JP6881854B2 - スピーカの取付構造、及び取付方法 - Google Patents

スピーカの取付構造、及び取付方法 Download PDF

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Description

本開示はスピーカの取付構造、及び取付方法に関する。
特許文献1は、スピーカの取付構造を開示している。特許文献1の取付構造では、非取付部材の取付面に取付フランジ部が取り付けられている。
特開2015−16785号公報
一般的にスピーカは、振動板(コーン紙)とコイルおよび磁石を備えている。コイルに電気信号(音声信号)を流すことで、フレミングの法則によってコイルに繋がっている振動板(コーン紙)が前後に振動する。振動板の振動が空気圧の変化となり、音声へ変換される。
スピーカの取付構造では、共振により異音(ビリツキ)が発生するという問題点がある。例えば、スピーカに具備した振動板が前後に振動する振動周波数と、取付構造を構成する各種部品の固有振動数が同じ又は近い場合、異音が発生してしまう。つまり、筐体等が共振状態となり、筐体の異音やスピーカのビリツキ音が発生してしまう。
共振とは、物体(筐体や各種部品等)が持つ固有振動数と同じ又は近い周波数を外部から受けると大きく振動する現象である。筐体側の固有振動数と外部(例えばスピーカからの出力音)からの振動周波数を離すことで、共振を抑制することができる。例えば、スポンジやゴム材等の振動緩衝部品を追加することで、構成部品の固有振動数とスピーカからの振動周波数を離すことできる。しかしながら、開発最終フェーズの商品評価段階にて振動緩衝部品の追加が発生し、資材費と共に組立工数のアップ要因が生じるという問題が生じてしまう。
そこで、本開示の目的の1つは、簡便に共振を抑制することができるスピーカの取付構造、及び取付方法を提供することにある。
本実施の形態にかかるスピーカの取付構造は、スピーカと、前記スピーカの前面側に配置された筐体と、前記スピーカの背面側から前記スピーカを押さえる押さえ部を有する固定具と、を備え、前記押さえ部には、前記スピーカを付勢する片持ち梁部が形成され、前記片持ち梁部は、前記スピーカ側に突出した凸部を有している。
本実施の形態にかかるスピーカの取付方法は、スピーカを付勢する片持ち梁部を有する固定具を用意するステップと、筐体の収容スペースにスピーカを配置するステップと、前記スピーカの背面側から前記スピーカを前記筐体に押しつけるように、前記筐体に固定具を取り付けるステップと、を備え、前記片持ち梁部が、前記スピーカ側に突出した凸部を有している。
本実施形態によれば、簡便に共振を抑制することができるスピーカの取付構造、及び取付方法を提供することができる。
取付構造の構成を示すXZ断面図である。 取付構造を背面側から見たXY平面図である。 筐体の構成を示すXZ断面図である。 筐体を前面側から見たXY平面図である。 固定具の構成を示すXY平面図である。 固定具の構成を示すの断面図である。 片持ち梁部42の構成を模式的に示す図である。 切断位置C2で片持ち梁部42を切断した状態を示す図である。 切断位置C3で片持ち梁部42を切断した状態を示す図である。
実施の形態1
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。本実施の形態にかかるスピーカの取付構造、及び取付方法について説明する。なお、以下の説明では、説明の明確化のため、XYZ3次元直交座標系を用いて説明する。スピーカと正対する平面をXY平面とする。+Z方向がスピーカの放音方向となるため、+Z側を前面側、−Z側を背面側として説明する。例えば、Z方向がボイスコイルモータの振動方向となる。また、XY平面に沿って、スピーカの振動板が設けられていてもよい。
図1は、スピーカの取付構造100の構成を示すXZ断面図である。図2は、取付構造100を背面側から見たXY平面図である。図3は、筐体10のXZ断面図である。図4は、筐体10を前面側から見たXY平面図である。図5は、固定具40を背面側から見たXY平面図である。図6は、固定具40を模式的に示すXZ断面図である。なお、ここでは、スピーカ20が円形であるとして説明するが、矩形状などの他の形状であってもよい。
