JP6726333B2

JP6726333B2 - 振動発生装置

Info

Publication number: JP6726333B2
Application number: JP2019078882A
Authority: JP
Inventors: 賢司河野
Original assignee: Clarion Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2020-07-22
Anticipated expiration: 2035-07-10
Also published as: JP2019126258A

Description

本発明は、振動発生装置に関し、より詳細には、シートの座面部に設けられて着座者に対して振動を伝達させることが可能な振動発生装置に関する。

従来より、車両用シートの座面部に対して振動体を設置し、この振動体の振動によって、着座者に警報を行う車両警報装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この車両警報装置では、座面部のクッション材とシート表皮との間に、シート表皮に接するようにして振動体を設置する構造になっている。クッション材とシート表皮との間であって、シート表皮に接するように振動体を設置することによって、振動体が、シート表面を介して着座者に接することになるため、着座者への振動伝達効率を高めることが可能になる。

また、振動体の振動によって、着座者に警報を行うことにより、車両を運転中であっても、警報を振動によって体感させることが可能となる。

特開２００９−１２００１５号公報

しかしながら、上述した車両警報装置では、振動を着座者が体感しやすいように、クッション材とシート表皮との間であって、シート表皮に接するようにして振動体が設置されている。このため、座り心地が損なわれたり、座り心地に違和感を感じたりする場合があった。また、シートのクッション材等における弾性性能が低下して、クッション材がヘタった場合には、ユーザが体感する振動の強弱や、振動発生位置等が大きく変化してしまうおそれがあった。

このため、クッション材とシート表皮との間等ではなく、クッション材の内部に振動体を設置することも提案されている。このように、振動体をクッション材の内部に設置することにより、座り心地の低下や違和感の低減を図ることができる。

しかしながら、振動体をクッション材の内部に設置すると、振動体による振動がクッション材によって吸収されてしまい、振動伝達効率が低下してしまうおそれがあるという問題があった。

特に、車両警報装置等のように、シートの座面部に振動体が設けられ、座面部に着座する着座者に対して座面部から上下方向への振動を与える場合には、車両の上下動によって、着座者が振動体の振動を体感しにくい場合も生じていた。

着座者に対する振動を大きくするために、振動体における振動の出力を大きくすることも考えられるが、振動体が大型化する傾向があり、また、重量が増加してしまうおそれがあった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであり、シートの座面部の内部より振動を発生させる場合であっても、着座者が振動を体感し易い振動発生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、本発明に係る振動発生装置は、シートの座面部の内部で当該座面部の水平方向へ延設されて、延設方向に振動を伝達することが可能な振動伝達部材と、ボイスコイルと該ボイスコイルの近傍に配置された磁石とを有し、前記振動伝達部材の端部に設けられるエキサイタとを備え、前記エキサイタは、前記磁石と前記ボイスコイルとが、前記振動伝達部材の端部側に近接離反することで、前記振動伝達部材の前記端部に振動を加え、前記振動伝達部材は、前記端部に加えられた前記振動を、前記延設方向に伝達することを特徴とする。

本発明に係る振動発生装置は、座面部の水平方向へと延設される振動伝達部材の延設方向に、エキサイタの振動を伝達させることを特徴としている。このため、本発明に係る振動発生装置では、座面部において着座者の体重が掛かる上下方向ではない、水平方向に対して振動を伝達することができる。座面部においてクッション材等が圧力により伸縮されやすくなる上下方向と異なる方向に対して、振動を伝達することができるので、振動が吸収されにくくなり、着座者に振動を体感させやすくすることができる。

特に、エキサイタにおいて出力される振動の周波数を、振動伝達部材を共振させる周波数や、振動伝達部材が設けられる座面部またはシートを共振させる周波数等に調整・設定することによって、振動伝達部材あるいはシート全体から、共振振動を出力させることができ、より効果的かつ確実に、着座者に振動を体感させることが可能になる。

