JPH11252673A

JPH11252673A - 音響再生装置

Info

Publication number: JPH11252673A
Application number: JP10363335A
Authority: JP
Inventors: Wolfgang Bachmann; ボルフガング・バッハマン; Gerhard Dr Krump; ゲルハルト・クルンプ; Hans-Juergen Regl; ハンス−ユルゲン・レーグル
Original assignee: Nokia Technology GmbH
Current assignee: Nokia Technology GmbH
Priority date: 1997-12-20
Filing date: 1998-12-21
Publication date: 1999-09-17
Also published as: EP0924959A3; DE19757097B4; DE59814415D1; EP0924959A2; DE19757097A1; EP0924959B1; US6275598B1

Abstract

(57)【要約】【課題】屈曲波原理に基づいて作動する音響再生装置を
提供する。中央層は空洞部を有し、この空洞部において
のみ駆動装置（１６）が一体化される音響再生装置を提
供する。【解決手段】実質的に中央層（１１）並びに上下表層
（１２．１，１２．２）によって形成され、両表層（１
２）により中央層（１１）の相対する表面が覆われてい
るパネル（１０）と、このパネル（１０）と結合され、
パネル（１０）を音響信号の影響下で振動させる駆動装
置（１６）とにより構成され、中央層（１１）は空洞部
（１５）を有し、この空洞部（１５）においてのみ駆動
装置（１６）が一体化される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、屈曲波原理(Biege
wellenprinzip)に基づいて作動する音響再生装置の駆動
系の配置に関する。

【０００２】

【従来技術】従来技術では、屈曲波原理に基づいて作動
する音響再生装置が知られている。このような装置は、
実質的に、パネルと、少なくとも１つの駆動系統とによ
って構成されている。１つ又は複数の駆動系統に音響信
号が供給されると、パネルが振動される。このような音
響再生装置の特徴は、低域の臨界周波数から“屈曲波放
射”が可能となり、その時々のパネルの平面に沿った屈
曲波は、周波数依存方向を有する音響放射をもたらす。
換言すれば、形成された指向性パターンの断面は、周波
数依存方向を有する主ローブを示すのである。このよう
な状況は無限に伸ばされたプレート及び吸収プレートに
完全に当て嵌まるが、該状況は本願において扱われた多
重共振プレートにとって、強いエッジ反射の故に、一層
複雑になる。多重共振プレートにおけるこのような複雑
さは、周波数依存方向を有する前記主ローブに、複数の
このような広い主ローブを重ねて、更に非常な周波数依
存性を有する強く扇状に広がった指向性パターンを発生
させることである。しかし乍ら、ここで扱われた多重共
振プレートと、吸収プレートとに共通するのは、両者の
指向性パターンが中心においてむしろ中央垂直線から離
れて指向していることである。このような性能によっ
て、空間がより強く音波の投射に含まれることになる。

【０００３】パネルは、サンドイッチ原理に基づき、つ
まりは、非常に軽い中央層の２つの相対する表面が、常
に、薄い表層と例えば貼着により結合されていることに
よって、構成されている。パネルが良好な音響再生特性
を有するためには、表層用の材料は特に高い圧縮波速度
を有しなくてはならない。適切な表層材料は例えば薄い
金属箔又は繊維強化合成樹脂箔である。

【０００４】中央層に対しても特別な要求がなされる。
かくして、使用可能な材料がまず僅かな密度及び僅かな
減衰を有しなくてはならない。更に、中央層用の材料
は、表層を有する表面に対し直角に出来る限り高い捩り
剛性率を有しなくてはならない。最後に、主な要求のい
う意味で、中央層用に使用可能な材料が、常にこの材料
から形成される中央層が後に最大の伸びを有してなる方
向に、非常に僅かな弾性係数を有することが必要であ
る。２つの今挙げられた要求に関して一目で矛盾してい
るこれらの前提は、被覆のために表層を有する２つの表
面の間を通りかつ横断面が好ましくは僅かである貫通孔
を備えた穴空き構造を有する中央層によって、最も容易
に満たされる。穴空き構造を有する中央層の他に、中央
層材料として硬質フォームも用いられる。何故ならば、
これらの中央層材料がその異方性材料特性にも拘らず依
然として適切な捩り剛性率及び弾性係数を有するからで
ある。このような関連で、中央層用の材料として硬質フ
ォームを用いる際には、表層が、パネルの要求される異
方性挙動を形成する課題を有することも言及しておく。

