JP2004248031A

JP2004248031A - スピーカユニット及びスピーカ装置

Info

Publication number: JP2004248031A
Application number: JP2003036646A
Authority: JP
Inventors: Koji Maekawa; 孝治前川; Tetsuya Onuma; 哲也大沼; Takeshi Ito; 剛井藤
Original assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Tohoku Pioneer Corp; Pioneer Corp
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2004-09-02

Abstract

【課題】スピーカユニットやスピーカ装置の振動を絶縁または減衰して、音に関する歪感や不安定感を与えないスピーカユニットやスピーカ装置を提供する。
【解決手段】車両用スピーカ１は、結合部１１を介してスピーカフレーム１３に取り付けられた取付用フランジ１２を有し、結合部１１はスピーカの振動を減衰する。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカユニット及びスピーカ装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスピーカ装置では、フランジ部分がクッション材を介して取付パネルに取り付けられることにより、スピーカ装置を取付パネルに取り付けている（例えば、特許文献１、実用新案文献１、特許文献２参照。）。
【特許文献１】
特開平９−７４５９３号公報（図３、密閉用クッション３）
【実用新案文献１】
実開平６−３７４６号公報（図２、クッション１２）
【特許文献２】
特開平９−１０９７８９号公報（図３、図４、クッション材５）
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記技術のいずれもクッション材を配しているものの、図１に示すごとく、取付パネルとフランジ部分とをネジやフック等の鋲螺を用いて堅固に固定しているので、クッション材は振動を絶縁することができず、スピーカの振動は鋲螺を通してパネルへ伝播していた。特に、例えば車両用スピーカ装置の場合、軽量化の要請から充分な剛性を有するパネルを採用することができず、伝播した振動によってパネル自体が振動し音を発生し、聴取者に音に関する歪感や不安定感を与えるという問題があった。
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、スピーカユニットやスピーカ装置の振動を絶縁または減衰して、音に関する歪感や不安定感を与えないスピーカユニットやスピーカ装置を提供することが一例として挙げられる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
以下、本発明について説明する。なお、本発明の理解を容易にするために添付図面の参照符号を括弧書きにて付記するが、それにより本発明が図示の形態に限定されるものではない。
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１にかかるスピーカユニット（１）は、結合部材（１１）を介してスピーカフレーム（１３）に取り付けられた取付用フランジ部（１２）を有するスピーカユニット（１）において、結合部材（１１）は、スピーカの振動を減衰する、ことを特徴とする。
【０００７】
上記課題を解決するために、請求項１３にかかるスピーカ装置（ＳＰ）は、結合部材（１１）を介してスピーカフレーム（１３）に取り付けられた取付用フランジ部（１２）を有するスピーカユニット（１）が、スピーカの振動を減衰する状態で取付パネル（５１）に取り付けられたスピーカ装置（ＳＰ）において、取付パネル（５１）は、スピーカユニット（１）が取り付けられる開口部（５２）と、開口部（５２）からスピーカユニット（１）を格納する容積部（５３）と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明にかかるスピーカユニット及びスピーカ装置の実施の形態を、車両用スピーカユニット及び車両用スピーカ装置を例として図面を用いて説明する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる車両用スピーカ１の構造を示す側断面図である。第１の実施の形態に係る車両用スピーカ１は外磁形の磁気回路を有するコーン型のスピーカである。
