KR20210019708A - 차량용 스피커 - Google Patents

Abstract

본 발명은 압전소자를 이용한 차량용 스피커로서, 압전소자가 결합되는 제1 진동막, 그리고 제1 진동막과 진동전달부재로 연결된 제2 진동막을 포함하고, 상기 진동전달부재에 의해 제1 진동막의 진폭보다 제2 진동막의 진폭이 커짐으로써 저주파수의 소리도 충분한 크기로 구현되도록 한다.

Description

차량용 스피커{CAR SPEAKER}

본 발명은 차량용 스피커에 관한 것이다.

자동차에는 오디오 시스템 또는 오디오/비디오 시스템과 같은 음향장치들이 장착된다. 이러한 음향장치들은 라디오, CD 디스크, DVD 디스크 등의 매체에 기록된 음원을 스피커를 통해 가청음으로 출력한다.

자동차용 스피커는 자석과 보이스 코일을 포함한다. 코일은 진동판(예를 들어, 콘지, cone paper)의 중심축을 둘러싸도록 형성되며, 코일에 전류가 흐르는 경우 자계가 생성되어, 코일과 영구자석 간에 자력이 발생한다. 자력은 인력과 척력이 반복되는 형태로 발생하여 진동판이 진동하고 이에 따라 소리가 만들어진다.

이러한 스피커는 차량 내부에 곳곳에 설치되는데 차지하는 부피가 크고, 자석과 보이스 코일에 의해 스피커의 전체 무게가 증대된다. 뿐만 아니라 많은 전력 소모가 요구된다.

압전소자(Piezo electric effect element)는 압전효과(Piezoelectric Effect)를 발휘하는 압전물질이다. 압전효과는 고체에 힘을 가했을 때 결정 겉면에 전기적 분극이 일어나는 현상이다. 압전효과에 의하면, 압전물질에 압력을 가했을 때 전위차(전압)가 발생하고, 역으로 전위차(전압)이 인가되면 물리적 변위가 생기는 것이다. 압전소자는 공진기, 필터, 센서, 액추에이터 등에 폭넓게 응용되고 있다.

본 발명의 발명자는 종래의 스피커의 단점을 극복하기 위하여 압전소자를 이용한 스피커를 위하여 오랫동안 연구하고 시행착오를 거친 끝에 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

본 발명의 목적은 다양한 입력 주파수에 대해 효과적으로 소리를 송출하는 차량용 스피커를 제공하는 것이다.

본 발명의 명시되지 않은 또 다른 목적들은 하기의 상세한 설명 및 그 효과로부터 용이하게 추론할 수 있는 범위 내에서 추가적으로 고려될 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 공간이 마련된 본체; 상기 본체에 결합되는 제1 진동막; 상기 제1 진동막에 결합되어 상기 제1 진동막을 진동시키는 압전소자; 상기 제1 진동막과 이격되도록 상기 본체에 결합되는 제2 진동막; 상기 압전소자와 상기 제2 진동막을 연결하여, 상기 제2 진동막으로 진동을 전달하는 진동전달부재를 포함하고, 상기 제1 진동막의 진폭보다 상기 제2 진동막의 진폭이 더 큰, 차량용 스피커가 제공된다.

상기 진동전달부재와 교차하도록 상기 본체에 결합되어, 상기 진동전달부재를 지지하는 지지부재를 더 포함하고, 상기 진동전달부재는 상기 지지부재를 축으로 하여 회전할 수 있다.

상기 압전소자에서 상기 지지부재까지의 거리는, 상기 지지부재에서 상기 제2 진동막까지의 거리보다 짧을 수 있다.

상기 제1 진동막 및 상기 제2 진동막 사이의 이격부분을 통해 공기가 유출입할 수 있다.

상기 제2 진동막의 면적은 상기 제1 진동막의 면적보다 클 수 있다.

상기 압전소자 및 상기 진동전달부재는, 상기 본체 내부의 공간에 위치할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 입력되는 주파수가 저주파인 경우에도 소리가 생생하게 재현될 수 있다.

