(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
振動板と、前記振動板を支持するフレームと、磁性材料で形成されたアーマチュアと、前記アーマチュアに対向する磁石と、前記磁石を内面で支持するヨークと、コイルと、前記アーマチュアの振動を振動板に伝達する伝達体とが設けられた発音装置において、
前記アーマチュアに、ほぼ平行に対向する固定部および可動部と、前記固定部と前記可動部との間の曲げ部とが形成され、前記固定部が前記ヨークの外面である接合面に固定され、前記可動部が前記コイルの内部に位置し且つ前記磁石に対向しており、
前記フレームの一方の面に前記振動板が支持され、他方の面に前記ヨークが固定されて、前記可動部と前記振動板とが前記伝達体で連結されており、
前記フレームに開口部が形成されており、前記フレームに前記ヨークの前記接合面が固定されて、前記アーマチュアの前記固定部が前記開口部の内部に位置していることを特徴とする発音装置。
第1のケースと第2のケースが設けられ、前記フレームの外周部分が前記第1のケースの開口端部と前記第2のケースの開口端部の間に挟まれて固定されている請求項1ないし4のいずれかに記載の発音装置。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
特許文献1に記載されている従来の発音装置は、マグネットを保持したマグネットハウジングが下部ケースの底部に固定され、アーマチュアがマグネットハウジングに固定されており、ダイアフラムは下部ケースの開口端に固定されている。そのため、アーマチュアの第1脚部とダイアフラムとの相対位置には、マグネットハウジングとアーマチュアの寸法公差のみならず下部ケースの寸法公差が関係し、さらにはマグネットハウジングと下部ケースとの組立公差および下部ケースとダイアフラムとの組立交差も関係する。
【0007】
そのため、アーマチュアの第1脚部とダイアフラムとの相対位置の誤差のばらつきが大きくなり、位置決め調整作業を無くして組立を行うことが困難である。しかも、マグネットハウジングは下部ケースの底部に固定されているため、下部ケース内でマグネットハウジングを動かして位置合わせを行いながら組立作業を行うのは困難である。
【0008】
あるいは、ダイアフラムを移動させて、アーマチュアの第1脚部との相対位置を調整することになるが、ダイアフラムを位置調整しながら下部ケースの開口端に接合する作業も難しくなる。
【0009】
さらに、マグネットハウジングとマグネットとコイルおよびアーマチュアの全ての部材が下部ケースの内部空間内に収められているため、下部ケースの高さ寸法が大きくなり、薄型化を実現するのが難しい。
【0010】
本発明は上記従来の課題を解決するものであり、組立作業を容易にし、さらに振動板とアーマチュアとの相対位置の精度を維持しやすくなり、さらに薄型化も可能な発音装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、振動板と、前記振動板を支持するフレームと、磁性材料で形成されたアーマチュアと、前記アーマチュアに対向する磁石と、前記磁石を内面で支持するヨークと、コイルと、前記アーマチュアの振動を振動板に伝達する伝達体とが設けられた発音装置において、
前記アーマチュアに、ほぼ平行に対向する固定部および可動部と、前記固定部と前記可動部との間の曲げ部とが形成され、前記固定部が前記ヨークの外面である接合面に固定され、前記可動部が前記コイルの内部に位置し且つ前記磁石に対向しており、
前記フレームの一方の面に前記振動板が支持され、他方の面に前記ヨークが固定されて、前記可動部と前記振動板とが前記伝達体で連結されており、
前記フレームに開口部が形成されており、前記フレームに前記ヨークの前記接合面が固定されて、前記アーマチュアの前記固定部が前記開口部の内部に位置していることを特徴とするものである。
【0013】
この場合に、前記アーマチュアの前記固定部の厚さ寸法は、前記フレームの厚さ寸法よりも小さいことが好ましい。