実施の形態に係る振動発生装置が設けられた車両用シートの概略構成を示した図であって、（ａ）は、平面図であり、（ｂ）は、後方斜視図である。実施の形態に係る振動発生装置が設けられた車両用シートの側方断面図を示した図である。実施の形態に係るエキサイタの概略構成を示した断面図である。実施の形態に係る振動発生装置が、車両用シートの座面部に設置される他の実施例を示した図である。実施の形態に係る振動発生装置が、車両用シートの座面部に設置される他の実施例を示した図である。

以下、本発明に係る振動発生装置について一例を示し、図面を用いて詳細に説明する。図１および図２は、実施の形態に係る振動発生装置１が設けられた車両用のシート２の概略構成を示した図である。図１（ａ）は、シートの平面図を示し、図１（ｂ）は、シートの後方斜視図を示している。図２は、シートの側方断面図を示している。

振動発生装置１は、図１、図２に示すように、振動伝達部材１０と、エキサイタ２０とにより概略構成され、車両用シート２の座面部２ａに設けられている。振動伝達部材１０は、円柱状の棒状部材であり、振動を伝達しやすいように剛体によって形成されている。振動伝達部材１０には、例えば、鉄等の金属が一般的に用いられるが、振動伝達部材１０が形成される材料は、金属等には限定されず、エキサイタ２０の振動を伝達させやすいものであれば、特にその素材等が限定されるものではない。

また、振動伝達部材１０は、棒状部材であれば、円柱形状には限定されない。例えば、断面は略円形であることが好ましいが、三角形や四角形等の多角形であってもよい。但し、断面形状が、三角形や四角形等の場合には着座者の座り心地に影響を与えないように注意する必要がある。断面形状が、略円形の場合には、お尻や太腿等に角張った部分が当たらないため、座り心地等を向上させることができる。

車両用シート２は、図示を省略したシートフレームで外部骨格が形成されており、内部には、着座者からの圧力（着座者の体重や背もたれ部２ｂにおける背もたれ圧力）を分散させると共に、着座者の座り心地等を向上させるために、座面部２ａや背もたれ部２ｂ内部にクッション材３等による弾性部材が充填されている。

振動伝達部材１０は、座面部２ａのクッション材３の内部に埋設されるようにして設けられている。具体的には、クッション材３の成形時に振動伝達部材１０を内部に配置した状態でクッション材３の成形を行うインサート成形により、振動伝達部材１０を埋設したり、クッション材３が成形された後に、振動伝達部材１０を挿入するための挿入孔を後加工によって形成し、振動伝達部材１０を挿入した後に接着剤等で振動伝達部材１０をクッション材３に固定したりする方法が用いられる。

なお、振動伝達部材１０は、クッション材３の内部に埋設されるものであり、シートフレーム等、振動伝達部材１０の振動が容易に伝達されて振動が逃げてしまうような部材には接触しないようにして、車両用シート２に設置される。また、振動伝達部材１０が振動によって座面部２ａから外れてしまうことがないように、クッション材３に引っかかる係止部、あるいは抜け落ちない返し部等を、振動伝達部材１０に設けてもよい。

振動伝達部材１０は、図１（ａ）（ｂ）に示すように、座面部２ａの後側端部の中央寄りの位置に、振動伝達部材１０の後端部側（エキサイタ２０が取り付けられる側）が位置し、座面部２ａの前側端部の左側端部近傍に、振動伝達部材１０の前端部側が位置するようにして、座面部２ａに設置される。一般的に、車両用シート２における座面部２ａと背もたれ部２ｂとの連結部分（座面部２ａの後側部分）の左右位置には、背もたれ部２ｂの角度調節を行うための角度調節機構部が設けられている。このため、座面部２ａにおいて、角度調節機構部の設置箇所を避けるためには、座面部２ａの後側端部の中央寄りの位置に、振動伝達部材１０の端部を配置することが望ましい。

