JP2020092364A - 音響用の加振装置および前記加振装置を使用した発音装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 発音周波数帯域を高域側に広げることができる音響用の加振装置および前記加振装置を使用した発音装置を提供する。【解決手段】 発音装置１は、音響用の加振装置２と内装材などの主振動体３とで構成されている。加振装置２は、磁気回路部１１と保持部材１５とを有する質量部１０と、ボビン２１と伝達支持体２２を有する振動伝達部２０とから構成されており、ボビン２１に設けられたコイル２３が磁気回路部１１の磁気ギャップＧ内に挿入されている。質量部１０と振動伝達部２０との間にダンパー３１が設けられているとともに、ダンパー３１よりも発音方向の前方に振動シート３２が設けられている。加振装置２によって主振動体３が加振されて音圧が発生するとともに、振動シート３２が振動することによって高域の音圧を高めることができる。【選択図】図２

Description

本発明は、磁石を有する質量部を振動させる音響用の加振装置と、前記質量部の振動反力により加振される主振動体と、を有する発音装置に関する。

特許文献１に、自動車内装材などを振動させてスピーカとして機能させる音響加振器に関する発明が記載されている。

この音響加振器には、ヨーク（２）にマグネット（３）とプレート（４）とが接着された磁気回路（１）と、両端に開口部を有するフレーム（９）とが設けられ、フレーム（９）の一方の端部と磁気回路（１）とが弾性金属薄板のサスペンション（５）で連結されている。振動部（６）には、フレーム（９）に弾性体（１０）を介して支持された振動子（７）が設けられており、振動子（７）に支持されたコイル部（８ａ）が、磁気回路（１）のヨーク（２）とプレート（４）との間に形成されたギャップ内に配置されている。

音響加振器が車両に実装されるときは、振動子（７）が内装材などの振動部材（１２）に接着などの手段で固定される。音響加振器のコイル部（８ａ）に電流が与えられると、振動部（６）が振動し、その振動が振動子（７）から振動部材（１２）に伝達され、振動部材（１２）が振動して音圧が発生する。

特開２００７−３１８６２３号公報

特許文献１に記載された音響加振器は、振動子（７）で加振された振動部材（１２）の振動によって音圧が発生する構造である。そのため、発音の周波数帯域は、振動部材（１２）の振動特性に依存する。振動部材（１２）が、自動車の内装材などであるときは、所定の音量を得ることができる周波数帯域が狭くなり、低音域と高音域の出力が低下する傾向となる。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、内装材などを振動部材として使用したとしても発音の周波数帯域を広げることができる音響用の加振装置および前記加振装置を使用した発音装置を提供することを目的としている。

本発明は、磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部を有する質量部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルを支持する振動伝達部と、前記質量部と前記振動伝達部との間に設けられたダンパーと、を備えた音響用の加振装置において、
前記質量部と前記振動伝達部との間に、前記ダンパーよりも発音方向の前方に位置する振動シートが設けられていることを特徴とするものである。

本発明の音響用の加振装置は、前記振動伝達部に、前記コイルを支持するボビンが設けられており、

前記振動シートは、前記ボビンの周囲に位置するリング形状であるものとして構成できる。

また、本発明は、磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部を有する質量部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルを支持する振動伝達部と、前記質量部と前記振動伝達部との間に設けられたダンパーと、を備えた音響用の加振装置において、
前記振動伝達部に、前記コイルを支持するボビンと、前記ボビンの内部空間に対向する振動シートと、が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の音響用の加振装置は、前記コイルが前記ボビンの一方の端部に設けられ、前記振動シートが、前記のボビンの他方の端部の開口部に対向しているものとして構成できる。

本発明の音響用の加振装置は、前記振動シートの曲げ剛性が、前記ダンパーよりも低い素材で形成されていることが好ましい。また、前記振動シートは、単位面積あたりの質量が、前記ダンパーよりも小さい素材で形成されていることが好ましい。

また、本発明は、前記音響用の加振装置と、前記加振装置が設置される主振動体と、が設けられた発音装置において、
前記振動伝達部には、前記主振動体に固定される伝達支持体が設けられており、
前記主振動体には、前記伝達支持体が固定される固定領域を囲むように配置された複数の穴が形成されていることを特徴とするものである。

また、本発明は、前記音響用の加振装置と、前記加振装置が設置される主振動体と、が設けられた発音装置において、
前記振動伝達部には、前記ボビンを前記主振動体に固定する伝達支持体が設けられており、
前記主振動体には、前記振動シートに対向する穴が形成されていることを特徴とするものである。

本発明は、質量部と振動伝達部との間で発生する振動が、振動伝達部から主振動体に与えられる。質量部と振動伝達部との間に振動シートが設けられ、または振動伝達部のボビンの内部空間に対向する振動シートが設けられているため、振動の周波数が高い帯域のときに振動シートからも比較的大きな音圧を発生することができ、広い周波数帯域で発音の出力を向上させることができる。

