JP7147584B2

JP7147584B2 - 警報音発生装置

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Publication number: JP7147584B2
Application number: JP2019009680A
Authority: JP
Inventors: 達也河合; 祐哉前橋
Original assignee: Hamanakodenso Co Ltd
Current assignee: Hamanakodenso Co Ltd
Priority date: 2019-01-23
Filing date: 2019-01-23
Publication date: 2022-10-05
Anticipated expiration: 2039-01-23
Also published as: US10827256B2; CN111477203A; US20200236460A1; JP2020118844A; CN111477203B

Description

この明細書における開示は、警報音発生装置に関する。

特許文献１～特許文献３には、トランペット型ホーンが開示されている。これらの従来のトランペット型ホーンは、異物侵入防止のために、渦巻き状の共鳴管の先端に設けられた異物防止用のカバーを備えている。

特許第５１３２４２１号公報特許第５５４６５６１号公報特許第５４１０２３０号公報

従来のトランペット型ホーンは、異物侵入防止に関して一定の性能を有しているが、音圧レベルの向上に関して改善の余地がある。

この明細書に開示する目的は、音圧の向上が図れる警報音発生装置を提供することである。

この明細書に開示された複数の態様は、それぞれの目的を達成するために、互いに異なる技術的手段を採用する。また、特許請求の範囲およびこの項に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す一例であって、技術的範囲を限定するものではない。

開示された警報音発生装置の一つは、警報音を発生する警報音発生装置であって、
通電されて磁力を発生するコイル（１３）と、
コイルから発生する磁力によって磁気吸引力を発生する固定鉄心（１２）と、
固定鉄心から発生する磁気吸引力によって固定鉄心に対して変位する可動鉄心（１１）と、
可動鉄心に固定され、可動鉄心の動きに伴って振動して音波を発生する振動板（１４）と、
振動板に通じる音波路入口部（１５ａ１）から音波路出口部（１５ａ２）まで延びる音波路（１５ａ）を内部に有する音響管（１５）と、
音波路出口部を形成する音響管の開口端部に対して、離間して対向し音波を反射する反射壁部（１６ａ）を有するカバー部材（１６）と、
を備え、
音響管の開口端部と反射壁部との距離（ＣＨ）は、警報音の基本周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値±１０％の範囲、または基本周波数の逓倍周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値±１０％の範囲、に含まれる寸法に設定されている。

警報音発生装置において音波路出口部である音響管の開口端部は、音波の腹が位置するようになる。この警報音発生装置は、音響管の開口端部と反射壁部との距離が、前述の範囲に含まれる寸法に設定されていることにより、音波の節が反射壁部に位置するようになる。反射壁部が波形の節に位置することにより定在波が反射するので、音響管の共鳴効果を阻害しにくい反射波を提供できる。したがって、警報音発生装置は、共鳴効果が得られた警報音を、音波路出口部をなす音響管の開口端部から放出することができる。以上の開示によれば、音圧の向上が図れる警報音発生装置を提供できる。

第１実施形態の警報音発生装置の構成を示す断面図である。警報音発生装置における音の伝わりを示す概念図である。カバー部までの音の波を示す概念図である。第１実施形態の警報音発生装置の外観図である。従来の警報音発生装置の外観図である。第１実施形態の警報音発生装置について、逓倍波の周波数および波長とカバー高さとの関係を示す図表である。

以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態の警報音発生装置について図１～図６を参照しながら説明する。警報音発生装置は、警音器の警報音を発生させるための装置である。この実施形態では、警報音発生装置の一例として、各種の車両に搭載可能な車両用警音器１について開示する。車両用警音器１は、例えば、コイル１３に印加される電圧変化に伴う磁力変化を利用して可聴帯域の警報音を車外へ向けて放出する。

車両用警音器１は、車両における所定の操作部が操作された際に、警報音を車外へ放出する。所定の操作部は、乗員によって操作されるホーンスイッチ、例えば、ステアリングのホーンボタンである。車両用警音器１は、駆動部が出力する電圧信号に応じた警報音を発生する電磁式警報器である。

