JPS61238096A - 自動車用の警報発生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は圧電発音体を利用した自動車用の警報発生装置
に関し、特に充分な基体周波数成分の複数倍の高次倍音
成分を得るものである。

（従来の技術） 自動車用ホーンの音としては、基本周波数成分を概２０
０〜７００Ｈｚ程度に設定し、聴感上、耳に聞こえやす
い概略１〜３ＫＨｚ程度の周波数範囲内の高次倍音成分
が音圧の主成分となるように設計することが望ましいも
のである。その理由は約ＩＫＨｚ以上の単一の周波数成
分のみから成る音は、リフト感のない刺激的な音となっ
てしまうからである。例えば、圧電式ホーン等の電気振
動で励振されて音を発する発音装置でこのような音を発
生させようとする場合、従来技術では次のような方法が
考えられる。

すなわち第２図（ａ）に示すように、パルス列Ｐ。

を発生する発振回路２１、分周変調回路２２などを設定
して、発振周波数ｆ　　（Ｈｚ）を音圧主成分とし、ｆ
／Ｎ（Ｈｚ）（Ｎは分周比）を基本周波数とする矩形パ
ルス列Ｐ、を出力し、この出力信号を増幅昇圧回路２３
により増幅して発音装置５に警音を発生する。

そして、この技術は特開昭５７−２１０３９号公報に基
づいた構造として考え出すことができた。

（発明が解決しようとする問題点） ところが、上述した従来のものでは、例えば、基本周波
数５００（Ｈｚ）とし、３次倍音成分の周波数（１，５
ＫＨｚ）を音圧主成分とする矩形パルス列を得ようとす
れば、第２図（ｂ）に示すように、発振周波数ｆ＝１．
５　（ＫＨｚ）　、分周比Ｎ＝３と設定することにより
得られる２ＯＮ、ｌ０ＦＦの一意的なパターンしかあり
えず、その音色・音圧は固定的なものになってしまうこ
とがわかった。

これでは自動車用ホーンとして必要な音色であるところ
の基本周波数成分とその高次倍音成分を含む音を得るこ
とができるが、基本周波数成分と高次倍音成分の比率を
任意のものとすることができない。

そして、自動車用ホーンは車種や車両メーカの要求によ
ってさまざまな音色音圧が要求されるものであるが、こ
の従来のやり方では、画一的もものしか得ることができ
ず、要求にうまく対応できない。

又、自動車用ホーンの発音装置の機械的構造寸法の相違
によって、作られた発音装置は夫々のデザインごとに異
なる周波数特性を持ってしまうことから、この発音装置
を駆動するパルス列を発生する回路は発音装置の周波数
特性にマツチングしたパルス列を提供できるものでなけ
ればならない。

そうでないと、共振をうまく利用してパルス列により効
率よく発音装置を励振させることができない。ところが
、前述の第２図（ａ）、　（ｂ）の従来装置では特性が
画一的であるため、自由に発音装置とマツチングをとら
せることはできない。

よって、本発明の目的は次のような自動車用の警報発生
装置にすることにある。第１に単一周波数成分のみが大
きい聞きづらい音でなく、低音域の基本周波数成分の音
が含まれソフトな音であり、かつ、高次倍音成分の音が
含まれ警音効果の高いものであること。第２に車両メー
カーの要求あるいは発音装置とのマツチングのために基
本周波数成分と高次倍音成分の周波数ならびに、それら
の周波数成分を含む音圧の割合を任意に変えられるもの
であること、いいかえれば、周波数スペクトルを自由に
設計できる自動車用の警報発生装置であること、この２
つの要求を同時に満たすことが本発明の目的である。

（問題点を解決するための手段） このため本発明は自動車に取付けられた圧電発音体を発
音装置として使用し、この圧電発音体に矩形パルス列を
入力して振動させるものである。

このため圧電発音体にはＯＮ、ＯＦＦする半導体スイッ
チング素子が接続されており、この半導体スイッチング
素子の入力側には、パルス発生手段が接続されている。

そしてパルス発生手段が発生する制御用の矩形パルス列
によって半導体スイッチング素子がＯＮ、ＯＦＦする。

また、制御用のパルス列は特定の矩形パルス列（これを
単位パルス列と称する）の繰り返しであり、これを繰り
返している時間だけ発音装置が発音する。そして、上記
単位パルス列は互いにパルス幅が異なる複数の矩形パル
スの集合からなるものである。

