JP2014209398A - オーディオ用インシュレータ及びオーディオ・システム - Google Patents
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Abstract
Description
このタイプのインシュレータは、振動の遮断(シャットアウト)を目的としたもので、剛性の小さい緩衝体が用いられる。緩衝体として、ゴム材を用いたもの、スプリングコイルを用いるもの、空気を封じ込めたエアーフローティング・ボード、磁力の反発力を利用したものなどがある。
インシュレータのもうひとつのタイプは硬質材を用いるものである。近年、前述した緩衝体に代わり、オーディオ機器が発生する振動を効果的に吸収し、外部へ逃すことを目的とした硬質材、たとえば、木材、樹脂、金属、セラミック、石英、珊瑚等を用いたものが考案され商品化されている。硬質式インシュレータの場合は、良質な音響素材のキャラクターを利用した再生音のチューニング手段として用いられる。たとえば、
(i)金属系材料
真鍮:キラリとした明るいブリリアントな響き
銅:重厚感があってパワフル
銀:芯のとおりが良く、音の立ち上がり・立ち下がりが素早い
金:ふくよかさで艶やか
(ii)木材系材料
アフリカ黒檀:固いが刺激的ではない音(楽器に使用される)
縞黒檀:アフリカ黒檀より柔らかい
桜:柔らかく芳純
上記(i) (ii)は、オーディオ機器の特性、あるいは再生する音楽ジャンルなどに合せて、リスナーの好みに合せて選択される。
搭載物の質量とばね剛性で決まる2次振動系の周波数特性により、可聴域における低周波振動のほぼ完全な遮断作用が得られる。この振動遮断効果によりオーディオ機器と設置面との間の相互干渉による振動が再生音に与える影響(たとえば、混変調歪の発生)を回避できる。
オーディオ機器を振動発生源として、オーディオ機器から伝搬される主振動の主
伝播経路をΦZとする。このΦZから分岐した共振部材(上部スリーブ801)の振動系ΦRは、前記ΦZに対して、並列に形成されている。スピーカーのボイスコイル反力によって、上部スリーブ801には高周波域における様々な振動モードが励起される。これらの共振モードに加えて、余韻・ゆらぎなどを有する風鈴の音響振動特性が音像の定位感、分解能、透明感、スケール感などの音響特性向上効果をもたらすのである。
(i)風鈴効果による音響特性の向上
(ii)インシュレータで支持されたオーディオ機器の設置安定性
上記(i)(ii)は相反する課題であった。
すなわち、本発明においては、前記共振部材に働く振動減衰作用を低減させて、音響特性を向上させる効果は、フローティング式、スパイク式、硬質式を問わず、様々な形態のインシュレータに適用できる。
すなわち、本発明においては、前記共振部材と荷重支持部の間に中間部材を介在させて、この中間部材と共振部材の間を「面接触→点接触、あるいは線接触」にすることにより、前記共振部材に働く振動減衰作用を低減させ、音響特性を向上させることができる。
すなわち、本発明においては、前記共振部材と前記オーディオ機器の間にスペーサ部を介在させて、このスペーサ部と共振部材の間を「面接触→点接触」にすることにより、前記共振部材に働く振動減衰作用を低減させ、音響特性を向上させることができる。
すなわち、本発明においては、共振部材を筒型形状にすることで、風鈴の共振特性を持たせることができる。風鈴が糸で吊り下げられて妙なる音色を奏でることができるように、風鈴の支持条件を「面接触→点接触、あるいは線接触」にすることにより、その音響特性の向上が図れる。
すなわち、本発明においては、前記中間部材と前記共振部材の狭い間隙部に部分接触部材である複数個の球状部材を円周方向に分割して介在させることにより、前記共振部材の設置安定性を維持したままで、前記共振部材に働く振動減衰作用を低減させることができる。
すなわち、本発明においては、前記共振部材と前記スペーサ部の間に複数個の球状部材を円周方向に分割して介在させることにより、前記共振部材の設置安定性を維持したままで、前記共振部材に働く振動減衰作用を低減させることができる。