한편, 여기에서 명시적으로 언급되지 않은 효과라 하더라도, 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대되는 이하의 명세서에서 기재된 효과 및 그 잠정적인 효과는 본 발명의 명세서에 기재된 것과 같이 취급됨을 첨언한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커의 진동막의 진동을 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커의 진동전달부재를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커의 지지부재를 나타낸 도면.
도 6은 도 1 및 도 2의 차량용 스피커의 변형예를 나타낸 도면.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커가 차량에 장착된 상태를 나타낸 도면.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 스피커를 나타낸 도면.
도 9는 도 8의 차량용 스피커가 차량에 장착된 상태를 나타낸 도면.
도 10은 도 1 및 도 2의 차량용 스피커의 또 다른 변형예를 도1 및 도 2의 차량용 스피커와 비교하여 나타낸 도면.
첨부된 도면은 본 발명의 기술사상에 대한 이해를 위하여 참조로서 예시된 것임을 밝히며, 그것에 의해 본 발명의 권리범위가 제한되지는 아니한다.

본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기능에 대하여 이 분야의 기술자에게 자명한 사항으로서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

이하, 본 발명에 따른 차량용 스피커의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.

도 1 및 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커를 나타낸 도면이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커는, 제1 진동막(10), 압전소자(100), 제2 진동막(20) 및 진동전달부재(30)를 포함할 수 있다.

제1 진동막(10)은 외력이 주어졌을 때 진동이 가능한 막으로서, 금속, PVDF(polyvinylidene difluoride), 실리콘, 우레탄, 고무, 플라스틱, 금속탄소나노튜브, 그래핀 등의 소재로 이루어질 수 있다.

한편, 제1 진동막(10)은 자동차 내부의 필러(pillar)의 일부일 수 있다.

압전소자(100)는 제1 진동막(10)에 결합되며 압전효과에 따라 전압이 인가되었을 때 굴곡될 수 있다. 압전소자(100)의 굴곡은 제1 진동막(10)의 진동을 유발한다. 즉, 압전소자(100)는 제1 진동막(10)을 진동시킨다. 한편, 압전소자(100)는 접착제에 의해 제1 진동막(10)에 접착될 수 있고, 접착제는 연성 재질로 이루어질 수 있다.

압전소자(100)는 압전물질로 이루어진 압전층과 전극을 포함할 수 있다.

압전층은 PZT와 같은 다결정 세라믹뿐 아니라, PMN-PT, PZN-PT, PIN-PT, PYN-PT 등의 단결정 압전 소재, PVDF, PVDF-TrFE 등의 유연 압전 폴리머 소재, BNT (BaNiTiO₃), BZT-BCT 등의 무연 압전 신소재 등을 포함할 수 있다. 압전층은 10~60㎛ 정도의 두께를 가질 수 있고, 사각형뿐만 아니라, 원형, 타원형 및 다각형 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 또한, 압전층은 단일의 층 또는 복수의 층으로 이루어질 수 있다.

전극은 압전층의 적어도 한 면에 형성되며 양전극과 음전극을 포함한다. 전극은 금, 은, 백금, 알루미늄, 구리 등으로 이루어질 수 있다. 전극에 전기 신호가 입력될 때, 압전층은 평면방향으로 수축 또는 팽창을 하며, 이에 따라 smile 방향 또는 crying 방향 방향으로 굴곡될 수 있다. 결과적으로 압전소자(100)의 굴곡에 따라 제1 진동막(10)이 굴곡될 수 있다.

제2 진동막(20)은 제1 진동막(10)과 마찬가지로 외력이 주어졌을 때 진동이 가능한 막으로서, 제1 진동막(10)과 이격되게 배치된다. 즉 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)은 서로 겹치지 않으며, 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20) 사이에는 이격부분(S1)이 존재한다.

제2 진동막(20)은 금속, PVDF(polyvinylidene difluoride), 실리콘, 우레탄, 고무, 플라스틱, 금속탄소나노튜브, 그래핀 등의 소재로 이루어질 수 있다. 제2 진동막(20)은 제1 진동막(10)과 서로 동일하거나 다른 소재로 이루어질 수 있으며, 필요에 따라 변경될 수 있다.

한편, 제1 진동막(10)이 자동차 내부의 필러의 일부인 경우, 제2 진동막(20)은 자동차 내부의 필러 외의 다른 물체일 수 있다.

