JP2022076636A - 振動板、スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】軽量かつ高剛性のスピーカ用振動板を提供する。【解決手段】振動板６は、切頭円錐状（コーン型）に形成されており、その内周縁６１にボイスコイルボビン５を固定できるように形成されている。振動板６は、軽量材料で形成されており、軽量材料を用いたことによる剛性低下を補うために、強化構造として凹部６３が形成されている。凹部６３は、振動板６の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部６４と、第１屈曲部６４よりも外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部６５と、第２屈曲部６５よりも外周側において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第３屈曲部６６と、を含んでいる。第２屈曲部６５及び第３屈曲部６６は、外周縁６２の近傍に形成されている。【選択図】図２

Description

本発明は、スピーカ用振動板及びスピーカ装置に関する。

コーン型の振動板を備えたスピーカ装置が知られている（例えば特許文献１を参照）。図１は、コーン型の振動板９０６を備えた従来のスピーカ装置９０１の概略構成図である。このスピーカ装置９０１は、フレーム２と、磁気ギャップＧを形成する磁気回路３と、磁気ギャップＧ内に挿入されたボイスコイル４と、ボイスコイル４が巻かれたボイスコイルボビン５と、ボイスコイルボビン５が固定された振動板９０６と、振動板９０６をフレーム２に取り付けたエッジ７と、ダンパ８と、センターキャップ９と、を備えている。

特開２０１８－１５２７１０号公報

上述したコーン型のスピーカ用振動板について、本願発明者は、軽量化のために軽量材料を用いて形成することを試みた。しかしながら、軽量材料を用いた場合、振動板の剛性が低下して音質が損なわれるという問題が生じ、軽量化と剛性確保を両立させることは容易ではなかった。

そこで、本発明が解決しようとする課題としては、軽量かつ高剛性のスピーカ用振動板、及び、該振動板を備えたスピーカ装置を提供することが一例として挙げられる。

本発明の振動板は、軸と外周が定められるコーン型のスピーカ用振動板であって、前記軸を含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部が形成されており、前記凹部は、当該振動板の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部と、該第１屈曲部よりも前記外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部と、該第２屈曲部よりも前記外周側において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第３屈曲部と、を含んでおり、前記第１屈曲部から前記第２屈曲部までの振動板に沿った距離が、前記第２屈曲部から当該振動板の外周縁までの振動板に沿った距離よりも大きく形成されていることを特徴とする。

本発明の振動板は、軸と外周が定められるコーン型のスピーカ用振動板であって、前記軸を含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部が形成されており、前記凹部は、当該振動板の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部と、該第１屈曲部よりも前記外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部と、当該振動板の外周縁と、を含んでおり、前記第１屈曲部から前記第２屈曲部までの振動板に沿った距離が、前記第２屈曲部から当該振動板の外周縁までの振動板に沿った距離よりも大きく形成されていることを特徴とする。

本発明のスピーカ装置は、上記振動板を備えたことを特徴とする。

従来のスピーカ装置の概略構成図である。 本発明の第１実施例の振動板を備えたスピーカ装置の概略構成図である。 図２の振動板の斜視図である。 図３の振動板の平面図である。 図４中のＡ－Ａ線に沿った断面図である。 図５の振動板の要部拡大図である。 図３の本発明の振動板と従来の振動板と比較例の振動板とのスティフネス変化を示す表である。 図３の本発明の振動板と比較例の振動板の周波数特性を示すグラフである。 本発明の第２実施例の振動板の斜視図である。 図９の振動板の平面図である。 図１０中のＢ－Ｂ線に沿った断面図である。 図１１の振動板の要部拡大図である。 本発明の第３実施例の振動板の斜視図である。 図１３の振動板の平面図である。 図１４中のＣ－Ｃ線に沿った断面図である。 本発明の第４実施例の振動板の斜視図である。 図１６の振動板の平面図である。 図１７中のＤ－Ｄ線に沿った断面図である。

以下、本発明の一実施形態を説明する。本発明の一実施形態にかかる振動板は、軸と外周が定められるコーン型のスピーカ用振動板であって、前記軸を含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部が形成されており、前記凹部は、当該振動板の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部と、該第１屈曲部よりも前記外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部と、該第２屈曲部よりも前記外周側において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第３屈曲部と、を含んでおり、前記第１屈曲部から前記第２屈曲部までの振動板に沿った距離が、前記第２屈曲部から当該振動板の外周縁までの振動板に沿った距離よりも大きく形成されている。本発明によれば、振動板に前記凹部を形成することで剛性を高めることができる。よって、前記構成の振動板を軽量材料で形成することで、軽量化と剛性確保を両立させることができる。

