(57)【要約】  スピーカは、中心に開口を有する振動板と、ボイスコイルと、エッジ部と、フレームと、磁気回路と、を備えている。ボイスコイルは、振動板の内周に取り付けられる。エッジ部は、振動板の外周に取り付けられる。フレームは、エッジ部を介して振動板を支持する。磁気回路は、磁気ギャップを有し、磁気ギャップ内にボイスコイルが位置するように、フレームに配置される。エッジ部は、表側エッジ部と裏側エッジ部とで構成される。表側エッジ部の内周部が振動板の上面に固定され、表側エッジ部の外周部がフレームに固定される。裏側エッジ部の内周部が振動板の下面に固定され、裏側エッジ部の外周部がフレームに固定される。裏側エッジ部の機械特性は、表側エッジ部の機械特性と同じである。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心に開口を有する振動板と、
前記振動板の内周に取り付けられるボイスコイルと、
前記振動板の外周に取り付けられるエッジ部と、
前記エッジ部を介して前記振動板を支持するフレームと、
磁気ギャップを有し、前記磁気ギャップ内に前記ボイスコイルが位置するように、前記フレームに配置された磁気回路と、を備え、
前記エッジ部は、表側エッジ部と裏側エッジ部とで構成され、
前記表側エッジ部の内周部が前記振動板の上面に固定され、前記表側エッジ部の外周部が前記フレームに固定され、
前記裏側エッジ部の内周部が前記振動板の下面に固定され、前記裏側エッジ部の外周部が前記フレームに固定され、
前記裏側エッジ部の機械特性は、前記表側エッジ部の機械特性と同じである、スピーカ。
【請求項２】
前記振動板は、多数の孔が一体成形されたハニカム構造のコア材を有し、
前記コア材の上面と下面のそれぞれにスキン層を貼り合わせた構造である、請求項１記載のスピーカ。
【請求項３】
前記コア材は、内周側の厚みが外周側の厚みよりも薄い、請求項２記載のスピーカ。
【請求項４】
前記コア材の前記多数の孔のそれぞれの大きさは、前記振動板の中心に近い方が、前記振動板の外周よりも小さく、
前記コア材の単位面積当たりの密度が、前記振動板の中心に近い方が、前記振動板の外周よりも高い、請求項２または請求項３記載のスピーカ。
【請求項５】
前記コア材は、金属粉の成形体である、請求項２記載のスピーカ。
【請求項６】
前記コア材は、金属粉とバインダーを混練して金型に射出して一体成形したものである、請求項２記載のスピーカ。
【請求項７】
前記振動板は、発泡樹脂材料のコア材を有し、
前記コア材の上面と下面のそれぞれにスキン層を貼り合わせた構造である、請求項１記載のスピーカ。
【請求項８】
前記スキン層は、アルミニウムで構成された、請求項７記載のスピーカ。
【請求項９】
前記発泡樹脂材料は、独立気泡発泡体で構成された、請求項７記載のスピーカ。
【請求項１０】
前記発泡樹脂材料は、ポリメタクリルイミドで構成された、請求項７記載のスピーカ。
【請求項１１】
前記振動板の内周に、ボイスコイルカプラが設けられた、請求項１記載のスピーカ。
【請求項１２】
前記ボイスコイルカプラの内周に、前記ボイスコイルが設けられた、請求項１１記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、移動体装置である自動車等のドア、または自動車等の天井に埋め込むスピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１などに見られる動電型スピーカは、図９に示すように振動板３１の支持構造がダンパー３２とエッジ部３３で構成されている。また、図１０に示すように特許文献２などに見られる動電型スピーカでは、振動板３１の支持系をエッジ部３３だけにして薄型化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−７８０８２号公報
【特許文献２】特開平６−２８４４９９号公報
【発明の概要】
【０００４】
