JP7337450B2 - 音響装置 - Google Patents

Description

本発明は、本体ケースと、スピーカユニットと、を有する音響装置に関する。

一般に、車両に搭載される警告音発生スピーカや、携帯型電子機器に備えられているスピーカは、防水構造を採用することが要求されている。防水性能が低いスピーカでは水が容易にスピーカ内に侵入し、これが故障の原因となるからである。

この技術の一例として、特許文献１に、圧力変動による防水振動膜の破壊を防止することを目的とした音響装置の発明が記載されている。

特許文献１に記載されている音響装置は、防水振動膜と磁性部とを備えている。防水振動膜は、なだらかな凹凸曲面の成型加工がなされており、磁性部には、防水振動膜の凸部の形状に対応した凹部の圧緩衝部と、防水振動膜の凹部の形状に対応した凸部の圧緩衝部と、が設けられている。浸水中などによって防水振動膜が加圧されて、防水振動膜が磁性部に押し付けられたとしても、防水振動膜の成形曲面形状が保護され、防水振動膜の破壊を防止することができる、というものである。

特開２０１８－５０１４１号公報

特許文献１に記載された発明では、磁性部の上方に位置する防水振動膜の成形曲面形状は、磁性部の圧緩衝部で保護されることが可能である。しかしながら、ボイスコイルより外周側では、防水振動膜の成形曲面形状に対向する圧緩衝部が設けられておらず、防水振動膜が保護されていないため、防水振動膜が圧力で変形して引っ張られたときに、ケースからの剥がれや、防水振動膜の破壊が生じるのを防止することができないおそれがある。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、圧力の急激な変動などによって、振動体が変形して引っ張られたとしても、振動体のケースからの剥がれや、振動体の破壊が生じるのを防止可能な構造の音響装置を提供することを目的としている。

本発明は、本体ケースと、
前記本体ケースの内部に固定されるスピーカユニットと、が設けられ、
前記スピーカユニットは、磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルと共に振動する振動体と、を有している、音響装置において、
前記振動体を境界として、前記本体ケースの内部空間と、外部空間と、が区画され、
前記振動体の発音方向と逆方向である後方であって前記振動体と対向する位置に、振動体規制部が設けられており、
前記振動体と前記振動体規制部は、前記振動体の中心軸方向に向かうにしたがって、後方に向けて傾斜し、前記振動体規制部が、前記振動体に倣う形状であることを特徴とするものである。

本発明の音響装置の前記振動体は、
前記振動体の外周側に形成されるエッジ部と、前記振動体の内周側に形成される振動板部と、を有しており、
前記振動体規制部は、前記エッジ部に対向して配置されることが好ましい。

本発明の音響装置の前記スピーカユニットは、前記コイルを支持して前記振動体と共に振動するボビンと、前記磁気回路部を支持して前記本体ケースに固定されるブラケットと、前記ボビンと前記ブラケットとの間に設けられたダンパーと、前記ダンパーよりも後方に配置されるダンパー規制部と、を有し、
前記ダンパーが中立位置から前記ダンパー規制部に当たる位置までにコイルが移動する距離は、前記振動板が中立位置から前記振動板規制部に当たる位置までにコイルが移動する距離より小さいことが好ましい。

本発明の音響装置の前記振動体規制部は、例えば、前記ブラケットに固定された規制部形成部材の後方に向く表面である。

本発明の音響装置の前記ブラケットは、前記ブラケットの内周側に形成されるブラケット内底部と、前記ブラケットの外周側に形成されるブラケット外底部とを有し、前記ブラケット外底部は前記ブラケット内底部より前記発音方向前方に形成され、前記ダンパーは前記規制部形成部材と前記ブラケット外底部とで挟持されていることが好ましい。

本発明の音響装置の前記振動体規制部は、前記ブラケットと一体に形成されていることが可能である。

本発明の音響装置は、振動体の発音方向とは逆方向である後方であって、振動体と対向する位置に振動体規制部が設けられている構成としている。そのため、圧力の急激な変化などによって、振動体が変形して引っ張られたときに、振動体とブラケットとの接合部の剥がれが生じるのを防止することが可能である。

本発明の実施形態の音響装置の外観を示す斜視図。 図１に示す音響装置において、本体ケースとスピーカユニットとを示す分解斜視図。 図２に示すスピーカユニットの分解斜視図。 図１に示す音響装置の断面部を正面から示す断面図。 本発明のスピーカユニットの作用を説明する半断面図。 比較例のスピーカユニットが有する課題を説明するための半断面図。

