JP4372386B2

JP4372386B2 - General-purpose speaker and its mounting method

Info

Publication number: JP4372386B2
Application number: JP2002026467A
Authority: JP
Inventors: 克己櫂谷
Original assignee: 株式会社吹田屋
Priority date: 2002-02-04
Filing date: 2002-02-04
Publication date: 2009-11-25
Anticipated expiration: 2022-02-04
Also published as: JP2003230187A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車載用、パソコン用、ホームシアター用、ＢＧＭ用などとして音響信号を忠実に再現できる汎用スピーカに関し、この種のスピーカを自動車内に取り付けて柔らかな音場を形成する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
オーディオスピーカは、アンプからの音響出力電流を受けて音波を発生する変換器であり、一般に、ダイナミック型の変換器と、振動子の振動を音波として放射する音響放射部とを有する。この音響放射部には、小型用でコーンやドームを使い、大型用ではホーンを使う。この種のスピーカは、広い周波数帯域に亘る音波発生に、口径のちがういくつかのスピーカを組み合わせて使うことが多く、高級品では非常に高価になるとともに広い設置面積を必要とする。
【０００３】
一方、パソコン用や車載用などのスピーカは、自ずから設置面積が限定されてしまうため、比較的小型のコーンスピーカユニットを使用することが多い。この種のスピーカでは、スピーカユニットのコーン紙が音響振動して音波を発生するとともに、この機械振動がバッフル板から伝達され、さらにボックスに伝わってボックス全体を揺動しやすい。このようなボックス揺動が発生すると、コーン紙からの発生音の低い周波数が打ち消され、低音域が精確に再生されない状況になり、低音域が濁ったり惚けたような音になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
小型スピーカにおけるボックス揺動を防ぐために、従来、スピーカユニットのフレームとコーン紙との間に金属製のフリーエッジを取り付け、このフリーエッジによってコーン紙が動き易くし、コーン紙の機械振動を吸収している。このフリーエッジは、多少有効であっても万全ではなく、コーン紙の機械振動を完全には吸収できないので、スピーカユニットのフレームに多少振動が伝わり、この振動はバッフル板からボックスまで伝わってボックス全体を揺動してしまう。
【０００５】
コーン紙の機械振動を吸収するために、スピーカユニットのフレームに制振鋼板を用いることも既に提案されている。この制振鋼板は、通常、２枚の薄い鋼板の間に制振性能を持つ樹脂層を挟んだサンドイッチ形状であり、挟み込んだ樹脂層のことをダンピングシートという。この制振鋼板では、ダンピングシートが変形するときに生じる粘性減衰によって振動を吸収し、この変形が樹脂層の剪断変形に依存するので原理的に薄くても高い制振効果が期待できる反面、樹脂の特性である微振動が金属に比べて長く続くことになる。このため、放射された音波が一定時間内で重なり合うことが多くなり、特に低音域において音に濁りが生じてしまう。
【０００６】
本発明は、従来の小型スピーカに関する前記の問題点を改善するために提案されたものであり、音響信号の忠実な再現および低音域を明瞭に再生できる汎用スピーカを提供することを目的としている。本発明の他の目的は、所定の振動減衰率およびヤング率を有する制振金属をフレーム、バッフル板およびマウント部材のいずれかに用いることにより、音質を損なわない汎用スピーカを提供することである。本発明の別の目的は、車内の可聴音が車内壁の間接音になり、音波相互の干渉が少なくなって柔らかな音場を形成するスピーカの取り付け法を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る汎用スピーカは、音響出力信号を振動子の振動に変換する電気機械変換器と、振動子の振動を音波として放射する音響放射部と、変換器に固着し且つ音響放射部を取り囲むほぼ円錐状のフレームとによってスピーカユニットを構成し、少なくとも１台のスピーカユニットをバッフル板を介してキャビネットに組み込む。スピーカユニットは、通常、１台または２台一連をキャビネットに組み込んでいる。所望に応じて、マウント部材をスピーカユニットとバッフル板との間またはバッフル板とキャビネットとの間に介在させる。
【０００８】
本発明において、制振金属製の部材は、スピーカユニットのフレーム、バッフル板および／またはマウント部材である。スピーカユニットのフレームは、該フレームのフランジ部だけが制振金属製であってもよい。この制振金属は、振動減衰率０.０１以上およびヤング率５.０×１０^９Ｎ／ｍ^２以上の物性を有し、好ましくは振動減衰率０.０３以上およびヤング率７.０×１０^９Ｎ／ｍ^２以上の物性を有する。この制振金属は、例えば、外表面の気孔が疎く且つ内部の気孔が密である多孔質焼結体である。
【０００９】
本発明の汎用スピーカでは、スピーカユニットのフレーム、バッフル板および／またはマウント部材の制振金属がスピーカユニットのフレームに伝搬される機械振動を吸収することにより、音響信号の忠実な再現および低音域および超低音域を明瞭に再生する。本発明の汎用スピーカは、１台または２台一連のスピーカユニットをキャビネットに組み込み、スピーカユニットが２台一連であると、音響信号をさらに忠実に再現しおよび低音域をいっそう明瞭に再生できる。
【００１０】
本発明のスピーカ取り付け法では、電気機械変換器と、音響放射部と、変換器に固着し且つ音響放射部を取り囲むフレームとによってスピーカユニットを構成し、このスピーカユニットをバッフル板を介してキャビネットに組み込んだスピーカ２台を自動車用として小型化する。このスピーカ２台において、スピーカユニットのフレーム、バッフル板およびマウント部材のいずれかが制振金属からなる。
【００１１】
本発明方法において、２台のスピーカを自動車の運転者席と助手席の下方において前方向きに設置する。この両スピーカは、自動車の運転者席と助手席の下方で前方に向け、スピーカ前面を水平または上向きに配列すればよい。この取付け方法では、スピーカ前面を水平から垂直上向きまで配列することが可能であり、スピーカの向きに応じて仮想音像の位置が上方へ移行する。このような構造のスピーカ２台により、車内の可聴音が殆ど車内壁の間接音からなり、発生音の低音域を十分に再生して柔らかな音場を形成する。
【００１２】
また、両スピーカは、運転者席と助手席に対応させてダッシュボードの下方に後向きに設置してもよい。この両スピーカは、自動車のダッシュボードの下方で後方に向け、スピーカ前面を水平または上向きに配列すればよい。この取付け方法では、スピーカ前面は水平から垂直上向きまで配列することが可能である。このような構造のスピーカ２台により、車内の可聴音が主として車内壁の間接音からなり、発生音の低音域を十分に再生して柔らかな音場を形成する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明に係る汎用スピーカ１では、スピーカユニットのフレーム、バッフル板およびマウント部材のいずれかまたは複数部位が制振金属からなり、該フレームのフランジ部だけに制振金属を用いることも可能である（図４参照）。スピーカ１は、車載用、パソコン用、ホームシアター用、ＢＧＭ用、一般オーディオ用などの製品であり、該スピーカはウーファであってもよい。スピーカ１は、一般に、構造が比較的単純で安価であり、限られた狭い場所に設置できるような小型であると好ましい。本発明において、スピーカユニットの音響放射部は、コーン、ドームまたは大型のホーンのいずれでもよい。
【００１４】
本発明において、制振金属には、単一金属、合金および複合金属を含むけれども、金属板と別の素材とを張り合わせた公知の制振鋼板のような複合製品を包含しない。この制振金属は、振動減衰率０.０１以上およびヤング率５.０×１０^９Ｎ／ｍ^２以上の物性を有することを要し、これらはいずれも物質特有の定数であり、振動減衰率は物質の減衰自由振動における対数減衰率であり、ヤング率は固体中の引張りまたは圧縮応力とその方向における歪みとの比である。振動減衰率が０.０１未満であると低音域の音に歪みが発生しやすく、ヤング率が５.０×１０^９Ｎ／ｍ^２未満であると微振動が長く続いて音に濁りが生じる。好ましくは、振動減衰率が０.０３以上およびヤング率が７.０×１０^９Ｎ／ｍ^２以上であり、この範囲において音響信号をいっそう忠実に再現し、低音域および超低音域を明瞭に再生することが期待できる。
【００１５】
図１は、種々の制振材に関して振動減衰率およびヤング率を示すグラフである。図１において、振動減衰率０.０１以上およびヤング率５.０×１０^９Ｎ／ｍ^２以上の制振金属として、内外部位の気孔の大きさが異なる多孔質焼結体２、Ｆｅ−Ａｌ系制振合金３（商品名：Ｍ２０５２、熱科学研究所製）、粉末冶金法によるＡｌ−Ｓｉ系制振合金４（有限会社スイサク製）が例示できる。
【００１６】
前記の制振金属は、振動減衰率が０.０１以上であるので、グラスウールやフェルトのような従来の吸音材と同様に吸音作用を持つうえに、ヤング率が５.０×１０^９Ｎ／ｍ^２以上であるので剛性であり、ゴムやバネのように変位によって振動を吸収するものではない。この制振金属は、スピーカユニット内のコーン紙が音響振動する際に、該コーン紙の振動とともにスピーカユニットのフレームが機械振動することを防ぎ、この振動吸収を行っても全く変位しないので、スピーカユニットおよびキャビネットに機械振動が伝わらない。
【００１７】
所望の物性を有する多孔質焼結体２は、本発明者が発明した金属製品であり、表面が粗い剛性であり、鋳鉄やアルミニウムなどの金属細片を電気で直接通電加熱するとともに加圧によって製造する（特公昭５８−５２５２８号、米国特許第４４４３４０４号、日本特許第３２５９００６号参照）。多孔質焼結体２は、エネルギの大きい周波数である音波を吸収できる吸音材であり、従来品のグラスウールやフェルトなどと異なる硬質材料である。図２に示すように、音波が矢印ａのように多孔質焼結体２に当たると、粗い気孔の外表面５の窪みに吸い込まれてから、矢印ｂ，ｂで示すように、密な機構の内部６で圧縮されて、ごく微小な熱となって外部へ逃げていく。
【００１８】
多孔質焼結体２は、一般に、粒径６〜５０メッシュの金属チップを用いて、通電加熱と加圧によって平板状に成形する。この成形時に、各金属チップの表面が溶けてチップ相互間で融着するとともに、熱が焼結体内部に逃げて冷却するので、外表面５の気孔が疎く且つ内部６の気孔が密になる（図２参照）。
【００１９】
多孔質焼結体２は、単一または２種以上の金属チップから得る。この金属チップは、金属の粉粒体や切削屑（ダライ粉）などであり、２金属成分を有する合金でも、形状や種類の異なる複数の金属チップを混合してもよい。この金属チップとして、鋳鉄切削屑，炭素鋼片，ステンレス鋼片のような鉄系金属、アルミニウム粉末，Ａｌ−Ｓｉ合金切削屑のようなアルミニウム系金属、銅系金属、チタン粉末などのチタン系金属などが例示できる。
【００２０】
多孔質焼結体２には、金属チップのほかに、ガラス粒、フェライト粉末、セメント粉および／または熱硬化性樹脂を少量添加して一体化させてもよい。この熱硬化性樹脂は、エポキシ樹脂，ポリエステル樹脂，フェノール樹脂，ジアリルフタレート樹脂などであり、他の添加物と混合して添加することも可能である。多孔質焼結体２は、セラミックスや合成樹脂などを少量含有していても、これらが一体化することで所望の防振性を発揮できる。
【００２１】
多孔質焼結体２において、前記の添加物が全体量の約１０重量％以下であると十分に多孔質を維持し、１０〜２５重量％では振動減衰性がやや低下する。多孔質焼結体２では、金属チップの含有量が全体量の約７５重量％以上であれば制振金属として使用でき、高い振動減衰率を要する高性能スピーカ用途には約９０重量％以上であると好ましい。
【００２２】
多孔質焼結体２は、例えば、四角筒形の型枠を有する成形装置（図示しない）によって製造し、該型枠の内に混合した金属チップを充填する。この成形装置では、水平のセラミックス板の上に、同一表面積である１対の矩形状の電極板を対向設置し、これと直交して１対の矩形状の耐熱側壁を設置して型枠を構成している。一方の電極板の側端には低電圧トランスからの電線を接続し、且つ他方の電極板における反対側の側端にも電線を接続する。
【００２３】