【０００５】上記パネルによって音波を放射するため
に、パネルを駆動系統に結合させて、次に、駆動系統が
パネルを表層の平面に対し直角方向に波状に変形するこ
とが必要である。このことを実現するために、従来技術
では、一般に、従来のラウドスピーカの駆動のためにも
用いられる磁石系が用いられる。これらの駆動系統が屈
曲波の放射のために必要なパネルの変形を引き起こすた
めには、駆動系統は、通常、対応の受面を有する。この
受面は、例えば、２つの被覆箔のうちの１個と間隔をあ
けて設けられており、かつ駆動系統を収容する支持構造
体によって形成されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来の支持構造体では
装置の構造深さ(Bautiefe)のみならず重量をも増大させ
ること以外にも、このような支持構造体がかなりの製造
コストをも生み出してしまう。従って、駆動系統用の受
面として作用する支持構造体をパネルに直接結合するよ
うになる。しかし乍ら、この場合、欠点は、パネルと結
合した支持構造体がパネル内での屈曲波の発生を妨げ
て、歪んだ音の再生を引き起こすことである。これの原
因は、駆動系統のみと比較して、このような支持構造体
が、パネルとの必要な固定の故に、パネルの最大の延在
の方向に延びるより大きな領域を硬化することに帰せら
れる。更に、このような支持構造体の欠点は、これらの
支持構造体が、表層及び中央層に適正な特性を満たさな
いことにある。

【０００７】本発明は、従来技術の上記欠点を解消した
音響再生装置を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、中央層が空洞
部を有し、この空洞部においてのみ駆動装置が一体化さ
れる音響再生装置を提供する。

【０００９】本発明の基本的思想は、パネルに空洞部を
備え、この空洞部に駆動系統を設けることである。音響
再生装置がこのように構成されると、中央層自体を駆動
系統の諸部分用の受面として用いることができる。この
ことは、重量及び構造の奥行きの節約という利点の他
に、パネル内部での駆動系統の完全な統合によって、表
層を有する２つの表面を一体的に構成することができる
という利点をも有する。更に、駆動系統が完全に統合さ
れており、１つ又は複数の表層によって外界から分離さ
れているパネルを、汚れ又は湿気のある場所においても
問題なく用いることができる。最後に、空洞部によって
生じるパネルの弱体化により、屈曲波をパネルへ特に良
好に導入することができるので、屈曲波の発生に必要な
能力を低下させるか、能力が同じ場合には、低音再生に
必要なパネルの振動特性を引き起こすことができる。

【００１０】請求項２に従った駆動系統は少なくとも１
つの永久磁石と、振動コイルホルダと、振動コイルとに
よって形成されているときに、低音及び中音の範囲での
特に良好な伝達能力が達成される。

【００１１】請求項３に記載のように、中央層がハニカ
ム構造を有し、このハニカム構造では各ハニカムが、側
方で互いに結合し、両表層の間に延びている複数の壁部
によって構成されていると、音響再生装置の構造は特に
簡単である。この場合、中央層に空洞部を形成すること
によって露出された、１つ又は複数のハニカムの壁部を
振動コイルホルダとして用いることができる。ここで
も、中央層を振動コイルホルダとして活用することがハ
ニカム構造のみに限定されるのではないことを指摘して
おく。むしろ、中央層を形成する円形構造又は多角構造
の壁部、及び硬質フォーム製の中央層に空洞部を形成す
ることによって形成される壁部も同様に利用可能であ
る。

【００１２】請求項４に記載のように、１つ又は複数の
永久磁石が直接か又は保持手段によって中央層と結合さ
れているとき、並びに１つ又複数の永久磁石及び保持手
段と直接的に物理的に結合をしている、中央層の領域
が、振動コイルの直径Ｄ２よりも大きい直径Ｄ１を有す
るときに、構造は一層簡略化される。ここでも、２つの
直径Ｄ１とＤ２の間の関係がパネルの調整にとって決定
的な意味を有することを指摘しておく。特に、この場
合、直径Ｄ２の変更は注目すべきである。何故ならば、
これらの変更が結果としてインピーダンスの変化従って
またモジアル振幅(Modialampulituden) の影響を伴うか
らである。

【００１３】請求項５に記載のように、本発明は、電磁
式の駆動系統の使用にのみ限定されない。むしろ、より
高い周波数の音響信号を伝送したいときは、圧電式の駆
動系統も使用可能である。圧電式の駆動系統を実現する
ためには、空洞部の底部が１つの圧電式のディスクのみ
を有すれば、充分である。

