JP4975143B2 - スピーカの振動系支持機構 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカを構成する振動板とボイスコイルボビンとでなる振動系をフレームに対して振動可能に支持するダンパーでなり、振動特性を向上させ、特に高入力用に適した振動系支持機構に関する。

従来のスピーカにおいて、コーン型等の振動板の内周縁に一方の軸方向端部の外周を接合した円筒形ボイスコイルボビンの他方の軸方向端部を、振動板を外被するフレームに対してボイスコイルボビンを軸方向に振動可能に支持する手段として最も一般的に使用されているのは、円環状で断面をコルゲーション形状としたダンパーであり、その内周縁をボイスコイルボビンの外周面に接合し、外周端をフレームの内面に固定して、振動板とボイスコイルボビンとでなる振動系を振動可能に支持させていた。このコルゲーション形ダンパーにおいては、比較的に高入力の場合の大振幅振動を可能とするが、振幅が大きくなるに従がってボイスコイルボビンに横ぶれが発生し易くなったり、ヒステリシス現象が発生したりする課題があった。

近時高まっている小型スピーカの需要に伴い、小型で広周波数帯域、特に高入力に耐え得るスピーカが求められ、振動系支持機構についても種々多様な研究開発がなされており、その代表的なものとしてアーム型ダンパーが挙げられる。

このアーム型ダンパーは、振動系支持側の内周枠とフレームへの固定側の外周枠との間を弾性的に連結する複数のアームでなり、種々の形状のアームが提案されている。その一例を示す特許文献１によれば、アームは同心円状の内周枠と外周枠との間の同一面内にそれぞれ円周方向に等距離伸びて、一端を内周枠に、他端を外周枠に連結され、ボイスコイルボビンに接合される内周枠を、フレームに固定される外周枠に対して中心軸線方向に振動可能に支持する。この例では、振動の際、各アームの両端の連結部は弾性をもってアームを傾斜させるが、特に高入力信号によってアームの傾斜が強くなるので、外周枠とアームとの連結部に集中する大きな応力を分散または低減するために、アームの一端の周囲に外周枠の一部が存在するように、つまり、アームと外周枠との連結部において外周枠は振動方向に突出するように形成される。

従来のアーム型ダンパーには、また、特許文献２が示すように、それぞれアーク状とした複数のアームをそれぞれ長く取り、円周方向に等間隔で螺旋状に配置し、内周枠と外周枠の間を同心円状に、同一平面内で連結する小型スピーカ用のダンパーもある。この文献のものにおいては、小型スピーカの再生周波数帯域の拡大を図って、ダンパーのスティフネスを小さくするために、アームの両端と内周枠および外周枠との間の各連結部を、アームや両枠の構成材より硬度の低い材料で形成し、同時にダンパーの耐久性を向上させることが提案されている。

一方、上記の種類のアーム型ダンパーのアームと内周枠および外周枠との間の連結部分が振動の際に曝される捩れの問題を解消し、同時にスピーカを大入力に対応させるため、アームの形状そのものを改造する提案が特許文献３に示される。この文献３のものは、各アームは互いにボイスコイルボビンの軸方向、つまり振動方向において逆方向に湾曲して円弧状を呈する一対のスポークよりなり、この一対のスポークを少なくとも３対設ける構成を採用している。そして、振動の際、円弧状の両スポークの中央部分が互いに離間接近するようにして伸縮させ、内周枠を軸方向に振動させるので、アームの動きに振り子運動成分は含まれず、従って内外両周枠とアームとの間の連結部分に捩れを生じることはない。

特開２００２−２６２３９号公報 特開２００４−２２９１７３号公報 特開平９−２７５５９８号公報

特許文献１が示すアーム型ダンパーにおいては、フレームに固定される外周枠とアームの一端との連結部分が補強されることによって応力の集中が低減される一方、アーム他端と内周枠の振幅は抑制されるので、高入力に耐える効果はあっても、高入力時の大振幅に対応し得るものではない。また、アームの振動は固定された外周枠側の一端を支点として内周枠側他端の振り子運動の形で行われるので、振り子の振幅に対応するアークを描き、内周枠とボイスコイルボビンの軸線方向振動は内周枠の円周方向に沿う回転運動を含むことになり、この回転運動は振動板の正常な振動の阻害となる。更に、このアーム型ダンパーにおいてはアームの内周枠との連結他端が、内周枠の半径方向に可動であって、この方向への運動を抑制し得るのは半径方向のアームの幅であるが、その幅にも制約があるため、外周枠とボイスコイルボビンの振動には横ぶれの危惧があり、これも正常な振動の妨げとなる。このようにアームの内周枠側他端の連結部は複雑な運動成分を含む振動を繰り返すことになるが、外周枠側一端のような補強を受けていないため、ヒステリシスの問題を生じるのみならず、耐久性上の問題がある。

