JPS6342795Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案は、周方向の剛性を増大させ、等方性
を付与することにより振動特性を向上させるよう
にした電気音響変換器用振動板に関する。

一般に、スピーカ等の電気音響変換器は、主に
振動板の材質によつてその周波数帯域が決定され
るため、軽量で比縦弾性率Ｅ／ρおよび曲げ剛性
Ｅ・Ｉ（但し：Ｅは縦弾性率，ρは密度，Ｉは断
面二次モーメント）が大きく、かつ内部損失tanδ
の値が適度に大きな振動板材料が必要とされる。
すなわち、比縦弾性率Ｅ／ρが大きい程高音限界
周波数（h）は高くなり、ピストン運動領域を
拡大するため、スピーカの周波数帯域を広げ、ま
た曲げ剛性Ｅ・Ｉが大きい程歪を低減し、さらに
内部損失tanδが適度に大きいと振動板のＱ値が適
度に減少して分割共振が生じにくくなり特性の平
坦化（再生音に色付けが無い）を計ることができ
る。また、特に音響用振動板の設計に際しては、
高い周波数成分を含んでいる過渡的な波形（ほと
んどの楽音がこれに相当）の再生を行う必要があ
るため、広帯域の特性が要求される。

このようなことから、材料の選定が大きな課題
とされるわけであるが、最近ではアルミニウム，
ペリリウム等の軽合金材料に代る材料としてより
比縦弾性率Ｅ／ρの大きい繊維強化複合材料が使
用されるに至つている。この複合材料は高縦弾性
率を有する例えば炭素（カーボン）繊維と、この
炭素繊維を結合するエポキシ樹脂等のマトリクス
材料によつて構成されるものである。

しかるに、このような複合材料においても、繊
維を一方向に配列した場合には、繊維方向による
方向性が生じるため振動板の周方向の剛性が軸
（放射）方向に比べて著しく低く、そのため釣り
鐘振動（振動板上に放射状の節ができる分割振
動）の発生を防止することができないという欠点
を有している。そこで、繊維を全ての方向に配列
して等方的性質を持たせることも考えられるが、
現実的には全ての方向に配列することが困難であ
るほか、重量増加に伴い能率が低下するなど、別
の問題が発生する。また、例えば第１図ａ，ｂに
示す如く単に振動板１の展開図に合わせて繊維の
方向（矢印Ａ方向）がドームの経線方向（放射方
向）にそろうように切断された複合材シート２を
用いたものにおいては、接合部３の結合強度が極
めて脆弱で、大出力振動時に接合部３が分離して
破損しやすく、耐久性に欠けるという欠点を有し
ている。

この考案は、上述したような点に鑑みてなされ
たもので、強化繊維の方向を振動板の放射方向に
そろえて所定形状に形成された複合材シートと、
長手方向に繊維の方向をそろえて形成され、この
繊維が前記複合材シートの繊維と直交する如く周
方向に配置され前記複合材シートに積層される帯
状シートとで構成するという極めて簡単な構成に
より、剛性および結合強度が共に大で、釣り鐘振
動を防止でき、良好な振動特性を得るようにした
電気音響変換器における振動板を提供するもので
ある。

以下、この考案を図面に示す実施例に基づいて
詳細に説明する。

第２図は、この考案をコーン状振動板に適用し
た場合の一実施例を示す斜視図、第３図は、同振
動板の正面図、第４図は、同振動板の一部省略分
解斜視図である。これらの図において、全体を符
号１０で示すコーン状振動板は、それぞれ截頭円
錐状に形成されて積層配置された第１および第２
の複合材シート１１，１２と、表層側の複合材シ
ート１２の表面に渦巻状に積層配置された帯状シ
ート１３とで構成されている。

