JP7034556B2 - 音響用の加振装置および前記加振装置を使用した発音装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の内装材などの主振動体に固定される音響用の加振装置、および前記加振装置と主振動体とを含む発音装置に関する。

特許文献１に、自動車の内装板を振動板としたスピーカ装置に関する発明が記載されている。

このスピーカ装置は、エキサイタと、内装板である天井基材と、エキサイタを天井基材に取付けるブラケットとを有している。エキサイタは、外側ヨークに永久磁石を有する磁気回路が固定され、カプラ部材に磁気回路からの磁界が作用するボイスコイルが支持されている。外側ヨークとカプラ部材は板ばねで連結されている。

内装板である天井基材のエキサイタが実装される表面に、ブラケットのフランジ部がネジで固定されている。ブラケットにネジ部が一体に形成されており、エキサイタのカプラ部材に形成された内ネジ部が、ブラケットのネジ部に螺合されて、エキサイタがブラケットを介して天井基材に固定されている。

エキサイタのボイルコイルに電気信号が与えられると、磁気回路を支持する外側ヨークと、ボイスコイルを支持するカプラ部材との間に振動が発生し、この振動によって天井基板が加振され、天井基板が振動板となって車室内に向けて音圧が与えられる。

特開２００６－１１５１６７号公報

特許文献１に記載の天井基材などの内装板は、発泡樹脂シートなどの軟質な素材で形成されている。中音域の振動成分に関しては、エキサイタが取り付けられている部分を中心とした比較的広い領域で、内装材を、エキサイタの加振方向へ比較的大きな振幅で振動させることができる。一方で、比較的高い音域の振動成分に関しては、内装板に節で分割された複数領域が振動する分割振動が生じるが、内装板の剛性が低すぎるため、高音域を鮮明に発音させることが難しく、不要な振動によるノイズが発生しやすくなる。

特許文献１に記載されたスピーカ装置では、天井基材のエキサイタが取り付けられる側の表面に、ブラケットのフランジ部がネジで固定されて一応は補強されている。しかし、内装板の発音方向に向く表面は補強されておらず、その部分での内装板の剛性は低いままであるため、高音域の音質を高めることは困難である。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、加振する主振動体が軟質なシートで形成されていても、比較的高い音域を鮮明に発音することができる音響用の加振装置および前記加振装置を使用した発音装置を提供することを目的としている。

本発明は、磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部を有する質量部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルを支持する振動伝達部と、前記質量部と前記振動伝達部との間に設けられたダンパーと、を備えた音響用の加振装置において、
主振動体を挟んで前記振動伝達部に対向する振動板と、前記振動伝達部と前記振動板とを互いに固定する固定部と、が設けられていることを特徴とするものである。

本発明の音響用の加振装置は、前記振動板の曲げ弾性係数が、前記主振動体の曲げ弾性係数よりも高いものである。

本発明の音響用の加振装置は、前記振動板の面積が、前記振動伝達部が前記主振動体に設置される設置領域の面積よりも大きいことが好ましい。

次に本発明の発音装置は、前記いずれかの加振装置と、主振動体とを有し、
前記主振動体を挟んで、一方の側に前記振動伝達部が、他方の側に前記振動板が配置され、前記主振動体を貫通する前記固定部によって、前記振動伝達部と前記振動板とが互いに固定されていることを特徴とするものである。

本発明の発音装置は、前記主振動体と、前記振動板および前記固定部とが、一体成形されていることが好ましい。
本発明の発音装置は、例えば、主振動体が車両の内装材である。

本発明は、振動伝達部と振動板とで車両の内装材などの主振動体が挟まれて、振動伝達部と振動板とが互いに固定されており、振動板が取り付けられている領域で主振動体の剛性および曲げの弾性係数が高くなっている。そのため、加振装置の振動に比較的高い周波数の音域の振動成分が含まれるときに、振動板が固定されている領域に振動の節が現れることがなく、この領域が上下方向に高い周波数で振動できるようになる。また、主振動体の発音方向に向く表面側に振動板が設けられ、この振動板が加振装置によって直接に振動させられるため、この振動板から車室内などに直接に高い周波数の音圧を与えることができる。よって、比較的高い音域で鮮明な音を室内に向けて与えることが可能である。

特に、振動板の面積が、振動伝達部が主振動体に設置されている設置領域の面積よりも大きいと、主振動体が比較的高音の周波数で加振されるときに、節が形成されない領域の面積を広く確保でき、高音域の発音品質を向上させることができる。

本発明の第１実施形態において、音響用の加振装置が主振動体に固定された発音装置を示す斜視図、 図１に示す発音装置の縦断面図、 図１に示す発音装置おいて、主振動体の図示を省略して音響用の加振装置と振動板とを示す分解斜視図、

図１と図２に示すように、本発明の実施形態の発音装置（スピーカ）１は、音響用の加振装置２と、この加振装置２が取り付けられる主振動体３と、主振動体３を挟んで加振装置２に固定される振動板４、とを有している。

