(57)【要約】  本発明は、表面接触を介してユーザが聞き感じるように音および振動を生成するためのデバイス（１０）において、ダンパ質量プレート（１５）およびそれに取付けられた慣性アクチュエータ（１６）を含み、慣性アクチュエータ（１６）が、実質的に１つの線形方向に移動するように一次サスペンション（１１）を介して慣性アクチュエータ（１６）上に弾発的に支持されたダンパ質量（１４）を含み、かつ慣性アクチュエータがダンパ質量（１４）用の動力源を含んでいるデバイスに関する。デバイス（１０）は、慣性アクチュエータの性能を改善しかつ／または慣性アクチュエータを外部の擾乱から保護するために二次サスペンション（１２）および機械式リミッタ（１３）を含む。
2020517182.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面接触を介してユーザが聞き感じるように音および振動を生成するためのデバイス（１０）において、ダンパ質量プレート（１５）およびそれに取付けられた慣性アクチュエータ（１６）を含み、慣性アクチュエータ（１６）が、実質的に１つの線形方向に移動するように一次サスペンション（１１）を介して前記慣性アクチュエータ（１６）上に弾発的に支持されたダンパ質量（１４）を含み、かつ前記慣性アクチュエータがダンパ質量（１４）用の動力源を含むデバイスであって、前記慣性アクチュエータの性能を改善しかつ／または前記慣性アクチュエータを外部の擾乱から保護する目的で二次サスペンション（１２）および機械式リミッタ（１３）を含むこと、を特徴とするデバイス。
【請求項２】
前記二次サスペンション（１２）が、慣性アクチュエータの外郭を一定の距離をおいて周回し、慣性アクチュエータのダンパ質量（１４）の表面上、有利には実質的に前記ダンパ質量（１４）の外郭上に支持されている非線形弾性バネ構造であること、を特徴とする請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記機械式リミッタ（１３）が、中心的にまたは偏心的に前記慣性アクチュエータの外部表面から一定の距離をおいて慣性アクチュエータの外部を周回するように設置されていること、前記機械式リミッタ（１３）が有利には、前記外郭上で互いに一定の距離をおいて設置された複数の支持シャフトを含んでいること、を特徴とする請求項１または２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記二次サスペンション（１２）が前記機械式リミッタ（１３）に取付けられていること、を特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載のデバイス。
【請求項５】
前記デバイス（１０）がさらに、前記デバイス（１０）の慣性アクチュエータをそれに向けられた打撃および／または圧力負荷から保護するように配設された機械式減衰共振器（１７）を含み、この機械式減衰共振器（１７）には、有利な形で設計された分割反動質量（１８）が備わっていること、を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面接触を介してユーザが聞き感じるように音および振動を生成するためのデバイスに関する。より詳細には、本発明は、クレーム１の序文に記載の音および振動を生成するためのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
先行技術から知られているように、音の知覚は、聴覚に加えて触覚にも基づいている。触覚は主として不随意感覚であり、これは体の状態についての極めて重要な情報を提供するため（例えば疼痛知覚）および運動機能を制御するため（表面感覚は、物体が人の手の中にとどまっている場合それを感知する）にバックグラウンドで機能する。傾聴している場合、注意は耳を介して伝達される空気音に向いている。しかしながら、音はほとんど常に、例えば椅子の中、衣服内および直接皮膚上など、聞き手の近くで小さい機械的振動もひき起こす。感触として伝達されるこの音は、傾聴体験をより身近でより深いものにする。振動は、特に低い音で感じられる。さらに、低音域の周波数よりわずかに上の音も同様に知覚可能である。皮膚の触覚は、最大限で、典型的に５０〜３００ヘルツの周波数範囲にある。
【０００３】