第１および第２の複合材シート１１，１２は、
それぞれ第５図に示すように高縦弾性率を有し一
方向に配列された多数の強化繊維、例えば炭素繊
維１５と、これらの炭素繊維１５を一体的に結合
するエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フ
エノール樹脂等の熱硬化性樹脂からなるマトリク
ス材１６とで形成され、また振動板１０の展開図
に合わせて周方向に略等分割されることにより、
例えば６枚の台形状シート片１１ａ〜１１，１
２ａ〜１２とで構成されている。この場合、各
シート片１１ａ〜１１，１２ａ〜１２はその
繊維１５の方向（第４図矢印Ａ方向）が振動板１
０の放射方向と一致する如く形成され、隣接する
シート片同士が接合される。そして、第１の複合
材シート１１と第２の複合材シート１２とは各シ
ート片１１ａ〜１１，１２ａ〜１２の接合部
を補強するため、周方向に略30度回転した状態で
積層され、一体的に結合される。そのため、第１
の複合材シート１１を構成する各シート片１１ａ
〜１１の接合部１７は第２の複合材シート１２
を構成する各シート片１２ａ〜１２の中間部に
重合され、これらシート片１２ａ〜１２の接合
部１８は前記シート片１１ａ〜１１の中間部に
重合されている。一方、前記帯状シート１３も前
記第１および第２の複合材シート１１，１２と同
様、強化繊維複合材料によつて形成されるもの
で、第６図および第７図に示すように多数の炭素
繊維１９と、これら炭素繊維１９を結合するエポ
キシ樹脂等のマトリクス材２０とから成り、前記
炭素繊維１９が帯状シート１３の長手方向（矢印
Ｂ方向）に沿つて配列されている。したがつて、
この帯状シート１３を第２の複合材シート１２に
渦巻状に積層配置すると、炭素繊維１９の繊維方
向は振動板１０の周方向と一致し、第１および第
２の複合材シート１１，１２の繊維方向（矢印Ａ
方向）と直交する。

このような構成からなるコーン状振動板１０の
製作に際しては、まず第８図に示すようにマトリ
クス材であるエポキシ樹脂がＢステージ（半硬
化）の状態で含浸されている一方向に配列された
黒鉛繊維のシート（プリプレグ）２５を所定のコ
ーン状振動板１０の展開図に合わせてその繊維の
方向（Ａ方向）が振動板の放射方向と同一方向に
なるように切断して複数の同一形状をなすプリプ
レグ片２６ａ，２６ｂ……，２７ａ，２７ｂ……
を得る。次いで、これらの切断されたプリプレグ
片２６ａ，２６ｂ……および２７ａ，２７ｂ……
を第９図に示す雄型金型２８の截頭円錐部２９周
面に積層配置する。この場合、６枚のプリプレグ
片２６ａ〜２６が截頭円錐部２９の周面に相互
の間隔がない状態で配置され、これらのプリプレ
グ片２６ａ〜２６の上に次の６枚のプリプレグ
片２７ａ〜２７が略30度周方向にずらされて接
合配置される。そして、プリプレグ片２７ａ〜２
７の表面にはエポキシ樹脂がＢステージ（半硬
化）の状態で含浸されている一方向に配列された
炭素繊維の帯状プリプレグシート３０が渦巻状に
配置され、この状態で雌型金型３１を雄型金型２
８に重ね合わせ、150℃で加熱しながら加圧成形
する。この加熱加圧によつて各プリプレグ片２６
ａ〜２６，２７ａ〜２７および帯状プリプレ
グシート３０のマトリクス材は熱硬化してこれら
三者を一体的に結合する。

マトリクス材の熱硬化後、両金型２８，３１間
から取り出される成形品は、炭素繊維１５が放射
方向に配列された第１および第２の複合材シート
１１，１２と、炭素繊維１９が周方向に配列され
た帯状シート１３とから成る炭素繊維／エポキシ
樹脂材料の積層形コーン状振動板１０を構成す
る。

かくして、このようなコーン状振動板１０によ
れば、帯状シート１３の積層により周方向の剛性
が増大し、等方的性質を付与することができるた
め、釣り鐘振動の発生を防止できる。また、第１
および第２の複合材シート１１，１２は周方向に
所定角度ずれて積層され、各シート片１１ａ〜１
１，１２ａ〜１２の接合部１７，１８を補強
しているので、大出力振動時にもこれら接合部が
分離することがなく、振動板１０の耐久性を向上
させることができる。さらに、複合材シート１
１，１２および帯状シート１３は炭素繊維１５，
１９の直径が細いもので10μ程度で、厚さを非常
に薄く（40μ程度）形成でき、軽合金材料に比べ
て５倍以上のＥ／ρを有しているため、これらの
積層構造においても、従来材料とほぼ同等もしく
はそれ以上の周波数特性を有する振動板１０を得
ることができ、しかも複合材料はベリリウムなど
と比べて安価である上、取扱いが容易である。

第１０図は、この考案の他の実施例を示す正面
図である。この実施例は、帯状シート１３を同心
円状に積層配置した点が上記実施例と異なるだけ
で、他の構成については全く同一であるため、同
一符号を付してその詳細な説明を省略する。この
場合、帯状シート１３は、振動板１０の前面開口
部方向に至るほど、外径および内径が大きくなる
複数個のリング状シート４０（第１１図参照）に
よつて構成される。そして、これらのリング状シ
ート４０は帯状シート１３を所定の長さに切断
し、リング状に屈曲されることにより形成され
る。