図1に示すように、取付構造100は、筐体10、スピーカ20、及び固定具40を備えている。スピーカの取付構造100は、スピーカ20を筐体10に取り付けるための構造である。具体的には、固定具40を用いてスピーカ20を筐体10に取り付けている。筐体10と固定具40との間にスピーカ20を挟持することで、取付構造100がスピーカユニットとして機能する。そして、取付構造100は、電話機などに搭載される。
筐体10は、例えばプラスチック成型品であり、スピーカ20の前面に配置されている。筐体10は、複数の放音孔12を備えた放音部11を有している。放音部11において、複数の放音孔12がアレイ状に配置されている。放音孔12を介して、筐体10の内部と外部とが繋がっている。スピーカ20で発生した音が、放音孔12を通って、筐体10の外部に伝わっていく。なお、図2などでは、筐体10の外形が矩形状となっているが、筐体10の形状は特に限定されるものではない。つまり、筐体10は取付構造100を搭載する機器に応じた形状となっていればよい。
筐体10は、リブ部14を備えている。リブ部14は、スピーカ20側、つまり−Z側に突出した縦壁となっている。リブ部14は、スピーカ20の外形に応じた大きさのリング状となっている。リブ部14の内側の空間が収容スペース15となる。スピーカ20は、リブ部14で囲まれた収容スペース15内に収容される。これにより、XY平面視において、放音部11の中心とスピーカ20の中心とを位置合わせすることができる。図2、図4,及び図5に示すように、XY平面におけるスピーカ20中心を取付構造100の中心Oとする。
なお、リブ部14は、スピーカ20の形状に応じた形状となっていればよい。例えば、スピーカ20が円形である場合、リブ部14がリング状となるが、スピーカ20が矩形である場合、リブ部14が矩形枠状(額縁状)となる。さらに、リブ部14は、スピーカ20の全周に渡って設けられていなくてもよい。
さらに、筐体10は、係着部13を備えている。XY平面視において、係着部13は、リブ部14の外側に形成されている。係着部13は、後述するように、固定具40の係着部43と係着する。ここでは、係着部13が貫通穴となっており、係着部43が係止片となっている。もちろん、係着部13が係止片となり、係着部43が貫通穴となっていてもよい。さらには、係着部13及び係着部43の両方が係止片となっていてもよい。
図4に示すように、筐体部10には、3つの係着部13が設けられている。XY平面視において、係着部13は、中心Oを円中心とする周方向において等間隔に配置されている。つまり、周方向において、3つの係着部13が120°間隔で配置されている。もちろん、係着部13の数及び配置は特に限定されるものではない。
固定具40は、XY平面に沿った設けられた板状部材である。例えば、固定具40は、金属製薄板材又はプラスチック成型品で形成されている。固定具40は、弾性を有する部材である。固定具40が変形することで、スピーカ20を筐体10に押しつける付勢力が発生する。図5などに示すように、固定具40は、リング状に形成されている。つまり、固定具40は、円形状の開口部46と円環状の押さえ部41とを備えている。XY平面視において、開口部46の外側に押さえ部41が配置される。
開口部46は、スピーカ20の外形よりも小さい円形となっている。したがって、押さえ部41は、スピーカ20の周縁部分の背面側に配置される。開口部46内にスピーカ20の中央部分が挿入される。図1に示されているように、スピーカ20の中央部分は、固定具40の背面側に配置される。なお、スピーカ20の中央部分には、ボイスコイルモータ又は圧電素子等を有するドライバユニットが設けられていてもよい。押さえ部41と筐体10とがスピーカ20の周縁部分を前後に挟み込むことで、スピーカ20が筐体10に固定される。
固定具40は、係着部43を備えている。具体的には、押さえ部41の外周端に、係着部43が設けられている。図5に示すように、固定具40は、3つの係着部43を備えている。係着部43は、筐体10の係着部13に対応する位置に形成されている。つまり、周方向において、3つの係着部43が120°間隔で配置されている。
