JP4624468B2

JP4624468B2 - スピーカ装置

Info

Publication number: JP4624468B2
Application number: JP2009082102A
Authority: JP
Inventors: 博之小林; 香一松田
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2009-03-30
Filing date: 2009-03-30
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2023-12-24
Also published as: JP2009153197A

Description

本発明は、スピーカ装置に関し、特に、スピーカ装置の軸方向寸法の短縮によるスピーカ装置の薄型化を実現するための改良に関するものである。

図１は、従来の一般的な動電型スピーカ装置の構成を示したものである。
このスピーカ装置１は、磁気回路３と、この磁気回路３が後部に取り付けられたフレーム５と、外周のロール状のエッジ７がフレーム５の前部の振動板支持部５ａに固定されたコーン状の振動板９と、円筒状のボイスコイルボビン１１に巻回されたボイスコイル１２とを備えた構成である。

磁気回路３は、円板状のプレート１５ａの中心に円筒状のセンターポール１５ｂが突設された構造のヨーク１５と、センターポール１５ｂの外周に遊嵌するリング状のマグネット１６と、プレート１５ａとの間にマグネット１６を挟み込むようにセンターポール１５ｂの先端側に遊嵌して装備されたリング状のトッププレート１７とから構成されている。
トッププレート１７の内周とセンターポール１５ｂとの間の隙間が、ボイスコイル１２を配置する磁気ギャップ１９となっている。

振動板９は、中心に、ボイスコイルボビン１１を挿通させる開口部９ａが形成されている。振動板９の外周縁に接合されたエッジ７は、該エッジ７の外周に装備された取付用フランジ部７ａが振動板支持部５ａに貼着されたリング状のガスケット２１と振動板支持部５ａとの間に挟まれた形態で、振動板支持部５ａに固定される。また、開口部９ａを形成している振動板９の内周部９ｂは、開口部９ａに挿通されたボイスコイルボビン１１の外周に接着等により固定される。
また、このような振動板９の中央部には、ダストキャップ２３が貼着装備される。このダストキャップ２３は、ボイスコイルボビン１１の前方を覆って、磁気ギャップ１９への塵埃等の進入を防止する。

円筒状のボイスコイルボビン１１は、軸方向に移動自在に、センターポール１５ｂの外周に遊嵌すると共に、軸方向の移動が規制されるように、ダンパ２５を介してフレーム５に弾性支持される。
通常、ダンパ２５としては、ボイスコイルボビン１１に対して同心状に蛇腹構造を形成したものが普及している（例えば、特許文献１，特許文献２参照）。
ダンパ２５は、外周縁がフレーム５のダンパ支持部５ｂに固定されると共に、内周部がボイスコイルボビン１１の外周に固定されて、ボイスコイルボビン１１の半径方向の変位を規制し、且つ、振動板９の駆動時には、蛇腹の変形によって振動エネルギーを吸収し、振動板９の制振を行う。

なお、通常、フレーム５は、振動板支持部５ａとダンパ支持部５ｂとの間に、適宜に開口５ｃを設けた構造とされる。この開口５ｃは、振動板９の駆動時の背圧を逃がす通気孔として機能すると同時に、フレームの軽量化に貢献する。

以上のスピーカ装置１は、図示せぬ入力端子及び錦糸線を介して、音響信号がボイスコイル１２に入力されると、それによるボイスコイルボビン１１の往復振動によって振動板９を振動させて、音響再生をする。

特開昭６３−１５５９００号公報特開平１１−２６２０８５号公報

ところで、最近は、車載のオーディオシステムでも、ウーファーやサブウーファーといった重低音再生用のスピーカ装置を組み込むものが増えている。
このような車載用のスピーカ装置の場合は、車両のドアや天井パネル等の奥行き寸法が限られている部位でもスピーカ装置の組み込みが可能なように、スピーカ装置の薄型化が重要課題とされている。

ところが、上記のようにボイスコイルボビン１１の弾性支持をダンパ２５によって行う従来のスピーカ装置１では、振動板９と磁気回路３との間にダンパ２５を配置するスペースを確保しなければならず、ダンパ２５の設置スペースの確保のために、スピーカ装置の軸方向寸法の短縮が困難で、スピーカ装置の薄型化のネックとなっていた。

また、ダンパ２５は、通常エッジ７よりもスティフネスが大きいため、長期使用による機械疲労がエッジ７よりも早期に起こり、制御性能の低下が故障の原因となる虞があった。
更に、ダンパ２５上の隣接する蛇腹間の振動伝搬時における蛇腹の変形によって特異な振動や擦れ音が発生し、それが逆にボイスコイル１２や振動板９の振動に影響を及ぼして、音質を濁してしまう可能性もあった。