本発明の一実施形態にかかる振動板は、軸と外周が定められるコーン型のスピーカ用振動板であって、前記軸を含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部が形成されており、前記凹部は、当該振動板の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部と、該第１屈曲部よりも前記外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部と、当該振動板の外周縁と、を含んでおり、前記第１屈曲部から前記第２屈曲部までの振動板に沿った距離が、前記第２屈曲部から当該振動板の外周縁までの振動板に沿った距離よりも大きく形成されている。本発明によれば、振動板に前記凹部を形成することで剛性を高めることができる。よって、前記構成の振動板を軽量材料で形成することで、軽量化と剛性確保を両立させることができる。

また、上記振動板は、前記凹部が当該振動板の全周に亘って形成されていてもよい。

また、上記振動板は、前記軸を含んだ断面視において、前記第１屈曲部から前記軸側に延びた部分が一定の曲率を有しており、前記第１屈曲部から前記第２屈曲部までの部分が、前記第１屈曲部から前記軸側に延びた部分と等しい曲率を有していてもよい。

また、上記振動板は、前記軸を含んだ断面視において、前記第１屈曲部から前記軸側に延びた部分が一定の曲率を有しており、当該部分が形成する仮想円上に当該振動板の外周縁が位置していてもよい。

また、本発明の一実施形態にかかるスピーカ装置は、上記振動板を備えている。

（第１実施例）
図２は、本発明の第１実施例の振動板６を備えたスピーカ装置１の概略構成図である。このスピーカ装置１は、フレーム２と、フレーム２に支持され、磁気ギャップＧを形成する磁気回路３と、磁気ギャップＧ内に挿入されたボイスコイル４と、ボイスコイル４が巻かれた円筒状のボイスコイルボビン５と、ボイスコイルボビン５が固定された振動板６と、振動板６をフレーム２に取り付けたエッジ７と、ダンパ８と、センターキャップ９と、を備えている。

磁気回路３は、例えば外磁型の磁気回路であり、環状の磁石３１と、ヨーク３２と、環状のトッププレート３３と、を有して構成されている。ヨーク３２は、ボトムプレート３４と、ボトムプレート３４の中心から立設したセンターポール３５と、を有して構成されている。磁石３１は、その中心にセンターポール３５が挿入され、ボトムプレート３４に重ねられている。トッププレート３３は、その中心にセンターポール３５が挿入され、磁石３１の振動板６側の面に重ねられている。「磁気ギャップＧ」は、トッププレート３３とセンターポール３５との間のギャップである。このような磁気回路３は、ボイスコイル４と協働して振動板６を振動させる。

振動板６は、図３～５に示すように、切頭円錐状（コーン型）に形成されており、その内周縁（ネック）６１にボイスコイルボビン５を固定できるように形成されている。図３～５において、一点鎖線Ｐは振動板６の軸を示している。図４の平面視において、振動板６の内周縁６１及び外周縁６２（請求項の外周に相当）は正円であるが、本発明においてはこれに限らず、振動板の内周縁及び外周縁が楕円であってもよい。振動板６は、軸Ｐを含んだ断面視において、内周縁６１から外周縁６２にかけて緩やかにカーブしている。

本例の振動板６は、軽量化を図るため、従来品よりも剛性が低い軽量材料で形成されている。そして、軽量材料を用いたことによる剛性低下を補うために、以下の強化構造が設けられている。即ち、振動板６には、軸Ｐを含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部６３が形成されている。「放音方向」は、軸Ｐに沿ったボイスコイル４と反対側の方向である。また、本例では、凹部６３が振動板６の全周に亘って形成されている。

図６に示すように凹部６３は、振動板６の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部６４と、第１屈曲部６４よりも外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部６５と、第２屈曲部６５よりも外周側において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第３屈曲部６６と、を含んでいる。即ち、凹部６３は、第１屈曲部６４、第２屈曲部６５、第３屈曲部６６の三箇所で屈曲されることで形成されている。本明細書において、「屈曲」とは、なだらかに曲がっているのではなく、折れ曲がっていることを意味する。

「振動板６の中腹部」とは、内周縁６１から外周縁６２までの間の中央近傍であり、当該部分が振動する共振状態において振幅が特に大きい部分である。この中腹部の中で共振状態の振幅が最も大きい箇所に第１屈曲部６４が形成されている。

