(57)【要約】【課題】  サスペンションでの応力の分散設計と、振動センサーまたはスピーカーでの共振周波数の最適設計を両立させて、直線性に優れ、支持アームの特定箇所に応力が集中して破断することがないサスペンションを提供する。【解決手段】  サスペンションの複数の支持アームのそれぞれが、外周固定部と連結する外周連結部と、内周可動部と連結する内周連結部と、外周連結部と内周連結部とを連結するアーム部と、を備え、外周連結部および内周連結部が、アーム部の幅よりも広い幅を有し、かつ、アーム部が、複数の半円状円弧が連続する波形状部を有し、波形状部の半円状円弧の頂点が、アーム部を規定するアーム部中心円弧の延長上より内側および外側に交互に突出するように配置される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外周固定部と、コイルボビンと接合する内周可動部と、該外周固定部と該内周可動部とを連結する複数の支持アームと、を有するサスペンションであって、
該複数の支持アームのそれぞれが、該外周固定部と連結する外周連結部と、該内周可動部と連結する内周連結部と、該外周連結部と該内周連結部とを連結するアーム部と、を備え、
該外周連結部および該内周連結部が、該アーム部の幅よりも広い幅を有し、かつ、該アーム部が、複数の半円状円弧が連続する波形状部を有し、該波形状部の該半円状円弧の頂点が、該アーム部を規定するアーム部中心円弧の延長上より内側および外側に交互に突出するように配置される、
サスペンション。
【請求項２】
前記アーム部の前記波形状部を構成する前記半円状円弧と、前記外周連結部および前記内周連結部の端部とが、それぞれ連続するように連結する、
請求項１に記載のサスペンション。
【請求項３】
前記アーム部が、前記支持アームの中央に配置され、かつ、前記アーム部中心円弧に沿って形成され、その両端が前記波形状部に連結する中央円弧部をさらに有する、
請求項１または２に記載のサスペンション。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載のサスペンションを備えた振動センサー。
【請求項５】
請求項１から３のいずれかに記載のサスペンションを備えたスピーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動センサーまたはスピーカーに用いるサスペンション、および、これを用いた振動センサー（代表的には動電型振動センサー）、または、スピーカー（代表的には動電型スピーカー）に関する。
【背景技術】
【０００２】
動電型振動センサー、あるいは、動電型スピーカーにおいては、磁気回路の磁気空隙に配置されたボイスコイルを、所定位置に中心保持し、かつ、良好に振動可能にするために、サスペンション（またはダンパー）が設けられる。サスペンションは、そのコンプライアンス（又はスチフネス）と、ボイスコイルならびにボイスコイルボビンおよび振動板を含む振動系の重量とにより、最低共振周波数ｆ０を規定する。動電型振動センサーでは、最低共振周波数を限りなく低くすることが要望される。また、動電型スピーカーでも、最低共振周波数ｆ０が低域再生限界周波数を定めるので、最低共振周波数を低くすることが要望される。
【０００３】
サスペンションは、その内周部がボイスコイルボビンに接合され、その外周部がフレーム又は磁気回路等に接合されて固定され、内周部と外周部とを連結する支持可動部とを備える。サスペンションの支持可動部の形状および材料などについては、様々な検討がなされている。従来から、所定の厚みの金属板、もしくは、樹脂成形板を打ち抜いて形成されたサスペンション（ダンパー）が存在する。このような、いわゆるスプリングサスペンション、あるいは、蝶ダンパーは、外周固定部と、コイルボビンと接合する内周可動部と、外周固定部と内周可動部とを連結する複数の支持アームを有する。
【０００４】
サスペンションは、所定の厚みの板を選択すべき条件がある場合には、最低共振周波数ｆ０を最適に設計し、そして、ボイスコイルに加わる駆動力とボイスコイル変位との直線性を改善するために、その支持アームの形状は、様々に検討されている。このようなサスペンションでは、支持アームが伸びることがないので、ボイスコイル変位の可動範囲を超えるような駆動力が加わる場合には、支持アームの応力が集中する箇所が破断してしまうという問題がある。
