JPWO2019202661A1 - スピーカーシステム及び車両ドア - Google Patents

Abstract

スピーカーシステムは、ドアの外板である第１パネルと、前記車両ドアのうち車室側に設けられ、放音用の開口部を有する第２パネルと、前記第１パネルと前記第２パネルとの間に設けられた第３パネルと、中心軸に沿って前記車室から視た平面視において前記開口部と重なり、前記車室に向けて放音するスピーカーユニットと、前記スピーカーユニットと前記第１パネルとの間に発生する定在波における音響粒子速度の腹に対応する箇所に重ねて配置される吸音材と、を備える。

Description

本発明は、スピーカーシステム及びスピーカーシステムを備えた車両ドアに関する。

車両ドアは、アウターパネルと、車室側に設けられるドアトリムと、アウターパネルとドアトリムとの間に設けられるインナーパネルとにより構成される。インナーパネルには、スピーカーユニット、ウインドーレギュレータ等のドア機能部品が取り付けられる。例えば特許文献１に記載の車両ドアにおいては、インナーパネルの開口部を塞ぐように、ドア機能部品を搭載したモジュールキャリアプレートが取り付けられる。そしてモジュールキャリアプレートにスピーカーユニットが取り付けられている。このようにスピーカーユニットを収容した車両ドアにおいては、ドアトリムとアウターパネルとの間で囲まれた空間がスピーカーユニットのエンクロージャーとして機能している。

特開２００９−１３７４１６号公報

しかし、スピーカーユニットを車両ドアに組み込んだ従来のスピーカーシステムにおいては、車両ドアの内部に定在波が発生していた。定在波が発生すると、定在波の周波数において、本来、室内に放音される音の音圧が下がるという問題点があった。また、スピーカーユニットに入力される信号に、ある時刻まで定在波の周波数成分が含まれていて、ある時刻を経過すると定在波の周波数成分が含まれなくなる場合を想定する。この場合、ある時刻を経過しても放音される音に含まれる定在波の周波数成分が直ちに無くならず、定在波の周波数成分が減衰するのに時間が掛かるといった問題点があった。

本発明は、上記した事情に鑑みてなされたもので、車両ドアの内部に発生する定在波を抑制して、音質を向上させることが可能となるスピーカーシステム及び車両ドアを提供することを解決課題の一つとする。

本発明に係わるスピーカーシステムの一態様は、車両ドアの外板である第１パネルと、前記車両ドアのうち車室側に設けられ、放音用の開口部を有する第２パネルと、前記第１パネルと前記第２パネルとの間に設けられた第３パネルと、前記車室に向けて放音する放音面を有し、その中心軸に沿って前記車室から視た平面視において前記開口部と重なるスピーカーユニットと、前記スピーカーユニットの前記放音面と前記第１パネルとの間であって、前記車両ドアの厚み方向に発生する定在波における音響粒子速度の腹の位置に設けられた吸音材と、を備える。
また、本発明の一態様に係わる車両ドアは、上記スピーカーシステムを備える。

本発明の第１実施形態のスピーカーシステムを備えた車両ドアを示す分解斜視図である。 同スピーカーシステムの縦断面図である。 図２の一部拡大断面図である。 第１実施形態におけるスピーカーシステムの他の構成例を示す縦断面図である。 本発明の第２実施形態のスピーカーシステムを示す縦断面図である。

＜１．第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照して説明する。なお、図面において各部の寸法及び縮尺は実際のものと適宜異ならせてある。また、以下に記載する実施形態は、本発明の好適な具体例である。このため、本実施形態には、技術的に好ましい種々の限定が付されている。しかし、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。

