(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-06-27
(45)【発行日】2024-07-05
(54)【発明の名称】ホーン
(51)【国際特許分類】
G10K 9/12 20060101AFI20240628BHJP
G10K 9/15 20060101ALI20240628BHJP
G10K 9/22 20060101ALI20240628BHJP
【ＦＩ】
G10K9/12 C
G10K9/15 K
G10K9/22 A
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2023503617
(86)(22)【出願日】2022-01-18
(86)【国際出願番号】 JP2022001510
(87)【国際公開番号】W WO2022185750
(87)【国際公開日】2022-09-09
【審査請求日】2023-05-09
(31)【優先権主張番号】P 2021032082
(32)【優先日】2021-03-01
(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】592056908
【氏名又は名称】浜名湖電装株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100096998
【弁理士】
【氏名又は名称】碓氷 裕彦
(74)【代理人】
【識別番号】100170689
【弁理士】
【氏名又は名称】金 順姫
(72)【発明者】
【氏名】泉 勇希
【審査官】山下 剛史
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－３１８５１７（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１８０１１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平６－４３８７８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－１７９７６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１１－２４８１８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１２－８８４１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ１０Ｋ ９／００－９／２２
Ｈ０４Ｒ １／００
Ｂ６０Ｑ ５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
小円筒状部と大円筒状部とを備える有底多段円筒状を有しており、中心軸が略水平方向に配置されるハウジングと、前記ハウジングの前記小円筒状部に配置されるボビンに巻装され、通電により励磁するコイルと、
前記コイルの内周に配置され、前記コイルの励磁時には前記ハウジングと共に磁気回路を構成するステータコアと、
前記ステータコアと磁気ギャップを介して対向配置され、前記コイルの励磁時には前記ハウジング、前記ステータコアと共に磁気回路を構成するムービングコアと、
外周が前記ハウジングの前記大円筒状部の開口端に接続され、内周が前記ムービングコアと接続され、前記ムービングコアを前記ステータコアから引き離す方向に付勢すると共に、前記コイルの励磁時には前記ハウジング、前記ステータコア、前記ムービングコアと共に磁気回路を構成するダイヤフラムと、
前記ムービングコアの移動に応じて前記コイルへの通電、非通電の切り替えを行う接点部材とを備え、
前記ハウジングの前記大円筒状部の底部のうち最下方部近傍に通気口を形成すると共に、
前記接点部材を、前記ハウジングの中心軸を挟んで、前記通気口とは反対側に配置し、
前記通気口の周囲の空間を覆うインシュレータを前記ハウジング内に配置し、
前記空間の前記通気口から前記インシュレータまでの距離を２．５ミリメートル以上とする
ことを特徴とするホーン。
【請求項2】
前記インシュレータは前記ボビンと一体形成されている請求項１に記載のホーン。
【請求項3】
前記インシュレータの外周には前記ハウジングの前記大円筒状部の内周に沿う壁部が形成され、前記壁部の高さは１ミリメートル以上である請求項１若しくは２に記載のホーン。
【請求項4】
前記壁部のうち、前記ハウジングの前記大円筒状部の底部とは反対側の端面は、前記ハウジングの前記大円筒状部の開口端と一致している請求項３に記載のホーン。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【0001】