또한, 제2 진동막(20)의 면적은 제1 진동막(10)의 면적보다 클 수 있다.

진동전달부재(30)는 압전소자(100)와 제2 진동막(20)을 연결하여 압전소자(100)에 의한 제1 진동막(10)의 진동을 제2 진동막(20)으로 전달한다. 진동전달부재(30)는 티타늄 등의 금속으로 이루어질 수 있으나 제한되는 것은 아니다. 진동전달부재(30)의 고유진동수는 진동전달부재(30)와 진동막(10, 20)의 공진을 피하기 위해 설정될 수 있으며, 진동전달부재(30)의 고유진동수는 1kHz 이상으로 설계될 수 있다.

이에 따라 제2 진동막(20)이 진동할 수 있다. 여기서, 제1 진동막(10)의 진폭보다 제2 진동막(20)의 진폭이 클 수 있다.

제1 진동막(10)의 진동과 제2 진동막(20)의 진동은 공기의 파동을 일으켜 소리를 발생한다. 제2 진동막(20)에 의한 진폭이 큰 진동에 의하여 소리가 충분한 크기로 재현될 수 있다.

입력되는 주파수가 500Hz 이하의 저주파인 경우, 특히 주파수가 300Hz 이하인 경우, 압전소자(100)에 구동에 의해 발생하는 제1 진동막(10)의 진동의 진폭이 작기 때문에, 제1 진동막(10)에 의해서는 충분한 크기의 소리가 발생되지 않는다. 하지만, 진동전달부재(30)를 통해 제2 진동막(20)으로 전달된 진동은 더 큰 진폭을 가지기 때문에 충분한 크기의 소리가 발생할 수 있다.

도 3을 참조하면, 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)의 진동이 도시되어 있다.

도 3(a)는 압전소자(100)가 구동하지 않고, 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)이 진동하지 않는 경우를 도시한다.

도 3(a) 및 도 3(b)는 압전소자(100)의 구동에 의해 제1 진동막(10)이 진동하며, 제1 진동막(10)의 진동은 진동전달부재(30)를 통해 제2 진동막(20)으로 전달되는 경우를 도시한다. 제1 진동막(10)이 진동하면 진동전달부재(30)의 변위도 바뀌며, 진동전달부재(30)의 변위가 바뀜에 따라 제2 진동막(20)도 진동할 수 있다.

도 3(a) 및 도 3(b)에 도시된 바와 같이, 제1 진동막(10)의 진폭보다 제2 진동막(20)의 진폭이 더 크다.

또한, 압전소자(100)의 구동에 따라 발생하는 제1 진동막(10)의 진동은, 진동전달부재(30)로 전달된 제2 진동막(20)의 진동과 반대의 위상을 가질 수 있다. '반대의 위상'은 위상차가 180도인 것을 의미한다. 즉, 제1 진동막(10)이 최고점에 위치할 때, 제2 진동막(20)은 최저점에 위치하고, 거꾸로, 제1 진동막(10)이 최저점에 위치할 때, 제2 진동막(20)은 최고점에 위치할 수 있다.

진동전달부재(30)는 제1 진동막(10)(압전소자(100))에서 제2 진동막(20)까지 길게 연장(예를 들어, 직선형상)되는 형태로 구현될 수 있다. 또한, 진동전달부재(30)는 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)의 위상이 반대가 되도록 소정의 축에 대해 회전운동할 수 있다. 도 3에서 진동전달부재(30)는 점으로 표시된 지점(40)을 축으로 하여 회전운동할 수 있다. 이러한 진동전달부재(30)는 상기 지점(40)을 받침점으로 하는 지렛대의 운동과 유사한 운동을 할 수 있다.

특히, 압전소자(100)에서 상기 축(상기 지점(40))까지의 거리는 제2 진동막(20)에서 상기 축까지의 거리보다 짧으므로, 제2 진동막(20)의 진폭이 더 클 수 있다.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커의 진동전달부재(30)를 나타낸 도면이다.

도 4를 참조하면, 진동전달부재(30)는 연결부재(31) 및 로드(rod)(32)를 포함할 수 있다.

