説明

スピーカのフレームとコーンのジョイント構造

【課題】スピーカの、固定部と可動部のジョイント部品に多孔質のプラスティック材料を使うことができるが、多孔質プラスティック材料の圧縮伸張方向の弾力性の変位と力の線形性が極めて悪く、良好な音響特性が得られない。
【解決手段】フレームとコーンのジョイント部に、コーンの運動方向と直角方向に圧縮した状態で、多孔質プラスティック材料を用いる。

【発明の詳細な説明】
【用語の定義】
【0001】
請求項を含む全文を通じ、{}内の内容は{}外の内容に優先して意味を持つものとする。
【技術分野】
【0002】
スピーカのダンパやエッジの構造と材料
【背景技術】
【0003】
近年、スピーカの{小型化、細型化、薄型化}に伴って、性能確保のための技術開発や製造方法の開発が盛んである。全体の形状が小さくなると、要求される性能を満足するには多くの難しい課題を解決しなければならない。それらの課題の中に、{ボイスコイルとコーンをしっかり支え}、{コーンやボイスコイルを自由に動かし}、{空気の流れを遮断する}というような、それぞれ相矛盾するファクターがある。エッジとダンパについては、構造や材質は多様であるが、いずれも寸法上の制約があって選択肢は広くない。設計現場では、遭遇する矛盾要因について妥協点を探り、決定しているのが現状である。
【課題を解決するための手段】
【0004】
スピーカの{可動部を固定部と連結する機能}をジョイント部とし、
ジョイント部のコーンとの接触面を接触面Aとし、ジョイント部のフレームとの接触部を接触面Bとし、
接触面Aと接触面Bがスピーカのボイスコイルの運動方向と平行となるような構造とする。ジョイント部品を、変形が自在な多孔質プラスティック材料またはそれに類似の材料で作る。なおかつ、ジョイント部を接着面に垂直の方向に圧縮した状態で組み上げる。
ジョイント部には以下の第1から第4の機能がある。
【0005】
第1に、ボイスコイルの磁気ギャップに対する{水平センタリングと垂直センタリング}
第2に、ボイスコイルの{駆動力と変位}の関係を一定に保ち、かつ低音再生における過大振幅を抑制する。
第3に、接触面Aと接触面Bの{異質材料による振動伝搬特性の不連続性}に起因する{定在波や共振}で発生する異常音の抑制。
第4に、ジョイント部の裏と表の圧力差に負けないジョイント部の振動方向の強度。
第5に、ジョイント部の{機械的寸法精度のバラツキや組み立て精度}がスピーカの信頼性に与える影響が大きい。
【0006】
本案発明によって、上記の条件を満足する範囲を従来方式よりも大幅に広げることができる。
【0007】
[図1]は本案発明の一実施例の原理説明図である。
1は音響放射板のコーン、2は固定部のフレーム、3はコーンを支えるジョイント部、4の矢印はコーンの運動の方向である。
横軸Xはフレームとコーンの中心軸のずれ方向、縦軸Yはコーンの運動方向を示す。
【0008】
[図1](a)はコーンが静止している状態を示す。
[図1](b)はコーンが矢印方向に動いた場合の状態を示す。
[図1](c)はコーンが矢印方向に動いた場合の状態を示す。
【0009】
ジョイント部の接触面Aはコーンの振動に追従するよう{接着または固定}されている。ジョイント部の接触面Bはフレームに{接着または固定}されている。
コーンが振動すると、ジョイントの接触面Aは図中矢印の方向に上下する。
この上下運動によって、ジョイント部は菱形に変形して応力を生む。
ジョイント部はフレームとコーンによって挟まれ、静止状態で圧縮されていることから、コーンの上下運動に対し伸張できる状態にある。ジョイント部の変位と応力の関係の直線性は極めて良い。
また、上方向と逆方向とのジョイント部の{変位と応力}の関係が対称であることから、第2高調波が極めて少ない。
【0010】
また、ジョイントが多孔質であることから、ジョイント内部で振動エネルギーを吸収するので、コーンの端面に近い部分での振動エネルギーの反射が軽減され、反射による局部共振が軽減される。
【0011】
[図2]は図1のジョイント部の性質の説明図である。
図2の図1と同番号は同機能である。
5はジョイント部をフレームとコーンによって圧縮する方向を示す。
6はジョイント部が圧縮されていない状態、すなわち図(a)の状態でコーンを縦軸方向に動かしたときの{変位と応力}の関係である。
7はジョイント部が横軸方向に圧縮されている場合、すなわち図(b)の状態でコーンを縦軸方向に動かしたときの{変位と応力}の関係を示すグラフである。