この出願は、２０２１年３月１日に日本に出願された特許出願第２０２１－３２０８２号を基礎としており、基礎の出願の内容を、全体的に、参照により援用している。
【技術分野】
【0002】
本開示は、電気式ホーン（警音器）に関し、特に自動車、オートバイ、スノーモービル、小型船舶等に使用して好適である。
【背景技術】
【0003】
一般に、ホーンは吹鳴時にダイヤフラムが円滑に振動できるようハウジングに通気口を形成している。一方で、吹鳴時に通気口から空気が出入りするので、通気口から異物が侵入する恐れもあり、異物が接点間に入り込むとホーンの動作不良を引き起こす可能性もある。
【0004】
そこで、特許文献１に記載のホーンでは、通気口にフィルタを配して異物の侵入を防いでいた。また、特許文献２に記載のホーンでは、通気口を取付ステーの塞ぎ部で塞ぐ構造を採用していた。
【0005】
しかし、特許文献１のものでは、特別なフィルタを必要とするので、フィルタのコストがかかり、かつ、フィルタを組付けるための組付けコストもかかることとなる。また、フィルタが剥がれる可能性もあり、耐久性上も課題がある。
【0006】
一方、特許文献２のものは、取付ステーの位置が通気口との関係で一律に定まり、設計上の自由度が狭くなる。また、一旦侵入した異物が外部に排出されにくいという課題もある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【文献】特開２０００－３１８５１７号公報
【文献】特開２０１１－２４８１８３号公報
【発明の概要】
【0008】
本開示は、上記点に鑑み、特別なフィルタを設けなくても通気口からの異物侵入により接点の不良が生じることが無いようにすることを課題とする。また、取付ステーによる塞ぎ部で通気口を塞ぐこともなく、通気口と取付ステーとの位置関係を自由に設定できるようにすることも課題とする。
【0009】
本開示の第１は、小円筒状部と大円筒状部とを備える有底多段円筒状のハウジングと、このハウジングの小円筒状部に配置されるボビンに巻装され通電により励磁するコイルと、このコイルの内周に配置されコイルの励磁時にはハウジングと共に磁気回路を構成するステータコアと、このステータコアと磁気ギャップを介して対向配置されコイルの励磁時にはハウジング、ステータコアと共に磁気回路を構成するムービングコアと、外周がハウジングの大円筒状部の開口端に接続し、内周がムービングコアと接続し、ムービングコアをステータコアから引き離す方向に付勢すると共に、コイルの励磁時にはハウジング、ステータコア、ムービングコアと共に磁気回路を構成するダイヤフラムと、ムービングコアの移動に応じてコイルへの通電、非通電の切り替えを行う接点部材とを備えるホーンである。
【0010】
そして、ハウジングは中心軸が略水平方向に配置され、ハウジングの大円筒状部の底部のうち垂直方向の最下方近傍に通気口を形成すると共に、接点部材をハウジングの中心軸を挟んで通気口と反対側に配置している。また、通気口の周囲の空間を覆うインシュレータをハウジング内に配置し、空間の通気口からインシュレータまでの距離を２．５ミリメートル以上としている。
【0011】
本開示の第１では、通気口を塞ぐフィルタや取付ステーの塞ぎ部はなく、通気口の周りはインシュレータとの間に２．５ミリメートル以上の空間が存在する構造である。この広い空間を設けることで、ダイヤフラムの振動時のホーンの内圧を下げ、接点迄異物が侵入しにくくしている。
【0012】
本開示の第２は、インシュレータはボビンと一体形成されている。ボビンと一体形成される結果、インシュレータの成形も容易となる。
【0013】
本開示の第３は、インシュレータの外周にハウジングの大円筒状部の内周に沿う壁部を形成し、壁部の高さを１ミリメートル以上としている。壁部を形成することで、インシュレータを回り込んで接点側に向かう異物の移動を阻害することができる。
【0014】
本開示の第４は、壁部のうち、ハウジングの大円筒状部の底部とは反対側の端面を、ハウジングの大円筒状部の開口端と一致させている。壁部の距離を最大とすることで、接点に向かう異物の移動をより効果的に阻害することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本開示のホーンを自動車に用いた例を説明する。図中において矢印Ａの方向が自動車の進行方向である。矢印Ｂは重力方向を示す。矢印Ａ、および、矢印Ｃの方向は、以下の説明において軸方向と呼ばれる場合がある。図１に示すように、ホーン１００は取付ステー１１０により自動車の前方に取り付けられている。より具体的には、自動車のエンジンルームのラジエーター前方に取り付けられている。
【0017】
