JPH09507989A - バフル及びスピーカを具える装置、及び該装置用スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 バフル（４１）とスピーカ（１）を具えた装置において、スピーカシャシのスチフネスを、スピーカからバフルへの振動の伝達を減少するように定める。

Description

【発明の詳細な説明】 バフル及びスピーカを具える装置、及び該装置用スピーカ 本発明は、バフルと、スピーカとを具え、該スピーカにはスピーカをバフルに 装着する装着素子と、往復運動方向に可動であり、且つ往復運動方向に第１スチ フネスＫ₁を有する第１サスペンションにより前記装着素子に連結された第１質 量Ｍ₁を有する振動板と、往復運動方向に第２スチフネスＫ₂を有する第２サスペ ンションにより前記装着素子に連結された第２質量Ｍ₂を有する磁石システムと が設けられている装置に関するものである。サスペンションのスチフネスとは、 サスペンションポイントに及ぼされる力とこの力の結果生ずるサスペンションポ イントの往復運動との比を意味する。 本発明は頭書に記載した装置に使用するスピーカにも関するものである。 このようなスピーカはＥＰ−Ａ−０，５１６，４７１から既知である。この既 知のスピーカは、磁石システム及び振動板を支持するシャシを具え、このシャシ によりスピーカを装置内に装着することができる。振動板に連結されたコイルが 磁石システムと協働して振動板を駆動する。振動板が駆動されるとき、磁石シス テムが反力を受ける。シャシを経てこれらの反力が、このスピーカが装着された 装置に伝達される。この力の伝達を最小にするために、磁石システムはシャシに ゴムサスペンションを介して連結される。このゴムサスペンションは極めて低い スチフネスを有するため、磁石システムの運動がシャシから絶縁される。この既 知のスピーカの欠点は、この絶縁が高周波数に対してしか有効でない点にある。 この既知のスピーカの他の欠点は、振動板の振動が振動板のサスペンションを経 て装置に伝達され、依然として装置に不所望な振動を発生しうる点にある。その 上、ゴムサスペンションは追加の部品を必要とするとともにスピーカの製造中に 追加の組立て処理を必要とする。 本発明の目的は、頭書に記載したタイプの装置を、スピーカから装置のバフル への振動伝達が減少するように改善することにある。 この目的のために、本発明は頭書に記載した装置において、 ０．５・Ｋ₁／Ｍ₁＜Ｋ₂／Ｍ₂＜２・Ｋ₁／Ｍ₁ であることを特徴とする。 スチフネスＫ₁及びＫ₂は一般にＮ／ｍで表され、質量Ｍ₁及びＭ₂はＫｇで表さ れる。本発明は、スピーカが駆動されると振動板と磁石システムの両方が振動し 、両部分がこれらの振動を動的力としてスピーカの装着素子に伝達する事実に基 づく。上述の関係に従う平衡処理により、磁石システムにより装着素子に及ぼさ れる動的力と振動板により装着素子に及ぼされる動的力を互いに相殺することが できる。この提案手段を適用する場合、この相殺は広い周波数範囲に亘って有効 である。この手段は実際に極めて良好に実現しうるスピーカをもたらすことが確 かめられた。その結果として、スピーカの製造に極めて大きな公差がある場合で も、スピーカから装置のバフルへの振動の伝達のかなりの低減を達成しうること が証明された。 本発明装置の一実施例においては、 ０．８・Ｋ₁／Ｍ₁＜Ｋ₂／Ｍ₂＜１．２・Ｋ₁／Ｍ₁ であることを特徴とする。 この手段によれば、関心のある周波数範囲の中心におけるスピーカから装置へ の振動の伝達を何の手段も講じないスピーカを具える装置と比較して約２０ｄＢ 減少させることができる。オーディオ及びテレビジョン装置に対してはこの関心 周波数範囲は０〜６００Ｈｚである。その理由はこのような装置のハウジングの 共振がこの周波数範囲内で発生しうるためである。この共振はスピーカにより励 振され、従って不快な雑音を発生しうる。更に、スピーカからシャドウマスクへ の振動の伝達の結果としてテレビジョン装置の受像管のシャドウマスクも振動し うる。