図１に示す本発明の実施形態の音響装置１は、車載用であり、車が浸水した場合にも破壊しないことが求められている。音響装置１はＹ１方向が発音方向に向く前方であり、Ｙ２方向が発音方向と逆向きの後方である。図１と図４には、発音方向に延びる中心線Ｏが示されている。

音響装置１は、本体ケース２を有している。図１と図２に示されるように、本体ケース２は前方ケース３と後方ケース４とに分離されている。図１と図４に示されるように、前方ケース３の後端部と後方ケース４の前端部が嵌め合されており、複数か所に設けられた凹凸嵌合部５によって、前方ケース３と後方ケース４とが互いに固定されている。前方ケース３と後方ケース４は、合成樹脂材料を用いた射出成型、あるいは軽金属材料を用いたダイキャスト成型により形成されている。図１に示されるように、前方ケース３の前方に向く前面部には、複数の開口部３ａとそれぞれの開口部３ａを仕切る仕切部３ｂとが形成されている。図４に示されるように、後方ケース４の後方に向く底部には、小さな通気口部４ｂが形成されている。通気口部４ｂよりも前方（Ｙ１方向）は、通気口部４ｂと接触する膜部材２３で塞がれている。膜部材２３は、空気は通すものの水は通さない素材で形成される。

図２と図４に示すように、前方ケース３の内部にスピーカユニット６が設けられている。図３と図４に示すように、スピーカユニット６は非磁性または磁性の金属板で形成されたブラケット７を備えており、図２と図３に示されているブラケット７の外径側に形成されたブラケット曲げ面部７ａが、前方ケース３の内面に、ねじ９で固定されている。図５に示されるように、ブラケット７の後端部に、中心線Ｏと垂直なブラケット内底部７ｂとブラケット外底部７ｃが形成され、ブラケット外底部７ｃはブラケット内底部７ｂより、前方（Ｙ１方向）に位置している。

ブラケット内底部７ｂの後方（Ｙ２方向）に向く下面に磁気回路部１０が固定されている。図４と図５に示されるように、磁気回路部１０は、磁石１１と、磁石１１の後方（Ｙ２方向）に向く下面が接合される下部ヨーク１２と、磁石１１の前方（Ｙ１方向）に向く上面が接合される上部ヨーク１３とから構成されており、上部ヨーク１３の前方に向く上面が、ブラケット７のブラケット内底部７ｂの後方（Ｙ２方向）に向く下面に接着されて固定されている。下部ヨーク１２と上部ヨーク１３は磁性材料で形成されている。下部ヨーク１２の中心部には、前方（Ｙ１方向）に突出するセンターポール部１２ａが一体に形成されており、センターポール部１２ａの外周面と、リング状の上部ヨーク１３の内周面との間に磁気ギャップＧが形成されている。

磁気回路部１０よりも前方（Ｙ１方向）に振動体１５が設けられている。振動体１５は、振動板部１６と、エッジ部１７とで構成されている。エッジ部１７は、中心線Ｏと垂直な平面に向く全ての仮想軸の軸方向を曲率方向とする曲げ剛性が、振動板部１６の同じ方向での曲げ剛性よりも低い。エッジ部１７は、ゴム、あるいはウレタンや布にゴムを含侵したものにより形成されている。前記曲げ剛性は、縦弾性係数Ｅと断面二次モーメントＩとの積である。振動板部１６の外周部１６ａは、エッジ部１７と接着されている。図４と図５に示されるように、エッジ部１７の外端部１７ａはブラケット７に接着されて固定され、接合部（ａ）が形成されている。エッジ部１７は振動板部１６に接着されて固定され、接合部（ｂ）が形成されている。振動板部１６の内周部１６ｂには、ボビン１８の外周面が接着されて固定され、接合部（ｃ）が形成されている。

振動体１５の振動板部１６はコーン形状であり、中心線Ｏに向かうにしたがって後方（Ｙ２方向）に向けて傾斜するテーパ形状である。詳しくは図５に示すように、振動板部１６のテーパ角度α、すなわち、振動板部１６が中心線Ｏと垂直な平面に対してなす角は、２０°～６０°の範囲に設定されている。なお、振動板部１６のテーパは、距離に対し径が線形に変わるテーパ、距離に対し径が指数関数的に変わるテーパ、または径が先端からの距離の平方根に比例し、全体の形状が放物線になるテーパのいずれかで形成される。

