JPH0744754B2 - 音響装置用振動板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は音響装置用振動板に関するものであり，得に
音響装置用振動板を構成するハニカムコアに関するもの
である。

〔従来の技術〕

一般に，ハニカム構造体からなる音響装置用振動板は，
第４図（ａ）（ｂ）に示すように，天然または合成繊維
の単独紙，混合紙または樹脂フイルム，アルミニウムな
どの金属箔等からなるハニカム構造体（１）の両面に，
スキン材（2a），（2b）を貼着した構造を有する。ま
た，第５図（ａ）（ｂ）に示すように，ハニカム構造体
（１）の各コア内に発泡樹脂（３）を充填した構造のも
のがある。なお，図中（４）はハニカムコア（１）とス
キン材（2a），（2b）を貼着する接着剤である。

次に，第４図及び第５図に示すものの動作について説明
する。一般に，音響装置用振動板（以下振動板とする）
としては，比弾性率E/ρ，曲げ剛性Ｅ・Ｉおよび内部損
失ηが大であることが要求される。なお,Eはヤング率，
ρは密度,Iは断面２次モーメントである。ここで，比弾
性率E/ρが大きい程，限界共振周波数が高くなり，再生
周波数帯域が拡大される。また，曲げ剛性Ｅ・Ｉが大き
い程，歪みが低減され，内部損失が大きい程，機械的共
振の鋭さＱ値が減少して特性の平坦化が計れ，音質性能
の良好な振動板となる。従来，このような見地から，振
動板としてハニカム構造体が採用されている。ここで，
曲げ剛性Ｅ・Ｉは振動板の厚さの３乗に比例するが，ハ
ニカム構造体にすれば，ほとんど重量の増加なしに（厚
くしてもほとんど中空であり，本来，振動板の占めるコ
ア材の重量は10〜20％前後で増加しても振動板重量には
大きく影響しない），曲げ剛性を向上させることができ
る。例えば，厚さを２倍にすれば曲げ剛性Ｅ・Ｉは８倍
になる。また，比弾性率E/ρを大きくさせるためには，
通常スキン材のヤング率の大きい材料が用いられてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の振動板は，以上のように構成されているので，比
弾性率E/ρの大きいスキン材は，その内部損失ηが非常
に小さく，又，ハニカムコアも比弾性率に優れるアルミ
ニウムなどの金属箔は，内部損失ηが小さいため，周波
数特性において，ピーク・デイツプが生じ良好な特性が
得られなかつた。また，内部損失を大きくするために，
紙，高分子系のコアを用いると，比弾性率が低く，限界
共振周波数が低くなつてしまう問題があつた。さらに，
コア内に発泡樹脂を充てんすると重量が増加し，本来の
ハニカム構造体使用の特徴である軽量高剛性化が損われ
る問題があつた。また，高域再生周波数帯域を考える
と，ハニカムコアのセル寸法で決まるセル共振が起こ
り，周波数特性の乱れ，音圧歪の増加となり，音質性能
が劣化する欠点があつた。

この発明は，上記の様な課題を解決するためになされた
もので，ハニカム構造体の特徴を損わずに振動板全体の
比弾性率及び内部損失を向上させ，しかも加工性，取扱
い性で優れた振動板を得ることを目的とするものであ
る。

［課題を解決するための手段］ この第１の発明に係るハニカムコアの表裏面にスキン材
を夫々被着してハニカム構造体を構成した音響装置用振
動板におけるハニカムコアを構成する材料として、重量
百分率で、Siが８〜20重量％と、Fe、Zr、Ｖ、及びTiか
らなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、または複
数種の元素の合計を0.05〜0.8重量％、及び希土類元素
を0.05〜２重量％と、Na、Srの何れかまたは合計で0.1
重量％以下を含み、残部がアルミニウム及び不純物から
なり、かつ上記の構成により第２相粒子の平均粒径を10
μｍ以下とする防振性アルミニウム合金を用いたもので
ある。

また、第２の発明に係るハニカムコアの表裏面にスキン
材を夫々被着してハニカム構造体を構成した音響装置用
振動板におけるハニカムコアを構成する材料として、重
量百分率で、Niが４〜10重量％と、Fe、Zr、Ｖ、及びTi
からなる群から選ばれた少なくとも１種の元素、または
複数種の元素の合計を0.05〜0.8重量％、及び希土類元
素を0.05〜２重量％以下を含み、残部がアルミニウム及
び不純物からなり、かつ上記の構成により第２相粒子の
平均粒径を10μｍ以下とする防振性アルミニウム合金を
用いたものである。

さらに、第３の発明に係る音響装置用振動板は、第１又
は第２の発明に係る防振性アルミニウム合金に、さらに
Snを0.005〜0.1重量％を加えた防振性アルミニウム合金
を用いてハニカムコアを構成したものである。

［作用］ この第１及び第２の発明に係る防振性アルミニウム合金
の構成において、上記の構成のように、Alの中にSi又は
Niを添加すると、マトリクスであるAl中にSi又はNi粒子
が析出し、共晶結晶を形成する。そして、第２相である
Si又はNi粒子の界面が振動を吸収し、減衰能を向上させ
る。