연결부재(31)는 압전소자(100) 및 제2 진동막(20) 각각에 부착된다. 연결부재(31)는 하부가 넓고 상부가 좁은 구조물로 구현될 수 있고, 넓은 면이 압전소자(100) 그리고 제2 진동막(20)에 부착될 수 있다. 연결부재(31)는 접착성을 가질 수 있고, 접착성이 없다면 별도의 접착제를 통해 압전소자(100) 그리고 제2 진동막(20)에 부착될 수 있다.

로드(32)는 연결부재(31) 상에 결합될 수 있고, 구체적으로 로드(32)의 양단이 각각 연결부재(31)와 직접 결합될 수 있다. 로드(32)는 티타늄 등의 소재로 이루어질 수 있고, 고유진동수는 1kHz 이상일 수 있다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커는, 지지부재(40)를 더 포함할 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커의 지지부재(40)를 나타낸 도면이다.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 지지부재(40)는 진동전달부재(30)와 교차하도록 설치되며, 진동전달부재(30)를 지지할 수 있다. 특히, 진동전달부재(30)는 지지부재(40)를 축으로 하여 회전할 수 있다. 진동전달부재(30)와 지지부재(40)는 수직으로 배치될 수 있으나, 제한되는 것은 아니다. 또한, 지지부재(40)는 테프론과 같은 수지로 형성될 수 있으나, 제한되는 것은 아니다.

도 3에서의 점으로 표시된 지점은 지지부재(40)일 수 있다. 따라서, 도 3에서 진동전달부재(30)는 점으로 표시된 지지부재(40)를 축으로 하여 회전운동할 수 있다. 진동전달부재(30)는 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)의 위상이 반대가 되도록 지지부재(40)를 축으로 하여 회전운동할 수 있다. 즉, 진동전달부재(30)는 지지부재(40)를 받침점으로 하는 지렛대의 운동과 유사한 운동을 할 수 있다.

여기서, 압전소자(100)에서 지지부재까(40)지의 거리는, 지지부재(40)에서 제2 진동막(20)까지의 거리보다 짧을 수 있고, 이에 따라 제1 진동막(10)의 진폭이 제2 진동막(20)의 진폭보다 작을 수 있다. 특히, 압전소자(100)에서 지지부재까(40)지의 거리, 그리고 지지부재(40)에서 제2 진동막(20)까지의 거리 비율에 따라 제1 진동막(10) 및 제2 진동막(20)의 진폭이 결정될 수 있다.

지지부재(40)는 진동전달부재(30)를 지지할 수 있도록 소정의 높이를 가질 수 있다. 예를 들어, 지지부재(40)는 'ㄷ' 형상으로 구현될 수 있다.

도 5를 참조하면, 지지부재(40)는 진동전달부재(30)가 회전가능하도록 진동전달부재(30)를 지지한다.

예를 들어, 도 5(a)를 참조하면, 지지부재(40)는 진동전달부재(30)를 관통하며, 진동전달부재(30)는 지지부재(40)에 대해 회전 가능할 수 있다.

이 경우, 도 5(b)와 같이 지지부재(40)가 진동전달부재(30)를 완전히 관통할 수 있고, 도 5(c)와 같이 한 쌍으로 이루어진 지지부재(40)가 진동전달부재(30)의 양쪽에 삽입될 수 있다.

또한, 도 5(d)와 같이 지지부재(40)는 진동전달부재(30)의 하측에 결합될 수 있는데, 진동전달부재(30)는 지지부재(40)의 외주면을 따라 운동할 수 있다. 또한, 도 5(e)에 도시된 바와 같이, 진동전달부재(30)에 하측으로 개방된 홈이 형성되고, 지지부재(40)가 상기 홈에 삽입됨으로써, 진동전달부재(30)와 지지부재(40)가 곡면으로 접함에 따라 진동전달부재(30)가 부드럽게 회전할 수 있다.

이외에도, 진동전달부재(30)가 지지부재(40)를 축으로 하여 회전할 수 있는 구조라면 필요에 따라 자유롭게 변경될 수 있다.

다시, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커는, 본체(1)를 더 포함할 수 있다.

본체(1)는 내부에 공간을 구비하며, 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)이 본체(1)에 결합될 수 있다. 제1 진동막(10) 및 제2 진동막(20)의 모서리는 본체(1)에 고정되고, 제1 진동막(10) 및 제2 진동막(20)의 모서리를 제외한 전체면이 상하로 굴곡될 수 있다.