原料の金属チップは、型枠内にほぼ均等に入れ、次にプレス型を下降させ、数千アンペアの高電流を流して加熱しながら加圧することで平板状に成形する。焼結加工時には、金属チップに最大８０００アンペアの高電流を流して加熱成形し、電圧は通常２０ボルトである。この際に、型枠内において加熱温度が１０００℃前後に達しても、高電流を流すことで体積拡散を殆ど起こさない。また、空隙の球状化、微細空隙の減少や消滅のような現象が発生せず、金属チップ間の接触部で部分的に相互に溶融して結合している。
【００２４】
得た焼結板は、中心孔を設けた矩形板に仕上げ加工してそのままバッフル板に用いても、マウント部材のように小さい場合には、適当に切断してから片面または両面を仕上げ研磨し、複数枚を環状に組み合わせて使用してもよい。また、バッフル板またはマウント部材として、焼結板の表面に厚さ数ｍｍの薄肉被覆層を設けてもよく、この薄肉被覆層は、例えば合成樹脂、金属または汎用セラミックスなどからなる。この焼結板は、冷却前の発熱状態または再加熱して立体状に再成形することにより、スピーカユニットのフレームに適用することも可能である。
【００２５】
汎用スピーカ１やウーファでは、制振金属の適用部位に応じて、多孔質焼結体２を使用すればよい。例えば、図３に示すスピーカユニット７のフレーム８には、立体的な成形が比較的容易な制振合金を適用すればよく、該フレームのフランジ部だけであれば多孔質焼結体２を使用できる。図４に示すバッフル板１０および図５や図６に示すマウント部材１２，１４には、平板状の多孔質焼結体２を適用できる。平板状の制振金属は、バッフル板１０やマウント部材１２，１４として接着またはボルト止めすればよい。マウント部材１２，１４は、通常、図５のような矩形断面またはＬ字形断面の環状体であり、この環状体の一部だけが制振金属であっても、小板片の制振金属を円周方向に分散配置するだけでもよい。
【００２６】
所望に応じて、汎用スピーカ１において、凸状に塑性変形した金属フォーム体１６（図４）をキャビネット１７つまりバッフル板１０の前面を被うように取り付けてもよい。金属フォーム体１６は、厚さ数ミリに達する不規則で大きい連続気孔が全体に形成された金属板であると解釈できる。金属フォーム体１６は、通常、電磁波の遮蔽が少ないニッケルからなり、電磁波の遮蔽を要する場所ではそれに応じた金属を使用する。金属フォーム体１６は、見掛け密度１.０以下であり、多数の細長い金属糸状体が幅方向にランダムに延びて結合し、全体として立体的で比較的硬い網目形状を構成する。
【００２７】
図７に示すように、本発明で適用するスピーカ特性の測定は、従来の定常態スイープ法でなく、パルス入力法によって行う。定状態スイープ法は各周波数のレベル変動のみをスピーカ特性とするのに対し、パルス入力法は時間領域における測定である。パルス入力法は、図１２や図２１から図２３に示すように、ＦＦＴ手法を用いると、スピーカ特性が時間領域（ａ）のパルス応答のみならず、基準レベルが同一ならば、位相情報を含んだ周波数領域（ｂ）における伝達関数の比較が可能となる。入力信号には、時間巾５０マイクロ秒の矩形波パルスを用いる。この信号は、周波数領域では約１０ｋＨｚまでフラットな特性が得られ、その後に２０ｋＨｚで大きくレベルが落ち込む。
【００２８】
図７において、ＣＤ−ＲＯＭに録音した入力信号の矩形波パルスは、オーディオアンプ１８で増幅され、スピーカ１９に供給する。スピーカから出た音波は、マイクロフォン２０からアンプ２２を経て、ＤＡＴ（デジタル・オーディオ・テープレコーダ）２４に録音する。測定した後にＤＡＴを再生し、ＦＦＴアナライザ２６を用いて分析し、パーソナルコンピュータ２８でデータ整理する。測定室は弊社工場内であり、ノイズ対策として、ＳＮ比向上のために最低１００回以上のアベレージング（加算平均）を行って測定結果を得る。床、壁、天井から反射された音は、スピーカからの直接音のみをデータ処理対象とするために除去しても、充分な時間長さの直接音を得ることができ、以下の実験も全てこの方法によって行っている。
【００２９】
【実施例】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。図３に示すスピーカユニット７は、図４に例示の小型スピーカ１などにおいて箱型のキャビネット内に配置すればよい。
【００３０】
スピーカユニット７は、一般に、コーン紙３０の全体を被うような円錐形の孔あきフレーム８を有し、該フレームの平坦頂部にマグネット部３２を固着する。マグネット部３２の内部には、円筒形の励磁コイル（図示しない）を取り付け、該コイルの片側にコーン紙３０の中心頂部を糊付けすることにより、該コーン紙は励磁コイルとともに音響振動する。コーン紙３０は、その環状周辺部をフレーム８の環状内周面に糊付けすることにより、該コーン紙を張設して安定して音発生させる。制振金属製のフレーム８は、立体的な成形が比較的容易な制振合金４（図１参照）からなり、該制振合金を薄肉の中空円錐形に成形する。
【００３１】
円錐形のフレーム８は、その前周端にフランジ部３３を有する。フランジ部３３は、円形孔を設けたバッフル板（図示しない）に固着し、この固着はボルト止めまたは接着である。一般に、フランジ部３３は、バッフル板に対して円周方向に等間隔に３点でボルト止めすると好ましい。このバッフル板の外周の平面形状は、キャビネットの内寸とほぼ同じ矩形であり、該バッフル板をキャビネット内周壁に垂直に金具止めまたは接着する。
【００３２】
また、スピーカユニットにおいて、フレーム８のフランジ部３３だけが制振金属４からなり、該フレームの他の円錐部分は通常の金属製でもよい。フレーム８において、フランジ部３３と他の円錐部分とは、溶接または接着剤によって一体化する。
【００３３】
図４に示すスピーカユニット３４は、小型スピーカ１において箱型のキャビネット１７内に配置する。スピーカユニット３４は、コーン紙３５の全体を被う円錐形のフレーム３６を有し、該フレームの平坦頂部にマグネット部３８を固着する。コーン紙３５は、マグネット部３８内の励磁コイルとともに音響振動する。バッフル板１０には、制振金属である多孔質焼結体２（図２参照）を用いる。
【００３４】
円錐形のフレーム３６は、バッフル板１０の中心孔４０に挿入し、前周端のフランジ部４２をバッフル板１０に固着し、この固着はボルト止めまたは接着である。バッフル板１０には、中心孔４０の前方内周にフランジ部４２と嵌合する環状溝４４を形成する。バッフル板１０の平面形状は、キャビネット１７の内寸とほぼ同じ矩形であり、キャビネット内周壁に垂直に金具止めまたは接着する。フレーム３６のフランジ部４２は、バッフル板１０に対して円周方向に等間隔に３点でボルト止めすると好ましい。
【００３５】
箱型のキャビネット１７は、バッフル板１０とともにスピーカボックスを構成し、その側壁に放熱用の貫通孔４６を設け、キャビネット後壁にコネクタのレセプタクル４７を取り付ける。キャビネット１７は、上向きに配置されるようにスタンド４８を設置すると好ましい。
【００３６】
図２に示す多孔質焼結体２を製造するには、図示しないけれども、水平の耐熱性セラミックス板の上に、同一表面積である１対の矩形状の電極板を対向設置し、これと直交して１対の矩形状の耐熱側壁を設置して型枠を構成する成形装置を用いる。この型枠の寸法は、底面積６７５×６７５ｍｍで高さ１５ｃｍである。水平のセラミックス板の中には熱電対を挿入しており、型枠内の温度を測定することが可能である。この型枠の底面に離型シートを平らに敷設し、その上に鋳鉄（ＦＣ−２５、含有量：炭素約３.５％，ケイ素約２.５％，マンガン約０.５％）の切削屑（ダライ粉）１７ｋｇを入れ、厚さ約３０ｍｍになるように均等にならし、さらに離型シートを平らに敷設する。
【００３７】
前記の成形装置において、セラミックス製のプレス型を下降させると同時に電源を入れ、電流が５０００アンペアになるまでプレス型を下げて加圧する。圧力２１０ｋｇ／ｃｍ^２で加圧を継続すると、型枠内を通過する電流が０から５０００アンペアへ急激に上昇し、さらに徐々に上昇を続けて加圧後１０〜１２分で６４００アンペアに達する。電流は６４００アンペアで平衡になるから、ここでプレス型を上げて焼結板を取り出して冷却する。
【００３８】
この焼結板を適当に裁断・加工し、さらに仕上げ研磨してバッフル板１０を得る。得た多孔質焼結体２は、気孔率約５０％を有し、厚さ方向において多少外表面の気孔が疎く且つ内部の気孔が密になる。多孔質焼結体２は、振動減衰率が（η）＝０.１４、ヤング率が１.２×１０^１０Ｎ／ｍ^２である制振金属である。
【００３９】
小型スピーカ１では、多孔質焼結体２のバッフル板１０を介してスピーカユニット３４をキャビネット１７に設置するため、コーン紙の音響振動の反作用である機械振動がフレーム３６に伝わっても、その機械振動をバッフル板１０の多孔質焼結体２で吸収できる。バッフル板１０は、コーン紙３５がアンプからの音信号通りに振動する際に、該コーン紙から伝わる機械振動をキャビネット１７に伝えない。
【００４０】
図８と図９において、実験例として、口径３ｃｍスピーカに鋳鉄の多孔質焼結体２のバッフル板を取り付け、スピーカ特性における時間領域を表示する。比較例として、図９では、口径３ｃｍスピーカに木製のバッフル板を取り付けている。図８では、最初の負のピークに続く正のピーク値が図９のそれよりも約２０ｄＢ大きい。図８で用いる鋳鉄製の多孔質焼結体２は、振動減衰性が高く、しかも剛性材料であるのでスピーカユニット３４をしっかり固定できる。鋳鉄の多孔質焼結体２は、図９の木製に比べて、コーン紙の膜面が動いた時、反作用であるユニット３４の機械振動をより多く吸収することにより、コーン紙３５の膜面はいっそう動作がスムースになり、振幅の幅が広がることで入力信号をより忠実に再現するようになる。図９の木製は、その固有振動数にあわせて動きやすく、コーン紙の膜面の動きに悪影響を与える。
【００４１】
図４に示す小型スピーカ１では、凸状に塑性変形した金属フォーム体１６をキャビネット１７つまりバッフル板１０の前面を被うように取り付ける。金属フォーム体１６は、見掛け密度１．０以下であり、多数の細長いニッケル片が幅方向に延びてランダムに結合し、全体として立体的な網目形状を構成し、その厚さは約２ｍｍに及んでいる。
【００４２】
図示しないけれども、金属フォーム体１６を製造するには通常のめっき反応装置を用いる。この反応装置において、カソードの金属板の両面に連続気泡の薄いスチロール板を張り付け、両金属板はニッケルとの剥離性が高い素材であり、さらに剥離性が高くなるように表面処理を施す。一方、アノードはニッケル板であり、ニッケルめっき浴は硫酸ニッケル、塩化ニッケル、ホウ酸、錯化剤などを含有する。
【００４３】
この反応装置において、外部電源を用いて一定の電位を加えると、カソードでは、溶液内部からニッケルイオンが拡散によってスチロール板の気泡を通過して電極界面に近づき、カソードから電子を受け取って金属ニッケルに還元される。この際に、金属ニッケルはスチロール板の気泡部分にしか存在しないので、その気泡部分に沿ってランダムに成長して結合する。金属ニッケルの析出が数ミリに達したならばカソードを取り出し、両スチロール板を金属板から剥離し、さらにスチロール分を除去する。適宜の表面仕上げをすると、平板状の金属フォーム体１６を得る。金属フォーム体１６は、プレス型または手によって凸状に塑性変形することが可能である。
【００４４】
金属フォーム体１６は、音響レンズとして音源の強度分布および位相を制御することにより、発生音の指向性を適宜に拡散できる。スピーカユニット３４から出た音波は、金属フォーム体１６の不規則な孔によって、ネット面において新たな音波面が発生する。この音波面から、金属フォーム体１６の気孔をすり抜け直進する音波、該ネットに当たって一旦跳ね返る音波、気孔の境界面に当たって様々な方向へ回折される音波を発生する。また、金属フォーム体１６は、軽くても硬質の材料であるから、音波は金属フォーム体１６で吸収されず、音質を変えられずに通過できる。つまり、スピーカから出た音波は、ネット面に到達し、そこで直進、回折などを生じて拡散され、ネット面から外方の空間へ広がる。スピーカから出た音波は、多少の指向性や周波数的にレベル差などを持っていても、金属フォーム体１６を通過すると、音質が変わらず、広範囲に拡散する安定した音波となる。
【００４５】
金属フォーム体１６を取り付けたスピーカについて、受音点の向きがスピーカ正面（０度）、傾き３０度、６０度の周波数特性を調べ、該フォーム体のない同じスピーカについて、金属フォーム体１６を除いた場合の０度、３０度、６０度の周波数特性と比較する。周波数特性は、金属フォーム体１６の気孔の大きさや数にも依存するが、低音域において違いが良く現れる。金属フォーム体１６を有するスピーカでは、０度〜６０度にかけて、出力音圧レベルが段階的に下がっているのに対し、該フォーム体のないスピーカでは、３０度のときの低音域の出力音圧レベルが持ち上げられ、安定さに欠ける音波を発生する。