シャドウマスクの振動はテレビジョン装置の画質の悪化を生ずる。上記の 提案方法によれば、装置内の振動が装置に振動減衰のために何の特別の手段を講 ずる必要なしに許容レベルに低減される。 本発明装置の一実施例においては、スピーカが磁石システム及び装着素子を支 持するシャシを具え、該シャシが往復運動方向にコンプライアンスを示す形状を 有し、且つ第２サスペンションのスチフネスＫ₂が殆ど該シャシのコンプライア ンスにより決定されることを特徴とする。磁石システムのサスペンションの所要 のスチフネスはシャシを適切な形状にすることにより得ることができることが確 かめられた。この形状はシャシを製造するためのダイにより付与することができ る。 本発明装置の一実施例においては、シャシのコンプライアンスをメアンダー形 状により得ることを特徴とする。この手段によれば、振動板の往復運動方向のス チフネスを他の方向のシャシのスチフネスを高く維持したまま所要の値にするこ とができる。他の方向の高いスチフネスは振動板に固着され磁石システムのギャ ップ内に配置されるコイルをこのギャップ内の中心に正しく保持するために望ま しい。 本発明装置の一実施例においては、シャシはプラスチックからなるもの とする。このプラスチックは、例えば必要に応じ炭素繊維又はガラス繊維のよう な繊維で補強されたポリビニルクロライド又はポリスチレンとすることができる 。この実施例の利点は、メアンダー形状のような複雑な形状を射出成形ダイによ り低コストで成形することができる点にある。 本発明スピーカの種々の実施例は上述のように構成される。 本発明を図面を参照して実施例につき以下に更に詳細に説明する。図面におい て、 図１は本発明装置の一実施例を示し、 図２は本発明装置に用いる本発明スピーカの第１実施例の断面図を示し、 図３は本発明スピーカにおける０〜６００Ｈｚの周波数範囲に対する関連する 質量及びスチフネスを表す図であり、 図４は本発明スピーカからバフルへの振動の伝達を、磁石システムを装着素子 に支持する複数の種々のサスペンションについて、周波数の関数として示す図で あり、 図５は本発明装置に使用する本発明スピーカの第２実施例を示し、 図６は本発明スピーカの第３実施例を示す。 種々の実施例は略図で示され、各図は任意に描かれ、必ずしも同一の寸法比で 描かれてない点に注意されたい。 図１は本発明の装置、本例ではスピーカ１を収納するテレビジョン装置４０、 を示す。スピーカ１はバフル４１に装着される。テレビジョン装置４０は更に受 像管４３を具え、そのシャドウマスク４５が装着される。現代のテレビジョンセ ットでは、これらのセットにより発生される音質に多大の注意が払われている。 更に、スピーカ１により発生される出力パワーが次第に大きくなってきている。 スピーカ１は発生すべき音の周波数で振動するため、これらの振動が装置４０の バフル４１に伝達し、更にこのバフルを経て、例えばシャドウマスク４５のよう な装置の他の部分に伝達される。シャドウマスク４５の振動はその振幅が所定値 を越えると、受像管４３により発生される画像の画質の悪化としてハッキリ現れ る。更に、バフル４１の振動が不所望な雑音を生ずる。 図２はバフル４１及びスピーカ１を具える装置４０の詳細を示す。スピーカ１ はスピーカ１をバフル４１に装着する装着素子３を有する。スピーカ１は、更に 、音放射のために往復運動方向５に可動の振動板１０を具える。振動板１０は第 １サスペンションにより、本例では往復運動方向５に第１スチフネスＫ₁を有す る弾性周囲エッジ１１により装着素子３に連結される。更に、スピーカ１は第２ 質量Ｍ₂を有する磁石システム２０を具え、この磁石システムは本例ではシャシ ２１からなる第２サスペンションにより装着素子３に連結される。シャシ２１は 往復運動方向５に弾性を示す形状を有する。こうして、磁石システム２０は第２ スチフネスＫ₂を有するシャシ２１により装着素子３に懸垂支持される。シャシ ２１の構成は、第２スチフネスＫ₂と磁石システムの質量Ｍ₂との比と第１サスペ ンションの第１スチフネスＫ₁と振動板の質量Ｍ₁との比が互いにほぼ等しくなる ようにする。 