JP3577467B2 - 振動スピーカ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話機のような通信機器に内蔵され、発声機能とともに振動機能を同時に発揮する振動スピーカに関する。より詳しくは、振動体に上下の緩衝力を追加させて周波数の変化に伴う振動量の変化を低減させ、振動特性を向上させる振動スピーカに関する。
【0002】
【従来の技術】
一般的に、スピーカは、電気及び電子的に受信される音声信号又は予め入力されたベル又はメロディ等を人が聞くことができる音として出力する発声機器である。
【0003】
このようなスピーカは、通常、オーディオ又はアンプに連結して音量を大幅に増幅させて大型の発声手段として使用することもあるが、サイズを大幅に縮小させて小型の発声手段としても多く利用されている。
【0004】
特に、携帯電話機やポケットベルのような小型の通信機器に採用されるスピーカは、サイズが革新的に小さく形成されているため、これを通常、マイクロスピーカとも呼んでいる。
【0005】
このように、マイクロスピーカは、携帯電話機のような通信機器が順次小型化される趨勢にあるため、その大きさや厚さがより一層縮小化されているのが現在の実情である。
【0006】
図1は、従来の携帯通信機器に主に使われているマイクロスピーカを示した断面図であり、このようなスピーカは、大きく内部に空間部を設けたハウジング100と、このハウジング100に内蔵されるマグネット110及びボイスコイル120と、最終的に音を発生させる振動板130とから構成されている。
【0007】
このようなスピーカは、通常、外部からリード線101を介してボイスコイル120に高周波電流が印加されつつ、ボイスコイル120とマグネット110との間の相互作用によって形成される磁界により、ボイスコイル120が上下に移動する。このとき、ボイスコイル120の一端が付着された振動板130が微細に震えながら、音を発生させるようになる。
【0008】
即ち、前記リード線101を介してボイスコイル120に印加される高周波電流は交流であるため、ボイスコイル120に印加される電流の方向に従ってボイスコイル120によって発生される磁界が、マグネット110によって形成される磁界のような方向に形成されると、マグネット110とボイスコイル120との間には、互いに押し出す一種の斥力が発生するようになる。そのため、ボイスコイル120は、マグネット110から上側に押し出される。
【0009】
これとは反対に、ボイスコイル120によって発生される磁界が、マグネット110によって形成される磁界と反対方向に形成されると、マグネット110とボイスコイル120との間には、互いにつかまれようとする引力が発生するようになる。そのため、ボイスコイル120がマグネット110側に下方移動される。
【0010】
このように、ボイスコイル120に印加される磁界の変化によってボイスコイル120が上昇・下降されつつ、このボイスコイル120に付着された振動板130を上下に振動させ、これを外部に放出するようになると、音が発生されて発声機能を発揮する。
【0011】
一方、前記携帯用通信機器には、受信の知らせを音響でない振動によって伝える振動手段を同時に備えている。
【0012】
このような振動手段としては、従来では主に振動モータが使われたが、最近では単に発声機能を有するスピーカに振動機能を付加した振動スピーカが主に用いられる趨勢にある。
【0013】
図2は、従来の振動スピーカを示した断面図であり、図示されたように、振動スピーカはボイスコイル120に高周波電流を印加させたり又は振動コイル115に低周波電流を印加させたりする作用によって音響を発生させたり、振動が誘
発されたりするように構成されている。
【0014】
即ち、従来の振動スピーカは、外体を形成しつつ、内部に所定の大きさの空間部が設けられるハウジング100を具備し、このハウジング100の内部空間部中央にはヨーク105が設けられている。
【0015】
そして、前記ヨーク105の外周面に固定された分銅140は、ハウジング100の内周面に一端が固定された一対の板スプリング150,155が、上下側で各々固定されることによって弾力的に支持されている。
【0016】
このとき、前記一対の板スプリング150,155のうち上板スプリング150は、外周縁がハウジング100の上側内周面に設けられた固定溝100aに挿入されて嵌合固定され、下板スプリング155の外周縁は、ハウジング100の下側内周面に形成された段差部に上端面が接触された状態で底部側の接着剤100bにボンディング固定されている。
【0017】
一方、前記ヨーク105の中心内側にはマグネット110が付着されている。このマグネット110の下側で、即ち、ハウジング100のシールドプレート102上面には振動コイル115が付着されている。
【0018】