【００１４】駆動系統が圧電材料製のディスクによって
実現されるときは、反力を吸収するために、底部から離
隔した圧電材料製のデイスクの側が、請求項７に記載の
ように、震動性体を有するほうがよい。

【００１５】パネルへの特に良好な加圧を達成するため
には、請求項７に記載のように、空洞部の底部が圧力プ
レートを設ける方がよい。

【００１６】パネルへの加圧を改善するために、請求項
８に記載のように、軸方向及び半径方向に空洞部に直接
隣り合う、中央層の少なくともハニカムが、合成樹脂材
料で発泡埋め込みされる方がよい。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面を参照して詳
述する。図１にはパネル１０の１部分が側断面で示され
ている。このパネル１０は中央層１１と、上方の表層１
２．１と、下方の表層１２．２とによって形成される。
この場合、２つの表層１２は中央層１１の相対する側で
結合されている。他の実施の形態すべてと同様に、この
実施の形態においても、中央層１１はハニカム構造を有
し、これらのハニカム１３のいずれもが六角形の横断面
を有する。ハニカム１３を形成し、かつ側方で互いに結
合している各壁部１４は２つの中央層１２の間を延びて
いる。念のために、本願に示されるすべての実施の形態
が、硬質フォームから形成されている中央層１１に対し
ても該当することを指摘したい。

【００１８】下方の表層１２．２と結合している中央層
１１の側面には、空洞部１５が削られている。この空洞
部１５には駆動系統１６が嵌め込まれている。この駆動
系統１６は、いわゆる復帰装置(Rueckschlussanordnun
g) １７．１乃至１７．４と、永久磁石１８と、振動コ
イル１９を有する振動コイルホルダ２０とによって構成
される。この場合、復帰装置１７．１乃至１７．３の諸
部分は復帰装置ポット(Rueckschlusstopf)を形成してい
る。永久磁石１８と復帰装置の部分１７．４とは、復帰
装置１７．１乃至１７．３により構成される復帰装置ポ
ットに入れられている。更に、永久磁石１８と復帰装置
１７．１乃至１７．４の諸部分とからなるユニットに
は、隙間２１があいており、振動コイル１９を有する振
動コイルホルダ２０は隙間２１へ降下する。その上、復
帰装置のうちの部分１７．２及び中央層１１に結合され
ている保持手段２２が設けられている。

【００１９】図１に示すように、保持手段２２は下方の
表層１２．２で覆われていることは、音響再生装置すな
わちパネル１０の機能にとって必要でない。下方の表層
１２．２が、図示されない他の実施の形態で、保持手段
２２の領域において除かれるときは、保持手段２２は、
良好な熱伝導性を有するならば、駆動系統１６用の冷却
プレートとしても用いることができる。この目的のため
に、冷却プレートとして作用する保持手段２２は冷却リ
ブ（図示せず）を有してもよい。

【００２０】図１に点線で示されるように、軸方向及び
半径方向に空洞部１５に直接接続するハニカム１３．１
乃至１３．５は合成樹脂材料で発泡埋め込みされる。こ
のことによって、駆動系統１６の領域における配置の安
定性が改善される。更に、ハニカム１３．２及び１３．
４の発泡埋め込みによって、良好な力の導入が保証され
る。何故ならば、振動コイルホルダ２０はこれらのハニ
カム１３．２及び１３．４の領域で中央層１１に接続さ
れているからである。ただ念のために、ハニカム１３．
２及び１３．４が発泡埋め込みされても、空洞部１５の
底部２３が、他の図示しない実施の形態では、圧力プレ
ート２５を有することもできることを指摘したい。

【００２１】図２は、音響再生装置１０の、図１に比べ
て一層単純化された構造を示している。この実施の形態
では、空洞部１５に嵌め込まれた駆動系統１６が、円形
の永久磁石１８及び振動コイル１９のみによって構成さ
れている。図１に示した永久磁石１８と逆に図示の中心
線に対し半径方向に磁化されている永久磁石１８は、直
接中央層１１と結合されている。振動コイル１９は、振
動コイルホルダ２０の節約のために、空洞部２１の形成
の際に削られないハニカム１３．３の（外）壁１４と、
直接に結合されており、ハニカム１３．３の壁部１４と
共に、環状の永久磁石１８の空洞部２１．１へ垂下す
る。この実施の形態でも、安定性の理由から、ハニカム
１３．２乃至１３．４に合成樹脂材料（一点鎖線で図
示）が発泡埋め込みされる。パネル１０の作動中に下方
の表層１２．２の損傷を防ぐために、更に、空洞部１５
の底部２３に対して、下方の表層１２．２を、中間部材
１１´によって支持することができる。この中間部材１
１´は中央層１１によって形成されていてもよい。