本発明が解消しようとする課題としては、上述した従来技術において生じるダンパの設置スペースの確保のためスピーカ装置の軸方向寸法の短縮が困難であるという問題と、長期使用において、ダンパの機械疲労による支持性能の低下が故障の原因となる問題と、ダンパの変形によって特異な振動や擦れ音が発生する問題とがそれぞれ一例として挙げられる。

請求項１に係るスピーカ装置は、駆動方向に沿って同軸に配置した第１の振動板と第２の振動板と、音放射方向に広がった略円錐台形のフレームと、を備え、前記第１の振動板及び前記第２の振動板の外周部は、夫々に備えられたエッジを介して前記フレーム上の振動板支持部に固定されると共に、前記第２の振動板の内周部はボイスコイルボビンに固定され、前記第１の振動板の内周部は前記第２の振動板に固定され、前記第１の振動板及び前記第２の振動板と前記フレームとで囲まれた空間が密閉され、前記空間内の気体のバネ性により前記ボイスコイルボビンを介して振動系が支持されることを特徴とする。

従来のスピーカ装置の構造を示す縦断面図である。本発明に係るスピーカ装置の第１の実施の形態の縦断面図である。図２に示したスピーカ装置の駆動時の作用説明図である。本発明に係るスピーカ装置の第２の実施の形態の要部縦断面図である。

以下、本発明に係るスピーカ装置の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（第１の実施の形態）
図２は、本発明に係るスピーカ装置の第１の実施の形態の縦断面図、図３は、図２に示したスピーカ装置の駆動時の作用説明図である。
図２に示すように、第１の実施の形態のスピーカ装置３０は、磁気回路３３と、この磁気回路３３が後部に取り付けられたフレーム３５と、駆動方向に向かって同軸に配置された第１の振動板４１及び第２の振動板４２と、円筒状のボイスコイルボビン４５に巻回されたボイスコイル４６とを備えた構成である。なお、３７はスピーカ装置３０の中心線である。ここで図示のように、フレーム３５は、音放射方向に広がった略円錐台形となっており、音放射方向の直径がより大きくなっている。

磁気回路３３は、円板状のプレート５１ａの中心に円筒状のセンターポール５１ｂが突設された構造のヨーク５１と、センターポール５１ｂの外周に遊嵌するリング状のマグネット５３と、プレート５１ａとの間にマグネット５３を挟み込むようにセンターポール５１ｂの先端側に遊嵌して装備されたリング状のトッププレート５５とから構成されている。トッププレート５５の内周とセンターポール５１ｂとの間の隙間が、ボイスコイル４６を配置する磁気ギャップ５７となっている。

フレーム３５は浅底の椀形で、底板部３５ａの内面はヨーク５１のプレート５１ａを載せた状態で、磁気回路３３が取り付けられる。
このフレーム３５には、駆動方向に沿って離れた位置に、第１の振動板４１の振動板支持部３５ｃと第２の振動板４２の振動板支持部３５ｄがそれぞれ装備されている。
この２つの振動板支持部３５ｃ，３５ｄ間の周壁３５ｂは開口が一切設けられない密閉壁であるが、振動板支持部３５ｄと底板部３５ａとの間には、振動板の背圧を逃がす通気孔としての開口３５ｆが、適宜に設けられている。
なお、フレーム３５の振動板支持部３５ｃの背面は、スピーカキャビネットのバッフル７１に密着固定するフランジ面として機能する。

第１の振動板４１及び第２の振動板４２は、コーン型の振動板であり、その外周部であるエッジ６１，６２は、フレーム３５上の振動板支持部３５ｃ，３５ｄに固定されると共に、その内周部４１ｂ，４２ｂは、接合してボイスコイルボビン４５に固定される。
このエッジ６１，６２は、振動板本体であるコーン紙から伝わった振動を減衰させるため、内部損失の高い材質の部材を使用することが好ましい。よって、例えば、コーン紙とは異なる材質（コーン紙よりも内部損失の高い材質）の部材を接合してエッジ６１，６２とするとよい。

スピーカ装置の前面側に配置される第１の振動板４１は、中央部の開口の径が、スピーカ装置の前面側に配置された第２の振動板４２の開口の径よりも大きく設定されていて、エッジ６１には振動板間の密閉空間６７の外側（スピーカ装置の前面側）に膨らむ膨出部６１ａが設けられている。
また、第１の振動板４１の背部に配置される第２の振動板４２は、中央部の開口の径がボイスコイルボビン４５の外径に略等しく設定されており、エッジ６２には振動板間の密閉空間６７の外側（スピーカ装置の背面側）に膨らむ膨出部６２ａが設けられている。
なお、膨出部６１ａ及び膨出部６２ａの凹凸の向きは、図２の向きに限定するものではない。