【００１０】
車両用スピーカ１は、結合部１１を介して、スピーカフレーム１３に取り付けられた取付用フランジ１２を有している。
【００１１】
スピーカフレーム１３は、例えばプラスチック等の剛性を有する素材で構成されている。スピーカフレーム１３には磁気回路２が固定されている。ここで、磁気回路２は、プレート２１と、磁石２２と、ポールピース２４を有するヨーク２３と、ボイスコイル２５とで構成される。
【００１２】
磁気回路２の前面には振動部３が配設されている。振動部３の中心には円錐形状のコーン３１が配置され、振動板としての役割を果たしている。コーン３１は外周をエッジ３２により支持され、スピーカフレーム１３に取り付けられている。コーン３１の中心部はダンパ３３を介してスピーカフレーム１３に取り付けられている。コーン３１の中心部にはセンタキャップ３４が配置されている。
【００１３】
プレート２１は、例えば純鉄等の磁性材料で構成され、中心部に透孔部を有した概ねリング形状で、スピーカフレーム１３に固着している。
【００１４】
磁石２２は、例えばフェライト等の強磁性材料が着磁された材料で構成され、概ねリング形状をなし、プレート２１に取り付けられている。外磁形である車両用スピーカ１では、磁石２２はバリウム・フェライト磁石が適している。
【００１５】
ヨーク２３は、例えば純鉄等の磁性材料で構成され、円盤状の形状をしており、同じ材料でできた円柱状のポールピース２４を中心位置に有し、一体として形成され、磁石２２に取り付けられている。
【００１６】
ボイスコイル２５は、例えば銅線、アルミ線、銅クラッド・アルミ線等のボイス・コイル用導線で構成され、コーン３１に取り付けられたコイルボビン（図示省略）に丸線２層巻あるいはエッジワイズ巻等によって巻かれている。プレート２１の内周面とポールピース２４の外周面の間に形成される磁気ギャップに、ボイスコイル２５はいずれにも接触することなく配置されている。
【００１７】
コーン３１は、例えば天然繊維系、人造繊維系、プラスチックス、金属等の種々の材料が使われ、直円錐形、朝顔形、おわん形等の種々の形状が採用されている。
【００１８】
エッジ３２は、例えば樹脂含浸布、ゴム等種々の材料が用いられ、コーン３１の周辺を支持すると共に、コーン３１前後の空気の流れを遮断している。
【００１９】
ダンパ３３は、例えば樹脂含浸布等種々の材料が用いられ、振動部３を支持すると共に、磁気ギャップに対する防塵の働きも有している。
【００２０】
センタキャップ３４は、例えばジュラルミン箔等で構成され、防塵の役割、振動板の一部としての高音域再生あるいは高音域カットの役割を果たしている。
【００２１】
結合部１１は、例えば合成ゴム等のエラストマーで構成され、スピーカフレーム１３と取付用フランジ１２とを結合している。結合部１１は、断面がＵ字形状或いはＳ字形状の湾曲部を有し、この湾曲部の粘弾性により、粘性摩擦式ダンパとして働く。
【００２２】
取付用フランジ１２は、例えばプラスチック等の剛性を有する素材で構成され、車両用スピーカ１をスピーカ取付パネル（図示省略）に固着する。
【００２３】
ここで、例えば、本実施の形態における車両用スピーカ１は本発明に係るスピーカユニットを、結合部１１は本発明に係る結合部材を、取付用フランジ１２は本発明に係る取付用フランジ部を、スピーカフレーム１３は本発明に係るスピーカフレームを、それぞれ構成する。
【００２４】
次に、以上の構成を有する車両用スピーカ１の働きを以下に説明する。
【００２５】
振動部３の振動の反作用により、車両用スピーカ１が振動するとき、結合部１１は粘性摩擦式ダンパとして振動絶縁効果を発揮し、振動を減衰させて取付用フランジ１２へ伝播する。
【００２６】
この結合部１１の振動絶縁効果を図３に示すモデルを用いて説明する。図３は、第１の実施の形態にかかる車両用スピーカ１の振動モデルを示す。
【００２７】
車両用スピーカ１を剛体であるスピーカ取付パネル（図示省略）に固定した場合を考えるとき、図３に示す、良く知られた１自由度振動の振動モデルとなる。ここで、結合部１１のばね係数と粘性減衰係数が振動モデルのばね係数ｋと粘性減衰係数ｃに相当し、磁気回路２と振動部３とスピーカフレーム１３の質量の総和が振動モデルの質量ｍに相当する。車両用スピーカ１の振動による力をＦ_０ｃｏｓ（ｔとするとき、運動方程式は以下で表される。
【００２８】
【数１】