【０００５】
従来には、サスペンションの上記のような問題を、支持アームの形状、サスペンションを構成する材料、等を検討し、解決しようとするものがある。例えば、支持アームの形状を規定する外側および外側エッジを単一半径寸法の円弧で形成し、中間部を形成するものがある。また、支持アームの形状を付け根よりも中央部に向けて漸近的に幅を小さくするものがある（特許文献１）。また、例えば、支持アームの断面形状をトラック形状に形成し、支持アームと内周部もしくは外周部との連結部分を曲面形状にするものがある（特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】実開昭５６−６８３９２号公報  （第３図）
【特許文献２】特開２００２−２６２３９２号公報  （第１図）
【０００７】
しかしながら、従来技術のサスペンションでは、支持アームの応力が集中する箇所が破断するのを防止するように支持アームの全体形状を変更すると、サスペンションのスチフネスが大きく変化し、これを用いた振動センサーまたはスピーカーにおいて、最低共振周波数ｆ０が変更前に比較して大きく変化してしまうという問題がある。また、支持アームが振動して大きく変位する場合には、直線性に優れないサスペンションでは、これらの共振周波数も大きく変化することがある。すなわち、従来技術のように支持アームの形状を単に変化させると、サスペンションでの応力の分散設計と、振動センサーまたはスピーカーでの共振周波数の最適設計を両立させるのが難しい場合がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、サスペンションおよびこれを用いた振動センサーまたはスピーカーに関し、サスペンションでの応力の分散設計と、振動センサーまたはスピーカーでの共振周波数の最適設計を両立させて、直線性に優れ、支持アームの特定箇所に応力が集中して破断することがないサスペンションを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のサスペンションは、外周固定部と、コイルボビンと接合する内周可動部と、外周固定部と内周可動部とを連結する複数の支持アームと、を有するサスペンションであって、複数の支持アームのそれぞれが、外周固定部と連結する外周連結部と、内周可動部と連結する内周連結部と、外周連結部と内周連結部とを連結するアーム部と、を備え、外周連結部および内周連結部が、アーム部の幅よりも広い幅を有し、かつ、アーム部が、複数の半円状円弧が連続する波形状部を有し、波形状部の半円状円弧の頂点が、アーム部を規定するアーム部中心円弧の延長上より内側および外側に交互に突出するように配置される。
【００１０】
好ましくは、本発明のサスペンションは、アーム部の前記波形状部を構成する半円状円弧と、外周連結部および内周連結部の端部とが、それぞれ連続するように連結する。
【００１１】
さらに好ましくは、本発明のサスペンションは、支持アームの中央に配置され、かつ、アーム部中心円弧に沿って形成され、その両端が波形状部に連結する中央円弧部をさらに有する。
【００１２】
また、本発明の振動センサーは、上記のいずれかのサスペンションを備えている。
【００１３】
また、本発明のスピーカーは、上記のいずれかのサスペンションを備えている。
【００１４】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１５】
本発明のサスペンションは、概環状の外周固定部と、コイルボビンと接合する内周可動部と、外周固定部と内周可動部とを連結する複数の支持アームと、を有する。このサスペンションは、所定の厚みの金属板、もしくは、樹脂成形板を打ち抜いて形成されたサスペンションであり、複数の支持アームのそれぞれは、外周固定部と連結してその幅が変化する外周連結部と、内周可動部と連結してその幅が変化する内周連結部と、外周連結部と内周連結部とを連結するアーム部と、を備える。なお、支持アームの「幅」とは、支持アームを規定する波形状の曲線である中心線に直交する部分の長さを指す。
【００１６】