【００２２】中央層１１又はパネル１０へ特に良好な加
圧を得るために、中央層１１の、振動コイルホルダ２０
に半径方向に最も近接し、かつ永久磁石１８と結合した
領域は、この実施の形態では振動コイルホルダ２０の又
は振動コイル１９の直径Ｄ２の２倍に対応している、直
径Ｄ１を有している。

【００２３】図３には、空洞部１５に圧電式の駆動系統
１６´が設けられてなる音響再生装置１０が示されてい
る。駆動系統１６´は、圧電材料製のディスク２４と、
圧力プレート２５と、震動性体(seismische Masse) ２
６とによって構成される。この場合、圧力プレート２
５は直接空洞部１５の底部２５と結合されている。上方
の表層１２．１と離隔した圧力プレート２５の側に、圧
電材料製のディスク２４が接続されている。震動性体２
６は、圧力プレート２５に離隔したディスク２４の側に
結合されている。

【００２４】ディスク２４がいわゆる曲げ振動器として
形成されているか、厚さ方向振動器として形成されてい
るかは、いわゆる曲げ振動器が、より少ない重量及びよ
り大きな振幅の他に、インピーダンスの点でも一層良好
に、ここで標準的な用途に適合されているとしても、こ
こで記述している音響再生装置にとって重要でない。

【００２５】他の実施の形態とは異なり、図３に示した
実施の形態では、ハニカム１３．２のみが発泡埋め込み
されている（点線で示す）。

【００２６】ただ念のために、図３に示した装置を使用
する場合、中央層１１及び／又は用いられたフォームが
十分な安定性を有するときは、圧力プレート２５を中間
に設置せずとも、圧電材料製のディスク２４を中央層１
１と結合することができることを指摘したい。

【００２７】図３に示した駆動系統１６´の幅の広さを
犠牲にしても音量の増大が望ましい限りは、ディスク２
４は震動性体２６なしにも用いることができる。

【００２８】図４には、図１に類似の実施の形態が示さ
れている。図１と異なり、空洞部１５に嵌め込まれた駆
動系統１６のみが構成されている。この駆動系統１６
は、２つの永久磁石１８．１，１８．２と、リターンプ
レート(Rueckplatte) １７．５と、振動コイル１９とに
より構成されている。図１に示した永久磁石１８と同様
に図示の中心線の方向に磁化されている２つの永久磁石
１８．１，１８．２は、リターンプレート１７．５の対
向側で、リターンプレート１７．５と結合されている。
永久磁石１８．１は空洞部１５の底部２３に固定されて
いる。

【００２９】２つの永久磁石１８．１及び１８．２の同
様な極（Ｎ及びＳ）が中心線に対して互いに逆の方向に
向いているが、半径方向に磁化された永久磁石１８を有
する図２に示す駆動系統に対応する磁性の駆動系統１６
がシミュレートされる。

【００３０】しかし乍ら、図１及び２に示した実施の形
態とは逆に、図４では、振動コイル１９は空洞部１５の
底部２３と結合されているのでなくて、空洞部１５を半
径方向に区画する側面２８、つまり、点で示されたフォ
ームよって形成される側面２８と結合されている。

【００３１】必要な限り、図示しない他の実施の形態で
は、側面２８と振動コイル１９との間に、別個の振動コ
イルホルダ２０も設けられていることができる。前述の
ことは、このような振動コイルホルダ２０が、図２の
ように、ハニカム１３を形成する壁部１４により直接に
構成されていることをも含む。

