JP4527599B2 - Variable frequency characteristic type speaker device - Google Patents
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Description
本発明は、周波数特性可変型スピーカ装置に関する。 The present invention relates to a frequency characteristic variable speaker device.
図1は、従来の一般的な動電型スピーカ装置1の構成を示したものであり、その構成は、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とを備えている。
FIG. 1 shows a configuration of a conventional general
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。
The
A gap between the inner periphery of the
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。
The
In addition, a
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の外周に遊嵌されると共に、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。
The cylindrical voice coil bobbin 11 is loosely fitted on the outer periphery of the
Usually, as the
The
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5の軽量化に貢献する。
Normally, the frame 5 has a structure in which an opening 5c is appropriately provided between the diaphragm support portion 5a and the damper support portion 5b. The opening 5c functions as a vent hole for releasing back pressure when the
以上のスピーカ装置1は、図示せぬ入力端子および錦糸線を介して、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。
When the sound signal is input to the
このほか、スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段の負スティフネスを減少させることにより、低音再生能力をもたせたスピーカ装置も知られている(特許文献3,4)。この場合、スピーカユニットの振動系に負のスティフネスを与える手段のスティフネスを可変にすることにより、発生する負のスティフネスを調整し、低域特性を変更できるようにしている。
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。
By the way, recently, an in-vehicle audio system that incorporates a speaker device for reproducing heavy bass such as a woofer or a subwoofer is increasing.
In the case of such a vehicle-mounted speaker device, it is important to make the speaker device thin so that the speaker device can be incorporated even in parts where the depth dimension is limited, such as a vehicle door or a ceiling panel. Yes.
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。
However, in the
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。
Further, since the
Furthermore, due to deformation of the bellows during vibration propagation between adjacent bellows on the
一般に、スピーカの最低共振周波数f0は、前記スピーカの振動系重量をMms、前記スピーカのトータルコンプライアンス(バネ定数の逆数)をCmsとすると、f0=(1/2π)×√(1/(Mms×Cms))で決定され、図1のダンパ支持型のスピーカ装置ではバネ成分がダンパと振動板のエッジ自身のもつバネ性とで構成され、これらのバネ定数は固定であるため、このバネ定数に直結している最低共振周波数もそれぞれのスピーカユニットに対して固定されたものである。 In general, the lowest resonance frequency f 0 of the speaker is f 0 = (1 / 2π) × √ (1 where M ms is the vibration system weight of the speaker and C ms is the total compliance (reciprocal of the spring constant) of the speaker. / (M ms × C ms )), and in the damper-supported speaker device of FIG. 1, the spring component is composed of the damper and the spring property of the edge of the diaphragm itself, and these spring constants are fixed. Therefore, the lowest resonance frequency directly connected to this spring constant is also fixed to each speaker unit.
また、特許文献3,4に記載のスピーカ装置では、スプリングの圧縮力の変更により、低域特性を可変できる構成としているが、この場合は、あくまでメーカの製作段階において変更設定できる構造であり、最終ユーザー側で所望の低域特性を得るように調整することはできない。
Moreover, in the speaker devices described in
本発明が解決しようとする課題としては、従来のダンパ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、長期使用で前記ダンパの機械疲労が生じ、これによる振動板の支持性能の低下が故障の原因となるという問題、前記ダンパの変形によって特異な振動や擦れ音が発生するという問題、さらに、ユーザー側で簡単に周波数特性を好みに応じて変更できないという問題がそれぞれ一例として挙げられる。 Problems to be solved by the present invention include the problem that it is difficult to shorten the axial dimension of the speaker device for securing a conventional damper installation space, mechanical fatigue of the damper occurs during long-term use, and the diaphragm due to this The problem is that the lowering of the support performance causes failure, the problem that the vibration of the damper causes unusual vibration and rubbing noise, and the problem that the user cannot easily change the frequency characteristics according to their preference. Each is given as an example.