図２の断面図に示すように、加振装置２は、磁気回路部１１を有する質量部１０と、コイル２３を支持する振動伝達部２０とを有している。

質量部１０は、磁気回路部１１と、この磁気回路部１１を保持する保持部材１５とを有している。磁気回路部１１は、円盤形状の磁石１２と、図２において磁石１２の上面が固定される第１ヨーク１３と、磁石１２の下面が固定される第２ヨーク１４とを有している。第１ヨーク１３と第２ヨーク１４は、フェライト系や鉄系の磁性材料で形成されている。第１ヨーク１３は、図２において下向きに曲げられたリング状の側壁部１３ａを有し、円盤状の第２ヨーク１４の側面と側壁部１３ａとの間に磁気ギャップＧが形成されている。保持部材１５は、合成樹脂材料や非磁性合金などの非磁性材料で形成されていることが好ましいが、磁性材料で形成されていてもよい。

振動伝達部２０は、ボビン２１と、ボビン２１を主振動体３に固定するための伝達支持体２２とを有している。伝達支持体２２は非磁性材料で形成されていることが好ましいが磁性材料で形成することも可能である。ボビン２１の一方の端部である図示上端部にコイル２３が巻かれており、伝達支持体２２はボビン２１の他方の端部である図示下端部を支持している。コイル２３は、磁気回路部１１の磁気ギャップＧの内部に挿入されている。

振動伝達部２０を構成するボビン２１と、質量部１０を構成する保持部材１５との間にダンパー（サスペンション）３１が設けられている。ダンパー３１は、化学繊維の織布または不織布とフェノール樹脂との複合体などで形成されている。ダンパー３１は、全体がリング形状であり、リング状の突部とリング状の凹部が半径方向に繰り返すコルゲート形状である。ダンパー３１の内周端３１ａはボビン２１の外周面に接着されて固定されており、ダンパー３１の外周端３１ｂは、保持部材１５の下面に接着されて固定されている。

実施形態の音響用の加振装置２は車載用であって、加振装置２と主振動体３とで構成される発音装置１は車載用スピーカである。加振装置２の伝達支持体２２が固定される主振動体３は自動車の内装材であり、例えばルーフ内装材である。内装材は軟質なシートであり、例えば発泡ウレタン樹脂などの発泡樹脂シートで形成されている。なお、主振動体３は、ルーフ内装材以外の例えば自動車のドアの内装材やその他の内装材であってもよいし、自動車以外の音響室などを構成する内装材であってもよい。

図２と図３に示されている振動板４は、一定の板厚の円盤形状であり、合成樹脂材料で形成された板である。あるいは振動板４がアルミニウムなどの金属板で形成されていてもよい。振動板４は、曲げ剛性および曲げ弾性係数が、主振動体３の曲げ剛性および曲げ弾性係数よりも十分に高くなっている。図２に示すように、伝達支持体２２が主振動体３に設置される設置領域Ｓの直径よりも、振動板４の直径Ｄが大きいことが好ましい。また前記設置領域Ｓの面積よりも、振動板４の面積が大きいことが好ましい。

図２と図３に示すように、振動板４には図示上方に延びる複数の固定部５が設けられている。振動板４が合成樹脂を材料とした射出成型法や軽金属を材料としたダイキャスト成型法などで成形されているときは、固定部５が振動板４と一体に形成される。振動板４が金属などの板材で形成されているときは、固定部５の図示下端部が振動板４にねじ止めなどの手段で固定される。複数の固定部５のそれぞれの上端部にはフック部５ａが形成されている。

実施形態の発音装置１では、固定部５が主振動体３を貫通して埋設された状態で、振動板４および固定部５が、主振動体３と一体に成形されている。例えば、金型の内部に振動板４と固定部５とを挿入した状態で、金型の内部に発泡ウレタン樹脂を射出してシート状の主振動体３を成形する。あるいは、硬化する前の軟質なシート状の主振動体３の内部に、固定部５を差し込み、その後シートを硬化させて主振動体３を形成してもよい。振動板４および固定部５が主振動体３と一体に成形されると、固定部５は主振動体３を貫通した状態で主振動体３の内部に固着され、振動板４は主振動体３の図示下面に密着されて固定される。また、振動板４の図示下面と主振動体３の図示下面は同一面となる。

なお、本発明では、振動板４および固定部５と、主振動体３とが別体に形成されてもよい。この場合は、主振動体３に穴を空けて、固定部５をこの穴に差し込んで主振動体３を貫通させ、振動板４を主振動体３の図示下面に接着して固定する。