【００４６】
図５は本発明の変形例を示し、スピーカユニット３４の円錐形フレーム３６をバッフル板５０の中心孔５１に嵌入し、多孔質焼結体２のマウント部材１２をスピーカユニット３４のフランジ部４２の後方面とバッフル板５０の前方面との間に介在させ、円周方向に３点または４点のボルト止めまたは接着によって固着する。バッフル板５０は通常の木製または金属製である。マウント部材１２は、矩形断面で内径がバッフル板５０の中心孔５１とほぼ等しい環状体であり、多孔質焼結体の単体または複数枚の小板片の組み合わせからなる。マウント部材１２は、スピーカユニット３４を前方へ配置させる役目もある。
【００４７】
また、図６に示すマウント部材１４は、バッフル板５２とキャビネット１７との間に介在させ、該バッフル板は通常の木製または金属製である。円錐形のフレーム３６は、バッフル板５２の中心孔５３に挿入し、前端のフランジ部４２および前方周面をバッフル板５２の中心孔５３に固着する。マウント部材１４は、バッフル板５２とほぼ同じ厚みである矩形断面の細長い板状体の組み合わせからなり、バッフル板５２の外周面とキャビネット１７の内壁との間で上下面を接着するかまたは個別に金具止めやボルト止めする。ベニヤ板５４は、主として装飾のためにバッフル板の前方に配置する。
【００４８】
マウント部材１２，１４は、コーン紙３５からスピーカユニット３４のフレーム３６に伝わる機械振動を吸収する。マウント部材１２，１４は、コーン紙がアンプからの音信号通りに振動する際に、該コーン紙から伝わる機械振動をキャビネット１７に伝えないことにより、機械振動が音波と合成されることがない。したがって、このスピーカでは、低音域における音圧レベルが上昇し、可聴周波数帯域における音圧レベルがフラットに近づいてスピーカ特性が良化する。マウント部材１４では、バッフル板自体の機械振動を回避できないので、該バッフル板から生じる振動音が多少悪影響を及ぼす場合もある。
【００４９】
一例として、図１０において、市販の口径３８ｃｍスピーカ（ＵＲＥＩ製、モデル８１１Ｂ）において、スピーカユニットの円錐形フレームとエンクロージャとの間に、多孔質焼結体２のマウント部材１２を介在させた場合と、介在させない場合（オリジナルの状態）の周波数特性を比較する。その周波数特性を測定すると、マウント部材１２を介在させると、周波数４０〜５０Ｈｚ以下の低音域における音圧レベルが上昇している。この音圧レベル上昇は、振動減衰性が高くて硬い多孔質焼結体２がスピーカユニット自体の機械振動を吸収し、エンクロージャつまりスピーカボックスに箱鳴りなどを伝えず、低周波数帯域の信号音に対して、コーン紙の膜面が精確に動いた結果である。この結果として、このスピーカでは、可聴周波数帯域における音圧レベルがフラットに近づき、全般的にスピーカ特性が良化する。一方、オリジナルの状態では、コーン紙の音響振動の反作用がスピーカユニットのフレームに伝わり、さらにキャビネットに伝達されてボックス全体が機械振動で揺動する。このようなボックス揺動により、コーン紙からの発生音の低い周波数が打ち消されて低音域における音圧レベルが低くなり、低音域が精確に再生されない状況になる。
【００５０】
図示しないけれども、口径３０ｃｍのスピーカ（ＪＢＬ製）では、周波数約７０Ｈｚ以下において音圧レベルの上昇が知見できる。このように、剛性の多孔質焼結体は、後付けのマウント部材として市販のスピーカに取り付けても、スピーカユニットをエンクロージャに固定する一部品としてあらかじめ組み込んでおいてもよい。また、口径１０ｃｍのスピーカにおいて、多孔質焼結体のマウント部材と木製のマウント部材とを比較すると、約２００Ｈｚ以下の低音域で音圧レベルが上昇している。
【００５１】
図１１は、２台のスピーカユニット５５，５６を前後に組み込んだスピーカ５７を示す。スピーカユニット５５，５６は、通常、同一の形状と機能を有し、コーン紙（図示しない）の全体を被うような円錐形のフレーム５８，５９を有し、該フレームの平坦頂部にマグネット部６０，６１を固着する。マグネット部６０，６１の近傍には、円筒形のボイスコイル（図示しない）を取り付け、該コイルの片側にコーン紙の中心頂部を糊付けすることにより、コーン紙はコイルとともに音響振動する。
【００５２】
前方ユニット５５のフレーム５８は、バッフル板６２の中心孔６３に挿入し、前周端のフランジ部６４をバッフル板６２に接着またはボルト止めによって固着する。バッフル板６２には、中心孔６３の前方内周にフランジ部６４と嵌合する環状溝６５を形成する。バッフル板６２の平面形状は、キャビネット６６の内寸とほぼ同じで矩形である。一方、後方ユニット５６のフレーム５９は、バッフル板６７の中心孔６８の後方内周に形成した環状溝６９にフランジ部７０を嵌め、ボルト止めまたは接着によって固着する。バッフル板６２，６７は、所定形状の多孔質焼結体を薄い樹脂でコーティングしている。
【００５３】
バッフル板６２，６７の間には、該バッフル板とほぼ同形状で同じ厚みの２枚の木質板７１，７１を配置する。４枚の板全てを密接させて接着し、キャビネット６６の内周壁に垂直に金具止めまたは接着する。やや細長い箱型のキャビネット６６は、バッフル板６２，６７とともにスピーカボックスを構成し、その側壁に放熱用の貫通孔７２を設け、キャビネット後壁にコネクタのレセプタクル７３を取り付ける。
【００５４】
スピーカ５７では、コーン紙の音響振動の反作用がスピーカユニット５５，５６のフレーム５８，５９に伝わっても、その機械振動をバッフル板６２，６７の多孔質焼結体で吸収するとともに、スピーカユニット５５，５６に同じ音信号を入力することにより、両スピーカユニットが同時に同位相で音響振動することになる。この動作環境により、前方のコーン紙の膜面が、後方のコーン紙の膜面の振動と対応してより自由に音響振動しやすくなる。口径が小さいスピーカでは、低音域の精確な再生が困難であるのに対し、２連ユニットのスピーカ５７では、低音域における音圧レベルの上昇が確認できる。
【００５５】
図１２から図１６において、実験で使用したスピーカユニットはいずれも同一の口径１０ｃｍであり、各スピーカは金属フォーム体７４を除いた態様である。図１２では、シングルスピーカとダブルスピーカとのスピーカ特性を比較し、シングルスピーカは１台のスピーカユニット、ダブルスピーカは前記のように２台一連のスピーカユニットを用い、これ以外は全て同一の構造である。図１２において、シングルスピーカは低音域における音圧レベルが上昇し、ダブルスピーカは、シングルスピーカよりもさらに低音域の音圧レベルが向上している。
【００５６】
図１３には、同一構造の別のダブルスピーカにおいて、一方ではバッフル板に多孔質焼結体（商品名：ラスク）を用い、他方ではバッフル板が木製である場合について、それぞれの周波数特性を比較している。図１３において、多孔質焼結体のバッフル板を用いたダブルスピーカは、低音域の再生において、木製のバッフル板よりも音圧レベルがいっそう大きいことが判る。
【００５７】
図１４と図１５は、口径１０ｃｍである異なるスピーカユニットに関する周波数特性を示し、両スピーカユニットともに高音域で大きなディップ（落ち込み）が発生している。一方、図１６は、これらのスピーカユニットを２基直列に搭載したダブルスピーカの周波数特性を示す。両スピーカともに、高音域でディップが発生していたにもかかわらず、図１６のダブルスピーカにすると低音域の音圧レベルがいっそう上昇し、高音域の音圧がより安定した特性を示している。図１２から図１６により、多孔質焼結体のバッフル板を用いたダブルスピーカは、通常のスピーカに比べて低音域の音圧レベルを上昇させ、異なったスピーカユニット２基を用いた場合には、個々のユニットの欠点を補い合うような特性を持つことが判明する。
【００５８】
図１７に示すスピーカ７５は、前方のスピーカユニット７６を垂直に組み込み、後方のスピーカユニット７７を水平に組み込んでいる。スピーカユニット７６，７７は、通常、同一の形状と機能を有する。前方ユニット７６のフレーム７８は、樹脂コーティングした多孔質焼結体のバッフル板７９に固着する。前方ユニット７６の後方はキャビネット８０で囲まれ、この密閉空間８１には後方ユニット７７のフレーム内のコーン紙（図示しない）が開口する。後方ユニット７６のフレーム８２は、樹脂コーティングした多孔質焼結体のバッフル板８３に固着し、該バッフル板８３をスピーカユニット７７の下方において水平に配置し、キャビネット８０の内周壁に金具止めまたは接着する。
【００５９】
スピーカ７５は、図１１に示すスピーカ５７と同様に、コーン紙の音響振動の反作用がフレーム７８，８２に伝わっても、その機械振動をバッフル板７９，８３の多孔質焼結体で吸収するとともに、両スピーカユニット７６，７７の振動が前後で同期しているため、その機械振動をいっそう効果的に減衰する。スピーカ７５は縦長であり、従来のスピーカと類似の形状であるので用途を限定されることが少ない。
【００６０】
図１８から図２０は、車載スピーカの設置位置に応じて描いた音線図であり、図１に例示するようなスピーカ１を適切に変形且つ小型化して、車載スピーカとして用いると好ましい。設置可能なスピーカは、スピーカ１の代わりに通常のスピーカでも有効であり、図１１に示すような２台のスピーカユニットを一連に組み込んだスピーカなどでもよい。
【００６１】
図１８において、スピーカ８４，８４は、自動車８６の運転者席８７と助手席８８の下方において、座席下側の中心または中央やや前方で前向きに設置する。スピーカ８４，８４の前面を運転者席８７と助手席８８の下方で水平向きに配列すると、両スピーカからの直接音は殆ど車内前方で反射され、車内の人の可聴音は主として間接音となる。この間接音を収束すると、仮想音像９０，９０が自動車の前方に位置することになる。
【００６２】
図１９において、スピーカ９１，９１は、自動車８６の運転者席８７と助手席８８に対応させて、ダッシュボードの下方において後向きに設置する。スピーカ９１，９１の前面を水平向きに配列すると、両スピーカからの直接音の一部は運転者席８７と助手席８８の方向へ放射状に拡がるけれども、殆どの音が席の下半分に到達するので直接聴取されることは少ない。直接音の大部分は、ダッシュボードの表面を上向きに回り込み、ついで車内前方のフロントガラスで反射され、さらに車の内側面で反射されることにより、これらの間接音が車内の人の可聴音となる。音量と明瞭感の点では、スピーカ９１，９１の位置の方がスピーカ８４，８４の位置よりもいっそう大きい。
【００６３】
一方、図２０は、２台のスピーカ９２，９２をダッシュボードの左右に設置する従来の自動車（例えば、商品名：カローラ）において、各スピーカから放出する音線図を示す。図２０において、前席である運転席８７や助手席８８では、近い方のスピーカ９２から大きな直接音を受け、続けて遠い方のスピーカからの直接音を受けてから、その後にドアや窓、天井、後部窓などで多重に繰り返し反射した音を聴くことになる。
【００６４】
図１８のように、座席下にスピーカ８４，８４を設置した場合には、近いスピーカから発した直接音は座席を回り込んで前席のリスナーに最初に到達し、続けて遠いスピーカの回り込んだ直接音を受ける。即ち、近くから大きな直接音を受けるのではなく、座席を回り込んだ回折音を最初に聞くことになり、その後に、その回折音がドアや天井などに反射した音を聴くことになる。一方、回折せずに前席の足元の空間を前方に進んだ直接音は、時間遅れを伴なった反射音となってリスナーに到達し、さらにこの反射音が車内で多重に反射することになる。図１９の場合には、最初に、直進する直接音を多少聴取することになるけれども、この直接音を発するスピーカの位置はかなり遠く、リスナーが聴く音に時間差を生じるのは同様である。
【００６５】
図２１は、自動車（商品名：カローラ）について、図１８の座席下に設置したスピーカ８４，８４によるスピーカ特性を助手席で測定したグラフである。図２２は、別の自動車（商品名：セルシオ）について、図１８の座席下に設置したスピーカ８４，８４によるスピーカ特性を助手席で測定したグラフである。また、図２３は、別の自動車（商品名：セルシオ）について、従来位置に設置した多数のスピーカによるスピーカ特性を助手席で測定したグラフである。音源は、それぞれ図７に示すような矩形波パルスである。
【００６６】
座席下に設置したスピーカ８４，８４において、図２１（ａ）の時間領域では、それほど大きくない音が最初に到達し、その後にある程度の大きさの音が続き、図２３（ａ）と同様に拡散された音場となっている。図２１（ｂ）の周波数領域では、低音域から３ｋＨｚあたりまでは、ほぼフラットな特性を有しており、３ｋＨｚ以降は、図２３（ｂ）に比べると音圧レベルの下がり方が早い。図２２に示すスピーカ特性は、図２１のそれに比べていっそう良好になっている。
【００６７】