特許文献１は、ユーザが表面接触を介して聞き感じるように音および振動を生成するためのデバイスを示しており、ここでは、優れた音の再生および感触を得るために、枕または他の詰め物入り物体の内側に１つ以上の音源が設置され、ここでこの枕または他の詰め物入り物体は、従来の使用状況でユーザに触れるようになっている。表面接触を介してユーザが聞き感じるように音および振動を生成するためのこの公知のデバイスは、ラッパ内部に配設された機械的アクチュエータアセンブリを含み、このアクチュエータアセンブリは、１枚以上の剛性プレートおよびこの１枚以上の剛性プレート内で振動を生成してラッパ内で直接機械的振動をひき起こすための１つ以上の機械的アクチュエータで構成されており、これがラッパの表面に振動エネルギを導くと同時にラッパを通して空気音を生成し、ここではラッパは、音響共振および機械的共振を削減する目的で、内側の音響的により高密度で損失性の高い層および外側の音響的に多孔質の層を格納している。該デバイスのアクチュエータは、有利にも、有孔ダンパ質量プレート、周波数応答および音定位を調整するための有孔外側シェルといった構成要素のうちの少なくとも１つを格納する。換言すると、音源またはその部品は、詰め物を介して間接的にユーザに触れ、これによって音源が生成する音の第１の部分は空気音となり、第２の部分は触覚を介して知覚可能な音となり、こうして、異なる状況で音楽を聴くことそして同様に没入型体験によりもたらされる感覚を楽しむことが可能になる。この先行技術のデバイスは、こうして、移動するダンパ質量用の弾性機械式サスペンションを有する慣性アクチュエータに基づく全可聴周波数範囲内の効果振動と音再生の両方を実現する。
【０００４】
先行技術から公知であるように、移動するダンパ質量に基づく慣性アクチュエータにおいては、１つ以上の減衰バネによって支持される線形運動を可能にするサスペンションアセンブリは、それ自体剛性で、移動するダンパ質量の偏位が制限されることから、低い周波数における制限をひき起こし得る。さらに、特に軽構造内の包囲された保護構造が高周波数において構造内で問題となる共振周波数をひき起こす可能性がある。移動するダンパ質量に基づく慣性アクチュエータにおいて問題となる状況をひき起こす１つの要因は、ダンパ質量をサスペンション構造から離脱させ得る例えば輸送および／または落下状況下でのアクチュエータの機械的耐久性である。さらに、垂直方向において線形的に移動するように意図されたダンパ質量は、最終的に横方向および回転運動となる可能性があり、これは音および振動内の擾乱をひき起こし、一部の固有周波数での摩耗を導く可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】フィンランド特許出願第２０１４００１９号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、以上の先行技術から公知の配設が有する欠点および問題を無くしたまたは少なくとも最小限に抑えた、音および振動を生成するためのデバイスを創出することにある。
【０００７】
本発明の詳細な１つの目的は、非常に低い周波数でも使用可能である、その耐久性に関して優れた音および振動を生成するためのデバイスを提供することにある。
【０００８】
本発明の詳細な１つの目的は、デバイスを保護する構造がデバイスの実際の動作において利用される、音および振動を生成するためのデバイスを提供することにもある。
【０００９】
したがって、本発明の詳細な１つの目的は、慣性アクチュエータのダンパ質量の一方向運動が保証され、所望の方向での運動以外の考えられる他の運動が除去または少なくとも最小化されている、音および振動を生成するためのデバイスを創出することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
以上および以下で提示される目的を達成するために、本発明に係る音および振動を生成するためのデバイスは主として、クレーム１の特徴付け部分で提示されているものを特徴とする。有利な追加の特徴は、従属クレーム内で定義されている。
【００１１】
表面接触を介してユーザが聞き感じるように音および振動を生成するための本発明に係るデバイスは、ダンパ質量プレートおよびそれに取付けられた慣性アクチュエータを含み、この慣性アクチュエータは、実質的に１つの線形方向に移動するように一次サスペンションを介して慣性アクチュエータ上に弾発的に支持されたダンパ質量を含み、かつこの慣性アクチュエータは、ダンパ質量用の動力源を含み、該デバイスは、慣性アクチュエータの性能を改善しかつ／または慣性アクチュエータを外部の擾乱から保護する目的で二次サスペンションおよび機械式リミッタを含む。