以上の第１の振動板４１及び第２の振動板４２のそれぞれのエッジ６１，６２は、前述のフレーム３５の２つの振動板支持部３５ｃ，３５ｄにそれぞれ固定される。
なお、第１の振動板４１のエッジ６１は、その外周部に連設された取付用フランジ部６１ｂがガスケット６５と振動板支持部３５ｃとで挾持されて、振動板支持部３５ｃに固定されている。

また、第１の振動板４１の内周部４１ｂは、その背後に位置している第２の振動板４２の上に重ねられた状態で第２の振動板４２に接合されている。
また、この第１の振動板４１の中央部には、ダストキャップ２３が貼着装備される。このダストキャップ２３は、ボイスコイルボビン４５の前方を覆って、磁気ギャップ５７への塵埃等の進入を防止する。

そして、第２の振動板４２の内周部４２ｂを、ボイスコイルボビン４５の外周に適宜接着剤によって接着固定することで、第１の振動板４１及び第２の振動板４２の内周部４１ｂ，４２ｂが接合され、ボイスコイルボビン４５に固定された構造を得ている。

円筒状のボイスコイルボビン４５は、軸方向に移動自在に、センターポール５１ｂの外周に遊嵌すると共に、その外周に接合された第２の振動板４２によって、半径方向及び軸方向の位置決めが成されている。

本実施の形態の場合、第１の振動板４１及び第２の振動板４２と、フレーム３５とで囲まれた振動板間の空間６７は密閉されている。
ボイスコイルボビン４５の軸方向変位によって第１の振動板４１及び第２の振動板４２が駆動される時、図３に示すように、振動板間の密閉空間６７に封入されている空気などの気体が第１の振動板４１及び第２の振動板４２の変位及びエッジ６１ａ、６２ａの変位により圧迫されて、空気バネとしてのバネ性が発揮される。
本実施の形態において、第１の振動板の有効面積をＳ１、第２の振動板の有効面積をＳ２とするときの有効面積の差ＳはＳ＝Ｓ１−Ｓ２であり、また、振動板間の密閉空間６７の空気の体積Ｖとすると、上記の空気バネのバネ性を表す定数であるスティフネスは、Ｓ／Ｖに比例させることができる。
本実施の形態では、フレーム３５が音放射方向に広がった略円錐台形となっているので、第１の振動板４１と第２の振動板４２の有効面積の差Ｓが出やすくなり、Ｓ１（第１の振動板の有効面積）＞Ｓ２（第２の振動板の有効面積）のように構成することが容易になる。従って、空気バネのスティフネスを大きくすることができる。
即ち、本実施の形態では、振動板間の密閉空間６７に持たせた空気バネとしてのバネ性により、ボイスコイルボビン４５が制御可能に支持されている。

以上に説明した本実施の形態のスピーカ装置３０では、振動板間の密閉空間６７の空気バネとしてのバネ性がボイスコイルボビン４５及び振動板４１，４２の振動エネルギーを吸収して、これらボイスコイルボビン４５及び振動板の制御を行うため、従来のスピーカ装置に備えられているような制御用のダンパを設ける必要が無い。
即ち、本実施の形態のスピーカ装置３０では、第１の振動板４１及び第２の振動板４２自体が、振動板やボイスコイルボビン４５の振動を制御するダンパを兼ねているため、振動板の後方に、ボイスコイルボビン４５を弾性支持するダンパを装備する必要が無く、ダンパ及びその設置スペースの省略によってスピーカ装置の軸方向寸法を短縮して、車載オーディオシステム等で要求されているスピーカ装置３０の薄型化を実現できすることができる。

しかも、密閉された振動板間の密閉空間６７を実現するために第１の振動板４１の背後に同軸に装備される第２の振動板４２は、第１の振動板４１と共通の材質で良く、従来の蛇腹構造のダンパと比較すると、機械疲労が発生し難いため、構成部品の機械疲労に起因した制振性能の低下を防止して、スピーカ装置の長寿命化を実現できる。

更には、振動伝搬時に隣接する蛇腹（起伏部）間を変形が移動する従来の蛇腹構造のダンパの場合と異なり、第１の振動板４１及び第２の振動板４２には局部的に大きな変形が生じないため、音質を濁す原因となる特異振動や擦れ音の発生が無く、濁りのない高品位な音再生を実現することができる。

そして、本実施の形態のスピーカ装置３０は、密閉された振動板間の密閉空間６７内の気体の気圧の助けにより、振動板４１，４２のエッジ６１，６２が背圧による変形に強くなる。また、第２の振動板４２及びそのエッジ６２が背圧を負担するので、音響再生を行う第１の振動板４１にかかる背圧の負担が減り、再生音質を向上させることができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明に係るスピーカ装置の第２の実施の形態の要部縦断面図である。
第２の実施の形態のスピーカ装置４０は、図２及び図３に示した第１の実施の形態のスピーカ装置３０において、図４に示すように、同軸に配置した第１の振動板４１及び第２の振動板４２は、リブ８１（連結部材）よって連結されている。このリブ８１は、適宜、所定の間隔で複数箇所に装備する。

