるような、一体型サンドイッチパネルである共振マルチモード放射エレメンンと、
自由な比減衰状態で、前記パネルを支持したり、支持本体を前記パネルに取り付ける取り付け手段と、
ラウドスピーカの作用周波数帯域内での電気入力に応じて、前記放射パネル内にマルチモード共振を励起させるようになっている前記パネルに結合された電子機械式駆動手段と、
から構成されたパネル式ラウドスピーカが提案されていることが、英国特許公開番号第２２６２８６１号からわかる。
メサシュミットの米国特許番号第４、３９２、０２７号では、航空機等の全内壁または壁を形成するラウドスピーカを開示する。内壁と壁のパネルは可撓性があるといわれる。
本発明の開示
本発明の実施例では、本件出願人による、本件出願と同日に出願されたＰＣＴ公開番号WO97/09842の教唆を実行することにより、一般的に、または特に達成可能な性質、構造および形状の部材を利用する。この部材は、これの厚さに対し横方向に、多くの場合、部材のエッジにまで、しかし必ずしもエッジまで延びている必要はない作用領域において、撓み波によって、入力振動エネルギーを維持し伝播する能力を有し、撓み剛性の異方性がある状態か、あるいはない状態で、周囲空気との音響的な結合のために前記作用領域上で共振モード振動成分を有効に分布させるように構成されており、トランスジューサ手段、詳細には前記領域における音響振動運動と、このような振動運動の音響内容に、通常電気的に対応する信号とに関し有効なトランスジューサの作用的な能動部分すなわち可動部分のために前記領域内に所定の優先位置または場所を有する。ユーザは、残響、音響フィルタリングまたは空間すなわち空き場所に音響的に「音声を発する」ことに関する、トンスジューサ手段がない状態の「受動」音響装置としての部材または「受動」音響装置内の部材、および音に変換されるべき入力信号が供給されるときの、極めて広範囲にわたる音源、すなわちラウドスピーカ、または別の信号に変換されるべき音を受ける場合のマイクロホンのような、トランスジューサ手段を備えた「能動」音響装置としての部材あるいは「能動」音響装置内の部材とに関する説明を、本件出願日と同日に出願された本件出願人による国際公開番号WO97/09842に見ることができる。
本発明は、特に自動車、航空機、ボート、鉄道等のような乗用車両に使用するためのラウドスピーカの形態の能動音響装置に関する。
上述のような部材は、本明細書では、分布式モード音響放射体とし、上述のＰＣＴ出願または本明細書に詳細に記載したものとして特徴づけられる。
本発明は、客室と、該客室内のラウドスピーカとを有する車両であり、前記ラウドスピーカは、厚さの横方向に延びる少なくとも一つの作用領域において、入力振動エネルギーを維持し伝播できる能力を有し、共振モード振動成分を前記少なくとも一つの領域上で分布させ、前記領域内にトランスジューサ手段のための所定の優先的な場所すなわち位置を有するようになった剛性軽量部材からなり、該剛性軽量部材は、全体が該部材のみに取り付けられており、該部材を振動させ共振を生じさせて音響放射体を形成し、共振すると音響出力を与えるようになったトランスジューサを有する。車両は、客室内の成形構成部分または客室の成形部分を特徴とし、放射体はその構成部分と一体となっていればよい。放射体は、表皮の間でサンドイッチされたセル状コアを有する剛性軽量パネルから構成されていればよく、１方の表皮が成形構成部分と一体となっている。該１方の表皮が構成部分の壁の平均の厚さに比較して薄くてもよい。１方の表皮が、構成部分内の溝により取り囲まれていてもよく、この溝は放射体を弾性的に囲む部分を形成する。溝は、スロット状に形成され、サスペンションのコンプリアンスを高めるようになっている。放射体は、車両の乗客用シートと一体となっていてもよい。放射体は、客室へのドアのライニングと一体となっていてもよい。放射体は、客室の内側と一体となっていてもよい。
別の態様から、本発明は、ラウドスピーカからなる車両構成部分であり、厚さの横方向に延びる少なくとも１つの作用領域において、撓み波により入力振動エネルギーを維持し伝播する能力を有し、モード振動成分を前記少なくとも１つの領域上で分布させ、トランスジューサ手段のために前記領域内に所定の優先的な場所すなわち位置を有する部材を特徴とし、該部材は、前記場所すなわち位置の１つにおいて前記部材に取り付けられ、該部材を振動させ、共振を生じさせて音響放射体を形成し、共振しときに音響出力を形成するようになったトランスジューサを有するようになっている。