第２屈曲部６５及び第３屈曲部６６は、外周縁６２の近傍に形成されている。このため、第１屈曲部６４から第２屈曲部６５までの振動板６に沿った距離が、第２屈曲部６５から第３屈曲部６６を経由した外周縁６２までの振動板６に沿った距離よりも大きく形成されている。なお、本例では、振動板６の外径が１２０ｍｍ程度であるのに対し、第１屈曲部６４から第２屈曲部６５までの振動板６に沿った距離が２０ｍｍ程度であり、第２屈曲部６５から第３屈曲部６６までの振動板６に沿った距離が１～２ｍｍ程度であり、第３屈曲部６６から外周縁６２までの振動板６に沿った距離が５ｍｍ程度である。

また、図６に示すように、振動板６は、軸Ｐを含んだ断面視において、第１屈曲部６４から軸Ｐ側（内周縁６１側）に延びた部分が一定の曲率を有しており、第１屈曲部６４から第２屈曲部６５までの部分及び第３屈曲部６６から外周縁６２までの部分が、第１屈曲部６４から軸Ｐ側に延びた部分と等しい曲率を有している。さらに、第１屈曲部６４から軸Ｐ側に延びた部分が形成する仮想円上に振動板６の外周縁６２が位置している。図６中の二点鎖線Ｆは、前記仮想円の一部を示している。

即ち、本例の振動板６は、一定曲率でカーブした中腹部から外周側の部分を、第１屈曲部６４、第２屈曲部６５の二箇所で屈曲させ、ベースカーブ（二点鎖線Ｆ）上に外周縁６２を戻すように第３屈曲部６６で屈曲させて凹部６３を形成している。このようにすることで、スピーカ装置のデザインやレイアウトを殆ど変更することなく、振動板６の軽量化と剛性補強を達成することができる。

エッジ７は、平面視において環状に形成されている。また、エッジ７は、図２に示す断面視において、放音方向に凸の円弧状に形成されたエッジ本体７１と、エッジ本体７１の内周縁に連続したエッジ内周部７２と、エッジ本体７１の外周縁に連続したエッジ外周部７３と、を一体に有して構成されている。エッジ内周部７２は、振動板６の第３屈曲部６６よりも外周側の部分に接着される。エッジ外周部７３は、フレーム２に取り付けられる。

ダンパ８は、環状に形成されており、内周縁がボイスコイルボビン５に取り付けられ、外周縁がフレーム２に取り付けられている。このダンパ８は、ボイスコイルボビン５や振動板６が振動することを許容しつつ、これらの振動を徐々に減衰させる。

センターキャップ９は、振動板６の内周縁６１近傍に取り付けられて、ボイスコイルボビン５の振動板６側の開口を覆っている。

図７は、上述した本発明の振動板６（本発明品１）と従来品の振動板と比較例の振動板とのスティフネス変化を示す表である。従来品の振動板は、図１に示した形状の振動板であり、本発明の振動板６から凹部６３をなくした形状（図６の二点鎖線Ｆに沿った形状）の振動板である。当該従来品の振動板は、標準材料で形成されている。また、比較例の振動板は、形状は従来品の振動板と同じであり、材質は本発明の振動板６と同じ軽量材料が用いられている。また、図７の各スティフネス値は、振動板の内周縁を固定して外周に所定の外力を印加した場合のスティフネス値（単位は［Ｎ／ｍｍ］）である。

図７の表から、軽量材料を用いた比較例は従来品に対しスティフネスが低下しているが、軽量材料を用い、凹部６３を形成した本発明品１（振動板６）は、スティフネスにおいて従来品を上回っていることが読み取れる。即ち、本発明品１（振動板６）は、従来品よりも重量が軽くなっている上に従来品よりも剛性がアップしている。

図８は、上述した本発明の振動板６（本発明品１）と比較例の振動板に対し、ある条件下でシミュレーションを行った結果得られた周波数特性を示すグラフである。比較例の振動板は、図７の表の比較例の振動板と同じものである。

図８のグラフから、本発明品１（振動板６）は、エッジとの共振である１ｋＨｚ付近のピークが比較例に対し高周波数側にシフトしていることが読み取れる。これは、第２屈曲部６５及び第３屈曲部６６が外周縁６２の近傍に形成されて本発明品１（振動板６）の外周側の剛性が強化されていることに起因している。

