JP7465665B2

JP7465665B2 - 振動発生装置

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Publication number: JP7465665B2
Application number: JP2020015442A
Authority: JP
Inventors: 賢司河野
Original assignee: Clarion Co Ltd; Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Current assignee: Faurecia Clarion Electronics Co Ltd
Priority date: 2020-01-31
Filing date: 2020-01-31
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2040-01-31
Also published as: JP2021122754A; WO2021152907A1

Description

本発明は、振動発生装置に関する。

車両のフロントウインドガラスを振動させて音を発生する技術として特許文献１がある。特許文献１には、「自動車（例えば貨物自動車、特にキャブオーバー型の貨物自動車）のフロントガラスに圧電振動子が設置されており、圧電振動子に電気信号を印加する電気信号供給装置を設け、電気信号供給装置は警報システム（運転者に対する警報システム、公知の各種警報システム）から運転者に対する警報信号が出力された際に圧電振動子に電気信号を印加する機能を有している。」ことが記載されている。

特開２０１１－２０６５１号公報

しかしながら、引用文献１のように、フロントウインドガラスを直接的に振動させて音を発生させる構成は、低音域の音を強調し難い。

本発明は、低音域を強調した音を発することができる振動発生装置を提供することを目的とする。

本発明は、振動を発生する振動発生部と、車両のヘッダパネルの異なる複数の面に固定される２箇所以上の固定箇所を有する車両側固定部と、を備え、前記振動発生部の振動が前記ヘッダパネルを通じて前記車両のウインドガラスに伝えられ、前記ヘッダパネルは、Ｌ字断面を成し、前記車両側固定部は、前記固定箇所が、前記ヘッダパネルのＬ字断面の角部の挟む２箇所を少なくとも含む、ことを特徴とする。

本発明によれば、低音域を強調した音を発することができる。

本発明の実施形態に係る振動発生装置が取り付けられた車両の側面図である。図１のＡ―Ａ線断面図である。振動発生装置の構成を、天井内装材裏側空間のフロント側の内部構成とともに模式的に示す図である。振動発生装置の構成を示す斜視図である。エキサイタの構成を示す斜視図である。エキサイタの断面図である。車両側固定部への延在部の取付態様を示す図である。車両側固定部の態様を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る振動発生装置１が取り付けられた車両５０の側面図であり、図２は図１のＡ―Ａ線断面図である。
振動発生装置１は、図２に示すように、車両５０に設けられた音源機器５９から音声電気信号が入力され、当該音源機器５９に基づき発振することで、車両５０に形成された開口部５３を覆うウインドガラスを振動板として振動させ、車両５０の車室内に音を発する装置である。これら振動発生装置１と、車両５０のウインドガラスとによって、車室内に音を発する車載音響システムが構成される。なお、図２には、音源機器５９が後述する天井内装材裏側空間Ｓに配置された構成が描かれているが、音源機器５９は任意の位置に配置できる。

車両５０は、図１に示すように、ウインドガラスとして、フロントガラス５１Ｆ、リアガラス５１Ｒ、及びドア５２に設けられたドアガラス５１Ｄを備える。これらフロントガラス５１Ｆ、リアガラス５１Ｒ、及びドアガラス５１Ｄのいずれのウインドガラスも振動発生装置１によって振動させる振動板として用いることができる。本実施形態では、振動発生装置１がフロントガラス５１Ｆを振動させる場合を例示する。

振動発生装置１は、図２に示すように、車両５０の屋根を構成するルーフパネル５４と、車室内の天井を構成する天井内装材５５との間の空間（以下、天井内装材裏側空間という）Ｓに設置される。また振動発生装置１は、天井内装材裏側空間Ｓにおいて、車両５０の車幅Ｖｗの略中央Ｏに配置される。振動発生装置１が略中央Ｏに配置されることで、左右のいずれかに偏らせて設置した場合に比べ、フロントガラス５１Ｆの振動が左右両側支持するピラー５７（いわゆるＡピラー：図１）の影響を受け難くなり、当該フロントガラス５１Ｆの振動によって、車室内に低音域が効率良く響くようになる。

