DE3829750A1 - Akustische ohrkappe - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine akustische Ohrkappe mit einem Dämpfer bzw. einer Muschel aus steifen Material und einer darin angebrachten Öffnung zur Aufnahme eines Ohres des Trägers und eines elastischen Dichtungsringes, der um den Rand der Öffnung gelegt ist und zum Anschlag mit dem Kopf des Trägers bestimmt ist. Die Ohrkappe umfaßt weiter ein federndes Anpreßelement, welches an der Schale eines Schutzhelmes, einer Kopfspange oder dergleichen Kopfmontur befestigt ist.

Personen, die sich für beliebig lange Zeit in einer lärmigen Umgebung aufhalten, benötigen einen passenden Schutz gegen Lärm. Derartige Schutzvorrichtungen besitzen oft die Gestalt von Ohrkappen, welche am Schutzhelm getragen werden, wie etwa solche, die Wald- und Grubenarbeiter und Leute tragen, die an Gebäuden und auf Baustellen, auf Schiffswerften und an ähn­ lichen Orten arbeiten.

Zwei Anforderungen müssen an wirksame akustische Ohrkappen gestellt werden, nämlich die Fähigkeit der Ohrkappe, den Lärm abzudämpfen und die Eigenschaft, bequem getragen werden zu können. Diese beiden Anforderungen rivalisieren aber in den Hauptpunkten miteinander und können in der Praxis nicht gleich­ zeitig befriedigend erfüllt werden. So muß es z.B. möglich sein, zur Erzielung eines guten Schalldämpfungseffektes die Ohrkappen dicht am Kopf zu halten, damit lärmdurchlässige Wege zwischen dem Dichtungsring der Ohrkappe und dem Kopf vermieden werden. Wenn sie aber dicht am Kopf getragen wird, verursacht die Ohrkappe Unbehagen und sogar Schmerz und kann in der Berührungszone auch Hautausschlag oder ähnliches ver­ ursachen. Vom Komfort her gesehen sollte die Kraft, mit der die Ohrkappe gegen den Kopf gedrückt wird, so klein wie möglich sein, was aber eine schlechte akustische Dämpfung zur Folge hat.

Versuche haben gezeigt, daß wenn in einer lärmigen Umgebung die Ohrkappen für eine Dauer von 10% der Gesamtdauer, in der sich die betreffende Person in der Umgebung aufhält, entfernt werden müssen, das Schädigungsrisiko des Gehörs nicht kleiner ist, als wenn überhaupt keine Ohrkappen getragen würden.

Eine Gehörschädigung ist selbst dann wahrscheinlich, wenn die Ohrkappen während einer so kurzen Dauer wie 3% der Gesamtdauer entfernt werden. Eine Dauer von nur 1% der Gesamtdauer führt zu einer deutlichen Beeinträchtigung der Gesamtschutzwirkung der Ohrkappen. Die hieraus zu ziehende Schlußfolgerung ist, daß es nicht der Mühe wert ist, einen bestmöglichen akustischen Dämpfungseffekt anzustreben, wenn das auf Kosten des Komforts geht, und der Träger gezwungen ist, die Ohrkappen während seines Aufenthalts in einer lärmigen Umgebung abzunehmen.

Bisher bekannte handelsübliche Ohrkappen sind normalerweise so konstruiert, daß sie eine gute akustische Dämpfung bei Kopfgrößen oberhalb einer bestimmten Minimalgröße bieten, und ein gutes Maß an Bequemlichkeit bei Größen unterhalb einer bestimmten Maximalgröße. Bei größeren Köpfen liegen die Ohr­ kappen zu dicht am Kopf an und sind daher weniger bequem, während bei kleineren Köpfen die Kraft, mit der die Ohrkappen gegen den Kopf gedrückt werden, zu klein ist, um eine gute akustische Dämpfung zu erzielen. Der Unterschied in der Kraft, mit der die Ohrkappen gegen den Kopf gepreßt werden, im folgen­ den Anpreßkraft genannt, kann von kleinen bis hin zu großen Köpfen um 300% variieren. Es gibt Ohrkappen, die an verschie­ dene Kopfgrößen angepaßt werden können. Derartige einstellbare Ohrkappen haben sich als nicht befriedigend herausgestellt.

Das Dokument SE-B-79 04 611-6 offenbart eine Ohrkappenbefesti­ gungsvorrichtung, welche zur Erzielung eines im wesentlichen konstanten Anpreßdruckes eine Kelchfeder und ein Arm verwendet, der mit der konvexen Seite der Feder zusammenwirkt. Auch diese Ausführungsform hat gewisse Nachteile.