【0014】
本発明の発音装置は、前記伝達体の一部が、前記開口部内に位置しているものとなる。
本発明の発音装置は、前記コイルが前記ヨークに固定されているものとして構成できる。
【0015】
また本発明の発音装置は、第1のケースと第2のケースが設けられ、前記フレームの外周部分が前記第1のケースの開口端部と前記第2のケースの開口端部の間に挟まれて固定されているものとなる。
【0016】
本発明の発音装置は、前記
磁石と前記ヨークと前記コイルおよび前記アーマチュアが第1のケース内に収納されており、前記振動板が前記第2のケースの内部の空間に対向しているものとなる。
【発明の効果】
【0017】
本発明は、アーマチュアがヨークの外面に固定され、ヨークと振動板とがフレームの上下の2つの面のそれぞれに固定されている。よって、アーマチュアと振動板との相対位置は、アーマチュアの寸法公差とフレームの厚さの公差の影響を受けるが、ケースの寸法公差の関与を排除できる。そのため、アーマチュアと振動板との相対位置を高精度に設定することができる。
【0018】
また、全ての部品をフレームに組み込んで、フレームを2つのケースの間に挟むことで組立を完了させることが可能になり組立作業が容易になる。
【発明を実施するための形態】
【0020】
図1ないし
図4に本発明の第1の実施の形態の発音装置1が示されている。
【0021】
発音装置1は、ケース2を有している。
図1と
図2に示すように、ケース2は下ケース3と上ケース4とから構成されている。下ケース3と上ケース4は合成樹脂製または非磁性材料または磁性の金属材料を使用しダイキャスト法で形成されている。あるいは、非磁性または磁性金属板を使用してプレス加工で形成されている。下ケース3が第1のケースであり、上ケース4が第2のケースである。
【0022】
図2に示すように、下ケース3は、底部3aと、4側面を囲む側壁部3bと、側壁部3bの上端の開口端部3cを有している。上ケース4は天井部4aと、4側面を囲む側壁部4bと、側壁部の下端の開口端部4cを有している。下ケース3の内部空間は、上ケース4の内部空間よりも広く、上ケース4は下ケースの蓋体として機能している。
【0023】
図3と
図6に示すように、下ケース3の開口端部3cと上ケース4の開口端部4cとの間にフレーム5が挟まれている。下ケース3と上ケース4および駆動側フレーム5が組み合わされて位置決めされた状態で、下ケース3と上ケース4と駆動側フレーム5とがレーザー溶接によって互いに固定されている。
【0024】
図2に示すように、フレーム5は、Z方向の厚さ寸法が均一な非磁性材料の金属板材で形成されており、図示下側の平面が駆動側取付け面5aで、上側の平面が振動側取付け面5bとなっている。
図5にも示すように、フレーム5の中央部に、開口部5cが上下に貫通して形成されている。開口部5cは矩形状の穴である。ただし開口部5cは、一部が縁部に解放された切欠きあるいは凹部であってもよい。
【0025】
図3と
図4に示すように、フレーム5に振動板11と可撓性シート12が取り付けられている。振動板11はアルミニウムやSUS304などの薄い金属材料で形成されており、必要に応じて曲げ強度を増強するためのリブがプレス成形されている。
図6には、振動板11に形成されたリブ11dの断面形状が示されている。可撓性シート12は振動板11よりも撓み変形しやすいものであり、例えばPET(ポリエチレンテレフタレート)やナイロンあるいはポリウレタンなどの樹脂シート(樹脂フィルム)で形成されている。
【0026】
図6に示すように、振動板11は可撓性シート12の下面に接着されて固定され、可撓性シート12の外周縁部12aが、フレーム5の枠部の上面である振動側取付け面5bに接着剤を介して固定されている。その結果、振動板11は、可撓性シート12を介してフレーム5に振動動作自在に支持されている。また、
図3と
図4および
図5に示すように、振動板11は、フレーム5の開口部5cの厚さの範囲内に位置している。
