JP5858841B2 - 車載用音響装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動車などの車両の天井部にスピーカを設置するための車載用音響装置に関する。

一般の音響装置は、スピーカがスピーカボックスに取り付けられることで、スピーカから前方へ発せられる音圧と、スピーカから後方へ発せられる音圧との干渉を防止できるようにしている。

一方、車載用音響装置では、スピーカが自動車のリアパネルに取り付けられてトランクの空間がスピーカボックスの代わりに使用され、またはスピーカがドアの内装パネルに取り付けられてドアの内部空間がスピーカボックスの代わりに使用される。ただし、運転者の耳はリアパネルから離れており、またドアに設置されたスピーカよりも高い位置にあるため、リアパネルやドアに取り付けられたスピーカのみでは車室内の音響効果が十分とはいえない。

車室内の天井部にスピーカが設置されると、車室内の音響効果が向上することが知られているが、通常は天井部にスピーカボックスの代わりとなる十分に広い容積の空間が存在しておらず、また十分に大きな内容積を有するスピーカボックスを設置することも難しい。天井部に内容積の小さなスピーカボックスを配置すると、スピーカボックスの内部空間のダンパー作用で運転者などの耳に届く音圧が低下し、特に低音域での音響効果が低下する。

以下の特許文献１に、天井部とリアウインドとの間にスピーカを配置した車載用スピーカ装置が示されている。

この車載用スピーカ装置は、天井部にスピーカボックスが設置されるとともに、スピーカボックスの内部空間に連通して前方に向けて延びるホーンが設けられている。このホーンを設けることで、低音域を拡張しようとしている。

実願昭６１−１６７５６９号（実開昭６３−７２９９０号）のマイクロフィルム

特許文献１に記載された車載用スピーカ装置は、スピーカボックスとホーンとを組み合わせたものであるため構造が複雑で高さ寸法が大きく、天井部に広い設置スペースが必要になる。また、スピーカを座席の上に配置することができないため、車室内の音響効果を十分に高めることができない。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、薄い構造にできて運転席などの座席の上にスピーカを設置でき、しかも音響効果を高めることができる車載用音響装置を提供することを目的としている。

本発明は、車両の天井部の下面に取り付けられる支持体と、前記支持体に取り付けられるスピーカとを有する車載用音響装置において、
前記支持体は、天井部の下面と距離を空けて設置される支持板部を有し、前記支持板部に前記スピーカが下向きに取り付けられる穴部が形成されており、前記支持板部の縁部の少なくとも一部と天井部の下面との間に開口部が形成され、前記支持板部と天井部の下面との間に、前記スピーカの背部と前記開口部とを連通させる空間が形成されることを特徴とするものである。なお、前記支持板部は、天井部の下面とほぼ平行に延び、前記開口部で、前記支持板部と天井部の下面との間の空間が、車室につながるものとできる。

本発明の車載用音響装置は、薄い構造であるため、車室内の天井部に取り付けて座席の上にスピーカを設置することが可能である。支持板部と天井部との間に形成される開口部から前記座席の着座者の耳に至る音圧経路の距離が長いため、スピーカの前部から発せられる音圧が大きく減衰することなく着座者の耳に与えられ、着座者に対する音響効果、特に低音域の音響効果を高めることができる。

また、スピーカの下に位置する座席以外の座席に着座している同乗者の耳に対しては、スピーカの前部と背部から発せられて互いに位相が反転した音圧が与えられるため、同乗者に大きな音を与えることがなく、スピーカの下に位置する席の着座者のみが音響を楽しめるようになる。

本発明は、前記支持板部と天井部の下面との間の空間は、２００Ｈｚ以下の周波数の音波で共鳴しないことが好ましい。

上記構成により、スピーカの下の座席の着座者に対して低音域の音響効果を効果的に与えることができる。

本発明は、前記支持板部の縁部の長さの１／４以上に前記開口部が形成されていることが好ましい。

また、前記支持板部は、前記穴部が形成されたスピーカ設置部の幅寸法よりも幅寸法が大きい広縁部を有し、前記広縁部に前記開口部が形成されていることが好ましく、前記支持板部は、前記スピーカ設置部から前記広縁部に向けて幅寸法が徐々に広くなっていることがさらに好ましい。

本発明の車載用音響装置は、薄い構造であるため、車室内の天井部に取り付けても車室内の空間を狭めることがない。また、スピーカの下の座席の着座者に対する音響効果を高めることができ、他の席の同乗者に、大きな音が伝わるのを抑制することができる。

本発明の第１の実施の形態の車載用音響装置が自動車に取り付けられた状態を示す断面図、 図１に示す車載用音響装置の斜視図、 本発明の第２の実施の形態の車載用音響装置が自動車に取り付けられた状態を示す平面図、 本発明の第３の実施の形態の車載用音響装置が自動車に取り付けられた状態を示す平面図、 本発明の第４の実施の形態の車載用音響装置を示す斜視図、 第１の実施の形態の車載用音響装置の音響効果を示す線図、