係着部43は弾性爪形状を有する係止片である。図1、図6に示すように、係着部43は、+Z側に突出しており、係着部13に挿入される。係止片である係着部43を貫通穴である係着部13に挿入して係止することで、固定具40がスピーカ20を筐体10に固定する。固定具40は、スピーカ20を筐体10に押さえつけている。このように、係着部13と係着部43とが嵌合係着することで、固定具40が筐体10に固定される。これにより、スピーカ20を筐体10に固定することができる。
固定具40は、片持ち梁部42を備えている。具体的には、図5に示すように、押さえ部41において、開口部46に隣接する位置に片持ち梁部42が形成されている。例えば、押さえ部41に、切り込み45を形成することで、片持ち梁部42を形成することができる。切り込み45は周方向に延びており、その一端が開口部46につながっている。したがって、片持ち梁部42は、周方向に沿って延びた梁形状になる。片持ち梁部42の一端は支持端であり、他端は開放端となっている。
片持ち梁部42は、スピーカ20を筐体10に押さえる付勢力(押力)を発生する。つまり、片持ち梁部42が変形することで、スピーカ20が筐体10に付勢される。さらに、片持ち梁部42は、押力を調整する押力調整部となる。梁長さを変えるように片持ち梁部42を切断することで、押力を調整することができる。片持ち梁部42の押力を強くすることで、筐体10の固有振動数が高くなる。片持ち梁部42の押力を弱くすることで固有振動数を低くすることができる。これにより、固有振動数と、スピーカが主として発する振動周波数を離すことできる。押力調整の詳細については、後述する。
3つの片持ち梁部42が固定具40に設けられている。3つの片持ち梁部42は、それぞれ同様の形状となっているが、設置角度が異なっている。周方向において、片持ち梁部42は等間隔で配置されている。このようにすることで、スピーカ20を均等の押力で押さえることができる。もちろん、片持ち梁部42の配置、及び数は特に限定されるものではない。
それぞれの片持ち梁部42は、3の凸部44を有している。したがって、押さえ部41には合計9個の凸部44が形成されている。XY平面視において、9個の凸部44は、中心Oを円中心とする円上に配置される。図1、図6に示すように、凸部44は、+Z側に突出している。さらに、1つの片持ち梁部42における3つの凸部44は、異なる大きさとなっている。つまり、凸部44の+Z方向における突出量(高さ)がそれぞれ異なっている。
ここで、片持ち梁部42について、図7を用いて詳細に説明する。図7は、1つの片持ち梁部42を模式的に示す拡大図である。図7の左右方向が片持ち梁部42の延びる方向(長手方向)となっており、この方向を梁方向とする。図7の右側が片持ち梁部42の根元側となり、左側が先端側となる。つまり、片持ち梁部42の右端が支持端42aとなっており、左端が開放端42bとなっている。図7では、片持ち梁部42が変形して、スピーカ20に対する押力を発生している状態を示している。
図7では、3つの凸部44を凸部44a〜44cとして示している。3つの凸部44a〜44cは、梁方向に並んで配置されている。凸部44aが最も支持端42a側に配置され、凸部44cが最も開放端42b側に配置されている。凸部44bは凸部44aと凸部44cとの間に配置されている。
開放端42b側の凸部44cの突出量が最も大きくなっており、凸部44aの突出量が最も小さくなっている。したがって、凸部44cのみがスピーカ20と当接している。換言すると、凸部44bとスピーカ20との間、並びに、凸部44aとスピーカ20との間には隙間が空いている。なお、凸部44cと凸部44bとの突出量の差は0.5mm程度となっている。凸部44aと凸部44bとの突出量の差は0.5mm程度となっている。
凸部44cの頂部がスピーカ20と当接する。スピーカ20により、片持ち梁部42が−Z方向に押されて変形する。換言すると、片持ち梁部42は、スピーカ20を筐体10側に押し付ける押力(付勢力)を発生する。図7では下方向(+Z方向)が、片持ち梁部42が発生する押力方向となっている。