제1 진동막(10) 및 제2 진동막(20)의 진동에 의해 본체(1) 내부 공간에 있는 공기가 외부로 이동할 수 있다. 또한, 제1 진동막(10) 및 제2 진동막(20)의 진동에 의해 외부의 공기가 본체(1) 내부 공간으로 유입될 수 있다.

본체(1)는 기계적 강도가 높고 내열성 및 전기 절연성이 우수하며, 충격에 강하고 치수 변화가 작은 재질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 본체(1)는 플라스틱(예를 들어, 폴리 카보네이트(PC)), 금속 등의 소재로 이루어질 수 있고, 비교적 가벼운 소재로 이루어질 수 있다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본체(1)는 내부가 비어 있는 직육면체로서 일면이 개방될 수 있다. 제1 진동막(10)은 본체(1)의 상기 일면을 커버하도록 본체(1)에 결합될 수 있다. 또한, 제2 진동막(20)은 본체(1)의 상기 일면을 커버하도록 본체(1)에 결합될 수 있다. 이 때, 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)은 서로 이격되며, 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20) 사이의 이격부분(S1)을 통해 공기가 유출입할 수 있다. 또한, 지지부재(40)는 본체(1)에 결합되어 고정될 수 있다.

이러한 구조에 있어 소리 발생 원리를 살펴보면 다음과 같다.

압전소자(100)가 구동되어 수축팽창이 반복되면서 굴곡된다. 압전소자(100)의 굴곡에 따라 제1 진동막(10)이 진동한다. 다만, 제1 진동막(10)의 진폭은 크지 않다. 진동전달부재(30)는 지지부재(40)를 축으로 하여 회전운동할 수 있고, 진동전달부재(30)는 제2 진동막(20)을 진동시킬 수 있다. 여기서, 지지부재(40)는 제2 진동막(20)보다 압전소자(100) 측으로 편향되어 있으므로, 진동전달부재(30)의 변위는 제2 진동막(20) 측에서 더욱 커지며, 제2 진동막(20)의 진폭은 제1 진동막(10)의 진폭보다 크다.

제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)이 진동할 때, 공기는 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20) 사이의 이격부분(S1)을 통해 이동한다. 공기의 이동에 따라 소리가 발생하며, 제2 진동막(20)의 큰 진폭을 가지는 진동에 의해 소리는 충분한 크기로 발생될 수 있다.

한편, 도 1 및 도 2와 달리, 제1 진동막(10)은 차량 내부의 필러로서 본체(1)에 결합되지 않고, 제2 진동막(20)은 본체(1)에 결합될 수 있다.

도 6은 도 1 및 도 2의 차량용 스피커의 변형예를 나타낸 도면으로서, 도 6의 차량용 스피커는 도 1 및 도 2와 비교하여 본체(1)의 형상에서 차이가 난다.

도 6(a)를 참조하면, 본체(1)의 기본 구조는 도 1 및 도 2와 동일하게 내부가 비어 있되, 일면이 개방된 직육면체이다. 다만, 도 6(a)에서는 내부 공간에 칸막이(1a)가 마련되어 내부 공간이 구획된다. 또한, 본체(1)의 상기 일면 외의 타면(S2)이 개방되며, 상기 타면(S2)은 공기 유출입구가 된다.

즉, 도 6(a)에서 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)이 본체(1)에 결합되면, 제1 진동막(10) 하부에 있는 공간은 상기 타면(S2)으로만 개방된다(도 1에서 개방되었던 면은 상기 칸막이(1a)에 의해 막힌다). 제1 진동막(10)이 진동하게 되면 공기가 상기 타면(S2)을 통해 유출입할 수 있다.

그리고, 제2 진동막(20)이 진동하게 되면 공기는 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20) 사이의 이격부분(S1)을 통해 유출입할 수 있다.

도 1 및 도 2에서는 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)의 진동에 따라 모든 공기가 제1 진동막(10)과 제2 진동막(20)의 이격부분(S1)을 통해 유출입되었다면, 도 6(a)에서는 각 진동막(10, 20)의 진동에 따른 공기 유출입 통로가 서로 다르다.