本発明の請求項1に係る周波数可変型スピーカ装置は、駆動方向に沿って配置された振動板と、ボイスコイルの駆動を前記振動板に伝えるドライブコーンと、を備え、前記振動板および前記ドライブコーンの外周部がフレーム上の振動板支持部に固着されると共に、前記振動板および前記ドライブコーンの内周部が互いに接合されてボイスコイルボビンに固着され、前記フレームの外周部に、前記振動板および前記ドライブコーンと前記フレームとで画成される密閉空間に連通する密閉中空アタッチメントが脱着可能に取り付けられ、前記密閉空間の空気バネ定数が容積の異なる前記密閉中空アタッチメントの交換により可変とされることを特徴とする。 According to a first aspect of the present invention, there is provided a variable frequency speaker device comprising: a diaphragm disposed along a driving direction; and a drive cone that transmits driving of a voice coil to the diaphragm. The diaphragm and the drive The outer peripheral part of the cone is fixed to the diaphragm support part on the frame, and the inner peripheral part of the diaphragm and the drive cone are joined to each other and fixed to the voice coil bobbin, and the diaphragm is fixed to the outer peripheral part of the frame. A sealed hollow attachment communicating with a sealed space defined by the drive cone and the frame is detachably attached, and an air spring constant of the sealed space is made variable by replacing the sealed hollow attachment having a different volume. It is characterized by that.
以下、本発明に係る周波数可変型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。 Hereinafter, embodiments of a variable frequency speaker device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図2は、本発明に係る周波数可変型スピーカ装置の実施の形態の縦断面図である。図2に示すように、この実施形態のスピーカ装置30は磁気回路33と、この磁気回路33が後部内壁に取り付けられたフレーム35と、駆動方向に向って同軸に配置された振動板41およびボイスコイルの駆動を振動板41に伝えるドライブコーン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、フレーム35に脱着可能に嵌挿され、かつ前記振動板41およびドライブコーン42の間の密閉空間に連通する密閉中空アタッチメント70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。
FIG. 2 is a longitudinal sectional view of an embodiment of a variable frequency speaker device according to the present invention. As shown in FIG. 2, the
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。
The
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、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がそれぞれ装備されている。
この2つの振動板支持部35c,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。
The
The
Between the two diaphragm support
振動板41およびドライブコーン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、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とするのがよい。
The
The
スピーカ装置の前面側に配置される振動板41は、中央の開口の径が、スピーカ装置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おり、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、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および膨出部62aの凹凸の向きは、図2の向きに限定されるものではない。
The
Further, the
In addition, the direction of the unevenness | corrugation of the
以上の振動板41およびドライブコーン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、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とで挟持されて、振動板支持部35cに固定されている。
The
The
また、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。
Further, the inner
A
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、振動板41およびドライブコーン42の内周部41b,42bが接合され、ボイスコイルボビン45に固定された構造を得ている。
The inner
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、半径方向および軸方向の位置決めが成されている。
The cylindrical
振動板41およびドライブコーン42と、フレーム35とで囲まれる領域が主空気バネ空間(密閉空間)67となる。この主空気バネ空間を画成するフレーム35の側部には、後述する密閉中空アタッチメント70を装着する差込み口35hが形成されている。この差込み口35hの部分を除いて主空気バネ空間67は気密空間となっている。
A region surrounded by the