8はジョイント部が横軸方向に圧縮されている場合、すなわち図(b)の状態でジョイント部をコーンの中心軸に垂直に変位させたときの、{変位と応力}の関係を示すグラフである。
Yはコーンの振動方向の変位、Fyは、Y軸方向のジョイント部のY軸方向の変位に対する応力である。
Xはコーンの振動方向に垂直方向の変位、Fxは、X軸方向のジョイント部のX軸方向の変位に対する応力である。
【0012】
[図2](a)はジョイント部が圧縮されていない場合の形状を示す。
[図2](b)はジョイント部が横軸方向に圧縮されている場合の形状を示す。
[図2](c)はジョイント部が圧縮されていない場合のジョイント部の縦軸方向の{変位と応力}関係の説明図である。
[図2](d)はジョイント部が横軸方向に圧縮されている場合のジョイントの縦軸方向の{変位と応力}の関係の説明図である。
[図2](e)はジョイント部が横軸方向に圧縮されている場合のコーンの中心軸に垂直な方向のジョイント部の{変位と応力}の関係の説明図である。
【0014】
ジョイント部の素材が多孔質のプラスティック材料の場合、自由形状の状態では、圧縮に対してはフレキシブルであるが、伸張に対しては応力が大きく、ほとんど伸びない。このことは、圧縮に対してはシワが発生することで、簡単に変形するが、伸張に対しては、素材の引っ張り弾性率との関係で変形することから、圧縮と伸張の応力に大きな違いが出るものと考えられる。
【0015】
従って、ジョイント部が自由形状の状態で、フレームとコーンに接着していると、コーンの振動方向に対して{直線性を確保した可動範囲}は狭くなる。この特性を図2(c)グラフ6に示す。グラフ6は、振動方向Yの変位に対する応力Fyが急激に大きくなることを示している。
【0016】
ジョイント部品を圧縮した状態でフレームとコーンに接着した場合、ジョイント部品の伸張に対する{直線性を確保した可動範囲}は、広くなる。この特性を図2(d)グラフ7に示す。グラフ7は、振動方向Yの変位に対する応力Fyが広範囲にわたり直線性を維持していることを示している。
【0017】
ジョイントが圧縮された状態でフレームとコーンに挟まれることによって、コーンの中心軸と垂直方向の変位に対するジョイント部品の応力は大きくなる。
従って、コーンの中心軸の安定性が増す。この特性を図2(e)のグラフ8に示す。
【0018】
[図3]はジョイントの内部に、コーンの中心軸に垂直な方向のスティフネスを補強するために板材を組み込んだ状態の説明図である。
図1、図2、と同番号は同機能である。9は横軸方向スティフネスの補強材料。
9は横軸方向のスティフネスの特性図。
10は縦軸方向のスティフネスの特性図である。
[図3](a)はコーンが自由状態の図を示す。
[図3](b)はコーンが矢印の方向に動いた場合のジョイント部の変形を示す。
[図3](c)はコーンが矢印の方向に動いた場合のジョイント部の変形を示す。
[図3](d)はジョイント部の縦軸方向の{変位と応力}の関係の説明図である。
[図3](e)はジョイントの縦軸方向の{変位と応力}の関係の説明図である。
【0019】
コーン中心軸とフレーム中心軸にぶれが生じると、コーンと直結しているボビンの磁気ギャップに対する中心軸がずれ、スピーカの再生特性に致命的な障害が発生する。従ってジョイント部はコーンの振動方向には動くが、中心軸のぶれは最小限に抑えなければならない。コーンやボビンの、何らかの条件で発生するアンバランスにより、局部的な異常振動が発生することがある。このような異常振動は{異常音の発生や破壊}の原因になり、回避されなければならない。そのため、できる限り、コーンとフレームの中心軸のずれが生じない構造が望ましい。
【0020】
本案発明のジョイント部は素材が変形自在な素材により構成されていることから、横方向の軸のぶれについては問題が発生しないよう設計されなければならない。
図3(a)の3、ジョイント部は内部に、9なる板材がサンドイッチ状に組み込まれている様子を示す。板材は図のようにコーンの中心軸に垂直に設けられていることから、ジョイント部の横方向の変形に対し応力を大きくする効果がある。
コーンの振動方向の変位に対して、9の板材の位置関係はジョイント部の変形に逆らわず変形する。
【0021】
図3(b)と図3(c)はその板材の位置の変形の様子を示す。
図3(d)は、{コーンの振動方向}のジョイント部のスティフネスの特性を示す。
