JP2007135029A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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の薄型化に適したスピーカ装置を提供する。
【解決手段】磁気回路３３と、この磁気回路３３によって振動する振動板４１及びドライブコーン４２と、磁気回路３３および振動板４１及びドライブコーン４２を保持するスピーカフレーム３５と、振動板４１及びドライブコーン４２を保持する部分と、磁気回路３３を保持する部分とを連結する連結部２３と、を備える構成である。そして、連結部２３は、スピーカフレーム３５の円周の接線方向に対して傾斜角度αを有する傾斜面２３ａを備えており、振動板４１及びドライブコーン４２による空気流ＡＦが傾斜面２３ａに沿って流れるように構成されたスピーカ装置３０である。
【選択図】図２

Description

本発明は、スピーカ装置に関するものである。

図１は、従来の一般的な動電型の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とを有して構成されている。
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として構成されている。

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２８が貼着されている。このダストキャップ２８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。
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。

フレーム５は、通常、振動板支持部５ａとダンパ支持部５ｂとの間に、スピーカ円周方向に沿って適宜間隔で形成されたフレーム開口５ｃが複数設けられた構造とされる。このフレーム開口５ｃは、振動板９の駆動時の背圧によって発生する空気流を逃がす通気孔として機能する。
また、このフレーム開口５ｃは前述の通気孔の機能だけでなく、フレーム５の軽量化にもなっている。

以上のスピーカ装置１は、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。

ところで、最近、車載のオーディオシステムでも重低音再生用のサブウーファー等の大口径のスピーカ装置を使用する例が増えている。
このような大口径のスピーカ装置を車載用として設計する際に、車載用スピーカキャビネットや車両ドアの内側などスピーカ装置のキャビネットとして利用する箇所の奥行き寸法が限られているため、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を配置する空間を確保しなければならず、ダンパ２５の設置空間の確保のために、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る。

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。これらの問題に対して提案がなされている（例えば、特許文献１参照）。
また、スピーカ装置は、特に薄型化して設置空間が狭くなることにより、磁気回路によって発生する熱をどう冷却するかも重要な課題となってくる。スピーカ装置の冷却についてはこれまで多くの提案がなされてきている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１９１７４６号公報 特開２００３−２９９１８５号公報

ところが、薄型化したスピーカ装置を取り付けるスピーカキャビネットの内側や車両ドアの内側などの奥行きに余裕が無いため、取り付けたスピーカ装置の背面の空間が狭くなってしまう。したがって、振動板の駆動時の背圧による空気流の動きを円滑に行うことが困難である。このため、スピーカの音質が低下してしまう。また、空気流の動きが悪いと、スピーカの磁気回路で発生する熱の排熱にも支障をきたすことになる。
一方、空気流の動き円滑にするために通気孔を大きくすると、スピーカフレームの強度低下を招き、磁気回路の保持に問題が生じてくる。

本発明が解消しようとする課題としては、薄型化した従来のスピーカ装置において、振動板の駆動時の背圧による空気流の動きが円滑に行われないという問題を、スピーカフレームの強度低下を伴わずに解決することが一例として挙げられる。

請求項１に係るスピーカ装置は、磁気回路と、該磁気回路によって振動する振動板と、該磁気回路および該振動板を保持するスピーカフレームと、前記振動板を保持する部分と、前記磁気回路を保持する部分とを連結する連結部と、を備え、前記連結部は、前記スピーカフレームの円周の接線方向に対して傾斜角度を有する傾斜面を備え、前記振動板による空気流が前記傾斜面に沿って流れるように構成されたことを特徴とする。

本発明に係るスピーカ装置の最良の実施の形態は、磁気回路と、磁気回路によって振動する振動板と、磁気回路および振動板を保持するスピーカフレームと、振動板を保持する部分と、磁気回路を保持する部分とを連結する連結部と、を備えたスピーカ装置であり、その連結部は、スピーカフレームの円周の接線方向に対して傾斜角度を有する傾斜面を備えており、振動板による空気流がこの傾斜面に沿って流れるように構成されたものである。