図３と図４に示すように、規制部形成部材２１が、エッジ部１７より後方（Ｙ２方向）であって、エッジ部１７と対向した位置に設けられ、ブラケット７と固定されている。規制部形成部材２１は、合成樹脂材料を用いた射出成型、あるいは軽金属材料を用いたダイキャスト成型により形成されている。

規制部形成部材２１はエッジ部１７と対向している振動体規制部２１ａを備えている。振動体規制部２１ａは、これに対向する振動体１５の形状に倣う形状であり、倣うように傾斜している。実施形態では、振動体規制部２１ａは、中心線Ｏに向かうにしたがって後方（Ｙ２方向）に向けて傾斜している振動体規制面である。すなわち、振動体規制部２１ａはテーパ状をなしている。詳しくは図５に示すように、振動体規制部２１ａのテーパ角度β、すなわち、振動体規制部２１ａが中心線Ｏと垂直な平面に対してなす角は、５°～７５°の範囲に設定されている。なお、振動体規制部２１ａのテーパは、距離に対し径が線形に変わるテーパ、距離に対し径が指数関数的に変わるテーパ、または径が先端からの距離の平方根に比例し、全体の形状が放物線になるテーパのいずれかで形成される。

振動体規制部２１ａと、振動体１５を構成している振動板部１６は同じ方向に傾いており、振動板部１６のテーパ角度αと振動体規制部２１ａのテーパ角度βとの差は０°～１５°の範囲に設定されている。振動板部１６のテーパ角度αと振動体規制部２１ａのテーパ角度βとの差は、小さい方が望ましい。

図４に示すように、ボビン１８の外周面とブラケット７との間には、断面がコルゲート形状のダンパー１９が設けられている。エッジ部１７とダンパー１９の弾性変形によって、コーン形状の振動板部１６が前後方向（Ｙ１－Ｙ２方向）に振動可能である。ボビン１８の後方に向く下端部にコイル２０が巻かれており、コイル２０が磁気ギャップＧ内に位置している。前記中心線Ｏは、コイル２０の巻き中心、ダンパー１９の中心及び振動体１５の中心を通過し、さらに磁気回路部１０の重心を通過する仮想線である。ダンパー１９は規制部形成部材２１とブラケット７の外周側に形成されるブラケット外底部７ｃとで挟持されている。これにより、ダンパー１９とブラケット７との固定を行うスペースと、規制部形成部材２１の設置スペースとを兼用させることができ、さらに、ダンパー１９が規制部形成部材２１とブラケット７とで挟持されているので、ダンパー１９とブラケット７の間の固定力を高めることができる。

図５に示すように、ダンパー１９の後方（Ｙ２方向）には、ダンパー規制部２２が配置されている。ダンパー規制部２２は、中立位置の振動体１５が後方（Ｙ２方向）に移動したときに、ダンパー１９の少なくとも一部が最初に当たる場所を意味している。本実施形態では、ダンパー規制部２２は、ブラケット７または上部ヨーク１３の少なくとも一方の前方に向く表面部分である。ダンパー１９が中立位置からダンパー規制部２２に当たる位置までにコイル２０が移動する距離Ｄ１は、振動体１５が中立位置から振動体規制部２１ａに当たる位置までにコイル２０が移動する距離Ｄ２より小さい。

後方ケース４の内部には、電子部品を実装した回路基板８や、その他の部材が収納されている。

次に、音響装置１の発音動作を説明する。
コイル２０に電流が与えられると、磁気回路部１０においてコイル２０に作用する磁界と電流とで励起される電磁力によって、振動体１５が前後方向（Ｙ１－Ｙ２方向）に振動し、音圧が発音方向の前方（Ｙ１方向）へ与えられる。通常の発音動作では、中立位置の振動体１５およびボビン１８の後方（Ｙ２方向）へ最大に移動する距離は、ダンパー１９の少なくとも一部がダンパー規制部２２に当たるまでの移動量に規制されている。ダンパー１９が中立位置からダンパー規制部２２に当たる位置までにコイル２０が移動する距離Ｄ１（図５参照）は、振動体１５が中立位置から振動体規制部２１ａに当たる位置までにコイル２０が移動する距離Ｄ２より小さいため、ダンパー１９がダンパー規制部２２に当たるまで移動したとしても、振動体１５が振動体規制部２１ａに当たることはなく、振動体規制部２１ａの存在が通常の発音動作を妨げることはない。

