JP4445434B2

JP4445434B2 - 振動板補強型スピーカ装置

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Publication number: JP4445434B2
Application number: JP2005156098A
Authority: JP
Inventors: 実堀米
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2005-05-27
Filing date: 2005-05-27
Publication date: 2010-04-07
Anticipated expiration: 2025-05-27
Also published as: JP2006333241A

Description

本発明は、振動板補強型スピーカ装置に関する。

動電型スピーカ装置の一般例としては、磁気回路と、この磁気回路を後部に保持したフレームと、振動板外周のロール状エッジが前記フレームの前部に固定されたコーン状の振動板と、軸方向に移動自在の円筒状ボイスコイルボビンに巻回されたボイスコイルとを有しており、前記ボイスコイルボビンは軸方向の移動を規制するためのダンパを介して前記フレームに弾性支持される。前記ダンパとしては、通常、前記ボイスコイルボビンに対して同心状の蛇腹構造のものが採用される（特許文献１および特許文献２）。

しかし、このダンパによって振動系を支持する形式のものは、スピーカ装置が軸方向に長くなり、また振動系のスティフネスも大きく、その機械的疲労による支持性能の低下をきたし易い。たのため、ダンパに代って一対の振動板間に密閉空間を形成し、該密閉空間内の気体のバネ性を利用して振動系を支持するダンパレススピーカ装置が開発されている。

図１は上記ダンパレススピーカ装置を示したものであり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はスピーカ装置の前面から見た平面図である。
まず、マグネット５３を備えた磁気回路３３と、磁気回路３３を担持したフレーム３５と、磁気回路３３に対して軸方向移動自在に配置された円筒状のボイスコイルボビン４５と、磁気回路３３に対峙するようにボイスコイルボビン４５に巻回されたボイスコイル４６と、ボイスコイルボビン４５と同心で軸方向に互いに離隔して外周がフレーム３５に固着され、かつ内周が互いに接合されてボイスコイルボビン４５に固着された振動板４１，ボイスコイル４６の駆動を振動板４１に伝えるドライブコーン４２とを有し、この振動板４１，ドライブコーン４２とフレーム３５とで囲まれた空間が密閉され、この密閉空間６７内で振動板４１，ドライブコーン４２が連結部材７５で連結、補強されている。２３はスピーカ装置前面のダストキャップである。
連結部材７５による補強で振動板４１，ドライブコーン４２の剛性が強化されて音響振動の伝搬速度の向上が図られる。
特開昭６３−１５５９００号公報特開平１１−２６２０８５号公報実開平７−５１９９号公報

振動板間の密閉空間内の気体はバネ性としての機能を発揮するが、この密閉空間の容積はバネ性の定数、即ちスティフネスに影響を与える（密閉空間を可動とした特許文献３参照）。具体的には、振動板間の密閉空間の容積が小さくなると、前記スティフネスが大となり、その分、最低共振周波数ｆ_０が高くなって再生音の低域再生能力が低下する。

また、図１（ａ），（ｂ）に示した構造の連結部材７５は、板材を環状に形成した閉鎖環状形態となっており、この環状の連結部材７５の内部（図１の斜線部分）は密閉空間６７と連通していないため、この連結部材７５の容積分だけ密閉空間６７の容積が減少する。
一方、連結部材７５の個数を増やすと、振動板４１，ドライブコーン４２の剛性は高まるものの、密閉空間６７の容積の減少が大きくなり、最低共振周波数低減化の障害となっていた。

本発明が解決しようとする課題としては、振動板間の密閉空間内の気体バネによって振動系を支持する形式のスピーカ装置において、振動板の剛性を高めるために該振動板を連結するリブ状の連結部材によって密閉空間の容積が減少するという問題、閉塞環状となっている連結部材の側部に機械加工等で通気孔を穿って該連結部材の内部と密閉空間とを連通させるにはコストがかかって現実的ではないという問題、さらに、従来の環状の連結部材では振動板の充分な補強性確保と密閉空間の容積確保とを両立させるのが難しいという問題が一例として挙げられる。

請求項１に係る振動板補強型スピーカ装置は、駆動方向に沿って配置された振動板とボイスコイルの駆動を前記振動板に伝えるドライブコーンとを備え、前記振動板および前記ドライブコーンの外周部がフレーム上の振動板支持部に固着され、前記振動板および前記ドライブコーンと前記フレームとで囲まれた空間が密閉空間となっており、前記密閉空間内で前記振動板と前記ドライブコーンとが非環状連結板片によって連結され、前記密閉空間内の気体のバネ性により前記ボイスコイルボビンを介して振動系が支持されることを特徴とする。

