JPH10291438A - 車両用の可変ラウドネスホーン装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】運転者によって容易にかつ簡単に制御可能な音
レベルを変えることのできる車両用ホーン及びその制御
方法を提供すること。 【解決手段】運転者が車両用ホーンのラウドネスを制御
可能にするシステムで、ホーン用ボタンまたはアクチュ
エータが、圧力感応式の可変インピーダンス素子を含
み、この素子は、可変抵抗型または可変容量型である。
使用者により素子へ加える力が増加するとインピーダン
スが減少し、このインピーダンスは、力と共に増加する
電圧を出力する分圧器により検知される。この電圧は、
三角波発振器の出力と比較され、比較器の出力は、加え
た力に比例するパルス幅で変調されたパルス幅変調信号
であり、このパルス信号は、パワー素子(Mosfet)可変ラ
ウドネスを与えるための音響変換器のデューティサイク
ルを変調する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車の警報装置
に関し、特に、運転者が、車両を接近させることを知ら
せ、また車両の存在を聴覚によって注意を喚起するため
の手段を与えることができるように車両に設けられたも
のに関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的に、モータサイクル車では、ステ
アリングホィールに取付けられたプッシュボタン作動の
スイッチを備え、運転者が、運転者の目を道路からそら
さないで、ボタンに触ることによってホーンを鳴らすこ
とができるようになっている。

【０００３】また、一般的に、車両用ホーンは、ステア
リングホィール上のボタンを運転者が押すことによって
励磁されるリレーにより作動する定電流の音響変換器で
ある。この車両用ホーンは、単一の音色であり、ある場
合には、望ましい聴覚警報を与えるために複数の単一音
色を集めたホーンとなっている。それゆえ、これらの装
置の大部分は、エア駆動の流量装置よりも電子音響変換
器が使用されてきた。その理由は、軽車両では、車載用
としての圧縮空気源を備えていないからである。

【０００４】また、電子音響装置が完全にオンまたはオ
フのいずれかであることから、これまで、車両用ホーン
の音の変調あるいは変化を与える機能がついたものは実
施されたことがなかった。

【０００５】ホーンを使用する状況下で運転者がホーン
の音を変えることができるように、車両用ホーンの音に
変化を与える方法または手段を設けることが望まれてき
た。例えば、車両が密集した都会の環境において移動す
るのでなければ、そばを通る歩行者をびっくりさせるこ
となく車両を移動するために、車両があること、あるい
は運転者の意図が伝わるような最小の、すなわち低いレ
ベルの音を出すことが望ましい。

【０００６】このような場合、運転者は、限られた時間
で、ホーンが設けられた車両の近くにいる人々を驚かせ
ることなく音の大きさ、すなわちデシベルのレベルを最
小にしてホーンを作動させること、あるいは聞こえる音
が減衰しないようにすることが大変難しいものであるこ
とを経験している。

【０００７】一方、車両は、その移動時、及び静止し
た、あるいはゆっくりと移動する車両に急速に近づくと
き、最大の音量レベルで瞬時に聞こえるような警報を与
えることが必要である。このために、音のレベルを容易
に制御して変えられる車両用ホーンを与える方法及び手
段を見いだすことが望まれてきた。

【０００８】特に、乗用車及び軽トラックの大量生産に
おいて、低コストでかつ容易に取付ることができて、音
レベルを可変する車両用ホーンを提供することが望まれ
てきた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、運転
者によって容易にかつ簡単に制御可能な音レベルを変え
ることのできる車両用ホーン装置及びその制御方法を提
供することである。

【００１０】また、本発明の別の目的は、運転者が、よ
り強い力でホーンの制御入力装置すなわちスイッチを押
すことによって音レベルを増加させるようにした音レベ
ルを可変にする車両用ホーンを提供することである。

