JP2022018899A - 車室内音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】座席のシート背面部のヘッドレストにスピーカが設けられ、スピーカからの発音が他の座席に着座している搭乗者に影響を与えるのを抑制できる車室内音響装置を提供する。
【解決手段】座席のシート背面部４の上に位置するヘッドレスト３１にスピーカ３２が収納されている。ヘッドレスト３１では、スピーカ３２の前方に管部材群４０ａ，４０ｂが設けられている。管部材群４０ａ，４０ｂを構成する複数の管部材４１は一端が閉鎖され、他端の開口端部がスピーカ３２から音圧が与えられる位置に開口している。スピーカ３２から発せられる音圧が管部材４１で減衰させられるため、他の座席の搭乗者へ音圧が到達しにくくなる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車室内の座席のヘッドレストにスピーカが設置された車室内音響装置に関する。

特許文献１に、車室内の座席のヘッドレストにスピーカが設置された車室内音響装置に関する発明が記載されている。
この車室内音響装置は、車室内の座席のシート背面部の上に位置するヘッドレストの内部に一対のスピーカが配置されている。この一対のスピーカは、左右方向に距離を空けて配置されている。ヘッドレストの内部には内部空間を形成する芯材が収納されており、この内部空間が一対のスピーカのエンクロージャとして機能している。芯材と２つのスピーカは、遮音パッドに囲まれている。ヘッドレストの前部には遮音パッドで挟まれた一対の繊維パッドが設けられており、それぞれの繊維パッドがスピーカの前面に対向している。遮音パッドと繊維パッドとでスピーカグリル構造となっており、繊維パッドは前方に向かうにしたがって互いに外側へ向くように傾斜して設けられている。

特許文献１に記載された車室内音響装置は、音を通過させる繊維パッドと音を抑制する遮音パッドとでスピーカグリル構造が形成されている。ヘッドレストにおいて左右離れた位置に配置された一対のスピーカから発せられる音は繊維パッドを通過するが、一対の繊維パッドは前方に向かうにしたがって互いに外側へ広がる構造であるため、左右のスピーカからの音圧は、その座席に着座している搭乗者の両側の耳部に向けられる。

特開２０１６－４３８２８号公報

近年の車室内音響装置では、車室内の複数の座席にスピーカが設置され、複数の搭乗者のそれぞれが異なるコンテンツに関する音響を個別に聴取することが好まれている。しかし、特許文献１に記載された車室内音響装置は、座席のヘッドレストの左右離れた位置に一対のスピーカが配置されており、しかもダクト構造の繊維パッドは前方に向かうにしたがって外側へ広がるように形成されている。そのため、音圧が搭乗者の頭部の両側部のみならず左右方向の周囲に向けて、さらには前方に向けて伝搬しやすい。特に中音域や低音域では、音圧が、回折現象により、前方のみならずヘッドレストの周囲に巻きこむようにして周囲に放射されやすくなるため、音圧が左右両側方および前方に向けて伝搬しやすい。よって、それぞれの座席に設けられたスピーカからの再生音が互いに干渉するなど、座席間での音響の分離度が低下することになる。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、ヘッドレストに設けられたスピーカからの発音が、他の座席に向けて放射状態で移行するのを抑制でき、それぞれの搭乗者が音を分離して聴取しやすくした車室内音響装置を提供することを目的としている。

本発明は、車室内の座席のヘッドレストに、前記座席に着座している搭乗者へ音圧を与えるスピーカが設置されている車室内音響装置において、
前記ヘッドレストに、内部が空洞の管部材が設置され、前記管部材の開口端部が、前記スピーカで発生する音圧が与えられる位置に設けられていることを特徴とするものである。

本発明の車室内音響装置は、前記ヘッドレストに、管長が相違する複数の前記管部材が設置されていることが好ましい。

本発明の車室内音響装置は、前記管部材の前記開口端部が、前記スピーカに設けられた振動板を境としてそれよりも発音方向の前方に位置しているものである。

また、本発明の車室内音響装置は、前記管部材の前記開口端部が、前記スピーカに設けられ振動板を境としてそれよりも発音方向と反対側の後方に位置しているものであってもよい。

