【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
本発明は音質の向上が図れるスピーカに関し、
特に支持部材の改良に関する。
一般にスピーカの振動板の素材として紙パルプ
等の繊維性のコーンあるいはダイヤフラムが用い
られるが、これらは吸湿し易いため湿度の影響等
を受けて音質が変り易く、また曲げ剛性および内
部損失が小さいため中・高音域で歪を生じ易く、
かつ成形性が悪いという欠点があつた。そこで上
記欠点を解消するために、たとえば金属あるいは
強化プラスチツクを素材とした単板あるいはハニ
カムサンドイツチなどを振動板として用いること
によつて、振動板の分割振動による歪を減少させ
音質の向上を図つたものもある。
ところで振動板はエツジやスパイダ等の支持部
材を介してフレームに支持されるものであり、こ
の支持部材の素材としてたとえば紙パルプや合成
樹脂、不織布以外にゴム、ウレタン等が使用され
ている。したがつて上記のように振動板として金
属や強化プラスチツクを用いると、振動板と支持
部材との境界部で相互のステイフネスや質量が極
端に不連続となり、境界部での共振、反共振およ
び位相ずれ等を生じて周波数特性が乱れ、歪の原
因となる。また、振動板はその軸線方向（振動板
の前後方向）に直線的な往復運動を行なう部材で
あつて発音体のエネルギーを空気の波動に変換す
る機能をもつているのに対し、エツジあるいはス
パイダ等の支持部材は、振動板を径方向に支える
ためのものであり、振動板の直線的往復運動をサ
ポートする機能をもつている。このような支持部
材の機能が不充分であると、振動板が径方向に横
ぶれを生じるなどして振動板の正常な動きが妨げ
られる。このため、いくら良質な振動板を用いて
いても歪が生じ、音質が極端に低下する。すなわ
ち支持部材は音質向上を図る上で振動板とは別の
重要な機能を発揮する要素である。
本発明は上記事情にもとづきなされたものでそ
の目的とするところは、支持部材を改良すること
により従来の欠点を解消でき、音質を向上できる
スピーカを提供することにある。
すなわち本発明は、エツジあるいはスパイダ等
の支持部材の素材として超弾性合金を使用したス
ピーカーである。
以下本発明の一実施例について図面を参照して
説明する。図中１はフレーム、２はヨーク、３は
永久磁石を示し、上記フレーム１には支持部材と
してのエツジ４とスパイダ５とを介して、コーン
形の振動板６が支持されている。７はダストキヤ
ツプである。また、振動板６の中央部にはボイス
コイル８が設けられており、このボイスコイル８
にポールピース９が挿入されている。以上の構成
は従来のコーン形スピーカと同様である。なお本
実施例のエツジ４は波形のいわゆるコルゲーシヨ
ンエツジであり、またスパイダ５はコルゲーシヨ
ンの入つた一般的なものである。
そして本発明は上記エツジ４およびスパイダ５
等の支持部材の素材として超弾性合金を使用して
いる。超弾性合金は、例えばTi−Ni、Ti−Ni−
Ｘ（Ｘ：Cu、Fe、Cr等）、Cu−Zn−Alなどで代
表される合金であり、これらは全て熱弾性型マル
テンサイト変態に起因する形状記憶効果をもつこ
とから、形状記憶合金とも呼ばれる。これらの合
金は所定の組成と熱処理を施すことにより、逆変
態終了温度（Af点）を室温以下にできるもので
あり、その結果、室温では超弾性または擬弾性と
呼ばれる特性をもつようになる。超弾性とは、外
部応力を加えて降伏点以上にひずませ、見かけ上
の塑性変形を行なつても、外部応力を除くと変形
前の元の形状に戻つてしまう性質であり、いわば
強力なゴムのような変形挙動を示す。
すなわち、大きな弾性ひずみ領域をもち、しか
も素材自体の内部摩擦による弾性ヒステリシスが
大きいため、振動に対する減衰特性が優れてい
る。
一例として第２図に、900℃真空加熱後水焼入
れしたTi−（51at％）Ni合金の引張応力−ひずみ
曲線を示す。この合金では、ひずみが7.5％まで
は弾性領域で完全に元の形に戻り、弾性ヒステリ
シスはひずみが大きくなるほど大きくなる。ま
た、約２％のひずみを超えるとほぼ一定の応力で
ひずみが増加するものである。
また、減衰特性は、第３図に超弾性Ti−Ni合
金、第４図に一般金属材料として鋼の場合を代表
して示したように、曲げ振動試験による減衰係数
比ζは、Ti−Ni合金でζ＝0.04449、鋼でζ＝
0.005093と、超弾性Ti−Ni合金の減衰特性が非
常に優れていることが判る。
したがつてエツジ４あるいはスパイダ５の素材
として超弾性合金を使用すれば、共振点での分割
振動の発生を大幅に低減することができ、特に大
振幅時あるいは中・高音域での周波数特性を大幅
に改善できる。
また、これら支持部材が金属製となるから、例
えば出力の高能率化のため、あるいは分割振動を
減少させるために振動板６に金属や強化プラスチ
ツクを用いた場合において、振動板と支持部材相
互の境界部でステイフネスや質量が極端に不連続
となることがなくなる。したがつて、境界部での
共振や反共振、および位相ずれ等の発生を押える
ことができ、特に中音域での周波数特性を改善す
る上で大きな効果がある。
なお次表１は各種材料の振動損失係数ηを比較
したものである。ここで振動損失係数ηとは機械
的仕事が粘性による内部摩擦によつて損失を受
け、熱エネルギーに変換されてしまう量を表わす
係数で、単に損失係数または内部損失とも呼ばれ
る。すなわち損失係数ηの大きい材料は振動の減
衰が速く、したがつてスピーカの振動板用支持部
材に用いると共振による分割振動等が抑制され、
大振幅時あるいは中・高音域での音圧−周波数特
性が平坦になり、音質ひずみが大幅に減少する。
The present invention relates to a speaker that can improve sound quality,