ハウジング１２０は、鉄材料製である。ハウジング１２０は、小円筒状部１２１と大円筒状部１２５とを有する有底多段円筒形状をしている。大円筒状部１２５の径は７０ミリメートル程度である。ハウジング１２０は、小径部底部１２２と、大径部底部１２６とを有している。ボビン１３０は絶縁樹脂材料製である。ボビン１３０は、ハウジング１２０の小円筒状部１２１に配置されている。ボビン１３０にはコイル１４０が巻装されている。コイル１４０は、多数回巻装されたエナメル被覆銅線を含む。ボビン１３０からは円盤状のフランジ部１３１が一体的に形成されている。更に、フランジ部１３１からは第１腕部１３２及び第２腕部１３３が外方に伸び出している。ボビン１３０は、第１腕部１３２及び第２腕部１３３によって、ハウジング１２０の大径部底部１２６に固定されている。円筒状のボビン１３０、フランジ部１３１、第１腕部１３２、および、第２腕部１３３は、連続している樹脂材料によって一体的に形成されている。
【0018】
ボビン１３０の内周には、鉄材料製のステータコア１５０が配置されている。ステータコア１５０の表面は表面硬化層１５１により被覆されている。ステータコア１５０はハウジング１２０の小径部底部１２２に形成された孔１２３からハウジング１２０の外部に露出している。ステータコア１５０は、取付ステー１１０と直接当接している。ステータコア１５０は、取付ステー１１０にカシメ固定されている。
【0019】
ステータコア１５０に磁気ギャップを介して対向するようにムービングコア１６０が配置されている。ムービングコア１６０は鉄材料製である。ムービングコア１６０は、表面硬化層１６１により被覆されている。ムービングコア１６０は鍔部１６２を有する円筒形状に形成されている。ムービングコア１６０は、鍔部１６２によって、後述する可動接点部材１７０を変位させる。
【0020】
ムービングコア１６０の円柱軸の方向における一方側の面、図中右側の面は、ステータコア１５０と対向している。ムービングコア１６０の円柱軸の方向における他方側の面、図中左側の面には、円盤状のダイヤフラム１８０が配置されている。言い換えると、ムービングコア１６０の軸方向における面のうち、ステータコア１５０と対向している背面とは反対側の表面には、円盤状のダイヤフラム１８０が配置されている。ダイヤフラム１８０は導電性のあるステンレス材料製である。ダイヤフラム１８０は、その外周がハウジング１２０の大円筒状部１２５の開口端１２７に巻き締め固定されている。ダイヤフラム１８０は、ムービングコア１６０をステータコア１５０から引き離す方向に付勢している。また、ダイヤフラム１８０は、共鳴板１８５と共に、ムービングコア１６０の端部に形成された組付け凸部１６３によってカシメ結合されている。
【0021】
可動接点部材１７０及び固定接点部材１７５は、前述の第１腕部１３２と共にハウジング１２０の大径部底部１２６にリベット１９０によって固定されている。固定接点部材１７５は、銅等の導電性材料製である。固定接点部材１７５は、可動接点部材１７０に向けて突出する固定接点部１７６を備える。可動接点部材１７０は、バネ性を備える銅等の導電性材料製である。可動接点部材１７０は、固定接点部１７６に向けて突出する可動接点部１７１を備える。この可動接点部材１７０及び固定接点部材１７５により、接点部材１７４が構成されている。可動接点部材１７０及び固定接点部材１７５は、電気的なスイッチを提供している。スイッチは、コイル１４０の通電回路に配置されている。スイッチは、コイル１４０の電流を断続する。
【0022】
図２に示すように、ハウジング１２０の大径部底部１２６のうち最下方部近傍にはハウジング内外を連通する通気口１２４が開口している。通気口１２４は直径が２ミリメートル程度の穴である。通気口１２４は、ダイヤフラム１８０がスムーズに振動することを可能とするように開口している。接点部材１７４は、ハウジング１２０の中心軸１２９を挟んで、通気口１２４とは反対側に配置されている。接点部材１７４は、ハウジング１２０の中心軸１２９に対して、通気口１２４とは反対側に位置づけられている。通気口１２４は、ハウジング１２０の下方端の部位、下半円範囲に配置されている。よって、接点部材１７４は、ハウジング１２０の上方、上半円範囲に配置されている。接点部材１７４は、通気口１２４より重力方向の上に配置されている。接点部材１７４と、通気口１２４とは、中心軸１２９を挟んで１８０度離れている関係にあることが望ましい。接点部材１７４と、通気口１２４とは、組付け性等の制約的な理由により、相対的な位置を３０度程度ずらすことが可能である。本開示における反対側とは、通気口１２４が最下方部近傍であるのに対し、接点部材１７４が通気口１２４より上方に位置していることを意味している。
【0023】