図３は、振動発生装置１の構成を、天井内装材裏側空間Ｓのフロント側の内部構成とともに模式的に示す図である。
同図に示すように、天井内装材裏側空間Ｓにおいて、フロントガラス５１Ｆは、その上端部５１ＦＡがルーフパネル５４の先端部５４Ａに接着剤等により接合される。また、ルーフパネル５４には、レインフォースと称される複数のルーフ補強部材が車両５０の前後方向に適宜に取り付けられている。これらのルーフ補強部材によってルーフパネル５４の強度が補強されている。これらルーフ補強部材のうち、ルーフパネル５４におけるウインドガラスの開口部５３を補強するものは、一般にヘッダパネル５６と称されている。ヘッダパネル５６は、フロントガラス５１Ｆの開口部５３、及びリアガラス５１Ｒの開口部５３（図１）のそれぞれに設けられており、フロントガラス５１Ｆの側のヘッダパネル５６は、フロントヘッダパネルとも称され、リアガラス５１Ｒの側のヘッダパネル５６はリアヘッダパネルとも称されている。

ヘッダパネル５６は、車両５０の前後方向Ｂに延びた第１面５６Ａと、車両５０の高さ方向Ｈに延びた第２面５６Ｂとを有した略Ｌ字断面を成し、かつ、車両５０の車幅方向Ｅ（図２）に延びた金属製の長板体である。ヘッダパネル５６は、車幅方向Ｅの両端部が左右両側のピラー５７に溶接等で固定される。またヘッダパネル５６は、第１面５６Ａの端部５６ＡＴがフロントガラス５１Ｆの開口部５３に固定され、第２面５６Ｂの端部５６ＢＴが当該開口部５３よりも車両５０のリア側の位置でルーフパネル５４に固定される。そして、これらルーフパネル５４、及びヘッダパネル５６によって、ウインドガラスの上端部（図５では、フロントガラス５１Ｆの上端部５１ＦＡ）を固定するフレーム６５が構成される。

ヘッダパネル５６の構成について更に詳述する。
ヘッダパネル５６は、第１面５６Ａの端部５６ＡＴに、第１取付部５６Ｃ１が設けられ、この第１取付部５６Ｃ１がルーフパネル５４の開口部５３の上縁５４Ｕに沿って車幅方向Ｅに延び、当該上縁５４Ｕに重なった状態で溶接等によって固定される。
またヘッダパネル５６は、第２面５６Ｂの端部５６ＢＴに、車幅方向Ｅに延びる第２取付部５６Ｃ２が設けられ、この第２取付部５６Ｃ２が車幅方向Ｅに延び、ルーフパネル５４の表面に接着剤等で固定される。なお、リア側のヘッダパネル５６の構成についても同様である。

振動発生装置１は、これらルーフ補強部材のうち、ヘッダパネル５６（本実施形態ではフロントヘッダパネル）に固定されている。そして振動発生装置１が振動すると、ヘッダパネル５６を通じて、ウインドガラス（本実施形態ではフロントガラス５１Ｆ）の上端部５１ＦＡに車幅方向Ｅに亘って伝達し、当該ウインドガラスが振動して車室内に音が発生することとなる。

一般に、ウインドガラスは、ヘッダパネル５６に比べて面積も大きく、また当該ヘッダパネル５６等の車体フレームの部材に比べ重量も大きく、なおかつ、開口部５３に強固に固定されている。このため、上記特許文献１に記載の従前の構成のように、振動体がウインドガラスに直接的に設けられている場合、ウインドガラスが振動し難く、効率が悪い。
これに対し、本実施形態のように振動発生装置１がヘッダパネル５６を通じてウインドガラスを振動させる構成とすることで、従前の構成に比べてウインドガラスを効率良く振動させることができ、低音域を強調させた音を車室内に発することができる。かかる効果については、従前の構成と、本実施形態の構成との比較実験によって確認されている。そして、本実施形態の振動発生装置１を車両５０に設けることで、より迫力のある音を車室内に響かせることができる。