図２３に示すスピーカ特性について、図２３（ａ）の時間領域では、大きな音圧を有する直接音と反射音が多く、それらが受音点に到達していることが判る。大きな直接音と反射音は、時間の経過につれて小さくなり、拡散された音場になっている。図２３（ｂ）の周波数領域では、１ｋＨｚ近辺で音圧が少し上昇しており、そこから低音域さらに中高音域へ徐々に音圧レベルが下がっている。したがって、自動車（商品名：カローラ）について、図２０に示すような従来位置に設置したスピーカ９２，９２によるスピーカ特性は、図２３のそれに比べていっそう劣っている。
【００６８】
図１８から図２０に示す音線図、図２１から図２３に示す測定値、さらに試聴から判断すると、図１８の座席下では、スピーカ８４，８４からの直接音は、直にリスナーに到達せず、回折音が最初に耳に届いている。少しの時間経過のあと、座席足元前方に進んだ直接音が、今度は反射音として受音点に到達する。この反射音は、足元の空間内で反射を繰り返した結果、それぞれの反射音が次々と受音点へ到達するので、座席足元前方でしっかりとした音像を定位することとなる。周波数特性においても、低周波数域から３ｋＨｚくらいまで、フラットな特性であること、３ｋＨｚ以上の高周波数域では、レベルの落ち込みが早いことから、耳にとって低音域を十分に再生した音場を形成している。仮想音像９０，９０が前席前方に定位することにより、音が無秩序に鳴っているのではなく、整音された音楽ホールやリスニングルームの響きを感じ取ることができる。スピーカからの直接音が直にリスナーに到達しないことから、音の圧迫感から開放され、柔らかく疲れない音場が形成されている。図１９の座席下でも、スピーカ９１，９１からの直接音の一部がリスナーに到着する点を除いて、ほぼ同様の効果がある。
【００６９】
一般に、オーデトリムやコンサートホールなどの時間的な音響特性は、舞台で演奏された音が観客に対してまず直接音が到達し、ついで一次反射音、二次反射音、三次反射音と続いて直接音の音量を支えるような形式で観客に音が伝わっていき、これによって豊かな音量と明瞭感、さらに音に包まれたような気分になる。このような音響空間を作りだしているのがオーデトリムである。自動車内では、音響空間が小さくて反射距離が短いために、車内にいる人に対して、直接音と、一次反射音、二次反射音などとが同時に近い状態で到達し、車内にいる人は一度に高い音圧を受けてしまう。
【００７０】
これに対し、図１８のように、座席下にスピーカ８４，８４を設置すると、車内にいる人は、両スピーカからの直接音が多少低くなる代わりに、反射音が仮想音像９０を作ることにより、一次反射音が恰も直接音のように聞こえ、小さな空間が大きく拡がるような擬似空間を作り出し、図１９でもほぼ同様である。したがって、車内においても、オーデトリムやコンサートホールなどの時間的な音響特性を持つ音響空間を作り出すことができる。
【００７１】
一方、図２０の従来位置では、スピーカ９２，９２からの直接音やその反射音が、時間間隔をおかずに車内で大きな音圧を生じさせている。このため、無秩序な方向からの音に包まれ、音像の定位もむずかしいものと判断せざるをえない。その周波数特性においても、１〜２ｋＨｚ付近のレベル上昇が見られ、耳障りな音場を形成している。この結果から、制振金属のバッフル板などを用いたスピーカを図１８や図１９のように座席下に設置することは、車内音場を改善する優れた効果を有するものと解釈できる。
【００７２】
【発明の効果】
本発明に係る汎用スピーカは、振動減衰性が高くて剛性の制振金属をスピーカユニットまたはバッフル板やマウント部材に用いることにより、信号入力時にスピーカユニットのフレーム振動を吸収し、コーン紙の膜面を精確に音響振動させことができる。また、多孔質焼結体などの制振金属を介在させると、余計なフレーム振動がバッフル板やエンクロージャまで伝わらないことにより、入力信号に対して音を忠実に再現して低音域および超低音域を明瞭に再生でき、よりクリアでメリハリのある音が再生されることになる。本発明のスピーカでは、特に、可聴周波数あたりでその傾向が顕著に現れ、さらに低音域の音圧レベルが上昇する効果がある。
【００７３】
本発明の汎用スピーカにおいて、スピーカユニットを２台直列に固定すると、前後のスピーカユニットに同時に同位相で信号が入力されるため、前方スピーカユニットのコーン紙の膜面は、後方スピーカユニットのコーン紙の膜面の音響振動に応じてよりスムーズに振動する。この結果、２台直列のスピーカユニットを備えたスピーカは、シングルユニットのスピーカに比べて、さらに低音域の音圧レベル上昇および周波数特性が安定する。
【００７４】
本発明のスピーカ取り付け法は、車内においてスピーカを運転席および助手席の座席下に設置することにより、従来の車内音場が無秩序な音の空間であるのに反し、前席の前方に音像を定位させ、整音計画された音楽ホールやリスニングルームのように音場の改善を達成する。また、本発明方法では、直接音が直にリスナーに到達せず、前方から拡散された音が到達するため、圧迫感のないリラックスできる音場空間を作り出している。
【図面の簡単な説明】
【図１】種々の制振材における振動減衰率とヤング率を示すグラフである。
【図２】本発明で用いる多孔質焼結体を拡大して示す概略断面図である。
【図３】本発明に係る汎用スピーカのスピーカユニットを一部切り欠いて示す概略側面図である。
【図４】本発明の汎用スピーカを示す概略断面図である。
【図５】マウント部材を有する汎用スピーカの要部断面図である。
【図６】別のマウント部材を有する汎用スピーカの要部断面図である。
【図７】スピーカ特性の測定方法を示す説明図である。
【図８】本発明のスピーカについて、スピーカ特性における時間領域を表示するグラフである。
【図９】木製のバッフル板を取り付けたスピーカについて、スピーカ特性における時間領域を表示するグラフである。
【図１０】市販のスピーカにおいて、スピーカユニットの円錐形フレームとエンクロージャとの間に、多孔質焼結体のマウント部材を介在させた場合と、介在させない場合の周波数特性を示すグラフである。
【図１１】汎用スピーカの変形例を示す概略斜視図である。
【図１２】シングルスピーカおよびダブルスピーカについて、（ａ）はスピーカ特性における時間領域、（ｂ）は周波数領域を表示するグラフである。
【図１３】同一構造の別のダブルスピーカについて、バッフル板が多孔質焼結体または木製である場合の周波数特性を示すグラフである。
【図１４】口径１０ｃｍのスピーカユニットに関する周波数特性を示すグラフである。
【図１５】口径１０ｃｍの別のスピーカユニットに関する周波数特性を示すグラフである。
【図１６】図１４と図１５のスピーカユニットを用いるダブルスピーカに関する周波数特性を示すグラフである。
【図１７】汎用スピーカの別の変形例を示す概略斜視図である。
【図１８】本発明に係る車載スピーカの設置位置で描いた音線図であり、（ａ）は乗用車の側断面図、（ｂ）は水平断面図である。
【図１９】本発明の車載スピーカの他の設置位置で描いた音線図であり、（ａ）は乗用車の側断面図、（ｂ）は水平断面図である。
【図２０】従来の車載スピーカの設置位置で描いた音線図であり、（ａ）は乗用車の側断面図、（ｂ）は水平断面図である。
【図２１】図２０の車載スピーカの設置位置において、（ａ）はスピーカ特性における時間領域、（ｂ）は周波数領域を表示するグラフである。
【図２２】別の自動車について、図２１と同様のスピーカ特性を示すグラフである。
【図２３】別の自動車について、本来の車載スピーカの設置位置における図２１と同様のスピーカ特性を示すグラフである。
【符号の説明】
１汎用スピーカ
２多孔質焼結体
３Ｆｅ−Ａｌ系制振合金
４Ａｌ−Ｓｉ系制振合金
７スピーカユニット
８円錐形のフレーム
１０バッフル板
１２，１４マウント部材
１６金属フォーム体
１７キャビネット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a general-purpose speaker that can faithfully reproduce an acoustic signal for in-vehicle use, personal computer use, home theater use, BGM use, and the like, and relates to a method for forming a soft sound field by attaching this kind of speaker in an automobile.
[0002]
[Prior art]
An audio speaker is a converter that generates sound waves in response to an acoustic output current from an amplifier, and generally includes a dynamic transducer and an acoustic radiation unit that radiates vibrations of a vibrator as sound waves. For this acoustic radiation part, a cone or dome is used for a small size, and a horn is used for a large size. This type of loudspeaker is often used in combination with several loudspeakers with different diameters to generate sound waves over a wide frequency band, and high-end products are very expensive and require a large installation area.
[0003]
On the other hand, since speakers for personal computers and in-vehicle use have a limited installation area, a relatively small cone speaker unit is often used. In this type of speaker, the cone paper of the speaker unit acoustically vibrates to generate a sound wave, and this mechanical vibration is transmitted from the baffle plate, and further transmitted to the box so that the entire box is easily swung. When such a box swing occurs, the low frequency of the sound generated from the cone paper is canceled out, and the low frequency range is not reproduced accurately, and the low frequency range becomes muddy or blurred.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
In order to prevent the box from swinging in a small speaker, a metal free edge is conventionally installed between the frame of the speaker unit and the cone paper. This free edge facilitates the movement of the cone paper and absorbs the mechanical vibration of the cone paper. ing. Even if this free edge is somewhat effective, it is not perfect and cannot absorb the mechanical vibration of cone paper completely, so some vibration is transmitted to the frame of the speaker unit, and this vibration is transmitted from the baffle plate to the box and the entire box Will swing.