図１は、第１実施形態に係るスピーカーシステムを備えた車両ドアの構成を示す分解斜視図である。また、図２はこの実施形態の縦断面図であり、図３はその部分拡大図である。スピーカーシステム１００は、スピーカーユニット５とエンクロージャーとを備える。本実施形態において、車両ドア１の一部はエンクロージャーとして機能する。
車両ドア１は、車両の外側に位置する外板（アウターパネル）である第１パネル２と、車両ドア１において車室側に内装材として設けられ、ドアトリムと称される第２パネル３とを備える。また、車両ドア１は、第１パネル２と第２パネル３との間に設けられ、インナーパネルと称される第３パネル４と、車室に向けて放音する放音面５ａを有し、第３パネル４に取り付けられるスピーカーユニット５とを備える。放音面５ａは、円錐台状の振動板の内壁面である。

第１パネル２と第３パネル４とには一般的に鋼板が用いられる。第１パネル２と第３パネル４は互いに結合される。第１パネル２と第３パネル４には、例えば、アルミニウム合金あるいは炭素材を使用することも可能である。第２パネル３には、例えば合成樹脂成形板が用いられる。第１パネル２と第３パネル４との上部には、窓ガラス６を上下動可能に収容した枠体７が設けられる。

第３パネル４には、スピーカーユニット５を収容するための開口部４ａ及び複数の開口部４ｂが設けられている。複数の開口部４ｂには、窓ガラス６を上下動させるための不図示のモータ及びドアロックアクチュエータ等の部品が収容され得る。この実施形態においては、複数の開口部４ｂの少なくとも一部は、各種の部品によって閉塞されず、開口部４ｂを閉塞する専用の部材も設けられない。

第２パネル３は第３パネル４に対し、複数の連結機構９により固定される。本実施形態の連結機構９は、第３パネル４に設けた筒状の受部９ａと、第２パネル３に一体に設けた挿入体９ｂとからなる。挿入体９ｂは弾性体である。挿入体９ｂは、受部９ａの挿入穴内に挿入される際に縮径され、受部９ａ内で元の大きさに戻る。連結機構９は、第３パネル４に第２パネル３を固定している。なお、第３パネル４に対して第２パネル３を車内側に強い力で引っ張ることにより、挿入体９ｂを受部９ａから引き抜くことができ、第２パネル３を第３パネル４から外すことができる。

この連結機構９は、第２パネル３を第３パネル４に固定するものであればよく、例えば、受部９ａを第２パネル３側に設け、挿入体９ｂを第３パネル４側に設ける等、この例以外に種々の構造を連結機構９として採用できる。

第２パネル３の外縁部分には外縁部分に沿って溝状のパッキン取付部３ａが設けられ、パッキン取付部３ａにはパッキン１０が嵌め込まれている。このパッキン１０が第２パネル３と第３パネル４との間に介在することにより、第２パネル３及び第３パネル４で囲まれた空間１１の気密性が保持される。この空間１１は、第１パネル２と第３パネル４との間で形成された空間１２と、第３パネル４に設けられた少なくとも一部の開口部４ｂにより連通する。

この例のスピーカーユニット５は、ボイスコイル、磁石及び振動板等を含むスピーカー本体５ｂと、このスピーカー本体５ｂを収容する筒状のハウジング５ｃとを有する。スピーカー本体５ｂは、その第２パネル３側に鍔部５ｄを有する。この鍔部５ｄを、ねじ１３によりハウジング５ｃに固定することにより、スピーカーユニット５が構成される。

スピーカーユニット５の放音面５ａに対向する第２パネル３の領域には、スピーカーユニット５で発生させる音を車室内に放音するための複数の開口部３ｂが設けられている。すなわち、図２に示すように、スピーカーユニット５の中心軸２１に沿って車室から第２パネル３を視た平面視において、スピーカーユニット５は開口部３ｂと重なる。