本発明の車室内音響装置は、前記ヘッドレストの左右方向の中心部に、前記スピーカが配置されているものである。

例えば、本発明の車室内音響装置は、前記スピーカは、前記搭乗者の首背部または後頭部に対向しているものである。

本発明の車室内音響装置は、スピーカからの音圧がヘッドレストに設けられた管部材の内部を伝搬することで音響エネルギーが消耗されるため、スピーカからの音圧がヘッドレストの周囲に回り込みにくくなり、左右両側方や前方への音の伝搬が抑制される。そのため、それぞれの座席に設けられたスピーカからの再生音を、その座席に着座している搭乗者が聴取できるが、異なる座席間では、音圧が互いに影響しにくくなるため、それぞれの座席に着座している搭乗者が、スピーカからの再生音を分離して聴取しやすくなる。

また、ヘッドレストに管長が異なる複数の管部材が設けられていると、幅広い周波数の音圧のエネルギーを消耗できるようになる。開口端部と逆側の端部が閉鎖されている管部材を使用する場合には、管長を、エネルギーを消耗させたい音圧の波長の１／４の長さとし、両端が開口端部の管部材を使用する場合には、管長を、エネルギーを消耗させたい音圧の波長の１／２の長さとすることで、中音領域や低音領域など、ヘッドレストの周囲に回折しやすい音圧を抑制することが可能である。

本発明の第１実施形態の車室内音響装置を備えた自動車の車室内を示す平面図、 図１に示された後部座席の車室内音響装置を示す一部断面を含む平面図、 図１に示された後部座席の車室内音響装置を示す一部断面を含む側面図、 図２のＩＶ矢視部分を拡大した部分拡大断面図、 （Ａ）（Ｂ）は、図４をＶ－Ｖ線で切断した断面を実施形態別に示す拡大断面図、 本発明の第２実施形態の車室内音響装置を示す図４に相当する部分拡大断面図、 本発明の第３実施形態の車室内音響装置を示す図２に相当する一部断面を含む平面図、

図１は、自動車の車室内の一部を示す平面図であり、前部座席（運転席）１と、後部座席２、および前部座席１の前方のステアリングホイール３が示されている。各図では、Ｘ１方向が前方でＸ２方向が後方、Ｙ１方向が左方向でＹ２方向が右方向である。またＺ１方向が上方向で、Ｚ２方向が下方向である。

前部座席１には前席搭乗者１０が着座しており、後部座席２に後席搭乗者２０が着座している。図２に、後部座席２に着座している後席搭乗者２０の肩部２１と頭部２２および左側（Ｙ１側）と右側（Ｙ２側）の耳部２３が示されている。図３には、後席搭乗者２０の首部２４が示されている。

図１に示されるように、前部座席１のシート背面部（シートバック）４の上、および後部座席２のシート背面部４の上に、本発明の第１実施形態の車室内音響装置３０が設けられている。車室内音響装置３０は、シート背面部４の上に設置されるヘッドレスト３１と、ヘッドレスト３１の内部に収納されたスピーカ３２とを有している。ヘッドレスト３１の前方（Ｘ１方向）に向く前面は、左右方向（Ｙ１－Ｙ２方向）に向けてほぼ平面である中央前面３１ａと、中央前面３１ａを挟んで左側（Ｙ１側）に位置する傾斜前面３１ｂと、右側に位置する傾斜前面３１ｃとを有している。傾斜前面３１ｂと傾斜前面３１ｃは、前方（Ｘ１方向）に向かうにしたがって、互いに離れる方向に傾斜している。

図２と図３に、後部座席２のシート背面部４に設置された車室内音響装置３０の断面構造が示されている。図２に、前後方向（Ｘ１－Ｘ２方向）に延びる中心線Ｏが示されている。中心線Ｏは、シート背面部４およびヘッドレスト３１を左右方向（Ｙ１－Ｙ２方向）で二分する中心線であり、後席搭乗者２０およびその頭部２２と首部２４とを左右方向（Ｙ１－Ｙ２方向）で二分する中心線である。中央前面３１ａは中心線Ｏにほぼ垂直であり、傾斜前面３１ｂと傾斜前面３１ｃは、中心線Ｏに斜めに対面している。