ここで、支持アームのアーム部は、複数の半円状円弧が連続する波形状部を有し、波形状部の半円状円弧の頂点が、アーム部を規定するアーム部中心円弧の延長上より内側および外側に交互に突出するように配置される。つまり、支持アームのアーム部の波形状部は、外周連結部から内周連結部に向かうにつれて小さな円弧が連続して出現し、それらの小さな円弧は、アーム部中心円弧の延長上より内側および外側に交互に突出するように連続する。したがって、支持アームのアーム部は、単純な円弧で形成される従来のアーム部の経路長に比べて、経路長が長い支持アームのアーム部を構成している。
【００１７】
加えて、支持アームのアーム部は、波形状部を規定する幅が一定であり、アーム部に連結する外周連結部および内周連結部は、アーム部の幅よりも広い幅を有する。したがって、アーム部と、外周固定部および内周可動部とは、滑らかに幅が大きくなるように連結する支持アームを構成する。振動センサーまたはスピーカーに使用されるサスペンションにおいて、支持アームを構成する外周連結部および内周連結部には応力が集中しやすく、破断しやすいので、本発明では、アーム部を波形状にすることにより応力を分散させることができる。その結果、本発明のサスペンションを用いた振動センサー、または、動電型スピーカーでは、サスペンションのアームの破断といった問題が生じにくくなる。
【００１８】
例えば、支持アームの外周連結部および内周連結部における折れ曲がり具合が大きいほど、大きな応力がかかる。したがって、支持アームにおいて、アーム部の波形状を構成する半円状円弧と、外周連結部および内周連結部の端部とが、それぞれ連続するように連結すれば、応力分散の効果が高まる。
【００１９】
さらに好ましくは、本発明のサスペンションは、支持アームの中央に配置され、かつ、アーム部中心円弧に沿って形成され、その両端が波形状部に連結する中央円弧部をさらに有していてもよい。つまり、この場合には、支持アームが、波形状部と、中央円弧部と、波形状部とが連続するように構成される。
【００２０】
支持アームのアーム部に波形状を導入しても、サスペンションのスチフネスは大きく変化しない。したがって、支持アームの全体形状を変更する従来例に比較して、サスペンションのスチフネスが大きく変化することがなく、これを用いた振動センサー、または、スピーカーにおいても最低共振周波数ｆ０が、変更前に比較して大きく変化しない。また、支持アームが振動して大きく変位する場合にも、最低共振周波数ｆ０が大きく変化せず、直線性に優れるサスペンション（またはダンパー）が実現される。このように本発明のサスペンションは、サスペンションでの応力の分散設計と、振動センサー、または、スピーカーでの共振周波数の最適設計を両立させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明のサスペンションを用いた振動センサー、または、スピーカーは、サスペンションでの応力の分散設計と、振動センサー、または、スピーカーでの共振周波数の最適設計を両立させることができ、直線性に優れ、支持アームの特定箇所に応力が集中して破断しない、動作の安定した振動センサー、または、スピーカーが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるサスペンション１について説明する図である。（実施例１）
【図２】本発明の他の好ましい実施形態によるサスペンション１０について説明する図である。（実施例２）
【図３】第一の比較例のサスペンション２１について説明する図である。（比較例１）
【図４】第二の比較例のサスペンション２２について説明する図である。（比較例２）
【図５】各サスペンションの荷重に対する変位特性を示すグラフである。
【図６】各サスペンションの変位に対するコンプライアンスの変化特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明の好ましい実施形態によるサスペンションおよびこれを用いた振動センサーまたはスピーカーについて説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【実施例１】
【００２４】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるサスペンション１について説明する平面図である。本実施例のサスペンション１は、（図示しない）動電型振動センサーに用いるサスペンションであって、（図示しない）コイルボビンを振動可能に支持する。サスペンション１は、円環状の外周固定部２と、円環状の内周可動部３と、外周固定部２と内周可動部３とを連結する複数の支持アーム４とを備える。