本実施の形態のスピーカ装置によれば、薄型化したスピーカ装置において、振動板の駆動時の背圧による空気流の動きが円滑に行われないという問題を、スピーカフレームの強度低下を伴わずに解決することができる。
これによって、振動板の駆動時の背圧による空気流の動きを円滑に行うことができ、スピーカ装置の音質低下を防ぐことができる。また、空気流の動きを円滑に行うことにより、スピーカ装置の磁気回路で発生する熱を効率的に排熱できるので、磁気回路の冷却効果を上げることができる。

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

図２は、実施例１に係るスピーカ装置の斜視図、図３は実施例１に係るスピーカ装置の平面図、図４は、実施例１に係るスピーカ装置の縦断面図、図５は実施例１に係るスピーカ装置の要部拡大斜視図、図６は実施例１に係るスピーカ装置がキャビネットに装着された状態を示す概略側面図である。

図２、図３および図４に示すように、実施例１のスピーカ装置３０は、スピーカ中心線３７を中心としたほぼ同心形の構成を有しており、磁気回路３３と、この磁気回路３３が後部に取り付けられたスピーカフレーム３５と、スピーカ駆動方向に向かって同軸に配置された第１の振動板４１及び駆動部材４２（以下、ドライブコーンという）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。

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。

スピーカフレーム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が適宜取り付けられている。このスピーカフレーム３５には、スピーカ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とドライブコーン４２の振動板支持部３５ｄがそれぞれ設けられている。

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。一方、振動板支持部３５ｃ，３５ｄと、磁気回路３３を保持する底板部３５ａとは連結部２３によって適宜連結されている。この連結部２３は、スピーカ円周方向に沿って適宜間隔で開口３５ｆを複数個形成するように構成されている。

開口３５ｆは、振動板の背圧によって生じる空気流ＡＦ（図示における空気流ＡＦを示す矢印は排気時の向きを示す）が通る開口であり、背圧を逃がす通気孔として機能する。なお、スピーカフレーム３５の振動板支持部３５ｃの背面は、スピーカキャビネット６０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及びドライブコーン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、スピーカフレーム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。

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３０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３０の前面側に配置されたドライブコーン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ドライブコーン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４に示すような向きに限定するものではない。

第１の振動板４１及びドライブコーン４２のそれぞれのエッジ６１，６２は、前述のスピーカフレーム３５の２つの振動板支持部３５ｃ，３５ｄにそれぞれ固定される。

また、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ドライブコーン４２の上に重ねられた状態でドライブコーン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２８が貼着装備される。このダストキャップ２８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、ドライブコーン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及びドライブコーン４２の内周部４１ｂ，４２ｂが接合され、ボイスコイルボビン４５に固定された構造となっている。

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ドライブコーン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。

本実施例の場合、第１の振動板４１及びドライブコーン４２と、スピーカフレーム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及びドライブコーン４２が駆動される時、図４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及びドライブコーン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、ボイスコイルボビン４５が制御可能に支持されている。

このように本実施の形態の場合、振動板４１及びドライブコーン４２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空間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薄型化のスピーカ装置３０を実現できる。

前述の連結部２３について詳細に説明すると、この連結部２３は、図５に示すように、スピーカフレーム３５の円周の接線方向Ｓに対して傾斜角度αを有する傾斜面２３ａを備えている。この傾斜角度αは６０度以下の範囲が望ましい。また、この連結部２３は、板状に構成され複数設けられており、傾斜面２３ａの傾斜向きが略同一に構成されている。

また、連結部２３はスピーカ中心線３７に対してスピーカ軸方向の傾斜角度βとして３０度〜９０度の傾斜角度を有していることが望ましい。

このように連結部２３が構成されていることにより、開口３５ｆから出る空気流ＡＦ（図示の矢印とは反対向きで開口３５ｆに入る空気流）は、連結部２３の傾斜面２３ａの傾斜向きに沿って移動する。