音響装置１は、振動体１５を境界として本体ケース２が区切られており、振動体１５の下面と本体ケース２とで区画された内部空間Ａと、振動体１５の上面と本体ケース２で区画された前方空間およびケースの外部の空間である外部空間Ｂとに区画される。

通常使用時において、音響装置１は、膜部材２３および通気口部４ｂを通じて内部空間Ａの空気と外部空間Ｂの空気とがお互いの空間を自由に移動することが可能なため、内部空間Ａの空気の圧力と外部空間Ｂの空気の圧力とを同じにすることが可能である。

ただし、音響装置１は車に搭載されるため、高温の空気環境に置かれた後、低温の水に浸水するなどして温度が急激に低下することがある。浸水中は、膜部材２３を介して、内部空間Ａの空気と外部空間Ｂの空気とがお互いの空間を自由に移動することができないため、温度が急激に低下すると、内部空間Ａの空気の圧力が急に低下する。また、音響装置１は、高温の空気環境から低温の空気環境に移動され、温度が急激に低下することも考えられる。その場合においても、通気口部４ｂは内径がきわめて小さく、空気の流量が制限されており、通気口部４ｂ内の空気の流量が内部空間Ａの圧力の急激な変化には追従できず、内部空間Ａの空気の圧力が急に低下する。

内部空間Ａの空気の圧力が急に低下すると、図５に示されるように、中立状態（ｖ）の振動板部１６およびエッジ部１７が後方（Ｙ２方向）へ向けて吸引されるが、このとき、エッジ部１７が振動体規制部２１ａに当たることで、振動板部１６とエッジ部１７の後方への急激な移動が規制される。すなわち、エッジ部１７は、振動板部１６よりも曲げ剛性が低いため、内部空間Ａの圧力の急激な低下に伴ってエッジ部１７が後方（Ｙ２方向）へ向けて反転しようとするが、図５に示すように、反転しようとするエッジ部１７が（ｖｉ）の姿勢で規制部形成部材２１の振動体規制部２１ａに当たるため、その反転を防ぐことができる。

特に、振動体規制部２１ａが振動板部１６と同じ向きに傾斜するテーパ面となっており、振動板部１６のテーパ角度αと振動体規制部２１ａのテーパ角度βの差が小さいため、エッジ部１７が振動体規制部２１ａに面当接しやすくなり、エッジ部１７の反転が防止されやすい。よって、内部空間Ａの圧力が低下してもエッジ部１７に大きな力が作用しなくなり、エッジ部１７の外端部１７ａとブラケット７との接合部（ａ）の剥がれや、振動板部１６とエッジ部１７との接合部（ｂ）の剥がれ及び振動板部１６とボビン１８との接合部（ｃ）の剥がれが生じにくくなる。また、振動板部１６とエッジ部１７の破壊も生じにくくなる。

比較例として、図６に、規制部形成部材２１がない音響装置１が示されている。この比較例では、内部空間Ａの空気に急激な圧力低下が生じたときに、剛性の低いエッジ部１７が中立位置（ｉ）から後方（Ｙ２方向）へ吸引されて、内部空間Ａに向けて反転状態（ｉｉ）になる。エッジ部１７の反転に追従して、振動板部１６が内部空間Ａに向けて折り曲げられた変形状態（ｉｉｉ）となる。折り曲げられた変形状態（ｉｉｉ）でさらに内圧の低下で後方へ強く引かれると、エッジ部１７の外端部１７ａがブラケット７から剥がれるおそれがある。または、振動板部１６とエッジ部１７との接合部や、振動板部１６とボビン１８との接合部の剥がれも生じやすい。

図５に示す実施形態では、曲げ剛性の低いエッジ部１７の後方への反転が規制されるため、図６に示したように振動板部１６が折り曲げられた変形状態（ｉｉｉ）となるのを規制でき、エッジ部１７の外端部１７aとブラケット７との接合部（ａ）、振動板部１６とエッジ部１７との接合部（ｂ）及び振動板部１６とボビン１８との接合部（ｃ）の剥がれを防止しやすくなり、振動板部１６とエッジ部１７の破壊を防止できる。