すなわち、本発明においては、前記複数個の球状部材は円周方向に概略3等分された角度で3個配置される。この3個という数字は最低限必要で、かつ最適な支持軸数である。その理由は、2個以下では安定して支持できず、4個以上になると支持条件が不整定となり、振動伝達経路における非接触支持部分(ガタ)の存在により、歪の発生をもたらすからである。
すなわち、本発明においては、前記球状部材と前記テーパ部の接触点に軸方向荷重が加わったとき、前記共振部材には半径方向の分力が働く。前記球状部材は、円周方向に分割されて複数個配置されているため、各分力が相殺されることで共振部材には前記下部支持部材の中心軸に対して、同一の軸芯位置を保つようなセンタリング機能(復元力)が働くのである。
すなわち、本発明においては、前記中間部材に貫通部を設けて、この貫通部を利用して前記共振部材と前記下部支持部材をボルト締結する。この構造により、前記荷重支持部(たとえば、スップリングコイル)と前記共振部材間の点接触の状態を維持したままで、前記共振部材と前記下部支持部材の相対的な移動と離脱を規制できる。
すなわち、本発明においては、共振部材の内面もしくは外面に複数段差のある形状にすることで、共振部材に多くの共振モードを持たせて、クセのない自然な音(風鈴効果)が得られるようにしたものである。また、風鈴の1次の共振点を十分に高くした場合でも、前記共振部材が単純な円筒形状の場合と比較して、「有効周波数帯域」でより多くの共振点の数を持たせることができる。
すなわち、本発明においては、スピーカーによって励起された前記インシュレータの共振は、前記スピーカーに装着された前記振動伝達部材によって、前記スピーカーから前記共振部材へ、かつ、この共振部材から前記スピーカーへ伝搬される。その結果、前記インシュレータの共振による高音域のアシスト作用は、前記振動伝達部材を装着しない場合と比較して、飛躍的に増強される。
すなわち、本発明においては、前記振動伝達シートは、共振部材と密着するスピーカー本体の底面部への装着は必須として、フロント側、リア側、側面部、天井部のすべてでなくてもよく、選択的にいずれかに装着しても高音域のアシスト作用を得ることができる。
すなわち、本発明においては、メイン・スピーカーの下に設置する共振部材は前記メイン・スピーカーの高周波域の音響特性をアシストするだけではなく、共振部材自身が高音用サブ・スピーカーとして、音圧を発生する振動板となる。本実施例を適用すれば、パワーアンプとスピーカーの間に設けるアッテネーター(トランス等を含む電気回路で構成)が不要である。回路特性で周波数特性が変わるアッテネーターと比べて、より自然な高音域の特性を得ることができる。
すなわち、本発明においては、前記メイン・スピーカーの下に設置する高音用サブ・スピーカーとしての共振部材の高さを、リスナーの耳の高さに近くなるように設置することで、より効果的に音響特性を得ることができる。
図1は、本発明の実施形態1に係るオーディオ用インシュレータであり、上部にスピーカーを設置した状態を示すものである。図1(a)は上面図、図1(b)は正面断面図、図2(a)は図1(b)のAA断面図、図2(b)は図1(b)のBB断面図、図3は図1(b)の後述する球状部材16bの部分拡大図である。図4はインシュレータ上部にオーディオ機器が搭載されていない無負荷の状態を示す図である。
上部スリーブ11は、後述する各実施例も同様であるが、オーディオ機器が発生する振動によって共振する共振部材である。本実施形態では、共振部材の共振現象を利用して、オーディオ機器の高周波域での音響特性を調整(改善)することを目的に構成している。上部スリーブ11は下部スリーブ12上部に配置され、両スリーブ11、12の内部に弾性部材であるスプリングコイル14が設けられている。サージング防止部材13は、スプリングコイル14の内周面に、変形して常に接触した状態を保っている。15は中間スペーサ(中間部材)、16a、16b、16cは球状部材(点接触する部分接触部材)である。17a、17b、17cは前記中間スペーサの上面に形成された前記球状部材を収納する窪み部、18a、18b、18cは組み立て時の前記球状部材の離脱を防止するための外壁部である。19は上部スリーブ11の内面底部の形成されたテーパ部であり、常時前記球状部材と点接触している。