特許文献２の小型スピーカ用アーム型ダンパーは、スティフネス削減を図って螺旋形としたアーム両端が弾性接合部を備える構成としたために、耐久性の問題はほぼ解消されるが、振動し易くなった分、内周枠側における回転運動、横ぶれとヒステリシスの問題は顕著となり、特に、高入力時におけるボイスコイルボビンと振動板の正常な振動は期待できない。

上記２件のアーム型ダンパーにおける同心円形と螺旋形のアームと異なり、特許文献3が示すアーム型ダンパーにおけるアームは、スピーカの振動系の振動方向においては振り子運動と回転運動を生じない、従って捩れを生じない構成としているが、内周枠の円周方向回転と半径方向移動を抑制する構成とはなっていないため、振動系を保持する内周枠は回転運動と横ぶれ、そしてヒステリシスの問題を残している。

従って本発明は、解決すべき課題として、ボイスコイルボビンと振動板の軸線方向の振動に円周方向の回転運動成分を含まず、半径方向の横ブレを防止し、しかもボイスコイルボビンに対する弾性支持部分に捩れを生じることなく、耐久性に優れ、ヒステリシスを低減した、スピーカの振動系支持機構を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の本発明によるスピーカの振動系支持機構は、振動板および振動板と結合したボイスコイルボビンを含むスピーカの振動系を、ボイスコイルボビンに担持されるボイスコイルが磁気回路の磁気ギャップ内において軸線方向に振動可能となるように一端で支持し、他端においてフレームに固定されるダンパーで成るスピーカの振動系支持機構であって、支持機構は互いに軸線方向に直交する接合面に付いて対称形状とした、前記一端を含む第一のダンパー部と前記他端を含む第二のダンパー部とよりなり、第一のダンパー部は内周縁をボイスコイルボビンの軸線方向一端部の外周に接合して前記一端をなす第一の内周枠と、第一の内周枠より大径で、半径方向に広がる帯状斜路をなす複数のアームを介し軸線方向に弾性的にボイスコイル方向に離間して第一の内周枠と連結された第一の外周枠とを備え、第二のダンパー部は第一の外周枠に接合された第二の外周枠と、第二の外周枠より小径で、半径方向に広がる帯状斜路をなす複数のアームを介し軸線方向に弾性的にボイスコイル方向に離間して第二の外周枠と連結されて前記他端をなす第二の内周枠とを備え、前記第一と第二のダンパー部において帯状斜路を成すアームが、第一の内周枠または第二の内周枠の中心軸線に沿う等間隔位置からの放射線を回転させながら一定角度でボイスコイル方向に移動させた軌跡で構成される面の一部を螺旋状に切り出してなり、かつ前記第一と第二の内周枠が複数の半径外方向に伸びる鋸歯状部を有し、第一と第二の外周枠が複数の半径内方向に伸びる鋸歯状部を有し、アームの帯状斜路が外方向鋸歯状部の各々から円周方向に隣接する内方向鋸歯状部の各々へ斜行して設けられることを特徴とする。
請求項２に係る発明は、請求項１記載のスピーカの振動系支持機構において、第一と第二のダンパー部が、第一の外周枠と第二の外周枠との接合面において互いに接着または溶着されることを特徴とする。

本発明によれば、スピーカの振動系支持機構をなすダンパーは、振動系のボイスコイルボビンに接合される一端をなす内周枠とそれを取巻く外周枠とを含む第一のダンパー部と、フレームに固定される他端をなす内周枠とそれを取巻く外周枠とを含む第二のダンパー部との２部分で構成され、各ダンパー部において内外周両枠はそれらの半径方向に広がる幅を有する帯状斜路でなる螺旋状の複数のアームを介して軸線方向に弾性的に連結され、両ダンパー部はそれぞれの外周枠の接合面について帯状斜路のアームを対称的に配列してなるので、ダンパーの半径方向に広がる帯状斜路によるアームによって第一のダンパー部の横ぶれは防止される。また、アームの振動による振り子運動に伴う回転運動は第一と第二の外周枠の接合体のみに発生し、対称的配列のアームは第一のダンパー部の第一の内周枠と振動系とを軸線方向のみに振動させる。従がって振動系支持機構に生じ得るヒステリシスは顕著に低減され、振動時に各連結部分に応力が集中することが減少し、支持機構の耐久性は明らかに向上する。

