JP7410452B2

JP7410452B2 - 音響装置

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Publication number: JP7410452B2
Application number: JP2019133440A
Authority: JP
Inventors: 勝也内田; 晃三木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2019-07-19
Filing date: 2019-07-19
Publication date: 2024-01-10
Anticipated expiration: 2039-07-19
Also published as: US20220141563A1; CN114128306A; JP2021019265A; WO2021014985A1; US12015888B2

Description

この発明は、音響装置に関する。

スピーカ等、スピーカユニットを用いた音響装置では、スピーカユニットを駆動した場合に、その駆動の反力がスピーカユニットに発生し、この反力の影響により、スピーカユニットからスピーカユニットが取り付けられた部材に振動が伝達される場合がある。このような振動伝達はスピーカの再生品質を劣化させる原因となる。

特許文献１に開示の技術では、スピーカユニットとこのスピーカユニットが取り付けられる筐状ケースとの間に防振部材を介在させている。この技術によれば、スピーカユニットおよび筐状ケース間の振動伝達が防振部材によって抑制され、スピーカユニットおよび筐状ケースに発生する振動が低減される。

特開２００２－２３２９８３号公報

特許文献１には、スピーカユニットと筐体との間に防振部材を介在させて振動伝達を防ぐ筒状スピーカが開示されている。しかしながら、音響装置によっては、スピーカユニットに比して軽く、薄くて振動し易い部材にスピーカユニットが取り付けられる場合がある。このような音響装置においては、スピーカユニットとそれが取り付けられる部材との間に防振部材を介在させたとしても、スピーカユニットおよび部材の振動を効果的に抑制することが困難であるという問題がある。

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、軽く、薄くて振動し易い部材にスピーカユニットを取り付ける場合においても、スピーカユニットおよび部材の振動を効果的に抑制することができる技術的手段を提供することを目的とする。

この発明は、スピーカユニットと、前記スピーカユニットまたは前記スピーカユニットが取り付けられる部材よりも可動性が低い支持体と、前記スピーカユニットまたは前記スピーカユニットが取り付けられる部材と前記支持体との間に設けられた制振部材とを具備することを特徴とする音響装置を提供する。

この発明の一実施形態による音響装置が設けられた車両の構成例を示す部分断面図である。同音響装置が設けられたリアトレイを斜め下方から見た斜視図である。同音響装置の側面図である。同音響装置における防振部材をその中心軸を含む平面により切断した構成を示す断面図である。図４のＶ－Ｖ′線断面図である。同音響装置の特性評価のためにスピーカユニットに入力された信号の波形を示す図である。同音響装置および比較例である音響装置を使用した各場合においてリアトレイにおけるスピーカユニット近傍の位置から得られた加速度波形のエンベロープを示す図である。同音響装置および比較例である音響装置を使用した各場合において前部座席のヘッドレスト近傍の位置から得られた音圧波形のエンベロープを示す図である。この発明の他の実施形態による音響装置の構成を示す部分断面図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態を説明する。

図１は、この発明の一実施形態による音響装置１が設けられた車両２００の構成例を示す部分断面図である。車両２００は、セダン型の車両である。車両２００内には、前部座席２０１および後部座席２０２が前後方向に並べて配置されており、後部座席２０２の後方は荷室２１０となっている。そして、荷室２１０の上部は、リアトレイ２１１が塞いでいる。リアトレイ２１１は、車両２００の燃費を向上させるため、アルミニウム等の軽金属からなる略矩形形状の薄型の板材により構成されている。本実施形態による音響装置１は、このリアトレイ２１１に設けられている。

図２は音響装置１が設けられたリアトレイ２１１を斜め下方から見た斜視図である。また、図３は図２において車長方向補強部材１１３を取り除いて矢印Ｙ方向から見た音響装置１の側面図である。