また、振動伝達部に、振動伝達部を主振動体に固定する伝達支持体が設けられ、主振動体に、伝達支持体が固定される固定領域を囲むように配置された複数の穴が形成されている構造にすると、主振動体が広い範囲の振動特性に依存する振動モードと、主振動体の複数の穴で囲まれた領域の振動特性に依存する振動モードと、振動シートの振動特性に依存する振動モードとを複合的に実現でき、広い周波数帯域で良好な音質の発音を実現できる。

本発明の第１実施形態の発音装置において、音響用の加振装置と、主振動体とを分離して示す分解斜視図、 本発明の第１実施形態の発音装置において、音響用の加振装置が主振動体に設置された状態を示す断面図、 本発明の第１実施形態の主振動体を示す平面図、 本発明の第２実施形態の発音装置において、音響用の加振装置と、主振動体とを分離して示す分解斜視図、 本発明の第２実施形態の発音装置において、音響用の加振装置が主振動体に設置された状態を示す断面図、

図１と図２に本発明の第１実施形態が示されている。第１実施形態では、音響用の加振装置２と、この加振装置２が取り付けられる主振動体３とで発音装置（スピーカ）１が構成されている。

図２の断面図に示すように、加振装置２は、磁気回路部１１を有する質量部１０と、コイル２３を支持する振動伝達部２０とを有している。

質量部１０は、磁気回路部１１と、この磁気回路部１１を保持する保持部材１５とを有している。磁気回路部１１は、円盤形状の磁石１２と、図２において磁石１２の上面が固定される第１ヨーク１３と、磁石１２の下面が固定される第２ヨーク１４とを有している。第１ヨーク１３と第２ヨーク１４は、フェライト系や鉄系の磁性材料で形成されている。第１ヨーク１３は、図２において下向きに曲げられたリング状の側壁部１３ａを有し、円盤状の第２ヨーク１４の側面と側壁部１３ａとの間に磁気ギャップＧが形成されている。

保持部材１５は、第１保持部材１５ａと第２保持部材１５ｂを有している。第１保持部材１５ａと第２保持部材１５ｂは、合成樹脂材料や非磁性合金などの非磁性材料で形成されていることが好ましい。磁気回路部１１の第１ヨーク１３は第１保持部材１５ａで保持されている。第２保持部材１５ｂは、第１保持部材１５ａの図示下側に固定されており、第２保持部材１５ｂの側壁部１５ｃは、主振動体３に向かうにしたがって開口幅（内径寸法）が徐々に広がるテーパ形状である。

振動伝達部２０は、ボビン２１と、ボビン２１を主振動体３に固定するための伝達支持体２２とを有している。伝達支持体２２は非磁性材料で形成されていることが好ましい。ボビン２１の一方の端部である図示上端部にコイル２３が巻かれており、伝達支持体２２はボビン２１の他方の端部である図示下端部を支持している。コイル２３は、磁気回路部１１の磁気ギャップＧに挿入されている。

振動伝達部２０を構成するボビン２１の外周面と、質量部１０を構成する保持部材１５との間にダンパー（サスペンション）３１が設けられている。ダンパー３１は、化学繊維の織布または不織布とフェノール樹脂との複合体などで形成されている。ダンパー３１は、全体がリング形状であり、リング状の突部とリング状の凹部が半径方向に繰り返すコルゲート形状である。ダンパー３１の内周端３１ａはボビン２１の外周面に接着されて固定されており、ダンパー３１の外周端３１ｂは、保持部材１５を構成する第１保持部材１５ａの下面に接着されて固定されている。

発音装置１は、図２の図示下方向が発音方向であり、加振装置２では、ダンパー３１よりも発音方向の前方に振動シート３２が設けられている。振動シート３２は全体がリング形状であり、振動シート３２の内周端３２ａがボビン２１の外周面に接着されて固定され、外周端３２ｂが保持部材１５を構成する第２保持部材１５ｂの内面に接着されて固定されている。振動シート３２の断面形状は、発音方向の前方（図示下方）に向けて突曲線形状となっている。

振動シート３２は、ダンパー３１に比べて柔軟度の低い素材、すなわち曲げ剛性の低い素材で形成されていることが好ましい。また、振動シート３２は、平坦な状態での単位面積あたりの質量が、ダンパー３１の平坦な状態での単位面積あたりの質量よりも小さい素材で形成されていることが好ましい。振動シート３２は、例えば、シルクまたはポリエステル繊維で形成された織布または不織布、あるいはポリエチレンシートなどで形成される。