このように、座面部２ａの後側端部の中央寄りの位置に、振動伝達部材１０の後端部側を配置し、座面部２ａの前側端部の左側端部近傍に、振動伝達部材１０の前端部側が位置するようにして、座面部２ａに振動伝達部材１０を設置することにより、振動伝達部材１０の棒状部材が、着座者の太腿の内側から外側へと太腿にクロスするようにして設置される。

また、振動伝達部１０の前端部側は、着座者が違和感を感じない程度であって、座面部２ａのできるだけ前側寄りの位置であって、できるだけ側部寄りの位置に配置することが望ましい。このように、振動伝達部１０の前端部を、座面部２ａのできるだけ前側寄りの位置であって、できるだけ側部寄りの位置に配置することにより、振動を広い範囲で発生させることができ、着座者に対してより広い範囲で振動を体感させることが可能になる。

なお、図１（ａ）（ｂ）および図２では、説明の便宜上、振動伝達部材１０が１本だけしか示されていないが、振動伝達部材１０は、座面部２ａに対して１対にして設けられるものであってもよい。例えば、座面部２ａの後側端部の中央寄りの位置に、それぞれの振動伝達部材１０の後端部側が位置し、座面部２ａの前側端部の左側端部近傍と右側端部近傍とに、それぞれの振動伝達部材１０の前端部側が位置するようにして、１対の振動伝達部材１０を座面部２ａに設置することにより、座面部２ａの平面視で、ハの字状に、振動伝達部材１０を配置することができる。

エキサイタ２０は、図１および図２に示すように、振動伝達部材１０の後端部に取り付けられている。より詳細に、エキサイタ２０は、振動伝達部材１０の後端部であって、後方側の断面に対してエキサイタ２０のフレーム部２１（図３参照）を当接させた状態で固着される。また、エキサイタ２０は、車両用シート２のシートフレーム等、振動伝達部材１０以外の部材に、エキサイタ２０の振動が容易に伝達して振動が逃げてしまうことがないように、振動伝達部材１０以外の部材には接触しないようにして、振動伝達部材１０に固着される。ここで、エキサイタ２０とは、ボイスコイルから伝わる振動力を、エキサイタの本体部に接触させた対象物に伝達し、対象物を介して振動や音を出力させることが可能な音響出力装置である。

図３は、エキサイタ２０の概略構造を示した断面図であり、振動伝達部材１０の後端部に固着された様態を示している。エキサイタ２０は、フレーム部２１と、ダンパー部２２と、外側ヨーク２３と、永久磁石２４と、内側ヨーク２５と、ボビン２６と、ボイスコイル２７とにより概略構成されている。

外側ヨーク２３は、側壁部２３ａと底部２３ｂとが連続して形成されて凹部が設けられた椀形状を呈している。永久磁石２４は、外側ヨーク２３の底部２３ｂの内側に取り付けられており、円盤状に形成されている。内側ヨーク２５は、永久磁石２４の上に載置されており、その直径が永久磁石２４の直径よりも若干大きい円盤形状となっている。

外側ヨーク２３の側壁部２３ａの内面と、内側ヨーク２５の外周側面との間には、間隙ｄが設けられている。間隙ｄには、円筒状のボビン２６の先端部が位置している。ボビン２６の先端部には、ボイスコイル２７が巻き付けられている。

フレーム部２１は、外側ヨーク２３の凹所を覆うことが可能なように、外側ヨーク２３の外径よりも大きな直径を備えた皿形状を呈している。フレーム部２１の外縁部分には、外側ヨーク２３側に突出する脚部２１ａが形成されている。フレーム部２１の脚部２１ａが突出された側と反対側になる皿形状部分は、振動伝達部材１０の後端部の断面部分に固着されている。

また、振動伝達部１０の断面部分に固着された、フレーム部２１の皿形状部分の反対側には、ボビン２６の基部２６ａが固着されている。フレーム部２１の脚部２１ａには、フレーム部２１の外周方向に略渦巻き状に延設されたダンパー部２２が等間隔で複数設けられている。そして、ダンパー部２２の先端部（渦巻き状の中心側端部）は、外側ヨーク２３の側壁部２３ａの周縁に固定されている。