【図面の簡単な説明】
本発明は、例として添付の図面に概略的に図示されている。
図１は、本件出願人による国際公開番号WO97/09842に記載され請求された分布式モードラウドスピーカを表す概略図である。
図２ａは、図１の線Ａ−Ａに沿った部分断面図である。
図２ｂは、図２ａに図示した種類の分布式モード放射体の拡大断面図であるが２つの別の構成を示している。
図３は、車両の乗客用キャビンの斜視図である。
図４は、図３の詳細部分の部分横断面である。
図５は、従来技術の自動車のドアの斜視図である。
図６は、本発明に関する自動車ドアの斜視図である。
図７は、図６からの詳細部分の部分断面図である。
図８は、自動車の斜視図である。
図９は、図８の詳細部分の部分断面図である。
本発明を実施するのに最良の形態
図面の図１を参照すると、本出願と同日に出願された本件出願人による国際公開番号WO97/09842に記載され請求された種類のパネル形状のラウドスピーカ(81)が図示されている。このラウドスピーカ(81)は、分布式モード音放射体パネル(2)を支持する弾性サスペンション(3)を内側周縁部のまわりで支持する長方形のフレーム(1)からなる。例えば、本出願と同日に出願された本件出願人による国際公開番号WO97/09859，WO97/09861，WO97/09858を参照して詳細に記載するように、トランスジューサ(9)が、寸法xとyとにより決定された所定の場所で、全体がパネル(2)上にのみ、もしくはパネル(2)内にのみに取り付けられており、トランスジューサの場所の位置は、本出願と同日に出願された本件出願人による国際公開番号WO97/09842に記載されたように計算され、撓み波をパネル内に送り該パネルを共振させて音響出力を放射するようになっている。
トランスジューサ(9)は、導体(28)によりトランスジューサに接続された、例えばオーディオ増幅器のような、信号増幅器(10)により駆動される。増幅器の負荷量とパワー要求は、全く一般的であり、感度が室内負荷状態で86―88dB/ワットの単位である従来のコーンスピーカに類似している。増幅器の負荷インピーダンスは抵抗が大きく6オームで、扱われるパワーは20―80ワットである。パネルコアまたは表皮が金属から形成されている場合には、これらをトランスジューサのヒートシンクとして作用させてトランスジューサのモータコイルから熱を取り出し、パワー消費量を改善するように形成されていてもよい。
図2aと2bは、図１のランドスピーカ(81)の部分的な典型的横断面図である。図2aは、フレーム(1)、サスペンション(3)およびパネル(2)が、それぞれ接着剤で結合されたジョイント(20)により、ともに結合されている。フレームに関する適切な材料は、軽量フレーム、例えばアルミニウム合金またはプラスチックの例えば押し出し金属からなる絵画用フレームを含む。適当な周囲材料には、フォームラバーおよびフォームプラスチックのような弾性材料がある。ジョイント(20)に関する適当な接着剤は、エポキシ、アクリル、およびシアノ‐アクリレート等の接着剤を含む。
図2bは、パネル(2)が、例えば架橋されたポリ塩化ビニルのような硬質なプラスチックフォーム(97)、またはセル状マトリックス(98)、すなわちセルがパネルの平面に対し横方向に延びており、例えばペーパ、カード、プラスチックまたは金属フォイルあるいはシートからなる対向する表皮(21)により囲まれた状態の、金属フォイル、プスチック等からなるハネカムマトリックスからなるコア(22)を有する硬質軽量パネルであることを拡大して図示している。表皮がプラスチックから構成されている場合には、例えばカーボン、グラス、ケブラー（登録商標）等からなる繊維で既知の手段で補強されて、表皮の剛性を高めるようになっていればよい。
予想できる表皮材料と補強材は、カーボン、グラス、ケブラー（登録商標）、ノメックス（登録商標）すなわち様々な表皮および織物のアラミド等の繊維と、ペーパ、結合されたペーパ積層、メラミンおよびマイラー（登録商標）、カプタン（登録商標）、ポリカーボネート、フェノール類、ポリエステルまたはこれに関連するプラスチック、および繊維補強プラスチック等のような高剛性な様々な合成プラスチックフィルムおよび金属シートまたはフォイルを含む。液晶ポリマー熱可塑性樹脂のベクトラ(Vectra)グレードの研究では、この熱可塑性樹脂は、超薄表皮、または約30cmの径までのより小さい大きさのシェルの射出成形に有効であることを示している。この材料自体が、射出の方向、すなわち駆動点からパネル周囲までの高音エネルギーを良好な状態で伝播するのに好ましい向きに配向された水晶構造を形成する。