この振動モデルにおいて、車両用スピーカ１の振動による力の振幅Ｆ_０とスピーカ取付パネル（図示省略）に伝わる力
【００２９】
【数２】

の比（力の伝達率）τは、
【００３０】
【数３】

で表される。ここで、ζは減衰比であり、
【００３１】
【数４】

である。また、ω_ｎはこの振動モデルの固有角振動数であり、
【００３２】
【数５】

である。即ち、この振動モデルの固有角振動数ω_ｎは磁気回路２と振動部３とスピーカフレーム１３の質量の総和ｍと結合部１１のばね係数ｋによって定まる。
【００３３】
この力の伝達率τと振動数比ω／ω_ｎとの関係は図４の通りである。
【００３４】
結合部１１が振動を絶縁するには、τ＜１とする必要があり、そのためには、図５からも判るとおり、
【００３５】
【数６】

とすればよい。
【００３６】
ところで、運転者が不快に感じる騒音は１００Ｈｚ以上の振動であることが実験を通じて判っている。よって、この振動モデルの固有角振動数ω_ｎが上式を満たすようにすれば、即ち、
【００３７】
【数７】

を満たせば、車両用スピーカ１の１００Ｈｚ以上の振動に対して結合部１１は振動減衰効果を発揮し、振動を減衰させ、運転者の感じる不快は軽減される。
【００３８】
また、この振動モデルの固有角振動数ω_ｎが上式を満たすとき、減衰比ζが小さいほうが振動絶縁効果は大きいが、共振時の振幅を抑えるために減衰比ζを小さくはできない。よって、耳障りな周波数帯や音質改善に寄与する周波数帯の全体にわたって、特に、振動モデルにおける固有角振動数付近の振動数の騒音に対して、音に関する歪感や不安定感を運転者が感じないように、結合部１１の粘性減衰係数ｃを操作する。
【００３９】
なお、操作すべき磁気回路２と振動部３とスピーカフレーム１３の質量の総和ｍ及び結合部１１のばね係数ｋ、粘性減衰係数ｃは実験によって求める。
【００４０】
上記第１の実施の形態は以下の効果を有する。
● 結合部１１の材質、形状を変化させることで、結合部１１のばね係数ｋを所定の値の範囲内に操作することが可能となる。このばね係数ｋの操作により、車両用スピーカ１の振動に対して結合部１１は振動減衰効果を発揮し、振動を減衰できる。よって、車両用スピーカ１の振動の反作用によって発生する振動のうち、人に耳障りな周波数帯や音質改善に寄与する周波数帯であるとされる１００Ｈｚ以上の振動を減衰する値に結合部１１のばね係数ｋを設定することで、人に耳障りな周波数帯の騒音を抑えることができる。
● 結合部１１の材質、形状を変化させることで、結合部１１の粘性減衰係数ｃを所定の値の範囲内に操作することが可能となる。この粘性減衰係数ｃの操作により、耳障りな周波数帯や音質改善に寄与する周波数帯の全体にわたって、特に、振動モデルにおける固有角振動数付近の振動数の騒音に対して、音に関する歪感や不安定感を運転者が感じないようにすることができる。
【００４１】
なお、実施の形態は、上記に限定されるものではなく、例えば以下のように変形してもよい。
○ 上記第１の実施の形態では、結合部１１は、スピーカフレーム１３、取付用フランジ１２のいずれとも別個の部品であるとしていたが、結合部１１は、スピーカフレーム１３、取付用フランジ１２のうち少なくともいずれか一方と一体の部品であるとしてもよい。例えば、結合部１１と取付用フランジ１２とを一体成型してもよい。この場合、結合部１１の湾曲部の厚さを操作することで、結合部１１のばね係数ｋと粘性減衰係数ｃが所定の値の範囲内にすることが可能となる。更に、結合部１１はエッジ３２と一体成型してもよい。結合部１１の変形例を図５に示す。（ａ）は結合部１１の断面がＳ字形状の湾曲部１１ａを有する例を、（ｂ）はＵ字形状或いはＳ字形状等の湾曲部を有さずゴム等の粘弾性体で結合部１１ｂを構成する例を、（ｃ）は結合部と取付用フランジとエッジとが一体の部品１４として粘弾性素材で形成された例を示している。