このように構成されるエキサイタ２０のボイスコイル２７に、図２に示す音源機器３０によって音響信号が供給されると、音響信号の周波数に合わせて、ボビン２６が振動する。より詳細には、外側ヨーク２３が、ダンパー部２２を介してフレーム部２１に近接離反する方向（図３の上下方向）に、ボビン２６が振動されることになる。このボビン２６の振動が、フレーム部２１を介して、振動伝達部材１０へと伝達されることになる。振動伝達部材１０への振動は、振動伝達部材１０の棒状部材における延伸方向（延設方向）に対して加えられる。このように、エキサイタ２０を介して振動伝達部材１０の延伸方向へと振動を伝達させることによって、車両用シート２の前後方向に対して振動を伝達することができる。

また、エキサイタ２０に入力される音響信号の周波数を変更・調整することによって、振動伝達部材１０における前後方向の振動によって、振動伝達部材１０に共振を発生させることが可能である。振動伝達部材１０において共振を発生させることにより、振動伝達部材１０全体を振動させることが可能となる。従って、振動伝達部材１０の延伸方向に限られることなく車両用シート２の全体へと振動を伝達することが可能となる。

特に、振動伝達部材１０の棒状部材は、着座者の太腿の内側から外側へと太腿にクロスするようにして、座面部２ａに設置されているので、振動伝達部材１０を共振させることによって、振動をお尻から腿裏へと広い範囲で体感させることができると共に、確実に振動を着座者に体感させることが可能となる。

また、振動伝達部材１０は棒状部材によって構成されており、エキサイタ２０による振動が棒状部材の延伸方向に対して入力されるものであるため、振動を振動伝達部材１０の全体で発生させることができる。例えば、振動伝達部材１０が大きく曲がった形状等をしている場合には、延伸方向の振動が曲がった部分で弱まってしまうため、振動伝達部材１０の先端部分等における振動が弱まってしまい、全体としての振動を発生させることが難しくなる。本実施の形態に係る振動伝達部材１０では、エキサイタ２０による振動が棒状部材の延伸方向に対して入力されて、延伸方向の振動が棒状部材の内部を前後方向に大きく伝達することになるので、振動が阻害されにくくなる。

また、エキサイタによる振動は、振動伝達部材１０の延伸方向であって、本実施の形態では、座面部２ａの前後方向となる。このため、シートの上下方向に振動を伝えるように、座面部２ａの内部に座面上方向に向けてエキサイタを設置する場合に比べて、エキサイタの振動を広い範囲に伝達することができる。さらに、座面部２ａにおいて、クッション材等が圧力により伸縮されやすい上下方向と異なる方向に対して、振動を伝達することができるので、振動が吸収されにくくなり、着座者に振動を体感させやすくすることができる。

また、車両の走行に伴って、車両の車両用シート２には、上下方向の動きが発生しやすい。このため、エキサイタ２０を、座面部２ａの内部に座面上方向に向けて設置する場合には、エキサイタ２０のダンパー部２２が、エキサイタ２０による振動発生時と同じ方向である上下に振動される可能性が生じ、エキサイタ２０の損傷を生じたり、あるいは性能低下を招いたりするおそれがある。本実施の形態に係る振動伝達部材１０では、エキサイタ２０のダンパー部２２が、座面部２ａの前後方向に振動するようにして、振動伝達部材１０に設けられるので、車両の上下振動による影響を低減させることが可能になる。

さらに、エキサイタ２０は、振動伝達部材１０の後端部であって、車両用シート２の座面部２ａ等に接しないようにして設けられるので、エキサイタ２０の振動を直接的に振動伝達部材１０へ伝達させることができ、車両用シート２等の他の部材との接触による振動の低減を最小限に抑えることが可能になる。