【００３２】特に図２及び４が明示するように、空洞部
１５が対応の段１７を有するとき、空洞部１５を、振動
コイル１９と磁石系１７；１８とを互いに心合わせする
ためにも用いることができる。図２に示した実施の形態
では、振動コイルホルダ２０がハニカム１３．３の壁部
１４によって形成され、しかも、空洞部の削りの際にこ
のハニカム１３．３をそのままにすることによって、形
成されるので、永久磁石１８が、図２に示すように、空
洞部１５に形成された段２７において最終位置を占めた
後に、振動コイルホルダ２０又は振動コイル１９の永久
磁石１８への正しい相互の配置が自動的に発生する。図
４に示す実施の形態では、同様に、振動コイル１９と磁
石系１７；１８とを心合わせするために、空洞部１５を
用いようとすならば、底部２３は、磁石系１７；１８が
空洞部１５に形成された段２７において最終位置を占め
た後に、永久磁石１８．１が係合する先である段２７´
（実線で示す）を有する。

【００３３】

【発明の効果】本発明の音響再生装置によると、中央層
自体を駆動系統の諸部分用の受面として用いることがで
きるので、重量及び構造の奥行きの節約という利点の他
に、パネル内部での駆動系統の完全な統合によって、表
層を有する２つの表面を一体的に構成することができ
る。また、駆動系統が完全に統合されており、１つ又は
複数の表層によって外界から分離されているパネルを、
汚れ又は湿気のある場所においても問題なく用いること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に従った一実施形態のパネルの断面図
である。

【図２】この発明に従った他の実施形態のパネルの断面
図である。

【図３】この発明に従った他の実施形態のパネルの断面
図である。

【図４】この発明に従った他の実施形態のパネルの断面
図である。

【符号の説明】

１０…パネル１１…中央層１２…表層１２．１…表層１２．２…表層１３…ハニカム１４…壁部１５…空洞部１６…駆動系統１８…永久磁石１９…振動コイル２０…振動コイルホルダ２２…保持手段２３…底部２４…ディスク２５…圧力プレートＤ１…直径Ｄ２…直径。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ゲルハルト・クルンプドイツ連邦共和国、デー−94374 シュバルツァッハ、ローゼンガッセ 19 (72)発明者ハンス−ユルゲン・レーグルドイツ連邦共和国、デー−40477 デュッセルドルフ、ノルトシュトラーセ 88

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】実質的に、中央層（１１）並びに上下表
層（１２．１，１２．２）によって形成され、前記両表
層（１２）が前記中央層（１１）の相対する表面を覆っ
ているパネル（１０）と、このパネル（１０）と結合され、該パネル（１０）を音
響信号の影響下で振動させる駆動装置（１６）とを具備
する音響再生装置において、前記中央層（１１）は空洞部（１５）を有し、この空洞
部（１５）においてのみ前記駆動装置（１６）が一体化
されることを特徴とする音響再生装置。
【請求項２】前記駆動装置（１６）は、少なくとも１
つの永久磁石（１８）と、振動コイルホルダ（２０）
と、振動コイル（１９）とによって構成されることを特
徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項３】前記中央層（１１）はハニカム構造を有
し、このハニカム構造の各ハニカム（１３）は、側方で
互いに結合しており、かつ両表層（１２）の間に延びて
いる複数の壁部（１４）によって形成され、前記振動コ
イルホルダ（２０）は、前記中央層（１１）を形成する
ハニカム（１３）の壁部（１４）によって形成されてい
ることを特徴とする請求項２に記載の音響再生装置。
【請求項４】１つ又は複数の永久磁石（１８）は直接
か又は保持手段（２２）によって前記中央層（１１）と
結合され、１つ又は複数の永久磁石（１８）及び前記保
持手段（２２）と直接的に物理的に結合をしている、前
記中央層（１１）の領域は、前記振動コイル（１９）の
直径（Ｄ２）よりも大きい直径（Ｄ１）を有することを
特徴とする請求項２又は３に記載の音響再生装置。
【請求項５】前記駆動装置（１６）は圧電式のディス
ク（２４）によって形成され、このディスク（２４）は
前記空洞部（１５）の底部（２３）と結合されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の音響再生装置。
【請求項６】前記空洞部（１５）の前記底部（２３）
と反対の側において圧電材料製の前記ディスク（２４）
は、震動性体（２６）を有することを特徴とする請求項
５に記載の音響再生装置。
【請求項７】前記空洞部（１５）の前記底部（２３）
は圧力プレート（２５）を有することを特徴とする請求
項１乃至６のいずれか１に記載の音響再生装置。
【請求項８】軸方向及び半径方向に前記空洞部（１
５）に直接隣り合う、前記中央層（１１）の少なくとも
前記ハニカム（１３）は、合成樹脂材料で発泡埋め込み
されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか
１に記載の音響再生装置。