ハウジング５ｃの車両ドア厚み方向Ｘの中間付近に鍔部５ｅが設けられている。鍔部５ｅは、スピーカーユニット５を第３パネル４に取り付けるための取付穴５ｆを有する。弾性体１５はスピーカーユニット５と第３パネル４との間に取り付けられる。この弾性体１５はハウジング５ｃの外周部に嵌められたリング状の部材である。弾性体１５は第３パネル４に取り付けるための取付穴１５ａを有する。スピーカーユニット５は、ハウジング５ｃの第１パネル２側を第３パネル４の開口部４ａを貫通して取り付けられる。すなわち、鍔部５ｅに設けた取付穴５ｆと、弾性体１５に設けた取付穴１５ａに取付ねじ１７を挿し通して、第３パネル４に設けたねじ穴４ｃに取付ねじ１７をねじ込むことにより、スピーカーユニット５は第３パネル４に取り付けられる。弾性体１５はスピーカーユニット５の背面側に放射される音がハウジング５ｃ内から漏れることを低減又は防止する。第３パネル４にねじ穴４ｃを設ける代わりに貫通穴を設け、その貫通穴に取付ねじ１７を通してナットに締結する構成としてもよい。

スピーカーユニット５の第１パネル２側、すなわちスピーカーユニット５の放音面５ａと反対側の面と第１パネル２との間に、吸音材１９が取り付けられる。車両ドア１内においては、スピーカーユニット５で発生する音により、スピーカーユニット５と第１パネル２との間に定在波が発生する。図２の２点鎖線２０は、吸音材１９がないと仮定した場合における一次定在波の音響粒子速度を示している。
この例において、吸音材１９は、スピーカーユニット５と第１パネル２との間であって、一次の定在波における音響粒子速度の腹に対応する箇所に重ねて配置される。つまり、吸音材１９の一方の面と他方の面との間に音響粒子速度の腹（anti-node）に対応する箇所が位置する。
定在波の音響粒子速度の腹とは、音波（粗密波）の伝播に伴って振動する音響粒子の振動速度が最大となっている位置のことを言う。定在波の音響粒子速度の腹は、音圧の分布に着目すれば音圧の変動が最小となる節に対応する。
具体的には、スピーカーユニット５から車室に向けて放音される音の等価的な発生点２１ａと第１パネル２との間の中点付近に設けられている。スピーカーユニット５の音は、放音面５ａが振動することにより発生する。スピーカーユニット５から車室に向けて放音される音の等価的な発生点２１ａは、スピーカーユニット５の音が点音源から放音されると仮定した場合の点音源の位置である。

この実施形態においては、吸音材１９はスピーカーユニット５のハウジング５ｃに取り付けられている。この例では、吸音材１９として多孔質材料を使用している。この多孔質材料としては、例えば合成樹脂製の発泡材を用いることができる。この吸音材１９は円板状をなし、その片面に設けた取付溝１９ａをハウジング５ｃの第１パネル２側の端部５ｇに嵌め込むことにより、ハウジング５ｃに取り付けられている。吸音材１９とハウジング５ｃとの間に接着剤を介在させて吸音材１９をハウジング５ｃに取り付けてもよいし、あるいはねじ又はリベット等の固定具で吸音材１９をハウジング５ｃに取り付けてもよい。また、吸音材１９としては、発泡材以外に、不織布やフィルム等を用いることができる。スピーカーユニット５を第３パネル４に取り付け、かつ第２パネル３を第３パネル４に取り付けた状態において、スピーカーユニット５の第２パネル３側の面は、第２パネル３に当接又は近接し、放音面５ａが開口部３ｂに対向する。

上述のように、この実施形態のスピーカーシステム１００は、定在波の音響粒子速度２０の腹の位置に吸音材１９を設けたので、スピーカーユニット５で発生する定在波を効率よく抑制することが可能となり、音質が向上する。

この実施形態においては、第１パネル２と第３パネル４との間で形成された空間１２と、第２パネル３と第３パネル４との間で形成された空間１１とが開口部４ｂを通して連通する。空間１２と空間１１とが繋がることにより、スピーカーユニット５のエンクロージャーの容積は、空間１１の容積と空間１２の容積の合計の容積となる。このため、空間１２のみをエンクロージャーとして用いていた従来のスピーカーシステムに比較し、スピーカーシステムとしてのキャビネット容積が増大する。その結果、最低共振周波数を低下させ、低音域の再生音圧を高めることができる。ただし、本発明は、空間１１と空間１２とが隔離された構成にも適用できる。