また、エキサイタ２０に入力される音響信号の周波数を変更・調整することによって、振動伝達部材１０を共振させるだけでなく、車両用シート２および座面部２ａを共振させることも可能である。車両用シート２は、着座者の着座等により、クッション材のクッション性能が経年劣化等するため、車両用シート２および座面部２ａの共振周波数は、経年変化する可能性が高い。このように車両用シート２や座面部２ａの共振周波数が変化する場合であっても、エキサイタ２０に入力される音響信号の周波数を変更・調整することによって、車両用シート２および座面部２ａを共振させることができる。このため、車両用シート２および座面部２ａの状態に応じて、より効果的に振動を発生させることができ、着座者における振動の体感性能を高めることが可能である。

さらに、本実施の形態に係る振動発生装置１では、振動伝達部１０に対する振動を、エキサイタ２０を用いて出力させることができる。このため、エキサイタ２０に入力される音響信号の周波数等を設定・調整することによって、エキサイタ２０より振動伝達部１０への振動を発生させるだけでなく、音楽等を発生させることが可能である。従って、単なる振動だけでなく音を出力させるための音響装置として振動発生装置１を利用することが可能である。

以上、本発明に係る振動発生装置について、一例を示すと共に図面を用いて詳細に説明を行ったが、本発明に係る振動発生装置は、実施の形態で説明した例には限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても、実施の形態に示した振動発生装置１と同様の効果を奏することが可能である。

例えば、実施の形態に係る振動発生装置１では、図１（ａ）（ｂ）および図２に示すように、座面部２ａの後側端部の中央寄りの位置に、振動伝達部材１０の後端部側が位置し、座面部２ａの前側端部の左側端部近傍に、振動伝達部材１０の前端部側が位置するようにして、振動伝達部１０が座面部２ａに設置される場合について説明した。しかしながら、振動発生装置１の設置位置は、図１（ａ）（ｂ）および図２に示す設置位置には限定されない。

例えば、図４（ａ）に示すように、座面部２ａの前側端部の左側端部付近（または、右側端部付近）に、振動伝達部材１０の後端部側（エキサイタ２０が取り付けられる側）が位置し、座面部２ａの後側端部であって左右方向の中央位置寄りに、振動伝達部材１０の前端部側が位置するようにして、座面部２ａに設置されるものであってもよい。この場合には、振動伝達部材１０の後端部に固着されたエキサイタ２０が、車両用シート２の前側に位置し、振動伝達部材１０の前端部が、座面部２ａの後側端部に位置した状態で、座面部２ａのクッション材の内部に埋設された状態となる。このようにして、振動伝達部材１０が座面部２ａに設けられる場合であっても、実施の形態に係る振動伝達部材１０と同様に、共振等によって着座者に効果的な振動を体感させることが可能である。

また、図４（ｂ）に示すように、座面部２ａの前側端部であって左右方向の中央位置寄りに、振動伝達部材１０の後端部側（エキサイタ２０が取り付けられる側）が位置し、座面部２ａの後側端部の左側端部付近（または、右側端部付近）に、振動伝達部材１０の前端部側が位置するようにして、座面部２ａに設置されるものであってもよい。この場合にも、振動伝達部材１０の後端部に固着されたエキサイタ２０が、車両用シート２の前側に位置し、振動伝達部材１０の前端部が、座面部２ａの後側端部に位置した状態で、座面部２ａのクッション材の内部に埋設された状態となる。このようにして、振動伝達部材１０が座面部２ａに設けられる場合であっても、実施の形態に係る振動伝達部材１０と同様に、共振等によって着座者に効果的な振動を体感させることが可能である。

さらに、図４（ｃ）に示すように、座面部２ａの前側端部であって左右方向の中央位置よりに、振動伝達部材１０の前端部側が位置し、座面部２ａの後側端部の左側端部付近（または、右側端部付近）に、振動伝達部材１０の後端部側（エキサイタ２０が取り付けられる側）が位置するようにして、座面部２ａに設置されるものであってもよい。この場合には、振動伝達部材１０の後端部に固着されたエキサイタ２０が、車両用シート２の後側に位置し、振動伝達部材１０の前端部が、座面部２ａの前側端部に位置した状態で、座面部２ａのクッション材の内部に埋設された状態となる。このようにして、振動伝達部材１０が座面部２ａに設けられる場合であっても、実施の形態に係る振動伝達部材１０と同様に、共振等によって着座者に効果的な振動を体感させることが可能である。