また、図８のグラフから、振動板の中腹部の共振状態の振幅が大きくなる４ｋＨｚ付近のピークについて、本発明品１（振動板６）は、比較例のピークが分散した形状に変化している（平坦化している）ことが読み取れる。即ち、本発明品１（振動板６）は、スピーカとしての周波数特性が比較例よりも良好なものになっている。これは、第１屈曲部６４が振動板６の中腹部に形成されていることに起因している。

また、本発明の振動板６は、凹部６３の形状が単純であるため、重量増加を抑制でき（複雑な強化構造にすると重量が増加する）、振動板６の成形金型の作製も容易である。さらに、本発明の振動板６は、エッジ内周部７２が貼り合わされる部分（第３屈曲部６６よりも外周側の部分）よりも内周側に凹部６３が形成されているので、振動板６にエッジ内周部７２を接着する作業を容易に行うことができる。

（第２実施例）
図９～１２は、本発明の第２実施例の振動板１０６を示す図である。図９～１２において、上述した実施例と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。本例の振動板１０６も、第１実施例と同様にスピーカ装置を構成する。

振動板１０６は、図９～１１に示すように、切頭円錐状（コーン型）に形成されており、その内周縁（ネック）６１にボイスコイルボビンを固定できるように形成されている。本例の振動板１０６は、軽量化を図るため、軽量材料で形成されている。そして、軽量材料を用いたことによる剛性低下を補うために、以下の強化構造が設けられている。即ち、振動板１０６には、軸Ｐを含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部１６３が形成されている。また、本例では、凹部１６３が振動板１０６の全周に亘って形成されている。

図１２に示すように凹部１６３は、振動板１０６の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部６４と、第１屈曲部６４よりも外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部６５と、振動板１０６の外周縁６２と、を含んでいる。即ち、凹部１６３は、第１屈曲部６４、第２屈曲部６５の二箇所で屈曲されることで形成されている。

第２屈曲部６５は、外周縁６２の近傍に形成されている。このため、第１屈曲部６４から第２屈曲部６５までの振動板１０６に沿った距離が、第２屈曲部６５から外周縁６２までの振動板１０６に沿った距離よりも大きく形成されている。

また、図１２に示すように、振動板１０６は、軸Ｐを含んだ断面視において、第１屈曲部６４から軸Ｐ側（内周縁６１側）に延びた部分が一定の曲率を有しており、第１屈曲部６４から第２屈曲部６５までの部分及び第２屈曲部６５から外周縁６２までの部分が、第１屈曲部６４から軸Ｐ側に延びた部分と等しい曲率を有している。さらに、第１屈曲部６４から軸Ｐ側に延びた部分が形成する仮想円上に振動板１０６の外周縁６２が位置している。図１２中の二点鎖線Ｆは、前記仮想円の一部を示している。

即ち、本例の振動板１０６は、一定曲率でカーブした中腹部から外周側の部分を、第１屈曲部６４で屈曲させ、ベースカーブ（二点鎖線Ｆ）上に外周縁６２を戻すように第２屈曲部６５で屈曲させて凹部１６３を形成している。本例では、第２屈曲部６５よりも外周側の部分にエッジが接着される。このようにすることで、スピーカ装置のデザインやレイアウトを殆ど変更することなく、振動板１０６の軽量化と剛性補強を達成することができる。

本例の振動板１０６も、第１実施例と同様に、従来品よりも重量が軽くなっている上に従来品よりも剛性がアップしている。また、凹部１６３の形状が単純であるため、重量増加を抑制でき、振動板１０６の成形金型の作製も容易である。

（第３実施例）
図１３～１５は、本発明の第３実施例の振動板２０６を示す図である。図１３～１５において、上述した実施例と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。本例の振動板２０６も、第１実施例と同様にスピーカ装置を構成する。

振動板２０６は、図１３～１５に示すように、切頭円錐状（コーン型）に形成されており、その内周縁（ネック）６１にボイスコイルボビンを固定できるように形成されている。本例の振動板２０６は、軽量化を図るため、軽量材料で形成されている。そして、軽量材料を用いたことによる剛性低下を補うために、以下の強化構造が設けられている。即ち、振動板２０６には、軸Ｐを含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部２６３が形成されている。

第１実施例及び第２実施例では、凹部６３，１６３が振動板の全周に亘って形成されていたが、本例では、振動板２０６の周方向の一部２６７を凹部２６３にせず、リブ状に残している。本例では、このリブ状の部分２６７が五箇所に形成されており、５つの凹部２６３が振動板２０６の周方向に形成されている。