図２と図３に示されるように、ヘッドレスト３１には、中央前面３１ａから後方（Ｘ２方向）に向けて前方領域３３が形成されている。前方領域３３は空間領域である。または音圧が通過可能な低密度の繊維層やクッション材が介在していてもよい。前方領域３３の後方に凹状の収納空間３４が形成されている。スピーカ３２は収納空間３４の内部に設けられている。ヘッドレスト３１の中央前面３１ａでは、前方領域３３の前方がカバー部材３５で塞がれている。カバー部材３５は音圧が通過可能であり、多孔質の軟質シートや多孔質の樹脂板などで形成されている。前方領域３３と収納空間３４との境界部には、仕切り板３６が設けられており、仕切り板３６に形成された開口部にスピーカ３２が設置されている。

スピーカ３２は、収納空間３４の内部において、仕切り板３６に固定されている。スピーカ３２は、仕切り板３６に固定されたフレーム３２ａと、フレーム３２ａの内部前方に支持されたコーン形状の振動板３２ｂと、フレーム３２ａに固定された振動板３２ｂを振動させる磁気駆動回路３２ｃとを有している。振動板３２ｂが、仕切り板３６の開口部内に対向しており、スピーカ３２は発音方向が前方（Ｘ１方向）に向けられている。

図２に示されるように、スピーカ３２の中心線、すなわちコーン形状の振動板３２ｂの中心および磁気駆動回路３２ｃの中心を通る線は、平面図において中心線Ｏと一致している。図３に示されるように、スピーカ３２は、後席搭乗者２０の首背部２５に対して、後方（Ｘ２方向）へ距離を空けて対向している。また、スピーカ３２は後席搭乗者２０の後頭部２６に後方から対向してもよいし、首背部２５と後頭部２６との中間部に対向していてもよい。

図２に示されるように、ヘッドレスト３１の内部には、前方領域３３の左側（Ｙ１側）に管部材群４０ａが設けられ、前方領域３３の右側（Ｙ２側）に管部材群４０ｂが設けられている。図３に示されるように、ヘッドレスト３１の内部では、前方領域３３の上側（Ｚ１側）に管部材群４０ｃが設けられている。

図４に、図２のＩＶ矢視部が示されている。図４には右側（Ｙ２側）の管部材群４０ｂが拡大して示されている。管部材群４０ｂは複数の管部材４１を有している。図４の断面図に現れている管部材群４０ｂでは、９本の管部材４１が前後方向（Ｘ１－Ｘ２方向）に並んで配置されている。９本の管部材４１は、左右方向（Ｙ１－Ｙ２方向）に直線状に延びている。ただし、管部材４１は左右方向（Ｙ１－Ｙ２方向）に対して所定の角度を有して傾斜して設けられていてもよい。

図４に示される管部材群４０ｂの一部をＶ－Ｖ線で切断した断面構造が図５（Ａ）（Ｂ）で実施形態別に示されている。複数の管部材４１は前後方向（Ｘ１－Ｘ２方向）に並んで配置されているとともに、上下方向（Ｚ１－Ｚ２方向）にも複数段となるように配置されている。図５（Ａ）に示される実施形態では、個々の管部材４１の断面が円形である。あるいは楕円形であってもよい。図５（Ｂ）に示される実施形態では、個々の管部材４１の断面が長方形である。あるいは正方形であってもよい。管部材４１の前後方向（Ｘ１－Ｘ２方向）と上下方向（Ｚ１－Ｚ２方向）の配列数は、図４と図５に示される実施形態よりも多くてもよいし、少なくてもよい。