音響装置１は、リアトレイ２１１の略中央に取り付けられたスピーカユニット１０を含む。このスピーカユニット１０は、大口径のウーハであり、コーン形状部１１と、コーン形状部１１の上方において径方向外側に張り出したフランジ１２と、コーン形状部１１の下方の回路収容部１３とを有する。コーン形状部１１内には、ボイスコイルを備えた振動板が収容されている。回路収容部１３にはボイスコイルと鎖交する磁束を発生する磁気回路が収容されている。スピーカユニット１０は、リアトレイ２１１の略中央に設けられた孔にコーン形状部１１を収容し、この孔の周囲の領域にフランジ１２を載せた状態でリアトレイ２１１に取り付けられる。

本実施形態では、薄型かつ軽量のリアトレイ２１１の略中央に重量のあるスピーカユニット１０が取り付けられているので、スピーカユニット１０の駆動時にスピーカユニット１０およびリアトレイ２１１に振動が発生し易い。そこで、本実施形態では、リアトレイ２１１内の２カ所を制振対象領域１５１Ａおよび１５１Ｂとし、これらの制振対象領域１５１Ａおよび１５１Ｂの振動を抑制する制振部材１００Ａおよび１００Ｂが音響装置１に設けられている。本実施形態では、リアトレイ２１１においてスピーカユニット１０のフランジ１２が載せられた領域内の２カ所、具体的にはフランジ１２が載せられた領域内において車幅方向両側に位置する２カ所を制振対象領域１５１Ａおよび１５１Ｂとしている。

制振部材１００Ａおよび１００Ｂは、棒状の部材であり、各々の一端が制振対象領域１５１Ａおよび１５１Ｂに固定され、各々の他端は制振対象領域よりも可動性、すなわち、振動し易さの度合いが低い固定領域１５２Ａおよび１５２Ｂに固定されている。制振部材１００Ａおよび１００Ｂは、同一構成の部材である。従って、以下では、両者を区別する必要がない場合、両者を制振部材１００と総称する。

支持体１１０は、固定領域１５２Ａおよび１５２Ｂを具備する部材である。この支持体１１０は、リアトレイ２１１の車両前方側の辺に沿って延びた中空矩形柱形状の車幅方向補強材１１１と、リアトレイ２１１の車両後方側の辺に沿って延びた中空矩形柱形状の車幅方向補強材１１２とを有する。支持体１１０は、車幅方向補強材１１１および１１２の途中から鉛直方向下方に各々突出した１対の鉛直方向部１２１および１２２と、これらの鉛直方向部１２１および１２２の各下端を接続する板状の車長方向部材１４１を有する。ここで、車長方向部材１４１は、フランジ１２の車幅方向右端の付近の領域を横切る位置にあり、車長方向部材１４１の上面の略中央に制振部材１００Ａの端部が固定される固定領域１５２Ａがある。さらに支持体１１０は、車幅方向補強材１１１および１１２の途中であって、鉛直方向部１２１および１２２から車幅方向右側に移動した各位置において、鉛直方向下方に各々突出した１対の鉛直方向部１３１および１３２と、これらの鉛直方向部１３１および１３２の各下端を接続する車長方向部材１４２を有する。ここで、車長方向部材１４２は、フランジ１２の車幅方向左端の付近の領域を横切る位置にあり、車長方向部材１４２の上面の略中央に制振部材１００Ｂの端部が固定される固定領域１５２Ｂがある。以上が支持体１１０の構成である。

さらに音響装置１は、リアトレイ２１１の右側の辺に沿って延びた棒状の補強材１１３と、リアトレイ２１１の左側の辺に沿って延びた棒状の補強材１１４とを有する。

車幅方向補強材１１１および１１２と、車長方向補強材１１３および１１１４は、リアトレイ２１１において、それらが固定される領域の剛性を高める役割を果たす。本実施形態において、固定領域１５２Ａおよび１５２Ｂを具備する支持体１１０は、高い剛性を有する。また、支持体１１０の車幅方向補強材１１１および１１２は、それらが固定されたリアトレイ２１１の領域の剛性を高める。従って、支持体１１０は、リアトレイ２１１に比して可動性（すなわち、振動しやすさ）が低く、固定領域１５２Ａおよび１５２Ｂも制振対象領域１５１Ａおよび１５１Ｂに比して可動性が低い領域となる。