以下示す他の実施形態も同様であるが、前記球状部材のように、2つの部材間に介在して、いずれかの部材と点接触、あるいは線接触する機構要素を「部分接触部材」と呼ぶことにする。
球状部材16の下部は窪み部17に収納されて半径方向(求心方向)の移動は規制されている。また窪み部17が形成された中間スペーサ15は、スプリングコイル14と固定されている。球状部材16とテーパ部19の接触点に軸方向荷重が加わったとき、上部スリーブ11には半径方向の分力が働く。本実施形態では、前記球状部材は円周方向に3等分されて軸対称配置されているため、各接触点における半径方向の3つの分力は軸対称である。各分力が総和された結果、上部スリーブ11には、スプリングコイルの中心位置(すなわち、インシュレータ本体の中心軸位置)を保つようなセンタリング機能(復元力)が働くのである。
本実施形態では、前記球状部材の外周面に接触するようにテーパ部19の角度を設定した。このテーパ部の角度を前記球状部材の内周面に接触するように設定しても、上部スリーブ11には同様にセンタリング機能を働かすことができる。この場合は、前記球状部材の半径方向(遠心方向)移動は外壁部18によって規制することができる。(図示せず)
上部スリーブ11に上記センタリング機能を働かせるためには、前記球状部材を円周方向で等分割配置させる必要はなく、また同一円の円周上でなくてもよい。要は各球状部材の水平方向分力が概略相殺されるように、複数個(3個以上)の球状部材を配置すればよい。
すなわち、同一の剛性を有するスプリングコイルを使用した場合、上部スリーブの支持条件を「面接触→点接触」に変えることより、上部スリーブに働く振動減衰作用が低減し、音響特性を向上させる風鈴効果は大幅に向上する。
さらに、上部スリーブ(共振部材)に働く振動減衰作用が低減することを利用して、以下示す効果(1)(2)が得られる。
本研究によれば、図25の既提案インシュレ−タにおいて、スプリングコイルの剛性が高い程、たとえば、外径と高さの同一条件では、スプリングコイルの線径が大きい程、上部スリーブ801がスプリングコイル805から受ける振動減衰作用が増加することが分った。その理由は、前述したように、スプリングコイル805の剛性が高い程、上部スリーブ801(風鈴)の支持条件は、弾性支持から剛体支持へ移り変わると共に、上部スリーブ801とスプリングコイル805の接触面の面積が増大するからである。すなわち、音像の定位感、分解能、透明感、スケール感などの音響特性向上をもたらす風鈴効果は、スプリングコイルの剛性が高い程低減する。一方、音質向上を図るために、スピーカーと床面の間にインシュレータを設置したオーディオ・システムにおいて、スピーカーに地震波などによる衝撃的な外乱荷重が加わったときに、スピーカーの転倒をいかにして防止するかは実用上極めて重要な課題である。但し、スプリングコイルを用いたフローティング式インシュレータの場合、スプリングコイルの剛性を高くする程、スピーカーは剛体で支持された状態に近くなり、スピーカーの設置安定性は向上する。すなわち、
(i)風鈴効果による音響特性の向上
(ii)インシュレータで支持されたオーディオ機器の設置安定性
上記(i)(ii)は相反する課題であった。本発明を適用すれば、スプリングコイルの剛性を高くしても、上部スリーブがスプリングコイルから受ける振動減衰作用を低減できる。その結果、風鈴効果を同一に維持したままで、スピーカーの設置安定性を向上できる。
風鈴効果をもたらす風鈴(上部スリーブ)の共振周波数(1次〜n次)は、オーディオ機器(たとえば、スピーカー)の特性に合わせて選択する。高周波領域における多くの共振モード(倍音)の存在は、ステレオ再生における音像の定位感(フォーカス感)、分解能等を大きく向上させる。また、より多くの共振モードを有する程クセのない自然な音が得られる。石英、チタンなど高価で難加工性の複数部材を積層することで、多様な周波数特性を得るように構成された硬質インシュレータと異なり、本インシュレータでは風鈴部材の形状を変えることにより、共振周波数の数と分布は自在に設定できる。たとえば、周波数15000〜20000Hzは人の可聴域を超える場合が多いが、楽器の倍音成分が可聴域以上にある場合でも、再生音のクオリティーに少なからぬ影響を与えることが知られている。したがって、15000〜20000Hzの範囲、あるいは、20000Hz以上に存在する共振ピークは、ステレオ再生における音像の定位感、分解能等の音響特性の向上に有効と考えてよい。但し周波数が高くなる程、風鈴の振動は減衰し易い。上部スリーブ(風鈴)に働く振動減衰作用を大幅に低減できる本実施例を適用することにより、1次〜n次の共振周波数の選択自由度を増すことができる。