図４に示されるように、それぞれの管部材４１の右側（Ｙ２側）の端部は閉鎖された閉鎖端部４２であり、左側（Ｙ１側）の端部は解放された開口端部４３である。一部の管部材４１の開口端部４３は前方領域３３の内部で開口しており、他の管部材４１の開口端部４３は、ヘッドレスト３１の傾斜前面３１ｃに開口している。図４に示される実施形態では、全ての管部材４１の開口端部４３が、スピーカ３２の発音方向の前方に位置し、さらに正確にはスピーカ３２の振動板３２ｂよりも前方（Ｘ１方向）に位置している。

全ての管部材４１の開口端部４３は、振動板３２ｂの振動によって前方（Ｘ１方向）に向けられる音圧が与えられる位置に開口している。前方領域３３にはスピーカ３２の音圧が強く作用するため、前方領域３３に開口端部４３が位置している管部材４１の内部空間に音圧が伝搬しやすくなっている。さらに前方の管部材４１の開口端部４３は傾斜前面３１ｃに開口しているが、傾斜前面３１ｃは中心線Ｏに斜めに対向しているため、開口端部４３に沿って左右方向へ広がろうとする音圧も、管部材４１の内部に伝搬しやすくなっている。

図２において中心線Ｏよりも左側（Ｙ１側）に位置する管部材群４０ａは、図４に示される管部材群４０ｂと、中心線Ｏを挟んで面対称の構造である。図３に示されている管部材群４０ｃは、前方領域３３の上側に位置しており、前後方向と左右方向に複数の管部材４１が配列している。管部材４１の上端は閉鎖端部４２であり、下端は開口端部４３である。それぞれの管部材４１の開口端部４３は前方領域３３の内部に解放されて、スピーカ３２から前方に発せられる音圧が与えられる位置に開口している。

ヘッドレスト３１に設けられた管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃでは、異なる管長の管部材４１が組み合わされている。ここでの管長とは、各管部材４１の内部空間において、開口端部４３から閉鎖端部４２までの長さ寸法を意味している。図４に示される管部材群４０ｂでは、管長がＬ１，Ｌ２，Ｌ３、Ｌ４，Ｌ５の管部材４１が組み合わされて配列している。管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃでは、管部材４１の管長が１本ずつ全て相違していてもよいし。１つの管部材群に同じ管長のものが含まれ、全体としては異なる管長が組み合わされたものであってもよい。

図１には、前部座席１に着座している前席搭乗者１０の肩部１１と頭部１２および耳部１３が示されている。前部座席１のシート背面部４の上にも車室内音響装置３０が設けられている。前部座席１に設けられた車室内音響装置３０のヘッドレスト３１およびスピーカ３２の構造は、図２と図３および図４に示された後部座席２に設けられたものと同じである。

前部座席１に設けられた車室内音響装置３０に装備されたスピーカ３２と、後部座席２に設けられたスピーカ３２の再生音はモノラルである。

図１と図２に示される第１実施形態の車室内音響装置３０は、前部座席１と後部座席２とで、スピーカ３２から別のコンテンツに基づく音を個別に発生させることが可能である。例えば、前部座席１のスピーカ３２からは、運転者である前席搭乗者１０に対し、ナビゲーションシステムの道案内音やその他の車両走行情報やエアーコンディショナ―の動作情報が音声として与えられる。また前部座席１のスピーカ３２から音楽再生音が与えられてもよい。後部座席２のスピーカ３２から後席搭乗者２０に対して、ゲーム操作に基づく音や、テレビジョン受像機の音声、あるいは個人的に聞きたい音楽の再生音が与えられる。

図１と図２の平面図に示されるように、スピーカ３２の中心は中心線Ｏ上に位置し、図３に示されるように、スピーカ３２が首背部２５（または後頭部２６）に後方から対向している。スピーカ３２と首背部２５（または後頭部２６）との間には空間が形成されているため、音圧が後席搭乗者２０の耳部２３に届きやすく、後席搭乗者２０は近くに位置するスピーカ３２の再生音を十分な音量で聴取することができる。