図１に示す車両１は自動車であり、天井部２とフロントガラス３が示されている。車室内４の前方にインストルメントパネル５とステアリングホイール５ａが設けられており、車室内４では、前方に運転席６が、後方に同乗者席７が設けられている。

天井部２の下に本発明の第１の実施の形態の車載用音響装置１０が設置されている。図１と図２に示すように、車載用音響装置１０は、支持体１１を有している。支持体１１は、平板状の支持板部１２と、支持板部１２を支持する複数の支柱１３と、から構成されている。支柱１３の上端部が天井部２の下面に固定されて、支持板部１２が、天井部２の下面に沿って天井部２とほぼ平行に配置される。支持板部１２と支柱１３は、合成樹脂材料によって一体に形成されている。

支持板部１２のほぼ中央部分に穴部１４が開口しており、この穴部１４にスピーカ１５が取り付けられている。スピーカ１５の前部１５ａは、支持板部１２の下側に向けられ、スピーカ１５の背部１５ｂは支持板部１２の上側に向けられている。

図１に示すように、車載用音響装置１０が天井部２に取り付けられると、支持板部１２と天井部２との間に空間１６が形成される。また、支持板部１２の縁部１２ａと天井部２との間に開口部１７が形成される。支持板部１２と天井部２との間には４個の支柱１３しか存在していないため、支持板部１２の縁部１２ａの全長のうちの８０％以上に開口部１７が形成されている。また９０％以上に開口部１７が形成されることがさらに好ましい。

図１に示すように、スピーカ１５が運転席６に着座している運転者８の上方に位置している。よって、スピーカ１５の振動板が振動して前部１５ａから発せられる音圧は、経路（ｉ）によって運転者８の耳に最短で届くが、スピーカ１５の背部１５ｂから発せられる音圧は、経路（ｉｉ）で示すように、空間１６を通過し、開口部１７を経て運転者８の耳に伝達される。

前記経路（ｉｉ）が経路（ｉ）の２倍以上であれば、経路（ｉ）の音圧に対して経路（ｉｉ）の音圧を６ｄＢ以上低下させることができ、互いに位相が逆である経路（ｉ）の音圧と経路（ｉｉ）の音圧とが合成されることによる音圧の減衰を１ｄＢ以下に抑えることができる。よって、スピーカ１５の前部１５ａから出た音圧によって運転者８に十分に大きな音圧を与えることができる。

前記経路（ｉｉ）を経路（ｉ）よりも２倍以上長くするためには、図２に示す、スピーカ１５の中心から、支持板部１２の縁部１２ａまでの最短距離Ｗが、スピーカ１５の振動板の直径よりも長いことが好ましく、さらに好ましくは、前記Ｗが振動板の直径の１．５倍以上である。

一方、後方の同乗者席７に着座している同乗者９の耳には、スピーカ１５の前部１５ａから発せられた音圧が経路（ｉｉｉ）で到達し、背部１５ｂから発せられた音圧が経路（ｉｖ）で到達する。同乗者９の耳に対して、経路（ｉｉｉ）と経路（ｉｖ）の距離の差が小さいため、互いに位相が１８０度相違する前部１５ａからの音圧と背部１５ｂからの音圧の干渉の比率が高くなり、同乗者９の耳に、スピーカ１５からの音圧が大きく減衰されて伝達される。よって、スピーカ１５からの音が主にその下の座席に着座した運転者８に伝達され、同乗者９は静かな環境化で着座できるようになる。

図６は、運転者８の耳に伝達する音響効果を示しており、横軸がスピーカ１５の振動板の振動周波数（Ｈｚ）であり、縦軸が耳で感じる音圧（ｄＢ／ｍ）である。

図６に示すレベル線（ａ）は、図１と図２に示す車載用音響装置１０を使用した結果である。正方形の支持板部１２の一辺の長さは３８０ｍｍであり、使用したスピーカ１５の振動板の直径が１８０ｍｍである。また、スピーカ１５の前部１５ａから運転者８（聴取者）の耳までの最短距離（経路（ｉ）の距離）は、２００ｍｍであった。

図６に示すレベル線（ｂ）は、レベル線（ａ）と同じスピーカを内容積５リットルの密閉されたスピーカボックスに取り付けて実験した結果である。また、スピーカ１５の前部１５ａから運転者８（聴取者）の耳までの最短距離は、レベル線（ａ）と同じである。