次に制振部材１００について説明する。図４は制振部材１００をその中心軸を含む平面により切断した断面図である。また、図５は図４のＶ－Ｖ′線断面図である。制振部材１００は、第１部材１０１と、第２部材１０２と、第３部材１０３とを有する。図示の例では、第１部材１０１は、中空の円筒形状をなしている。第２部材１０２は、第１部材１０１と共通の中心軸を有し、第１部材１０１の内径よりも外径が短い円筒形状をなしており、一端近傍の部分が第１部材１０１の中空領域内に挿入されている。そして、第１部材１０１における第２部材１０２の反対側の端部は制振対象領域に接し、第２部材１０２における第１部材１０１の反対側の端部は固定領域に接している。第３部材１０３は、第２部材１０２が第１部材１０１へ挿入されている部分の間隙を満たす円筒形状を有している。第３部材１０３の内壁は接着剤により第２部材１０２の外壁に接着され、第３部材１０３の外壁は接着剤により第１部材１０１の内壁に接着されている。なお、第３部材の固定は接着剤によるものに限られず、第３部材の変形により生じる圧力によって第３部材を固定してもよい。このように第１部材１０１および第２部材１０２は第３部材１０３を介して接続されており、全体として略棒状の一体をなしている。また、第１部材１０１および第２部材１０２は、相互に対向する第１対向領域および第２対向領域、すなわち、第１部材１０１において第２部材１０２を受け容れた部分の内壁面（第１対向領域）と、第２部材１０２において第１部材１０１へ挿入された部分の外壁面（第２対向領域）とを有し、円筒形状をなす第３部材１０３は、この第１対向領域と第２対向領域との間隙に配置されている。

本実施形態では、制振対象領域および固定領域間に働く力により第３部材１０３をせん断変形させ、第３部材１０３により振動エネルギーを吸収することにより制振対象領域の振動を減衰させる。

第１部材１０１および第２部材１０２は、制振対象領域および固定領域間に働く力を第３部材１０３に伝える必要がある。このため、第１部材１０１および第２部材１０２は、少なくとも第３部材１０３よりも弾性率が高い素材であることが必要であり、理想的には剛体であることが望ましい。本実施形態では、剛性の高いアルミニウム等の金属により第１部材１０１および第２部材１０２が構成されている。また、第３部材１０３は、第１部材１０１および第２部材１０２を介して与えられる力によりせん断変形し、元の形状に戻ろうとする弾性と、振動エネルギーを吸収するための十分な粘性が必要である。このため、粘性と弾性とを有するゴム等の粘弾性体が第３部材１０３として用いられる。なお、第３部材１０３に用いる粘弾性体は、吸収したい周波数帯域に応じて適宜選択してよい。

本実施形態によれば、スピーカユニット１０内のボイスコイルに電流が流され、スピーカユニット１０内の振動板が駆動されると、その駆動の反力がスピーカユニット１０内の磁気回路に与えられる。この結果、スピーカユニット１０とこれが取り付けられたリアトレイ２１１との間の相互作用が発生し、スピーカユニット１０およびリアトレイ２１１に振動が発生する。しかしながら、本実施形態では、リアトレイ２１１が有する制振対象領域１５１Ａおよび１５１Ｂと、リアトレイ２１１よりも可動性が低い支持体１１０の固定領域１５２Ａおよび１５２Ｂとの間に各々設けられた制振部材１００Ａおよび１００Ｂにより、スピーカユニット１０およびリアトレイ２１１に発生する振動が抑制される。従って、本実施形態によれば、スピーカユニット１０に比して軽く、薄くて振動し易いリアトレイ２１１にスピーカユニット１０を取り付ける場合においても、スピーカユニット１０およびリアトレイ２１１の振動を効果的に抑制することができる。

本願発明者は、本実施形態の効果を確認するため、リアトレイ２１１におけるスピーカユニット１０の近くの位置に加速度ピックアップを貼り付け、かつ、車両２００の前部座席のヘッドレスト付近にマイクロホンを設置し、制振部材１００Ａおよび１００Ｂがある場合とない場合の両方について、スピーカユニット１０を駆動した場合の振動特性を測定した。