なお、第３パネル４の開口部４ｂは、合成樹脂製のフィルム等によりカバーされてもよい。これらのフィルムは低音域での透過損失は十分に低いため、これらのフィルムがある場合でも、第１パネル２と第２パネル３とで囲まれた空間は、特に低音域において一体のエンクロージャーとして機能する。

図４は、この実施形態において、スピーカーユニット５の第２パネル３側の面、すなわち放音面５ａ側の周辺部に、スピーカーユニット５と第２パネル３との間の隙間を塞ぐリング状の弾性体２２を取り付けたものである。弾性体２２には、伸縮可能なゴム等の弾性材や、伸縮可能な合成樹脂製発泡材等を用いることができる。

この例では、弾性体２２の取り付けのためのリング状の取付板２６をねじ２７によりスピーカーユニット５の鍔部５ｄに取り付けている。そして、接着剤２８を用いてスピーカーユニット５の取付板２６に弾性体２２を取り付けている。なお、弾性体２２の取り付けのため、スピーカーユニット５の鍔部５ｄの半径方向のサイズを、ハウジング５ｃの周囲よりもハウジング５ｃの半径方向の外側に延びるように拡大し、その鍔部５ｄに弾性体２２を取り付けてもよい。

弾性体２２をスピーカーユニット５に取り付けて第２パネル３を第３パネル４に固定した状態においては、弾性体２２はスピーカーユニット５と第２パネル３との間で挟持される。弾性体２２によってスピーカーユニット５と第２パネル３との間の隙間が閉塞される。第２パネル３に設けられた放音用の開口部３ｂは、車室から中心軸２１に沿ってスピーカーユニット５を視た平面視において、弾性体２２で囲まれた領域に位置する。

図４の構成例においては、スピーカーユニット５と第２パネル３との間で挟持されるように、弾性体２２を設けている。この弾性体２２の弾性変形により、スピーカーユニット５の位置決め誤差が許容されるので、スピーカーユニット５の位置決めが容易となる。また、点線２５に示すような、スピーカーユニット５の背面側からの音のスピーカーユニット５の放音面５ａ側への回り込みが低減又は防止される。このため、スピーカーユニット５の放音面５ａから本来発生させるべき正面放射音が、スピーカーユニット５の背面側から回り込む背面放射音によって影響を受けて、音質が低下することを低減又は防止できる。その結果、スピーカーユニット５の放音面５ａから本来発生させるべき音を得やすくなり、音質が向上する。なお、弾性体２２はスピーカーユニット５側ではなく、第２パネル３側に取り付けて弾性体２２を第２パネル３とスピーカーユニット５との間で挟持するようにしてもよい。

＜２．第２実施形態＞
図５は本発明のスピーカーシステム１００の第２実施形態である。この実施形態は、スピーカーユニット５を第２パネル３に取り付けたものである。この実施形態においては、スピーカーユニット５の第２パネル３側に、リング状の取付板２６を、スピーカーユニット５の鍔部５ｄにねじ２７により取り付けている。そしてこの取付板２６に設けた取付穴２６ａと、弾性体２２の取付穴２２ａに取付ねじ２９を通し、第２パネル３に設けたねじ穴３ｆにねじ込むことにより、スピーカーユニット５を第２パネル３に取り付けている。

また、この実施形態においては、スピーカーユニット５のハウジング５ｃに鍔部５ｅを設け、この鍔部５ｅに接着剤３１を介してリング状の弾性体３０を重ねて固定している。弾性体３０は鍔部５ｅと第３パネル４との間に挟持され、ハウジング５ｃの第１パネル２側の端部５ｇは第３パネル４の開口部４ａ内に挿入されている。弾性体３０はスピーカーユニット５の背面側に放射される音を第３パネル４の背面側、すなわち第１パネル２側に閉じ込める役目を果たす。このハウジング５ｃの端部５ｇに吸音材１９が取り付けられている。