このリブ８１による連結によって、振動板間の密閉空間６７を形成している第１の振動板４１及び第２の振動板４２の剛性が強化されて、音響振動の伝搬速度の向上等によって、高品位な音再生が可能になる。
また、リブ８１による第１の振動板４１及び第２の振動板４２の連結によって、振動エネルギーを迅速に各振動板４１，４２の広範囲に分散して、局部的な振動板の歪みを抑えて、吸収すべき振動エネルギーに対する負担を軽減することができ、振動板４１，４２の耐疲労性を向上させることができる。

なお、以上の第１及び第２の実施の形態では、前面側に位置する第１の振動板４１よりもその背面側に位置する第２の振動板４２の内径を小さくして、第２の振動板４２の内周部をボイスコイルボビン４５に接合した。しかし、逆に、第２の振動板４２よりも第１の振動板４１の内径を小さくして、第２の振動板４２の内周部は第１の振動板４１の中間部に接合一体化し、第１の振動板４１の内周部をボイスコイルボビン４５に接合する構造とすることも可能である。

更に、第１の振動板４１及び第２の振動板４２の内径をボイスコイルボビン４５の外径に揃えて、それぞれの振動板の内周部を直接ボイスコイルボビン４５に接合した構成とすることも考えられる。

以上、詳述したように、第１及び第２の実施の形態に係るスピーカ装置３０，４０は、駆動方向に沿って同軸に配置した第１の振動板４１と第２の振動板４２とを備え、第１の振動板４１及び第２の振動板４２の外周部６１，６２は、フレーム３５上の振動板支持部３５ｃ，３５ｄに固定されると共に、第１の振動板４１及び第２の振動板４２の内周部４１ａ、４２ａは、接合してボイスコイルボビン４５に固定され、第１の振動板４１及び第２の振動板４２とフレーム３５とで囲まれた空間６７が密閉され、密閉空間６７内の気体のバネ性によりボイスコイルボビン４５が支持される。

これにより、振動板４１，４２間の密閉空間６７の空気バネとしてのバネ特性がボイスコイルボビン４５及び振動板４１，４２の振動の制御を行うため、制御用に専用のダンパを設ける必要が無い。
よって、ダンパ及びその設置スペースの省略によってスピーカ装置３０の軸方向寸法を短縮して、特に、車載オーディオシステムで要求されているスピーカ装置の薄型化を実現できすることができる。

また、第２の振動板４２は、第１の振動板４１と共通の材質を用いることができるので、従来の蛇腹構造のダンパと比較すると、質量が軽く、機械疲労が発生し難いため、構成部品の機械疲労に起因した制振性能の低下を防止して、スピーカ装置の長寿命化を実現でき、さらに、局部的に大きな変形が生じないため、音質を濁す原因となる特異振動や擦れ音の発生が無く、濁りのない高品位な音再生を実現することができる。

２３ダストキャップ
３０、４０スピーカ装置
３３磁気回路
３５フレーム
３５ａ底板部
３５ｂ周壁
３５ｃ，３５ｄ振動板支持部
３７中心軸
４１第１の振動板
４１ｂ（第１の振動板の）内周部
４２第２の振動板
４２ｂ（第２の振動板の）内周部
４５ボイスコイルボビン
４６ボイスコイル
５７磁気ギャップ
５１ヨーク
５３マグネット
５５トッププレート
６１，６２エッジ
６５ガスケット
６７振動板間の密閉空間
８１リブ

Claims

駆動方向に沿って同軸に配置した第１の振動板と第２の振動板と、
音放射方向に広がった略円錐台形のフレームと、を備え、
前記第１の振動板及び前記第２の振動板の外周部は、夫々に備えられたエッジを介して前記フレーム上の振動板支持部に固定されると共に、
前記第２の振動板の内周部はボイスコイルボビンに固定され、
前記第１の振動板の内周部は前記第２の振動板に固定され、
前記第１の振動板及び前記第２の振動板と前記フレームとで囲まれた空間が密閉され、
前記空間内の気体のバネ性により前記ボイスコイルボビンを介して振動系が支持されることを特徴とするスピーカ装置。
前記第１の振動板及び前記第２の振動板は、駆動方向に沿って離れた位置の前記振動板支持部に、それぞれ支持されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
前記第１の振動板と前記第２の振動板とが連結部材よって連結されることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ装置。
前記第１の振動板及び前記第２の振動板は、振動板本体と前記外周部とが別部材からなることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のスピーカ装置。