スピーカ３２から前方（Ｘ１方向）に指向される音圧は、首背部２５（または後頭部２６）に当たって、音圧が首部２４および頭部２２よりも前方へ直進するのが抑制される。また、スピーカ３２から左右方向や上下方向へ向かう音圧は、ヘッドレスト３１の左側（Ｙ１側）の端部付近と右側（Ｙ２側）の端部付近で回折されるなどして、左右方向と上下方向へ拡散していく。スピーカ３２から発せられる音圧のうちの高音域の成分は前方への指向性が高いため、首背部２５（または後頭部２６）で遮られやすい。ただし、低音域や中音域の音圧は、高音域に比べて前方への指向性が低いため、左右方向や上下方向へ回り込むようにして周囲に拡散しやすい。

車室内音響装置３０では、スピーカ３２の発音方向の前方において、左右両側に管部材群４０ａと管部材群４０ｂが設けられ、上側に管部材群４０ｃが設けられている。管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃでは、管部材４１の開口端部４３が、前方領域３３内に開口し、また傾斜前面３１ｂ，３１ｃに開口して、スピーカ３２の振動板３２ｂの振動により生成される音圧が、全ての管部材４１の開口端部４３に与えられる。

音圧は、それぞれの管部材４１の開口端部４３から管部材４１の内部空間を伝搬することでエネルギーが消耗され、ヘッドレスト３１の前方周辺で、スピーカ３２から発せられる音響エネルギーが消耗させられる。図４に示されるように、管部材４１の一端が閉鎖端部４２で、一方の端部のみが開口端部４３の場合に、管長の４倍の波長を有する空気振動が管内で共鳴してエネルギーが大幅に減衰させられる。管部材４１は両端が開口端部で、一方の開口端部に音圧が与えられる構造であってもよい。この場合には、管長の２倍の波長を有する空気振動が管内で共鳴してエネルギーが大幅に減衰させられる。

管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃでは、図４に示されるように、異なる管長Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５の管部材４１が組み合わされて使用されている。そのため、複数の周波数において、管内で空気振動が共鳴するようになり、広い周波数帯域で音響エネルギーを、ヘッドレスト３１の前方領域で減衰させることができる。

車室内音響装置３０では、図２と図３に示されるように、スピーカ３２の中心が平面視で中心線Ｏ上に位置し、スピーカ３２が後席搭乗者２０の首背部２５または後頭部２６に対向している。そのため、スピーカ３２から発せられる高音域の音圧は前方への指向性が高いため、首背部２５や後頭部２６に当たることで、前方への伝搬が遮断されやすい。そのため、比較的指向性の低い低音域や中音域の音圧のエネルギーを、複数の管部材４１の共鳴によって減衰させることが効果的である。

一般に低音域の周波数は１００～１５０Ｈｚ程度で、中音域の周波数は１５０Ｈｚから４ＫＨｚである。音速を３４０ｍ／ｓとすると、低音域の音圧振動の波長は、３．４ｍ～２．３ｍ、中音域の空気振動の波長は、２．３ｍ～８．５ｃｍである。低音域と中音域の空気振動を管の共鳴により減衰させるには、一端が閉鎖端部４２である管部材４１の場合、管長Ｌ１，Ｌ２、Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５は、８５ｃｍ～２．１ｃｍの範囲の数値から選択して使用することが好ましい。両端が開口端部である管部材が使用される場合には、管長が、１．７ｍ～４．３ｃｍの範囲の数値から選択して使用することが好ましい。すなわち、管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃを構成する複数の管部材４１のうち、前記数値範囲内のいずれかのかの管長を有するものが含まれていることが好ましい。

前部座席１に設けられた車室内音響装置３０の音響効果は、後部座席２に設けられた車室内音響装置３０と同じである。車室内音響装置３０では、スピーカ３２から発せられる音圧が搭乗者の首背部２５や後頭部２６に当たることで音響エネルギーが減衰させられ、また音圧による空気振動が管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃの各管部材４１の内部を伝搬することで減衰させられる。そのため、各座席に着座している搭乗者の耳部には音響が十分な音量で届くことになるが、他の座席への音圧の伝搬を抑制することができる。そのため、それぞれの座席に着座している搭乗者は、他の座席のスピーカからの音に影響されることなく、個別に再生音を聴取することが可能になる。

