(57)【要約】【課題】軽量で、かつ、優れた強度、内部損失およびＳ／Ｎ比を有するスピーカーフレームを提供すること。【解決手段】本発明のスピーカーフレームは、アルミニウム合金とセラミックスとを含有する複合材料から形成されている。好ましくは、このセラミックスは、炭化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、炭酸バリウム、珪酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、窒化ホウ素および窒化ケイ素からなる群から選択される。【選択図】　なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金とセラミックスとを含有する複合材料から形成された、スピーカーフレーム。
【請求項２】
前記セラミックスが、炭化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、炭酸バリウム、珪酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、窒化ホウ素および窒化ケイ素からなる群から選択される、請求項１に記載のスピーカーフレーム。
【請求項３】
前記複合材料が炭化ケイ素を１５体積％〜５５体積％の割合で含有する、請求項２に記載のスピーカーフレーム。
【請求項４】
前記複合材料がアルミナを５０体積％〜６０体積％の割合で含有する、請求項２に記載のスピーカーフレーム。
【請求項５】
前記複合材料が窒化アルミニウムを５０体積％〜７０体積％の割合で含有する、請求項２に記載のスピーカーフレーム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカーフレームに関する。より詳細には、本発明は、軽量で、かつ、優れた強度、内部損失およびＳ／Ｎ比を有するスピーカーフレームに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカーフレームは、磁石と鉄とからなる磁気回路に対して、振動系（振動板およびボイスコイル）および支持系（エッジおよびダンパー）の位置を正確に保持するという役割を有する。すなわち、スピーカーフレームには、スピーカーユニットの骨格としての剛性が要求される。このようなスピーカーフレームの材料として、鋳鉄、炭素鋼、アルミニウム合金、合成樹脂などが用いられているが、それぞれに問題がある。
【０００３】
鋳鉄または炭素鋼からなるスピーカーフレームは優れた剛性を有するが、内部損失が小さいので、高周波数領域においてフレーム自体が共振しやすくなる。このように、フレーム自体が不要な共振音を発することにより、得られるスピーカーのＳ／Ｎ比が不十分なものとなる。さらに、環境問題等の観点から、特に車載用スピーカーにおいては軽量化が求められているが、鋳鉄および炭素鋼は重量が大きいので軽量化に対応できない。
【０００４】
アルミニウム合金は密度が小さく軽量化には好適のように思われるが、鋳鉄等に比べて強度（特に、曲げ強度）が不十分であるので厚みを大きくする必要があり、結局軽量化は困難である。さらに、アルミニウム合金も鋳鉄等と同様に内部損失が小さいので、得られるスピーカーのＳ／Ｎ比が不十分であるという問題がある。
【０００５】
合成樹脂は金属に比べて内部損失が大きいので、Ｓ／Ｎ比の問題は改善され得るが、弾性率および耐衝撃性が小さく、スピーカーユニットの骨格として実用上耐え得る剛性を得ることが困難である。
【０００６】
以上のように、軽量で、かつ、優れた強度、内部損失およびＳ／Ｎ比を有するスピーカーフレームが強く望まれている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、軽量で、かつ、優れた強度、内部損失およびＳ／Ｎ比を有するスピーカーフレームを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のスピーカーフレームは、アルミニウム合金とセラミックスとを含有する複合材料から形成されている。
【０００９】
好ましい実施形態においては、上記セラミックスは、炭化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、炭酸バリウム、珪酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、窒化ホウ素および窒化ケイ素からなる群から選択される。
【００１０】
好ましい実施形態においては、上記複合材料は炭化ケイ素を１５体積％〜５５体積％の割合で含有する。
