JP5437733B2 - 発音体駆動装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば機械式リレーの打撃音に類似した擬似打撃音をブザーなどの発音体から出力させる発音体駆動装置に関する。

従来、車両の方向指示装置は、方向指示灯を点滅作動させるための機械式リレーを備えており、方向指示スイッチなどの操作に応じて機械式リレーにより方向指示灯を点滅作動させるようになっている。さらに、方向指示灯の点滅作動状態を車室内において運転者が確認できるようにするため、インジケータの点滅表示により視覚的報知を行うとともに機械式リレーの打撃音により聴覚的報知を行うようになっていた。

近年、方向指示灯の点滅作動は半導体スイッチ等を用いて行うようにすることが多くなっている。その場合は機械式リレーそのものが不要となり、聴覚的報知を行うための打撃音が得られなくなってしまうという問題があった。

このような問題を解決するために例えば特許文献１に記載の方向指示表示音発生装置が提案されている。特許文献１に記載の方向指示表示音発生装置は、方向指示器１を備えた車両に予め備わる報知用の発音体であるホーン用発音体（圧電振動素子）２に、発音体２が定常作動音にて鳴動するに必要な通電時間もしくは通電量に至らない作動信号を、方向指示器１を作動させるウインカ点滅信号に同期して間欠的に出力することにより、ホーンとしての発音の音色とは明らかに異なる慣れ親しんだリレー打音に近い音声にて方向指示表示音を発生している。

特開平１１−３３４４６９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の方向指示表示音発生装置では、ホーンに定常作動音にて鳴動するのに必要な通電時間に至らない短時間通電するのみであるので、音圧が小さく、車室内などの様々な動作音や周囲の環境音が多い場所ではリレー打音、つまり方向指示表示音としてドライバーが認識できないことがあるという問題があった。

そこで、本発明は、例えば機械式リレーの打撃音に類似した擬似打撃音をドライバーに認識できるような音圧で出力することができる発音体駆動装置を提供することを課題とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１に記載の発明は、車両に搭載された方向指示灯点滅時の擬似打撃音を発音体に発生させるための駆動信号を出力する駆動信号出力手段を備えた発音体駆動装置において、前記駆動信号出力手段が、１回の疑似打撃音として単一周波数かつ複数のデューティ比を持った複数のパルス信号で構成された駆動信号を出力するように構成されていることを特徴とする発音体駆動装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記駆動信号出力手段に車両の方向指示灯の点滅を制御する制御信号が入力され、前記駆動信号出力手段が、前記制御信号が前記方向指示灯の点灯開始時に単一周波数かつ複数のデューティ比を持った複数のパルス信号から構成された駆動信号を出力し、前記制御信号が前記方向指示灯の消灯開始時に１つのパルス信号から構成された駆動信号を出力していることを特徴とするものである。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記駆動信号が、５０％以上のデューティ比を持ったパルス信号および５０％未満のデューティ比を持ったパルス信号を含んで構成されていることを特徴とするものである。

請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の発明において、前記駆動信号が、前後のパルス信号のデューティ比が急変されていることを特徴とするものである。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の発明において、前記駆動信号出力手段が、複数の０および１を組み合わせたビット列を記憶する記憶手段を備え、前記駆動信号として前記記憶手段に記憶されたビット列を１ビットずつ順に出力していることを特徴とするものである。

以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、車両に搭載された方向指示灯点滅時の擬似打撃音を発音体に発生させるための駆動信号を出力する駆動信号出力手段が、１回の疑似打撃音として単一周波数かつ複数のデューティ比を持った複数のパルス信号で構成された駆動信号を出力しているので、発音体の振動板を複数のデューティ比に応じたエネルギーで振動させることとなって発音体が定常状態になりにくくなることから従来よりも長い期間駆動することができるため音圧を上げることができる。また、複数のデューティ比に応じたエネルギーで振動させることで機械式リレーに類似した広い周波数スペクトラムを持った音を生成することができる。

請求項２に記載の発明によれば、駆動信号出力手段が、方向指示灯の点滅を制御する制御信号が点灯開始時に単一周波数かつ複数のデューティ比を持ったパルス信号から構成された駆動信号を出力し、制御信号が方向指示灯の消灯開始時に１つのパルス信号から構成された駆動信号を出力しているので、点灯時に広いスペクトラムを持った大きな音圧の音を出力して、消灯時は広い周波数スペクトラムを持った音を出力することができる。