この実施形態においても、吸音材１９の取付位置は、図２の例と同じように、第１パネル２と第３パネル４との間で、定在波の音響粒子速度の腹の位置とする。このため、第１実施形態と同様に定在波を抑制することができ、音質の向上が可能となる。また、スピーカーユニット５と第２パネル３との間に弾性体２２を設けているので、図４の例と同様に、スピーカーユニット５の背面側からの放音面５ａ側への音の回り込みを低減又は防止して、音質を向上させることができる。

またこの実施形態においては、スピーカーユニット５を第２パネル３に取り付けているので、第２パネル３を第３パネル４に取り付ける前に、予めスピーカーユニット５を第２パネル３に取り付けておくことができる。このため、第２パネル３を第３パネル４に取り付けるだけで簡単にスピーカーシステム１００を構成することができるという組立上の利点がある。

なお、ハウジング５ｃの鍔部５ｅと第３パネル４との間に設ける弾性体３０は、ねじ又はリベット等の固定具により鍔部５ｅに取り付けてもよい。また、弾性体３０を第３パネル４に取り付けてもよい。

上述の各実施例においては、吸音材１９を一次の定在波における音響粒子速度の腹の位置に配置した。一次の定在波における音響粒子速度の腹の位置は、３次以上の奇数次の定在波における音響粒子速度の腹の位置となる。このため、吸音材１９によって３次以上の奇数次の定在波の発生を抑制できる。

＜変形例＞
以上の実施態様は多様に変形され得る。具体的な変形な態様を以下に例示する。以下の例示から任意に選択された２以上の態様は相矛盾しない限り適宜に併合され得る。
（１）上述の吸音材１９以外に、吸音材１９と第１パネル２との間、又は吸音材１９と図２に示した中心点２１ａとの間に、吸音材１９と別の吸音材を設ければ、偶数次の定在波の抑制が可能となり、さらなる音質の向上が可能となる。

（２）吸音材１９はスピーカーユニット５のハウジング５ｃの他に第３パネル４に取り付けてもよい。
（３）吸音材１９はスピーカーユニット５のハウジング５ｃに取り付けたが、本発明はこれに限定されない。要は、車両ドア１において、スピーカーユニット５と第１パネル２との間に発生する定在波における音響粒子速度の腹に対応する箇所に重ねて配置されるのであれば、どのように吸音材１９を取り付けてもよい。例えば、スピーカー本体５ｂと吸音材１９とが部材によって連結されもよい。

＜実施形態及び各変形例の少なくとも１つから把握される態様＞
上述した実施形態及び各変形例の少なくとも１つから以下の態様が把握される。
スピーカーシステムの一態様は、車両ドアの外板である第１パネルと、前記車両ドアのうち車室側に設けられ、放音用の開口部を有する第２パネルと、前記第１パネルと前記第２パネルとの間に設けられた第３パネルと、中心軸に沿って前記車室から視た平面視において前記開口部と重なり、前記車室に向けて放音するスピーカーユニットと、前記スピーカーユニットと前記第１パネルとの間に発生する定在波における音響粒子速度の腹に対応する箇所に重ねて配置される吸音材と、を備える。この態様によれば、定在波の音響粒子速度の腹に対応する箇所に重ねて吸音材を設けたので、定在波を効率よく抑制することが可能となる。この結果、定在波の周波数において車室内に放音される音の音圧の低下を低減又は防止できる。また、スピーカーユニットに入力される信号に、ある時刻まで定在波の周波数成分が含まれていて、ある時刻を経過すると定在波の周波数成分が含まれなくなる場合、ある時刻を経過すると、放音される音に含まれる定在波の周波数成分が急峻に減衰する。よって、この態様によれば、音質を向上させることができる。