[0005]
In order to absorb the mechanical vibration of cone paper, it has already been proposed to use a damping steel plate for the frame of the speaker unit. This damping steel plate is usually in a sandwich shape in which a resin layer having damping performance is sandwiched between two thin steel plates, and the sandwiched resin layer is called a damping sheet. In this damping steel plate, the vibration is absorbed by the viscous damping that occurs when the damping sheet is deformed, and this deformation depends on the shear deformation of the resin layer. The micro-vibration, which is the characteristic of, lasts longer than that of metal. For this reason, the emitted sound waves often overlap within a certain time, and the sound becomes turbid especially in the low sound range.
[0006]
The present invention has been proposed to improve the above-mentioned problems associated with conventional small speakers, and an object thereof is to provide a general-purpose speaker capable of faithfully reproducing an acoustic signal and clearly reproducing a low frequency range. Another object of the present invention is to provide a general-purpose speaker that does not impair sound quality by using a damping metal having a predetermined vibration damping factor and Young's modulus for any of a frame, a baffle plate, and a mount member. Another object of the present invention is to provide a speaker mounting method in which an audible sound in a vehicle becomes an indirect sound of a vehicle inner wall, and a mutual sound wave is reduced to form a soft sound field.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a general-purpose speaker according to the present invention includes an electromechanical transducer that converts an acoustic output signal into vibration of a vibrator, an acoustic radiation unit that radiates vibration of the vibrator as a sound wave, and a transducer. A speaker unit is constituted by a substantially conical frame that is fixed and surrounds the acoustic radiation part, and at least one speaker unit is incorporated into the cabinet via a baffle plate. Normally, one or two speaker units are incorporated in a cabinet. A mount member is interposed between the speaker unit and the baffle plate or between the baffle plate and the cabinet as desired.
[0008]
In the present invention, the damping metal member is a frame, a baffle plate and / or a mounting member of the speaker unit. Only the flange part of the frame of the speaker unit may be made of a damping metal. This damping metal has a vibration damping rate of 0.01 or more and a Young's modulus of 5.0 × 10 ⁹ N / m ² Having the above physical properties, preferably vibration damping rate of 0.03 or more and Young's modulus of 7.0 × 10 ⁹ N / m ² Has the above physical properties. This vibration-damping metal is, for example, a porous sintered material whose outer surface pores are sparse and inner pores are dense. In the body is there.
[0009]
In the general-purpose speaker of the present invention, the vibration damping metal of the speaker unit frame, baffle plate and / or mount member absorbs mechanical vibrations propagated to the speaker unit frame, thereby faithfully reproducing the acoustic signal and reducing the low frequency range. Clearly reproduces the very low frequency range. In the general-purpose speaker of the present invention, when one or two series of speaker units are incorporated in a cabinet and the two speaker units are a series, the acoustic signal can be reproduced more faithfully and the bass range can be reproduced more clearly.
[0010]
In the speaker mounting method of the present invention, a speaker unit is constituted by an electromechanical transducer, an acoustic radiation portion, and a frame that is fixed to the transducer and surrounds the acoustic radiation portion, and the speaker unit is attached to a cabinet via a baffle plate. Miniaturize two built-in speakers for automobiles. In the two speakers, any one of the frame, baffle plate and mount member of the speaker unit is made of a damping metal.
[0011]
In the method of the present invention, two speakers are installed facing forward under the driver's seat and the passenger seat of the automobile. These two speakers may be arranged forward or under the driver's seat and front passenger seat of the automobile, and the front of the speakers may be arranged horizontally or upward. In this attachment method, the front surface of the speaker can be arranged from horizontal to vertically upward, and the position of the virtual sound image moves upward according to the direction of the speaker. With the two speakers having such a structure, the audible sound in the vehicle is mostly indirect sound on the inner wall of the vehicle, and the soft sound field is formed by sufficiently reproducing the low frequency range of the generated sound.
[0012]
Further, both speakers may be installed rearward below the dashboard so as to correspond to the driver seat and the passenger seat. These two speakers may be arranged rearward below the dashboard of the automobile and the front of the speakers horizontally or upwardly. In this mounting method, the front surface of the speaker can be arranged from horizontal to vertically upward. With the two speakers having such a structure, the audible sound in the vehicle mainly consists of indirect sound on the inner wall of the vehicle, and the low sound range of the generated sound is sufficiently reproduced to form a soft sound field.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the general-purpose speaker 1 according to the present invention, any one or a plurality of parts of the frame, baffle plate, and mount member of the speaker unit are made of a damping metal, and the damping metal can be used only for the flange portion of the frame ( (See FIG. 4). The speaker 1 is a product for in-vehicle use, personal computer use, home theater use, BGM use, general audio use, etc., and the speaker may be a woofer. In general, the speaker 1 has a relatively simple structure and is inexpensive, and is preferably small enough to be installed in a limited narrow space. In the present invention, the acoustic radiation portion of the speaker unit may be a cone, a dome, or a large horn.
[0014]
In the present invention, the damping metal includes a single metal, an alloy, and a composite metal, but does not include a composite product such as a known damping steel plate in which a metal plate is bonded to another material. This damping metal has a vibration damping rate of 0.01 or more and a Young's modulus of 5.0 × 10 ⁹ N / m ² It is necessary to have the above physical properties, all of which are constants specific to the material, the vibration damping factor is the logarithmic damping factor in the damping free vibration of the material, and the Young's modulus is the tensile or compressive stress in the solid and its direction. It is a ratio with the distortion in. If the vibration damping rate is less than 0.01, distortion is likely to occur in the low-frequency sound, and the Young's modulus is 5.0 × 10. ⁹ N / m ² If it is less than this, the minute vibration continues for a long time and the sound becomes turbid. Preferably, the vibration damping rate is 0.03 or more and the Young's modulus is 7.0 × 10. ⁹ N / m ² As described above, it can be expected that the acoustic signal is reproduced more faithfully in this range, and the low frequency range and the ultra low frequency range are clearly reproduced.
[0015]
FIG. 1 is a graph showing vibration damping rates and Young's moduli for various damping materials. In FIG. 1, the vibration damping rate is 0.01 or more and the Young's modulus is 5.0 × 10. ⁹ N / m ² As the above damping metal, porous sintered body 2 having different pore sizes at the inner and outer positions, Fe—Al based damping alloy 3 (trade name: M2052, manufactured by Thermal Science Laboratory), Al— by powder metallurgy method Si-based damping alloy 4 (manufactured by Suisaku Co., Ltd.) is an example wear .
[0016]
Since the vibration damping metal has a vibration damping rate of 0.01 or more, it has a sound absorbing effect as well as a conventional sound absorbing material such as glass wool and felt, and has a Young's modulus of 5.0 × 10. ⁹ N / m ² Since it is above, it is rigid and does not absorb vibration by displacement like rubber and spring. This damping metal prevents the frame of the speaker unit from mechanically vibrating along with the vibration of the cone paper when the cone paper in the speaker unit is acoustically vibrated, and does not displace at all even if this vibration is absorbed. Machine vibration is not transmitted to the unit and cabinet.
[0017]
The porous sintered body 2 having a desired physical property is a metal product invented by the present inventor, having a rough surface and rigidity, and directly energizing and heating metal strips such as cast iron and aluminum by pressurization. (See Japanese Patent Publication No. 58-52528, U.S. Pat. No. 4,443,404, and Japanese Patent No. 3259006). The porous sintered body 2 is a sound-absorbing material that can absorb sound waves having a high energy frequency, and is a hard material different from conventional glass wool, felt, and the like. As shown in FIG. 2, when a sound wave hits the porous sintered body 2 as indicated by an arrow a, it is sucked into a recess in the outer surface 5 of a rough pore and then has a dense mechanism as indicated by arrows b and b. It is compressed in the inside 6 and escapes to the outside as very little heat.
[0018]
The porous sintered body 2 is generally formed into a flat plate shape using a metal chip having a particle size of 6 to 50 mesh by energization heating and pressurization. At the time of molding, the surfaces of the metal chips are melted and fused between the chips, and the heat escapes to the inside of the sintered body and cools, so that the pores of the outer surface 5 are sparse and the pores of the inner 6 are dense. (See FIG. 2).
[0019]
The porous sintered body 2 is obtained from a single or two or more metal chips. The metal tip is a metal powder or cutting waste (Dalai powder), and may be an alloy having two metal components or a plurality of metal tips having different shapes and types. This metal tip includes iron-based metals such as cast iron cutting scraps, carbon steel pieces and stainless steel pieces, aluminum powders, aluminum-based metals such as Al-Si alloy cutting scraps, copper-based metals, titanium-based metals such as titanium powders, etc. Etc. can be exemplified.
[0020]
In addition to the metal chip, the porous sintered body 2 may be integrated by adding a small amount of glass particles, ferrite powder, cement powder and / or thermosetting resin. The thermosetting resin is an epoxy resin, a polyester resin, a phenol resin, a diallyl phthalate resin, or the like, and can be added in a mixture with other additives. Even if the porous sintered body 2 contains a small amount of ceramics, synthetic resin, or the like, a desired vibration-proofing property can be exhibited by integrating them.
[0021]
In the porous sintered body 2, when the additive is about 10% by weight or less of the total amount, the porous body is sufficiently maintained, and when it is 10 to 25% by weight, the vibration damping property is slightly lowered. The porous sintered body 2 can be used as a damping metal if the content of the metal chip is about 75% by weight or more of the total amount, and about 90% by weight or more for high performance speaker applications that require a high vibration damping rate. It is preferable.
[0022]
The porous sintered body 2 is manufactured by, for example, a molding apparatus (not shown) having a square cylindrical mold, and the mixed metal chips are filled in the mold. In this molding apparatus, a pair of rectangular electrode plates having the same surface area are placed opposite to each other on a horizontal ceramic plate, and a pair of rectangular heat-resistant side walls are installed perpendicularly to this to form a mold. It is composed. An electric wire from a low-voltage transformer is connected to the side end of one electrode plate, and an electric wire is also connected to the opposite side end of the other electrode plate.
[0023]
The raw metal chips are formed into a flat plate shape by placing them almost uniformly in the mold, and then lowering the press die and applying pressure while heating with a high current of several thousand amperes. At the time of sintering, a metal chip is hot-formed by flowing a maximum current of 8000 amperes, and the voltage is usually 20 volts. At this time, even if the heating temperature reaches around 1000 ° C. in the mold, almost no volume diffusion occurs by passing a high current. Moreover, phenomena such as the spheroidization of the voids and the reduction or disappearance of the fine voids do not occur, and they are partially melted and bonded to each other at the contact portion between the metal chips.
[0024]
Even if the obtained sintered plate is finished into a rectangular plate with a center hole and used as it is for a baffle plate, if it is small like a mount member, it is cut appropriately and then polished on one or both sides. A plurality of sheets may be combined in a ring shape. Further, as the baffle plate or the mount member, a thin coating layer having a thickness of several mm may be provided on the surface of the sintered plate, and the thin coating layer is made of, for example, synthetic resin, metal, or general-purpose ceramics. This sintered plate can also be applied to the frame of the speaker unit by re-molding into a three-dimensional shape by heating or reheating before cooling.
[0025]
In the general-purpose speaker 1 and the woofer, the porous sintered body 2 is selected according to the application site of the damping metal. use do it. For example, the frame 8 of the speaker unit 7 shown in FIG. Money Apply All right If it is only the flange part of the frame, the porous sintered body 2 The Can be used. The baffle plate 10 shown in FIG. 4 and the mount members 12 and 14 shown in FIG. 5 and FIG. The Applicable. The flat damping metal may be bonded or bolted as the baffle plate 10 or the mount members 12 and 14. The mount members 12 and 14 are usually annular bodies having a rectangular or L-shaped cross section as shown in FIG. 5, and even if only a part of the annular body is a damping metal, the damping metal of the small plate piece is used. It is only necessary to disperse and arrange in the circumferential direction.
[0026]
If desired, in the general-purpose speaker 1, a metal foam body 16 (FIG. 4) plastically deformed in a convex shape may be attached so as to cover the cabinet 17, that is, the front surface of the baffle plate 10. The metal foam body 16 can be interpreted as a metal plate in which irregular large continuous pores having a thickness of several millimeters are formed as a whole. The metal foam body 16 is usually made of nickel with a low shielding of electromagnetic waves, and a metal corresponding thereto is used in a place where shielding of electromagnetic waves is required. The metal foam body 16 has an apparent density of 1.0 or less, and a large number of elongated metal filaments are randomly extended in the width direction and joined to form a three-dimensional and relatively hard mesh shape as a whole.