ば良い。また、部分接触部材である球状部材16a、16b、16cは、真鍮、鋼、セラミクス、石英、樹脂など様々な固有音響インピーダンスの異なる素材を選択できる。これらの素材の選択により、上部スリーブに働く振動減衰作用(風鈴効果)の微調整も可能である。たとえば、風鈴効果を向上させるのではなく、逆に振動減衰作用を増長させて、風鈴効果を抑制する作用を持たせることも可能である。
図6は、本発明の実施形態2に係るオーディオ用インシュレータを示すものである。
実施形態1同様に、音響特性を向上、又は、インシュレータに搭載されたオーディオ機器の設置安定性を向上させるために、スプリングコイルの上端面と上部スリーブ間に汎用の部分接触部材である玉軸受を装着して、上部スリーブに働く振動減衰作用の低減を図ったものである。111は上部スリーブ(共振部材)、112は下部スリーブ(下部支持部材)、113はサージング防止部材(振動発生防止手段)、114は弾性部材であるスプリングコイル(荷重支持部)、115は中間スペーサ(中間部材)、116は軸受部(想像線で示す)、117は前記中間スペーサの上面に形成された前記軸受部を収納する中間スペーサ側窪み部、118、119はスプリングコイル114を装着した状態で、下部スリーブ112と中間スペーサ115の軸芯が一致した状態を保つための位置決め部である。120は上部スリーブ111の底面に形成された前記軸受部を収納する上部スリーブ側窪み部である。121は前記上部スリーブの開口端、122は前記上部スリーブの上端面でオーディオ機器(図示せず)を搭載する機器搭載部、123はインシュレータ設置面(床面)である。
図8は、本発明の実施形態4に係るオーディオ用インシュレータを示すもので、図8(a)は図8(b)のAA矢視図、図8(b)は正面断面図である。音響特性を向上させる風鈴効果を向上させるために、「上部スリーブ底面とスプリングコイル間の点接触による振動減衰作用の低減」だけではなく、「上部スリーブ上面とオーディオ機器間の点接触による振動減衰作用の低減」を図ったものである。
(ii)前記上部スリーブ上面とオーディオ機器204との接触状態
上記(i)については、実施形態1〜3でその方策と効果を説明済である。本実施例では、上記(ii)に注目したもので、スピーカー側の振動は、3個のスパイクを介在しても、十分に上部スリーブに伝搬される。また、逆に上部スリーブ側の振動(風鈴の共振)は、3個のスパイクを介在しても、十分にスピーカー側に伝搬される。一方、上部スリーブに働く振動減衰作用は、3個のスパイクを介在することで大いに低減される。
図9〜図11は、本発明の実施形態5に係るオーディオ用インシュレータを示すもので、風鈴効果を向上させるために、「上部スリーブ上面とオーディオ機器間の面接触による振動減衰作用の低減」を図ると共に、前記インシュレータと前記オーディオ機器を着脱可能に一体化することにより、前記インシュレータで支持された前記オーディオ機器の設置安定性の向上を図ったものである。
図12は、本発明の実施形態6に係るオーディオ用インシュレータを示すものである。風鈴効果を向上させるために、実施形態5同様に、「上部スリーブ上面とオーディオ機器間の面接触による振動減衰作用の低減」を図ると共に、上部スリーブに加わるオーディオ機器の荷重をスパイク方式インシュレータで支持したものである。また、本実施例は、実施形態5同様に、インシュレータとスピーカーは離脱しない一体化構造にできる。
図13は、本発明の実施形態7に係るオーディオ用インシュレータを示すものである。上部スリーブを弾性体(スプリングコイル)ではなく剛体軸で支持すると共に、この剛体軸と前記上部スリーブ内面を点接触で密着させることにより、上部スリーブに働く振動減衰作用の低減を図ったものである。