以上が本発明の構成である。参考までに更に詳し〈実施
例の一構成まで述べると次のようである。

単位パルス列は２〜４つの矩形パルスの集合であり、好
しくは３つが良好であることが判明した。

又、単位パルス列は等比級数的にパルス幅が漸減するパ
ルスの集合である。この場合はパルス幅が所定の割合で
変化するので論理回路等で回路構成する時に回路を作り
やすい。同様のことは単位パルス列のパルス幅が所定の
パルス幅分だけ等差板数的に減少又は増加していく場合
にも言えることであり、特定の割合で幅が変化する場合
はいずれも簡単な回路構成で構成できる。

又、単位パルス列のパルス幅の減少が不規則であっても
本発明を構成することができる。この場合の回路は複雑
にならざるを得ないが、１ビットマイクロプロセッサ−
を採用すればソフトウェアの変更で対応できるので実施
容易である。

又、等比級数的にパルス幅を変化させるものにおいては
公比を０．５以上とすることにより基本周波数成分と同
等か、それより大きい高次倍音成分を持つ警音効果の高
い自動車用の警報発生装置にすることができる。

（発明の効果） 本発明においては、単位パルス列が繰り返し出力される
ようになっており、この単位パルス列の繰り返しの中に
基本周波数成分の音と高次倍音成分の音が入っているの
で、これらの成分を適当に選ぶことによって自動車用の
警報発生装置として理想的な聞き易くかつ警音作用の大
きい音とすることができる。又、単位パルス列はパルス
幅が互いに異なる矩形パルスの集合からなるので、この
パルス幅を任意に変えることにより、任意の周波数スペ
クトルを持った音とすることができ、車両メーカーから
の要求や車種に応じた音ないしは警音装置にマツチング
した音を任意に発生させることができる。

（実施例） 以下本発明を図に示す実施例について説明する。

第１゛図において１ビツトマイクロプロセツサ１（例え
ば日本電装（株）製ＮＤＰＩＯＩＯ）の出力ポート２は
、半導体スイッチング素子をなす例えばトランジスタ３
のベースに接続している。トランジスタ３のコレクタ側
は、昇圧トランス４の１次側を介して電源の＋側（１３
（Ｖ）であり符号Ｂでターミナルを示す）に接続してい
る。昇圧トランス４の昇圧比は約１＝１０であり、２次
側に発音装置をなす圧電発音体５を接続している。

そして、マイクロプロセッサ１に接続された発振用抵抗
６によって、クロック周波数ｆｃ＝６０（ＫＨ２）を得
ている。また抵抗７、コンデンサ８、ツェナーダイオー
ド９の各素子で１ビツトマイクロプロセツサ１の５■用
電電源路を構成している。

更に、自動車用警音器（クラクション）をなす圧電発音
体５は、例えば第３図に示すような構造としである。そ
して発音板１１は振動板１２の両側に対して薄板状にし
た圧電素子１３ａ、１３ｂを張り合わせて構成されるも
ので、この発音板１１はハウジング１４の開口部に対し
て対設設定され、このハウジング１４の開口部には蓋状
層となるハウジング１５を取付は設定し、上記発音板１
１を固定保持するようになっている。この場合、ハウジ
ング１５に対しては、多数の開口１６ａ。

１６ｂ・・・が形成され、この開口１６ａ、１６ｂ・・
・は発音板１１部分で発生された音響を外部に放出する
ために作用するもので、このハウジング１５部分に対応
して空気層１７が形成される。上記ハウジング１４の例
えば底板部分には、第１図の昇圧トランジスタ４、トラ
ンジスタ３等が収納された駆動回路１８が取付は設定さ
れるもので、この駆動回路１８から上記発音板１１に対
して、リード線１９ａ、１９ｂ、２０を介して発音駆動
信号が供給されるようになっている。