図６はスピーカユニット１０のボイスコイルに与えた入力信号Ｖｉｎの波形を示す波形図である。図６において横軸は時間（ｓ）、縦軸は電圧（Ｖ）である。図６に示すように、この振動特性の測定では、振幅が±１．０Ｖである２０波分の正弦波からなるトーンバーストを入力信号Ｖｉｎとしてボイスコイルに与えた。

図７は、制振部材１００Ａおよび１００Ｂがない状態において、加速度ピックアップにより得られた加速度信号波形のエンベロープＥＶ１１と、制振部材１００Ａおよび１００Ｂがある状態において、加速度ピックアップにより得られた加速度信号のエンベロープＥＶ１２とを示す波形図である。図７において、横軸は時間（ｓ）、縦軸は加速度（ｍ／ｓ^２）である。

図８は、制振部材１００Ａおよび１００Ｂがない状態において、マイクロホンにより得られた音圧波形のエンベロープＥＶ２１と、制振部材１００Ａおよび１００Ｂがある状態において、マイクロホンにより得られた音圧波形のエンベロープＥＶ２２とを示す波形図である。図８において、横軸は時間（ｓ）、縦軸は音圧（Ｐａ）である。

図７および図８によると、制振部材１００Ａおよび１００Ｂを設けることにより、リアトレイ２１１に発生する加速度、マイクロホンにより得られる音圧の絶対値が低減されることが分かる。また、制振部材１００Ａおよび１００Ｂを設けると、ボイスコイルに対する入力信号の立下りに急速に追従して、リアトレイ２１１に発生する加速度、マイクロホンにより得られる音圧が立ち下がることが分かる。以上のように、本実施形態によれば、スピーカユニット１０に比して軽く、薄くて振動し易いリアトレイ２１１にスピーカユニット１０を取り付ける場合においても、スピーカユニット１０およびリアトレイ２１１の振動を効果的に抑制することができる。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）制振部材の個数およびそれらを配置する位置は上記実施形態に限定されるものではない。リアトレイにおいて、振動しやすい領域を制振対象領域として１または複数選択し、この１または複数の制振対象領域の振動を抑制する制振部材を設ければよい。上記実施形態において、制振対象領域は、リアトレイにおけるスピーカユニットの取付領域（コーン形状部を収容する孔）を挟む２カ所に設けられた。しかしながら、制振対象領域は、スピーカユニットの取付領域を囲む３カ所以上の位置に設けてもよい。また、制振対象領域は、複数の領域に分離されていてもよく、連続した１つの領域であってもよい。また、上記実施形態では、スピーカユニットが取り付けられるリアトレイに制振対象領域を設けたが、スピーカユニットに制振対象領域を設けてもよい。

（２）制振部材は、制振対象領域および固定領域に接着剤等により固定してもよく、単に接触させるだけでもよい。あるいは制振部材は、制振対象領域または固定領域の一方に対してのみ固定し、他方に対しては接触させるだけにしてもよい。

（３）上記実施形態では、支持体１１０をリアトレイ２１１に固定したが、車両２００内のリアトレイ２１１以外の部材に支持体１１０を固定してもよい。また、支持体１１０を固定する部材が剛性の高い部材である場合、支持体１１０における車幅方向補強材１１１および１１２を省略してもよい。また、車両２００内において、リアトレイ２１１またはスピーカユニット１０の近傍にリアトレイ２１１よりも剛性の高い部材がある場合、支持体１１０を設けることなく、この剛性の高い部材に制振部材を固定する固定領域を設けてもよい。

（４）上記実施形態では、リアトレイ２１１に取り付けられるスピーカユニット１０にこの発明を適用したが、この発明の適用範囲はこれに限定されるものではない。この発明は、車両内の任意の部材、具体的には、軽く、かつ、薄く、振動しやすい部材にスピーカユニットを取り付ける場合に有効である。

（５）この発明の適用範囲は車載音響装置に限定されるものではない。この発明は、軽く、かつ、薄く、振動しやすい任意の部材にスピーカユニットを取り付ける場合に有効である。図９はこの発明の他の実施形態である音響装置１Ａの構成を示す部分断面図である。なお、図９において、前掲図３の各部と対応する部分には共通の符号を使用し、その説明を省略する。