図14は、本発明の実施形態8に係るオーディオ用インシュレータの上部スリーブ形状を示すものである。前述したように、高周波領域における多くの共振モードの存在は、ステレオ再生における音像の定位感(フォーカス感)、分解能などの音響特性を大きく向上させる。本実施例は、上部スリーブの内面を複数段差のある形状にすることで、上部スリーブに多くの共振モードを持たせて、クセのない自然な音(風鈴効果)が得られるようにしたものである。501は上部スリーブであり、オーディオ機器が発生する振動によって共振する共振部材である。502は下部スリーブ(下部支持部材)、503は荷重支持部(想像線)、504は本インシュレータに搭載されるオーディオ機器である。前記上部スリーブの内面は、円筒部材の内径が前記上部スリーブの底面に向かって、505a、505b、505c、505dに示すように、断続的に小さくなるように形成されている。この段差形状は、前記上部スリーブの上端を加工機のチャックで把持すれば、旋盤加工により容易に形成できる。
減する。そのため、「上部スリーブの振動減衰作用を低減させる」前述した各実施例と、本実施例と組み合わせれば、高い周波数領域においても十分な風鈴効果が得られる。上部スリーブに形成する段差形状の段数は、実施形態9で後述する上部スリーブの外表面に段差形状を形成する場合も同様に、軸方向で3段以上形成すれば聴感上充分に効果的であることが、試聴実験の結果分かった。
図15は、本発明の実施形態9に係るオーディオ用インシュレータの上部スリーブ形
状を示すものである。551は上部スリーブ(共振部材)、552は下部スリーブ(下部支持部材)、553は荷重支持部(想像線)、554は本インシュレータに搭載されるオーディオ機器である。前記上部スリーブの形状は、円筒部材の外径が前記上部スリーブの下面から上面に向かって、555a、555b、555c、555dに示すように、断続的に大きくなるように形成されている。本実施例の音響効果は実施形態8と同様である。本実施例は前記上部スリーブの内周部556と前記下部スリーブの外周部557間の隙間部558を狭い間隙を維持した状態で、前記上部スリーブと前記下部スリーブの軸方向相対位置を十分に大きく得ることができる。この軸方向相対位置は本インシュレータの搭載荷重によって変化するため、本実施形態では搭載荷重の大きな変化に対応できる。荷重支持部553にスプリングコイルなどを用いたとき、隙間部558は床面に対する前記上部スリーブの傾斜を規制するのに有効である。
図16は、本発明の実施形態10に係るオーディオ用インシュレータを示すものである。前述した実施形態1〜3は、風鈴効果を向上させるために、スプリングコイルの上端面と上部スリーブ間に球状部材を介在させて、点接触で密着させることにより、上部スリーブに働く振動減衰作用の低減を図ったものであった。この効果は、風鈴効果を利用しにくいインシュレータ(吸振器)にも適用可能である。
図17は、本発明の実施形態11に係るオーディオ用インシュレータを示すものであ
る。実施形態1〜3では、スプリングコイルの上端面と上部スリーブ間は複数個の球状部材を介在させたが、本実施例ではスパイク式インシュレータを介在させることで、
上部スリーブに働く振動減衰作用の一層の低減を図ったものである。
図18は、本発明の実施形態12に係るオーディオ・システムを示すものである。すなわち、振動の共振現象を利用して、スピーカーの再生音の高周波域での音響特性を調整(改善)することを目的に構成されたインシュレータと、このインシュレータに搭載されたスピーカーから構成されるオーディ・システムにおいて、
(1)スピーカーの高周波振動を共振部材(風鈴)に伝達させる
(2)共振部材の高周波振動をスピーカー・エンクロージャー(キャビネット)に伝達さ
せる。