本発明によるスピーカの振動系支持機構をなし、第一と第二のダンパー部の接合体でなるダンパーの、特に第一のダンパー部側から見た平面図。 図１に示す接合体でなるダンパーの側面図。 振動板とフレームの一部を切り欠いて示すスピーカに、図１のダンパーを組み込みした状態を略図的に示す断面図。 図１に示す本発明のダンパーの第一のダンパー部の斜視図。 図１に示す本発明のダンパーの第二のダンパー部の斜視図。 図１に示す本発明のダンパーにおいて、帯状斜路でなるアームの斜面形成の原理を示す第一または第２のダンパー部の部分的斜視図。 図１ないし図２の接合体でなる本発明のダンパーの斜め上方斜視図。 図７のダンパーの斜め下方斜視図。

図１から図８に本発明によるスピーカの振動系支持機構としてのダンパーＤの実施例を示す。ダンパーＤは、図４と図５にそれぞれ分離して示すように、後述する接合面に付いて互いに対称形をなす第一のダンパー部１０と第二のダンパー部２０とよりなり、これらを図２、図７、図８に示すように接合し、一体化した構成にして用いる。

熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂またはバネ性金属からなる第一のダンパー部１０と第二のダンパー部２０とは、図１、図２、図３に見られるように、同寸の環状体でなるが、第一のダンパー部１０のみは内周縁から更に内方に伸びる接合フランジ１２を有し、ボイスコイルボビンＶＣＢの一端部外周に接合するダンパーＤの一端を構成する。

第一と第二のダンパー部１０、２０の環状体は、それぞれ内周枠１１、２１と外周枠１３、２３とを含み、各枠は円周方向に等間隔の複数の区分、図示の場合では４５度の間隔で８区分に分けられ、区分ごとに、内周枠１１、２１においては半径方向外方に伸びる鋸歯状部１５、２５と、それらの頂点から時計方向に隣接する鋸歯状部１５、２５の半径方向基点までを結ぶアーク部とを設け、外周枠１３、２３においては半径方向内方に伸びる鋸歯状部１６、２６と、それらの頂点から反時計方向に隣接する鋸歯状部１６、２６の半径方向基点までを結ぶアーク部を設け、更に、これら８区分における内周枠側アーク部と外周枠側アーク部とに挟まれた８個の部分において、内周枠側の鋸歯状部１５または２５と外周枠側の鋸歯状部１６または２６との間を連結して帯状斜路をなすアーム１４、２４が設けられる。つまり、第一と第二のダンパー部１０、２０の各々において、内周枠１１と外周枠１３または２１と２３は、上方より見て螺旋の一部をなす８枚の帯状斜路でなるアーム１４または２４により弾性的に連結される。帯状斜路はその幅方向が内外周枠の半径方向に一致し、その方向には撓まないため、半径方向における内周枠の振動、つまり、ボイスコイルボビンＶＣＢの横ぶれが防止される。

他方、内外周枠１１と１３および２１と２３は互いに軸線Ｏの方向に離間するように帯状斜路をなすアーム１４および２４により弾性的に連結されており、この軸線方向に一致するボイスコイルボビンＶＣＢの軸線方向にのみアーム１４および２４は撓み得る。この場合、第一のダンパー部１０の内周枠１１はその内周縁に備える接合フランジ１２を介してボイスコイルボビンＶＣＢ一端部外周に接合しているが、外周枠１３は第二のダンパー部２０の外周枠２３と対向接合面において接着もしくは溶着により一体接合され、第二のダンパー部の内周枠２１はスピーカのフレームＦの内周縁近傍に固定されるので、ダンパーＤとしての振動は第一のダンパー部１０の内周枠１１に集中して発生する。つまり、第一と第二のダンパー部１０および２０が有する２段のアーム１４および２４により倍増されたストロークの振動が第一のダンパー部１０の内周枠１１において実現される。

２段のアーム１４および２４の撓みによる振動には前述した振り子運動に伴う円周方向の往復回転運動が含まれるが、この往復回転運動は２個の外周枠１３および２３の一体接合体の円周方向往復動により吸収され、第一のダンパー部の内周枠１１の軸線方向振動には影響を与えない。従ってダンパーとしての振動となる内周枠１１の振動は実質的に純粋な軸線方向の振動を実現するものであり、ヒステリシスの問題は低減され、ダンパーの耐久性は向上する。