そして、前記ハウジング100の上側には音響を発生させるための振動板130が設置され、この振動板130からはマグネット110と隣接されるようにボイスコイル120が延在形成されている。
【0019】
このような構成を有する振動スピーカは、その振動量を大きくするために一対の板スプリング150,155間の空間に質量体である分銅140を具備させている。
【0020】
前記のような構成を有する従来の振動スピーカは、ボイスコイル120に高周波信号を入力させると、前記ボイスコイル120とマグネット110の電磁気力によって振動板130が微細に振動するようになって音響を発生させるようになるため、これをスピーカ音として使用することができる。
【0021】
また、前記振動コイル115に低周波信号を入力させると、前記振動コイル115とマグネット110との間に発生される電磁気力によって、振動体が上下に運動する。こうした上下の運動が板スプリングを介してハウジング100に伝えられることで振動機能を発揮するようになる。
【0022】
即ち、前記従来の振動スピーカは、振動体の共振周波数を利用して一定の周波数で加振させることで、ヨーク105、マグネット110、及び分銅140とから構成された振動体を上下方向に動かして、振動を発生させている。
【0023】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のような従来の振動スピーカでは、振動体を構成するヨーク105、マグネット110、及び分銅140の組立ばらつきに伴う振動量の差が発生するようになる。そればかりでなく、各部品自体の寸法ばらつきによって振動量に偏差が発生するようになり、実際の設計上の共振周波数と振動部が有する共振周波数との間に偏差が発生するという短所がある。
【0024】
図3においては、共振周波数にグラフのピーク点のシフトがひどく表われる。また、図4においては、図2を参照して説明すると、振動体が上下運動時共振周波数付近において下部プレートと接触して振動特性が不良になるという問題点がある。
【0025】
即ち、振動体の質量が0.03g変わるようになると、約1Hzの共振周波数が移動するようになるが、このとき、共振周波数が1〜2Hzに変化される場合には振動量が急速に減速され、所望の振動特性を誘導するのには難しくなる、といった問題点が生じる。
【0026】
ここで、前記共振周波数は、
【数1】
【0027】
(k=バネ定数、m=質量)として表すことができ、この式からわかるように、質量mが変化すると、共振周波数も変化するのである。
【0028】
また、前記従来の振動スピーカは、その大きさが薄型化されることで、前記振動体が上下に移動される有効空間部の大きさも相当制約されているため、振動体の重さ変化によって振動量が一定量以上になる場合には、前記振動体がハウジング100の上下面に接触する現象が発生し、振動特性を阻害するだけだけでなく騷音が発生して製品の寿命が短くなる、という問題点がある。
【0029】
即ち、グラフで示すように、有効最大振動量は、略2.5G程度を維持しなければならないが、振動体が上下に移動することができる有効空間部の制約によって従来技術では3.5Gに到達する。そのため、振動幅が大きくなるようになり、結果的に振動体がシールドプレート102に衝突し、騷音を誘発するようになることはもちろん、振動体の頻繁な衝突によって装置の耐久力が低下するという問題を引き起こす。
【0030】
また、実際に使用することができる周波数帯域は、振動体がシールドプレート102に接触される前までであるため、図3のグラフに示したとおり、共振周波数である182Hzの左側領域、又は右側領域で減るようになり、結果的に所望の振動機能を出力させることができなくなることはもちろん、出力される振動感度も良くないという問題点がある。
【0031】
本発明の主たる目的は、振動体を支持する板スプリングに緩衝力を付加して周波数の変化に伴う振動量の変化を低減させるようにして、安定した振動特性を出力させることができるようにする振動スピーカを提供することにある。
【0032】
本発明の他の目的は、振動機能を発揮するとき、部品間の衝突がまったく発生しないようにして耐久力を向上させ、製品の寿命を延長させることにある。
【0033】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、円筒形で開放された一側面は音響発生のための振動板が構成され、他側面はプレートにより遮蔽されるハウジングと、前記ハウジングの内部中央に設けられ一定間隔をおいて離隔された板スプリングによってハウジング内周面に固定されるヨークと、前記ヨークの上端部にN・S極が上下に分極されるように付着され、磁気回路を構成するマグネットと、前記振動板に上端が固定されて下段はマグネットに隣接されるように配置されるボイスコイルと、前記マグネットと対向されるようにプレートの一側面に付着される振動コイルと、前記ハウジングの内周面に設けられ、板スプリングに緩衝性を付加して振動量の変化を低減させるダンピング手段とを含んで構成されることを特徴とする。