本開示のスピーカは、中心に開口を有する振動板と、ボイスコイルと、エッジ部と、フレームと、磁気回路と、を備えている。ボイスコイルは、振動板の内周に取り付けられる。エッジ部は、振動板の外周に取り付けられる。フレームは、エッジ部を介して振動板を支持する。磁気回路は、磁気ギャップを有し、磁気ギャップ内にボイスコイルが位置するように、フレームに配置される。エッジ部は、表側エッジ部と裏側エッジ部とで構成される。表側エッジ部の内周部が振動板の上面に固定され、表側エッジ部の外周部がフレームに固定される。裏側エッジ部の内周部が振動板の下面に固定され、裏側エッジ部の外周部がフレームに固定される。裏側エッジ部の機械特性は、表側エッジ部の機械特性と同じである。
【０００５】
また、振動板は、多数の孔が一体成形されたハニカム構造のコア材を有し、コア材の上面と下面のそれぞれにスキン層を貼り合わせた構造である、ことが好ましい。
【０００６】
この構成によると、フレームに振動板を連結するエッジ部が、表側エッジ部と裏側エッジ部で構成されており、表側エッジ部は、その内周部が振動板の上面に固定され、その外周部がフレームに固定されている。また、裏側エッジ部は、その内周部が振動板の下面に固定され、その外周部がフレームに固定されている。これにより、振動板の支持構造の対称性を従来に比べて向上させることができる。よって、スピーカの薄型化を図りつつ、振動板のローリングを低減できる。
【０００７】
また、一体成形されたハニカム構造のコア材を振動板に使用した場合には、従来に比べて、振動板の剛性を均一に、しかも剛性を高くできるので、広帯域のスピーカを実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、本開示の実施形態に係るスピーカを中心で切断した断面図を含む斜視図である。
【図２】図２は、表側エッジ部，裏側エッジ部と振動板およびメインフレームとの接続箇所の拡大断面図を含む斜視図である。
【図３】図３は、スピーカの正面図である。
【図４】図４は、スピーカの側面図である。
【図５】図５は、スピーカの背面図である。
【図６】図６は、背面フレームにヨークを取り付けた状態の斜視図である。
【図７】図７は、振動板のコア材とこの内周に接着されるボイスコイルカプラの斜視図である。
【図８】図８は、ボイスコイルカプラを取り付けた振動板を表側エッジ部，裏側エッジ部を介してメインフレームに取り付けた状態の斜視図である。
【図９】図９は、従来（特許文献１）のスピーカ断面図である。
【図１０】図１０は、従来（特許文献２）のスピーカ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本開示の実施の形態の説明に先立ち、従来のスピーカにおける問題点を簡単に説明する。特許文献１などに見られる動電型スピーカは、自動車のドア、または自動車の天井に埋め込むスピーカとしては、外形寸法が厚いため不適である。更に、振動板３１がダンパー３２とエッジ部３３の二つの異なるサスペンション構造であるため、それぞれに固有の非線形歪が発生し、振動板３１が横揺れするローリングが発生しやすいという課題を有する。
【００１０】
特許文献２などに見られる動電型スピーカでは、振動板３１の支持系がエッジ部３３だけにして薄型化されているものの、エッジ部３３の内終端が振動板３１の上面に接着されているので、厳密には、振動板３１の支持系が非対称である。そのため、振動板３１の若干のローリングの発生が残っている。さらに、振動板３１は、コア材３４の表面に第１スキン層３５ａを貼り付け、裏面に第２スキン層３５ｂを貼り付けた構造である。コア材３４には、発泡材の板材を使用したものがある。また、短冊状の薄板を成形してハニカム構造形状に貼り合わせてコア材３４としている。短冊状の薄板には、紙または樹脂または金属が使用されている。コア材３４に発泡材を使用したものに比べて、ハニカム構造形状に薄板を貼り合わせた場合の方が、振動板３１の剛性が高くできる。しかし、薄板の当接箇所を接着してハニカム構造形状に貼り合わせる製造工程は、接着工程が増加すると共に、振動板３１の剛性が不均一になりやすい。
【００１１】
本開示は、移動体装置である自動車等のドア、または自動車等の天井に埋め込むことができる薄型で、ローリングが発生しにくい、スピーカを提供する。
【００１２】