また、連結部２３はその角部２３ｄ、２３ｅは比較的大きなＲ面にて構成されていることで、連結部２３の強度を高めたり、金型強度の低下を防止したりすることができる。

また、連結部２３は、磁気回路３３の方向に向かってその幅Ｗが漸次幅狭になるように構成され、更に、傾斜角度αが漸次変化するように構成されている。このような構成は、周知のファンの各送風フィンと似た構成であって、例えば、図５に示すように、連結部２３はその横断面の形状が振動板４１に接近した側が薄肉になる略楔形状にとなっている。この構成によれば、特にスピーカ装置の外部に空気が排出されるときの連結部２３の空気抵抗を小さくでき空気流ＡＦがスムーズに流れる。

振動板４１及びドライブコーン４２の振動によって生じた空気流ＡＦは、連結部２３の傾斜面２３ａに沿ってスピーカ中心線３７の中心にした渦流のような向きの空気流ＡＦを形成する。また、この空気流ＡＦはスピーカ中心線３７に対して略直行する方向（スピーカ平面方向）に沿った流れとなる。

このように空気流ＡＦが、スピーカ装置３０の側面方向に広がるように流れるので、スピーカ装置３０の側面側の空間（図６を参照）有効に利用できて空気流が活発になり、磁気回路３３によって発生する熱を効果的に冷却することができる。

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蛇腹構造のダンパの場合と異なり、第１の振動板４１及びドライブコーン４２には局部的に大きな変形が生じないこと、加えて、スピーカ中心線３７方向に狭いキャビネットであっても背圧を効果的に逃がすことができるため、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、図６に示すように、薄型のキャビネット６０に装着された場合において、ドライブコーン４２によって生じた背圧による空気流ＡＦは、スピーカ中心線３７に対して略直交する方向、すなわち、スピーカ装置３０の側面方向に広がるように流れるので、前述の如く渦流の如き方向（側面方向から見た場合図６のようにスピーカ法線方向）に広がって行く。

したがって、図６に示すような薄型のキャビネット６０であっても、比較的設けやすいキャビネット側面方向の空間６０ａを効果的に利用できる。この結果、スピーカ装置３０によれば、スピーカ背面側の奥行きが狭いキャビネット６０、言い換えると薄型のキャビネット６０に適用しても、効果的な背圧コントロールができ、再生音質を向上させることができる。

また、磁気回路３３の冷却作用においても、薄型のキャビネット６０の形状を有効に利用した効果的な冷却を行うことができる。

図７は、本発明に係る実施例２のスピーカ装置の要部斜視図である。
実施例２のスピーカ装置４０は、図２及び図３に示した実施例１のスピーカ装置３０において、図７に示すように、連結部７８はその横断面の形状が、中央部分７８ｅが厚肉に構成され、両端側７８ｂ，７８ｃが薄肉の流線形状に構成されている。

連結部７８の傾斜面７８ａは、その表裏両面が流線形状に構成されているので、スピーカ外に空気が排出されるとき並びに流入するときの連結部７８の空気抵抗を小さくでき開口７９を通る空気流ＡＦの流れをよりスムースにすることができる。

図８は、本発明に係るスピーカ装置の実施例３の要部斜視図である。
実施例３のスピーカ装置５０は、図２及び図３に示した実施例１のスピーカ装置３０において、図８に示すように、連結部８８間に形成される開口８９の形状が、傾斜面８８ａを備える楕円形の曲線形状となっている。この連結部８８および開口８９の構成においても、前掲の実施の形態と同様の効果があるだけでなく、開口８９が曲線形状であると、連結部８８には鋭角部分がなくなるので、外力によって生じる内部応力の集中部分を回避できて強度アップすることができる。また、磁気回路３３の保持をより強固にすることができる。
なお、上記の開口８９の曲線形状として楕円形を示したが、円形やその他、鋭角部分を有しない曲線形状であれば特に限定するものではない。

また、連結部の構成や開口の形状は、前述の各実施例の形状に限るものではなく、本発明の趣旨に沿って適宜変更できるものである。例えば、本発明の実施の形態に係るスピーカ装置においては、連結部の傾斜角αや傾斜角β並びに開口の大きさや形状等は、同じ構造のものを複数個形成した構造に限るものではなく、一つのスピーカ装置で異なった連結部や開口を備える構成とすることもできる。
この場合、異なった連結部や開口によって、空気流の向きを所望に制御することができ、キャビネットの構造やスピーカ装置が配置された環境等を考慮して最適な構造を設定することが可能であり、設置環境が広範囲の汎用性のあるスピーカ装置を提供することができる。