実施形態の音響用の加振装置２および発音装置１は車載用であって、加振装置２が設置される主振動体３は自動車の内装材であり、例えばルーフ内装材である。加振装置２と主振動体３とで構成される発音装置１は車載用スピーカである。ただし、主振動体３は、ルーフ内装材以外の例えば自動車のドアの内装材その他の内装材であってもよいし、自動車以外の音響室を構成する内装材などであってもよい。加振装置２に設けられている振動シート３２の曲げ剛性は、主振動体３の曲げ剛性よりも十分に低く、振動シート３２の平坦な状態での単位面積当たりの質量は、主振動体３の平坦な状態での単位面積当たりの質量よりも十分に小さい。

図１と図３に示すように、主振動体３に複数の穴５が貫通して形成されている。複数の穴５で囲まれた円形領域が固定領域Ｓであり、図２に示す加振装置２の伝達支持体２２は固定領域Ｓに接着されて固定される。複数の穴５は、固定領域Ｓを囲むように一定の角度で配列し、固定領域Ｓの中心から放射状に延びる長穴である。ただし、穴５は丸穴などであってもよい。

図２に示すように、実施形態の発音装置１は、質量部１０を構成する第２保持部材１５ｂの側壁部１５ｃの先端（図示下端）と、主振動体３の表面との間に、弾性体６が介在している。弾性体６は、側壁部１５ｃの先端部と、主振動体３の表面の双方に接着されて固定されている。弾性体６は発泡樹脂などの軟質な弾性材料で形成されており、弾性体６の図示上下方向への変形に関する弾性係数は、ダンパー３１の図示上下方向への変形に関する弾性係数よりも低いことが好ましい。なお、この弾性体６は必ずしも設けなくてもよい。

次に、本発明の第１実施形態の加振装置２を使用した発音装置（スピーカ）１の発音動作を説明する。

コイル２３にボイス電流が与えられると、磁気回路部１１においてコイル２３を横断してコイル２３に作用する磁界と、ボイス電流とで励起される電磁力によって、質量部１０と振動伝達部２０とが、図２における図示上下方向において互いに反発する方向へ振動しようとする。このときの質量部１０の振動の反力によるエネルギーが、振動伝達部２０の伝達支持体２２から主振動体３に与えられ、主振動体３が加振されて音圧が発生し、車室内に音が与えられる。

また、コイル２３に高い周波数のボイス電流が与えられているときは、軟質で軽量な振動シート３２の振幅が大きくなり、振動シート３２の振動により発生する音圧が増強され、主振動体３に形成された穴５を通過し、車室内に比較的高音域の音が与えられる。

この発音装置１は、広い周波数帯域において鮮明な音を高出力で発生することが可能である。加振装置２で発生する振動の周波数が比較的低いときは、主振動体３の複数の穴５で囲まれた固定領域Ｓおよび複数の穴５の外側の領域を含む広い領域の振動特性に依存する振動モードで音圧が発生し、比較的中音の帯域において高出力の音を発生する。振動の周波数がそれよりも高くなると、主振動体３の複数の穴５で囲まれた領域の振動特性に依存する振動モードで音圧が発生し、中音領域のやや高めの帯域の音圧を高めることができる。さらに振動の周波数が高くなると、振動シート３２の振動特性に依存する振動モードで音圧が発生し、比較的高音領域の音圧を増強することが可能となる。この３ウエイの振動特性により、広い周波数帯域で高い出力の音を発生することができる。

図２に示す発音装置１では、質量部１０を構成する第２保持部材１５ｂの側壁部１５ｃの先端（下端）と主振動体３の表面との間が弾性体６で塞がれている。弾性体６は、ダンパー３１よりも弾性係数が十分に低い材料で形成されているため、弾性体６が設けられているよるダンパー効果は無視できる程度である。ただし、第２保持部材１５ｂの側壁部１５ｃの先端と主振動体３との隙間が弾性体６で覆われているため、加振装置２の内部空間と外部空間とで正負の関係となる音圧が互いに干渉するのを防止できる。また、振動シート３２の振動による高い音域の音圧を、穴５から車室内へ向けて効果的に送り出すことができる。

図４と図５に本発明の第２実施形態が示されている。第２実施形態は、音響用の加振装置１０２と主振動体３とで発音装置（スピーカ）１０１が構成されている。

図５に示すように、この加振装置１０２においても、質量部１０が、磁気回路部１１と保持部材１５とで構成されている。磁気回路部１１は、磁石１２および第１ヨーク１３と第２ヨーク１４で構成されている。振動伝達部２０はボビン２１と伝達支持体２２とで構成されており、ボビン２１の一方の端部である上端部にコイル２３が巻かれており、コイル２３が磁気回路部１１の磁気ギャップＧの内部に挿入されている。質量部１０の保持部材１５と、ボビン２１の外周面との間にダンパー３１が設けられている。ダンパー３１の構造と素材は、図２に示された第１実施形態と同じである。