第一のダンパー部１０の内外周枠１１、１３間の軸線方向離間距離と、第二のダンパー部２０の内外周枠２１、２３間の軸線方向離間距離との和、つまり、第一の内周枠１１と第二の内周枠２１との間の離間距離は、ボイスコイルボビンＶＣＢの、振動板ＤＰの内周縁とダンパーＤの内周枠１１の接合フランジ１２との接合側一端部と、他端部側の外周面上に巻回して軸線方向に幅を有するボイスコイルＶＣとの間の距離内に収まるものとし、この位置において第二の内周枠２１はボイスコイルＶＣを磁気回路ＭＣの磁気ギャップＭＧ内の中心に保持するようにしてフレームＦの内周縁の内面に接着固定される。

第一と第二のダンパー部１０、２０はそれぞれ別個に、熱可塑性材料を圧縮成形あるいは射出成形によって形成した後、両部の外周枠を接着あるいは溶着して一体の接合体とするが、初めから一体に、射出成形しても良いことは言うまでもない。その場合、アーム１４、２４の帯状斜路の形態は、図６に示すように、内外周両枠の中心軸線上に両枠間の軸線方向離間距離を取り、この距離を任意の数の等間隔区分に分け、各区分線を順次放射状に回転させながら、一定の角度で軸線上を離間方向に移動させた軌跡の描く斜面を用いる。あるいはまた、図１に示すパターンを有する平板環状体の熱可塑性樹脂材料、熱硬化性樹脂材料またはバネ性金属材料に対して、帯状のアーム１４の両側線に沿って切断を行った後、図４または図５の形状の表面を持つ型に当てて加熱成形または加圧成形することもできる。

Ｄ ダンパー
Ｏ 軸線
１０ 第一のダンパー部
１１ 第一の内周枠
１２ 接合フランジ
１３ 第一の外周枠
１４ アーム
１５ 外方に伸びる鋸歯状部
１６ 内方に伸びる鋸歯状部
２０ 第二のダンパー部
２１ 第二の内周枠
２３ 第二の外周枠
２４ アーム
２５ 外方に伸びる鋸歯状部
２６ 内方に伸びる鋸歯状部
ＤＰ 振動板
Ｆ フレーム
ＶＣＢ ボイスコイルボビン
ＶＣ ボイスコイル
ＭＧ 磁気ギャップ
ＭＣ 磁気回路

Claims (2)

1. 振動板および振動板と結合したボイスコイルボビンを含むスピーカの振動系を、ボイスコイルボビンに担持されるボイスコイルが磁気回路の磁気ギャップ内において軸線方向に振動可能となるように一端で支持し、他端においてフレームに固定されるダンパーで成るスピーカの振動系支持機構であって、支持機構は互いに軸線方向に直交する接合面に付いて対称形状とした、前記一端を含む第一のダンパー部と前記他端を含む第二のダンパー部とよりなり、第一のダンパー部は内周縁をボイスコイルボビンの軸線方向一端部の外周に接合して前記一端をなす第一の内周枠と、第一の内周枠より大径で、半径方向に広がる帯状斜路をなす複数のアームを介し軸線方向に弾性的にボイスコイル方向に離間して第一の内周枠と連結された第一の外周枠とを備え、第二のダンパー部は第一の外周枠に接合された第二の外周枠と、第二の外周枠より小径で、半径方向に広がる帯状斜路をなす複数のアームを介し軸線方向に弾性的にボイスコイル方向に離間して第二の外周枠と連結されて前記他端をなす第二の内周枠とを備え、
   前記第一と第二のダンパー部において帯状斜路を成すアームが、第一の内周枠または第二の内周枠の中心軸線に沿う等間隔位置からの放射線を回転させながら一定角度でボイスコイル方向に移動させた軌跡で構成される面の一部を螺旋状に切り出してなり、かつ前記第一と第二の内周枠が複数の半径外方向に伸びる鋸歯状部を有し、第一と第二の外周枠が複数の半径内方向に伸びる鋸歯状部を有し、アームの帯状斜路が外方向鋸歯状部の各々から円周方向に隣接する内方向鋸歯状部の各々へ斜行して設けられることを特徴とするスピーカの振動系支持機構。
2. 第一と第二のダンパー部が、第一の外周枠と第二の外周枠との接合面において互いに接着または溶着されることを特徴とする、請求項１記載のスピーカの振動系支持機構。

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