以上、詳述したように、本実施の形態に係るスピーカ装置３０（４０、５０）は、磁気回路３３と、磁気回路３３によって振動する振動板４１及びドライブコーン４２と、磁気回路３３および振動板を保持するスピーカフレーム３５と、振動板４１及びドライブコーン４２を保持する部分と、磁気回路３３を保持する部分とを連結する連結部２３（７８、８８）と、を備えたスピーカ装置３０（４０、５０）であり、その連結部２３（７８、８８）は、スピーカフレーム３５の円周の接線方向に対して傾斜角度を有する傾斜面２３ａ（７８ａ、８８ａ）を備えており、振動板４１及びドライブコーン４２による空気流がこの傾斜面に沿って流れるように構成されたものである。

これによって、振動板４１及びドライブコーン４２の駆動時の背圧による空気流の動きを円滑に行うことができ、スピーカ装置３０（４０、５０）の音質低下を防ぐことができる。また、空気流の動きを円滑に行うことにより、磁気回路３３で発生する熱を効率的に排熱できるので、磁気回路３３の冷却効果を上げることができる。

従来のスピーカ装置の構造を示す縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る実施例１のスピーカ装置の斜視図である。 本発明の実施の形態に係る実施例１のスピーカ装置の平面図である。 図３のＡ−Ａ線における縦断面図である。 本発明の実施の形態に係る実施例１のスピーカ装置の要部拡大斜視図である。 本発明の実施の形態に係る実施例１のスピーカ装置がキャビネットに装着された状態を示す概略側面図である。 本発明の実施の形態に係る実施例２のスピーカ装置の要部の部分斜視図である。 本発明の実施の形態に係る実施例３のスピーカ装置の要部の部分斜視図である。

符号の説明

２３、７８、８８ 連結部
２３ａ、７８ａ、８８ａ 傾斜面
３０、４０、５０ スピーカ装置
３３ 磁気回路
３５ フレーム
３５ａ 底板部
３５ｆ、７９、８９ 開口
３７ 中心軸
４１ 第１の振動板
４１ｂ （第１の振動板の）内周部
４２ 駆動部材（ドライブコーン）
４２ｂ （ドライブコーンの）内周部
ＡＦ 空気流

Claims (7)

1. 磁気回路と、該磁気回路によって振動する振動板と、該磁気回路および該振動板を保持するスピーカフレームと、前記振動板を保持する部分と、前記磁気回路を保持する部分とを連結する連結部と、を備え、
   前記連結部は、前記スピーカフレームの円周の接線方向に対して傾斜角度を有する傾斜面を備え、前記振動板による空気流が前記傾斜面に沿って流れるように構成されたことを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記連結部は板状で複数設けられ、前記傾斜面の傾斜向きが略同一に構成されたことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 前記連結部は磁気回路の方向に向かって漸次幅狭になるとともに前記傾斜角度が漸次変化するように構成されたことを特徴とする請求項１または２に記載のスピーカ装置。
4. 前記連結部はその横断面の形状が前記振動板に接近した側が薄肉になる略楔形状に構成された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。
5. 前記連結部はその横断面の形状において、中央部分が厚肉で両端側が薄肉の流線型形状に構成された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。
6. 前記連結部によって形成される開口の形状が、曲線形状に構成されたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のスピーカ装置。
7. 前記磁気回路の駆動方向に沿って同軸に配置した第１の振動板と駆動部材とを備え、
   前記第１の振動板及び前記駆動部材の外周部が、フレーム上の振動板支持部に固定されると共に、前記第１の振動板及び前記駆動部材の内周部が、接合してボイスコイルボビンに固定され、前記第１の振動板及び前記駆動部材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請求項１〜６のいずれかに記載のスピーカ装置。

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