図２及び図４に示すように、ハウジング１２０内には、通気口１２４の周囲の空間を覆うようにインシュレータ１３８が配置されている。インシュレータ１３８は、通気口１２４をハウジング１２０内から覆うように広がっている板状部材である。インシュレータ１３８とハウジング１２０とは、通気口１２４が直接的に開口し、連通している空間を区画している。インシュレータ１３８は、ハウジング１２０の大径部底部１２６に沿って配置されている。ハウジング１２０とインシュレータ１３８とは、ハウジング１２０とインシュレータ１３８とで区画された空間１３７を形成している。本例では、インシュレータ１３８は第１腕部１３２や第２腕部１３３と同様、フランジ部１３１から径方向外方に伸びて一体形成されている。言い換えると、インシュレータ１３８とフランジ部１３１とは、連続している樹脂材料によって一体的に形成されている。図３は、通気口を覆うインシュレータが図２より小さい変形例を示す。図２および図３に示すように、インシュレータ１３８が伸びている部位では、ハウジング１２０の大径部底部１２６との間に組付けや配線用の部材は存在しなく、空間１３７が存在している。インシュレータ１３８が広がっている範囲とハウジング１２０との間には、空間１３７が存在している。空間１３７の通気口１２４からインシュレータ１３８までの距離Ｄｘは、図４に図示されている。距離Ｄｘは、通気口１２４とインシュレータ１３８との間の軸方向における距離とも呼ばれる。距離Ｄｘは、空間距離とも呼ばれる。
【0024】
インシュレータ１３８の径方向外周には、壁部１３９が一体に形成されている。インシュレータ１３８は、少なくとも扇状の範囲にわたって広がっている扇状の板状部材である。壁部１３９は、少なくとも部分円筒状である。インシュレータ１３８が円板状である場合、壁部１３９は、円筒状である。壁部１３９は、インシュレータ１３８の径方向外縁から軸方向へ伸びだしている。インシュレータ１３８と壁部１３９とは、連続している樹脂材料によって形成されている。壁部１３９は、ハウジング１２０の大円筒状部１２５の内周と１ミリメートル程度の間隙を介して対向している。壁部１３９の先端の位置は、軸方向に関してハウジング１２０の開口端１２７と略一致している。なお、ホーン１００の軸方向の長さ（図１のＡ－Ｃ方向）は４０ミリメートル程度である。ハウジング１２０の大円筒状部１２５の軸方向の長さは１０ミリメートル程度である。インシュレータ１３８は、ハウジング１２０とダイヤフラム１８０とが区画するチャンバ内を、電気的なスイッチである接点部材１７４が配置されている第１チャンバと、通気口１２４が直接的に開口している第２チャンバとに区画している。この区画は、流体的な区画を意味しており、空気の流通は許容するが、通気口１２４を通過する液体、固体の異物の流通を空気よりも制限する程度の区画である。インシュレータ１３８は、少なくとも通気口１２４を覆う範囲にわたって広がっている。インシュレータ１３８は、チャンバ内を区画する隔壁部材とも呼ぶことができる。
【0025】
次に、上記構成からなるホーンの吹鳴動作を説明する。コイルに通電されていない状態では、ムービングコア１６０はダイヤフラム１８０の付勢力を受けてステータコア１５０から離間している。また、可動接点部材１７０のバネ力により可動接点部１７１と固定接点部１７６とは接している。
【0026】
この状態で、乗員の操作若しくは各種センサからの信号を受けてホーンスイッチが投入されると、コイル１４０に通電される。コイル１４０は、ステータコア１５０を励磁する。この際、磁気回路がステータコア１５０、ムービングコア１６０、ダイヤフラム１８０及びハウジング１２０の間に形成される。この結果、ステータコア１５０とムービングコア１６０との間の磁気ギャップに吸引力が発生する。
【0027】
その結果、ムービングコア１６０がステータコア１５０側に吸引され、ムービングコア１６０とステータコア１５０とが衝突し、衝突音を発生する。同時に、ムービングコア１６０の鍔部１６２が可動接点部材１７０を変位させ、可動接点部１７１が固定接点部１７６から離脱する。
【0028】
可動接点部１７１と固定接点部１７６との離脱に伴い、コイル１４０への通電が遮断されて、コイル１４０の励磁力が喪失する。その結果、ムービングコア１６０はダイヤフラム１８０の付勢力でステータコア１５０から離れる。同時に、可動接点部材１７０のバネ力で可動接点部１７１と固定接点部１７６とが再び当接する。
【0029】
可動接点部１７１が固定接点部１７６と当接する結果、再び、コイル１４０に通電される。続いて、磁気ギャップに発生する吸引力で、ムービングコア１６０がステータコア１５０に衝突する。このように、短い周期で、ムービングコア１６０とステータコア１５０との衝突が繰り返される。そして、ムービングコア１６０の往復動はダイヤフラム１８０及び共鳴板１８５を振動させ、３００から５００ヘルツ程度の警報音を車両の進行方向に向けて吹鳴することとなる。
【0030】