図19は、本発明の実施形態13に係るオーディオ・システムを示すもので、実施形態12同様に、(1)スピーカー・エンクロージャー(キャビネット)の高周波振動を共振部材に効率的に伝達させる、(2)共振部材の高周波振動をスピーカー・エンクロージャーに効率的に伝達させる、上記(1)(2)を同時に実現させるスピーカー構造を示すものである。351はダイナミック・スピーカー、352は磁石、353はボイスコイル、354は振動コーン、355はエッジ、356はスピーカー・キャビネットである。357は前記スピーカー・キャビネットの外壁面に設けられた振動伝達シート(振動伝達部材)、358は前記スピーカー・キャビネットの底面部、359はフロント部、360はリア部である。361a〜361bはオーディオ用インシュレータ、362a〜362bは前記インシュレータを構成する上部スリーブ(共振部材)、363a〜363bは下部スリーブ(下部支持部材)、364は床面である。スピーカー・キャビネット356は、振動伝達シート357を介在して、前記オーディオ用インシュレータの上に搭載されている。
図20は、本発明の実施形態14に係るオーディオ・システムを示すもので、インシュレータの構成部品である上部スリーブ(共振部材)を高音用スピーカーの振動板として利用する構造を示すものである。
荷重支持部754には、フローティング方式インシュレータとして用いられるスプリングコイル、永久磁石、ワイヤとU字状ばねによる方式などが適用できる。あるいは、硬質式インシュレータとして用いられる様々な音響素材、スパイク式、実施形態7で示した剛体の支柱などが適用できる。この荷重支持部754と前記上部スリーブ底面の間を、たとえば、実施形態1〜3で示したような点接触支持構造にすれば、前記上部スリーブが前記荷重支持部から受ける振動減衰作用が低減して、大きな風鈴効果が得られる。前記上部スリーブの共振による振動は、前記上部スリーブに搭載された前記スピーカー本体を振動させることで高周波域の音響特性をアシストする。同時に前記上部スリーブ自身も、矢印761のごとく、音圧の発生源となる。したがって、本インシュレータはスピーカー751の高周波域の音響特性をアシストするだけではなく、インシュレータ自身が高音用サブ・スピーカー「Wind Bell Speaker(仮称)」としての役割を担うのである。この場合、前記上部スリーブ(共振部材)はサブ・スピーカーの振動板となる。本実施形態では、サブ・スピーカーとして十分な出力を得るために、前記上部スリーブの外径を十分に大きく設定した。さらに、高音用スピーカーとして、たとえば、実施形態8で示したように、前記上部スリーブの内面762を複数段差のある形状にすることで、前記上部スリーブに多くの共振モードを持たせて、クセのない自然な音が得られる。高音用スピーカーとしての有効な周波数帯域は、前記上部スリーブ単体の1次の共振周波数f1 を設定すればよく、通常、前記上部スリーブの厚みが大きい程、また前記上部スリーブの軸方向長さが短い程、共振周波数f1 は高くなる。
本実施例を適用すれば、パワーアンプとスピーカーの間に設けるアッテネーター(トランス等を含む電気回路で構成)が不要である。回路特性で周波数特性が変わるアッテネーターと比べて、より自然な高音域の特性を得ることができる。
さて前述した本発明の実施形態の説明において、振動の共振現象を利用して、スピーカーの再生音の高周波域での音響特性を調整(改善)することを目的に構成されたインシュレータを例に挙げて説明した。以下、前記共振部材(風鈴)に働く振動減衰作用を低減した場合、音響特性を向上させることができる原理について、単純化した理論解析モデルを用いて補足説明する。
図21(a)は本開発インシュレータで支持されたスピーカー・システムを示すもので、901はダイナミック・スピーカー、902はスピーカー・キャビネット、903a〜903dはオーディオ・インシュレータ、904a、904bは上部スリーブ(共振部材)、905a、905bは下部スリーブ、906は床面である(インシュレータ903c、903dは図示せず)。前記オーディオ・インシュレータは、床面906の4箇所で前記スピーカー・キャビネットを支持している。
ここで、鎖線BBで示す共振部材の1次の集中定数モデル(m2,K2,R2)のみに注目して、基礎式を導出する。
(2-1)スピーカーのボイスコイル反力に対する平板変位
平板951を無限大平面バッフルに設置されたスピーカーと仮定する。
このスピーカーから発生した音波は、点音源から2π空間に拡散するとする。
空気密度をρ、面積Aの平板の速度をV2、振動周波数をf、音源からの距離Lにおける音圧は
(3-1)周波数に対する平板の変位