○ 結合部１１は振動減衰効果を発揮し車両用スピーカ１の振動を減衰できるのであれば、取付用フランジ１２の全周にわたって設置する必要はない。車両用スピーカ１の振動の減衰に必要な箇所に配されることで、結合部１１の形状、大きさを変化させることが可能となり、結合部１１のばね係数ｋと粘性減衰係数ｃをより広い範囲で操作することが可能になる。
○ 上述の第１の実施の形態では、外磁形の磁気回路を有するコーン型の車両用スピーカ１を説明したが、外磁形に限定されるわけでなく、例えば、内磁形の磁気回路を有する車両用スピーカにも適用できる。内磁形の場合、磁石はアルニコ磁石が適している。また、ドーム型、ホーン型の車両用スピーカにも適用できる。
【００４２】
（第２の実施の形態）
図６は、上記第１の実施の形態にかかる車両用スピーカ１をドアパネル５１に固着した第２の実施の形態にかかる車両用スピーカ装置を示す側断面図である。
【００４３】
上述の第１の実施の形態では車両用スピーカ１を説明したが、第２の実施の形態では、上記第１の実施の形態にかかる車両用スピーカ１をドアパネル５１に固着した車両用スピーカ装置ＳＰを説明する。尚、上記第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付し、それらの説明は以下において省略する。
【００４４】
ドアパネル５１は、車両の軽量化のために、例えば、射出成型された樹脂系薄板で作られる。ドアパネル５１には、車両用スピーカ１が取り付けられる開口部５２があり、開口部５２後方には車両用スピーカ１を格納する格納部５３が備わっている。
【００４５】
格納部５３は、車両用スピーカ１が振動するときの抵抗を減じる目的で、後面が開放されている。よって、ドア内に浸入する水滴が格納部５３へ流れ込むのを防ぐ防水部５４を有している。
【００４６】
ここで、例えば、本実施の形態におけるスピーカ装置ＳＰは本発明に係るスピーカ装置を、ドアパネル５１は本発明に係る取付パネルを、開口部５２は本発明に係る開口部を、格納部５３は本発明に係る容積部を、防水部５４は本発明に係る防水部を、それぞれ構成する。
【００４７】
上記第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態が有する効果の他に、以下の効果を有する。
● 車両用スピーカ１は格納部５３に格納されているので、車両用スピーカ１は発する音がドア空間内に反響するのを抑えることが可能となる。
● 格納部５３に格納されているので車両用スピーカ１の防塵が期待できる。
【００４８】
なお、実施の形態は、上記に限定されるものではなく、例えば以下のように変形してもよい。
○ 格納部５３は、後面を開放せず、密閉構造としてもよい。この場合、水滴の浸入の恐れがないので、防水部５４は不要となる。
○ 上記第２の実施の形態では、格納部５３と防水部５４とを別の部品としていたが、格納部を形成する壁面で防水部の機能を兼用する構成としても良い。部品数を減らすことで、製造コストを低減が図れる。