次いで、本実施形態の振動発生装置１の構成について詳述する。
図４は、振動発生装置１の構成を示す斜視図である。
振動発生装置１は、図３及び図４に示すように、音源機器５９（図２）から入力された音声電気信号に基づいて振動を発生する振動発生部材であるエキサイタ２と、エキサイタ２が発生する振動をヘッダパネル５６に伝達する振動伝達部材４と、を備える。

図５はエキサイタ２の構成を示す斜視図であり、図６はエキサイタ２の断面図である。
図５、及び図６に示すように、エキサイタ２は、中心軸Ｃを有する筒状のフレーム６と、磁気回路８と、当該磁気回路８をフレーム６に懸架するダンパ１０と、フレーム６の内部に収められたボイスコイル９と、を備え、ボイスコイル９に音声電気信号が入力されると、ボイスコイル９と磁気回路８との間にローレンツ力が作用し、ダンパ１０に懸架された磁気回路８が振動するように構成される。

フレーム６は、軽量化に有利な樹脂材、又は放熱に有利な金属材から円筒形状に形成される。
磁気回路８は、図６に示すように、ヨーク１２と、円盤状磁石１４と、プレート１６と、を有し、これらは全て平面視略円形に形成され、この順にフレーム６の外側から中心軸Ｃに沿って積層される。ヨーク１２は、中心軸Ｃに沿って延びる側壁１２Ａを有し、この側壁１２Ａの内側に、円盤状磁石１４、及びプレート１６が側壁１２Ａと隙間をあけて内包され、この隙間によって磁気ギャップｇが形成される。
かかる磁気回路８は、上述の通り、ダンパ１０によってフレーム６の中心軸Ｃと同軸に懸架される。ダンパ１０は、ステンレス等の金属から成る薄い板状の部材であり、図５に示すように、磁気回路８の周囲に設けられる。

ボイスコイルボビン１８は、一端部１８Ａが磁気回路８の磁気ギャップｇに入り込む程度の径を有した円筒状を成し、フレーム６の内に中心軸Ｃと同軸に、磁気回路８の下側に収められる。この一端部１８Ａには、音声電気信号が印加されるボイスコイル９が巻き回され、当該ボイスコイル９が磁気ギャップｇに配置される。一方、ボイスコイルボビン１８の他端部１８Ｂは、フレーム６の開口を塞ぐ板部２０に固定される。

ボイスコイル９には信号線２１が接続され、当該信号線２１から音声電気信号が入力される。音声電気信号の入力に伴ってボイスコイルボビン１８、及び磁気回路８には、フレーム６の中心軸Ｃの方向にローレンツ力が働き、ダンパ１０によって懸架状態に成された磁気回路８がフレーム６の中心軸Ｃの方向に振動する。

エキサイタ２は、磁気回路８、ボイスコイルボビン１８、及びフレーム６が回転体形状を成し、それぞれがフレーム６の中心軸Ｃに同軸に組み付けられる。これにより、エキサイタ２の重心Ｇは、概ね中心軸Ｃの上、又は中心軸Ｃの近傍に位置する構成となっている。

振動伝達部材４は、図３、及び図４に示すように、ヘッダパネル５６に固定される車両側固定部３０と、この車両側固定部３０から直線状に延び、その端部３２ＴＡが自由端となる延在部３２と、を備え、この延在部３２の自由端の端部３２ＴＡにエキサイタ２が固定される。
この構成によれば、フロントガラス５１Ｆに直接、エキサイタ２を固定する構成に比べてエキサイタ２に日光が当たり難くなり日光への暴露が抑えられる。特に、延在部３２が、フロントガラス５１Ｆから離間する方向に延びることで、暴露がより確実に抑えられる。
また振動発生装置１が天井内装材裏側空間Ｓに配置されることで、振動発生装置１が乗員の視界を妨げることも視界に入ることもない。
さらにヘッダパネル５６の周辺のスペースに合わせて適宜の方向に延在部３２を延在させてエキサイタ２を配置することができ、ヘッダパネル５６の周辺構造が異なる幅広い車種に、振動発生装置１を設置できる。