In particular, it relates to improvements in support members. Generally, fibrous cones or diaphragms made of paper pulp are used as materials for speaker diaphragms, but these materials tend to absorb moisture, so the sound quality tends to change due to the effects of humidity, etc., and their bending rigidity and internal loss are low. Distortion tends to occur in the middle and high frequencies,
Another disadvantage was that the moldability was poor. Therefore, in order to eliminate the above-mentioned drawbacks, for example, by using a single plate made of metal or reinforced plastic, or a honeycomb sandwich plate as a diaphragm, the distortion caused by the split vibration of the diaphragm can be reduced and the sound quality can be improved. There are some things that I have figured out. By the way, the diaphragm is supported by a frame via a support member such as an edge or a spider, and materials such as paper pulp, synthetic resin, nonwoven fabric, rubber, urethane, etc. are used as the material for this support member. Therefore, if metal or reinforced plastic is used as the diaphragm as described above, mutual stiffness and mass will be extremely discontinuous at the boundary between the diaphragm and the supporting member, causing resonance, antiresonance, and phase at the boundary. This causes a shift, etc., which disrupts the frequency characteristics and causes distortion. In addition, the diaphragm is a member that performs linear reciprocating motion in its axial direction (the front-rear direction of the diaphragm) and has the function of converting the energy of the sounding body into air waves. These support members are for supporting the diaphragm in the radial direction, and have the function of supporting linear reciprocating motion of the diaphragm. If the function of such a support member is insufficient, the normal movement of the diaphragm will be hindered, such as by causing lateral wobbling of the diaphragm in the radial direction. For this reason, no matter how high-quality the diaphragm is used, distortion occurs and the sound quality is extremely degraded. That is, the support member is an element that performs an important function different from that of the diaphragm in improving sound quality. The present invention has been made based on the above-mentioned circumstances, and an object thereof is to provide a speaker that can eliminate the conventional drawbacks and improve sound quality by improving the support member. That is, the present invention is a speaker using a superelastic alloy as a material for supporting members such as edges or spiders. An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In the figure, 1 is a frame, 2 is a yoke, and 3 is a permanent magnet. A cone-shaped diaphragm 6 is supported on the frame 1 via an edge 4 and a spider 5 as supporting members. 7 is a dust cap. Further, a voice coil 8 is provided in the center of the diaphragm 6.