この音響装置１Ａは、放音面を下方に向けた状態で天井壁２３０に取り付けられている。支持体１１０は天井壁２３０の裏側（上側）にあり、制振部材１００Ａおよび１００Ｂ（図９では図示略）に固定領域１５２Ａおよび１５２Ｂ（図９では図示略）を提供する。この態様において、天井壁２３０は、薄く、かつ、軽量であり、振動しやすい。しかしながら、この音響装置１Ａでは、天井壁２３０が有する制振対象領域１５１Ａおよび１５１Ｂと、天井壁２３０よりも可動性が低い支持体１１０の固定領域１５２Ａおよび１５２Ｂとの間に制振部材１００Ａおよび１００Ｂが設けられている。このため、スピーカユニット１０および天井壁２３０に発生する振動が制振部材１００Ａおよび１００Ｂにより抑制される。よって、この態様においても上記実施形態と同様な効果が得られる。

（６）上記実施形態では、ボイスコイルを有するスピーカユニットを音響装置に使用したが、スピーカユニットの種類はこれに限定されるものではない。この発明は、あらゆる種類のスピーカユニットに適用可能である。

１，１Ａ……音響装置、２００……車両、２０１……前部座席、２０２……後部座席、２１０……荷室、２１１……リアトレイ、１０……スピーカユニット、１１……コーン形状部、１２……フランジ、１３……回路収容部、１００，１００Ａ，１００Ｂ……制振部材、１５１Ａ，１５１Ｂ……制振対象領域、１５２Ａ，１５２Ｂ……固定領域、１１０……支持体、１１１，１１２……車幅方向補強部材、１１３，１１４……補強部材、１２１，１２２，１３１，１３２……鉛直方向部、１４１，１４２……車幅方向部、１０１……第１部材、１０２……第２部材、１０３……第３部材。

Claims

スピーカユニットと、
前記スピーカユニットまたは前記スピーカユニットが取り付けられる部材よりも可動性が低い支持体と、
前記スピーカユニットまたは前記スピーカユニットが取り付けられる部材と前記支持体との間に設けられた制振部材と
を具備し、
前記制振部材は、第１部材と、第２部材と、第３部材とから構成され、
前記第１部材は中空領域を有し、前記第２部材は前記中空領域に挿入され、
前記第１部材と前記第２部材は、前記中空領域に間隙を空けて相互に対向する第１対向領域および第２対向領域を各々有し、
前記第３部材は、前記第１部材および前記第２部材より低い弾性率を有し、
前記第１対向領域と前記第２対向領域との間隙に前記第３部材がせん断変形をするように配置され、
前記第３部材を介して、前記第１部材と前記第２部材が接続され、
前記スピーカユニットはフランジを介して前記スピーカユニットが取り付けられる部材に取り付けられ、前記制振部材はフランジと重なる位置に設けられる、
ことを特徴とする音響装置。
前記支持体が車両内の部材であることを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
前記スピーカユニットが取り付けられる部材がリアトレイであることを特徴とする請求項１または２に記載の音響装置。
スピーカユニットまたは前記スピーカユニットが取り付けられる部材と、前記スピーカユニットが取り付けられる部材よりも可動性が低い支持体との間に制振部材を設け、
前記制振部材を、第１部材と、第２部材と、第３部材とから構成し、
前記第１部材に中空領域を設け、前記第２部材を前記中空領域に挿入し、
前記第１部材と前記第２部材には、前記中空領域に間隙を空けて相互に対向する第１対向領域および第２対向領域を各々設け、
前記第３部材は、前記第１部材および前記第２部材より低い弾性率とし、
前記第１対向領域と前記第２対向領域との間隙に前記第３部材をせん断変形をするように配置し、
前記第３部材を介して、前記第１部材と前記第２部材を接続し、
前記スピーカユニットはフランジを介して前記スピーカユニットが取り付けられる部材に取り付け、前記制振部材はフランジと重なる位置に設け、
前記制振部材により前記スピーカユニットおよび前記スピーカユニットが取り付けられる部材に発生する振動を抑制することを特徴とする振動抑制方法。