【００１１】本発明の更なる目的は、運転者が、圧力を
増加して入力装置すなわちスイッチのインピーダンスを
変えることによって音レベルを増加させるようにした音
レベルを可変にする車両用ホーンを提供することであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は各請求項に記載の構成を有している。本発
明は、使用者が手動で入力装置すなわちスイッチをより
強く押圧することによって、抵抗が減少するような付加
力またはより大きな力に感応して抵抗を変化できる１つ
の具体的な形態を用いており、抵抗の変化が電気的に検
知されて音響変換器の音レベルを変調している。

【００１３】他の形態によれば、本発明は、使用者が入
力装置すなわちスイッチへの圧力を増加させることによ
って、力感応スイッチのキャパシタンスが電気的に検知
されて音響変換器の音レベルを変調している。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面に基づ
いて説明する。図１、図３(a) 及び図３(b)において、
本発明の装置１０は、スイッチアクチュエータ１２を有
しており、このスイッチアクチュエータは、車両運転者
からの力入力すなわちドライバの手または指により直接
作動されて、その力に感応する、例えば、車両のステア
リングホィールに設けたプッシュボタン式のアクチュエ
ータである。

【００１５】このアクチュエータは、ベースまたは支持
構造体１３に配置された圧力応答型の可変インピーダン
ス素子１４に力を分け与える。ここでは、図３(a) に示
されたロッカー型アクチュエータを用いることができ、
また、他のものとして、図３(b) に示すように、使用者
の指によって直接作動する素子１４を用いることもでき
る。アクチュエータ１２の他の形式として、例えば、ロ
ッカー１２ａを省略し、バー１２ｂに直接使用者の操作
力を加えるものを用いることもできる。

【００１６】本発明の実施の形態によれば、素子１４
は、力感応式の抵抗型スイッチからなり、このスイッチ
は、アクチュエータ１２からの圧力が増加することによ
って電気抵抗が減少するようになっている。

【００１７】以下により詳細に説明する本発明の他の実
施の形態では、増加する力入力に対してキャパシタンス
が増加するようになる可変容量型のスイッチが使用され
る。この力に対する素子１４のインピーダンス信号特性
が、図１の符号１６で図式化されている。

【００１８】素子１４は、その出力ライン１８が、集積
回路素子Ｕ１内に含まれている分圧器回路網２０に接続
されている。この分圧器回路網２０は、素子１４の可変
インピーダンスを感知するようになっており、このイン
ピーダンスを、符号１２で示されかつ出力ライン２６に
供給される力に対して増加する電圧信号に変換するよう
になっている。電圧２２の図式的表示において、低いレ
ベルの力信号は、２２’で示され、高いレベルの力信号
は、２２”で示されている。

【００１９】分圧器の出力は、ライン２６に沿って集積
回路素子Ｕ１内に含まれる比較器２８の入力に接続され
ており、この比較器２８のもう１つの入力に、集積回路
素子Ｕ１の一部分である三角波発振器３２の出力がライ
ン３０を介して受け入れられる。

【００２０】ライン３４を通る比較器２８の出力は、そ
れぞれ三角波発振器３２の出力信号３６と比較するよう
に、低い力入力では、電圧信号２２’に対して破線で示
された一連のパルスとして示され、また、高い力入力で
は、電圧信号２２”に対して破線で示された一連のパル
スとして示されている。

【００２１】また、ライン３４を通る比較器２８の出力
は、増幅器３８に接続されており、この増幅器は、図で
符号４２，４４で示されるパルスを供給し、低い出力す
なわち低い力状態で、狭いパルス４２を示し、高い出力
すなわち高い力状態で広いパルス４４を示している。

【００２２】増幅器３８からのパルス４２，４４は、ラ
イン４０を介してＭosfet 素子等のパワードライブ手段
４６の入力に供給され、このドライブ手段４６は、その
出力ライン４８を通る変調駆動信号を、電磁気的に作動
するスピーカーまたは他の識別可能な音信号(audible s
ignal)を生じる変換器等の音響変換器５０に供給する。
音のレベルすなわち変換器５０の出力は、変換器のデュ
ーティサイクルを与えるパルス４２，４４等のパルス幅
に比例していることが理解できよう。