図３は種々の部分により互いに及ぼされる力を図式的に示すものである。図２ に示すコイル１５を附勢すると、動的力Ｆ₀が図３にＭ₁のブロックで示す振動板 １０に及ぼされ、逆向きの等しい力−Ｆ₀が図３にＭ₂のブロックで示す磁石シス テム２０に及ぼされる。振動板１０は第１スチフネスＫ₁を有するサスペンショ ン１１により装着素子３に連結される。振動板１０に及ぼされた力Ｆ₀は装着素 子３に力Ｆ₁を及ぼす。磁石システム２０は第２スチフネスＫ₂を有するサスペン ション２１により装着素子３に連結される。磁石システム２０に及ぼされた力− Ｆ₀は装着素子３に−Ｆ₂を及ぼす。更に、振動板１０と磁石システム２０とが第 ３スチフネスＫ₃を有する第３サスペンション１３により連結され、こ れがコーンに力−Ｆ₃を、磁石システムに力Ｆ₃を及ぼす。この第３サスペンショ ンは図２のセンタリング振動板１３に対応する。このようなセンタリング振動板 １３は磁石システム２０のコイル１５をセンタリングする。この機能を正しく達 成しうるように、センタリング振動板１３は一般に磁石システム３０の近くに配 置される。センタリング振動板１３が装着素子３と振動板１０とに連結される場 合には、スチフネスＫ₁は最初に周囲エッジ１１のスチフネスとセンタリング振 動板１３のスチフネスとの和から計算する必要がある。 本発明は、スピーカ１からバフル４１への振動の伝達は、装着素子に及ぼされ る動的力Ｆ₁及び−Ｆ₂の和を零にすれば阻止することができるという認識に基づ くものである。この要件は、パラメータＫ₁、Ｋ₂、Ｍ₁及びＭ₂を所定の比に選択 することにより満足させることができる。この比をどのようにすべきかは次のよ うに理解される。質量Ｍ₁に及ぼされる力の和は、質量Ｍ₁のアドミタンスＹ_M1を 経て、印加された力Ｆ₀の周波数に依存する速度Ｖ₁を生ずる。この速度Ｖ₁は第 １スチフネスのアドミタンスＹ_K1を経て装着素子３に力Ｆ₁を生ずる。これを式 で表すと次の通りである。 Ｖ₁＝（Ｆ₀−Ｆ₃−Ｆ₁）Ｙ_M1 Ｆ₁＝Ｖ₁／Ｙ_K1 同様に、 Ｖ₂＝（Ｆ₀−Ｆ₃−Ｆ₂）Ｙ_M2 Ｆ₂＝Ｖ₂／Ｙ_K2 装着素子に何の振動も伝達されない状態は、装着素子が静止状態であるものと とする。所望の比は、力Ｆ₁及びＦ₂が互いに等しいものとすることにより導くこ とができる。これから次式が得られる。 質量ＭのアドミタンスはＹ_M＝１／ｊωＭにより与えられ、 スチフネスＫのアドミタンスはＹ_K＝ｊω／Ｋにより与えられ、 ここで、ω＝２πｆである。 式（１）に代入すると、 Ｋ₁／Ｍ₁＝Ｋ₂／Ｍ₂ （２） となる。 要件（２）を満足させると、装着素子３に及ぼされる力の和が印加される力Ｆ₀ の周波数と無関係に零になる。これによりスピーカ１からバフル４１への振動 の伝達が阻止されるため、画質の妨害及び不所望な雑音が生じない。 図４はバフル４１へ伝達される印加された力Ｆ₀の伝達量を複数のシステムに ついて周波数の関数として対数メモリで示すものである（この伝達量は装着素子 ３に及ぼされる力の和Ｆ₁−Ｆ₂と印加された力Ｆ₀との比である）。曲線５０は 第２サスペンションが通例のスチフネスＫ₂を有する既知のシステムに対する伝 達量を表す。曲線５３及び５５は、式（２）により与えられる最適スチフネスＫ₂ から−２０％及び＋２０％相違した第２スチフネスを有するシステムに対する 伝達量を示す。最適スチフネスからの偏差は伝達曲線５３及び５５にピークを生 じるため、スピーカ１からバフル４１への振動の伝達がある周波数範囲において 増幅されるが、本発明の手段のために、関連周波数範囲の大部分では振動の伝達 がかなり減少する。この場合には、振動板１０のサスペンション１１がダンピン グを示し、振動板１０及びサスペンション１１からなる第１共振系の有限のＱを 生ずる。本例では、第２サスペンション２１もダンピングを示すため、磁石シス テム２０及び第２サスペンション２１からなる第２共振系も有限のＱを有する。 Ｋ₂の最適値からの偏差が１／２〜２倍の範囲内であればスピーカ１からバフル ４１への振動の伝達のかなりの低減が依然として得られることが確かめられた。 