請求項３に記載の発明によれば、駆動信号が、５０％以上のデューティ比を持ったパルス信号と５０％未満のデューティ比を持ったパルス信号とを含んで構成されているので、発音体をより長い時間駆動するパルス信号とより短い時間駆動するパルス信号とで駆動して、発音体を駆動するエネルギーの強弱を大きくするこができるため、周波数スペクトラムが広く、より機械式リレーに類似した音を生成することができる。

請求項４に記載の発明によれば、駆動信号が、前後のパルス信号のデューティ比が急変されているので、発音体がより定常状態になりにくくなり、長い時間駆動することができるため、広い周波数スペクトラムを持ちつつ音圧を上げることができる。

請求項５に記載の発明によれば、駆動信号出力手段が、複数の０または１を組み合わせたビット列を記憶する記憶手段を備え、その記憶手段に記憶されたビット列を順に出力することで駆動信号を構成しているので、予めビット列を設定するのみで、後は制御信号に合わせてビット列を出力すれば良く処理の負荷を軽減することができる。

本発明の一実施形態にかかる発音体駆動装置を含む方向指示装置のブロック図である。 図１に示された発音体駆動装置の右方向指示灯や左方向指示灯の制御信号とブザーへの駆動信号を示したタイミングチャートである。 図２に示されたタイミングチャートのＡ部分の波形の拡大図である。 機械式リレーの打撃音を高速フーリエ変換により算出した周波数スペクトラムを示すグラフである。 ブザーの通常吹鳴状態における音を高速フーリエ変換により算出した周波数スペクトラムを示すグラフである。 図２や図３で示された波形で駆動されたブザーの出力音を高速フーリエ変換により算出した周波数スペクトラムを示すグラフである。 レジスタにセットされたビット列から複数種のデューティ比を持った波形を出力することができることを示した説明図である。

次に、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態にかかる発音体駆動装置を含む方向指示装置１の回路図である。

方向指示装置１は、マイコン２と、Ｉ／Ｆ３と、ブザー４と、電源部５と、ウインカースイッチ６と、ハザードスイッチ７と、Ｉ／Ｆ８と、Ｉ／Ｆ９と、ＨｉｓｉｄｅＳＷ１０と、右側方向指示灯１１と、左側方向指示灯１２と、を備えている。

駆動信号出力手段としてのマイコン２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリおよびＡ／Ｄ変換回路などを備えたマイクロコンピュータであり、後述する電源部５から電源を供給されて動作し、ウインカースイッチ６やハザードスイッチ７の操作に応じてＩ／Ｆ９を介してＨｉｓｉｄｅＳＷ１０に対して右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の点滅用の制御信号を出力したり、Ｉ／Ｆ３を介してブザー４に対して駆動信号を出力する。

Ｉ／Ｆ３は、マイコン２とブザー４との間に設けられ、マイコン２から出力されたブザー４の駆動信号をインターフェース（増幅等）してブザー４へ出力する。

発音体としてのブザー４は、例えば圧電ブザー装置などで構成され、マイコン２からＩ／Ｆ３を介して入力される駆動信号に応じて報知音を発する。このブザー４は、発音体駆動装置２０の発音体以外に、方向指示装置１や他の装置の警報報知用の発音体を兼ねても良い。

電源部５は、バッテリー（＋Ｂ）からの電源をイグニッション（ＩＧＮ）がＯＮの際にマイコン２に所定の電圧に変換して供給する。

ウインカースイッチ６は、車両のステアリングコラムなどに設けられたレバーなどで構成され、当該車両の向かう方向に合わせて右折（ＴＵＲＮ＿Ｒ）と左折（ＴＵＲＮ＿Ｌ）とを切替える。そして、右折または左折に応じた信号をＩ／Ｆ８を介してマイコン２に出力する。

ハザードスイッチ７は、車両のインストルメントパネル等に設けられ、例えば当該車両の緊急停車時に操作されると、右側方向指示灯１１と左側方向指示灯１２とを同時に点滅させるための信号をＩ／Ｆ８を介してマイコン２に出力する。

Ｉ／Ｆ８は、ウインカースイッチ６またはハザードスイッチ７から出力された信号をインターフェースしてマイコン２へ出力する。

Ｉ／Ｆ９は、マイコン２とＨｉｄｉｄｅＳＷ１０との間に設けられ、マイコン２から出力された右側方向指示灯１１または左側方向指示灯１２の点滅用の制御信号をインターフェースしてＨｉｓｉｄｅＳＷ１０へ出力する。

ＨｉｓｉｄｅＳＷ１０は、マイコン２からＩ／Ｆ９を介して入力された制御信号を右側方向指示灯１１または左側方向指示灯１２を点滅させるための信号へ変換して出力する。また、ハザード動作用の電源（ＨＡＺ）が供給され、ハザードスイッチ７が操作された場合は、ハザード動作用の電源から供給された電源により右側方向指示灯１１および左側方向指示灯１２を点滅させる。