密閉中空アタッチメント70は、本実施の形態の場合、図2に示すように矩形箱型の形態を成し、その側部には、フレーム35の差込み口35hに気密状態に、かつ脱着可能に嵌挿される差込み口70aが形成されている。密閉中空アタッチメント70内はその差込み口70aの部分を除いて気密空間となっており、この気密空間が副空気バネ空間73となる。そして、密閉中空アタッチメント70をフレーム35に嵌挿した状態では、振動板41およびドライブコーン42で挟まれた主空気バネ空間67とアタッチメント70内部の副空気バネ空間73とが合体してスピーカ装置の全体密閉空気バネ空間が形成される。
In the case of the present embodiment, the sealed
ボイスコイルボビン45の軸方向変位によって振動板41およびドライブコーン42が駆動される時、図示の如く、振動板41とドライブコーン42との間およびアタッチメント70内の密閉空間に封入されている空気などの気体が振動板41およびドライブコーン42の変位およびエッジ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、このエッジ61a,62a自身のバネと、密閉空間の容積により規制される空気バネとによってボイスコイルボビン45が制御可能に支持される。
When the
ここで、空気バネは振動板41とドライブコーン42との振動面積の差が小さい程、また、密閉空間の容積が大きい程、柔らかくなる。本実施の形態において、振動板41の有効面積とドライブコーン42の有効面積との差をΔS、密閉中空アタッチメント70の容積を加えた密閉空間全体の容積をVとすると、バネの硬さ、即ち空気バネのバネ性を表わすバネ定数のスティフネスは、ΔS/Vに比例する。
Here, the air spring becomes softer as the difference in vibration area between the
本実施の形態では、容積の異なる3種類の密閉中空アタッチメント70(1),70(2),70(3)がスピーカユニットに付属されており、この密閉中空アタッチメント70(1),70(2),70(3)を交換することにより、密閉空間全体の容積V、したがってバネ定数が変わり、ユーザーが好みの最低共振周波数f0を、密閉中空アタッチメントを交換するだけで、ユーザー自身が簡単に選択できる。密閉中空アタッチメントをさらに多数準備しておくことにより、副空気バネを使用しない状態(図2で閉鎖アタッチメント74によりフレーム35の差込み口35hを開放する)から、機構上ギリギリに空気バネを利かせた状態まで、ユーザーがこの空気バネのバネ定数を自由に選択できる。
In the present embodiment, three types of sealed hollow attachments 70 (1), 70 (2), 70 (3) having different volumes are attached to the speaker unit, and these sealed hollow attachments 70 (1), 70 (2 ), 70 (3), the volume V of the entire sealed space, and hence the spring constant, changes, and the user can easily change the desired minimum resonance frequency f 0 by simply replacing the sealed hollow attachment. You can choose. By preparing a larger number of sealed hollow attachments, the air springs were applied to the mechanism just after the state in which the auxiliary air spring was not used (the
実際に異なる容積の密閉中空アタッチメント70を付けて密閉空間全体の容積Vを変化させ、最低共振周波数f0を測定した結果のグラフを図3に示す。
図3において、密閉空間全体の容積Vが大きくなる程、最低共振周波数f0が低くなっていることがわかる。すなわち、異なる容積の密閉中空アタッチメント70をフレーム35に嵌挿することにより、最低共振周波数f0を調整することができる。
FIG. 3 shows a graph of the result of measuring the lowest resonance frequency f 0 by actually changing the volume V of the entire sealed space by attaching the sealed
In FIG. 3, it can be seen that the lowest resonance frequency f 0 decreases as the volume V of the entire sealed space increases. That is, the lowest resonance frequency f 0 can be adjusted by inserting the sealed
また、本実施の形態のスピーカ装置30では、振動板41およびドライブコーン42自体が振動制御機能をもつダンパを兼ねており、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,振動板41およびドライブコーン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,振動板41およびドライブコーン42の制御を行うため、図1に示す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。ダンパおよびその設置スペースの排除によってスピーカ装置の軸方向寸法が縮小され、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る。
In the
さらに、振動板間の密閉空間67を実現するために振動板41の背後に同軸に装備されるドライブコーン42は、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する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。
Further, the
また、振動伝搬時に隣接する蛇腹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、振動板41およびドライブコーン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、濁りのない高品位の音再生を実現できる。
In addition, unlike the conventional bellows structure damper in which the deformation moves between adjacent bellows during vibration propagation, the