[0027]
As shown in FIG. 7, the measurement of the speaker characteristics applied in the present invention is performed by the pulse input method instead of the conventional steady state sweep method. The steady-state sweep method uses only the level fluctuation of each frequency as a speaker characteristic, whereas the pulse input method is a measurement in the time domain. As shown in FIG. 12 and FIG. 21 to FIG. 23, the pulse input method includes not only the pulse response in the time domain (a) but also the phase information if the reference level is the same when using the FFT method. The transfer functions in the frequency domain (b) can be compared. A rectangular wave pulse having a time width of 50 microseconds is used as the input signal. This signal has a flat characteristic up to about 10 kHz in the frequency domain, and then drops greatly at 20 kHz.
[0028]
In FIG. 7, the rectangular wave pulse of the input signal recorded on the CD-ROM is amplified by the audio amplifier 18 and supplied to the speaker 19. Sound waves emitted from the speaker are recorded from a microphone 20 through an amplifier 22 to a DAT (digital audio tape recorder) 24. After the measurement, the DAT is reproduced, analyzed using the FFT analyzer 26, and the data is organized by the personal computer 28. The measurement room is in our factory, and as a noise countermeasure, at least 100 times of averaging (addition average) is performed to improve the S / N ratio, and the measurement result is obtained. Sounds reflected from the floor, walls, and ceiling can be obtained for direct processing of only the direct sound from the speakers for data processing. This method is used.
[0029]
【Example】
Next, the present invention will be described based on examples, but the present invention is not limited to the examples. The speaker unit 7 shown in FIG. 3 may be arranged in a box-shaped cabinet in the small speaker 1 illustrated in FIG.
[0030]
The speaker unit 7 generally has a conical perforated frame 8 that covers the entire cone paper 30, and a magnet portion 32 is fixed to the flat top of the frame. A cylindrical excitation coil (not shown) is attached inside the magnet section 32, and the cone paper is acoustically vibrated with the excitation coil by gluing the central top of the cone paper 30 to one side of the coil. The cone paper 30 is glued to the annular inner peripheral surface of the frame 8 at its annular peripheral portion, so that the cone paper is stretched to stably generate sound. The damping metal frame 8 is made of a damping alloy 4 (see FIG. 1) that is relatively easy to form three-dimensionally, and the damping alloy is formed into a thin hollow cone.
[0031]
The conical frame 8 has a flange portion 33 at the front peripheral end thereof. The flange portion 33 is fixed to a baffle plate (not shown) provided with a circular hole, and this fixing is bolting or adhesion. Generally, the flange portion 33 is preferably bolted at three points at equal intervals in the circumferential direction with respect to the baffle plate. The planar shape of the outer periphery of the baffle plate is substantially the same rectangle as the inner dimension of the cabinet, and the baffle plate is fixed to or attached to the cabinet inner peripheral wall vertically.
[0032]
In the speaker unit, only the flange portion 33 of the frame 8 is made of the damping metal 4, and the other conical portion of the frame may be made of ordinary metal. In the frame 8, the flange portion 33 and the other conical portion are integrated by welding or an adhesive.
[0033]
The speaker unit 34 shown in FIG. 4 is arranged in the box-shaped cabinet 17 in the small speaker 1. The speaker unit 34 has a conical frame 36 that covers the entire cone paper 35, and a magnet portion 38 is fixed to a flat top portion of the frame. The cone paper 35 acoustically vibrates together with the excitation coil in the magnet unit 38. For the baffle plate 10, a porous sintered body 2 (see FIG. 2), which is a damping metal, is used.
[0034]
The conical frame 36 is inserted into the center hole 40 of the baffle plate 10, and the flange portion 42 at the front peripheral end is fixed to the baffle plate 10, and this fixing is bolting or bonding. In the baffle plate 10, an annular groove 44 that fits with the flange portion 42 is formed in the front inner periphery of the center hole 40. The planar shape of the baffle plate 10 is substantially the same rectangle as the inner size of the cabinet 17, and is fixed or bonded vertically to the inner peripheral wall of the cabinet. The flange portion 42 of the frame 36 is preferably bolted to the baffle plate 10 at three points at equal intervals in the circumferential direction.
[0035]
The box-type cabinet 17 constitutes a speaker box together with the baffle plate 10, a through-hole 46 for heat dissipation is provided on the side wall, and a connector receptacle 47 is attached to the rear wall of the cabinet. The cabinet 17 is preferably provided with a stand 48 so as to be arranged upward.
[0036]
In order to manufacture the porous sintered body 2 shown in FIG. 2, although not shown, a pair of rectangular electrode plates having the same surface area are placed opposite to each other on a horizontal heat-resistant ceramic plate, and orthogonal thereto. Then, a molding apparatus is used in which a pair of rectangular heat-resistant side walls are installed to form a mold. The dimensions of this formwork are a bottom area of 675 × 675 mm and a height of 15 cm. A thermocouple is inserted in the horizontal ceramic plate, and the temperature in the mold can be measured. A release sheet is laid flat on the bottom of this mold, and cast iron (FC-25, content: about 3.5% carbon, about 2.5% silicon, about 0.5% manganese) is cut on it. 17 kg of waste (Dalai powder) is put in, and is evenly distributed so that the thickness is about 30 mm. Further, the release sheet is laid flat.
[0037]
In the molding apparatus, the ceramic press die is lowered and the power is turned on at the same time, and the press die is lowered and pressurized until the current reaches 5000 amperes. Pressure 210kg / cm ² When the pressurization is continued, the current passing through the mold rapidly rises from 0 to 5000 amperes, and further increases gradually, reaching 6400 amperes 10 to 12 minutes after pressurization. Since the current is balanced at 6400 amperes, the press die is raised here to take out the sintered plate and cool it.
[0038]
The sintered plate is appropriately cut and processed, and further finished and polished to obtain the baffle plate 10. The obtained porous sintered body 2 has a porosity of about 50%, the pores on the outer surface are somewhat sparse and the inner pores are dense in the thickness direction. The porous sintered body 2 has a vibration damping factor (η) = 0.14 and a Young's modulus of 1.2 × 10. ¹⁰ N / m ² It is a damping metal.
[0039]
In the small speaker 1, since the speaker unit 34 is installed in the cabinet 17 through the baffle plate 10 of the porous sintered body 2, the mechanical vibration that is the reaction of the acoustic vibration of the cone paper is transmitted to the frame 36. The vibration can be absorbed by the porous sintered body 2 of the baffle plate 10. The baffle plate 10 does not transmit the mechanical vibration transmitted from the cone paper 35 to the cabinet 17 when the cone paper 35 vibrates according to the sound signal from the amplifier.
[0040]
8 and 9, as an experimental example, a baffle plate of a cast iron porous sintered body 2 is attached to a speaker having a diameter of 3 cm, and a time domain in speaker characteristics is displayed. As a comparative example, in FIG. 9, a wooden baffle plate is attached to a speaker having a diameter of 3 cm. In FIG. 8, the positive peak value following the first negative peak is about 20 dB greater than that of FIG. The cast iron porous sintered body 2 used in FIG. 8 has a high vibration damping property and is a rigid material, so that the speaker unit 34 can be firmly fixed. The cast iron porous sintered body 2 absorbs more mechanical vibration of the unit 34 as a reaction when the film surface of the cone paper moves than the wood of FIG. As a result, the operation becomes smoother and the amplitude range is widened to reproduce the input signal more faithfully. The wood of FIG. 9 is easy to move in accordance with its natural frequency, and adversely affects the movement of the film surface of the cone paper.
[0041]
In the small speaker 1 shown in FIG. 4, the metal foam body 16 plastically deformed into a convex shape is attached so as to cover the cabinet 17, that is, the front surface of the baffle plate 10. The metal foam body 16 has an apparent density of 1.0 or less, and a large number of elongated nickel pieces extend in the width direction and are randomly bonded to form a three-dimensional network as a whole, with a thickness of about 2 mm. It is.
[0042]
Although not shown, a normal plating reaction apparatus is used to manufacture the metal foam body 16. In this reaction apparatus, styrene plates with thin open cells are pasted on both sides of the metal plate of the cathode, and both metal plates are materials having high peelability from nickel, and surface treatment is performed so that the peelability is further improved. On the other hand, the anode is a nickel plate, and the nickel plating bath contains nickel sulfate, nickel chloride, boric acid, a complexing agent and the like.
[0043]
In this reactor, when a constant potential is applied using an external power source, nickel ions diffuse from the inside of the solution through the bubbles of the polystyrene plate and approach the electrode interface, receive electrons from the cathode, and become nickel metal. Reduced. At this time, since nickel metal exists only in the bubble portion of the styrene plate, it grows and bonds randomly along the bubble portion. When the deposition of metallic nickel reaches several millimeters, the cathode is taken out, both styrene plates are peeled off from the metal plates, and the styrene content is removed. When appropriate surface finishing is performed, a flat metal foam body 16 is obtained. The metal foam body 16 can be plastically deformed into a convex shape by a press die or a hand.
[0044]
The metal foam body 16 can appropriately diffuse the directivity of the generated sound by controlling the intensity distribution and phase of the sound source as an acoustic lens. The sound wave emitted from the speaker unit 34 is generated on the net surface by an irregular hole in the metal foam body 16. From this sound wave surface, a sound wave that passes straight through the pores of the metal foam body 16, a sound wave that bounces once against the net, and a sound wave that is diffracted in various directions hits the boundary surface of the pores. Further, since the metal foam body 16 is a light but hard material, sound waves are not absorbed by the metal foam body 16 and can pass through without changing the sound quality. That is, the sound wave emitted from the speaker reaches the net surface, where it goes straight, diffracts and diffuses, and spreads from the net surface to the outer space. Even if the sound wave emitted from the speaker has a slight directivity or frequency level difference, the sound quality does not change when passing through the metal foam body 16, and becomes a stable sound wave that diffuses over a wide range.
[0045]
For the speaker to which the metal foam body 16 is attached, the frequency characteristics of the sound receiving point in the front direction of the speaker (0 degree), the inclination of 30 degrees, and 60 degrees are examined. Compared to the frequency characteristics of 0 degrees, 30 degrees, and 60 degrees. The frequency characteristics depend on the size and number of pores of the metal foam body 16, but the difference appears well in the low frequency range. In the speaker having the metal foam body 16, the output sound pressure level gradually decreases from 0 degrees to 60 degrees, whereas in the speaker without the foam body, the output sound pressure in the low sound range at 30 degrees. Levels are raised, generating sound waves that are not stable.
[0046]
FIG. 5 shows a modification of the present invention, in which the conical frame 36 of the speaker unit 34 is fitted into the center hole 51 of the baffle plate 50, and the mount member 12 of the porous sintered body 2 is attached to the flange portion 42 of the speaker unit 34. It is interposed between the rear surface and the front surface of the baffle plate 50 and fixed in the circumferential direction by bolting or bonding at three or four points. The baffle plate 50 is made of ordinary wood or metal. The mount member 12 is an annular body having a rectangular cross section and an inner diameter substantially equal to the center hole 51 of the baffle plate 50, and is formed of a single porous sintered body or a combination of a plurality of small plate pieces. The mount member 12 also has a role of disposing the speaker unit 34 forward.
[0047]
Further, the mount member 14 shown in FIG. 6 is interposed between the baffle plate 52 and the cabinet 17, and the baffle plate is made of ordinary wood or metal. The conical frame 36 is inserted into the center hole 53 of the baffle plate 52, and the front flange portion 42 and the front peripheral surface are fixed to the center hole 53 of the baffle plate 52. The mount member 14 is composed of a combination of elongated plate-like bodies having a rectangular cross section having substantially the same thickness as the baffle plate 52, and the upper and lower surfaces are bonded between the outer peripheral surface of the baffle plate 52 and the inner wall of the cabinet 17 or individually. Fix the brackets and bolts. The plywood 54 is arranged in front of the baffle plate mainly for decoration.