以下、片持ち梁部42が発生する押力Pについて説明する。片持ち梁における外部からの押力Pに対する変位量δは下記の式(1)にて求められる。
δ=(P×L)/(3×E×I) ・・・(1)
Lは梁長さ、Eは縦弾性係数、Iは断面二次モーメントである。図7において、変位量δは、Z方向における凸部44cの突出量(高さ)に対応している。また、図7において、梁長さLは、支持端42aから当接位置(凸部44c)までの距離L1となる。所定の変位量δを得るために、梁長さLが短いほど、大きな押力Pが必要である。梁長さLが長いほど、小さな押力Pで大きな変位量δを得ることができる。
図7に示すように、支持端42aから凸部44c、凸部44b、凸部44aまでの距離は、それぞれL1、L2、L3となる。距離L1は距離L2、距離L3よりも大きく、距離L3は距離L2、距離L1よりも小さくなる。距離L1〜L3に応じて、押力Pを調整することができる。
例えば、凸部44cがスピーカ20と当接している場合、梁長さL=L1となる。切断位置C2で片持ち梁部42を切断すると、凸部44cが片持ち梁部42から切除される。図8に示すように、凸部44bがスピーカ20と当接する。なお、切断位置C2は、凸部44cと凸部44bとの間にある。凸部44bがスピーカ20と当接している場合、梁長さL=L2となる。このとき、凸部44aとスピーカ20との間に隙間が生じている。
切断位置C3で片持ち梁部42を切断すると、凸部44c、凸部44bが片持ち梁部42から切除される。図9に示すように、凸部44aがスピーカ20と当接する。なお、切断位置C3は、凸部44aと凸部44bとの間にある。凸部44aがスピーカ20と当接している場合、梁長さL=L3となる。
上記のように、梁長さLが長い場合は押力Pが小さくなるため、取付構造100を構成する構成部品の固有振動数は低くなる。梁長さLが短い場合は押力Pが大きくなるため、構成部品の固有振動数は高くなる。本実施形態では、3つの凸部44a〜44cを設けているため、梁長さLをL1、L2,L3の中から選択することができる。3段階の固有振動数の調整が可能となる。換言すると、切断しない場合、切断位置C2で切断する場合、切断位置C3で切断する場合の3通りの構成のうち、最適な構成を選択することができる。このようにすることで、梁長さが適切な長さとなるように調整することができる。
図8、及び図9のように、切断位置C2又は切断位置C3で切断した場合、切断位置C2又は切断位置C3が片持ち梁部42の開放端42bとなる。つまり、図8、図9では片持ち梁部42の開放端42bが切断箇所となり、開放端42bに切断痕が形成されることになる。
以下、取付構造100の取付方法(組立方法)について説明する。まず、組立の前工程として、片持ち梁部42を有する固定具40を用意する。片持ち梁部42は予め調整されていてもよい。つまり、予め切断された片持ち梁部42を用意しても良い。
第1の組立工程として、筐体10の収納スペース15にスピーカ20を配置する。具体的には、筐体10のリブ部14の内側にスピーカ20を収納する。これにより、筐体10の背面側にスピーカ20を配置することができる。リブ部14により、所定の設置位置にスピーカ20の位置決めを行うことができる。もちろん、スピーカ20と筐体10との位置合わせの手法は特に限定されるものではない。
第2の組立工程として、筐体10の背面側に固定具40を取り付ける。そのため、スピーカ20の外周縁部を押さえ込むように、固定具40をスピーカ20の上から被せていく。固定具40の押さえ部41がスピーカ20の外周縁部を筐体10に押しつける状態となる。スピーカ20の中央部分は開口部46に挿入される。ここでは、係着部13と係着部43とを嵌合係着させている。スピーカ20の背面側からスピーカ20を筐体10に押しつけるように、筐体10に固定具40を取り付ける。このようにすることで、筐体10と固定具40との間にスピーカ20が保持される。このようにして、取付構造100が完成する。
第2の組立工程前までに、予め適切な梁長さの片持ち梁部42を有する固定具40を用意する。例えば、第1の組立工程の前、あるいは後において、片持ち梁部42が適切な梁長さとなるように、片持ち梁部42を切断する。もちろん、梁長さLをL1とする場合は、切断工程を省略することができる。