【0027】
図5と
図6に示すように、振動板11の面積は、フレーム5の開口部5cの開口面積よりも小さく、可撓性シート12の面積は振動板11よりも大きい。その結果、振動板11のX方向(幅方向)の両縁部11a,11aとフレーム5の開口部5cの内縁部との間に隙間(i)が形成されている。
図3と
図4および
図5に示すように、振動板11の自由端11bとフレーム5の開口部5cの内縁部との間に隙間(ii)が形成されている。振動板11の支点側端部11cとフレーム5の開口部5cの内縁部との間には、前記隙間(ii)よりも狭い隙間(iii)が形成され、あるいはほとんど隙間が形成されていない。
図5に示すように、振動板11の4辺と開口部5cの内縁部との間の各隙間(i)(ii)(iii)は可撓性シート12で塞がれている。そして、振動板11は、可撓性シート12の撓みと弾性によって、支点側端部11cを支点として、自由端11bがZ方向へ変位するように振動可能である。
【0028】
図3と
図4および
図5に示すように、フレーム5の駆動側取付け面5aに磁界発生ユニット20が取り付けられている。
図2に示すように、磁界発生ユニット20は、上部ヨーク21と下部ヨーク22とを有している。上部ヨーク21と下部ヨーク22は、磁性材料で形成されており、例えばSPCCに代表される冷間圧延鋼板などの鋼板やNi−Fe合金などで形成されている。
【0029】
図2に示すように、下部ヨーク22はU字形状に曲げられており、底面部22aと、X方向の両側で上向きに折り曲げられた一対の側面部22b,22bとが形成されている。側面部22b,22bの上端部が、平板形状の上部ヨーク21の内面21aに接合され、レーザースポット溶接などで、上部ヨーク21と下部ヨーク22とが固定されている。上部ヨーク21と下部ヨーク22とが固定されると、下部ヨーク22の底面部22aの内面と、上部ヨーク21の内面21aとが平行に対向する。上部ヨーク21の幅寸法は、X方向の両端部が、下部ヨーク22の側面部22b,22bの側外面よりも両側へ突出するように形成されている。
【0030】
図2ないし
図4に示すように、磁界発生ユニット20では、上部ヨーク21の内面21aに上部磁石24が固定され、下部ヨーク22の底面部22aの内面に下部磁石25が固定されている。
図3と
図6に示すように、上部磁石24の下面24aと下部磁石25の上面25aとの間にZ方向のギャップδが形成されている。上部磁石24の下面24aと下部磁石25の上面25aは、互いに逆の極性となるように、各磁石24,25が着磁されている。
【0031】
図2と
図3に示すように、磁界発生ユニット20と並ぶ位置にコイル27が設けられている。コイル27はY方向に延びる巻き軸を中心として導線が周回するように巻かれている。後に説明するように、コイル27の巻き中心部の空間27cにアーマチュア32の可動部32aが挿入されるが、コイル27の導線はアーマチュア32の可動部32aの周囲を周回するように巻かれている。
【0032】
図2と
図3に示すように、コイル27のY方向の左側に向く端面が接合面27aとなっており、この接合面27aが磁界発生ユニット20の上部ヨーク21と下部ヨーク22のY方向に向く側面に接着剤などで固定されている。このとき、コイル27の巻き中心線が、上部磁石24と下部磁石25とのギャップδの中心に一致するように位置決めされて互いに固定される。
【0033】
図2と
図3に示すように、発音装置1にアーマチュア32が設けられている。アーマチュア32は厚さが均一な磁性材料の板材で形成されており、例えば、Ni−Fe合金で形成されている。アーマチュア32はプレス加工され、可動部32aと固定部32bと曲げ部32cを有するU字形状に曲げ加工されている。可動部32aと固定部32bは、Z方向に間隔を空けて互いに平行に対向している。
図2に示すように、アーマチュア32の可動部32aのY方向に向く先部32dはX方向の幅寸法が小さくなっており、先部32dに連結穴32eが上下に貫通して形成されている。