図１は、警報音発生装置の一例である車両用警音器１の主要構成を示した概要図である。車両用警音器１は、ステー２を介して車両の前部、例えば、ラジエータの前方部などに取り付けることができる。車両用警音器１は、図４に示すように、ステー２を上にし、反射壁部１６ａを下にし、可動鉄心１１の軸方向を前後方向にし、音放出用開口部１６ｃを前方に向けた姿勢で、車両に搭載されている。

車両用警音器１は、通電により磁力を発生するコイル１３と、コイル１３が発生する磁力により磁気吸引力を発生する固定鉄心１２と、固定鉄心１２に向かって移動可能に支持される可動鉄心１１とを備える。可動鉄心１１は、振動板１４の中心部に固定支持されている。振動板１４はダイヤフラムとも呼ばれ、その周縁部は車両用警音器１の駆動機構部を内蔵または付属するハウジング１０に固定されている。振動板１４は、ハウジング１０の開口部を覆っている。振動板１４は、ハウジング１０の開口部と渦巻き状管１５の音波路入口部１５ａ１との間に形成された振動室１４１に位置している。振動板１４の外周部は、ハウジング１０の外周端部に巻きかしめされている。可動鉄心１１の前部の小径部には、振動板１４の中心部が挿入されてかしめ固定されている。

図２に示すように、固定鉄心１２から発生する磁気吸引力によって可動鉄心１１が移動すると、振動板１４は、周縁部が固定された状態で中心部が可動鉄心１１と一体に移動して変形する。コイル１３に通電される電圧が低下状態または非通電状態になると、固定鉄心１２の磁気吸引力が弱まり、振動板１４の弾性力によって可動鉄心１１が元の位置に戻ろうとする。またコイル１３に通電される電圧が増加すると、固定鉄心１２からの磁気吸引力によって可動鉄心１１が固定鉄心１２に近づく。これらの動作が繰り返されることにより、振動板１４が振動するので空気が振動して、車両用警音器１は警報音を発生する。すなわち、車両用警音器１は、固定鉄心１２と可動鉄心１１との隙間が最適な値に調節されることにより、高品質、高能力の好ましい警報音を発生することができる。

車両用警音器１は、図２に示すように、共鳴効果により、振動板１４の振動による警報音を増幅させて車外へ放出する音波路１５ａを形成する渦巻き状管１５を備える。渦巻き状管１５は、ハウジング１０に固定されている。渦巻き状管１５は、共鳴効果を利用する音響管の一例である。渦巻き状管１５は、渦巻き状の音波路１５ａを区画しているが、開口の断面積が出口部に近づくほど大きいラッパ状部材に置き換えることも可能である。

渦巻き状管１５は、振動板１４の振動によって発生する音波が伝搬する音波路１５ａを内部に形成する。音波路１５ａの音波路入口部１５ａ１は、振動室１４１に面しており、振動室１４１を介して振動板１４に通じている。音波路１５ａは、音波路入口部１５ａ１を中心とした渦巻き状の通路を形成する。音波路１５ａの音波路出口部１５ａ２は、渦巻き状管１５の開口端部によって形成されている。渦巻き状管１５の開口端部は矩形状の開口縁であるため、音波路出口部１５ａ２は四角形状の開口をなしている。

図２～図４に示すように、車両用警音器１は、音波路出口部１５ａ２から放出された音波を反射する反射壁部１６ａを備えている。反射壁部１６ａは、音波路出口部１５ａ２を形成する渦巻き状管１５の開口端部に対して、離間して対向する位置関係にある壁部である。反射壁部１６ａは、四角形状をなす音波路出口部１５ａ２の開口面と平行になるように設けられている。

カバー部材１６は、反射壁部１６ａを備えている。カバー部材１６は、少なくとも、警報音放出側とは反対側である車両用警音器１の後面側において渦巻き状管１５の開口端部と反射壁部１６ａとを連結する後部壁を備えている。つまり、渦巻き状管１５の開口端部と反射壁部１６ａとは、少なくとも後部壁によって連結されている構成であればよい。カバー部材１６は、少なくとも、音波路出口部１５ａ２を形成する渦巻き状管１５の開口端部と反射壁部１６ａとの間であって警報音放出側である車両用警音器１の前面側に、四角形状の音放出用開口部１６ｃを形成している。