【0034】
ダンピング手段は、板スプリングの外周縁端部を支持するように、少なくとも一つ以上で備えられるゴム材質のラバーであることを特徴とする。
【0035】
ダンピング手段は、ハウジングの内周面に固定される一対の板スプリングの外周縁端部に所定量塗布される軟質接着剤であることを特徴とする。
【0036】
ヨークは、外側面に所定の大きさの質量を有する分銅が付着されることを特徴とする。
【0037】
【発明の実施の形態】
本発明は、振動を発生させる振動体に、上下に緩衝力を付加させて、入力される周波数の変化に伴う振動量の変化を低減させるようにして安定した振動特性を出力させることができるようにする振動スピーカである。
【0038】
図5は、本発明に係る振動スピーカを示した断面図である。
【0039】
図示されたとおり、振動スピーカは、内部に空間部を形成する円筒形のハウジング1と、このハウジング1内に振動板2と、音響発生のためのボイスコイル8と、振動体と、板スプリング4,5とが内蔵される構成である。
【0040】
ハウジング1は、内部が空洞の円筒形状を有する一種のケースで、開放された一側面には振動板2が設けられ、他側面は板材型のプレート3によって遮蔽されている。
【0041】
このようなハウジング1は、内部の振動音響を外部に円滑に放出させるため、プレート3に音響放出溝(不図示)が一つ以上形成されている。この音響放出溝の位置は、ハウジング1のプレート3に制限されず、多様な位置に成形されてよい。
【0042】
振動板2は、板面が上下に振動しつつ、音響を発生させる薄板の部材で、外側の終端部がハウジング1の上端部に固定されている。
【0043】
ボイスコイル8は、円筒形でコイルを捲線させた構成で、通常、ボビン(不図示)に捲線されている。このボビンの上端部が振動板2の底面に付着され、下端部は後述するマグネット7に近接するように配置されている。
【0044】
このようなボイスコイル8では、高周波電流が印加されると、マグネット7との相互作用によって振動板2を振動させて音響を発生させる。
【0045】
振動体は、通常、ヨーク6、マグネット7、及び分銅9で構成されている。前記ヨーク6は、ハウジング1の内部空間部中央に備えられ、このヨーク6の上側面にはマグネット7が付着されて磁気回路を構成している。
【0046】
一方、前記ヨーク6の一側には、振動量を増大させるために、所定大きさの質量を有する分銅9が付着されている。このような分銅9は、通常、ヨーク6の円周に設けられるように、輪形状を有する。特に、分銅9は、磁束の影響を受けない材質で成形されることが望ましい。
【0047】
このように、振動体は、ヨーク6の外周面に固定された分銅9に一対の板スプリング4,5が固定されることによってハウジング1から弾力的に支持されている。
【0048】
板スプリング4,5は、ヨーク6の外周面の上下側に各々固定されるように一対に設けられ、その外周面がハウジング1の内周面側に固定されることで、前記ヨーク6、マグネット7、及び分銅9から構成された振動体を上下方向で弾力的な遊動が達成されるようにしている。
【0049】
また、前記振動スピーカは、ハウジング1のプレート3の上部面に振動コイル7aが付着されている。かかる振動コイル7aに低周波電流が印加されると、マグネット7との電磁気力により振動機能を発揮するように構成されている。
【0050】
このような構成は、従来の振動スピーカの構造とほぼ同様である。但し、本発明は、振動体の寸法ばらつきに伴う振動量を緩やかに緩衝させることができるようにするダンピング手段10を具備させ、安定した振動特性を出力させる点にその特徴がある。
【0051】
即ち、前記振動体は、ヨーク6、マグネット7、及び分銅9から構成され、これら振動体は、弾性部材である一対の板スプリング4,5によって弾力的にハウジング1内部に支持されるように構成されている。
【0052】
そして、前記一対の板スプリング4,5には、前記振動体の振動量を一定に緩和させることができるようにダンピング手段10によって緩衝作用され、このダンピング手段10は、図5に示すとおり、ハウジング1の内壁面に固定されて一対の板スプリング4,5を支持するように構成されたラバー11が用いられる。
【0053】
ここで、前記ダンピング手段10に採用されたラバー11は、緩衝性に優れたゴム材質で成形され、ハウジング1の内周面に密着された状態で接着剤等によって固定されている。
【0054】
即ち、上記のラバー11は、多数個のラバー片に分けられ、順次、ハウジング1の内部に積層されるもので、一対の板スプリング4,5の外周面の両端部を支持するように構成されている。
【0055】
このようにラバー11は、一対の板スプリング4,5を多様に支持することができ、本発明の図5に示すように、上側に備えられる板スプリング4の上面はハウジングに接触されるように構成されつつ、この上板スプリング4と下板スプリング5との間には、ラバー11が構成されている。そして、前記下板スプリング5の下側に緩衝材であるラバー11が構成されている。