【0034】
図3と
図4および
図5に示すように、アーマチュア32の固定部32bは、上部ヨーク21の上向きの外面である接合面21bに固定されている。また、アーマチュア32の可動部32aは、コイル27の空間27cの内部に挿入され、さらに上部磁石24と下部磁石25との間のギャップδ内に挿入されている。そして、アーマチュア32の先部32dは、前記ギャップδ内からY方向の前方に飛び出している。
【0035】
図3と
図4に示すように、上部ヨーク21の上面の接合面21bは平面であり、この接合面21bがフレーム5の下面の駆動側取付け面5aに接合されて固定されている。
図6に示すように、上部ヨーク21は、フレーム5の開口部5cをX方向へ横断するように設置され、上部ヨーク21のX方向の両端部が、フレーム5の駆動側取付け面5aに接合されて、上部ヨーク21とフレーム5とがレーザースポット溶接などで固定される。
【0036】
図5に示すように、アーマチュア32の固定部32bは、フレーム5の開口部5cの開口面積よりも小さく、上部ヨーク21の上面の接合面21bが、フレーム5の下面である駆動側取付け面5aに直接に固定されると、
図3と
図6に示すように、前記接合面21bに固定されているアーマチュア32の固定部32bが、フレーム5の開口部5cの内部に入り込む。固定部32bのZ方向の厚さ寸法は、フレーム5のZ方向の厚さ寸法よりも小さい。よって、同じく開口部5c内に位置する振動板11と、アーマチュア32の固定部32bとの間には、振動板11がZ方向に振動できるようにZ方向の隙間が空けられる。
【0037】
図3に示すように、振動板11の自由端11bと、アーマチュア32の先部32dは伝達体33で連結されている。伝達体33は金属または合成樹脂で形成された針状部材であり、例えばSUS202のピン材で形成されている。伝達体33の上端33aは振動板11に形成された取付け穴11eに挿入されて、振動板11と伝達体33とが接着剤または半田付けで固定されている。伝達体33の下端部33bは、アーマチュア32の先部32dに形成された連結穴32eに挿入されて、伝達体33と先部32dとがレーザー溶接あるいは接着剤または半田付けで固定されている。伝達体33はフレーム5の開口部5c内を上下に横断しており、伝達体33の一部が開口部5cの内部に位置している。
【0038】
図3と
図5に示すように、フレーム5の外周部分は、下ケース3の開口端部3cと上ケース4の開口端部4cとの間に挟まれて固定されている。ただし、フレーム5の振動側取付け面5bに接合されている可撓性シート12の外周縁部12aは、ケース2の内面から内側に離れており、外周縁部12aは、下ケース3の開口端部3cと上ケース4の開口端部4cとの間に挟まれていない。下ケース3と上ケース4との間に可撓性シート12が挟まれないので、ケース3,4を互いに強固に固定できる。また下ケース3と上ケース4をレーザー溶接などで固定するときに、可撓性シート12が熱で損傷し、あるいは変形するのを防止することができる。
【0039】
下ケース3と上ケース4との間にフレーム5が挟まれて固定されると、振動板11と可撓性シート12とによって、ケース2の内部の空間が上下に区分される。振動板11および可撓性シート12よりも上側であって上ケース4の内部の空間が発音側空間であり、発音側空間は、上ケース4の側壁部4bに形成された発音口4dから外部空間に通じている。
【0040】
図3に示すように、ケース2の外側には、前記発音口4dに通じる発音ノズル41が固定されている。
【0041】
図2と
図3に示すように、下ケース3の底部には吸排気口3dが形成されており、振動板11および可撓性シート12よりも下側であって下ケース3の内部空間が、吸排気口3dによって外気に通じている。
図2に示すように、下ケース3の側壁部3bには一対の配線穴3eが開口しており、