図５は本発明装置に使用するスピーカの他の実施例を示す。この実施例では、 シャシ２１のコンプライアンスをメアンダー形状２５により得ている。このメア ンダー形状は、振動板１０の往復運動方向５に直角に延在するスロット２６の複 数の円周方向列を互いにオフセットさせてシャシ２１に設けることにより得られ る。このようなメアンダー形状２５は特に好ましい。その理由は、この形状は往 復運動方向５に所要のスチフネスを達成するとともにこの方向に直角の方向に極 めて高いスチフネスを達成することができるためである。これは、コイル１５を 磁石システム２０の狭いギャップ２７（図２）内に配置するために必要である。 往復運動方向５に直角の方向のシャシ２１のスチフネスが低いと、コイル１５と 磁石システム２０との衝突を生じ、スピーカ１の正しい動作を損なうことが起こ りうる。 シャシ２１はプラスチックで造るのが好ましい。プラスチックは、例えば必要 に応じ炭素繊維又はガラス繊維のような繊維で補強されたポリビニルクロライド 又はポリスチレンとすることができる。 図６に示す本発明スピーカでは、シャシ２１はスピーカ１の円周方向に均等に 配置された複数の、本例では３つの一体のヒンジ素子６５を具える（図６には一 つと半分のヒンジ素子のみを示す）。各ヒンジ素子６５は図に示すように２つの 棒状ヒンジ本体部６５ａと、一体のヒンジ部６５ｂを有し、ヒンジ部６５ｂがヒ ンジ本体部６５ａを互いに連結し、且つ一端においてシャシ部分２１ａに連結す るとともに、他端においてシャシ部分２１ｂに連結する。本例では、シャシ２１ 及びヒンジ素子６５をプラスチックで造り、単一の射出成形品として構成するこ とができる。この構成は、スピーカの主方向、即ち往復運動方向５に極めて低い スチフネスを達成するとともに、他の方向の平行移動及びすべての方向の軸線を 中心とする回転を抑えるのに極めて好適である。このヒンジ素子６５は所望のス チフネスを有する２つの部材を相互接続するのに一般に使用することができる。 本発明は図示の実施例にのみ限定されない。本発明の範囲から逸脱することな く幾つかの他の実施例が可能である。例えば、振動板１０及び磁石システム２０ は複数のサスペンションにより互いに又は装着素子３に連結することができる。 しかし、本発明の思想によれば、スピーカから装置４０のバフル４１への振動の 伝達を低減するためにこのような状態において満足すべき要件は常に簡単に決定 することができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．バフル（４１）と、スピーカ（１）とを具えた装置（４０）であって、該ス ピーカには、 スピーカをバフルに装着する装着素子（３）と、 往復運動方向（５）に可動であり、且つ往復運動方向に第１スチフネスＫ₁ を有する第１サスペンション（１１）により前記装着素子に連結された第１質量 Ｍ₁を有する振動板（１０）と、 往復運動方向に第２スチフネスＫ₂を有する第２サスペンション（２１）に より前記装着素子に連結された第２質量Ｍ₂を有する磁石システム（２０）とが 設けられている装置において、 ０．５・Ｋ₁／Ｍ₁＜Ｋ₂／Ｍ₂＜２・Ｋ₁／Ｍ₁ であることを特徴とする装置。 ２．０．８・Ｋ₁／Ｍ₁＜Ｋ₂／Ｍ₂＜１．２・Ｋ₁／Ｍ₁ であることを特徴とする請求の範囲１記載の装置。 ３．スピーカ（１）が磁石システム（２０）及び装着素子（３）を支持するシャ シ（２１）を具え、 該シャシは往復運動方向（５）にコンプライアンスを示す形状を有し、且つ 第２サスペンション（２１）のスチフネスＫ₂が殆ど該シャシのコンプライ アンスにより決まる、 ことを特徴とする請求の範囲１又は２記載の装置。 ４．前記シャシ（２１）のコンプライアンスをメアンダー形状（２５）により得 ていることを特徴とする請求の範囲３記載の装置。 ５．前記シャシ（２１）はプラスチックからなることを特徴とする請求の範囲３ 又は４記載の装置。 ６．請求の範囲１〜５のいずれかに記載された装置に使用するのに好適な、請求 の範囲１〜５のいずれかに記載されたスピーカ。