上述したスピーカーシステムの一態様として、前記吸音材は、前記スピーカーユニットから前記車室に向けて放音される音の等価的な発生点と前記第１パネルとの間の中点付近に設けられていることが好ましい。この態様によれば、定在波をより効率よく抑制することが可能となり、音質のさらなる向上が可能となる。

上述したスピーカーシステムの一態様として、前記吸音材の材料は、多孔質材料であることが好ましい。この態様によれば、多孔質材料を用いることにより、効率のよい吸音が可能になると共に、吸音材を軽量化することができ、取り付けも容易となる。

上述したスピーカーシステムの一態様として、前記スピーカーユニットは、スピーカー本体と前記スピーカー本体を収容する筒状のハウジングを有し、前記吸音材は、前記ハウジングの前記第１パネル側の端部に取り付けられていることが好ましい。この態様によれば、吸音材をハウジングに取り付けたので、予めスピーカーユニットに吸音材を取り付けておくことにより、スピーカーユニットの第２パネル又は第３パネルに取り付けることによって同時に吸音材の取り付けが可能となる。このため、スピーカーシステムの組立工程が簡略化される。

上述したスピーカーシステムの一態様として、前記スピーカーユニットは、前記第３パネルに固定されている態様が好ましい。この態様によれば、一般的には金属等の剛性の高い第３パネルにスピーカーユニットが取り付けられることにより、スピーカーユニットの取付が比較的容易に行なえる。

上述したスピーカーシステムの一態様として、前記スピーカーユニットは、前記第２パネルに固定されている態様が好ましい。この態様によれば、第２パネルに予めスピーカーユニットを取り付けておくことにより、スピーカーユニットを車両ドアに取り付けることができ、組立工程が簡略化できる。

車両ドアの一態様として、上述したいずれかのスピーカーシステムを備えることが好ましい。この態様によれば、上述したスピーカーシステムで得られる各効果が得られる。

１…車両ドア、２…第１パネル、３…第２パネル、４…第３パネル、５…スピーカーユニット、５ａ…放音面、５ｂ…スピーカー本体、５ｃ…ハウジング、１９…吸音材、２０…定在波の音響粒子速度、２１…中心軸、２１ａ…スピーカーユニットから車室に向けて放音される音の等価的な発生点、１００…スピーカーシステム。

Claims (7)

1. 車両ドアの外板である第１パネルと、
   前記車両ドアのうち車室側に設けられ、放音用の開口部を有する第２パネルと、
   前記第１パネルと前記第２パネルとの間に設けられた第３パネルと、
   中心軸に沿って前記車室から視た平面視において前記開口部と重なり、前記車室に向けて放音するスピーカーユニットと、
   前記スピーカーユニットと前記第１パネルとの間に発生する定在波における音響粒子速度の腹に対応する箇所に重ねて配置される吸音材と、
   を備えるスピーカーシステム。
2. 前記吸音材は、前記スピーカーユニットから前記車室に向けて放音される音の等価的な発生点と前記第１パネルとの間の中点付近に設けられている請求項１に記載のスピーカーシステム。
3. 前記吸音材の材料は、多孔質材料である請求項１又は２に記載のスピーカーシステム。
4. 前記スピーカーユニットは、スピーカー本体と前記スピーカー本体を収容する筒状のハウジングを有し、
   前記吸音材は、前記ハウジングの前記第１パネル側の端部に取り付けられている
   請求項１から３までのいずれか１項に記載のスピーカーシステム。
5. 前記スピーカーユニットは、前記第３パネルに固定されている請求項１から４までのいずれか１項に記載のスピーカーシステム。
6. 前記スピーカーユニットは、前記第２パネルに固定されている請求項１から４までのいずれか１項に記載のスピーカーシステム。
7. 請求項１から６までのいずれか１項に記載のスピーカーシステムを備える車両ドア。

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