図3に示すように、コイル27を構成する導線の一対の端末部27bがそれぞれ配線口3eから外部に引き出されている。ケースの側壁部3bの外部には基板42が固定され、端末部27bが基板42に形成された小穴内を通過しこの小穴が塞がれることで、配線穴3eが外側から閉鎖されている。
【0042】
発音装置1の組立作業は以下の通りである。
図4に示すように、この発音装置1は、フレーム5を基準として各部品が組み込まれている。
【0043】
振動板11を可撓性シート12の下面に重ねて接合し、フレーム5の上面である振動側取付け面5bに、可撓性シート12の外周縁部12aを接着して固定する。
【0044】
上部ヨーク21の内面21aに上部磁石24を接合し、下部ヨーク22の底面部22aの上面に下部磁石25を接合し、上部ヨーク21と下部ヨーク22とをレーサースポット溶接などで固定して、磁界発生ユニット20を組み立てる。また、コイル27の接合面27aを上部ヨーク21と下部ヨーク22のY方向に向く側面に接着剤で固定する。このとき、位置決め治具を用いて、上部磁石24と下部磁石25とのギャップδのZ方向での中心と、コイル27の空間27cのZ方向の中心を一致させる。
【0045】
アーマチュア32は、プレス加工で形成し、可動部32aと固定部32bとがZ方向で平行にまたはほぼ平行に対向できるように曲げ部32cを加工する。そして、固定部32bを、上部ヨーク21の上面である接合面21bに直接に突き当ててレーザースポット溶接などで固定する。
【0046】
上部ヨーク21と下部ヨーク22の加工精度を高め、アーマチュア32のプレス加工精度を高めておくことで、アーマチュア32の可動部32aを、コイル27の中心と、磁石24,25間のギャップδの中心に高精度に一致させることができる。ギャップδの中心と可動部32aとの間のZ方向の相対位置の誤差は、上部ヨーク21と下部ヨーク22の寸法公差ならびに組立公差と、アーマチュア32の寸法公差のみに依存する。よって、これら公差が最小となるように加工することで、磁界発生ユニット20にアーマチュア32を組み付けるときのZ方向の位置調整を不要にでき、アーマチュア32はY方向の位置調整のみで組み付けることが可能になる。
【0047】
なお、ギャップδの中心とアーマチュア32の可動部32aとの間のZ方向相対位置の誤差が許容範囲を超えているときには、アーマチュア32の曲げ量をわずかに調整することで、前記誤差を許容範囲内に収めて組立てることができる。
【0048】
次に、ヨーク21,22と磁石24,25とから成る磁界発生ユニット20にコイル27とアーマチュア32が組み込まれた部分組立体を、フレーム5の駆動側取付け面5aに固定する。上部ヨーク21の接合面21bをフレーム5の駆動側取付け面5aに突き当て、レーザー溶接などで固定する。このとき、上部ヨーク21に固定されているアーマチュア32の固定部32bが、フレーム5の開口部5cの内部に入り込む。
【0049】
駆動側取付け面5aに磁界発生ユニット20とコイル27およびアーマチュア32を組み込んだ後に、アーマチュア32の可動部32aの先部32dと振動板11との間を伝達体33で連結する。
【0050】
フレーム5の上面である振動側取付け面5bに振動板11が支持され、フレームの下面である駆動側取付け面5aに磁界発生ユニット20を構成する上部ヨーク21の接合面21bが直接に固定されているため、アーマチュア32の可動部32aと振動板11とのZ方向の相対位置を高精度に設定することができる。フレーム5の厚さ寸法を高精度に管理することで、アーマチュア32のZ方向への組立位置調整が不要になる。また、アーマチュア32の先部32dに形成された連結穴32eと、振動板11に形成された取付け穴11eの少なくとも一方を、伝達体33との間で隙間を形成えきるように大きくしておくことで、磁界発生ユニット20をフレーム5に組み付けるときに、Y方向への相対位置調整を行うことなく、伝達体33を取付けることができる。
【0051】