これと、別の熱可塑性樹脂に関するさらなる成形により、成形用金型が、例えばモータコイルのようなトランスジューサパーツとマグネットサスペンションを正確な位置にするための溝またはリングのような、位置決めと位置合わせの特徴をもたらすことができる。さらにいくつかのより脆いコア材料に関しては、例えばトランスジューサの径の150％までの領域、すなわち環状部分において、その領域を強化し、振動エネルギーをパネルへ有効に結合するのに局部的に表皮の厚さを増大させることが有益であると、考えられる。高周波数のレスポンスが、この手段によって、より柔軟なフォーム材料で改善される。
考えられるコア表皮材料は、ハネカムまたはコルゲーションに成形されたアルミニウム合金シートまたはフォイル、あるいはケブラー（登録商標）、ノメックス（登録商標）、普通の、すなわち接着されたペーパおよび様々な合成プラスチックフィルム、と、発泡すなわちフォームプラスチック、またはパルプ材料、適切に低密度である場合にはエーロゲル金属をも含む。いくつかの適当なコア表皮材料では、これらの製造において、利用可能な自己表皮形成を有効に呈しているか、あるいは表皮層を重せなくても、使用するのに十分な固有の剛性を有する。高性能なセルコア材料が、放射パネルとして適当であり、表皮がない状態の登録商標「ロハセル(Rohacell)」が知られている。実際的には、目的は、詳細にはコアと表皮層および、これらの間での遷移からの寄与を最適なものにすることを含む特定の目的に適応した全体的な軽量さと剛性に関する。
パネルに関するいくつかの好ましい配合物では、金属および金属合金表皮、またはカーボン繊維補強材を用いる。これらの双方とも、および合金エーロゲルまたは金属ハネカムコアを備えた設計も、いくつかの電磁的（ＥＭＣ）用途において重要となる実質的なラジオ周波数スクリーン特性を有する。従来のパネルまたはコアタイプのスピーカでは本質的な電磁スクリーン能力を有していない。
さらに、圧電および動電形トランスジューサの好ましい形態では、ごくわずかの電磁放射または漂遊磁界を有する。従来のスピーカでは、特有の補償対策手段がとられるまで、距離が１メートルまでの大きな磁界を有する。
１用途において、スクリーニングを維持することが重要な場合には、電気接続が、適当なDMLパネルの導電性部分あるいは電気的に導電性のフォームに対しなされてもよいし、もしくは、類似したインターフェイスをエッジの取り付けに使用してもよい。
サスペンション(3)は、パネル(2)のエッジを制振させ、パネルのエッジが過度に動かないようになっていればよい。さらに、過度の動作を制振し、パネル上で均等に共振を分布させるように、選択された位置においてパネルに結合された例えばパッチとして、さらなる制振が行なわれてもよい。パッチは、従来のラウドスピーカエンクロジャで通常使用されるようなビチューメンがベースの材料から構成されてもよいし、あるいは、弾性または硬質ポリマーシート材料から構成されてもよい。所定の材料、すなわち優れたペーパおよびカードと、所定のコアでは自己制振することがある。所望の場合には、硬質固定接着剤ではなく、弾性固定接着剤を用いることによってパネルの構造内での制振を高めてもよい。
有効な選択的な制振では、永久的に組み込まれた手段のシート材料を含むパネルに対する特有の適用を含む。エッジとコーナが、本発明のパネルの重要な分散の少ない低周波数振動モードに関し特に重要となる。より低周波数の動作に対する所望の拡張に関し、コーナが比較的自由な状態であることが多いが、制振手段のエッジ方向の固定を、シート材料がフレームに完全に形成された状態のパネルに有効に役立たせることができる。取り付けを接着剤または自己接着材料によって行なうことができる。特によりわずかな効果または中間周波数とより高い周波数に関し、有効な制振の別の形態は、前記領域の所定の有効な中間に配置された位置でシート材料に固定された適当な質量の手段による。
上述に記載した音響パネルは２方向性である。背部からの音エネルギーは、前部からの音エネルギーに全く関連した位相ではない。従って、室内における音響出力、均一な周波数分布の音エネルギー、減少された反響および定在波効果を、全体的に加重するという利点とともに、再生音声記録における自然空間と周囲の優れた再生の利点を有する。