また、Fe、Zr、Ｖ、Ti及び希土類元素を含有させること
により、前記共晶結晶を微細化し、減衰能をより向上さ
せる。

またさらに、上記第１の発明に係わる構成にNa、Srの何
れかまたは両者を加えることによりSi粒子を微細化させ
る。

さらにまた、上記第１及び第２の発明に係わる防振性ア
ルミニウム合金に、さらにSnを0.005〜0.1重量％加える
ことにより、粒界の粘性を増大させることで、結果的に
はハニカムコア自体の内部損失を増大させ、振動板全体
の比弾性率、内部損失を向上させる。

〔実施例〕 以下，この発明の一実施例を図について説明する。

第１図（ａ）（ｂ）はこの発明の一実施例を示し，図に
おいて，（1a）は防振性アルミニウム合金で構成したハ
ニカムコアであり，このハニカムコア（1a）の両面にス
キン材（2c）（2d）が貼着されている。なお，（４）は
ハニカムコア（1a）とスキン材（2c）（2d）を貼着する
ための接着剤である。

次に，この発明においてハニカムコアに用いられる防振
性アルミニウム合金の実施例を４つ示す。

実施例１及び２は,Al−Si系合金，実施例３及び４はAl
−Ni系合金である。

なお，これら各実施例の成分はいずれも重量百分率で示
してある。

なお上記各実施例の「MM」とは希土類金属の混合物であ
るミッシュメタルであり、この組成は,La35％,Ce43％,N
d15％,Pr4％,Sm1％,Y他２％である。

防振性アルミニウム合金の減衰能の原因，及び機構は，
第２相粒子とマトリツクスの境界，結晶粒界及びセル粒
界での粘性流動並びに転位・空孔及び積層欠陥等の結晶
中の微小欠陥による振動エネルギーの吸収が考えられ
る。

減衰能Q^-1,外部から与えられた振動エネルギーを熱エネ
ルギーに変換する尺度を示し， で表わされる。

本発明の実施例（１）（２）で使つたAl−si系合金は,A
l中にSiを添加すると，マトリツクスであるAl中にSi粒
子が析出し，共晶結晶を形成する。そして第２相である
Si粒子の界面が振動を吸収し，減衰能Q^-1を向上させる
ものである。

また、Fe、Zr、Ｖ、Ti及び希土類元素あるいはミッシュ
メタル等の希土類元素の混合物は、上記共晶結晶を微細
化して結晶粒界を増加させる働きが、またNa,Srは,Si粒
子を微細化する働きがある。また前記実施例２のように
実施例１に更にSnを含有させると、このSnが結晶粒界に
微細に析出し、粒界の粘性を増大させ，減衰能を向上さ
せる。

本発明の実施例（１）（２）における各成分の好ましい
それぞれの範囲（重量百分率）は次の表１の通りであ
り，それより多くても少なくても表１の様な問題を生ず
る。

また，本発明の実施例（１）（２）のAl−Si系合金にお
いては，その結晶組織について第２相粒子（Si粒子）の
平均粒子径が10μｍ以下であることが必要である。即
ち、第２相粒子の平均粒径を10μｍ以下とすることによ
つて第２相粒子の界面を増大させ，大きい減衰能を得る
ことができる。

さらに上記平均粒子径が７μｍ以下であることがより好
ましく,5μｍ以下であることがさらに好ましい。

また，本発明の実施例（３）（４）のAl−Ni系合金は,A
lにNiを添加すると，マトリツクスであるAl中に,Ni粒子
が析出し，共晶組織を形成するものである。

そして，第２相であるAl₃Ni粒子の界面が吸収し，減衰
能Q^-1を向上させる。

またFe,Zr,V,Ti及び希土類元素あるいはミッシュメタル
等の希土類元素の混合物は、結晶を微細化して粒界を増
加させ減衰能Q^-1を向上させる。さらに前記実施例
（４）のように,Snを含有させると，このSnが結晶粒界
に微細に析出し、粒界の粘性を増大させ，減衰能Q^-1を
向上させることができる。

本発明の実施例（３）（４）における各成分の好ましい
範囲（重量百分率）はそれぞれ次の表２の通りであり，
それより多くても少なくても表２の様な問題を生ずる。

また本発明の実施例（３）（４）のAl−Ni系合金におい
ては，その結晶組織について第２相（Al₃Ni粒子）の平
均粒子径が10μｍ以下であることが必要である。即ち、
第２相粒子の平均粒径を10μｍ以下とすることによつて
第２相粒子の界面を増大させ，大きい減衰能を得ること
ができる。