【００１２】
本発明の１つの有利な特徴によると、二次サスペンションは、慣性アクチュエータの外郭を一定の距離をおいて周回し、慣性アクチュエータのダンパ質量の表面上、有利には実質的にダンパ質量の外郭上に支持されている非線形弾性バネ構造である。
【００１３】
本発明の１つの有利な特徴によると、機械式リミッタは、中心的にまたは偏心的に慣性アクチュエータの外部表面から一定の距離をおいて慣性アクチュエータの外部を周回するように設置されており、この機械式リミッタは有利には、外郭上で互いに一定の距離をおいて設置された複数の支持シャフトを含んでいる。
【００１４】
本発明の１つの有利な特徴によると、二次サスペンションは、機械式リミッタに取付けられている。
【００１５】
本発明の１つの有利な特徴によると、デバイスはさらに、デバイスの慣性アクチュエータをそれに向けられた打撃および／または圧力負荷から保護するように配設された機械式減衰共振器を含み、この機械式減衰共振器には、有利な形で設計された分割反動質量が備わっている。
【００１６】
本明細書および以下のクレーム中、保護構造なる用語は一般に、振動、打撃、圧力などの外部の危害からデバイスの慣性アクチュエータを保護する、デバイス内に配設された部品、すなわち状況から見て明らかであるような、機械式リミッタおよび／または二次サスペンションおよび／または機械式減衰共振器および／またはその任意の反動質量を意味する。
【００１７】
本発明に係るデバイスの機械的耐久性は、二次サスペンションが統合されている機械式リミッタがダンパ質量の離脱を防止し、こうして例えば輸送または落下状況下の慣性アクチュエータの構造を保護することを理由として、良好である。
【００１８】
本発明に係るデバイスの二次サスペンションは、より弾性の高いサスペンションを形成する場合の低周波数のより広い使用およびダンパ質量のより広い偏位範囲を可能にする。さらに、二次サスペンションは、ダンパ質量の考えられる横方向または回転運動によりひき起こされる擾乱を減衰させる。
【００１９】
本発明に係るデバイスにおいては、一次サスペンションは、弾性を有するように作製され得、これによって、より低い周波数範囲の動作が可能となる。
【００２０】
機械式リミッタを介した本発明に係るデバイスの弾性かつ軽量の機械的保護は、共振周波数の制御および減衰を可能にし、これにより、性能全体における周波数応答は改善され、こうして、所望の周波数範囲を例えば強調するかまたは減衰させることができる。
【００２１】
本発明に係るデバイスの有利な実施形態において、デバイスは、慣性アクチュエータの構造のための弾性支持構造として機能すると同時に使用中のダンパ質量の偏位および外部打撃を柔軟に制限し、ダンパ質量の考えられる横方向運動を機械的に減衰する二次サスペンションを含む。
【００２２】
本発明に係るデバイスの有利な実施形態において、慣性アクチュエータの構造は、機械式減衰共振器を用いて保護され、この機械式減衰共振器は、問題のある状況におけるデバイスの動作をさらに改善し、より広い周波数範囲にわたりその性能および使用の可能性を増大させる。
【００２３】
本発明のこの有利な実施形態において、保護構造は、デバイスの実際の動作を強化し調節するために利用され得、例えばスタガ同調において、保護構造として複数の部品から成る機械式減衰共振器を使用することによって、衝撃範囲を拡げることができる。保護構造は、カップ様の閉鎖された部品または有孔部品、フレーム様の構造であり得る。保護構造は、慣性アクチュエータとの関係において回転対称であるかまたは偏心的であり得る。
【００２４】
保護構造の異なる部品の材料および材料厚みは、可変的であり、例えばプログラミングおよび／または計算によるシミュレーションに基づいて経験的に所望の振動パラメータを達成するように選択される。
【００２５】
本発明に係るデバイスは、有利にはサイズが小さく軽量であり、そのため、特に例えば音知覚デバイスおよびパーセプションピローの利用分野など、携帯式および／または可動式配設で音および振動を生成するための異なる利用分野において、様々な形で使用され得る。
【００２６】
以下では、添付図面の図を参照して、本発明について、より詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１Ａ−１Ｂ】音および振動を生成するための本発明に係るデバイスの１つの有利な実施形態を概略的に示す。