この構成によれば、カバー部材１６は、警報音放出側である車両用警音器１の前面側と左右の側面側とに開口部を形成している。これらの開口部には、異物の侵入を防止可能な、格子、メッシュ等が設けられている。車両用警音器１は、カバー部材１６の前面側開口部と側面側開口部とから警報音を放出することができる。

カバー部材１６は、音波路出口部１５ａ２を形成する開口端部における両端部と反射壁部１６ａとを連結する一組の側壁部１６ｂを備えることが好ましい。側壁部１６ｂは、渦巻き状管１５の開口端部における、前側の辺と後側の辺を除く対向する二辺全体から反射壁部１６ａまで下方に延びる板状部である。この構成によれば、カバー部材１６は、警報音放出側である車両用警音器１の前面側に開口部を形成している。この開口部には、異物の侵入を防止可能な、格子、メッシュ等が設けられている。車両用警音器１は、カバー部材１６の前面側開口部から警報音を放出することができ、警報音の音波は左右の一組の側壁部１６ｂによって前方に進むように案内されるので、警報音がより遠くの前方へ届くことに寄与する。

車両用警音器１の警報音は、基本周波数の音波とその逓倍波の波とが合成された音等によって作られている。警報音の強さであるオーバーオールの音圧レベルは、合成される各音の音圧を総合して形成される。このため、警報音の強さを向上するには、各音の音圧を上げる必要がある。この明細書の開示は、各音の音圧を上げるために、音波路１５ａにおける、渦巻き状管１５内の開口端部近傍の音波が大きく乱されないことに、着眼している。そこで、この明細書は、反射壁部１６ａによる音波の反射波を、渦巻き状管１５内の開口端部近傍の音波を乱しにくい状態にする車両用警音器１を提供する。

車両用警音器１において、渦巻き状管１５の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨは、警報音の基本周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値を中心として±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されている。または、距離ＣＨは、基本周波数の逓倍周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されている。つまり、車両用警音器１は、このような距離ＣＨを満たすように、渦巻き状管１５の開口端部に対して向かい合う反射壁部１６ａを備えている。±１０％の範囲としたのは、波長の四分の一を奇数倍した値を狙って設計した製品であっても、製造における部品精度や組立精度により、±１０％程度ばらつくものであり、またこの程度のばらつきである場合、前述の効果を奏する反射波を提供可能だからである。

警報音の基本周波数は、ホーン単品認証（ＥＣＥＮｏ．２８）で定義されている定格音響周波数が相当する。ホーン単品認証は、国連欧州委員会の車両・装置等の型式認定相互承認協定に基づく認証である。基本周波数は、ホーン単品認証で定義されている２ｍの測定環境において定義されている測定器を用いて０～６００Ｈｚの範囲に観測される音の成分のうち、所定の音圧レベルより大きい周波数の中で一番低い周波数である。また、基本周波数は、ホーン単品認証に基づく測定方法によって測定された、０～６００Ｈｚ範囲の複数の音圧ピークのうち、最も小さい周波数である。所定の音圧レベルは、例えば６０ｄＢ（Ａ）としてもよい。この明細書でいう逓倍波とは、基本周波数を自然数倍した周波数をもつ音波のことである。この明細書でいう逓倍周波数は、基本周波数に自然数を乗じて求めた周波数のことである。

図４に示す車両用警音器１における反射壁部１６ａと渦巻き状管１５の開口端部との距離ＣＨは、図５に示す従来の車両用警音器１００におけるカバー部材１６０の反射壁部１６０ａと渦巻き状管１５の開口端部との距離ＣＨと異なり、十分な長さを有している。従来の車両用警音器１００における距離ＣＨは１０ｍｍ程度であるが、車両用警音器１における距離ＣＨは２０ｍｍを上回る長さに設定されている。