なお上記平均粒子径が７μｍ以下であることがより好ま
しく,5μｍ以下であることがさらに好ましい。

次に本発明の実施例のAl−Ni系合金,Al−Si系合金とAl
（JIS呼称5052），及びZn−Al合金（商品名：コスマー
ルＺ）との比較を次の表３に示す。

表３からも明らかなように，減衰能Q^-1は本発明のAl−N
i系合金,Al−Si系合金ともに,Al（JIS呼称5052）と比較
して１桁以上大きい。これにより，振動板全体の内部損
失を従来構成より著しく向上させることができ，ハニカ
ムコアとしてきわめて良好である。また，比弾性率もコ
アとして優秀な性質を持つAl（JIS呼称5052）に比べて
何らそん色がなく，又,Al−60％Zn（コスマールＺ）よ
り，比弾性率E/ρが優れ，軽量化を計ることができる。
また，良好な減衰能を備えているので，振動板全体の内
部損失を得るために，従来行なわれていたスキン材に内
部損失を持たせるような処理（結果的にスキン材の比弾
性率を小さくせざるを得ない）が必要なくなる。さら
に，優れた減衰能の為，高域再生周波数帯域で発生する
ハニカムコアのセル共振を低減することも可能である。

第２図，第３図は上述の実施例による特性を示す特性図
であり，実線が従来品，波線が実施例のものを示してお
り，周波数特性及び音圧歪が改善されているのがわか
る。

〔発明の効果〕

以上のように，第１の発明によれば、ハニカムコアの表
裏面にスキン材を夫々被着してハニカム構造体を構成し
た音響装置用振動板において、ハニカムコマを構成する
材料として、重量百分率で、Siが８〜20重量％と、Fe、
Zr、Ｖ、及びTiからなる群から選ばれた少なくとも１種
の元素または複数種の元素の合計を0.05〜0.8重量％、
及び希土類元素を0.05〜２重量％と、Na、Srの何れかま
たは合計で0.1重量％以下を含み、残部がアルミニウム
及び不純物からなり、かつ上記の構成により第２相粒子
の平均粒径を10μｍ以下である防振性アルミニウム合金
を用いたので、ハニカム振動板の特徴である軽量、高曲
げ剛性を損わずに、より大きな内部損失のある振動板が
得られ、スキン材選択も自由度が大きくなる効果があ
り、さらに安価で作業性が良くなる効果がある。

また、第２の発明に係わるハニカムコアの表裏面にスキ
ン材を夫々被着してハニカム構造体を構成した音響装置
用振動板において、ハニカムコアを構成する材料とし
て、重量百分率で、Niが４〜10重量％と、Fe、Zr、Ｖ、
及びTiからなる群から選ばれた少なくとも１種の元素ま
たは、複数種の元素を合計で0.05〜0.8重量％、及び希
土類元素を0.05〜２重量％を含み、残部がアルミニウム
及び不純物からなり、かつ上記の構成により第２相粒子
の平均粒径を10μｍ以下である防振性アルミニウム合金
を用いたので、上記第１の発明と同様の効果が得られ
る。

さらに、第３の発明は、上記第１及び第２の発明に係わ
る防振性アルミニウム合金の構成材料として、さらにSn
を0.005〜0.1重量％加えたので、粒界の粘性をさらに増
大させることで、結果的にはハニカムコア自体の内部損
失をさらに増大させ、振動板全体の比弾性率を損なうこ
となく、内部損失を向上させたので、上記第１の発明と
同様の効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）（ｂ）は，この発明の一実施例を示す断面
図及び断面側面図，第２図は，従来品と本発明による周
波数特性の一例を示す図，第３図は，同じく従来品と本
発明による音圧歪特性の一例を示す図，第４図（ａ）
（ｂ）及び第５図（ａ）（ｂ）は夫々従来の振動板を示
す断面図及び断面側面図である。 （１），（1a）……ハニカムコア なお，図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ハニカムコアの表裏面にスキン材を夫々被
   着してハニカム構造体を構成した音響装置用振動板にお
   いて、上記ハニカムコアを構成する材料として、 重量百分率で、 Siが８〜20重量％と、 Fe、Zr、Ｖ、及びTiからなる群から選ばれた少なくとも
   １種の元素、または複数種の元素の合計を0.05〜0.8重
   量％、及び希土類元素を0.05〜２重量％と、 Na、Srの何れか、または合計で0.1重量％以下を含み、 残部がアルミニウム及び不純物からなり、 第２相粒子の平均粒径が10μｍ以下である防振性アルミ
   ニウム合金を用いたことを特徴とする音響装置用振動
   板。
2. 【請求項２】ハニカムコアの表裏面にスキン材を夫々被
   着してハニカム構造体を構成した音響装置用振動板にお
   いて、上記ハニカムコアを構成する材料として、 重量百分率で、 Niが４〜10重量％と、 Fe、Zr、Ｖ、及びTiからなる群から選ばれた少なくとも
   １種の元素、または複数種の元素の合計を0.05〜0.8重
   量％、及び希土類元素を0.05〜２重量％とを含み、 残部がアルミニウム及び不純物からなり、 第２相粒子の平均粒径が10μｍ以下である防振性アルミ
   ニウム合金を用いたことを特徴とする音響装置用振動
   板。
3. 【請求項３】上記防振性アルミニウム合金の構成材料と
   して、 さらにSnを0.005〜0.1重量％加えたことを特徴とする請
   求項第１項又は第２項記載の音響装置用振動板。