【００１１】
好ましい実施形態においては、上記複合材料はアルミナを５０体積％〜６０体積％の割合で含有する。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記複合材料は窒化アルミニウムを５０体積％〜７０体積％の割合で含有する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明のスピーカーフレームは、アルミニウム合金とセラミックスとを含有する複合材料から形成されている。アルミニウム合金とは、アルミニウム（Ａｌ）を主成分として含有する合金のことをいう。ここで、「主成分」とは、合金中に５０重量％以上の量で含有される成分のことをいう。アルミニウム合金は、好ましくは７０重量％以上、さらに好ましくは８０重量％以上、最も好ましくは９０重量％以上の割合でアルミニウムを含有する。他の金属等との複合化により、軽量化と優れた弾性率とを同時に達成することができるからである。
【００１４】
アルミニウム合金に含有される他の金属としては、例えば、銅（Ｃｕ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、マンガン（Ｍｎ）、亜鉛（Ｚｎ）が挙げられる。さらに、アルミニウム合金は、ケイ素（Ｓｉ）のような非金属元素を含有し得る。これらの金属および／または非金属元素は、目的に応じて、単独で、または適切に組み合わせて用いられ得る。好ましいアルミニウム合金の組成は、以下の通りである（単位は重量％である）：Ａｌ／Ｃｕ／Ｓｉ／Ｍｇ／Ｎｉ＝８４．７／１．１／１２．０／１．１／１．１（４０００系）、Ａｌ／Ｍｇ／Ｃｒ＝９７．２５／２．５／０．２５（５０００系）、Ａｌ／Ｃｕ／Ｍｎ＝９８．５８／０．１２／１．３（３０００系）、Ａｌ／Ｓｉ／Ｍｇ＝９８．９５／０．４５／０．６（６０００系）、および、Ａｌ／Ｃｕ／Ｍｇ／Ｚｎ／Ｃｒ＝９０．１／１．６／２．５／５．６／０．２（７０００系）。特に好ましいアルミニウム合金は、４０００系および５０００系である。重量と弾性率のバランスに特に優れるからである。
【００１５】
本発明において複合材料に用いられるセラミックスとしては、例えば、炭化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、水酸化マグネシウム、炭酸バリウム、珪酸カルシウム、タルク、クレー、マイカ、窒化ホウ素、窒化ケイ素が挙げられる。好ましくは、炭化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、シリカ、酸化チタン、タルク、クレー、窒化ケイ素であり、さらに好ましくは、炭化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウム、シリカ、酸化チタン、窒化ケイ素であり、最も好ましくは、炭化ケイ素、アルミナ、窒化アルミニウムである。内部損失の改善が特に顕著だからである。これらのセラミックスは、単独で、または２種以上を組み合わせて用いられ得る。好ましくは、セラミックスは粉末である。さらに好ましくは、セラミックス粉末の粒径は０．５〜３．０μｍである。
【００１６】
上記複合材料中のセラミックスの含有量は、セラミックスの種類に応じて変化し得る。例えば、炭化ケイ素は、好ましくは１５体積％〜５５体積％、さらに好ましくは２５体積％〜４５体積％の割合で複合材料中に含有される。例えば、アルミナは、好ましくは５０体積％〜６０体積％、さらに好ましくは５５体積％〜６０体積％の割合で複合材料中に含有される。例えば、窒化アルミニウムは、好ましくは５０体積％〜７０体積％、さらに好ましくは５５体積％〜６５体積％の割合で複合材料中に含有される。このような範囲よりセラミックス含有量が小さい場合には、内部損失改善の効果が不十分である場合が多い。このような範囲よりセラミックス含有量が大きい場合には、弾性率（特に、曲げ弾性率）が不十分である場合が多い。
【００１７】
本発明のスピーカーフレームの製造方法は特に限定されず、任意の適切な製造方法が採用され得る。代表的な製造方法としては、鋳造法（例えば、砂型鋳造法、精密鋳造法、ダイキャスト法）、非加圧金属浸透法が挙げられる。鋳造法は、溶融したアルミニウム合金にセラミックスを混合して溶融液を調製し、当該溶融液を所定形状の鋳型に流し込む方法である。非加圧金属浸透法は、予備成形したセラミックスに溶融アルミニウム合金を浸透させる方法である。
【００１８】
以下、本発明の作用について説明する。