スピーカ20が主として発する振動周波数と、構成部品の固有振動数とが離れるように、片持ち梁部42の梁長さが調整されている。例えば、スピーカ20の用途に応じて、主として発する振動周波数が異なる。スピーカ20の用途に応じて、片持ち梁部42を適切な梁長さとすることで、共振を抑制することができる
具体的には、スピーカ20が主として高い振動周波数の音を発生する用途で用いられる場合、片持ち梁部42を切断せずに用いる。梁長さL=L1となり、片持ち梁部42が小さな押力Pを発生する。これにより、構成部品の固有振動数が低くなるため、スピーカ20の振動周波数と固有振動数を離すことが可能となる。スピーカ20が主として低い振動周波数の音を発生する用途で用いられる場合、切断位置C2又は切断位置C3で片持ち梁部42を切断する。これにより、梁長さLが短くなるため、片持ち梁部42が大きな押力Pを発生する。これにより、構成部品の固有振動数が高くなるため、スピーカ20の振動周波数と固有振動数を離すことが可能となる。よって、片持ち梁部42を設けることで、取付構造100が共振状態となるのを抑制することができる。
スピーカ20の振動周波数に応じて、適切な梁長さとなるように片持ち梁部42を切断する。もちろん、適切な梁長さがL1の場合、片持ち梁部42を切断しなくてもよい。片持ち梁部42を適切な梁長さとすることで、簡便に共振を抑制することができる。
なお、切断位置C3で片持ち梁部42を切断した場合、開放端42b側の2つの凸部44b、44cが片持ち梁部42から取り除かれる。換言すると、片持ち梁部42には、1つの凸部44aのみが、片持ち梁部42に残る。また、切断位置C2で、片持ち梁部42を切断した場合、1つの凸部44cが片持ち梁部42から取り除かれる。換言すると、片持ち梁部42には、2つの凸部44a、44bが残る。片持ち梁部42を切断しない場合、片持ち梁部42に3つの凸部44a〜44cが残る。したがって、片持ち梁部42は、3段階で押力を調整することができる。なお、切断位置C3で片持ち梁部42を切断した場合、最終製品の状態で、片持ち梁部42には、1つのみ凸部44が設けられることになる。
もちろん、切断前の凸部44の数は3つに限られるものではない。切断前の凸部44の数は2でもよく、4以上であってもよい。複数の凸部44を梁方向に並べて配置する場合、開放端42b側ほど、凸部44を大きくする。つまり、開放端42b側の凸部44ほど、突出量が大きくなる。これにより、任意の切断位置で片持ち梁部42を切断した場合でも、最も先端側に残っている凸部44のみがスピーカ20と当接するようになる。したがって、適切な押力調整が可能となる。梁長さ及び突出量等は必要な押力に応じて決定すればよい。
上記の構成により、共振を起因とする筐体10のビリツキ音、及びスピーカ音の音割れ(異音)の発生を抑制することができる。さらに、開発最終フェーズの商品評価段階にてスポンジやゴム材等の振動緩衝部品の追加が不要となる。資材費及び組立工数の増加を抑制することができる。
なお、上記の説明では、固定具40が3つの片持ち梁部42を有している。この場合、最終製品において、3つの片持ち梁部42における凸部44の数を同じとしてもよい。例えば、3つの片持ち梁部42を全て切断位置C2で切断すればよい。これにより、中心Oに対して対称な押力でスピーカ20を筐体10に押しつけることが可能となる。
また、3つの片持ち梁部42における凸部44の数が異なるように、切断してもよい。例えば、3つのうちの1つの片持ち梁部42は、切断位置C2で切断し、残りの2つは、切断位置C3で切断してもよい。これにより、非対称な押力を発生することができる。つまり、3つの片持ち梁部42において切断位置を適宜変えることで、局所的に強い押力、又は弱い押力を発生することも可能である。例えば、筐体10等が非対称な構造を有している場合、局所的に押力を強くしたい箇所では、切断位置C3で切断する。このようにすることで、共振を効果的に抑制することができる。