本実施形態の振動伝達部材４は、車両側固定部３０を構成する金属板と、延在部３２を構成する金属板とが溶接等で固定されることで構成されている。
具体的には、車両側固定部３０は、ヘッダパネル５６のＬ字断面に合わせて金属板をＬ字断面状に折り曲げ加工することで形成される。かかる折り曲げ加工によって、ヘッダパネル５６の第１面５６Ａ、及び第２面５６Ｂのそれぞれに面接触する第１固定面３０Ａ、及び第２固定面３０Ｂを有した車両側固定部３０が得られる。かかる車両側固定部３０は、第１固定面３０Ａ、及び第２固定面３０Ｂが接着剤、或いは両面テープなどの粘着剤でヘッダパネル５６に強固に固定される。

延在部３２は、所定の長さの平面視略矩形状の板材であり、エキサイタ２の発熱を長さ方向に伝える高熱伝導性を有し、かつ、エキサイタ２の振動に伴って鉛直方向Ｄ（図４）に撓む程度の可撓性を有した材料（本実施形態ではアルミニウム）によって形成される。
そして延在部３２の一方の端部３２ＴＢが車両側固定部３０に溶接や接着剤、粘着剤等で強固に固定される。本実施形態では、延在部３２の上面３２Ａが所定面積以上、車両側固定部３０の第１固定面３０Ａの底面に面接合した状態で、これら延在部３２と車両側固定部３０とが固着されている。
延在部３２の他方の端部３２ＴＡは、車両側固定部３０との結合点７０から所定距離だけ延び、当該端部３２ＴＡの上面３２Ａに、エキサイタ２が接着剤や両面テープ、螺子などの任意の固定手段によって固定される。

なお、延在部３２の上面３２Ａが車両側固定部３０の第１固定面３０Ａに面接触する面積、車両側固定部３０との結合点７０から延在部３２の他方の端部３２ＴＡ（エキサイタ２の固定位置）までの長さ、及び、延在部３２の厚みや幅、剛性は、エキサイタ２の振動によって得られる音（特に、低音域の音）に基づいて適宜に調整される。

かかる振動発生装置１においては、車両側固定部３０が第１固定面３０Ａ、及び第２固定面３０Ｂの面によってヘッダパネル５６に固定されるため、エキサイタ２の振動がヘッダパネル５６に効率良く伝えられる。
また車両側固定部３０は、第１固定面３０Ａ、及び第２固定面３０Ｂの２箇所でヘッダパネル５６の表面に固定されるため、より効率良く振動が伝えられる。
これに加え、車両側固定部３０は、ヘッダパネル５６との固定箇所が、車両５０の前後方向Ｂにおいて、Ｌ字断面のヘッダパネル５６の角部５６Ｃ（第１面５６Ａと第２面５６Ｂとの交点：図３）を挟んだ２点となっている。これにより、ヘッダパネル５６の角部５６Ｃの両側の第１面５６Ａ、及び第２面５６Ｂのいずれか一方のみに、車両側固定部３０が固定される構成に比べ、エキサイタ２の振動をヘッダパネル５６に効率良く伝えることができる。

また、車両５０の揺れによってエキサイタ２に大きな加速度の振動が加わり、当該振動によって衝撃音が生じる得る場合でも、可撓性を有した延在部３２が適度に撓むことで衝撃音が分散される。これにより、エキサイタ２自身が発する振動をヘッダパネル５６に十分に伝えつつも、衝撃音の伝達を抑制することができる。
また延在部３２が平面視略矩形状であるため、高音域に相当する音の振動が延在部３２から発せられ、音質が高められる。これに加え、延在部３２に伝熱したエキサイタ２の発熱を、延在部３２の全体の表面から十分に放熱することもでき、エキサイタ２の冷却性能を高めることができる。