以下、本開示の実施形態に係るスピーカについて、図面を参照しながら具体的に説明する。図１と図２には、本実施形態のスピーカの内部を示す断面図が示されている。また、図３，図４，図５は、それぞれ本実施形態のスピーカの正面，側面、裏面を示している。
【００１３】
本実施形態のスピーカ１００において、環状のメインフレーム１と背面フレーム２を組み合わせてフレームが構成されている。メインフレーム１に、振動系構造が取り付けられている。メインフレーム１は、内周にボイスコイル３が取り付けられた振動板４を支持している。
【００１４】
図６は、背面フレーム２にヨーク６を取り付けた状態の斜視図である。図６に示すように背面フレーム２の中央には、底部の外周部に環状壁５が形成されたヨーク６が配置されている。環状壁５の周方向の複数個所にはスリット７が形成されている。環状壁５の内側でヨーク６の中央に、円板形状のマグネット８と磁性体のプレート９が配置され、ヨーク６の環状壁５の先端の内側とプレート９の外周との間には、図２に示すように磁気ギャップ１０が形成されている。
【００１５】
磁気ギャップ１０内に配置されるボイスコイル３は、以下に示すようにメインフレーム１に支持されている。
【００１６】
図７は、振動板のコア材とこの内周に接着されるボイスコイルカプラの斜視図である。図７と図３に示すように、ボイスコイルカプラ１１の内周に、ボイスコイル３が接着固定されている。ボイスコイルカプラ１１は非磁性体で、内周環１２と外周環１３とを複数の接続部１４で接続した形状に一体成形されている。複数の接続部１４間に孔１５が形成されている。
【００１７】
なお、ボイスコイルカプラ１１の接続部１４の位置は図１に示すヨーク６のスリット７の位置に対応すると共に、ボイスコイルカプラ１１の接続部１４の幅１６は、図６に示すヨーク６のスリット７の幅１７よりも狭く、組み立て状態では図１と図２に示すように、ヨーク６の環状壁５の先端がボイスコイルカプラ１１の孔１５の内側を貫通した構造の磁気回路（スリット構造磁気回路）になっている。
【００１８】
振動板４（図１参照）は、図７に示すように多角形の多数の孔１８が形成されたハニカム構造のコア材１９を有し、コア材１９の上面と下面に、図１と図２に示すように、それぞれ第１スキン層２０ａ、第２スキン層２０ｂが貼り付けられて構成されている。
【００１９】
コア材１９は、アルミニウム合金、チタン合金など金属粉とバインダーを混ぜ合わせ、金型に射出して成形する、メタルインジェクションモールディング製法（ＭＩＭ  金属粉末射出成形法）で製造した。本実施形態のコア材１９は、内周側の厚みが外周側の厚みよりも薄く成形されている。かつ、コア材１９の孔１８の大きさは、振動板４の中心の方が外周よりも小さく、コア材１９の単位面積当たりの密度が振動板４の中心の方が外周よりも高くなるように成形されている。
【００２０】
このような構成とすることで、周波数特性上における中高域の周波数の音の再生に重要な振動板４の内周側の厚みを、外周側の厚みよりも薄く成形することで、振動板４の内周側の軽量化が図られ、中高域の音圧を向上させることができる。
【００２１】
また、コア材１９の単位面積当たりの密度を振動板４の中心の方が外周よりも高く成形することで、振動板４の内周側の高剛性化が図られ、高域の音圧を向上させることができる。
【００２２】
一方、振動板４の外周側の厚みを内周側の厚みよりも厚く成形することで、表側エッジ部２１ａと裏側エッジ部２１ｂ（図１参照）との支点間寸法をより大きくして、振動板のローリング現象の発生を抑制することができ、振動を安定化させることができる。よって、ギャップ不良の低減や、低歪化を実現することができる。
【００２３】
振動板４の外周は、図１と図２に示すように環状の表側エッジ部２１ａ、裏側エッジ部２１ｂを介してメインフレーム１の内周に接着固定されている。図８は、ボイスコイルカプラを取り付けた振動板を表側エッジ部，裏側エッジ部を介してメインフレームに取り付けた状態の斜視図である。図８には、メインフレーム１と振動系構造の組み上がり状態を示している。ここではメインフレーム１が仮想線で図示されている。
【００２４】