○ 取付用フランジ１２はクッション材を介してドアパネル５１に取り付けられる構造としてもよい。クッション材が追加されることで振動減衰効果を確保しつつ、固有角振動数付近の振動数の騒音を抑えることが可能となり、耳障りな周波数帯や音質改善に寄与する周波数帯の全体にわたって、音に関する歪感や不安定感を更に減じることが可能となる。
○ 上記第２の実施の形態では、ドアパネル５１に適用した例を用いて説明したが、これに限定されるわけではない。例えばリアパネル等であって取付パネルの部分が充分な剛性を有しておらず、スピーカ装置ＳＰの発する振動が問題となる箇所に本発明は適用できる。
○ 本発明にかかるスピーカユニット及びスピーカ装置の実施の形態を、車両用スピーカユニット及び車両用スピーカ装置を例として説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。充分な剛性を有しておらず、スピーカの発する振動が問題となる取付パネルであれば適用可能である。例えば、オートバイのパネルや、船舶のドアパネルなど移動体のドアパネルに適用可能である。
【００４９】
前記実施の形態から把握できる請求項記載以外の技術思想（発明）について、以下にその効果とともに記載する。
■ 請求項５乃至請求項７のいずれかに記載の発明において、或いは、請求項１７乃至請求項１９のいずれかに記載の発明において、スピーカユニットの質量を操作することでスピーカユニットが形成する振動モデルの固有角振動数を操作する構成としても良い。スピーカユニットの発する振動を減衰することが可能となる。
■ 請求項２６に記載の発明において、容積部を形成する壁面で防水部の機能を兼用する構成としても良い。
■ 請求項１３乃至請求項２６のいずれかに記載の発明において、結合部材は、スピーカユニットが取付パネルに取り付けられた状態で、スピーカユニットの発する振動のうち特定の周波数帯の振動を減衰する構成としても良い。実際にスピーカが使用される状態で生じる振動を減衰することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、フランジ部分がクッション材を介して取付パネルに取り付けられることにより、スピーカ装置を取付パネルに取り付けていることを示す、従来技術の説明図である（実開平６−３７４６号公報の図２から該当箇所を取り出した拡大した。符号は適宜変更した）。
【図２】図２は、本発明の第１の実施の形態にかかる車両用スピーカ１の構造を示す側断面図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態において、車両用スピーカ１を剛体であるスピーカ取付パネル（図示省略）に固定した場合の１自由度振動の振動モデルを示す図である。
【図４】図４は、力の伝達率τと振動数比ω／ω_ｎとの関係を示す図である（機械工学便覧新版２刷、日本機械学会昭和６３年５月１５日発行、Ａ３−５５頁、図１１０から引用）。
【図５】図５は、第１の実施の形態において、結合部１１の変形例を示す図である。
【図６】図６は、車両用スピーカ１をドアパネル５１に固着した第２の実施の形態にかかる車両用スピーカ装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
ＳＰ：車両用スピーカ装置
１：車両用スピーカ
１１，１１ａ，１１ｂ：結合部
１２：取付用フランジ
１３：スピーカフレーム
５１：ドアパネル
５２：開口部
５３：格納部
５４：防水部