以下、本発明に係る振動板補強型スピーカ装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図２は、本発明に係る振動板補強型スピーカ装置の実施の形態を示したものであり、（ａ）はスピーカ装置の縦断面図、（ｂ）はスピーカ装置の前面を示す平面図である。
図２に示すように、この実施形態のスピーカ装置３０は磁気回路３３と、この磁気回路３３が後部内壁に取り付けられたフレーム３５と、駆動方向に向って同軸に配置された振動板４１およびボイスコイル４６の駆動を振動板４１に伝えるドライブコーン４２と、円筒状のボイスコイルボビン４５に巻回されたボイスコイル４６と、振動板４１およびドライブコーン４２とフレーム３５で囲まれた密閉空間６７内で振動板４１およびドライブコーン４２を連結する複数個の半円形の連結板片７０とを備えた構成である。

磁気回路３３は、円板状のプレート５１ａの中心に円筒状のセンターポール５１ｂが突設された構造のヨーク５１と、センターポール５１ｂの外周に遊嵌するリング状のマグネット５３と、プレート５１ａとの間にマグネット５３を挟み込むようにセンターポール５１ｂの先端側に遊嵌して装備されたリング状のトッププレート５５とから構成されている。トッププレート５５の内周とセンターポール５１ｂとの間の隙間が、ボイスコイル４６を配置する磁気ギャップ５７となっている。

フレーム３５は浅底の椀形で、底板部３５ａの内面はヨーク５１のプレート５１ａを載せた状態で、磁気回路３３が取り付けられる。
このフレーム３５には、駆動方向に沿って離れた位置に、振動板４１の振動板支持部３５ｃとドライブコーン４２の振動板支持部３５ｄがそれぞれ装備されている。

振動板４１およびドライブコーン４２は、コーン型の振動板であり、その外周部であるエッジ６１，６２は、フレーム３５上の振動板支持部３５ｃ，３５ｄに固定されると共に、その内周部４１ａ，４２ａは、接合してボイスコイルボビン４５に固定される。
このエッジ６１，６２は、振動板本体であるコーン紙から伝わった振動を減衰させるため、内部損失の高い材質の部材を使用することが好ましい。よって、例えば、コーン紙とは異なる材質（コーン紙よりも内部損失の高い材質）の部材を接合してエッジ６１，６２とするのがよい。

スピーカ装置の前面側に配置される振動板４１は、中央の開口の径が、ドライブコーン４２の開口の径よりも大きく設定されており、エッジ６１には振動板間の密閉空間６７の外側（スピーカ装置の前面側）に膨らむ膨出部６１ａが設けられている。
また、振動板４１の背部に配置されるドライブコーン４２は、中央部の開口の径がボイスコイルボビン４５の外径に略等しく設定されており、エッジ６２には振動板間の密閉空間６７の外側（スピーカ装置の背面側）に膨らむ膨出部６２ａが設けられている。

以上の振動板４１およびドライブコーン４２のそれぞれのエッジ６１，６２の外周部４１ｂ，４２ｂは、前述のフレーム３５の２つの振動板支持部３５ｃ，３５ｄにそれぞれ固定される。
なお、振動板４１のエッジ６１は、その外周部に連設された取付用フランジ部６１ｂがガスケット６５と振動板支持部３５ｃとで挟持されて、振動板支持部３５ｃに固定されている。

また、振動板４１の内周部４１ａは、その背後に位置しているドライブコーン４２の上に重ねられた状態でドライブコーン４２に接合されている。
また、この振動板４１の中央部には、ダストキャップ２３が貼着装備される。このダストキャップ２３は、ボイスコイルボビン４５の前方を覆って、磁気ギャップ５７への塵埃等の進入を防止する。

ドライブコーン４２の内周部４２ａを、ボイスコイルボビン４５の外周に適宜接着剤によって接着固定することで、振動板４１およびドライブコーン４２の内周部４１ａ，４２ａが接合され、ボイスコイルボビン４５に固定された構造を得ている。

円筒状のボイスコイルボビン４５は、軸方向に移動自在に、センターポール５１ｂの外周に遊嵌すると共に、その外周に接合されたドライブコーン４２によって、半径方向および軸方向の位置決めが成されている。