【0056】
したがって、前記一対の板スプリング4,5のうち、上板スプリング4は底面に制限的にラバー11が備えられ、下板スプリング5は外周面の両端部がラバー11によって支持される構造を有するようになる。
【0057】
一方、前記のラバー11は図6及び図7に示したように構成されることができる。即ち、図6には、ラバー11が3つのラバー片に分割され、順次、積層されるように構成されているもので、上板スプリング4の上側に一つのラバー片が介在され、この上板スプリング4と下板スプリング5との間に他の一つのラバー片が備えられ、また、下板スプリング5の下側に残り一つのラバー片が構成される構造である。
【0058】
したがって、前記一対の板スプリング4,5は、外周面の両端部がラバー11によって支持される構造を有する。
【0059】
一方、図7は図5のその他の実施例を示したもので、図面に見渡すと上板スプリング4はハウジング1の内壁面に形成された溝(不図示)に差し込まれて固定され、この上板スプリング4の下側には下板スプリング5が備えられる。
【0060】
ここで、前記下板スプリング5は前記上板スプリング4を固定するハウジング1の下側一面にその上面が接触されるように構成された状態でその下側に緩衝材であるラバー11が構成される。
【0061】
したがって、図7におけるラバー11は、図面に見渡すと下板スプリング5の低部面を支持する構造を有する。
【0062】
即ち、前述したように、図5及び図7に示した前記ラバー11は、ハウジング1と板スプリング4,5との間に介在されることで、振動体を支持する板スプリング4,5に所定の緩衝性を付加できるようになる。
【0063】
このとき、前記ラバー11は、前述したように、いくつかのラバー片に分割されて順次積層されることによって一対の板スプリング4,5を支持することに制限せず、多様な形状に製作されて板スプリング4,5を固定させることができる。
【0064】
例えば、図示されていないが、ラバー11を一体型に製作し、その内周面の側に上下に所定間隔をおいて溝を形成し、一対の板スプリング4,5が挟み込まれる構造によって固定させたり、又は、ハウジング1の内壁部とラバー11の上部面との間に上板スプリング4の外周縁端部が挟み込まれるようにして、ラバー11の内周面の下側に溝を形成して下板スプリング5を挟み込む構造によって固定させることができる。
【0065】
その他の実施例で、下板スプリング5の下側にラバー11を介して下板スプリング5だけ固定させることもできる。
【0066】
前記のようなダンピング手段10は、固形体のラバー11だけでなく板スプリング4,5に緩衝性を付加できる特徴を有するなどの多様な材質のものが提供されても支障はない。
【0067】
図8は、本発明に係る振動スピーカでダンピング10の他の実施形態を示したものである。図示されたとおり、一対の板スプリング4,5は、従来と同じように、ハウジング1に固定され、このとき図面をみると、下側に配置された板スプリング5はダンピング手段10である軟質接着剤12によって支持されて所定の緩衝性を有するように構成されている。
【0068】
即ち、前記一対の板スプリング4,5の外周縁端部には、軟質接着剤12が一定量塗布された状態でハウジング1の内周面に固定されている。
【0069】
このとき、前記板スプリング4,5を固定させるために、ハウジング1の内周面に形成される溝は、従来に比べて大きく形成されるようにし、板スプリング4,5に軟質接着剤12が適正量塗布できるようにすることが望ましい。
【0070】
このような構成を有する振動スピーカは、ボイスコイル8に入力される信号、即ち、ボイスコイル8に高周波信号が入力されると、ボイスコイル8、マグネット7、及び振動コイル7a間の相互電磁気力によって振動板2が震えるようになって音響を発生させるようになる。
【0071】
そして、振動コイル7aに低周波信号が入力されると、振動コイル7aとマグネット7との間に発生される電磁気力によってヨーク6が上下運動をするようになる。このヨーク6の上下運動が板スプリング4,5を介してハウジング1に伝えられることで振動機能を発揮するようになる。
【0072】
即ち、振動体の共振周波数を利用して一定の周波数で加振させることで、ヨーク6、マグネット7、及び分銅9で構成された振動体を上下方向に移動させて振動を発生させている。
【0073】
このとき、本発明に係る振動スピーカは、振動モードに作動されたとき、即ち、低周波電流が振動コイル7aに入力される場合、振動体を支持する板スプリング4,5がダンピング手段10によって緩衝されることで振動量の変化を低減させる。したがって、振動特性を安定的に出力させることができる。
【0074】
図9は、本発明に係る振動スピーカで一対の板スプリングがラバーによって支持された状態での振動特性を示したグラフである。