さらに、切断する工程に代えて、複数タイプの固定具40を用意しても良い。例えば、梁長さ及び突出量の少なくとも一方が異なる固定具40を2つ以上作製する。3段階で押力を調整する場合、図7〜図9の構成の片持ち梁部42を有する固定具40をそれぞれ作製しておく。そして、スピーカ20の振動周波数に応じて、適切な梁長さの片持ち梁部42を有する固定具40を選択して、筐体10に取り付ける。
固定具40が樹脂等の成型品の場合、複数の金型を作製しておけばよい。例えば、片持ち梁部42の金型を交換可能な部分金型(入駒金型)とすることが可能である。つまり、片持ち梁部42の入駒金型を、梁長さに応じて3種類用意しておく。そして、適切な梁長さの入駒金型を選択して、全体金型にセットする。このようにすることで、切断工程が不要となるため、組立工数の増加をより抑制することができる。この場合も、片持ち梁部42には1つの凸部44のみが設けられていることになる。換言すると、組立完了後の取付構造100は、1つ以上の凸部44を有する固定具40を備えていればよい。一方、押力調整のため、片持ち梁部42を切断する場合、1タイプの固定具40のみを作製すればよい。これにより、部品の管理コスト、及び金型の作製コストを抑制することができる。
上記の取付構造100が、スピーカユニットとして、各種電子機器に搭載される。例えば、取付構造100は、固定電話機、携帯電話機等の電話機に用いられることが可能となる。もちろん、取付構造100を電話機以外の用途に用いることも可能である。つまり、取付構造100は、スピーカ20を保持する筐体10を有する製品に適用可能である。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
100 取付構造
10 筐体
11 放音部
12 放音孔
13 係着部
14 リブ部
20 スピーカ
40 固定具
41 押さえ部
42 片持ち梁部
43 係着部
44 凸部
45 切り込み
46 開口部

Claims (8)

  1. スピーカと、
    前記スピーカの前面側に配置された筐体と、
    前記スピーカの背面側から前記スピーカを押さえる押さえ部を有する固定具と、
    を備え、
    前記押さえ部には、前記スピーカを付勢する片持ち梁部が形成され、
    前記片持ち梁部は、前記スピーカ側に突出した複数の凸部を有しており、
    複数の前記凸部は、前記片持ち梁部の梁方向に並んで配置されている、
    スピーカの取付構造。
  2. 複数の前記凸部はそれぞれ突出量が異なっており、
    前記片持ち梁部の先端側の前記凸部ほど、前記突出量が大きくなっている
    請求項1に記載のスピーカの取付構造。
  3. 前記固定具が、前記スピーカが挿入される円形の開口部を有しており、
    前記片持ち梁部が、前記開口部の周方向に沿って形成されている
    請求項1又は2のいずれか1項に記載のスピーカの取付構造。
  4. 前記片持ち梁部の開放端が切断箇所となっている
    請求項1〜3のいずれか1項に記載のスピーカの取付構造。
  5. スピーカを付勢する片持ち梁部を有する固定具を用意するステップと、
    筐体の収容スペースにスピーカを配置するステップと、
    前記スピーカの背面側から前記スピーカを前記筐体に押しつけるように、前記筐体に固定具を取り付けるステップと、
    を備え、
    前記片持ち梁部が、前記スピーカ側に突出した複数の凸部を有しており、
    複数の前記凸部が、前記片持ち梁部の梁方向に並んで配置されている、
    スピーカの取付方法。
  6. 前記固定具を用意するステップでは、
    前記片持ち梁部が、前記スピーカの振動周波数に応じた梁長さとなるように、
    前記片持ち梁部を切断する
    請求項5に記載のスピーカの取付方法。
  7. 前記複数の凸部はそれぞれ突出量が異なっており、
    前記片持ち梁部の先端側の前記凸部ほど、前記突出量が大きくなっている
    請求項5又は6に記載のスピーカの取付方法。
  8. 前記固定具が、前記スピーカが挿入される円形の開口部を有しており、
    前記片持ち梁部が、前記開口部の周方向に沿って形成されている
    請求項5〜7のいずれか1項に記載のスピーカの取付方法。
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