【００２５】
このサスペンション１は、所定の厚みの金属板、もしくは、樹脂成形板を打ち抜いて形成されるサスペンション（ダンパー）である。例えば、本実施例おいては、動電型振動センサーに用いるサスペンションとして、ベリリウム銅合金（ＢｅＣｕ）を材料とする金属板をエッチングして形成している。サスペンション１の外周固定部２の外径ａ４は約φ２９．１２ｍｍであり、外周固定部２の内径ａ３は約φ２４．１１ｍｍであり、内周可動部３の外径ａ２は約φ２０．５１ｍｍであり、内周可動部３の内径ａ１は約φ１７．８４ｍｍである。サスペンション１において、３本の支持アーム４のそれぞれは同一形状であり、サスペンション１の中心点から見て相互に１２０度の間隔で配置されている。
【００２６】
本実施例の（図示しない）動電型振動センサーでは、サスペンション１の外周固定部２は、（図示しない）ヨークに固着されて変形せず、また、（図示しない）ボイスコイルボビンに固着される内周可動部３もボイスコイルボビンとの相対関係においては変形しない。外周固定部２からサスペンション１の内周方向に延設される外周連結部５と、内周連結部６とが、振動で変形する支持アーム４を構成する。サスペンション１を用いた（図示しない）動電型振動センサーでは、動電型振動センサーに振動が加わると、支持アーム４により（図示しない）磁気回路の磁気空隙に配置されたボイスコイルボビンに巻回された（図示しない）ボイスコイルが振動する。
【００２７】
サスペンション１のそれぞれの支持アーム４は、外周固定部２と連結する外周連結部５と、内周可動部３と連結する内周連結部６と、外周連結部５と内周連結部６とを連結するアーム部７を備える。外周連結部５は、外周固定部２からサスペンション１の内周方向に延設されて、アーム部７へ連結する部分であり、その幅（上記の通り、支持アーム４の「幅」とは、支持アーム４を規定する波形状の曲線である中心線に直交する部分の長さを指す。）は、アーム部７の幅よりも広く形成されることが多く、アーム部７の幅と同等の場合もある。同様に、内周連結部６は、内周可動部３からサスペンション１の外周方向に延設されて、アーム部７へ連結する部分であり、多くの場合その幅は、アーム部７の幅よりも広く形成される。特に応力が集中しやすい外周連結部５と内周連結部６は、その幅は、アーム部７の幅よりも広く形成されている。なお、本実施例では、アーム部７の幅は、約０．３ｍｍである。
【００２８】
サスペンション１のアーム部７は、図示するような複数の半円状円弧が連続する波形状部７０を有する。アーム部７では、波形状部７０の半円状円弧の頂点が、アーム部７を規定するアーム部中心円弧Ｒの延長上より内側および外側に交互に突出する。具体的には、個々の半円状円弧を規定する半径は約０．４５ｍｍであるので、波形状部７０の半円状円弧の頂点は、約１１．１５ｍｍのアーム部中心円弧Ｒの延長上より内側および外側に、それぞれ１０箇所ずつ±約０．６ｍｍだけ交互に突出するように配置される。したがって、サスペンション１のアーム部７は、単純な円弧で形成される従来のアーム部の経路長に比べて、経路長が長くなっている。
【００２９】
加えて、サスペンション１のアーム部７は、波形状部７０を規定する幅が一定であり、アーム部７に連結する外周連結部５および内周連結部６は、アーム部７の幅よりも広い幅を有する。したがって、アーム部７と、外周固定部５および内周可動部６とは、滑らかに幅が大きくなるように連結する支持アーム４を構成する。つまり、サスペンション１は、アーム部７の波形状を構成する半円状円弧と、外周連結部５および内周連結部６の端部とが、それぞれ連続するように連結する。もちろん、サスペンション１のアーム部７は、波形状部７０を規定する幅が一定である場合に限られず、所定の範囲で幅が増減しても良い。
【００３０】
（図示しない）振動センサーに使用されるサスペンション１において、支持アーム４を構成する外周連結部５および内周連結部６には応力が集中しやすく、破断しやすいので、本実施例のようにアーム部７を波形状にすることにより応力を分散させ、その結果、振動センサーでは、サスペンション１の支持アーム４の破断といった問題が生じにくくなる。
【実施例２】
【００３１】