図23は、周波数に対する平板変位x1の解析結果を示すものである。前記平板には、f1=1Nの変動荷重が加わるものとする。ここで、平板の質量m1=3Kg、スプリングコイルのバネ定数K1=2.40×104N/m、スプリングコイルの粘性係数R1=3.85Ns/mとする。また、共振部材の1次の集中定数モデルにおいて、質量m2=0.01Kg、バネ定数K2=9.869×106 N/m、粘性係数R2=0.077Ns/mと仮定する。すなわち、3Kgの平板に10g(約10円玉2個分)の重りが、バネとダンパーを介して釣り下がっていると考えればよい。上記質量m2とバネ定数K2で決まる1次の固有振動数はf1=5000Hzである。
図23において、低周波域f0=15Hzにおける共振ピークは、スプリングコイルのバネ定数K1と平板の質量m1から決まる共振点である。また、f1=5000Hzにおける共振ピークは、共振部材のバネ定数K2と質量m2から決まる共振点である。すなわち、共振点f1において、平板は1Nの変動荷重により、0.01μm程度の振幅で変位することが分る。
図24のグラフは、平板から1m離れた位置における、周波数に対する音圧レベルを求めた解析結果である。図24(a)は、共振部材の粘性係数R2=0.077Ns/m、図24(b)は、粘性係数が1/3の場合でR2=0.0257Ns/mの場合を示す。図24(a)と図24(b)の比較において、共振部材の粘性係数R2を1/3に低減することにより、f1=5000Hzにおける音圧レベルの共振ピーク値は、P=67dB→80dBに増加することが分る。
高周波数域において、平板の微小な変位が大きな音圧となる理由は、式(5)に示すように、音圧は周波数の2乗に比例するからである。上記解析結果は、1次の集中定数モデルのみに注目した場合であるが、共振部材の粘性係数R2が音圧レベルに与える影響は、2〜n次の集中定数モデルの場合も同様である。すなわち、共振部材によってアシスト(増強)される音圧のピーク値は、共振部材(風鈴)に働く振動減衰作用が低減する程、高くなる。この結果は、前述した本発明の各実施形態において、共振部材に働く振動減衰作用を低減させて、音響特性を向上させる効果の有効性を検証するものである。
本実施形態における「点接触」とは次のようなものである。2つの部材が接触している場合、接触面積→0(無限小)は現実には存在せず、必ず有限の面積を有する。共振部材の受ける振動減衰作用を低減させるためには、接触面積が無限小である必要はなく、接触面積は適度に小さければよい。したがって、2つの部材間に点接触部材(たとえば球状部材)を介在させたとき、
(1)前記点接触部材とその対抗面との接触面積をA
(2)前記点接触部材を介在させないとき、2つの部材間の接触面積をB
としたとき、B>>Aならば点接触とみなすことにする。たとえば、実施形態1において、球状部材(ボール)の代わりに円筒形状のコロを用いても良い。この場合は、「点接触→線接触」になる。たとえば、実施形態4において、先端が針状のスパイクの代わりに、円錐形状部材、又は、細径の円柱などを用いても良い。したがって、円筒形状のコロ、円錐形状の部材、細径の円柱などは、いずれも共振部材の受ける振動減衰作用を低減させる点接触部材・線接触部材である。この点接触部材・線接触部材は独立した部材ではなく、上記2つの部材のいずれかの表面に形成されていてもよい。
29・・・オーディオ機器
14・・・荷重支持部
16b・・・部分接触部材
Claims (16)
- オーディオ機器が発生する振動によって共振する共振部材と、前記共振部材の内部に配置されており、前記オーディオ機器の荷重を支持する荷重支持部と、この荷重支持部の床面側を支持する下部支持部材から構成されるオーディオ用インシュレータであって、前記共振部材の上部には前記オーディオ機器が配置され、前記共振部材と前記オーディオ機器側の間、又は、前記共振部材と前記荷重支持部の間は点接触、あるいは、線接触させた複数個の部分接触部材が介在して装着されていることを特徴とするオーディオ用インシュレータ。