横軸はコーンの振動方向の変位Xを示す。縦軸はその変位に対するジョイント部の応力Xである。変位Xに対する応力Yの比例範囲は広範囲であることを示す。
図3(e)は、{ジョイント部の板材8の効果}による{コーンの中心軸に垂直方向}のジョイント部のスティフネスの特性を示す。横軸はコーンの中心軸に垂直な変位Yを示す。縦軸はその変位に対するジョイント部の応力Yである。変位Xに対し応力Yは急激に大きくなり、中心軸のぶれに対し効果的な特性であることを示す。
【0022】
[図4]はジョイント部の接触面Aと接触居面Bの接触面に接着剤を用いない場合の説明図である。11,12,13,14はジョイント部が振動方向にずれが生じないようはみ出し止めである。ジョイント部は{振動方向の垂直方向}に圧縮されて組み込まれていることから、小さなはみ出し止めの構造を設けることにより、振動方向にずれることはない。組み立て工程から、ジョイント部の接着工程を省略できることは、製造工程の簡素化に効果が大きい。
【0023】
以上の説明のとおり、本案発明のジョイント構造はスピーカのダンパやエッジに要求される機能を満足する。
【発明の効果】
【0024】
線形性と線形性範囲の改善、
コーンやエッジの局部共振の軽減
エッジとダンパを同一部品で構成する簡素な構造
フレームとコーンのジョイントに、接着剤を使う必要がなくなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0025】
小型、細身型、平型、などの窮屈な寸法のスピーカへの応用
小型で広いダイナミックレンジを持つスピーカへの応用
【実施例】
【0026】
上記に同じ
【産業上の利用可能性】
【0027】
より{細型、薄型、平型、小型}のスピーカ
{細型、薄型、平型、小型}スピーカの性能改善
音響機器のデザインの自由度を広げる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本案発明の一実施例の構造説明図
【図2】本案発明の一実施例の構造説明図
【図3】本案発明の一実施例の構造説明図
【図4】本案発明の一実施例の構造説明図

【特許請求の範囲】
【請求項1】
スピーカのフレームとコーンを連結する部分をジョイント部とし、
コーンのジョイント部との接触面を接触面Aとし、
フレームとジョイント部との接触面を接触面Bとし、
接触面Aと接触面Bがスピーカのコーンの運動方向と平行であることを第1の特徴とし、
ジョイント部が多孔質プラスティック材料であることを第2の特徴とし、
ジョイント部が、接触面Aと接触面Bによって圧縮された状態で組み立てられていることを第3の特徴とし、
上記、第1と第2と第3の特徴を有するジョイント部。
【請求項2】
請求項1に定義のジョイント部が、{多孔質プラスティック、 そしてまたは 天然繊維、そしてまたは 金属繊維、そしてまたは プラスティック繊維}との複合材料で構成されていることを第4の特徴とするジョイント部。
【請求項3】
請求項1または請求項2に定義するジョイント構造において、接触面AまたはBと垂直方向に{金属 または プラスティック または 紙 または 木質}の薄板を織り込んだことを第5の特徴とするジョイント部。
【請求項4】
請求項1と2と3に定義するジョイント構造において、
接触面A または 接触面B に接着剤を使わないことを第6の特徴とし、
ジョイント部の接触面Aがコーンの振動方向にずれないよう、コーン側に、はみ出し止めの構造を有することを第7の特徴とし、
ジョイント部の接触面Bがコーンの振動方向にずれないよう、フレーム側に、はみ出し止めの構造を有することを第8の特徴とし、
上記、第6と{第7と第8}または{第7または第8}の特徴を有するジョイント部。
【請求項6】
請求項1と2と3と4と5に定義するジョイント部を有するスピーカまたはそのスピーカを有する音響再生装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−74618(P2013−74618A)
【公開日】平成25年4月22日(2013.4.22)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−227363(P2011−227363)
【出願日】平成23年9月26日(2011.9.26)
【出願人】(392004015)
【Fターム(参考)】