このように、上述した実施形態によれば次のような効果を奏する。

本実施形態の振動発生装置１は、車両５０のヘッダパネル５６に固定される車両側固定部３０を備え、エキサイタ２の振動がヘッダパネル５６を通じて車両５０のウインドガラス（本実施形態ではフロントガラス５１Ｆ）に伝えられる。
これにより、フロントガラス５１Ｆに振動体を直接取り付ける従前の構成に比べ、ウインドガラスを効率良く振動させることができ、また車室内に発せられる音（特に低音域の音）の品質を向上させることができる。

本実施形態の振動発生装置１は、車両側固定部３０から延び、端部３２ＴＡが自由端である延在部３２を有し、当該延在部３２の自由端の端部３２ＴＡにエキサイタ２が固定されている。
これにより、上記従前の構成に比べ、エキサイタ２に日光が当たり難くなり日光への暴露が抑えられる。
またヘッダパネル５６の周辺のスペースに合わせて適宜の方向に延在部３２を延在させてエキサイタ２を配置することができ、ヘッダパネル５６の周辺構造が異なる幅広い車種に、振動発生装置１を設置できる。

本実施形態の振動発生装置１では、車両側固定部３０がヘッダパネル５６の表面に２箇所で固定されるため、エキサイタ２の振動がヘッダパネル５６に、より効率良く伝えられ、低音域を強調した音を発することができる。これにより、重厚感があり、迫力のある音を車室内に響かせることができる。

本実施形態の振動発生装置１では、車両側固定部３０は、ヘッダパネル５６に固定される固定箇所が、Ｌ字断面のヘッダパネル５６の角部５６Ｃを挟む２箇所となっている。これにより、車両側固定部３０がヘッダパネル５６の角部５６Ｃの両側の面（第１面５６Ａ、及び第２面５６Ｂ）のいずれか一方の面だけに固定される構成に比べ、エキサイタ２の振動をヘッダパネル５６に効率良く伝えることができ、低音域をより強調した音を発することができる。

本実施形態の振動発生装置１では、延在部３２は、可撓性を有するため、車両５０の揺れによってエキサイタ２に大きな加速度の振動が加わり、当該振動によって衝撃音が生じる得る場合でも、延在部３２が適度に撓むことで衝撃音が分散される。これにより、エキサイタ２自身が発する振動をヘッダパネル５６に十分に伝えつつも、衝撃音の伝達を抑制することができる。

本実施形態の振動発生装置１では、延在部３２は、エキサイタ２の発熱を伝導する高熱伝導性を有るため、その全長の全域からエキサイタ２の熱を効率良く放熱できる。

本実施形態の振動発生装置１では、延在部３２が板状であるため、放熱面積が増えてエキサイタ２の冷却性能が高められ、さらにエキサイタ２の高周波域の振動音（すなわち高音域の音）を延在部３２の表面３２Ａから響かせることができる。

上述した実施形態は、あくまでも本発明の一態様を例示するものであって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で任意に変形、及び応用が可能である。

上述した実施形態では、延在部３２が車両側固定部３０の第１固定面３０Ａに面接合され、この第１固定面３０Ａに対して略平行に延びる構成を例示した。しかしながら、車両側固定部３０から延在部３２が延びる構成であれば、車両側固定部３０への延在部３２の取付態様は適宜に変更できる。かかる取付態様として、例えば図７に示す態様１－１から態様１－３が挙げられる。
態様１－１は、延在部３２が車両側固定部３０の第２固定面３０Ｂに面接合され、この第２固定面３０Ｂに対して略平行に延びる態様である。
態様１－２は、延在部３２が車両側固定部３０の角部５６Ｃに結合され、当該角部５６Ｃから延びる態様である。
態様１－３は、車両側固定部３０がヘッダパネル５６の上面に固定され、この車両側固定部３０の角部５６Ｃから延在部３２が延びる態様である。態様１－３によれば、エキサイタ２がヘッダパネル５６の上面側に配置されるため、省スペース化を図ることができる。また天井内装材裏側空間Ｓのスペースが少ない場合でも、振動発生装置１を設置することができる。