ホーン単品認証（ＥＣＥＮｏ．２８）によって認証される基本周波数は、低い音質の警報音については４００Ｈｚ程度であり、高い音質の警報音については４８０Ｈｚ程度である。図６は、４００Ｈｚが基本周波数である場合について、基本周波数、逓倍波の周波数および波長と、カバー高さとの関係を示した図表である。

図６に示すように、基本周波数が４００Ｈｚの場合、２倍の逓倍波、３倍の逓倍波、４倍の逓倍波、５倍の逓倍波は、波長がそれぞれ４２５ｍｍ、２８３ｍｍ、２１３ｍｍ、１７０ｍｍになる。図６に示す波長は、音速ｃ＝周波数ｆ×波長λの計算式を用いて算出されている。図６には、８倍の逓倍波まで波長と四分の一波長とを示している。車両用警音器１において前述の距離ＣＨは、図６のカバー高さである一波長の四分の一に設定されていることが好ましい。図６に示したいずれの逓倍波に対する四分の一波長であっても、図５に図示した従来の車両用警音器１００に対して、距離ＣＨが明らかに大きく、音圧向上効果を奏する車両用警音器１を提供することができる。

車両用警音器１において渦巻き状管１５の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨは、警報音の基本周波数に基づいた波長を四分の一倍した値を中心として±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されていることが好ましい。また、距離ＣＨは、基本周波数の逓倍周波数に基づいた波長の四分の一倍した値を中心として±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されていることが好ましい。

さらに渦巻き状管１５の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨは、警報音の基本周波数に３、４、５、６のいずれかを乗じた逓倍周波数を求め、この逓倍周波数に基づいた波長を四分の一倍した値を中心として±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されていることが好ましい。この明細書を開示した者は、基本周波数４００Ｈｚ、４倍の逓倍波に相当する波長の四分の一である５３ｍｍに距離ＣＨを設定した車両用警音器１について音圧レベルを測定し、音圧レベル向上の効果を確認した。この車両用警音器１は、図５に示す従来の車両用警音器１００に対して、１ｄＢ向上する効果が得られた。

さらに渦巻き状管１５の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨは、警報音の基本周波数に４、５のいずれかを乗じた逓倍周波数に基づいた波長を四分の一倍した値を中心として±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されていることが好ましい。

次に、第１実施形態の車両用警音器１がもたらす作用効果について説明する。車両用警音器１は、振動板１４に通じる音波路入口部１５ａ１から音波路出口部１５ａ２まで延びる音波路１５ａを内部に有する音響管と、音波路出口部１５ａ２からの音波を反射する反射壁部１６ａを有するカバー部材１６とを備える。カバー部材１６は、音波路出口部１５ａ２を形成する音響管の開口端部に対して、離間して対向し音波を反射する反射壁部１６ａを備える。音響管の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨは、警報音の基本周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値±１０％の範囲、または基本周波数の逓倍周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値±１０％の範囲、に含まれる寸法に設定されている。

車両用警音器１において音波は、波形の腹が音響管の開口端部に位置するようになる。この車両用警音器１は、音響管の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨが、警報音の基本周波数または逓倍周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されているため、音波の節が反射壁部１６ａに位置するようになる。反射壁部１６ａが波形の節に位置することにより、図３に示すように定在波が反射するので、音波路１５ａを進む音の波を乱す影響を小さくできる。このため、音響管の共鳴効果を阻害しにくい反射波を提供できる。したがって、車両用警音器１は、十分に共鳴効果が得られた警報音を、音波路出口部１５ａ２をなす音響管の開口端部から放出することができる。この車両用警音器１によれば、音圧の向上を図ることができる。

音響管の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨは、警報音の基本周波数に基づいた波長を四分の一倍した値±１０％の範囲、または基本周波数の逓倍周波数に基づいた波長の四分の一した値±１０％の範囲、に含まれる寸法に設定されている。この構成によれば、距離ＣＨの長さを短くすることができる。したがって、音圧向上効果を奏し、かつカバー部材１６の体格を抑えた車両用警音器１を提供できる。