また、本実施の形態のスピーカ装置30は、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およびドライブコーン42のエッジ61,62が背圧による変形に強くなる。さらに、ドライブコーン42およびそのエッジ62が背圧を負担するので、音響再生を行う振動板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。
Further, in the
以上、詳述したように、本発明の実施の形態に係る周波数特性可変型スピーカ装置30は、駆動方向に沿って配置された振動板41とボイスコイルの駆動を前記振動板に伝えるドライブコーンとを備え、ドライブコーン42の外周部61,62がフレーム35上の振動板支持部35c,35dに固着されると共に、振動板41およびドライブコーン42の内周部41a,42aが互いに接合されてボイスコイルボビン45に固着され、フレーム35の外周部に、振動板41およびドライブコーン42とフレーム35とで画成される密閉空間67に連通する密閉中空アタッチメント70が脱着可能に取り付けられ、密閉空間67の空気バネ定数が容積の異なる密閉中空アタッチメント70の交換により可変とされる。
As described above in detail, the variable frequency characteristic
これにより、容積の異なる複数個の密閉中空アタッチメントを準備しておき、この密閉中空アタッチメントを交換することにより、主空気バネ空間と副空気バネ空間とを合せた密閉空間全体の容積V、したがってバネ定数が変わり、ユーザーが好みの最低共振周波数f0を、アタッチメントを交換するだけで、ユーザー自身が簡単に選択できる。付属する密閉中空アタッチメントの形状も種々形状のものを準備しておくことが可能で、ユーザーが自由に最低共振周波数f0を選択できることから、ユーザー好みの音質、取り付ける密閉中空アタッチメントとの相性を調整可能となる。 As a result, a plurality of sealed hollow attachments having different volumes are prepared, and by replacing the sealed hollow attachment, the volume V of the entire sealed space including the main air spring space and the sub air spring space, and therefore the spring The constant changes, and the user can easily select the user's favorite minimum resonance frequency f 0 by simply replacing the attachment. Shape of the closed hollow attachment accessories also can to keep a variety of shapes that, since the user can select the lowest resonance frequency f 0 freely, the user favorite sound the compatibility with sealing hollow attachment mounting adjustment It becomes possible.
振動板41とドライブコーン42との間の密閉空間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,振動板41およびドライブコーン42の振動の制御を行うため、制御用として専用のダンパを設ける必要が無くなる。このようにダンパおよびその設置スペースの排除によってスピーカ装置30の軸方向寸法を短縮し、特に、車載オーディオシステムで要求されるスピーカ装置の薄型化を実現することができる。
Since the spring characteristic as an air spring of the sealed
また、ドライブコーン42は、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、濁りの無い高品位の音再生を実現することができる。
Further, since the
30 スピーカ装置
33 磁気回路
35 フレーム
35c,35d 振動板支持部
35h 差込み口
41 振動板
42 ドライブコーン
45 ボイスコイルボビン
57 磁気ギャップ
61,62 エッジ
67 振動板間の密閉空間
70 密閉中空アタッチメント
70a 差込み口
73 副空気バネ空間
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記振動板および前記ドライブコーンの外周部がフレーム上の振動板支持部に固着されると共に、前記振動板および前記ドライブコーンの内周部が互いに接合されてボイスコイルボビンに固着され、前記フレームの外周部に、前記振動板および前記ドライブコーンと前記フレームとで画成される密閉空間に連通する密閉中空アタッチメントが脱着可能に取り付けられ、前記密閉空間の空気バネ定数が容積の異なる前記密閉中空アタッチメントの交換により可変とされることを特徴とする周波数特性可変型スピーカ装置。 A diaphragm arranged along the drive direction, and a drive cone that transmits the drive of the voice coil to the diaphragm,
The outer peripheral part of the diaphragm and the drive cone are fixed to a diaphragm support part on a frame, and the inner peripheral part of the diaphragm and the drive cone are joined to each other and fixed to a voice coil bobbin. A sealed hollow attachment communicating with a sealed space defined by the diaphragm and the drive cone and the frame is detachably attached to the portion, and the air spring constant of the sealed space has a volume different from that of the sealed hollow attachment. A variable frequency characteristic type speaker device, which is variable by replacement.
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