ダイヤフラム１８０及び共鳴板１８５の振動は、ハウジング１２０に通気口１２４を設けているので、空気圧によって阻害されることなくスムーズに実行される。ただ、通気口１２４を設けている結果、ダイヤフラム１８０の振動に伴って、ハウジング１２０内部の空気圧力（内圧）も脈動することとなる。この内圧の脈動は異物を通気口１２４からハウジング１２０内に吸い込む原因となる。
【0031】
ここで、異物がハウジング１２０内に侵入しても、それのみではホーン１００が動作不良に至ることはない。しかし、異物が接点部材１７４にまで侵入すればホーン１００が動作不良をきたす恐れがある。
【0032】
本開示では、ハウジング１２０内の通気口１２４とインシュレータ１３８との間に形成された空間１３７の大きさと、ハウジング１２０の内気の脈動との関係を確かめる実験を行っている。実験では、異物として水を用い、ミストをどれくらい吸い込むかで確認を行った。
【0033】
確認実験は、ホーン１００から３０センチメートル離れた位置から水をホーン１００に向けて散水する方法で行った。散水は５分間連続して実行された。散水の向きは、散水の間に、ホーン１００に向けて上からと、ホーン１００に向けて正面（図１のＣ方向）からとを含む周期的変化を複数の周期だけ繰り返した。散水の間に、ホーン１００は１秒鳴動して４秒停止する周期で鳴動を繰り返した。
【0034】
実験は、通気口１２４とインシュレータ１３８との間の軸方向における空間距離を３．５ミリメートル、２．５ミリメートル、１．５ミリメートル、及び０．５ミリメートルとした４例で行った。水滴の付着状態を図５ないし図１２で示す。図５及び図６はインシュレータ１３８と通気口１２４（ハウジング１２０の大径部底部１２６）との間の軸方向における空間距離が３．５ミリメートルとした例を示している。図７及び図８は空間距離が２．５ミリメートルとした例を示している。図９及び図１０は空間距離が１．５ミリメートルとした例を示している。図１１及び図１２は空間距離が０．５ミリメートルとした例を示している。
【0035】
また、図５、図７、図９、及び図１１は、ダイヤフラム１８０の内側面１８０ａへの水滴付着状況を示している。図６、図８、図１０、及び図１２は、インシュレータ１３８のうちダイヤフラム１８０に対向する面１３８ａでの水滴付着状況を示している。即ち、水滴付着状況はインシュレータ１３８に覆われた空間１３７での付着ではなく、壁部１３９とハウジング１２０の大円筒状部１２５との隙間を通り抜けた水滴の付着状況を示す。
【0036】
実験結果は、いずれの例も水滴が接点部材１７４まで届くことはなかった。しかし、インシュレータ１３８から通気口１２４（ハウジング１２０の大径部底部１２６）までの軸方向の距離が小さくなるほど、水滴の付着量が多くなることが確認された。これは、インシュレータ１３８から通気口１２４（ハウジング１２０の大径部底部１２６）までの軸方向の距離が小さくなる結果、通気口１２４と対向する空間１３７が小さくなり、内気の脈動の影響をより大きく受け、より多くの水滴が空間１３７に入り込み、次いでダイヤフラム１８０側まで回り込むためであると推定される。
【0037】
そこで、本開示ではインシュレータ１３８から通気口１２４（ハウジング１２０の大径部底部１２６）までの軸方向の距離を２．５ミリメートル以上としている。上記の実験結果より、空間１３７の大きさを２．５ミリメートル以上とすれば、空間１３７に侵入する異物の侵入量を抑えることができ、接点部材１７４まで向かうことはないと判断できるからである。
【0038】
上述の通りハウジング１２０の大円筒状部１２５の軸方向の長さは１０ミリメートル程度である。図示の例では、インシュレータ１３８とハウジング１２０の開口端１２７との間に距離が残る。この残り距離を利用して、その残り距離の長さの壁部１３９をインシュレータ１３８の外周に形成している。これにより、異物が、空間１３７から接点部材１７４に向かいにくくしている。壁部１３９の長さは、インシュレータ１３８から通気口１２４（ハウジング１２０の大径部底部１２６）までの軸方向の距離をどの程度大きくするのかに応じて異なる。壁部１３９の長さは、１ミリメートル程度以上の大きさとすることが望ましい。壁部１３９の長さは、壁部１３９の高さとも呼ばれる。
【0039】
そして、壁部１３９の長さを最大とするため、壁部１３９の端面はハウジング１２０の大円筒状部１２５の開口端１２７と揃えている。壁部１３９の端面が開口端１２７より突出してはダイヤフラム１８０と接する恐れがあるためである。
【0040】
なお、上述の開示は望ましい実施態様であるが、本開示は上記例以外にも、適用可能である。自動車以外の用途に用いることも可能で、大きさや材料も上記例以外に適応可能である。
【0041】
接点部材１７４の構成も、ムービングコア１６０の移動に応じて通電非通電の切り替えを行うことが可能であれば、他の構成としても良い。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】