【００２３】図１及び図２を参照すると、抵抗Ｒ１を直
列接続しかつキャパシタＣ１，Ｃ２及びツェナーダイオ
ードＤ１を並列接続した回路網に、車載用電源における
直流電圧１２ボルトが供給され、この電圧は、集積回路
Ｕ１、即ち、ユニトローデ(Unitrode)型１５２４集積回
路の１５ピンに供給される供給電圧Ｖccを与える。

【００２４】集積回路Ｕ１は、分圧器回路網２０、比較
器２８、及びＲ２とＣ３によって同調される三角波発振
器３２を含み、図２に示された各値に対して４００Ｈｚ
の周波数を供給する。本発明の実施の形態における装置
１０では、可変インピーダンス素子１４は、集積回路Ｕ
１のピン１０と基準電圧供給ピン１６との間に並列に接
続された個別の可変抵抗の力感応抵抗 PID１と PID２を
有しており、この力感応抵抗 PID１,PID２は、本例で
は、それぞれ、完全作動状態において、即ち、最大力が
付加される場合、約３〜４キロオームの値を有する抵抗
Ｒ３，Ｒ４を有している。力感応抵抗 PID１,PID２は、
好ましくは、ポリマフィルム導体を有する力変換用イン
ク(force transducer ink)から形成されている。

【００２５】図３(a) において、この可変インピーダン
ス素子１４は、運転者が、この素子の各々に関連したス
イッチアクチュエータまたはボタン１２を押すことによ
り、このアクチュエータ１２によって力が付加される。
また別の方法として、運転者は、図３(b) に示すよう
に、可変インピーダンス素子１４を直接指で押圧するこ
ともできる。

【００２６】このような力感応抵抗素子は、カリフォル
ニア州のカモリロにあるインターリンク エレクトロニ
クス社(Interlink Electronics, Inc.) によって供給さ
れているように、良く知られかつ商業的に役立ってお
り、また、米国特許第５，３０２，９３６号明細書に開
示されている。

【００２７】また、エドワード ジェ．ハンメルト、リ
チャード エイ．バウマン、ルースイー．ハンベルの名
において、発明の名称「力感応スイッチアセンブリ」と
命名された特許出願が提出されて本出願人に譲渡された
発明があり、これらの特許はここに参考として包含され
る。

【００２８】集積回路Ｕ１内の比較器２８と増幅器３８
から出力された信号は、集積回路Ｕ１のピン１４に供給
され、さらに、好ましくは、抵抗Ｒ５を介してライン４
０を通ってＭｏｓｆｅｔスイッチング素子Ｕ２からなる
駆動素子４６のベースに供給される。

【００２９】集積回路Ｕ１内に配置されたスイッチング
トランジスタ（図示略）のエミッタに、音響変換器５０
をデューティサイクルで変調するために、スイッチング
素子Ｕ２をオンオフさせるパルス幅変調信号４２，４４
を供給する。

【００３０】Ｍｏｓｆｅｔスイッチング素子Ｕ２の出力
は、一対のダイオードＤ３，Ｄ４によって保護されてい
る。ライン４０とアースとの間に接続された抵抗Ｒ６
は、集積回路Ｕ１内に含まれるスイッチング素子（図示
略）のバイポーラエミッタをバイアスする。抵抗Ｒ６と
ともに抵抗Ｒ５とＲ７は、Ｍｏｓｆｅｔスイッチング素
子Ｕ２のゲートを保護するためにアースに接続されてい
る。

【００３１】また、逆バイアスツェナーダイオードＤ２
がアースに接続され、スイッチング素子Ｕ２のゲートに
対するエミッタの最大電圧を１６ボルトに制限する。ダ
イオードＤ３，Ｄ４は、スイッチング素子Ｕ２のドレイ
ンとソースの両方向への電圧を４０ボルトに制限する。
Ｒ８は、集積回路Ｕ１内の第２トランジスタに対するバ
イアス抵抗である。抵抗、キャパシタ、ダイオード、及
び集積回路の名称の各値は、表１に示されている。 図４及び図５において、本発明の他の実施の形態におけ
る装置６０が示されている。ここでの可変インピーダン
ス素子１４は、力に応答する可変キャパシタンスを有す
るものである。