また、その他の方法として、図５（ａ）に示すように、振動伝達部材１０を座面部２ａの左右方向に設置する構成にしてもよく、また、図５（ｂ）に示すように、前後方向に延設される１対の振動伝達部材１０を、平行になるように設置するものであってもよい。

また、実施の形態に係る振動発生装置１では、エキサイタ２０が振動伝達部材１０の後端部に直接固着されていたが、エキサイタ２０は振動伝達部材１０に必ずしも直接固着される構造に限定されるものではない。少なくとも、振動伝達部材１０の延設方向と、エキサイタ２０の振動伝達方向とが同じ方向になるように、エキサイタ２０を振動伝達部材１０に取り付けることができれば、振動伝達部材１０の延設方向に対して効果的にエキサイタ２０の振動を伝達させることができる。

このため、例えば、振動伝達部材１０の後端部にクランク形状（直角の狭いカーブが２つ交互に繋がった形状であって、一端の延設方向線と他端の延設方向線とが平行になるもの）の接続部材の一端を取り付けて、この接続部材の端部にエキサイタ２０を取り付ける構造であってもよい。クランク形状の接続部材を介して、振動伝達部材１０をエキサイタ２０に取り付ける場合であっても、振動伝達部材１０の延設方向と、エキサイタ２０の振動伝達方向とが、平行ではあるが、同じ方向に向けられている。このため、クランク形状の接続部材がシートフレーム等の他の部材に接触する構造でなければ、実施の形態に係る振動発生装置１と同様に、エキサイタ２０の振動を振動伝達部材１０の延設方向に伝達することができる。従って、振動伝達部材１０の延設方向に対して効果的にエキサイタ２０の振動を伝達させることが可能になる。

また、振動伝達部材１０の延設方向と、エキサイタ２０の振動伝達方向とが、同じ方向に向けられているのであれば、クランク形状の狭いカーブ部分を緩やかな曲線にした略Ｓ字状の接続部材や、エキサイタ２０の振動発生方向と、振動伝達部材１０の延設方向とが逆方向になってしまうが、振動の方向は同じ水平方向となるコ字状の接続部材等を用いることも可能である。

さらに、本発明に係る振動発生装置１は、座面部２ａに設けられる構成に限定されるものではない。例えば、振動発生装置１を、背もたれ部２ｂに設けることも可能である。

１ …振動発生装置
２ …車両用シート
２ａ …（車両用シートの）座面部
２ｂ …（車両用シートの）背もたれ部
３ …クッション材
１０ …振動伝達部材
２０ …エキサイタ
２１ …フレーム部
２１ａ …（フレーム部の）脚部
２２ …ダンパー部
２３ …外側ヨーク
２３ａ …（外側ヨークの）側壁部
２３ｂ …（外側ヨークの）底部
２４ …永久磁石
２５ …内側ヨーク
２６ …ボビン
２６ａ …（ボビンの）基部
２７ …ボイスコイル
３０ …音源機器

Claims

シートの座面部の内部でクッション材に埋設されると共に、当該座面部の水平方向へ延設されて、延設方向に振動を伝達することが可能な振動伝達部材と、
ボイスコイルと該ボイスコイルの近傍に配置された磁石とを有し、前記振動伝達部材の端部に設けられるエキサイタと
を備え、
前記エキサイタは、前記磁石と前記ボイスコイルとが、前記振動伝達部材の端部側に近接離反することで、前記振動伝達部材の前記端部に振動を加え、
前記振動伝達部材は、前記端部に加えられた前記振動を、前記延設方向に伝達すること
を特徴とする振動発生装置。