このような構成からなる振動板１０においても
リング状シート４０の強化繊維の方向が振動板１
０の周方向と同一方向であるため、上記実施例と
全く同様な効果が得られることは明らかであろ
う。

なお、以上の説明ではコーン状振動板１０に適
用した場合について説明したが、この考案はこれ
に限らずドーム状振動板あるいはコーン状振動板
のセンタキヤツプ等にもそのまま適用実施でき
る。すなわち、第１２図は、この考案をドーム状
振動板５０に適用した場合における同振動板５０
の平面図であり、第１３図は、第１２図Ｘ−線
断面図である。これらの図において、ドーム状振
動板５０は、前述したコーン状振動板１０の場合
と同様に、例えば６枚のシート片５１ａ〜５１
からなる第１の複合材シート５１および６枚のシ
ート片５２ａ〜５２からなる第２の複合材シー
ト５２と、渦巻状に配置された帯状シート５３と
の積層構成を有し、第１，第２の複合材シート５
１，５２の強化繊維方向は振動板５０の放射方向
に一致し、帯状シート５３の強化繊維方向は振動
板５０の周方向（すなわち、前記複合材シート５
１，５２の繊維方向と直交する方向）に一致して
いる。またこの場合も第１，第２の複合材シート
５１，５２を構成する各シート片５１ａ〜５１
および５２ａ〜５２は各接合部が互いに他の接
合部と重合しないように周方向に略30度回転した
状態で配置されている。

また、上記実施例は、強化繊維として炭素繊維
１５を用いたが、ガラス繊維、グラフアイト繊
維、ボロン繊維、シリコンカーバイト繊維、芳香
族ポリアミド樹脂等の高縦弾性率を有する種々の
繊維の使用が可能である。

さらに、帯状シート１３は第２の複合材シート
１２の表面側に限らず、第１および第２の複合材
シート１１と１２の間もしくは第１の複合材シー
ト１１の内側面に積層されるものであつてもよ
い。また、複合材シートは２枚に限らず１枚ある
いは多数枚であつてもよい。

以上説明したようにこの考案に係る電気音響変
換器における振動板は、振動板の展開図に合わせ
て分割形成され、その各々の繊維方向が振動板の
放射方向と同一方向をなす複数枚のシート片から
なる複合材シートと、このシートに積層され、そ
の繊維の方向が振動板の周方向と同一方向をなす
帯状シートとで構成したので、周方向の剛性が増
大し、釣り鐘振動の発生を防止することができ
る。また、複合材シートと帯状シートの積層構造
を採用しているため、各シート片の接合部の強度
が大で、大出力振動時にも破損したりすることが
なく、耐久性を向上させることができる。さら
に、複合材料はベリリウム等の軽合金に比べて安
価で取扱い性が良いなど、その実用的効果は非常
に大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは複合材料によつて形成されたド
ーム状振動板の従来例を示す斜視図および展開
図、第２図はこの考案をコーン状振動板に適用し
た場合の一実施例を示す斜視図、第３図は同振動
板の正面図、第４図は同振動板の一部省略分解斜
視図、第５図は第４図−線拡大断面図、第６
図は帯状シートの要部平面図、第７図は第６図
−線拡大断面図、第８図および第９図は振動板
の製作を説明するための図、第１０図はこの考案
の他の実施例を示す正面図、第１１図はリング状
シートの平面図、第１２図はこの考案をドーム状
振動板に適用した場合の一実施例を示す平面図、
第１３図は第１２図Ｘ−Ｘ線断面図である。 １０，５０……コーン状振動板、１１，５１…
…第１の複合材シート、１１ａ〜１１，５１ａ
〜５１……シート片、１２，５２……第２の複
合材シート、１２ａ〜１２，５２ａ〜５２…
…シート片、１３，５３……帯状シート、１５，
１９……炭素繊維、１６，２０……マトリクス
材、Ａ……繊維方向。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 高縦弾性率を有し、一方向に配列された多数
   の強化繊維とこれら繊維を結合するマトリクス
   材とで構成され、所定の振動板形状に前記繊維
   の方向を振動板の放射方向にそろえて形成され
   た複合材シートと、高縦弾性率を有する多数の
   強化繊維とこれら強化繊維を結合するマトリク
   ス材とで構成され、前記複合材シートに積層配
   置される帯状シートとを具備してなり、前記帯
   状シートはその繊維の方向を長手方向にそろえ
   て形成され、かつ振動板の周方向と繊維の方向
   が同一方向になるように複合材シートに積層さ
   れることを特徴とする電気音響変換器における
   振動板。 (2) 複合材シートは振動板を展開した複数のシー
   ト片で構成されることを特徴とする実用新案登
   録請求の範囲第１項記載の電気音響変換器にお
   ける振動板。