【００３２】可変キャパシタンススイッチは、従来から
知られており、例えば、米国特許第５，５５９，６６５
号に開示された素子を使用することができ、また他の適
当な可変キャパシタンススイッチを使用することもでき
る。この可変キャパシタンス素子は、比較的薄い平坦な
構成であり、それが設置された場合、図３(a) 及び図３
(b) に示すものと同様の外観を有する。

【００３３】装置６０では、図１の装置における分圧器
のための回路に代えて、図４及び図５に示された、可変
インピーダンス素子１４が、力に感応する可変キャパシ
タンススイッチで構成される場合の回路を形成する。

【００３４】図４及び図５において、この回路は、コネ
クタ端子Ｊ１で電力を受け取り、キャパシタ回路網Ｃ５
〜Ｃ１１を介して直流電圧５ボルトの電源電圧Ｖccが供
給される。

【００３５】可変キャパシタンス型の素子１４は、端子
Ｊ２−２に接続される。分圧器からの出力信号２２は、
端子Ｊ２−２を介して入力ラインに接続されているキャ
パシタンススイッチ素子１４に加えられた力に比例する
電圧を有している。

【００３６】力感応キャパシタからなる素子１４のイン
ピーダンスは、分圧器回路において測定される。この分
圧器は、基準のキャパシタＣ３と、測定されるべきスイ
ッチ１４のキャパシタとを直列接続したものから構成さ
れている。これらのキャパシタは同時に充電され、そし
て、その時点での電圧は、両キャパシタが接続されてい
る共通端子点６４での電圧は、スイッチ１４のキャパシ
タのインピーダンスを示す。４段階のロジック回路によ
りキャパシタのインピーダンスが測定される。

【００３７】素子Ｕ１’は、方形波発振器からなり、そ
のピン３が出力端子であり、この出力は、正しい状態及
び繰り返しをカウントするカウンタ素子Ｕ２’の入力に
供給される。素子Ｕ２’の出力Ｑａ及びＱｂは、最も大
きい重要なビット(significant bit) が「ハイ」になる
とき、Ｑａ及びＱｂは最も小さい重要なビットを駆動
し、状態４，５，６，７を介してこれらを「ロー」にす
るように回転する。

【００３８】４段階のプロセスで、次のデジタルロジッ
クが発生する。発振器Ｕ１は、カウンタＵ２へクロック
パルスを供給する。カウンタの最初の２つの出力は、１
から４まで二進化符号でカウントされ、Ｕ３の最初の２
つの入力に接続される。３−８デコーダは、４つの分離
したシーケンスパルスを発生する。

【００３９】第１，第３のパルスは、Ｕ４によって変換
され、図式的に，ＳＴＢ−Ａ，ＳＴＢ−Ｃにラベル付け
される。第２，第４のパルスは、セットされ、そしてＵ
４の残りの２つのゲートによって形成されたそれぞれの
フリップフロップをリセットする。これにより、充電制
御パルスが図式的にＳＴＢ−Ｂにラベル付けされる。イ
ンピーダンス測定プロセスの第１段階では、制御パルス
ＳＴＢ−Ａがキャパシタ分割器の両端に接続されている
素子Ｕ５における複数のアナログスイッチを作動させ
る。これにより、両方のキャパシタが完全に放電され
る。

【００４０】第２段階では、信号ＳＴＢ−Ａは「オフ」
であり、信号ＳＴＢ−Ｂは「オン」である。キャパシタ
分割器を放電する各アナログスイッチは、今「オフ」で
あり、信号ＳＴＢ−Ｂは、キャパシタ分割器に５ボルト
が供給されてこのキャパシタを充電する素子Ｕ２におけ
るアナログスイッチを作動させる。