上述した実施形態では、車両側固定部３０、及び延在部３２のそれぞれを、互いに別の部材（金属板）から形成したが、これに限らず、１枚の金属板から形成してもよい。
例えば、図８の態様２－１に示すように、延在部３２の端部３２ＴＢの側を、直接、ヘッダパネル５６に接着等で強固に固定することで、当該端部３２ＴＢの側を、車両側固定部３０として構成してもよい。この構成では、延在部３２がヘッダパネル５６の第１面５６Ａ、及び第２面５６Ｂのいずれか一方に固定される。

また図８の態様２－１、上述した実施形態（図３）、及び、図７の態様１－１から態様１－３のいずれかにおいて、図８の態様２－２に示すように、ヘッダパネル５６と延在部３２との間に延び、延在部３２をヘッダパネル５６に支持する棒状の支持部８０を車両側固定部３０に設けてもよい。この場合において、支持部８０がヘッダパネル５６に固定される固定箇所も、車両側固定部３０がヘッダパネル５６に固定される固定箇所の１つに該当する。したがって、上述した実施形態や、図７の態様１－１から態様１－３のいずれかに、態様２－２に示す支持部８０を設けた場合、固定箇所は、第１固定面３０Ａ、第２固定面３０Ｂ、及び支持部８０の３点となる。なお、固定箇所は４点以上であってもよい。

車両側固定部３０の第１固定面３０Ａ、及び第２固定面３０Ｂを車幅方向Ｅに、少なくとも延在部３２の幅よりも長く延ばした構成としてもよい。この構成によれば、第１固定面３０Ａ、及び第２固定面３０Ｂの面積が拡大するので、振動発生装置１を、より強固にヘッダパネル５６に固定できる。

本明細書において、水平、垂直、鉛直方向等の方向、各種の数値、及び形状は、特段の断りがなされていない限り、これらの方向、及び数値の周辺の範囲、並びに近似の形状を意識的に除外するものではなく、同一の作用効果を奏し、また数値にあっては臨界的意義を逸脱しない限りにおいて、その周辺の範囲、並びに近似の形状（いわゆる、均等の範囲）を含むものである。すなわち、例えば、水平、垂直、鉛直方向等の方向はそれぞれ、略水平、略垂直、略鉛直方向であってもよい。

１振動発生装置
２エキサイタ（振動発生部）
４振動伝達部材
３０車両側固定部
３０Ａ第１固定面
３０Ｂ第２固定面
３２延在部
３２ＴＡ自由端側の端部
５０車両
５１Ｆフロントガラス
５３開口部
５４ルーフパネル
５５天井内装材
５６ヘッダパネル
５６Ｃ角部
７０結合点
８０支持部
Ｓ天井内装材裏側空間

Claims

振動を発生する振動発生部と、
車両のヘッダパネルの異なる複数の面に固定される２箇所以上の固定箇所を有する車両側固定部と、を備え、
前記振動発生部の振動が前記ヘッダパネルを通じて前記車両のウインドガラスに伝えられ、
前記ヘッダパネルは、Ｌ字断面を成し、
前記車両側固定部は、
前記固定箇所が、前記ヘッダパネルのＬ字断面の角部の挟む２箇所を少なくとも含む、
ことを特徴とする振動発生装置。
前記車両側固定部から延び、端部が自由端である延在部を備え、
前記延在部の前記自由端の端部に前記振動発生部が固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の振動発生装置。
前記振動発生装置は、
前記車両の車幅方向の略中央に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の振動発生装置。