図２は、本発明の他の好ましい実施形態によるサスペンション１０について説明する平面図である。本実施例のサスペンション１０は、先の実施例のサスペンション１と、アーム部７を規定するアーム部中心円弧Ｒの半径と、アーム部７での波形状部７０の半径とが同一であり、アーム部７の形状が一部で異なる他は、先の実施例のサスペンション１とほぼ共通するサスペンションである。したがって、共通する外周固定部２と、内周可動部３と、複数の支持アーム４と、外周連結部５と、内周連結部６およびアーム部７と、については、共通の番号を付して説明を省略する。
【００３２】
図２のサスペンション１０のアーム部７においては、アーム部７の中央に配置されて、かつ、アーム部中心円弧Ｒに沿って形成され、その両端が波形状部７１または７２に連結する中央円弧部７３を有している。波形状部７１または７２は、それぞれ先の実施例における波形状部７０と半径が同一である。外周側寄りの波形状部７１では、外周側に３箇所と内周側に２箇所とで、半円状円弧の頂点が、アーム部中心円弧Ｒの延長上より内側および外側に交互に突出する。同様に、内周側寄りの波形状部７２では、外周側に２箇所と内周側３箇所とで、半円状円弧の頂点が、アーム部中心円弧Ｒの延長上より内側および外側に交互に突出する。
【００３３】
すなわち、本実施例のサスペンション１０のアーム部７は、実質的に先の実施例のサスペンション１の支持アーム４の中央部分の波形状部を、角度約４５度の範囲で幅がほぼ一定の中央円弧部７３に置き換えたものである。サスペンション１０のアーム部７は、単純な円弧で形成される従来のアーム部の経路長に比べて、経路長が長くなっている。
【００３４】
（図示しない）振動センサーに使用されるサスペンション１０において、本実施例のようにアーム部７を波形状して、さらに、上記のような中央円弧部７３をさらに有するようにすることにより、支持アーム４を構成する外周連結部５および内周連結部６に集中しやすい応力を分散させることができる。その結果、振動センサーでは、サスペンション１０の支持アーム４の破断といった問題が生じにくくなる。
【００３５】
図３は、比較例としてのサスペンション２１について説明する平面図である。比較例のサスペンション２１は、先の実施例のサスペンション１およびサスペンション１０に対して、アーム部８が、先の実施例におけるアーム部７の波形状部７０（または、７１ないし７２）を有しない点を除いて、ほぼ共通するサスペンションである。本比較例のアーム部８の幅は、外周連結部５から内周連結部６に至る間で約０．５〜０．８ｍｍで、ほぼ一定幅である。したがって、共通する部分については、共通の番号を付して説明を省略する。
【００３６】
また、図４は、第二の比較例としてのサスペンション２２について説明する平面図である。第二の比較例のサスペンション２２は、比較例のサスペンション２１に対して、アーム部９が、先の実施例におけるアーム部７の波形状部７０（または、７１ないし７２）を有しない点を除いて共通するサスペンションである。ただし、この比較例のサスペンション２２は、アーム部９が、外周連結部５に近い部分で幅が太い外周側アーム部９１と、内周連結部６に近い部分で幅が太い内周側アーム部９２と、外周側アーム部９１および内周側アーム部９２との間でこれらよりも幅が狭くなる中央アーム部９３と、を有する点で、先の比較例とも相違するサスペンションである。したがって、実施例もしくは比較例と共通する部分については、共通の番号を付して説明を省略する。
【００３７】
図５および図６は、各サスペンションの特性を示すグラフである。具体的には、図５は、実施例のサスペンション１または１０と、比較例のサスペンション２１または２２と、において、それぞれのサスペンションの荷重に対する変位特性を示すグラフである。また、図６は、実施例のサスペンション１または１０と、比較例のサスペンション２１または２２と、において、それぞれのサスペンションの変位に対するコンプライアンスの変化特性を示すグラフである。
【００３８】
図５のグラフでは、横軸が内周可動部３に加わる荷重であり、縦軸が内周可動部３の変位量である。グラフでの各特性のプロットが曲線ではなく直線に近いほど、そのサスペンションの直線性に優れ、歪特性が少なくなる。実施例のサスペンション１および１０と、比較例のサスペンション２２とは、比較的に近似するプロットを描いている一方で、比較例のサスペンション２１は異なるプロットになっており、さらに硬いサスペンションになっていることが分かる。図示するように、実施例のサスペンション１または１０の方が、比較例のサスペンション２１または２２の場合に比べて、直線性が改善されていることが分かる。