【００４１】第３段階では、信号ＳＴＢ−Ｂはフリップ
フロップによりそのまま保持され、信号ＳＴＢ−Ｃは
「オン」である。バッファ増幅器Ｕ６は、キャパシタ分
割器の結合点に接続され、Ｕ６の出力が、素子Ｕ５のア
ナログスイッチの１つに接続されている。このスイッチ
は、Ｃ４での電圧を取ってその値を記憶する信号ＳＴＢ
−Ｃによって作動する。出力は他の増幅器によって転送
される。

【００４２】第４段階では、信号ＳＴＢ−Ｃは、ターン
オフされ、Ｕ４におけるフリップフロップをリセットし
て、信号ＳＴＢ−Ｂを不作動にする。全体のプロセスが
繰り返される。

【００４３】信号ＳＴＢ−Ｃによって作動したアナログ
スイッチ，Ｃ４及びバッファ増幅器の組み合わせは、サ
ンプルホールド回路と呼ばれる。この出力は、測定され
るスイッチキャパシタのインピーダンスに比例する直流
電流である。

【００４４】クロックゲート出力の状態と素子Ｕ３の出
力は、素子Ｕ１’が「ロー」であるときにのみ、「ロ
ー」である。Ｕ２’の出力が変化すると、Ｕ１’からの
クロックパルスが素子Ｕ３を「ロー」または「オフ」状
態にホールドする。

【００４５】信号ＳＴＢ−Ｂが「ハイ」の場合、Ｕ５の
ピン２から５ボルトの電源電圧ＶccがＣ３に供給され
る。このＣ３は、素子１４のキャパシタンスと直列に接
続されており、この素子が、高い入力インピーダンスの
バッファであるＵ６に加えられる電圧を有する分圧器を
形成する。そして、このバッファは、端子Ｊ３を介して
ライン１８を通る比較器に、低いインピーダンスの出力
を与える。

【００４６】Ｕ６，Ｕ５，Ｃ４は、サンプルホールド回
路を形成し、そして、Ｕ６は、低いインピーダンス負荷
として、Ｃ４を放電することなくＪ３を駆動する。信号
ＳＴＢ−Ｃが「ハイ」のとき、Ｕ５のピン１２に５ボル
トを供給して、Ｕ５は、Ｃ４に出力する。信号ＳＴＢ−
Ｃは、信号ＳＴＢ−Ｂが「ハイ」のとき、Ｕ４がセット
／リセット・ラッチを形成するので、「ハイ」となる。

【００４７】次のクロックパルスによって、Ｕ２が０，
０にリセットされる。Ｃ４は、記憶素子であり、キャパ
シタンス素子１４に力を加えることによって発生した電
圧を記憶し、そして、この力に比例した出力を供給す
る。

【００４８】表２において、これらの素子の状態が、Ｕ
２’の４つの状態０，０、０，１、１，０、１，１とし
て示されている。

【００４９】 図４及び図５の回路の種々の素子における出力のタイミ
ングは、図６におけるグラフ形式で示されている。キャ
パシタンス抵抗の値、及び素子の形式は、図４及び図５
の回路に対する表３に与えられている。

【００５０】 本発明は、ステアリングホィールに一般的に設けたホー
ンスイッチボタンに運転者が加える圧力または力の大き
さによって車両用ホーンのラウドネス（音の大きさ）を
運転者が制御できるようにした、単純でかつ有効な比較
的ローコストの技術である。

【００５１】使用者の入力素子として、圧力応答の可変
インピーダンススイッチまたは入力素子であり、この素
子は、一例として圧力感応型の可変抵抗素子であり、別
の例としては、圧力応答型の可変キャパシタンスから構
成されている。

【００５２】これまで本発明の実施の形態に関して説明
してきたが、本発明は、本発明は、変更及び修正が可能
であり、それらは、添付された特許請求の範囲またはそ
の技術的思想においてのみ限定されるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のホーン制御装置のブロック図
である。