音響パネルからの放射は一般的に方向性がなく、情報に関連した位相の割合が軸線からそれて増大する。仮想ステレオ像に関する改善された焦点のために、通常の人が起立状態の高さに絵画のようなスピーカを配置することが、通常に着座状態の聴衆に対し適度な軸線ずれの配置の利点を与え、ステレオ効果を最適にする。同様に、聴衆者に対しての三角形の左／右幾何形状が、別の角度成分を形成する。従って、良好なステレオを得ることができる。
従来のスピーカの再生と比較し、グループとなった聴衆に関し、さらに利点がある。音響パネル音放射の固有の分布特性が、均等な点源の距離に関する逆２乗則に支配されない音量を与える。距離に伴うインテンシティの低下が逆２乗則により全く予測できないために、中心からはずれ、不十分な位置にいる聴衆にとって、パネルスピーカのインテンシティ領域が従来のスピーカに比較すると優れたステレオ効果を促進することになる。これは、中心からはずれた場所にいる聴衆が、近い方のスピーカに近接しているために、第１に、近い方のスピーカからの音の大きさが過度に上昇することと、これに対応して別のラウドスピーカからの音の大きさが減少するという２つの問題に直面することはない、からである。
良好な音質で、必要とするのは１個のトランスジューサだけであり、各パネルの振動板からの全範囲の音にクロスオーバしないような、視覚的にも目を引く、平面の軽量なパネル状スピーカの利点もある。
図３と４において、ラウドスピーカ(81)が組み込まれた背部(203)となる列になった乗客用シート(103)を有する、例えば航空機、鉄道車両、大型バスまたはフェリーのような乗客用車両のキャビン(102)が図示されている。従来のように、シート背部(203)は、適当なプラスチック材料から射出成形されたシェルである。
図４に詳細に図示するように、シート(103)の成形された背部(203)は、比較的薄いほぼ長方形の領域(2)が溝(100)を境界とした状態で成形される。これらの領域(2)は、軽量セル状コア(22)が内側表皮(21)により裏当てされた状態で、内側面が強化されており、例えば図１と図２を参照して上述に記載した種類の硬質な軽量マルチモード放射パネル(2)を形成するようになっている。
溝(100)は、弾性サスペンション(3)を効果的に形成しており、周囲を取り囲むシート背部(203)がフレーム(1)を形成する。例えば、本件出願人により出願された国際公開番号WO97/09859，WO97/09861，WO97/09858に詳細に記載された種類のトランスジューサ(9)が各パネル(2)に取り付けられており、撓み波をパネルに送り、パネルを共振させて、音響出力を作り出すようになっている。図５は、従来のコーンピストン式ラウドスピーカドライバユニット(42)が、射出成形されたりプレス加工されたドアライニング(104)のポケットに取り付けられている従来の乗用車のドア(140)を図示している。これがもたらす通常の結果は、ドライバユニット(42)により放射された音声が自動車の乗客の足の方向に向けられ、従来のラウドスピーカドライバの方向的な特徴により事態がさらに悪化することである。
図６では、本発明に関するラウドスピーカ(81)を組み入れるポケット(141)を有するドアライニング(104)を有する自動車ドア(140)が図示されている。
通常のように、ドアライニング(104)は、プラスチックまたはファイバボードにより成形されているか、もしくはプレス加工されている。ライニングは、ほぼ長方形の薄い領域(2)が溝(100)を境界した状態で、形成されている。領域(2)は、内側の表皮(21)により裏当てされた軽量セル状コア(22)を備えた領域(2)の内面上で強化されて、図１と図２を参照して上述に記載したような種類の剛性形状マルチモード放射パネル(2)を形成するようになっている。溝は、弾性サスペンション(3)を効果的に形成し、周囲を取り囲むライニング(104)がフレーム(1)を形成する。溝には、図４に関連して記載したように、スロットが付けられていてもよい。
例えば、本件出願人による国際公開番号WO97/09859，WO97/09861，WO97/09858に詳細に記載された種類のトランスジューサ(9)が、パネル(2)に取り付けられており、撓み波をパネルに送り、該パネルを共振させて音響出力を発生させるようになっている。本発明のラウドスピーカにより作り出された音の広い範囲の分布により、局部的な「ホットスポット」を極めて減少させた状態で、車両の乗客に改善された音声領域を与えることになる。