本発明の他の実機形態の音響装置に用いられる規制部形成部材２１として、規制部形成部材２１がブラケット７と一体に形成されているものが考えられる。規制部形成部材２１は、ブラケット７の側面から中心線Ｏの方向に突出する絞り部や曲げ部として形成される。この実施形態においても、規制部形成部材２１が、エッジ部１７より後方（Ｙ２方向）であって、エッジ部１７と対向した位置に設けられているため、エッジ部１７の変形が抑制される。よって、エッジ部１７の外端部１７aとブラケット７との接合部（ａ）、振動板部１６とエッジ部１７との接合部（ｂ）及び振動板部１６とボビン１８との接合部（ｃ）の剥がれを防止しやすくなり、振動板部１６とエッジ部１７の破壊を防止できる。

１ 音響装置
２ 本体ケース
３ 前方ケース
３ａ 開口部
３ｂ 仕切部
４ 後方ケース
５ 凹凸嵌合部
６ スピーカユニット
７ ブラケット
７ａ ブラケット曲げ面部
７ｂ ブラケット内底部
７ｃ ブラケット外底部
９ ねじ
１０ 磁気回路部
１１ 磁石
１２ 下部ヨーク
１３ 上部ヨーク
１５ 振動体
１６ 振動板部
１７ エッジ部
１８ ボビン
１９ ダンパー
２０ コイル
２１ 規制部形成部材
２１ａ 振動体規制部
２２ ダンパー規制部
２３ 膜部材
Ａ 内部空間
Ｂ 外部空間
Ｄ１ 振動板部移動量
Ｄ２ ダンパー規制部移動量
Ｇ 磁気ギャップ
Ｏ 中心線

Claims (6)

1. 本体ケースと、
   前記本体ケースの内部に固定されるスピーカユニットと、が設けられ、
   前記スピーカユニットは、磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルと共に振動する振動体と、を有している、音響装置において、
   前記振動体を境界として、前記本体ケースの内部空間と、外部空間と、が区画され、
   前記振動体の発音方向と逆方向である後方であって前記振動体と対向する位置に、振動体規制部が設けられており、
   前記振動体と前記振動体規制部は、前記振動体の中心軸方向に向かうにしたがって、後方に向けて傾斜し、前記振動体規制部が、前記振動体に倣う形状であることを特徴とする音響装置。
2. 本体ケースと、
   前記本体ケースの内部に固定されるスピーカユニットと、が設けられ、
   前記スピーカユニットは、磁石を含む磁気回路部と、前記磁気回路部で発生する磁界が作用するコイルと、前記コイルと共に振動する振動体と、を有している、音響装置において、
   前記振動体を境界として、前記本体ケースの内部空間と、外部空間と、が区画され、
   前記振動体の発音方向と逆方向である後方であって前記振動体と対向する位置に、振動体規制部が設けられており、
   前記スピーカユニットは、前記コイルを支持して前記振動体と共に振動するボビンと、前記磁気回路部を支持して前記本体ケースに固定されるブラケットと、前記ボビンと前記ブラケットとの間に設けられたダンパーと、前記ダンパーよりも後方に配置されるダンパー規制部と、を有し、
   前記ダンパーが中立位置から前記ダンパー規制部に当たる位置までにコイルが移動する距離は、前記振動体が中立位置から前記振動体規制部に当たる位置までにコイルが移動する距離より小さいことを特徴とする音響装置。
3. 前記振動体は、
   前記振動体の外周側に形成されるエッジ部と、前記振動体の内周側に形成される振動板部と、を有しており、
   前記振動体規制部は、前記エッジ部に対向して配置されている請求項１または２記載の音響装置。
4. 前記振動体規制部は、前記ブラケットに固定された規制部形成部材の前方に向く表面である請求項２記載の音響装置
5. 前記ブラケットは、前記ブラケットの内周側に形成されるブラケット内底部と、前記ブラケットの外周側に形成されるブラケット外底部とを有し、前記ブラケット外底部は前記ブラケット内底部より前記発音方向前方に形成されており、
   前記ダンパーは前記規制部形成部材と前記ブラケット外底部とで挟持されている請求項４記載の音響装置。
6. 前記振動体規制部は、前記ブラケットと一体に形成されている請求項２記載の音響装置。

Images