【図２】図２は、力感応式の可変抵抗型スイッチを用い
た図１の装置の電気的概略図である。

【図３】図３(a) は、アクチュエータを備えた力感応式
の可変インピーダンス型スイッチを用いた図であり、図
３(b) は、そのスイッチを使用者が作動した状態を示す
図である。

【図４】図４は、可変容量型を用いた、図１の本発明に
係る変形例のＡ−Ａ線で分割した左側部分の電気回路で
ある。

【図５】図５は、図１の本発明に係る変形例のＡ−Ａ線
で分割した右側部分の電気回路である。

【図６】図４及び図５の回路の種々の素子の出力におけ
るタイミング図である。

【符号の説明】

１０，６０ 本装置 １２ スイッチアクチュエータ １３ ベース １４ 可変インピーダンス素子 ２０ 分圧器回路網 ２６，３０，３４ ライン ２８ 比較器 ３２ 三角波発振器 ４２，４４ パルス信号 ４６ パワードライブ手段 ５０ 音響変換器 Ｕ１ 集積回路 Ｕ２ スイッチング素子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 390033020 Ｅａｔｏｎ Ｃｅｎｔｅｒ，Ｃｌｅｖｅｌ ａｎｄ，Ｏｈｉｏ 44114，Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 アルバート ユアン チャング アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53005 −2781 ブルックフィールド バンダービ ルト ストリート 16990 (72)発明者 ピーター ジョゼフ マクギニス アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53045 −4304 ブルックフィールド アルタ ル イーズ パークウエイ 2520 (72)発明者 マイケル ジョージ タラノブスキー アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53129 −1926 グリーンデイル レイクサイド ドライブ 5369 (72)発明者 ルース エレン フッベル アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53223 −5258 ミルウォーキー ノース レイン トリー ドライブ 6922 (72)発明者 アレーネ マリー クルム アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53076 −9652 リッチフィールド ケトル サイ ド コート 1987 (72)発明者 エドワード ジョン ハンメルト アメリカ合衆国 ウイスコンシン 53213 −1316 ミルウォーキー ノース 69ス ストリート 2552

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】(a) 使用者が加える力入力に応答して、減
   少する電気インピーダンスを与えるように作動する、力
   感応式または圧力感応式の入力部材を有している可変イ
   ンピーダンス素子（ＰＩＤ）と、(b) 車載用電源に接続
   される前記可変インピーダンス素子（ＰＩＤ）に接続さ
   れ、かつ前記スイッチのインピーダンスにおける変化を
   検知し、この変化を示す電気制御信号を発生する回路手
   段と、(c) 前記車載用電源に接続され、かつこの入力に
   前記制御信号を受け入れ、出力に前記制御信号に従って
   変調された駆動信号を供給するパワー増幅器と、(d) 前
   記増幅器の出力に接続され、前記可変インピーダンス素
   子（ＰＩＤ）上の前記力入力が増加されるとき、より大
   きなラウドネスの音響信号を出す音響変換器と、を有す
   ることを特徴とする車両用の可変ラウドネスホーン装
   置。
2. 【請求項２】制御信号は、パルス幅を変調したパルス信
   号であることを特徴とする請求項１記載の装置。
3. 【請求項３】増幅器は、Ｍｏｓｆｅｔ素子であることを
   特徴とする請求項１記載の装置。
4. 【請求項４】可変インピーダンスは、電気抵抗であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】減少するインピーダンスは、増加するキャ
   パシタンスによって発生することを特徴とする請求項１
   記載の装置。
6. 【請求項６】(a) 可変インピーダンス素子を設け、これ
   に使用者が増加した力を加え、さらにこの増加する力に
   より前記可変インピーダンス素子のインピーダンスを減
   少させ(b) 前記インピーダンスを電気的に検知し、その
   値を示す制御信号を発生させ、(c) この制御信号を増幅
   して、駆動信号を発生し、さらに前記制御信号に従った
   前記駆動信号を変調し、(d) 前記駆動信号をで音響変換
   器を作動させる、各ステップを有することを特徴とす
   る、車両用ホーンのラウドネスを制御する方法。