Pole piece 9 is inserted into. The above configuration is similar to a conventional cone-shaped speaker. Note that the edge 4 of this embodiment is a corrugated edge, and the spider 5 is a general corrugated edge. The present invention also relates to the edge 4 and the spider 5.
A superelastic alloy is used as the material for supporting members such as. Superelastic alloys include, for example, Ti-Ni, Ti-Ni-
These alloys are represented by X (X: Cu, Fe, Cr, etc.), Cu-Zn-Al, etc. All of these alloys have a shape memory effect due to thermoelastic martensitic transformation, so they are also called shape memory alloys. Called. By applying a specific composition and heat treatment, these alloys can have a reverse transformation end temperature (Af point) below room temperature, and as a result, they have properties called superelasticity or pseudoelasticity at room temperature. Superelasticity is the property of being able to return to its original shape before deformation when the external stress is removed, even if it undergoes apparent plastic deformation by applying external stress to a strain exceeding the yield point. It exhibits rubber-like deformation behavior. That is, it has a large elastic strain region and also has a large elastic hysteresis due to internal friction of the material itself, so it has excellent vibration damping characteristics. As an example, FIG. 2 shows a tensile stress-strain curve of a Ti-(51 at%) Ni alloy that was vacuum-heated at 900°C and then water-quenched. This alloy completely returns to its original shape in the elastic region up to a strain of 7.5%, and the elastic hysteresis increases as the strain increases. Moreover, when the strain exceeds about 2%, the strain increases with a substantially constant stress. In addition, the damping characteristics are shown in Fig. 3 for a superelastic Ti-Ni alloy, and Fig. 4 for a general metal material such as steel. ζ=0.04449 for alloy, ζ= for steel
0.005093, which shows that the superelastic Ti-Ni alloy has very excellent damping characteristics. Therefore, if a superelastic alloy is used as the material for the edge 4 or spider 5, it is possible to significantly reduce the occurrence of split vibration at the resonance point, and improve the frequency characteristics, especially at large amplitudes or in the middle and high ranges. It can be significantly improved. In addition, since these supporting members are made of metal, for example, when metal or reinforced plastic is used for the diaphragm 6 in order to improve output efficiency or reduce split vibration, the diaphragm and the supporting member may Extreme discontinuities in stiffness and mass at the boundary are eliminated. Therefore, the occurrence of resonance, anti-resonance, phase shift, etc. at the boundary can be suppressed, and this is particularly effective in improving frequency characteristics in the midrange. Table 1 below compares the vibration loss coefficient η of various materials. The vibration loss coefficient η is a coefficient representing the amount of mechanical work lost due to internal friction due to viscosity and converted into thermal energy, and is also simply called a loss coefficient or internal loss. In other words, a material with a large loss coefficient η attenuates vibration quickly, and therefore, when used as a support member for the diaphragm of a speaker, split vibrations due to resonance are suppressed.
The sound pressure-frequency characteristics at large amplitudes or in the middle and high ranges become flat, and sound quality distortion is significantly reduced.