[0048]
The mount members 12 and 14 absorb mechanical vibration transmitted from the cone paper 35 to the frame 36 of the speaker unit 34. When the cone paper vibrates according to the sound signal from the amplifier, the mount members 12 and 14 do not transmit the mechanical vibration transmitted from the cone paper to the cabinet 17, so that the mechanical vibration is not combined with the sound wave. Therefore, in this speaker, the sound pressure level in the low sound range increases, the sound pressure level in the audible frequency band approaches flat, and the speaker characteristics are improved. Since the mount member 14 cannot avoid the mechanical vibration of the baffle plate itself, the vibration sound generated from the baffle plate may have some adverse effects.
[0049]
As an example, in FIG. 10, in a commercially available 38-cm speaker (made by UREI, model 811B), the mount member 12 of the porous sintered body 2 is interposed between the conical frame of the speaker unit and the enclosure. Compare the frequency characteristics when not intervening (original state). When the frequency characteristic is measured, when the mount member 12 is interposed, the sound pressure level in the low sound range with a frequency of 40 to 50 Hz or less is increased. This increase in sound pressure level is due to the fact that the hard porous sintered body 2 with high vibration damping absorbs the mechanical vibration of the speaker unit itself, and does not transmit the box sound to the enclosure, that is, the speaker box, but produces a signal sound in a low frequency band. On the other hand, it is the result of the film surface of cone paper moving accurately. As a result, in this speaker, the sound pressure level in the audible frequency band approaches flat, and the speaker characteristics are generally improved. On the other hand, in the original state, the reaction of the acoustic vibration of the cone paper is transmitted to the frame of the speaker unit and further transmitted to the cabinet, and the entire box is swung by mechanical vibration. By such box swinging, the low frequency of the sound generated from the cone paper is canceled, the sound pressure level in the low sound range is lowered, and the low sound range is not accurately reproduced.
[0050]
Although not shown, an increase in sound pressure level can be found at a frequency of about 70 Hz or less for a speaker having a diameter of 30 cm (manufactured by JBL). As described above, the rigid porous sintered body may be attached to a commercially available speaker as a retrofitting mount member, or may be incorporated in advance as one component for fixing the speaker unit to the enclosure. Further, in a speaker having a diameter of 10 cm, when a porous sintered body mounting member and a wooden mounting member are compared, the sound pressure level is increased in a low sound range of about 200 Hz or less.
[0051]
FIG. 11 shows a speaker 57 in which two speaker units 55 and 56 are installed at the front and rear. The speaker units 55 and 56 usually have the same shape and function, and have conical frames 58 and 59 that cover the entire cone paper (not shown), and a magnet portion on the flat top of the frame. 60 and 61 are fixed. A cylindrical voice coil (not shown) is attached in the vicinity of the magnets 60 and 61, and the cone paper is acoustically vibrated with the coil by gluing the central top of the cone paper to one side of the coil.
[0052]
The frame 58 of the front unit 55 is inserted into the center hole 63 of the baffle plate 62, and the flange portion 64 at the front peripheral end is fixed to the baffle plate 62 by bonding or bolting. In the baffle plate 62, an annular groove 65 that fits with the flange portion 64 is formed in the front inner periphery of the center hole 63. The planar shape of the baffle plate 62 is substantially the same as the inner size of the cabinet 66 and is rectangular. On the other hand, the frame 59 of the rear unit 56 is fitted with a flange portion 70 in an annular groove 69 formed in the rear inner periphery of the center hole 68 of the baffle plate 67 and fixed by bolting or bonding. The baffle plates 62 and 67 are formed by coating a porous sintered body having a predetermined shape with a thin resin.
[0053]
Between the baffle plates 62 and 67, two wood boards 71 and 71 having the same shape and the same thickness as the baffle plate are disposed. All four plates are brought into close contact with each other, and are fixed to the inner peripheral wall of the cabinet 66 or bonded to each other vertically. A slightly elongated box-shaped cabinet 66 constitutes a speaker box together with the baffle plates 62 and 67, a through hole 72 for heat dissipation is provided on the side wall thereof, and a connector receptacle 73 is attached to the rear wall of the cabinet.
[0054]
In the speaker 57, even if the reaction of acoustic vibration of cone paper is transmitted to the frames 58 and 59 of the speaker units 55 and 56, the mechanical vibration is absorbed by the porous sintered bodies of the baffle plates 62 and 67 and the speaker unit 55. , 56, the same sound signal is input, and both speaker units simultaneously vibrate in the same phase. This operating environment makes it easier for the front cone paper film surface to vibrate more freely in response to the vibration of the rear cone paper film surface. While it is difficult to reproduce accurately in the low sound range with a speaker having a small diameter, an increase in sound pressure level in the low sound range can be confirmed with the double-unit speaker 57.
[0055]
12 to 16, the speaker units used in the experiment all have the same diameter of 10 cm, and each speaker is in a form excluding the metal foam body 74. In FIG. 12, the speaker characteristics of a single speaker and a double speaker are compared. The single speaker uses one speaker unit, the double speaker uses a series of two speaker units as described above, and all other than that have the same structure. is there. In FIG. 12, the sound pressure level in the low sound range is increased for the single speaker, and the sound pressure level in the low sound range is further improved for the double speaker than for the single speaker.
[0056]
FIG. 13 shows a comparison of the frequency characteristics of another double speaker having the same structure when a porous sintered body (trade name: Rusk) is used for the baffle plate on the one hand and the baffle plate is made of wood on the other hand. is doing. In FIG. 13, it can be seen that the double speaker using the porous sintered body baffle plate has a higher sound pressure level than the wooden baffle plate in the reproduction of the low sound range.
[0057]
FIG. 14 and FIG. 15 show frequency characteristics regarding different speaker units having a diameter of 10 cm, and both speaker units have large dip (drop) in the high sound range. On the other hand, FIG. 16 shows frequency characteristics of a double speaker in which two of these speaker units are mounted in series. Despite the occurrence of a dip in the high sound range for both speakers, the sound pressure level in the low sound range increases further when the double speaker in FIG. 16 is used, and the sound pressure in the high sound range is more stable. . From FIG. 12 to FIG. 16, the double speaker using the porous sintered body baffle plate raises the sound pressure level in the low frequency range compared to a normal speaker, and when two different speaker units are used. It turns out that it has the characteristics to compensate for the shortcomings of the individual units.
[0058]
The speaker 75 shown in FIG. 17 has a front speaker unit 76 installed vertically and a rear speaker unit 77 installed horizontally. The speaker units 76 and 77 usually have the same shape and function. The frame 78 of the front unit 76 is fixed to a resin-coated porous sintered body baffle plate 79. The rear of the front unit 76 is surrounded by a cabinet 80, and a cone paper (not shown) in the frame of the rear unit 77 is opened in the sealed space 81. The frame 82 of the rear unit 76 is fixed to a resin-coated porous sintered body baffle plate 83, the baffle plate 83 is disposed horizontally below the speaker unit 77, and is fastened or bonded to the inner peripheral wall of the cabinet 80. To do.
[0059]
Similarly to the speaker 57 shown in FIG. 11, the speaker 75 absorbs the mechanical vibration by the porous sintered bodies of the baffle plates 79 and 83 even if the reaction of the acoustic vibration of the cone paper is transmitted to the frames 78 and 82. Since the vibrations of the speaker units 76 and 77 are synchronized in front and rear, the mechanical vibration is more effectively attenuated. The speaker 75 is vertically long and has a shape similar to that of a conventional speaker.
[0060]
18 to 20 are sound ray diagrams drawn in accordance with the installation positions of the in-vehicle speakers. It is preferable that the speaker 1 illustrated in FIG. 1 is appropriately deformed and miniaturized and used as the in-vehicle speaker. A speaker that can be installed is also effective as a normal speaker instead of the speaker 1, and may be a speaker in which two speaker units as shown in FIG.
[0061]
In FIG. 18, the speakers 84 and 84 are installed forward in the center or the center of the lower side of the seat, slightly below the driver seat 87 and the passenger seat 88 of the automobile 86. When the front surfaces of the speakers 84 and 84 are horizontally arranged below the driver's seat 87 and the passenger seat 88, the direct sound from both speakers is reflected almost in front of the vehicle, and the audible sound of the people in the vehicle is mainly indirect sound. . When this indirect sound is converged, the virtual sound images 90 and 90 are located in front of the automobile.
[0062]
In FIG. 19, speakers 91 and 91 are installed rearward below the dashboard so as to correspond to the driver seat 87 and the passenger seat 88 of the automobile 86. When the front surfaces of the speakers 91 and 91 are arranged horizontally, a part of the direct sound from both speakers spreads radially toward the driver seat 87 and the passenger seat 88, but most of the sound reaches the lower half of the seat. Therefore, it is rarely heard directly. Most of the direct sound travels upward on the surface of the dashboard, then is reflected by the windshield at the front of the car, and then by the inner surface of the car, so that these indirect sounds are audible to human audible sounds. Become. In terms of volume and clarity, the positions of the speakers 91 and 91 are much larger than the positions of the speakers 84 and 84.
[0063]
On the other hand, FIG. 20 shows a sound ray diagram emitted from each speaker in a conventional automobile (for example, trade name: Corolla) in which two speakers 92 are installed on the left and right sides of the dashboard. In FIG. 20, in the driver seat 87 and the passenger seat 88 which are the front seats, a loud direct sound is received from the near speaker 92, and then a direct sound is received from the far speaker, and then doors, windows, You will hear the sound repeatedly reflected from the ceiling and rear windows.
[0064]
As shown in FIG. 18, when the speakers 84 and 84 are installed under the seat, the direct sound emitted from the near speaker wraps around the seat and reaches the listener in the front seat first, followed by the distant speaker. Receive direct sound. That is, rather than receiving a large direct sound from nearby, you will first hear the diffracted sound around the seat, and then you will hear the sound reflected by the diffracted sound on the door or ceiling. On the other hand, the direct sound that travels forward in the space under the feet of the front seat without being diffracted reaches the listener as a reflected sound with a time delay, and this reflected sound is reflected in the vehicle in multiple ways. Become. In the case of FIG. 19, the direct sound that goes straight ahead is heard a little, but the position of the speaker that emits the direct sound is quite far, and it is the same that the listener makes a time difference in the sound that is heard.
[0065]
FIG. 21 is a graph obtained by measuring speaker characteristics of the automobile (product name: Corolla) by the speakers 84 and 84 installed under the seat in FIG. 18 at the passenger seat. FIG. 22 is a graph in which the speaker characteristics of the speakers 84 and 84 installed under the seat in FIG. 18 are measured at the passenger seat for another automobile (trade name: Celsior). FIG. 23 is a graph in which speaker characteristics of a large number of speakers installed at conventional positions are measured at a passenger seat for another automobile (trade name: Celsior). Each sound source is a rectangular wave pulse as shown in FIG.
[0066]
In the speakers 84 and 84 installed under the seat, in the time domain of FIG. 21 (a), a sound that is not so loud reaches first, followed by a sound of a certain level, as in FIG. 23 (a). It is a diffused sound field. In the frequency region of FIG. 21 (b), there is a substantially flat characteristic from the low sound region to around 3 kHz, and after 3 kHz, the sound pressure level decreases more rapidly than in FIG. 23 (b). The speaker characteristics shown in FIG. 22 are much better than those in FIG.
[0067]
With respect to the speaker characteristics shown in FIG. 23, it can be seen that in the time domain of FIG. 23A, there are many direct sounds and reflected sounds having a large sound pressure, and they have reached the sound receiving point. The large direct sound and the reflected sound become smaller as time passes, resulting in a diffuse sound field. In the frequency region of FIG. 23 (b), the sound pressure slightly increases in the vicinity of 1 kHz, and the sound pressure level gradually decreases from there to the low sound range and further to the mid-high sound range. Therefore, for the automobile (product name: Corolla), the speaker characteristics of the speakers 92 and 92 installed at the conventional positions as shown in FIG. 20 are much inferior to those of FIG.