各凹部２６３は、図１５の軸Ｐを含んだ断面視においては、第１実施例の凹部６３と同形状である。また、リブ状の部分２６７は、図１５の軸Ｐを含んだ断面視においては、一定曲率でカーブしている。即ち図６の二点鎖線Ｆに沿った形状である。また、リブ状の部分２６７は、厚みが均一に形成されている。

（第４実施例）
図１６～１８は、本発明の第４実施例の振動板３０６を示す図である。図１６～１８において、上述した実施例と同一構成部分には同一符号を付して説明を省略する。本例の振動板３０６も、第１実施例と同様にスピーカ装置を構成する。

振動板３０６は、図１６～１８に示すように、切頭円錐状（コーン型）に形成されており、その内周縁（ネック）６１にボイスコイルボビンを固定できるように形成されている。本例の振動板３０６は、軽量化を図るため、軽量材料で形成されている。そして、軽量材料を用いたことによる剛性低下を補うために、以下の強化構造が設けられている。即ち、振動板３０６には、軸Ｐを含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部３６３が形成されている。

本例では、第３実施例と同様に、振動板３０６の周方向の一部３６７を凹部３６３にせず、リブ状に残している。本例では、このリブ状の部分３６７が五箇所に形成されており、５つの凹部３６３が振動板３０６の周方向に形成されている。また、リブ状の部分３６７は、第３実施例のリブ状の部分２６７よりも幅が小さく形成されている。

各凹部３６３は、図１８の軸Ｐを含んだ断面視においては、第３実施例の凹部２６３と同形状である。ただし、各凹部３６３の周方向の幅は第３実施例の凹部２６３よりも大きい。また、リブ状の部分３６７は、図１８の軸Ｐを含んだ断面視においては、内周側から外周側に向かうにしたがって徐々に厚みが大きくなるように形成されている。

上述した実施例１～４の振動板は、軸Ｐを含んだ断面視において、内周縁６１から外周縁６２にかけて緩やかにカーブしていたが、本発明の振動板は、内周縁から外周縁にかけてストレートな形状であってもよい。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。上述の各図で示した実施例は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの記載内容を組み合わせることが可能である。また、各図の記載内容はそれぞれ独立した実施形態になり得るものであり、本発明の実施形態は各図を組み合わせた一つの実施形態に限定されるものではない。

１ スピーカ装置
６，１０６，２０６，３０６ 振動板
６１ 内周縁
６２ 外周縁
６３，１６３，２６３，３６３ 凹部
６４ 第１屈曲部
６５ 第２屈曲部
６６ 第３屈曲部

Claims (6)

1. 軸と外周が定められるコーン型のスピーカ用振動板であって、
   前記軸を含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部が形成されており、
   前記凹部は、当該振動板の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部と、該第１屈曲部よりも前記外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部と、該第２屈曲部よりも前記外周側において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第３屈曲部と、を含んでおり、
   前記第１屈曲部から前記第２屈曲部までの振動板に沿った距離が、前記第２屈曲部から当該振動板の外周縁までの振動板に沿った距離よりも大きく形成されている
   ことを特徴とする振動板。
2. 軸と外周が定められるコーン型のスピーカ用振動板であって、
   前記軸を含んだ断面視において、放音方向と反対側に凹んだ凹部が形成されており、
   前記凹部は、当該振動板の中腹部において放音方向側に凸となる向きに屈曲された第１屈曲部と、該第１屈曲部よりも前記外周側において放音方向と逆側に凸となる向きに屈曲された第２屈曲部と、当該振動板の外周縁と、を含んでおり、
   前記第１屈曲部から前記第２屈曲部までの振動板に沿った距離が、前記第２屈曲部から当該振動板の外周縁までの振動板に沿った距離よりも大きく形成されている
   ことを特徴とする振動板。
3. 前記凹部が当該振動板の全周に亘って形成されている
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の振動板。
4. 前記軸を含んだ断面視において、前記第１屈曲部から前記軸側に延びた部分が一定の曲率を有しており、前記第１屈曲部から前記第２屈曲部までの部分が、前記第１屈曲部から前記軸側に延びた部分と等しい曲率を有している
   ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の振動板。
5. 前記軸を含んだ断面視において、前記第１屈曲部から前記軸側に延びた部分が一定の曲率を有しており、当該部分が形成する仮想円上に当該振動板の外周縁が位置している
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の振動板。
6. 請求項１～５の何れか１項に記載の振動板を備えたことを特徴とするスピーカ装置。

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