【0075】
図示されたとおり、ラバー、又は軟質接着剤のようなダンピング手段によって板スプリングに緩衝力が付加されることで、図8に示したとおり、周波数に伴う振動量の変化がグラフに示したように緩やかになる。
【0076】
図10は、本発明に係る振動スピーカの共振周波数と振動量との関係を表したグラフである。
【0077】
図示されたとおり、振動体は様々な部品が組み立てられるものであるため、組立ばらつきや各部品の寸法ばらつきによってその質量が変わる。そのため、振動量の値が変わるようになるが、ダンピング手段10が所定の大きさの緩衝力を一対の板スプリング4,5に付加し作用しているので、振動体が安定した振動量(1.8G〜2.5G)を有することを示している。
【0078】
即ち、振動スピーカが振動機能を出力するためには、低周波数の通常100〜200Hzで一対の板スプリング4,5の上下の弾力的な変位を要するようになるが、このときの前記一対の板スプリング4,5は、ダンピング手段10によって緩衝力の付加を受けるため、周波数に伴う振動量の変化をグラフで示したとおり、緩やかに誘導することができる。
【0079】
したがって、ヨーク6、マグネット7、及び分銅9で構成された振動体が安定した振動幅を有するようになるため、振動特性及び振動感を向上させることができる。
【0080】
【発明の効果】
上記のように構成されて作用する本発明に係る振動スピーカは、ダンピング手段がヨーク、マグネット、及び分銅で構成される振動体の振動量を緩衝させる役割を果たすようになるため、振動体がハウジングの上下面に接触されることを未然に防止させるとともに、共振周波数の帯域幅を拡張させる、といった効果を得ることができる。
【0081】
したがって、振動体の組立ばらつき及び各部品の寸法ばらつきによって質量が変化すると共振周波数が変化するものの、これに伴う振動量の大きさをダンピング手段が低減させるために、安定した振動特性を出力させることができるようになる。そのため、製品の信頼度を大きく向上させることができるといった効果を奏する。
【0082】
また、前記振動体は、有効振動区間内において上下移動をするようになるため、振動体とハウジングとの接触による騷音発生及び衝撃を抑制させることができる。したがって、安定的な振動特性を確保し、製品の寿命を延長させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来技術に係るマイクロスピーカを示す断面図である。
【図2】従来技術に係る振動スピーカを示す断面図である。
【図3】従来技術に係る振動スピーカの共振周波数と振動量との関係を示すグラフである。
【図4】従来技術に係る振動スピーカの振動特性を示すグラフである。
【図5】本発明に係る振動スピーカの一実施形態を示す断面図である。
【図6】図5の他の実施形態を示す断面図である。
【図7】図5の他の実施形態を示す断面図である。
【図8】本発明に係る振動スピーカの他の実施形態を示す断面図である。
【図9】本発明に係る振動スピーカでラバーを構成したときの振動特性を示すグラフである。
【図10】本発明に係る振動スピーカの共振周波数と振動量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 ハウジング
2 振動板
3 プレート
4,5 板スプリング
6 ヨーク
7 マグネット
7a 振動コイル
8 ボイスコイル
9 分銅
10 ダンピング手段
11 ラバー
12 軟質接着剤
Claims (4)
- 円筒形で開放された一側面には音響発生のための振動板が構成され、他側面にはプレートにより遮蔽されるハウジングと、
前記ハウジングの内部中央に設けられ一定間隔をおいて離隔された板スプリングによってハウジング内周面に固定されるヨークと、
前記ヨークの上端部にN・S極が上下に分極されるように付着され、磁気回路を構成するマグネットと、
前記振動板に上端が固定されて下段はマグネットに隣接されるように配置されるボイスコイルと、
前記マグネットと対向されるようにプレートの一側面に付着される振動コイルと、
前記ハウジングの内周面に設けられ、板スプリングに緩衝性を付加して振動量の変化を低減させるダンピング手段と
を含んで構成されることを特徴とする振動スピーカ。 - 前記ダンピング手段は、板スプリングの外周縁端部を支持されるように少なくとも一つ以上で備えられるゴム材質のラバーであることを特徴とする請求項1に記載の振動スピーカ。
- 前記ダンピング手段は、ハウジングの内周面に固定される一対の板スプリングの外周縁端部に所定量塗布される軟質接着剤であることを特徴とする請求項1に記載の振動スピーカ。
- 前記ヨークは、外側面に所定の大きさの質量を有する分銅が付着されることを特徴とする請求項1に記載の振動スピーカ。
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