Claims

結合部材を介してスピーカフレームに取り付けられた取付用フランジ部を有するスピーカユニットにおいて、
前記結合部材は、スピーカの振動を減衰する
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項１に記載のスピーカユニットにおいて、
前記結合部材は、前記スピーカユニットの発する振動のうち特定の周波数帯の振動を減衰する
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項２に記載のスピーカユニットにおいて、
前記特定の周波数帯の振動は、１００Ｈｚ以上の振動である
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項１乃至請求項３に記載のスピーカユニットにおいて、
前記スピーカユニットが形成する振動モデルにおいて、
前記振動モデルにおける変数が所定の値の範囲内となるよう、前記結合部材は操作されている
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項４に記載のスピーカユニットにおいて、
前記操作される変数は、前記結合部材のばね係数である
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項４又は請求項５に記載のスピーカユニットにおいて、
前記操作される変数は、前記スピーカユニットの発する振動のうち特定の周波数帯の振動を減衰する値に設定されている
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項６に記載のスピーカユニットにおいて、
前記特定の周波数帯の振動は、１００Ｈｚ以上の振動である
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項１乃至請求項７に記載のスピーカユニットにおいて、
前記スピーカユニットが形成する振動モデルにおいて、
前記結合部材は、前記特定の周波数帯以外の周波数における振動が過大とならないよう、前記操作される変数以外の変数が所定の値の範囲内となるよう操作されている
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項８に記載のスピーカユニットにおいて、
前記特定の周波数帯以外の周波数における振動は、前記振動モデルにおける固有角振動数における振動であり、
前記操作される変数以外の変数は、前記結合部材の粘性減衰係数である
ことを特徴とするスピーカユニット。
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のスピーカユニットにおいて、
前記結合部材は、前記スピーカフレームと前記取付用フランジ部のうち少なくともいずれか一方と一体の部品であることを特徴とするスピーカユニット。
請求項１乃至請求項９のいずれかに記載のスピーカユニットにおいて、
前記結合部材は、前記スピーカフレームと前記取付用フランジ部のいずれとも別個の部品であることを特徴とするスピーカユニット。
請求項１乃至請求項１１のいずれかに記載のスピーカユニットにおいて、
前記結合部材は、スピーカの振動の減衰に必要な箇所に配されている
ことを特徴とするスピーカユニット。
結合部材を介してスピーカフレームに取り付けられた取付用フランジ部を有するスピーカユニットが、スピーカの振動を減衰する状態で取付パネルに取り付けられたスピーカ装置において、
前記取付パネルは、
前記スピーカユニットが取り付けられる開口部と、
前記開口部から前記スピーカユニットを格納する容積部と、
を備えていることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１３に記載のスピーカ装置において、
前記結合部材は、前記スピーカユニットの発する振動のうち特定の周波数帯の振動を減衰する
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１４に記載のスピーカ装置において、
前記特定の周波数帯の振動は、１００Ｈｚ以上の振動である
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１３乃至請求項１５に記載のスピーカ装置において、
前記スピーカユニットが形成する振動モデルにおいて、
前記振動モデルにおける変数が所定の値の範囲内となるよう、前記結合部材は操作されている
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１６に記載のスピーカ装置において、
前記操作される変数は、前記結合部材のばね係数である
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１６又は請求項１７に記載のスピーカ装置において、
前記操作される変数は、前記スピーカユニットの発する振動のうち特定の周波数帯の振動を減衰する値に設定されている
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１８に記載のスピーカ装置において、
前記特定の周波数帯の振動は、１００Ｈｚ以上の振動である
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１３乃至請求項１９のいずれかに記載のスピーカ装置において、
前記スピーカユニットが形成する振動モデルにおいて、
前記結合部材は、前記特定の周波数帯以外の周波数における振動が過大とならないよう、前記操作される変数以外の変数が所定の値の範囲内となるよう操作されている
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項２０に記載のスピーカ装置において、
前記特定の周波数帯以外の周波数における振動は、前記振動モデルにおける固有角振動数における振動であり、
前記操作される変数以外の変数は、前記結合部材の粘性減衰係数である
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１３乃至請求項２１のいずれかに記載のスピーカ装置において、
前記結合部材は、前記スピーカフレームと前記取付用フランジ部のうち少なくともいずれか一方と一体の部品であることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１３乃至請求項２１のいずれかに記載のスピーカ装置において、
前記結合部材は、前記スピーカフレームと前記取付用フランジ部のいずれとも別個の部品であることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１３乃至請求項２３のいずれかに記載のスピーカ装置において、
前記結合部材は、スピーカの振動の減衰に必要な箇所に配されている
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１３乃至請求項２４のいずれかに記載のスピーカ装置において、
前記容積部は、密閉空間又は後面開放空間のいずれかを形成する
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項２５に記載のスピーカ装置において、
前記容積部が後面開放空間を形成するとき、当該後面開放部分から前記容積部への水滴の浸入を防ぐ防水部を有する
ことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１３乃至請求項２６のいずれかに記載のスピーカ装置において、
前記取付用フランジ部は、クッション材を介して前記取付パネルに取り付けられている
ことを特徴とするスピーカ装置。