- 前記荷重支持部は、フローティング式インシュレータの要素部材であるスプリング、空気圧シリンダ、磁性体など、又は、スパイク式インシュレータの要素部材である円錐形状のスパイク、スパイク受け部など、硬質式インシュレータ要素部材である木材、樹脂、金属、セラミックなどから構成されることを特徴とする請求項1記載のオーディオ用インシュレータ。
- 前記荷重支持部と前記共振部材の間に介在する中間部材と、この中間部材、又は、前記共振部材と点接触、あるいは、線接触する複数個の部分接触部材が前記中間部材と前記共振部材の間に設けられていることを特徴とする請求項1記載のオーディオ用インシュレータ。
- 前記共振部材と前記オーディオ機器の間に設けられたスペーサ部と、このスペーサ部、又は、前記共振部材と点接触する前記複数個の部分接触部材が前記共振部材と前記オーディオ機器の間に設けられていることを特徴とする請求項1記載のオーディオ用インシュレータ。
- 前記共振部材は、前記荷重支持部を収納する筒型形状であることを特徴とする請求項1記載のオーディオ用インシュレータ。
- 前記中間部材と前記共振部材の間に複数個の球状部材を円周方向に分割して介在させて、前記中間部材と前記共振部材の間を点接触させたことを特徴とする請求項3記載のオーディオ用インシュレータ。
- 前記共振部材と前記スペーサ部の間に複数個の球状部材を円周方向に分割して介在させて、前記共振部材と前記スペーサ部の間を点接触で密着させたことを特徴とする請求項4記載のオーディオ用インシュレータ。
- 前記複数個の球状部材は円周方向に概略3等分された角度で1個づつ配置されていることを特徴とする請求項6、又は、7記載のオーディオ用インシュレータ。
- 前記球状部材を上下で挟み込む2つの接触面の少なくとも一方はテーパ形状であることを特徴とする請求項6、又は、7記載のオーディオ用インシュレータ。
- 前記中間部材を貫通して設けられた前記共振部材と前記下部支持部材の締結手段により、前記共振部材と前記下部支持部材の離脱が防止されていることを特徴とする請求項3記載のオーディオ用インシュレータ。
- オーディオ機器が発生する振動によって共振する概略円筒形状の共振部材と、前記共振部材の内部に配置されており、前記オーディオ機器の荷重を支持する荷重支持部と、この荷重支持部の床面側を支持する下部支持部材から構成されるオーディオ用インシュレータであって、前記共振部材の内面、もしくは外面は軸方向に少なくとも3段以上の段差形状で形成されていることを特徴とするオーディオ用インシュレータ。
- スピーカーが発生する振動によって共振する共振部材を構成要素として有するインシュレータと、このインシュレータに搭載されたスピーカーから構成されるオーディ・システムであって、前記インシュレータと前記スピーカーの間に、前記スピーカー側の振動が前記共振部材に、及び、前記共振部材の振動が前記スピーカー側に伝達させる振動伝達部材が前記スピーカーに装着、もしくは、前記スピーカーと一体化して設けられていることを特徴とするオーディオ・システム。
- 前記振動伝達部材は前記スピーカーの底面部、又は、この底面部と底面部以外の外表面部に設けられていることを特徴とする請求項12記載のオーディオ・システム。
- オーディオ機器が発生する振動によって共振する共振部材と、この共振部材の上部に搭載されるメイン・スピーカーと、前記共振部材の内部に配置された前記スピーカーの荷重を支持する荷重支持部と、この荷重支持部の床面側を支持する下部支持部材から構成されるオーディオ・システムにおいて、前記共振部材は前記メイン・スピーカーを補助する高音用サブ・スピーカーの振動板としての役割を担うことを特徴とするオーディオ・システム。
- 前記共振部材の高さがリスナーの耳の高さに近くなるように、スピーカー・スタンド、もしくは、このスピーカー・スタンドに相当する部材の上に前記共振部材が設置されていることを特徴とする請求項12記載のオーディオ・システム。
- 粘弾性ゴムと、この粘弾性ゴムの内部に一体化成型により植え込まれたバネ材から構成される吸振器において、この吸振器のオーディオ機器搭載側に設けられた上部支持部材と、この上部支持部材と前記吸振器の間は点接触する部材が介在している特徴とするオーディオ用インシュレータ。
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