容量が５リットルのスピーカボックスはかなり大容量であるが、それでもスピーカボックス内の音圧のダンパー作用で低域の音圧が抑制され、全体として音圧が低下している。これに対し、本発明の第１の実施の形態の車載用音響装置１０を使用して測定したレベル線（ａ）では、全域で音圧が高く、低域の広い周波数帯域で音圧の大小の差が狭まっている。

図１と図２に示す車載用音響装置１０では、支持板部１２の縁部１２ａの全長の８０％以上の範囲で開口部１７が形成されているため、支持板部１２と天井部２との間の空間１６で音圧が共鳴しにくくなり、音圧の低下が防止できるようになる。

スピーカ１５を使用した音響装置における、スピーカボックス内の音圧の共鳴に関しては、中音域から高音域の場合は、スピーカボックス内の吸音材を入れたり、スピーカボックスの形状を変更することで抑制することが可能であるが、２００Ｈｚ以下または４００Ｈｚ以下の低音域では、スピーカボックス内で発生した音圧の共鳴を抑制することが難しい。

しかし、図１と図２に示すように、広い領域に開口部１７を設けることにより、２００Ｈｚ以下（１０Ｈｚ以上）の周波数での音圧の共鳴が生じなくなり、さらに、４００Ｈｚ以下（１０Ｈｚ以上）の周波数での音圧の共鳴が生じなくなる。その結果、空間１６でのダンパー作用を抑制することができ、低音域においてスピーカ１５の下に位置する視聴者に伝達される低音の音圧を大きくできるようになる。

図３に示す本発明の第２の実施の形態の車載用音響装置１０１は、長方形状の支持体１１１を有している。支持体１１１は長方形状の支持板部１１２と、支持板部１１２の縁部から一体に立ち上がる壁部１１３を有している。

支持板部１１２は、長方形であり、前席の運転席６ａの上から助手席６ｂの上まで延びている。支持板部１１２には、運転席６ａの上にスピーカ１５が設置され、助手席６ｂの上にもスピーカ１５が設置されている。

壁部１１３は、支持板部１１２の長辺である前縁１１２ａと短辺である両側縁１１２ｂ，１１２ｂの一部から立ち上がっている。壁部１１３の上端部はその全長において天井部２の下面に密着しており、支持板部１１２と天井部２との間の空間は、前縁１１２ａの全長と両側縁１１２ｂ，１１２ｂの一部で塞がれている。支持板部１１２の後縁１１２ｃの全長において天井部２との間に開口部１１７が形成される。すなわち、支持板部１１２の縁部の全長の１／４以上に開口部１１７が形成される。

それぞれのスピーカ１５の中心から、支持板部１１２の壁部１１３が形成されていない縁部（後縁１１２ｃ）までの最短距離と、スピーカ１５の振動板の直径との関係は、図２に示す距離Ｗと振動板の直径との関係と同じである。

図３に示す車載用音響装置１０１は、支持板部１１２と天井部２とがほぼ平行であり、支持板部１１２と天井部２との間に形成される空間１１６の厚さ寸法が一定である。また、空間１１６は、スピーカ１５の背部１５ｂから開口部１１７まで一定の厚さで連通しておりその間の遮蔽物が存在していない。

この車載用音響装置１０１においても、スピーカ１５の下に位置する運転者と助手席着座者に対して、スピーカ１５の前部１５ａから出る音圧が効果的に伝達され、後部座席７ａ，７ｂに着座している同乗者の耳には、前部１５ａと背部１５ｂから出る位相が逆の音圧がほぼ同じ長さの経路で伝達されるため、スピーカ１５から発せられる音が同乗者の耳に減衰して伝達され、後部座席７ａ，７ｂを静かな環境に設定することができる。

図４に示す本発明の第３の実施の形態の車載用音響機器１０１Ａは、支持体１１１Ａを有している。この支持体１１１Ａは、図３に示す支持体１１１を半分に切断したのと同じ形状である。

支持体１１１Ａは、支持板部１１２Ａと壁部１１３Ａが一体に形成されている。支持板部１１２Ａの前縁１１２ａとドア側の側縁１１２ｂの上が壁部１１３Ａで塞がれており、支持板部１１２Ａの助手席６ｂ側の側縁１１２ｄと後縁１１２ｃに開口部１１７Ａが形成されている。この支持体１１１Ａでは、支持板部１１２Ａの縁部の全長の１／２以上の範囲に開口部１１７Ａが形成されている。

図４に示す支持体１１１Ａにおいても、スピーカ１５の中心から縁部１１２ｃ，１１２ｄまでの距離が、スピーカ１５の振動板の直径よりも長く、好ましくは直径の１．５倍以上となっている。

図４に示す車載用音響装置１０１Ａでは、スピーカ１５の下に位置する運転席６ａに着座している運転者に、スピーカ１５の前部１５ａからの音圧が効果的に伝達されるが、助手席６ｂと後部座席７ａ，７ｂに着座している同乗者には、スピーカ１５の前部１５ａと背部１５ｂから発せられた互いに逆位相の音圧が与えられるため、スピーカ１５から発せられる音が減衰させられ、静かな着座環境を設定できる。