도 6(b)를 참조하면, 본체(1)의 기본 구조는 도 1 및 도 2와 동일하게 내부가 비어 있되, 일면이 개방된 직육면체이다. 다만, 도 6(b)에서는 내부 공간에 칸막이(1b, 1c)가 마련되어 내부 공간이 구획된다. 또한, 도 6(a)의 경우보다 칸막이(1b, 1c)가 더 많으므로 내부 공간은 더 많이 개수로 구획된다. 또한, 본체(1)의 상기 일면 외의 두 개의 타면(S3, S4)이 개방되며, 상기 두 개의 타면(S3, S4)은 각각 공기 유출입구가 된다.

도 6(a)와 마찬가지로 도 6(b)에서도 각 진동막(10, 20)의 진동에 따른 공기 유출입 통로가 서로 다르다. 이외에도, 각 진동막(10, 20)의 진동에 따른 공기 유출입 통로가 서로 다르게 하는 본체(1)는 다양한 형태로 구현될 수 있다.

본 발명의 차량용 스피커가 본체(1)를 포함하는 경우, 본체(1)가 자동차 내부에 부착될 수 있다.

도 10은 도 1 및 도 2의 차량용 스피커의 또 다른 변형예를 도1 및 도 2의 차량용 스피커와 비교하여 나타낸 도면으로서, 도 10(a)는 도 1 및 도 2의 차량용 스피커를 나타내며, 도 10(b)는 도 10(a)의 변형예를 나타낸다.

도 10(a)에서는 압전소자(100), 진동전달부재(30) 및 지지부재(40)가 본체(1)의 외측에 위치하며, 압전소자(100), 진동전달부재(30) 및 지지부재(40)가 모두 외부에서 보이는 구조로 구현된다.

반면, 도 10(b)에서는, 압전소자(100), 진동전달부재(30)는 본체(1)의 내부 공간에 위치할 수 있다. 따라서, 압전소자(100), 진동전달부재(30) 및 지지부재(40)가 외부에서 거의 보이지 않는 구조로 구현될 수 있다(지지부재(40)의 일부는 두 진동막(10, 20) 사이의 이격부분을 통해 노출될 수는 있음). 한편, 도 10(b)의 구조에서는, 진동전달부재(30)가 회전 시 본체(1)에 접촉되지 않도록, 본체(1) 내부 공간이 진동전달부재(30)의 최대 변위보다 크게 마련될 수 있다.

도 10(b)와 같은 구조에 의하면, 공간 활용의 장점이 발휘될 수 있다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 스피커가 차량에 장착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 7에 도시된 바와 같이, 차량용 스피커는 차량 내부에 하나 이상 장착될 수 있다. 구체적으로, 차량 내부 필러, 도어트림, 오버헤드콘솔 등은 물론, 앞좌석, 뒷좌석, 좌석시트, 센터콘솔박스 등 다양한 위치에 장착될 수 있다. 또한, 앞좌석 뿐만 아니라 뒷좌석 가까이에도 장착될 수 있다.

도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 스피커를 나타낸 도면, 도 9는 도 8의 차량용 스피커가 차량에 장착된 상태를 나타낸 도면이다.

도 8을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 차량용 스피커는 고주파용 스피커(2000)와 저주파용 스피커(1000)를 포함하는 2-way 스피커일 수 있다. 저주파용 스피커(1000)는 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 차량용 스피커와 동일하다.

고주파용 스피커는, 압전소자(200)를 포함할 수 있다. 압전소자(200)는 압전효과를 발휘하는 소자로서, 도 1 내지 도 7을 참조하여 설명한 것과 동일할 수 있다. 압전소자(200)는 차량 내부 필러(P)에 부착되어 차량 내부 필러(P)를 진동시킬 수 있다. 이 경우, 별도의 진동막을 구비하지 않더라도 압전소자(200)의 구동에 의해 스피커가 구현될 수 있다. 압전소자(200)는 차량 내부 필러(P)의 뒷면에 부착됨으로써 외부에서는 보이지 않을 수 있다.