音響用の加振装置２を主振動体３に取付けるときは、振動伝達部２０の伝達支持体２２を、主振動体３から図示上方に突出する複数の固定部５の間に入れ、固定部５を互いに離れる方向へ弾性変形させながら、伝達支持体２２を主振動体３に密着させる。固定部５が弾性力で垂直姿勢に復帰すると、図１と図２に示すように、固定部５のフック部５ａが伝達支持体２２の上面に掛止され、固定部５を介して、伝達支持体２２と振動板４とが互いに固定される。このとき、振動板４と伝達支持体２２とで主振動体３を圧縮し、主振動体３を厚さ方向にやや収縮させた状態で、伝達支持体２２と固定部５とを掛止させることが好ましい。また、伝達支持体２２の図示下面を、主振動体３の図示上面に接着剤で固定することが好ましい。主振動体３を圧縮させ、また伝達支持体２２と振動板４の双方を主振動体３に接着することで、振動板４が取り付けられている領域で主振動体３の剛性を高めることができる。

なお、伝達支持体２２と固定部５とをねじ止めしてもよいし、ねじそのものを固定部として使用し、伝達支持体２２と振動板４とをねじで固定してもよい。

次に、本発明の実施形態の加振装置２を使用した発音装置（スピーカ）１の発音動作を説明する。

コイル２３にボイス電流が与えられると、磁気回路部１１においてコイル２３を横断してコイル２３に作用する磁界と、ボイス電流とで励起される電磁力によって、質量部１０と振動伝達部２０とが、図１と図２における図示上下方向において互いに反発する方向へ振動しようとする。このときの質量部１０の振動の反力によるエネルギーが、振動伝達部２０の伝達支持体２２および伝達支持体２２に固定されている振動板４から主振動体３に与えられ、主振動体３が加振されて音圧が発生し、主振動体３の図示下方の例えば車室内に音が与えられる。

音楽などを発音するためのボイス電流には、低音域と中音域および高音域までの周波数成分が含まれる。中音域など比較的低い周波数成分については、振動伝達部２０から主振動体３に低い周波数の振動が伝達され、振動伝達部２０が固定されている領域を含む広い範囲で主振動体３が図示上下に比較的大きな振幅で振動する。

加振装置２で励起される比較的高い周波数の振動によって振動板４と主振動体３とが加振されるときは、振動板４と伝達支持体２２とで挟まれている領域および振動板４が設置されている領域で主振動体３の剛性と弾性係数が高められているため、この領域で主振動体３に振動の節が現れにくくなり、主振動体３が振動板４と共に比較的高い周波数で図示上下に振動できるようになる。これにより、比較的高域の発音動作を行うときに、主振動体３に不要な振動が励起されるのを防止でき、発泡ウレタン樹脂のシートが擦れた音のようなノイズが発生するのを抑制できる。

振動板４は、主振動体３の図示下面である発音側の表面に配置されており、加振装置２で励起される振動が直接に振動板４に作用する。加振装置２で励起される高い周波数の振動により、振動板４から発音方向の空間、例えば車室内に向けて高音の音圧を直接に発することが可能である。よって、振動板４によって車室内などに高音域の鮮明な音を与えることができる。そのためにも、振動板４の面積は、伝達支持体２２の設置領域Ｓの面積よりも大きいことが好ましい。

なお、図２に示す発音装置１では、振動板４が主振動体３の発音方向の表面（図示下面）に露出しているが、主振動体３を構成する発泡ウレタン樹脂などによって、振動板４の図示下面が薄く覆われていてもよいし、あるいは、主振動体３の図示下面にシートが重ねられ、振動板４の図示下面がシートで被覆されていてもよい。

１ 発音装置
２ 加振装置
３ 主振動体
４ 振動板
５ 固定部
１０ 質量部
１１ 磁気回路部
１２ 磁石
１５ 保持部材
２０ 振動伝達部
２１ ボビン
２２ 伝達支持体
２３ コイル
３１ ダンパー

Claims (6)

1. 磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部を有する質量部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルを支持する振動伝達部と、前記質量部と前記振動伝達部との間に設けられたダンパーと、を備えた音響用の加振装置において、
   主振動体を挟んで前記振動伝達部に対向する振動板と、前記振動伝達部と前記振動板とを互いに固定する固定部と、が設けられていることを特徴とする音響用の加振装置。
2. 前記振動板の曲げ弾性係数は、前記主振動体の曲げ弾性係数よりも高い請求項１記載の音響用の加振装置。
3. 前記振動板の面積が、前記振動伝達部が前記主振動体に設置される設置領域の面積よりも大きい請求項１または２記載の音響用の加振装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載された加振装置と、主振動体とを有し、
   前記主振動体を挟んで、一方の側に前記振動伝達部が、他方の側に前記振動板が配置され、前記主振動体を貫通する前記固定部によって、前記振動伝達部と前記振動板とが互いに固定されていることを特徴とする発音装置。
5. 前記主振動体と、前記振動板および前記固定部とが、一体成形されている請求項４記載の発音装置。
6. 主振動体が車両の内装材である請求項４または５記載の発音装置。

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