図３に示す支持体１１１は、支持板部１１２の縁部の全長の１／４以上の範囲に開口部１１７が形成され、図４に示す支持体１１１Ａは、支持板部１１２Ａの縁部の全長の１／２以上の範囲に開口部１１７Ａが形成されている。そのため、スピーカ１５から発せられる音域のうちの２００Ｈｚ以下（１０Ｈｚ以上）の周波数での音圧の共鳴が生じなくなり、好ましくは、４００Ｈｚ以下（１０Ｈｚ以上）の周波数での音圧の共鳴が生じなくなる。

そのため、スピーカ１５の下の着座者の耳に音圧、特に低音域の音圧を効果的に与えることができる。

図５に示す本発明の第４の実施の形態の車載用音響装置２０１は、支持体２１１を有している。支持体２１１は、支持板部２１２とこの支持板部２１２から立ち上がる壁部２１３とを有している。

支持板部２１２の一端部がスピーカ設置部２１２ａであり、そこに穴部１１４が形成され、穴部１１４にスピーカ１５が取り付けられている。スピーカ１５の前部１５ａは、支持板部２１２の下に向けられ、スピーカ１５の背部１５ｂは、支持板部２１２と天井部２との間に形成される空間１１６に向けられている。

支持板部２１２のスピーカ設置部１２１ａと逆の側に、広縁部２１２ｂが形成され、この広縁部２１２ｂと天井部２との間に開口部１１７が形成される。

支持板部２１２の広縁部２１２ｂ以外の縁部から壁部２１３が一体に立ち上がっている。壁部２１３で挟まれた空間２１６は、スピーカ設置部１２１ａでの幅寸法Ｗａから広縁部２１２ｂの幅寸法Ｗｂに向けて、幅寸法が徐々に広げられている。

したがって、スピーカ１５から発せられる音域のうちの２００Ｈｚ以下（１０Ｈｚ以上）の周波数での音圧の共鳴が生じなくなり、好ましくは、４００Ｈｚ以下（１０Ｈｚ以上）の周波数での音圧の共鳴が生じなくなる。

スピーカ１５の中心から広縁部２１２ｂまでの距離は、スピーカ１５の振動板の直径よりも長く、好ましくは直径の１．５倍以上となっている。

そのため、スピーカ１５の下の着座者の耳に音圧、特に低音域の音圧を効果的に与えることができ、一方で、開口部１１７が向けられている座席に着座している同乗者に、静かな環境を設定することができる。

１ 車両
２ 天井部
６，６ａ 運転席
１０ 車載用音響装置
１１ 支持体
１２ 支持板部
１３ 支柱
１４ 穴部
１５ スピーカ
１５ａ 前部
１５ｂ 背部
１６ 空間
１７ 開口部
１０１，１０１Ａ 車載用音響装置
１１１，１１１Ａ 支持体
１１２，１１２Ａ 支持板部
１１３，１１３Ａ 壁部
１１６ 空間
１１７，１１７Ａ 開口部
１２１ｂ 広縁部
２０１ 車載用音響装置
２１２ 支持板部
２１２ａ スピーカ設置部
２１３ 壁部

Claims (6)

1. 車両の天井部の下面に取り付けられる支持体と、前記支持体に取り付けられるスピーカとを有する車載用音響装置において、
   前記支持体は、天井部の下面と距離を空けて設置される支持板部を有し、前記支持板部に前記スピーカが下向きに取り付けられる穴部が形成されており、前記支持板部の縁部の少なくとも一部と天井部の下面との間に開口部が形成され、前記支持板部と天井部の下面との間に、前記スピーカの背部と前記開口部とを連通させる空間が形成されることを特徴とする車載用音響装置。
2. 前記支持板部と天井部の下面との間の空間は、２００Ｈｚ以下の周波数の音波で共鳴しない請求項１記載の車載用音響装置。
3. 前記支持板部の縁部の長さの１／４以上に前記開口部が形成されている請求項１または２記載の車載用音響装置。
4. 前記支持板部は、前記穴部が形成されたスピーカ設置部の幅寸法よりも幅寸法が大きい広縁部を有し、前記広縁部に前記開口部が形成されている請求項１または２記載の車載用音響装置。
5. 前記支持板部は、前記スピーカ設置部から前記広縁部に向けて幅寸法が徐々に広くなっている請求項４記載の車載用音響装置。
6. 前記支持板部は、天井部の下面とほぼ平行に延び、前記開口部で、前記支持板部と天井部の下面との間の空間が、車室につながっている請求項１ないし５のいずれかに記載の車載用音響装置。