密閉空間６７内で、湾曲したドライブコーン４２に板材をＬ形に折曲して成る台座７１が固着されている（補強連結部のみ）。台座７１の前面（スピーカ装置の前面側）はスピーカ装置３０の中心線に対して略直角な平坦面となっており、この部分に対峙する振動板４１の内面と大略平行に形成されている。
そして、この台座７１に対峙する部分で振動板４１の内面から前面視半円形（図１（ｂ）参照）の連結板片７０が該内面に略垂直に延在し、その端部７０ａが台座７１に固着される。連結板片７０は前記振動板の中心まわりに、適宜、所定の間隔で、好ましくは等間隔で複数個設けられる。なお、連結板片７０は振動板４１と同一部材で形成されていてもよい。

この半円形連結板片７０によって、台座７１を介して、振動板４１とドライブコーン４２とが連結、補強され、これによって密閉空間６７を形成している振動板４１およびドライブコーン４２の剛性が強化されて、音響振動の伝搬速度の向上がもたらされ、高品位な音再生が可能となる。
また、連結板片７０による連結によって、振動エネルギーが迅速に振動板４１およびドライブコーン４２の広範囲に分散され、局部的な振動板の歪みが抑えられて吸収すべき振動エネルギーに対する負担が軽減され、振動板４１およびドライブコーン４２の耐疲労性が向上する。

ここで、空気バネ振動板４１およびドライブコーン４２の振動面積の差が小さい程、また、密閉空間６７の容積が大きい程、柔らかくなる。本実施の形態において、振動板４１の有効面積とドライブコーン４２の有効面積の差をΔＳ、密閉空間６７の容積をＶとすると、バネの硬さ、即ち空気バネのバネ性を表わすバネ定数のスティフネスは、ΔＳ／Ｖに比例する。

図４は、密閉空間６７の容積Ｖと最低共振周波数ｆ_０の関係を示すグラフであり、実施例ＳＰ１（図２に示す本実施の形態の振動板補強型スピーカ装置の一例）と従来例ＳＰ２（図１に示す従来のダンパレススピーカ装置の一例）の測定値を示す。
本実施の形態の振動板補強型スピーカ装置は、従来のダンパレススピーカ装置よりも密閉空間６７の容積Ｖが大きいので、スティフネスは小さくなり、従って、最低共振周波数ｆ_０を図４のグラフに示すように低くすることができ、再生音の低域再生能力の低下を抑えることができる。

上述の実施の形態では、連結板片７０は前面視半円形、つまり円筒形半体で構成したが、連結板片７０としては必ずしもこの形状に限定されず、例えば図３（ａ）の横断面で示すような三ケ月形、図３（ｂ）の山形、図３（ｃ）のＬ形あるいは図３（ｄ）のようなコ字形のもの等、任意の形状のものが採用可能である。いずれも片側部が開放されて連結板片７０の凹部分が密閉空間６７に直接連通しているので、連結板片７０による密閉空間６７の容積減少が抑えられ、密閉空間６７を最大限広くとることができ、密閉空間６７内の空気バネのバネ定数が小さくなって最低共振周波数ｆ_０の低減を実現できる。また、これらの非環状連結板片７０は横断面が円弧形あるいは折曲形となっているので、平坦形状の補強板と比べて補強性能が高く、振動板の良好な剛性が確保される。

ボイスコイルボビン４５の軸方向変位によって振動板４１およびドライブコーン４２が駆動される時、振動板４１，４２間の密閉空間６７に封入されている空気などの気体が振動板４１およびドライブコーン４２の変位およびエッジ６１，６２の変位により圧迫されて、空気バネとしてのバネ性が発揮され、このエッジ６１，６２自身のバネと、密閉空間６７の容積により規制される空気バネとによってボイスコイルボビン４５が制御可能に支持される。

また、本実施の形態のスピーカ装置３０では、振動板４１およびドライブコーン４２自体が振動制御機能をもつダンパを兼ねており、振動板間の密閉空間６７の空気バネとしてのバネ性がボイスコイルボビン４５および振動板４１およびドライブコーン４２の振動エネルギーを吸収して、これらボイスコイルボビン４５および振動板４１およびドライブコーン４２の制御を行うため、従来の蛇腹ダンパ型スピーカ装置に備えられているような制御用のダンパを設ける必要が無い。ダンパおよびその設置スペースの排除によってスピーカ装置の軸方向寸法が縮小され、車載オーディオシステム等で要求されているスピーカ装置３０の薄型化を実現できる。

さらに、振動板間の密閉空間６７を実現するために振動板４１の背後に同軸に装備されるドライブコーン４２は、振動板４１と共通の材質で良く、従来の蛇腹構造のダンパと比較すると、機械疲労が発生し難いため、構成部品の機械疲労に起因する制振性能の低下を防止して、スピーカ装置の長寿命化を実現できる。