[0068]
Judging from the sound ray diagrams shown in FIGS. 18 to 20, the measured values shown in FIGS. 21 to 23, and the trial listening, the direct sound from the speakers 84 and 84 cannot reach the listener directly under the seat in FIG. First, the diffraction sound reaches the ear first. After a short time, the direct sound that has traveled forward in front of the seat reaches the receiving point as a reflected sound. As a result of repeated reflection of the reflected sound in the space at the foot, each reflected sound reaches the sound receiving point one after another, so that a solid sound image is localized in front of the seat foot. The frequency characteristics are also flat from the low frequency range to about 3 kHz. Since the level drops quickly in the high frequency range above 3 kHz, a sound field that sufficiently reproduces the low frequency range for the ear is formed. ing. By virtualizing the virtual sound images 90 and 90 in front of the front seat, the sound is not generated randomly, but the sound of the tuned music hall and listening room can be sensed. Since the direct sound from the speaker does not reach the listener directly, a sound field free from the feeling of pressure and free from fatigue is formed. Even under the seat in FIG. 19, substantially the same effect is obtained except that a part of the direct sound from the speakers 91 and 91 arrives at the listener.
[0069]
In general, the temporal acoustic characteristics of an audertrim, concert hall, etc., are that the sound played on the stage reaches the audience first, followed by the primary, secondary, and tertiary reflections directly. The sound is transmitted to the audience in a form that supports the volume of the sound, which makes it feel rich and clear, and even wrapped in the sound. It is auder trim that creates such an acoustic space. In a car, because the acoustic space is small and the reflection distance is short, the person who is in the car reaches the person who is in the car with the direct sound, the primary reflected sound, the secondary reflected sound, etc. close to each other at the same time. Will receive high sound pressure at once.
[0070]
On the other hand, as shown in FIG. 18, when the speakers 84 and 84 are installed under the seat, a person in the vehicle creates a virtual sound image 90 from the reflected sound instead of the direct sound from both speakers becoming somewhat lower. In addition, a pseudo-space in which the primary reflected sound sounds like a direct sound and a small space greatly expands is the same as in FIG. Therefore, it is possible to create an acoustic space having temporal acoustic characteristics such as an auder trim or a concert hall even in a vehicle.
[0071]
On the other hand, at the conventional position in FIG. 20, the direct sound from the speakers 92 and 92 and the reflected sound thereof generate a large sound pressure in the vehicle without leaving a time interval. For this reason, it must be judged that the sound image localization is difficult because it is surrounded by sounds from random directions. Also in the frequency characteristics, an increase in level near 1 to 2 kHz is observed, and an irritating sound field is formed. From this result, it can be interpreted that installing a speaker using a baffle plate made of a damping metal under the seat as shown in FIGS. 18 and 19 has an excellent effect of improving the in-vehicle sound field.
[0072]
【The invention's effect】
The general-purpose speaker according to the present invention absorbs the frame vibration of the speaker unit at the time of signal input by using a vibration-damping metal having a high vibration damping property and a rigidity for the speaker unit, the baffle plate or the mounting member, and the film surface of the cone paper Can be vibrated accurately. In addition, if a damping metal such as a porous sintered body is interposed, the extra frame vibration will not be transmitted to the baffle plate or enclosure, so the sound will be faithfully reproduced with respect to the input signal, and the low and ultra low frequencies. Can be reproduced clearly, and a clearer and more crisp sound is reproduced. In the speaker of the present invention, in particular, the tendency appears remarkably around the audible frequency, and the sound pressure level in the low frequency range is further increased.
[0073]
In the general-purpose speaker of the present invention, when two speaker units are fixed in series, signals are simultaneously input to the front and rear speaker units in the same phase, so the film surface of the cone paper of the front speaker unit is the cone paper of the rear speaker unit. Vibrates more smoothly according to the acoustic vibration of the film surface. As a result, the loudspeaker including two loudspeaker units in series is more stable in sound pressure level and frequency characteristics in the lower sound range than a single unit loudspeaker.
[0074]
In the speaker mounting method of the present invention, the speaker is installed under the driver's seat and the passenger seat in the vehicle, so that the sound image is displayed in front of the front seat, contrary to the conventional sound space in the car. Localize and improve the sound field like a music hall or listening room planned for sound shaping. Further, in the method of the present invention, since the direct sound does not directly reach the listener but the sound diffused from the front reaches, a relaxing sound field space without a feeling of pressure is created.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing vibration damping rates and Young's moduli of various damping materials.
FIG. 2 is an enlarged schematic cross-sectional view showing a porous sintered body used in the present invention.
FIG. 3 is a schematic side view showing the speaker unit of the general-purpose speaker according to the present invention with a part cut away.
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a general-purpose speaker of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view of a main part of a general-purpose speaker having a mount member.
FIG. 6 is a cross-sectional view of a main part of a general-purpose speaker having another mount member.
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a method for measuring speaker characteristics.
FIG. 8 is a graph showing a time domain in speaker characteristics for the speaker of the present invention.
FIG. 9 is a graph displaying a time domain in speaker characteristics for a speaker with a wooden baffle plate attached thereto.
FIG. 10 is a graph showing frequency characteristics of a commercially available speaker with and without a porous sintered body mounting member interposed between a conical frame and an enclosure of a speaker unit.
FIG. 11 is a schematic perspective view showing a modification of the general-purpose speaker.
FIGS. 12A and 12B are graphs for a single speaker and a double speaker, in which (a) shows a time domain in speaker characteristics, and (b) shows a frequency domain.
FIG. 13 is a graph showing frequency characteristics when a baffle plate is a porous sintered body or wood for another double speaker having the same structure.
FIG. 14 is a graph showing frequency characteristics regarding a speaker unit having a diameter of 10 cm.
FIG. 15 is a graph showing frequency characteristics of another speaker unit having a diameter of 10 cm.
16 is a graph showing frequency characteristics of a double speaker using the speaker unit of FIGS. 14 and 15. FIG.
FIG. 17 is a schematic perspective view showing another modification of the general-purpose speaker.
18A and 18B are sound ray diagrams drawn at the installation position of the vehicle-mounted speaker according to the present invention, in which FIG. 18A is a side sectional view of a passenger car, and FIG. 18B is a horizontal sectional view.
19A and 19B are sound ray diagrams drawn at other installation positions of the vehicle-mounted speaker of the present invention, where FIG. 19A is a side sectional view of a passenger car, and FIG. 19B is a horizontal sectional view.
FIG. 20 is a sound ray diagram drawn at a position where a conventional vehicle-mounted speaker is installed, where (a) is a side sectional view of the passenger car and (b) is a horizontal sectional view.
FIGS. 21A and 21B are graphs showing a time domain and a frequency domain in the speaker characteristics at the installation position of the in-vehicle speaker in FIG.
FIG. 22 is a graph showing speaker characteristics similar to those of FIG. 21 for another automobile.
FIG. 23 is a graph showing speaker characteristics similar to those of FIG. 21 at the installation position of the original in-vehicle speaker for another automobile.
[Explanation of symbols]
1 General-purpose speaker
2 Porous sintered body
3 Fe-Al damping material
4 Al-Si vibration damping alloy
7 Speaker unit
8 Conical frame
10 Baffle plate
12, 14 Mount member
16 Metal foam body
17 Cabinet

Claims

An electromechanical transducer that converts an acoustic output signal into vibration of the vibrator, an acoustic radiation section that radiates the vibration of the vibrator as a sound wave, and a substantially conical damping metal that is fixed to the transducer and surrounds the acoustic radiation section A general-purpose speaker in which at least one speaker unit is incorporated into a cabinet via a baffle plate, and the vibration-damping metal of the frame has a narrow outer pore and a tight inner pore. The sintered body is made of a metal chip having a particle size of 6 to 50 mesh formed by energization heating and pressurization, and has a vibration damping ratio of 0.03 or more and a Young's modulus of 5.0 ×. It has a rigidity of 10 ⁹ N / m ² or more, and absorbs mechanical vibration generated by the transducer with the frame of the speaker unit, thereby reproducing the acoustic signal faithfully and clearly reproducing the low frequency range. Speaker.

The speaker according to claim 1, wherein in the frame of the speaker unit, only the flange portion of the frame is made of a damping metal.

A speaker by an electromechanical transducer that converts an acoustic output signal into vibration of the vibrator, an acoustic radiation portion that radiates vibration of the vibrator as a sound wave, and a substantially conical frame that is fixed to the transducer and surrounds the acoustic radiation portion The unit is a general-purpose speaker in which the frame of the speaker unit is attached to a baffle plate made of damping metal, and at least one speaker unit is incorporated into the cabinet via the baffle plate, and the damping metal of the baffle plate is on the outer surface The sintered body is made of a porous sintered body in which the pores are sparse and the internal pores are dense, and the sintered body is produced by molding a metal chip having a particle size of 6 to 50 mesh by energization heating and pressurization. It has a rigidity of 0.03 or more and Young's modulus of 5.0 × 10 ⁹ N / m ² or more, and absorbs mechanical vibration propagated to the frame of the speaker unit with a baffle plate. A general-purpose speaker that faithfully reproduces sound signals and clearly reproduces low frequencies.

A speaker by an electromechanical transducer that converts an acoustic output signal into vibration of the vibrator, an acoustic radiation portion that radiates vibration of the vibrator as a sound wave, and a substantially conical frame that is fixed to the transducer and surrounds the acoustic radiation portion A general-purpose speaker that constitutes a unit, has a damping metal mounting member interposed between the speaker unit and the baffle plate or between the baffle plate and the cabinet, and incorporates at least one speaker unit into the cabinet via the baffle plate. And the vibration-damping metal of the mount member is composed of a porous sintered body with the pores on the outer surface being sparse and the pores on the inside being dense, and the sintered body is electrically heated with a metal chip having a particle size of 6 to 50 mesh And is molded by pressurization, and has a vibration damping rate of 0.03 or more and Young's modulus of 5.0 × 10 ⁹ N / m ² or more. A general-purpose speaker that faithfully reproduces the acoustic signal and clearly reproduces the low frequency range by absorbing mechanical vibration propagated to the system with a mount member.

The front surface of the speaker is attached so as to cover a metal foam body that is deformed in a convex shape, and the metal foam body has an irregular density of continuous pores that reach several millimeters in thickness with an apparent density of 1.0 or less. The speaker according to claim 1, 3 or 4, wherein a plurality of elongated metal filaments are randomly extended in the width direction and joined together to form a three-dimensional and relatively hard mesh shape.

Damping metal, have a Young's modulus 7.0 × 10 9 ^{N /} m ² or more physical properties,該制the porous sintered body vibration metal, in addition to the metallic chips, glass particles, ferrite powder, cement claim 1, 3 or 4 speaker according flour and / or a thermosetting resin that are added in small amounts.

The speaker unit is composed of an electromechanical converter that converts electric current into vibration of the vibrator, an acoustic radiation portion that radiates vibration of the vibrator as sound waves, and a substantially conical frame that is fixed to the transducer and surrounds the acoustic radiation portion. The frame, the baffle plate, and the mount member are made of a damping metal, and the damping metal has a rigidity of a vibration damping rate of 0.03 or more and a Young's modulus of 5.0 × 10 ⁹ N / m ² or more. and, by the speaker unit through the baffle plate miniaturized only two loudspeakers incorporated in the cabinet for automotive, forwardly placed both loudspeakers below the driver's seat and the passenger seat of an automobile, soluble in vehicle A speaker mounting method that creates a soft sound field that consists mostly of indirect sounds that are reflected in front of the car.

The speaker unit is composed of an electromechanical converter that converts electric current into vibration of the vibrator, an acoustic radiation portion that radiates vibration of the vibrator as sound waves, and a substantially conical frame that is fixed to the transducer and surrounds the acoustic radiation portion. The frame, the baffle plate, and the mount member are made of a damping metal, and the damping metal has a rigidity of a vibration damping rate of 0.03 or more and a Young's modulus of 5.0 × 10 ⁹ N / m ² or more. By reducing the size of the two speaker units, which are built into the cabinet via the baffle plate, for automobiles, and installing the speakers facing the driver's seat and the front passenger seat in the rear of the dashboard , Most of the direct sound travels upward on the dashboard surface, then is reflected by the windshield in front of the car, and then by the inner side of the car. A speaker mounting method in which the audible sound mainly consists of indirect sound and forms a soft sound field.