【図２Ａ−２Ｂ】音および振動を生成するための本発明に係るデバイスの第２の有利な実施形態を概略的に示す。
【図３】音および振動を生成するための本発明に係るデバイスの第３の有利な実施形態を概略的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下の説明および対応する図においては、他にいかなる記載もない場合、対応する部品または部品アセンブリに言及するために、同じ参照記号が使用される。繰返し出現する一部の参照記号は、明確さのために図から除外されている可能性がある。本明細書およびクレームにおいては、必要な場合、図中に示されている実施例に関連しておよび／または図を容易に理解できるように、方向および／または場所を表わす用語が使用されている。
【００２９】
図１Ａ〜１Ｂに示された有利な例において、音および振動を生成するためのデバイス１０は、ダンパ質量プレート１５、すなわちスタンド１５上に取付けられた慣性アクチュエータ１６を含み、この慣性アクチュエータは、音および振動を生成するためにプレート１５に伝達される振動を創出する。音を生成する目的で、スタンド１５には慣性アクチュエータのフレームも取付けられている。慣性アクチュエータのダンパ質量１４は、実質的に垂直方向に移動するように一次サスペンション１１を介して慣性アクチュエータのフレーム１６に対して弾発的に支持されている。慣性アクチュエータのダンパ質量１４の動力源は、電磁石、スマート材料、圧電、油圧、空気圧式であり得る線形に移動するアクチュエータである。デバイス１０は有利には、音および振動を生成するためのフィンランド特許出願第２０１４００１９号に記載の通りのデバイスである。振動および打撃などの外部擾乱から慣性アクチュエータを保護する目的で、デバイス１０は、二次サスペンション１２および機械式リミッタ１３を含む。こうして、その基本的構造によると有利には非線形バネ構造である二次サスペンション１２は、機械的および音響的損失をひき起こすことによりショックアブソーバおよび音響減衰器として機能する。機械式リミッタ１３は、中心的にまたは偏心的に慣性アクチュエータの外部表面から一定の距離をおいて慣性アクチュエータの外部を周回するように設置されている。機械式リミッタ１３は、外郭上で互いに一定の距離をおいて設置された複数の支持シャフトを含んでいる。２つの隣接する支持シャフト間の距離は、つねに同じ長さであってもまたは異なる長さであってもよい。図中に示されている実施例において、機械式リミッタ１３の支持シャフトは、１２０°の角度間隔で周囲に設置される。この方向についての機械式リミッタ１３の外郭は、円、楕円、多角形または別の所望される形状であり得る。機械式リミッタ１３は同様に、図中、水平方向の支持表面を含み、その図中底部表面上には二次サスペンション１２が取付けられており、この二次サスペンションは、実質的に連続的な外郭方向にあり、図中ダンパ質量１４の上部表面上に支持されている。二次サスペンション１２は、外郭を周回し実質的にダンパ質量１４の全周囲にわたってダンパ質量１４の表面上に支持されている弾性減衰部品である。有利には、二次サスペンション１２は、１つ以上の減衰材料層／セクタを含み得る一定の厚みを有する回転対称の減衰材料である。二次サスペンション１２は例えば、多孔質、泡状またはフェルト様の質感であり得る。二次サスペンション１２は有利には、非線形の漸進的な形で減衰し、こうして突然の変更を防止し、その形状にしたがった柔軟な減衰を達成し、同様に共振周波数の制御、例えば共振周波数スパイクの防止およびそれらの減衰の一助ともなる。二次サスペンション１２は、同じ材料または異なる材料である１つ以上の材料層から形成され得る。二次サスペンション１２の材料は、有利にはフェルト、発泡ポリマ、バット材料である。それは同様に、ケーブルダンパまたは油圧式または空気圧式ダンパでもあり得る。
【００３０】
その基本的構造にしたがった図２Ａ〜Ｂ中に示された音および振動を生成するための本発明に係るデバイスの有利な実施例は、例えば図中の上方からダンパ質量の運動方向でデバイスに向けられた打撃および／または過剰な負荷からデバイスを保護するために機械式減衰共振器１７から形成された保護フードをさらに含んで、図１Ａ〜１Ｂに示された実施例に対応する。機械式減衰共振器１７には同様に、保護を強化するための、例えば鋼または別の固形材料製の反動質量１８が備わっている可能性もある。機械式減衰共振器１７は有利には、不均一構造、例えば金属材料製の有孔プレート、剛性ワイヤまたはフレーム構造から製造される。