図２は、表側エッジ部２１ａ，裏側エッジ部２１ｂと振動板４およびメインフレーム１との接続を拡大して示している。図２に示すように、表側エッジ部２１ａの内終端部２２ａが、コア材１９に貼り付けられた第１スキン層２０ａの上に接着固定されている。表側エッジ部２１ａの外終端部２２ｂが、メインフレーム１の第１段部２３ａの上面に接着固定されている。また、裏側エッジ部２１ｂの内終端部２４ａが、コア材１９に貼り付けられた第２スキン層２０ｂの下に接着固定されている。裏側エッジ部２１ｂの外終端部２４ｂが、メインフレーム１の第２段部２３ｂの下面に接着固定されている。ここで、表側エッジ部２１ａはアップロール形状とし、裏側エッジ部２１ｂはダウンロール形状として構成している。
【００２５】
このような構成とすることで、表側エッジ部２１ａと裏側エッジ部２１ｂは互いに対称形状となり、加えて機械特性を同じにしているため、振動板４の上下振幅に対するリニアリティを向上させることができ、低歪化を実現することができる。ここでいう機械特性を同じにしているという意味は、力に対する変位量特性を同じにしているという意味である。
【００２６】
表側エッジ部２１ａ、裏側エッジ部２１ｂの材料については、布やゴム、発泡ゴム、エラストマー等の柔軟で軽量な材料が望ましい。そして、表側エッジ部２１ａと裏側エッジ部２１ｂの材料については、同じ材料を組み合わせて機械特性を同じにすることで、スピーカのリニアリティを向上させることができる。
【００２７】
このように、力に対する変位量特性を同じにして、さらに互いに対称形状に構成することで、上下振幅に対する偏りをなくすことができるため、リニアリティを向上させることができ、低歪化を実現することができる。
【００２８】
第１スキン層２０ａ、第２スキン層２０ｂの材料については、アルミニウムやクラフト等の軽量であり、ある程度の強度を有している材料が望ましい。これらの材料を用いることで、音圧レベルを向上させ、低歪化を図ることができる。
【００２９】
図１、図２に示す振動板４と振動系構造の一部であるボイスコイル３とが表側エッジ部２１ａ、裏側エッジ部２１ｂを介して取り付けられたメインフレーム１と、振動系構造の一部であるヨーク６とマグネット８とプレート９が取り付けられた背面フレーム２とは、背面フレーム２の支持アーム２５の先端をメインフレーム１の後端面に形成された図５に示す凹部２６に係合させることで連結されている。
【００３０】
このような構成とすることで、メインフレーム１と背面フレーム２との連結精度を向上させることができる。よって、スピーカの組立精度を向上させることができ、ギャップ不良を低減させることができる。さらに低歪化を実現することができる。
【００３１】
また、生産性を向上させることができるため、スピーカの低価格化を実現することができる。
【００３２】
このように組立てたスピーカは、ヨーク６の先端がボイスコイルカプラ１１の孔１５の内側を貫通したスリット構造磁気回路で、図２に示すようにヨーク６とボイスコイルカプラ１１の間に隙間２７が設けられているため、振動系構造のボイスコイルカプラ１１は、ヨーク６に接触しない。ボイスコイル３は、振動系構造の磁気ギャップ１０に位置し、ヨーク６およびプレート９などに接触しない。
【００３３】
従って、先ほど説明したエッジ部の対称性に加え、スリット構造磁気回路とボイスコイルカプラ１１を用いた構成とすることで、磁気回路とボイスコイル３の関係も対称性を確保することができ、さらなるリニアリティ向上ができ、低歪化を実現することができる。
【００３４】
図４、図５に示すように、ボイスコイル３には、背面フレーム２の支持アーム２５に固定されている端子板２８ａ、２８ｂからそれぞれリード２９ａとワイヤ３０ａ（図３参照），リード２９ｂとワイヤ３０ｂ（図３参照）を介して通電される。
【００３５】
図１に示すスピーカ１００は、スリット構造磁気回路であるため、薄型スピーカであっても、振動系構造の下死点においてボイスコイルカプラ１１がヨーク６に衝突することがなく、大振幅を実現できる。
【００３６】
以上説明したように、図１に示す振動板４とメインフレーム１の間に表側エッジ部２１ａ、裏側エッジ部２１ｂを形成しているため、例えば、前記上下の表側エッジ部２１ａ、裏側エッジ部２１ｂの形状と材料を同じに揃えるなどによって、表側エッジ部２１ａ、裏側エッジ部２１ｂの機械特性を同じに揃えることによって、振動板４の支持系を完全な対称形にできるので、スピーカの振動系構造のローリングが従来のものより発生しにくく、再生音の低歪化を実現できる。