図６に本発明の第２実施形態の車室内音響装置１３０の一部が示されている。図６は、図４に相当する部分拡大断面図である。図６に示される車室内音響装置１３０では、前方領域３３の右側（Ｙ２側）に、図４に示されたのと同じ構造の管部材群４０ｂが設けられている。管部材群４０ｂを構成する管部材４１は一端が閉鎖端部４２であり、開口端部４３が、スピーカ３２の振動板３２ｂよりも前方（Ｘ１方向）で開口している。車室内音響装置１３０では、スピーカ３２の振動板３２ｂよりも後方に、背部管部材群４０ｄが設けられている。背部管部材群４０ｄにも、管長が相違する複数の管部材４１が設けられている。管部材４１は一端が閉鎖端部４２となっており、他端の開口端部４３が、スピーカ３２が位置する収納空間３４の内部であって、スピーカ３２の振動板３２ｂよりも後方に開口している。

図６に示される車室内音響装置１３０では、スピーカ３２よりも前方に位置する管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃを構成する管部材４１によって、振動板３２ｂの振動によって前方（Ｘ１方向）へ与えられる音圧のエネルギーが減衰させられる。振動板３２ｂよりも後方の空間である収納空間３４内では、振動板３２ｂの振動によって、前方へ与えられる音圧と位相が反転した背部音圧が発生する。この背部音圧は、背部管部材群４０ｄを構成している管部材４１の内部に伝搬し、背部音圧のエネルギーが減衰させられる。背部音圧の空気振動が減衰させられることによって、背部音圧が仕切り板３６を前方に透過することがあっても、振動板３２ｂから前方に与えられる音圧と、背部音圧とが干渉するのを防止でき、音質品質を向上させることが可能である。

図７示される車室内音響装置２３０では、ヘッドレスト３１の収納空間３４の内部に２つのスピーカ３２が設置されている。２つのスピーカ３２は左右方向に距離を離して配置されて、ステレオ音響装置として機能できるようになっている。この車室内音響装置２３０においても、２つのスピーカ３２の前方に管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃが設けられている。この管部材群４０ａ，４０ｂ，４０ｃに設けられた管部材４１によって音響エネルギーを減衰させることが可能である。

１ 前部座席
２ 後部座席
４ シート背面部
１０ 前席搭乗者
２０ 後席搭乗者
２２ 頭部
２３ 耳部
２５ 首背部
２６ 後頭部
３０ 車室内音響装置
３１ ヘッドレスト
３１ａ 中央前面
３１ｂ，３１ｃ 傾斜前面
３２ スピーカ
３３ 前方領域
３４ 収納領域
４０ａ，４０ｂ，４０ｃ 管部材群
４０ｄ 背部管部材群
４１ 管部材
４２ 閉鎖端部
４３ 開口端部
１３０，２３０ 車室内音響装置
Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５ 管長

Claims (6)

1. 車室内の座席のヘッドレストに、前記座席に着座している搭乗者へ音圧を与えるスピーカが設置されている車室内音響装置において、
   前記ヘッドレストに、内部が空洞の管部材が設置され、前記管部材の開口端部が、前記スピーカで発生する音圧が与えられる位置に設けられていることを特徴とする車室内音響装置。
2. 前記ヘッドレストに、管長が相違する複数の前記管部材が設置されている請求項１記載の車室内音響装置。
3. 前記管部材の前記開口端部は、前記スピーカに設けられた振動板を境としてそれよりも発音方向の前方に位置している請求項１または２記載の車室内音響装置。
4. 前記管部材の前記開口端部は、前記スピーカに設けられ振動板を境としてそれよりも発音方向と反対側の後方に位置している請求項１ないし３のいずれかに記載の車室内音響装置。
5. 前記ヘッドレストの左右方向の中心部に、前記スピーカが配置されている請求項１ないし４のいずれかに記載の車室内音響装置。
6. 前記スピーカは、前記搭乗者の首背部または後頭部に対向している請求項５記載の車室内音響装置。

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