右側方向指示灯１１は、右前面方向指示灯１１ａと、右側面方向指示灯１１ｂと、右後面方向指示灯１１ｃと、を有している。右前面方向指示灯１１ａは車体の前方右側に設けられ、右側面方向指示灯１１ｂは車体の右側側面に設けられ、右後面方向指示灯１１ｃは車体の後方右側に設けられ、ウインカースイッチ６が右折に切替えられるかハザードスイッチ７が操作された場合に点滅作動する。

左側方向指示灯１２は、左前面方向指示灯１２ａと、左側面方向指示灯１２ｂと、左後面方向指示灯１２ｃと、を有している。左前面方向指示灯１２ａは車体の前方左側に設けられ、左側面方向指示灯１２ｂは車体の左側側面に設けられ、左後面方向指示灯１２ｃは車体の後方左側に設けられ、ウインカースイッチ６が左折に切替えられるかハザードスイッチ７が操作された場合に点滅作動する。

本実施形態では、上述したマイコン２とＩ／Ｆ３とブザー４とで発音体駆動装置２０を構成している。

次に、上述した構成の方向指示装置１において、発音体駆動装置２０が右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の点滅作動に合わせてブザー４を駆動する動作を図２ないし図７を参照して説明する。

方向指示装置１（発音体駆動装置２０）は従来と同様に右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の点滅周期に合わせて機械式リレーと類似した擬似打撃音を出力する。図２は右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の制御信号とブザー４への駆動信号（入力信号）を示したタイミングチャートである。右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の制御信号はウインカースイッチ６やハザードスイッチ７の操作によってマイコン２内部で生成され、ハイレベルで点灯、ローレベルで消灯を示し、これを周期的に繰り返すことで右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２が点滅作動を行う。従来の機械式リレーの場合は右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の制御信号の立ち上がり時（点灯開始時）にＯＮし、立ち下がり時（消灯開始時）にＯＦＦするため、これらのタイミングで接点などから所定の打撃音を発していた。

ここで、図４に機械式リレーの打撃音を高速フーリエ変換により算出した周波数スペクトラムを示す。図４に示したように、機械式リレーの打撃音は広い周波数スペクトラムを持っている。一方、ブザー４の通常吹鳴状態（定常状態）における周波数スペクトラムは図５に示すとおり、基本波とその高調波のみを持ったものとなる。

そのため、本実施形態では、ブザー４への駆動信号を、右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の制御信号の立ち上がり時に複数のパルス信号を出力し、立ち下がり時にはパルス信号を１回だけ出力している。

図３に図２のＡ部分を拡大したタイミングチャートを示す。Ａ部分、すなわち、右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の制御信号の立ち上がり時は、図３に示すように４ｋＨｚの周波数で５０％、９０％、１０％の複数のデューティ比を持ったパルス信号で構成されている。すなわち、単一周波数かつ複数のデューティ比を持った駆動信号となっている。なお、パルス信号のパルス数はブザー４を定常状態にしない程度のパルス数が好ましく、具体的には周波数や各パルス信号のデューティ比によって異なるが、方向指示装置１に適用する場合、右側方向指示灯１１や左側方向指示灯１２の制御信号のハイレベル期間の半分以下程度の時間が好ましい。

図３に示したような波形は次のようにしてマイコン２から出力する。Ｉ／Ｆ３はマイコン２の通信ポートと接続する。通信ポートはマイコン２上で動作するプログラムなどの指令により所定のレジスタ等の記憶手段に記憶されているデータを出力することができる。したがって、例えば図７に示すように予め定めた最小のデューティ比を１ビットに割り当て、マイコン２内のレジスタ２ａの各ビットに出力する波形のデューティ比に合わせて０または１をセットし、レジスタ２ａにセットしたビット列を順次出力することで、容易に図３に示したような波形を出力することができる。すなわち、駆動信号として記憶手段に記憶されたビット列を１ビットずつ順に出力している。

なお、図７の場合は、最小のデューティ比を１０％とした場合であり、デューティ比５０％の波形は１を５ビット、０を５ビットセットすることで実現している。同様に、デューティ比９０％の波形は１を９ビット、０を１ビット、デューティ比１０％の波形は１を１ビット、０を９ビットセットし、これらを順次“１１１１１０００００１１１１１０００００１１１１１１１１１０１０００００００００”と出力することで図３の先頭から４パルス分の波形を実現している。