【００３７】
更に、振動板４は、メタルインジェクションモールディング製法（ＭＩＭ）によって構成された金属粉の一体成形部品で、かつハニカム構造であるため、薄板を接着剤で貼り合わせてハニカム形状の孔を有したコア材を作成している従来の振動板と比べると、接着工程が不要であるため、剛性を均一に、しかも剛性を高くできるので、低歪化、高性能化を実現できる。
【００３８】
なお、振動板４の剛性が高くなると、周波数特性的には、高域限界周波数が高域に拡がる。よって、振動板４の剛性が高いこの実施の形態のスピーカ１００は、より広帯域のフルレンジスピーカを実現できる。
【００３９】
更に、この実施の形態では、ハニカム構造の密度を、スピーカ１００の中心の方を高く構成したので、薄型のスピーカ１００であっても、特に高音については、中心部分から忠実に放音できる。
【００４０】
以上、コア材１９にハニカム構造を有した振動板について説明したが、他の実施形態として、コア材１９に発泡樹脂材料を用いて構成しても良い。発泡樹脂からなるコア材１９の上面と下面にスキン層を貼り合わせた構造とすることで、上述したハニカム構造と同じように軽量化を図ることができるため、スピーカの高性能化を実現することができる。
【００４１】
また、コア材１９の発泡樹脂材料は、独立気泡発泡体で構成されることが望ましい。この構成により、軽量化を図ることができ、薄くしても空気漏れが発生することがないため、音圧レベルの確保と低歪化を実現することができる。
【００４２】
さらに、コア材１９の発泡樹脂材料は、ポリメタクリルイミドで構成されることが望ましい。この構成により、高剛性で軽量化を図ることができ、薄くしても空気漏れが発生することがないため、音圧レベルの確保と低歪化等のスピーカの高性能化を実現することができる。
【００４３】
ポリメタクリルイミドで構成される独立発泡体の樹脂材料の具体例としては、ロハセル（エボニック社、登録商標）などを用いることができる。これにより、スピーカの高性能化を実現することができる。
【００４４】
以上のように本実施形態のスピーカ１００は、自動車のドア、または自動車の天井に埋め込むフルレンジタイプのスピーカに好適である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本開示は自動車用スピーカなどの各種の薄型スピーカの高性能化に寄与する。
【符号の説明】
【００４６】
１    メインフレーム
２    背面フレーム
３    ボイスコイル
４    振動板
５    環状壁
６    ヨーク
７    スリット
８    マグネット
９    プレート
１０    磁気ギャップ
１１    ボイスコイルカプラ
１２    内周環
１３    外周環
１４    接続部
１５    ボイスコイルカプラの孔
１６    ボイスコイルカプラの接続部の幅
１７    スリットの幅
１８    コア材の孔
１９    コア材
２０ａ    第１スキン層
２０ｂ    第２スキン層
２１ａ    表側エッジ部
２１ｂ    裏側エッジ部
２２ａ    表側エッジ部の内終端部
２２ｂ    表側エッジ部の外終端部
２３ａ    メインフレームの第１段部
２３ｂ    メインフレームの第２段部
２４ａ    裏側エッジ部の内終端部
２４ｂ    裏側エッジ部の外終端部
２５    背面フレームの支持アーム
２６    メインフレームの凹部
２７    隙間
２８ａ，２８ｂ    端子板
２９ａ，２９ｂ    リード
３０ａ，３０ｂ    ワイヤ
３１    振動板
３４    コア材
３５ａ    第１スキン層
３５ｂ    第２スキン層
１００    スピーカ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
2017149984.tif 000013
2017149984.tif 000014
2017149984.tif 000015
2017149984.tif 000016