図８と９は、ラウドスピーカ(81)が、自動車の背部の方の小荷物用棚板(105)に設けられた自動車(106)を示している。小荷物用棚板が、構造的なリブ(43)によって長手方向に分割され２つの領域を形成し、一対のラウドスピーカ(81)のステレオを作り出すようになっている。ラウドスピーカの構造は図６と７に示すようなものである。

Claims (10)

1. 乗客用コンパートメント（１０２）と、該乗客用コンパートメント内のラウドスピーカ（８１）とを有する車両において、
   前記ラウドスピーカ（８１）は、厚さに対して横方向に広がる作用領域を有し、入力振動エネルギーを該作用領域における撓み波によって維持し伝播することができる剛性軽量部材（２）からなり、
   前記ラウドスピーカ（８１）を構成する前記部材（２）は、入力振動エネルギーを該部材に与えるためのトランスデューサの取付け位置として、前記作用領域において撓み波振動の複数の共振モード成分を前記作用領域に分布させることができる優先位置を有し、
   前記ラウドスピーカ（８１）を構成する前記部材（２）には、前記優先位置においてトランスデューサ（９）が取り付けられ、
   前記トランスジューサ（９）は、全体が前記部材（２）のみに取り付けられており、
   前記トランスデューサ（９）が励起されたとき、該トランスデューサ（９）が前記ラウドスピーカ（８１）を構成する前記部材（２）に撓み波振動を生じさせて音響出力を生成する
   ことを特徴とする車両。
2. 前記乗客用コンパートメント内にあるか、または前記乗客用コンパートメントを形成する構成部分（１０３、１０４、１０５）を有し、前記ラウドスピーカ（８１）の前記部材（２）が前記構成部分と一体に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の車両。
3. 前記ラウドスピーカ（８１）を構成する前記部材（２）は、一対の表皮（２１）の間にサンドイッチされたセルコア（２２）からなり、前記一対の表皮の一方が前記構成部分（１０３、１０４、１０５）と一体に形成されたことを特徴とする請求項２に記載の車両。
4. 前記一方の表皮（２１）は、前記構成部分（１０３、１０４、１０５）の平均厚さと比較して薄いことを特徴とする請求項３に記載の車両。
5. 前記一方の表皮（２１）が前記構成部分において溝（１００）により取り囲まれており、前記溝は、前記部材（２）を弾性的に囲む部分を形成することを特徴とする請求項２から４のいずれか１つに記載の車両。
6. 前記溝（１００）は、前記弾性的に囲む部分によって形成されるサスペンションのコンプライアンスを高めるためにスロット状に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の車両。
7. 前記ラウドスピーカ（８１）を構成する前記部材（２）は、車両内の乗客シート（１０３）と一体となっていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の車両。
8. ラウドスピーカ（８１）を構成する前記部材（２）は、前記乗客用コンパートメントのドア（１４０）のライニング（１０４）と一体となっていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の車両。
9. ラウドスピーカ（８１）を構成する前記部材（２）は、前記乗客用コンパートメント（１０２）の内側と一体となっていることを特徴とする請求項１から６のいずれか１つに記載の車両。
10. 厚さに対して横方向に広がる作用領域を有し、入力振動エネルギーを該作用領域における撓み波によって維持し伝播することができる剛性軽量部材（２）からなり、
    前記部材（２）は、入力振動エネルギーを該部材に与えるためのトランスデューサの取付け位置として、前記作用領域において撓み波振動の複数の共振モード成分を前記作用領域に分布させることができる優先位置を有し、
    前記部材（２）には、前記優先位置においてトランスデューサ（９）が取り付けられ、
    前記トランスジューサ（９）は、全体が前記部材（２）のみに取り付けられており、
    前記トランスデューサ（９）が励起されたとき、該トランスデューサ（９）が前記部材（２）に撓み波振動を生じさせて音響出力を生成する
    ことを特徴とするラウドスピーカ（８１）を備えた車両構成部分（１０３、１０４、１０５）。

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