고주파는 고주파용 스피커(2000)로 송출되며, 저주파는 저주파용 스피커(1000)로 송출될 수 있다. 고주파는 500Hz 보다 높은 주파수, 저주파는 500Hz 이하의 주파수로 설정할 수 있으나, 그 기준값은 달라질 수 있다. 한편, 차량용 스피커는 3개 이상의 스피커를 포함하며, 각 스피커가 담당하는 주파수가 다를 수 있다. 예를 들어, 제1 스피커는 3kHz 이상, 제2 스피커는 500Hz~3kHz, 제3 스피커는 500Hz 이하를 담당할 수 있다.

+극과 -극 각각은 고주파용 스피커(2000)의 압전소자(200)와도 연결되고, 저주파용 스피커(1000)의 압전소자(100)와도 연결될 수 있다. 이 경우, 고주파와 저주파를 효율적으로 구분하여 처리하기 위해, 전원과 스피커(1000, 2000)가 연결되는 회로에 커패시터 및 코일이 구비될 수 있다.

예를 들어, 커패시터는 고주파 스피커(2000)로 연결되는 회로 상에 고주파 스피커 압전소자(200)와 직렬로 구비되고, 코일은 저주파 스피커(1000)로 연결되는 회로 상에 저주파 스피커 압전소자(100)와 직렬로 구비될 수 있다. 여기서, 커패시터는 저주파를 차단하며, 코일은 고주파를 차단할 수 있다.

나아가 고주파와 저주파를 더욱 효율적으로 구분하여 처리하기 위해서, 각각의 압전소자(100, 200)와 병렬로 되는 커패시터 또는 코일이 더 구비될 수 있다.

도 9를 참조하면, 2-way 스피커는 필러 뒷면에 장착될 수 있다. 특히 고주파용 스피커(2000)는 필러(P)를 진동막으로 사용하며, 압전소자(200)가 필러(P) 뒷면에 부착되는 것으로서 구현될 수 있다. 또한, 저주파용 스피커(1000)의 본체(1)는 필러(P) 뒷면에 부착될 수 있다.

이와 같이, 압전소자(100, 200)로 구현되는 스피커는 기존의 다이나믹 스피커와 비교하여 전력 소모가 적고, 가벼우며, 공간 차지율이 작아질 수 있다. 또한, 고주파용 스피커와 저주파용 스피커가 함께 구비되면, 모든 주파수대의 소리가 충분한 크기로 재현될 수 있으므로, 차량 사용자는 더욱 생생한 소리를 들을 수 있게 된다.

본 발명의 보호범위가 이상에서 명시적으로 설명한 실시예의 기재와 표현에 제한되는 것은 아니다. 또한, 본 발명이 속하는 기술분야에서 자명한 변경이나 치환으로 말미암아 본 발명의 보호범위가 제한될 수도 없음을 다시 한 번 첨언한다.

1: 본체
10: 제1 진동막
20: 제2 진동막
30: 진동전달부재
40: 지지부재
100, 200: 압전소자
1000, 2000: 스피커

Claims (6)

1. 내부에 공간이 마련된 본체;
   상기 본체에 결합되는 제1 진동막;
   상기 제1 진동막에 결합되어 상기 제1 진동막을 진동시키는 압전소자;
   상기 제1 진동막과 이격되도록 상기 본체에 결합되는 제2 진동막;
   상기 압전소자와 상기 제2 진동막을 연결하여, 상기 제2 진동막으로 진동을 전달하는 진동전달부재를 포함하고,
   상기 제1 진동막의 진폭보다 상기 제2 진동막의 진폭이 더 큰,
   차량용 스피커.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 진동전달부재와 교차하도록 상기 본체에 결합되어, 상기 진동전달부재를 지지하는 지지부재를 더 포함하고,
   상기 진동전달부재는 상기 지지부재를 축으로 하여 회전하는,
   차량용 스피커.
   
3. 제2항에 있어서,
   상기 압전소자에서 상기 지지부재까지의 거리는,
   상기 지지부재에서 상기 제2 진동막까지의 거리보다 짧은,
   차량용 스피커.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 제1 진동막 및 상기 제2 진동막 사이의 이격부분을 통해 공기가 유출입하는,
   차량용 스피커.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 제2 진동막의 면적은 상기 제1 진동막의 면적보다 큰,
   차량용 스피커.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 압전소자 및 상기 진동전달부재는, 상기 본체 내부의 공간에 위치하는,
   차량용 스피커.

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