音響管の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨは、警報音の基本周波数に３、４、５、６のいずれかを乗じて得られた逓倍周波数に基づいた波長を四分の一倍した値±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されている。この構成によれば、さらに距離ＣＨの長さが短くなる位置に反射壁部１６ａを設置できる。したがって、さらにカバー部材１６の体格を抑えた車両用警音器１を提供できる。

音響管の開口端部と反射壁部１６ａとの距離ＣＨは、警報音の基本周波数に４、５のいずれかを乗じた逓倍周波数に基づいた波長を四分の一倍した値±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されている。この構成によれば、基本周波数に基づいた波長を四分の一倍した値に比べて、さらに距離ＣＨの長さが短くなる位置に反射壁部１６ａを設置できるので、カバー部材１６の体格を抑えた車両用警音器１を提供できる。

カバー部材１６は、音響管の開口端部における両端部と反射壁部１６ａとを連結する一組の側壁部１６ｂを備える。この構成によれば、警報音の音波が一組の側壁部１６ｂによって案内されて進むため、警報音をより遠くへ届かせることが可能な車両用警音器１を提供できる。

（他の実施形態）
この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、一つの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

前述の実施形態において車両用警音器１は、開口が形成されていない音放出用開口部１６ｃを備えるが、貫通穴などの開口が形成された音放出用開口部１６ｃを備えるように構成してもよい。また、車両用警音器１における音放出用開口部１６ｃには、格子などが設けられているが、完全に開放された音放出用開口部１６ｃを備える構成でもよい。

前述の実施形態においてカバー部材１６は、渦巻き状管１５に対して別部品として装着されている構成でもよく、渦巻き状管１５の一部である構成でもよい。

１…車両用警音器、１１…可動鉄心、１２…固定鉄心、１３…コイル
１４…振動板、１５…渦巻き状管（音響管）１５ａ…音波路
１５ａ１…音波路入口部、１５ａ２…音波路出口部
１６…カバー部材、１６ａ…反射壁部、１６ｂ…側壁部

Claims

警報音を発生する警報音発生装置であって、
通電されて磁力を発生するコイル（１３）と、
前記コイルから発生する磁力によって磁気吸引力を発生する固定鉄心（１２）と、
前記固定鉄心から発生する磁気吸引力によって前記固定鉄心に対して変位する可動鉄心（１１）と、
前記可動鉄心に固定され、前記可動鉄心の動きに伴って振動して音波を発生する振動板（１４）と、
前記振動板に通じる音波路入口部（１５ａ１）から音波路出口部（１５ａ２）まで延びる音波路（１５ａ）を内部に有する音響管（１５）と、
前記音波路出口部を形成する前記音響管の開口端部に対して、離間して対向し音波を反射する反射壁部（１６ａ）を有するカバー部材（１６）と、
を備え、
前記音響管の前記開口端部と前記反射壁部との距離（ＣＨ）は、前記警報音の基本周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値±１０％の範囲、または前記基本周波数の逓倍周波数に基づいた波長の四分の一を奇数倍した値±１０％の範囲、に含まれる寸法に設定されている警報音発生装置。
前記音響管の前記開口端部と前記反射壁部との距離（ＣＨ）は、前記基本周波数に基づいた波長を四分の一倍した値±１０％の範囲、または前記基本周波数の逓倍周波数に基づいた波長の四分の一倍した値±１０％の範囲、に含まれる寸法に設定されている請求項１に記載の警報音発生装置。
前記音響管の前記開口端部と前記反射壁部との距離（ＣＨ）は、前記基本周波数に３、４、５、６のいずれかを乗じた逓倍周波数に基づいた波長を四分の一倍した値±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されている請求項１に記載の警報音発生装置。
前記音響管の前記開口端部と前記反射壁部との距離（ＣＨ）は、前記基本周波数に４、５のいずれかを乗じた逓倍周波数に基づいた波長を四分の一倍した値±１０％の範囲に含まれる寸法に設定されている請求項３に記載の警報音発生装置。
前記音響管の前記開口端部は矩形状であり、
前記カバー部材は、前記開口端部における両端部と前記反射壁部とを連結する一組の側壁部（１６ｂ）を備える請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の警報音発生装置。