【表】
この表１からも明らかなように、超弾性合金を
使用した支持部材は、従来の紙パルプや合成樹
脂、ゴム等を用いたものよりも優れた比弾性率
Ｅ／ρをもち、しかも損失係数ηに関しては紙パ
ルプその他のあらゆる素材よりも優れていること
がわかり、支持部材の素材としてきわめて好適で
あることが明らかである。
なお上記実施例ではいわゆるコルゲーシヨンエ
ツジの場合について述べたが、本発明は例えば第
５図に示したようなロールエツジあるいは第６図
に示したダブルエツジ、第７図に示したアコーデ
イオンエツジ、その他種々の形状のエツジに適用
できることは勿論である。また、スパイダとして
は、前記実施例で示したようなコルゲーシヨンの
入つたものに限らず、平坦な形状のものであつて
もよい。また、エツジまたはスパイダの少なくと
も一方を超弾性合金で形成するようにしてもよ
い。
また、本発明はコーン形スピーカに限ることな
くドーム形スピーカ、ホーン形スピーカ等の支持
部材にも同様に適用できる。
また、超弾性合金を単体として用いる他、他材
質に蒸着、溶射あるいはメツキ等の手段により被
覆して用いたり、張合せ、サンドイツチ等の複合
材として用いたりすることもできる。
本発明は前記したように振動板を支持するため
のスパイダあるいはエツジ等の支持部材の素材と
して超弾性合金を用いたものであり、支持部材の
超弾性化、高損失化が実現できるため、支持部材
として理想的な減衰特性が得られる。したがつ
て、例えば大振幅時あるいは中・高音域などで生
じるひずみを低減でき、しかも金属製の振動板を
用いた場合に振動板と支持部材との境界部におい
てステイフネスや音質が不連続にならず音質が向
上する。
また、金属製の支持部材であるから吸湿するこ
とがなく湿度による悪影響を受けず安定した性能
を発揮できるのは勿論のこと、所望の形状に加工
し易く品質が安定し、所定の品質を得易いなど大
きな効果がある。[Table] As is clear from Table 1, support members using superelastic alloys have a specific elastic modulus E/ρ that is superior to those using conventional paper pulp, synthetic resins, rubber, etc. Furthermore, it was found that the loss coefficient η is superior to paper pulp and all other materials, and it is clear that it is extremely suitable as a material for supporting members. In the above embodiments, the case of a so-called corrugation edge was described, but the present invention can be applied to, for example, a roll edge as shown in FIG. 5, a double edge as shown in FIG. 6, an accordion edge as shown in FIG. 7, and various other types. Of course, this method can be applied to edges having the shape of . Further, the spider is not limited to one with corrugations as shown in the above embodiment, but may be of a flat shape. Furthermore, at least one of the edge or the spider may be made of a superelastic alloy. Furthermore, the present invention is not limited to cone-shaped speakers, but can be similarly applied to support members for dome-shaped speakers, horn-shaped speakers, and the like. In addition to using the superelastic alloy alone, it can also be used by coating other materials by means such as vapor deposition, thermal spraying, or plating, or can be used as a composite material such as lamination or sander coating. As described above, the present invention uses a superelastic alloy as a material for supporting members such as spiders or edges for supporting the diaphragm, and since the supporting member can be made superelastic and have a high loss, Ideal damping characteristics can be obtained as a member. Therefore, it is possible to reduce distortion that occurs, for example, at large amplitudes or in the middle and high frequency ranges, and also to avoid discontinuities in stiffness and sound quality at the boundary between the diaphragm and the supporting member when using a metal diaphragm. The sound quality will improve. In addition, since the support member is made of metal, it does not absorb moisture and exhibits stable performance without being adversely affected by humidity. It has great effects such as ease of use.
【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]
第１図は本発明の一実施例を示すスピーカの断
面図、第２図は超弾性Ti−Ni合金の引張応力−
ひずみ曲線図、第３図は超弾性Ti−Ni合金の減
衰特性図、第４図は鋼材の減衰特性図、第５図な
いし第７図はそれぞれエツジの変形例を示す断面
図である。
１……フレーム、４……エツジ（支持部材）、
５……スパイダ（支持部材）、６……振動板。
Figure 1 is a sectional view of a speaker showing an embodiment of the present invention, and Figure 2 is a tensile stress diagram of a superelastic Ti-Ni alloy.
FIG. 3 is a diagram showing the damping characteristics of a superelastic Ti--Ni alloy, FIG. 4 is a diagram showing the damping characteristics of steel, and FIGS. 5 to 7 are cross-sectional views showing modified examples of edges. 1... Frame, 4... Edge (supporting member),
5... Spider (supporting member), 6... Vibration plate.