なお、圧電発音体５は、共振周波数が約５００Ｈｚおよ
び約１．５　Ｋ　Ｈｚとなるように寸法構造を設定しで
ある。

１ビツトマイクロプロセツサ１のプログラムとしては、
第４図に示すように、出力ポート２に対してＬｏ、Ｈｉ
を指定する命令で構成され、１周１２０命令を繰り返す
ように設定している。１命令は１クロツタで実行され、
実行時間は１　／　ｆ　ｃ＝　１　／　６０　Ｋ　Ｈｚ
　＝　１６．７　、ｃｒ　ｓ　ｅ　ｃであり、１周時間
は１２０Ｘ１／ｆｃ−２ｍｓｅｃである。

出力ポート２からの出力信号となる矩形パルス列の詳細
を第５図および第６図（ａ）、　（ｂ）を用いて説明す
る。矩形パルス列の基本周期はプログラム１周時間の２
ｍ５ｅｃ（基本周波数５００Ｈｚ）でありこの基本周期
内に単位パルス列を成すパルスが存在する。そして、単
位パルス列は、互いにパルス幅の異なる３つの矩形パル
スで構成されている。この実施例では、各パルス幅は２
０　／　ｆ　ｃ、１０／ｆ　ｃ、５／ｆ　ｃと順次等比
級数的に半減するよう設定されており、この場合の公比
は０．５である。

次に、等比級数的に変化させた場合に、公比ｒが倍音命
令および基本周波数成分に及ぼす影響について説明する
。

公比ｒが異なるパルス列を作るために、第１図の構成で
、１ビツトマイクロプロセツサ１のプログラムを変更し
、第７図（ａｌに示すように、パルスのパルス幅が順次
に等比級数的に減少する矩形パルス列をつくる。この場
合、３つのパルスで１つの単位周期を構成する。第７図
山）に、上記等比級数の種々の公比ｒ　（Ｑ＜ｒ＜ｌ）
と、昇圧トランス４の２次側電圧の１次成分！、３次倍
音成分■の関係を実験的に（周波数分析装置を用いて）
、調べた結果を示す。

ここで、点線で示されたＡは１次成分、実線で示された
Ｂは３次成分の変化である。Ｃは第２図（′ｂ）に示す
従来における１次成分■、Ｄは第２図山）に示す従来に
おける３次成分■をそれぞれ示している。

これより、明らかなように、公比を０．５付近に設定す
れば、１次成分゛をある程度含みつつ、３次倍音成分を
点りに比較して、約３．５　ｄ　Ｂ大きくすることがで
きる。そして、公比を０．５としたのが前述の第６図（
ａｌの波形である。第６図（ａ）の波形は第６図（ｂ）
に示すように、音圧主成分となる（圧電発音体５の２次
共振周波数である）１．５ＫＨｚ駆動電圧成分■を大き
くできるのであるから、音圧を増大させることが可能で
ある。又、基本周波数となる１次成分も充分含んでいる
から、音色上のソフト感も失わない。

さらに、第７図（ｂ）より、公比ｒを大きく　（パルス
幅の変化を小さく）すれば、３次成分を大きくでき、結
果として音圧の大きい警音を得ることができ、一方公比
ｒを小さく　（パルス幅の変化を大きく）すれば、１次
成分の大きいソフト感のある音色が得られることが判明
した。

以上説明したように、パルス幅の異なる複数個の矩形パ
ルス列で基本周期を構成して出力信号とし、圧電発音体
５、昇圧トランス４のインピーダンス特性とのマツチン
グのとれたパルス幅を設定することにより、任意の音色
・音圧を効率良く発生させることが可能である。

また、パルス発生手段に１ビツトマイクロプロセツサ１
を用いることにより、価格が安く、ハードロジック回路
に比べると品質が安定しており、任意の矩形パルス列１
２を変更するのをプログラムの変更のみで容易に出来る
という利点が得られる。

第８図（ａ）、　（ｂ）における第２実施例では、パル
ス列のパルス幅を一定の幅ずつ等蓋縁数的に減少させた
ものである。そして、第６図（ａｌ、　（ｂｌに比較し
て、パルス幅の減少を少なくして、高次倍音成分となる
３次倍音成分■を多く含んだ音圧の大きい音にすること
ができる。なお、ａはパルス波高値である。