また、振動伝搬時に隣接する蛇腹間を変形が移動する従来の蛇腹構造のダンパの場合と異なり、振動板４１およびドライブコーン４２には局部的に大きな変形が生じないため、音質を濁す原因となる特異振動や擦れ音の発生が無く、濁りのない高品位の音再生を実現できる。

また、本実施の形態のスピーカ装置３０は、振動板間の密閉空間６７内の気体の気圧の助けにより、振動板４１のエッジ６１およびドライブコーン４２のエッジ６２が背圧による変形に強くなる。さらに、ドライブコーン４２およびそのエッジ６２が背圧を負担するので、音響再生を行う振動板４１にかかる背圧の負担が減り、再生音質を向上させることができる。

以上、詳述したように、本発明の実施の形態に係る振動板補強型スピーカ装置３０は、駆動方向に沿って配置された振動板４１とドライブコーン４２とを備え、振動板４１およびドライブコーン４２の外周部４１ｂ，４２ｂがフレーム３５上の振動板支持部３５ｃ，３５ｄに固着され、振動板４１およびドライブコーン４２とフレーム３５とで囲まれた空間が密閉空間６７となっており、密閉空間６７内で振動板４１とドライブコーン４２とが非環状の連結板片７０によって連結され、密閉空間６７内の気体のバネ性によりボイスコイルボビン４５を介して振動系が支持される。

このように、振動板４１とドライブコーン４２の剛性を確保するための補強部材を非環状の湾曲板片あるいは折曲板片で構成したので、閉鎖環状の補強部材のように密閉空間の容積の減少を招くということがなく、密閉空間６７の容積が犠牲になるのを最低限に抑えることができ、最低共振周波数ｆ_０の上昇を極力抑制することができる。振動板４１とドライブコーン４２との間の密閉空間６７の空気バネとしてのバネ特性がボイスコイルボビン４５および振動板４１とドライブコーン４２の振動の制御を行うため、制御用として専用のダンパを設ける必要が無くなる。さらに、ダンパおよびその設置スペースの排除によってスピーカ装置３０の軸方向寸法を短縮し、特に、車載オーディオシステムで要求されるスピーカ装置の薄型化を実現することができる。

また、ドライブコーン４２は、振動板４１と共通の材質を用いることができるので、従来の蛇腹構造のダンパと比較すると、質量が軽く、機械疲労が発生し難いため、構成部品の機械疲労に起因した制振性能の低下を防止して、スピーカ装置の長寿命化を実現でき、さらに、局部的に大きな変形が生じないため、音質を濁す原因となる特異振動や擦れ音の発生が無く、濁りの無い高品位の音再生を実現することができる。

なお、ドライブコーン４２は前記実施の形態の形状に限定されるものではなく、ボイスコイル４６の駆動を振動板４１に伝えるものであれば任意の形状でよい。

従来のスピーカ装置の構造を示す部分的な縦断面図および正面図である。本発明の実施の形態に係る振動板補強型スピーカ装置の部分的な縦断面図および正面図である。本発明に適用される非環状連結板片の各種の形態を例示した横断面図である。密閉空間の容積Ｖと最低共振周波数ｆ_０の関係を示すグラフである。

符号の説明

３０スピーカ装置
３３磁気回路
３５フレーム
３５ｃ，３５ｄ振動板支持部
４１振動板
４２ドライブコーン
４５ボイスコイルボビン
５７磁気ギャップ
６１，６２エッジ
６７振動板間の密閉空間
７０非環状の連結板片
７１台座

Claims

駆動方向に沿って配置された振動板とボイスコイルの駆動を前記振動板に伝えるドライブコーンとを備え、
前記振動板および前記ドライブコーンの外周部がフレーム上の振動板支持部に固着され、
前記振動板および前記ドライブコーンと前記フレームとで囲まれた空間が密閉空間となっており、
前記密閉空間内で前記振動板と前記ドライブコーンとが非環状連結板片によって連結され、
前記密閉空間内の気体のバネ性により前記ボイスコイルボビンを介して振動系が支持されることを特徴とする振動板補強型スピーカ装置。
前記のドライブコーンの内周部が前記ボイスコイルボビンに固着されることを特徴とする請求項１に記載の振動板補強型スピーカ装置。
前記非環状連結板片は、互いに等間隔に複数個、かつ前記振動板および前記ドライブコーンの中心に対して同心状に設けられることを特徴とする請求項１または２に記載の振動板補強型スピーカ装置。
前記非環状連結板片は、前記振動板または前記ドライブコーンの湾曲面に取り付けた真直平坦な台座上に設けられることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動板補強型スピーカ装置。