その後、下ケース3の開口端部3cと上ケース4の開口端部4cとの間に、フレーム5の周縁部を挟むようにし、下ケース3とフレーム5と上ケース4をレーザースポット溶接や接着で固定する。また、コイル27の導線の端末部27bは下ケース3の配線穴3eから外部に引出し、配線穴3eを基板42で覆う。さらにケース2に発音ノズル41を固定して組立を完了する。
【0052】
図2ないし
図6に示す第1の実施の形態の発音装置1は、組立作業を容易にでき、アーマチュア32の可動部32aと振動板11との間の相対位置を高精度に設定でき、組立時の位置調整作業を不要にすることが可能である。また部品公差によって位置調整作業が必要とされる場合にも、その調整幅を狭くすることが可能である。
【0053】
第1の実施の形態の発音装置1では、上部ヨーク21の上面の接合面21bがフレーム5の駆動側取付け面5aに直接に固定され、アーマチュア32の固定部32bが同じ接合面21bに固定されている。そのため、固定部32bの下面をフレーム5の駆動側取付け面5aに一致させることが可能である。よって、アーマチュア32と振動板11のZ方向の相対位置を、フレーム5の厚さ寸法の公差のみによって高精度に位置決めできるようになる。
【0054】
さらに、アーマチュア32の固定部32bが、フレーム5に形成された開口部5cの内部に入り込んでいるため、Z方向の厚さ寸法を小さくすることが可能である。また、振動板11も開口部5cの内部に位置しているが、フレーム5のZ方向の厚さ寸法を管理することで、アーマチュア32の固定部32bと振動板11との間のZ方向の隙間を、振動板11の振動の妨げにならないようにしかも最小寸法となるように、高精度に設定することが可能である。
【0055】
次に、発音装置1の動作を説明する。
発音装置1の動作は、ボイス電流がコイル27に与えられると、アーマチュア32に磁界が誘導される。アーマチュア32に誘導される磁界と、上部磁石24と下部磁石25とのギャップδ内に生成される磁界とで、アーマチュア32の可動部32aにZ方向への振動が発生する。この振動は伝達体33を介して振動板11に伝達される。このとき、可撓性シート12で支持されている振動板11は、支点側端部11cを支点として自由端11bがZ方向へ振れて振動する。
【0056】
振動板11の振動により、上ケース4の内部の発音空間に音圧が生成され、この音圧が発音口4dから外部へ出力される。
【0057】
この発音装置1は、アーマチュア32がU字形状であり、固定部32bがY方向に長いため、固定部32bのうちの上部ヨーク21に固定されていない部分も振動部として機能する。よって、振動部分の自由長を長くでき、低音域での発音エネルギーを大きくすることが可能である。
【0058】
図7に本発明の第2の実施の形態の発音装置101が断面図で示されている。
この発音装置101は、アーマチュア32の固定部32bが下部ヨーク22の下面に固定されている。
【0059】
第2の実施の形態の発音装置101も、磁界発生ユニット20とコイル27とアーマチュア32とが組み立てられた部分組立体を、フレーム5の駆動側取付け面5aに接合することで組み立てることができる。よって、組立作業を容易にでき、アーマチュア32の可動部32aと振動板11との間の相対位置を高精度に設定でき、組立時の位置調整作業を不要にすることが可能である。また部品公差によって位置調整作業が必要とされる場合にも、その調整幅を狭くすることが可能である。
【0060】
なお、本発明の発音装置は、フレーム5が、下ケース3の開口端部3bと上ケース4の開口端部4cとの間に挟まれたものに限定されるものではなく、例えば、下ケース3の内面や上ケース4の内面に段差を介して支持面が一体に形成されており、フレーム5がこの支持面に設置されて、固定されていてもよい。
【解決手段】 フレーム5の振動側取付け面5bに振動板11が貼られた可撓性シート12が接合される。上部ヨーク21と下部ヨーク22および磁石24,25が組立てられた磁界発生部20にコイル27を固定し、アーマチュア32を固定した部分組立体を、フレーム5の駆動側取付け面5aに固定し、アーマチュア32の可動部32aと振動板11を連結体33で連結する。