第９図（ａ）、　（ｂ）における第３実施例では単位周
期内に、パルスを２つ発生させたもので、第９図（ｂｌ
に示すように、音圧は若干低下するが、基本周波数成分
Ｉの大きいソフトな音にすることができる。

第１０図（ａ）、　（ｂ）に示す第４実施例では、圧電
発音体５の共振特性に応じて、単位周期（２ｍｓｅｃ）
内に４つのパルスを発生させたもので、第１０図（ｂ）
に示すように、高次倍音成分となる４次倍音成分■を多
く含んだものとすることも容易に設定できる。

第１１図（ａ）、　（ｂ）に示す第５実施例では、単位
周期内に存在した４つのパルスうち１つのパルスをオフ
させたもので、第１１図（ｂ）に示すように、２〜４次
の各倍音成分■〜■を大き（設定することもできる。

なお、上述した各実施例では、基本周波数を５０ｅＫｚ
としたが、発振用抵抗６の値を変えたり、１ビツトマイ
クロプロセツサ１のプログラムを変更するなどの手段に
よって、任意に設定すればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明自動車用の警報発生装置の第１実施例を
示す回路図、第２図（ａ）、　（ｂ）はそれぞれ従来技
術に基づいた自動車用の警報発生装置を説明するブロッ
ク図およびパルス列の波形図、第３図は第１実施例の圧
電発音体の断面図、第４図は第１実施例における１ビツ
トマイクロプロセツサのプログラム、第５図は第１実施
例における駆動信号となる矩形パルス列の波形図、第６
図（ａ）、　（ｂｌは第１実施例における駆動信号の波
形図およびその波形での周波数特性図、第７図（ａ）、
　（ｂ）は第１実施例の作用効果を説明するものであり
、駆動信号の波形図および公比に対する昇圧トランスの
二次側電圧に含まれる倍音成分と基本周波数成分のレベ
ルを示す特性図、第８図（ａ）、　（ｂｌないし第１１
図（ａ）。 （ｂ）はそれぞれ第２実施例ないし第５実施例における
駆動信号め波形図およびその波形での周波数特性図であ
る。 １・・・パルス発生手段をなす１ビツトマイクロプロセ
ツサ、３・・・半導体スイッチング素子をなすトラシジ
スタ、５・・・圧電発音体、■・・・基本周波数成分、
■・・・高次倍音成分となる３次倍音成分。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 （ｂ） 第５図 第６図 間謙軟ＫＨＸ 第９図 第１０図 （ａｌ　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｂ）Ｉ
１項拉　ＫＨＸ 第１１図 （ａ）（ｂ） Ｉ！１項秋ＫＨｚ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、自動車に搭載され警音を発生する圧電発音体を有す
   る発音装置と、 この発音装置の警音の発生を制御する半導体スイッチン
   グ素子と、 この半導体スイッチング素子の入力側に、基本周波数成
   分とこの基本周波数成分の複数倍の高次倍音成分とを含
   み、互いにパルス幅の異なる矩形パルスの集合からなる
   一組の単位パルス列を繰り返し出力するパルス発生手段
   とを有することを特徴とする自動車用の警報発生装置。 ２、前記単位パルス列は２〜４個の矩形パルスの集合か
   ら成る特許請求の範囲第１項記載の自動車用の警報発生
   装置。 ３、前記単位パルス列は所定の割合でパルス幅が変化す
   る複数の矩形パルスの集合から成る特許請求の範囲第１
   項記載の自動車用の警報発生装置。 ４、前記単位パルス列は、等比級数的に変化するパルス
   幅を持つ特許請求の範囲第３項記載の自動車用の警報発
   生装置。 ５、前記単位パルス列は等差級数的に変化するパルス幅
   を持つ特許請求の範囲第３項記載の自動車用の警報発生
   装置。 ６、前記パルス発生手段は１ビットマイクロプロセッサ
   ーから成る特許請求の範囲第１項記載の自動車用の警報
   発生装置。 ７、前記等比級数の公比が０．５以上である特許請求の
   範囲第４項記載の自動車用の警報発生装置。