図６に本実施形態における方向指示装置１動作時の動作音の周波数スペクトラムを示す。図６に示したように、図２や図３に示した波形を持った駆動信号によりブザー４を駆動することで図４に示した機械式リレーに類似した広い周波数スペクトラムを持った擬似打撃音を出力することができる。

以上の実施形態によれば、方向指示装置１において、マイコン２とＩ／Ｆ３とブザー４とで発音体駆動装置２０を構成し、マイコン２が、ブザー４を駆動する駆動信号として、単一周波数で複数のデューティ比を持ったパルス信号を出力しているので、ブザー４の振動板を複数のデューティ比に応じたエネルギーで振動させることとなるためにブザー４が定常状態になりにくくなるとともに従来よりも長い期間駆動することができるので音圧を上げることができる。また、複数のデューティ比に応じたエネルギーで振動させることで複数の音色を調整することができ機械式リレーに類似した広い周波数スペクトラムを持った音を生成することができる。

また、右側方向指示灯１１および左側方向指示灯１２を点滅させる制御信号に同期して、その制御信号の立ち上がり時に単一周波数で複数のデューティ比を持ったパルス信号を出力し、立ち下がり時にパルス信号を１回のみ出力しているので、点灯時に広いスペクトラムを持った大きな音圧の音を出力して、消灯時は広いスペクトラムを持った音を出力することができる。また、消灯時にパルス信号を１回とすることで、複数のパルス信号で駆動するよりも省電力化を図ることができる。なお、消灯時は音圧が小さくなるものの点灯時に音圧を稼いでいるので、実使用上問題の無い擬似打撃音とすることができる。

また、ブザー４を駆動する駆動信号として、５０％以上のデューティ比を持ったパルス信号と５０％未満のデューティ比を持ったパルス信号と含んで構成しているので、発音体をより長い時間駆動するパルス信号とより短い時間駆動するパルス信号とで駆動して、ブザー４を駆動するエネルギーの強弱を大きくするこができるため、周波数スペクトラムが広く、より機械式リレーに類似した音を生成することができる。

また、ブザー４を駆動する駆動信号として、デューティ比９０％のパルスの後にデューティ比１０％のパルスというように前後のデューティ比を急変させたパルス信号を出力しているので、ブザー４がより定常状態になりにくくなり、長い時間駆動することができるため、広い周波数スペクトラムを持ちつつ音圧を上げることができる。なお、この急変する割合が大きいほどスペクトラムを広くすることができるので、より機械式リレーの類似した音を出力することができる。

また、マイコン２のレジスタ２ａに記憶されたビット列を順に出力することで駆動信号を構成しているので、予めビット列を設定するのみで、後は制御信号に合わせてビット列を出力すれば良く処理の負荷を軽減することができる。

なお、上述した実施形態では、デューティ比５０％のパルス信号を含めていたが、それに限らず、５０％以上のデューティ比を持ったパルス信号と５０％未満のデューティ比を持ったパルス信号のみで構成しても良い。

また、上述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施の形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。

２ マイコン（駆動信号出力手段）
２ａ レジスタ（記憶手段）
４ ブザー（発音体）
１１ 右側方向指示灯（方向指示灯）
１２ 左側方向指示灯（方向指示灯）
２０ 発音体駆動装置

Claims (5)

1. 車両に搭載された方向指示灯点滅時の擬似打撃音を発音体に発生させるための駆動信号を出力する駆動信号出力手段を備えた発音体駆動装置において、
   前記駆動信号出力手段が、１回の疑似打撃音として単一周波数かつ複数のデューティ比を持った複数のパルス信号で構成された駆動信号を出力するように構成されていることを特徴とする発音体駆動装置。
2. 前記駆動信号出力手段に車両の方向指示灯の点滅を制御する制御信号が入力され、
   前記駆動信号出力手段が、前記制御信号が前記方向指示灯の点灯開始時に単一周波数かつ複数のデューティ比を持った複数のパルス信号から構成された駆動信号を出力し、前記制御信号が前記方向指示灯の消灯開始時に１つのパルス信号から構成された駆動信号を出力するように構成されていることを特徴とする請求項１に記載の発音体駆動装置。
3. 前記駆動信号が、５０％以上のデューティ比を持ったパルス信号および５０％未満のデューティ比を持ったパルス信号を含んで構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の発音体駆動装置。
4. 前記駆動信号が、前後のパルス信号のデューティ比が急変されていることを特徴とする請求項１乃至３のうちいずれか一項に記載の発音体駆動装置。
5. 前記駆動信号出力手段が、複数の０および１を組み合わせたビット列を記憶する記憶手段を備え、前記駆動信号として前記記憶手段に記憶されたビット列を１ビットずつ順に出力するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のうちいずれか一項に記載の発音体駆動装置。

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