本発明によれば、アルミニウム合金とセラミックスとを含有する複合材料からスピーカーフレームを形成することにより、軽量で、かつ、優れた強度、内部損失およびＳ／Ｎ比を有するスピーカーフレームが得られる。より詳細には、主成分のアルミニウムと特定の金属または非金属元素とを合金化することにより、特定のセラミックス（特に、セラミックス粉末）が当該合金中に非常に良好に分散する。したがって、振動時にアルミニウム合金とセラミックスとの内部摩擦が非常に効率的に生じる。その結果、内部損失が大きくなり、アルミニウム合金単独の場合に問題となっていた共振音の発生を解決することができるので、最終的にＳ／Ｎ比を改善できる。さらに、セラミックスが強化材として良好に機能するので、アルミニウム合金の強度不足の問題を解決することができ、その結果、軽量化と強度という相反する要求を同時に満足することができる。
【００１９】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例には限定されない。
【００２０】
（実施例１）
４０００系のアルミニウム合金を約７００℃で溶融した。溶融アルミニウム合金に炭化ケイ素を混合して溶融液を調製した。アルミニウム合金と炭化ケイ素との混合比は、７０／３０（体積％）であった。得られた溶融液を所定形状の鋳型に流し込み、スピーカーフレームを得た。得られたスピーカーフレームについて、密度、弾性率および損失係数（内部損失）を通常の方法により測定した。結果を後述の実施例２〜３および比較例１〜３の結果と併せて表１に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
（実施例２）
５０００系のアルミニウム合金とアルミナ粉末とを４０／６０（体積％）で混合した。この混合物を窒素雰囲気中、７００〜９００℃での非加圧金属浸透法を用いて成形し、スピーカーフレームを得た。得られたスピーカーフレームを実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【００２３】
（実施例３）
５０００系のアルミニウム合金と窒化アルミニウムとを３０／７０（体積％）で混合した。以下の手順は実施例２と同様にしてスピーカーフレームを得た。得られたスピーカーフレームを実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【００２４】
（比較例１）
炭化ケイ素を添加しなかったこと以外は実施例１と同様にしてスピーカーフレームを得た。得られたスピーカーフレームを実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【００２５】
（比較例２）
ＦＣ２５０系の鉄化合物を約１５００℃で溶融した。溶融鉄化合物を所定形状の鋳型に流し込みスピーカーフレームを得た。得られたスピーカーフレームを実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【００２６】
（比較例３）
Ｓ５５Ｃの炭素鋼を所定形状の金型で順送プレス成形することによりスピーカーフレームを得た。得られたスピーカーフレームを実施例１と同様の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【００２７】
表１から明らかなように、本発明のスピーカーフレームは、従来のスピーカーフレーム（比較例１〜３）に比べて、密度（重量）、弾性率および損失係数のバランスが非常に優れていることがわかる。具体的には、実施例１〜３のスピーカーフレームは、比較例１と比較すると密度は若干大きくなっているものの、弾性率および損失係数はいずれも格段に優れたものとなっている。比較例２と比較すると、弾性率については、実施例１が同等以上で実施例２および３は２倍程度優れており、損失係数については、実施例１は若干劣るものの実施例２および３は格段に優れたものとなっている。密度については、いずれの実施例も１／２以下の軽量化が達成されている。実施例３と比較すると、弾性率については、実施例１は少し劣るものの実施例２および３は同等以上となっており、損失係数については、いずれの実施例も格段に優れたものとなっている。密度については、いずれの実施例も１／２以下の軽量化が達成されている。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、アルミニウム合金とセラミックスとを含有する複合材料からスピーカーフレームを形成することにより、軽量で、かつ、優れた強度、内部損失およびＳ／Ｎ比を有するスピーカーフレームが得られる。