【００３１】
その基本的構造にしたがった図３に示された音および振動を生成するための本発明に係るデバイスの有利な実施例は、ダンパ質量１４と機械式リミッタ１３の間に配設された弾発支持体を創出する追加のサスペンション２０を含んで、図１Ａ〜１Ｂおよび２Ａ〜２Ｂに示された実施例に対応する。この実施例においてはさらに、機械式減衰共振器１７とダンパ質量１４の間に付加的に減衰材料１９が設置されており、この減衰材料は１つ以上の減衰材料層／セクタを含むことができ、例えば多孔質、泡状またはフェルト様の質感であり得る。減衰材料１９は、ダンパ質量１４から離隔して設置されるかまたはこのダンパ質量に付着され得、同様にリミタ１３に追加して機械式リミッタとしても機能し得る。
【００３２】
図１Ａ〜１Ｂ、２Ａ〜２Ｂおよび３に示された有利な実施例に係る有利な特徴によると、実質的に垂直方向に移動し音と振動の発生源を形成するダンパ質量１４が備わったデバイス１０の慣性アクチュエータは、二次サスペンション１２および機械式リミッタ１３を用いて外部の振動、打撃などから保護されている。こうして、二次サスペンション１２および機械式リミッタ１３から形成された保護構造は、外部衝撃または慣性アクチュエータの運動およびそれが創出する振動におけるそれ自体の共振によってひき起こされる機能不全を防止する。機械式リミッタ１３は、慣性力を提供する部品すなわち慣性アクチュエータの周囲上に位置設定された支持シャフトから延在するか、または支持シャフトにより形成される部品として延在するように適合され、これは、ダンパ質量の過度に大きい偏位ひいては構造からのダンパ質量の離脱を防止する。有利には、音および振動源を形成するデバイスの部品は、慣性力を創出するためのムービングマグネットの原理を用いて形成される。デバイス１０の慣性力は同様に、例えば機械的、油圧式または空気圧式アクチュエータを用いて、それ自体公知の別の方法でも創出され得る。機械式リミッタ１３および二次サスペンション１２を介して、ダンパ質量１４の運動のために、制御された弾性的で漸進的な弾発を達成することができる。有利には、デバイス１０は同様に、例えば各図中で上方からのダンパ質量の運動方向においてデバイスに向けられた打撃および／または過度の負荷からデバイスを保護するために、機械式減衰共振器１７から形成された保護構造をも含む。機械式減衰共振器１７には同様に、振動特性を改善するために有利な形で設計された分割反動質量１８が備わっている可能性がある。機械式減衰共振器１７は有利には、不均一構造、例えば有孔プレートまたはフレーム構造から製造されている。例えばフェルト、泡状ポリマなどの減衰材料を、機械式減衰共振器１７に追加することもできる。機械式減衰共振器１７を同様に、パーセプションピロー材料などのデバイス１０の外部ラッパと作動的に組合わせるように配設することもできる。デバイス１０の保護構造１２、１３、１７、１８は、有利には、低い比重を有する材料から製造されており、そのためデバイス１０は全体として軽量になり、保護構造の重量がダンパ質量プレート１５の動作を妨げることはない。
【００３３】
本発明に係るデバイス１０は、０から１０ｋＨｚ超までの広い周波数範囲にわたって、振動源として機能するように意図されている。したがって、デバイス１０のダンパ質量１４は、特に弾性の機械的一次サスペンション１１上に支持されるように配設され、こうして極めて低い周波数を達成できることになる。したがって、一次サスペンション１１の弾発は、ダンパ質量１４の運動が所望の周波数範囲内でのダンパ質量プレート１５の振動を創出する一方で、所望の形でダンパ質量１４の運動を制限する。並んで配設されたおよび／または層状に配設された複数の別個のサスペンションで、一次サスペンション１１を形成することも可能である。
【００３４】
本発明は以上で、本発明の１つの有利な実施例に関してのみ説明されてきたが、本発明をこの詳細に狭く限定することは意図されず、以下のクレームによって定義された発明力ある発想の範囲内で他の多くの修正および変更が可能である。
【図１Ａ−１Ｂ】
2020517182.tif 000003
【図２Ａ−２Ｂ】
2020517182.tif 000004
【図３】
2020517182.tif 000005
【国際調査報告】
2020517182.tif 000006
2020517182.tif 000007