【００３９】
また、図５のグラフにおける各特性のプロットの傾きは、各サスペンションのコンプライアンス（柔らかさ）を示す。図６のグラフは、横軸を内周可動部３の変位量として、縦軸を図５のグラフで算出されるコンプライアンスとして示したものである。図５および図６から分かるように、各サスペンションは、内周可動部３に加わる荷重が大きくなると、つまり、内周可動部３の変位量が大きくなると、コンプライアンス（柔らかさ）が低下して（スチフネス（硬さが上昇して））、硬くなるという傾向を示す。コンプライアンスが変化すると、各サスペンションを用いる振動センサーの最低共振周波数ｆ０が変化することになり、さらに直線性（リニアリティ）も悪いということになるので、コンプライアンスの変化率は小さい方が好ましい。
【００４０】
先の実施例のサスペンション１の場合には、変位０ｍｍから変位２．０ｍｍに至るまでの間でのコンプライアンスの変化量は、図６のグラフでは約３６％である。また、先の他の実施例のサスペンション１０の場合には、同じ変位量でのコンプライアンスの変化量は、図６のグラフでは約３７％である。一方で、比較例のサスペンション２１の場合には、同じ変位量でのコンプライアンスの変化量は、図６のグラフでは約５８％である。同様に、比較例のサスペンション２２の場合には、同じ変位量でのコンプライアンスの変化量は、図６のグラフでは約４１％である。
【００４１】
この様に、実施例のサスペンション１または１０の方が、比較例のサスペンション２１または２２の場合に比べて、コンプライアンスの変化率が小さく、最低共振周波数ｆ０の変化率が小さく、直線性に優れたサスペンションであることが分かる。したがって、実施例のサスペンション１または１０を用いる振動センサーは、サスペンションに加わる応力分布の集中を緩和することができ、さらに、従来よりも直線性（リニアリティ）のよい振動センサーにすることができる。
【００４２】
本発明のサスペンションは、上記実施例に限定されず、樹脂成形板を金型で打ち抜いて形成されるサスペンションであってもよい。また、支持アームのそれぞれは、同一形状である場合に限られず、支持アームは２本以上であれば、４本でもよく、サスペンションを規定する中心軸から見て対称に配置されていてもよい。なお、サスペンションの材質および大きさも、本実施例に限定されるものではない。支持アーム４の本数や形状は、そのサスペンションを用いる振動センサーの磁気回路や振動板の構成によって、外周固定部２および内周可動部３の形状ならびに位置関係が変わってくるので、様々な設計が可能である。
【００４３】
また、本発明のサスペンションは、動電型の振動センサーに用いられるだけでなく、（図示しない）動電型スピーカーにおけるダンパーにも使用できる。動電型スピーカーは、同様に振動するボイスコイルを磁気回路の磁気空隙に振動可能に支持するダンパーを有するので、これを先の実施例のような構成をもつサスペンション（つまり、蝶ダンパー）とすることができる。先の実施例と同様のサスペンションを用いたスピーカーは、サスペンションでの応力の分散設計と、スピーカーでの共振周波数の最適設計を両立させることができ、直線性に優れ、支持アームの特定箇所に応力が集中して破断しない、動作の安定したスピーカーが得られる。
【産業上の利用可能性】
【００４４】
本発明のサスペンションは、振動センサー、あるいは、家庭用のスピーカー、車両用のスピーカー等に限られず、同様に振動するコイルを支持するサスペンションを要するマイクロホン等にも適用が可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１、１０、２１、２２      サスペンション
２            外周固定部
３            内周可動部
４            支持アーム
５            外周連結部
６            内周連結部
７、８、９    アーム部
【図１】
2011259046.tif 000003
【図２】
2011259046.tif 000004
【図３】
2011259046.tif 000005
【図４】
2011259046.tif 000006
【図５】
2011259046.tif 000007
【図６】
2011259046.tif 000008