図５に示すように、振動伝達部２０を構成する伝達支持体２２は、図示上方に延びる筒部２２ａを有しており、筒部２２ａの頂部に穴２２ｂが形成されている。ボビン２１の他方の端部である下端部が、筒部２２ａの外周面に接着されて固定されている。

筒部２２ａの内部には、振動シート１３２が設けられている。振動シート１３２は、図２の第１実施形態の振動シート３２と同じ素材で形成されている。振動シート１３２は突方向が図示下向きとなるドーム形状であり、裾部１３２ａが、伝達支持体２２の筒部２２ａにおいて穴２２ｂの周囲の内面に接着されて固定されている。振動シート１３２は、ボビン２１の内部空間に対向し、または内部空間を塞ぐ位置に設けられている。振動シート１３２は、裾部１３２ａがボビン２１の中腹部の内周面に接着されていてもよいし、裾部１３２ａがボビン２１の下端の開口部に接着され、ドーム状の振動シート１３２が、ボビン２１の下端の開口部よりも図示下方に突出していてもよい。

第２実施形態の発音装置１０１に用いられる主振動体３は、第１実施形態と同様に車室内のルーフ内装材などである。図５に示すように、主振動体３には円形で貫通する穴１０５が形成されている。発音装置１０１では、加振装置１０２の伝達支持体２２が、穴１０５の周囲において主振動体３の表面に接着されて固定されており、穴１０５が振動シート１３２に対向している。

次に、第２実施形態の加振装置１０２を使用した発音装置（スピーカ）１０１の発音動作を説明する。

コイル２３に流れるボイス電流と、磁気ギャップＧ内でコイル２３を横断してコイル２３に作用する磁界とによる電磁力で、質量部１０と振動伝達部２０とに、互いに逆向きの振動が励磁される。質量部１０の振動の反力は、振動伝達部２０を介して内装材などの主振動体３に作用し、主振動体３が加振されて、音圧が車室内に与えられる。主振動体３は、その固有の振動モードにより、通常は中音域の音圧を発生する。

また、高い周波数の振動が励磁されると、その振動がボビン２１を介して振動シート１３２に作用し、あるいはその振動によるボビン２１の内部圧力の変化が振動シート１３２に作用し、振動シート１３２から高い周波数の音圧が生成され、穴１０５を経て車室内に出される。振動シート１３２の振動により発音装置１０１の発音周波数帯域を高域側に広げることが可能である。

１ 発音装置
２ 加振装置
３ 主振動体
５ 穴
１０ 質量部
１１ 磁気回路部
１２ 磁石
１５ 保持部材
２０ 振動伝達部
２１ ボビン
２２ 伝達支持体
２３ コイル
３１ ダンパー
３２ 振動シート
１０１ 発音装置
１０２ 加振同地
１３２ 振動シート

Claims (8)

1. 磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部を有する質量部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルを支持する振動伝達部と、前記質量部と前記振動伝達部との間に設けられたダンパーと、を備えた音響用の加振装置において、
   前記質量部と前記振動伝達部との間に、前記ダンパーよりも発音方向の前方に位置する振動シートが設けられていることを特徴とする音響用の加振装置。
2. 前記振動伝達部に、前記コイルを支持するボビンが設けられており、
   前記振動シートは、前記ボビンの周囲に位置するリング形状である請求項１記載の音響用の加振装置。
3. 磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部を有する質量部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルを支持する振動伝達部と、前記質量部と前記振動伝達部との間に設けられたダンパーと、を備えた音響用の加振装置において、
   前記振動伝達部に、前記コイルを支持するボビンと、前記ボビンの内部空間に対向する振動シートと、が設けられていることを特徴とする音響用の加振装置。
4. 前記コイルは前記ボビンの一方の端部に設けられ、前記振動シートが、前記のボビンの他方の端部の開口部に対向している請求項３記載の音響用の加振装置。
5. 前記振動シートは、曲げ剛性が、前記ダンパーよりも低い素材で形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の音響用の加振装置。
6. 前記振動シートは、単位面積あたりの質量が、前記ダンパーよりも小さい素材で形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の音響用の加振装置。
7. 請求項１または２に記載された音響用の加振装置と、前記加振装置が設置される主振動体と、が設けられた発音装置において、
   前記振動伝達部には、前記主振動体に固定される伝達支持体が設けられており、
   前記主振動体には、前記伝達支持体が固定される固定領域を囲むように配置された複数の穴が形成されていることを特徴とする発音装置。
8. 請求項３または４に記載された音響用の加振装置と、前記加振装置が設置される主振動体と、が設けられた発音装置において、
   前記振動伝達部には、前記ボビンを前記主振動体に固定する伝達支持体が設けられており、
   前記主振動体には、前記振動シートに対向する穴が形成されていることを特徴とする発音装置。

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