Das Hauptziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaf­ fung einer verbesserten akustischen Ohrkappe, die eine gute Dämpfung in Verbindung mit einem hohen Grad an Komfort bei unterschiedlichen Kopfgrößen gewährt. Die Kraft mit der die Ohrkappe gegen den Kopf gedrückt wird, d.h. die Anpreßkraft, soll bei Kopfgrößen zwischen einem Minimalwert und einem Maximalwert im wesentlichen konstant bleiben. Dieser Wert kann zwischen 130-170 mm etwa 40 mm, bezogen auf die Kopf­ größe, variieren, gemessen zwischen den Öffnungen des Gehör­ meatus.

Gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine akustische Ohrkappe der in der Einleitung erwähnten Art dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Anpreßmittel so gestaltet sind, das sie eine niedrige Anpreßkraft erzeugen, die in vorgegebenen Grenzen im wesentlichen unabhängig von schwankenden Kopfgrößen ist, und daß die Anpreßelemente hierzu ein Federelement in Gestalt einer kombinierten Torsions- und Biegefeder umfassen.

Weil die Anpreßkraft niedrig gehalten werden kann, gewährt eine solche akustische Ohrkappe eine gute akustische Dämpfung, verbunden mit einem hohen Maß an Komfort. Deshalb können die Ohrkappen ununterbrochen getragen werden, so daß ein optimaler Schutz gegen Gehörschäden erzielt wird.

Das Federelement umfaßt vorzugsweise eine im wesentlichen U- förmige Blattfeder, deren freie Schenkelenden aufeinander zu in der Ebene der genannten Schenkel vorgespannt sind, um sie in einem gewissen Maße zu verwinden. Der Basisabschnitt des Federelementes kann in einem Schlitz befestigt werden der Innen mit der Feder zusammenwirkende Vorsprünge enthält, welche das Ausmaß der Verwindung der Schenkel und damit die Federkennlinie bestimmen.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das federnde Anpreßmittel an dem Dämpfer bzw. der Muschel mit Hilfe eines gabelförmigen Halters befestigt, dessen Schenkel gelenkig mit dem Dämpfer verbunden sind. Die freien Enden der Federschenkel können mit der Kappe, bei gegebenem gegenseitigen Abstand, in einem Schlitz im mittleren Teil des gabelförmigen Halters befestigt werden.

Im Falle einer oder mehrerer Ohrkappen zur Befestigung an einem Schutzhelm oder dergleichen, besitzt das Federelement zweckmäßig zwei stabile Positionen, derart, daß in einer Position die Ohrkappe gegen den Kopf mit kleiner und im wesent­ lichen konstanter Kraft angedrückt wird, die ausreicht, um die Ohrkappe dicht am Kopf zu halten, und daß sie in der zweiten Position vom Ohr weg auf Abstand gebracht wird.

Um zu verhindern, daß der Dichtring durch die Berührung mit dem Schutzhelm verschmutzt und deformiert wird, wird das Federelement mit dem Helm vorzugsweise in der Weise verbunden, daß wenn die Ohrkappe in eine Ruhestellung neben dem Helm gedreht wird, die Ohrkappe nicht in der Lage ist, jene der beiden stabilen Positionen einzunehmen, in der die Ohrkappe am Kopf anliegt.

Im Falle einer akustischen Ohrkappe, die mit einer Kopfspange oder mit dergleichen Kopfmontur verbunden werden soll, hat das erwähnte Federelement vorzugsweise zwei Funktionstellungen, derart, daß in einer Stellung die Ohrkappe gegen den Kopf mit einer kleinen und im wesentlichen gleichbleibenden Kraft gedrückt wird die ausreicht, die Ohrkappe dicht gegen den Kopf zu drücken, und daß sie in der zweiten Stellung gegen den Kopf mit einer noch kleineren Kraft anliegt, die einzig zur Festhaltung der Kopfspange dient.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform besitzt der Dichtungs­ ring eine nach außen vorspringende Partie, welche die Höhlung neben dem hinteren Rande des Wangenknochens ausfüllen soll, und das Federelement ist so gestaltet, daß es eine solcherart angepaßte Federkraft ausübt, daß der restliche Teil des Dicht­ ringes nur leicht zusammengepreßt wird.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung.

Fig. 1 zeigt einen Schutzhelm mit einer erfindungs­ gemäßen Ohrkappe, dargestellt in der Nichtbe­ nutzungsstellung.

Fig. 2 zeigt den Helm der Fig. 1, mit der Ohrkappe in der Benutzungsstellung.

Fig. 3 zeigt das mit der erfindungsgemäßen Ohrkappe verwendete Federelement.

Fig. 4 zeigt den Dämpfer bzw. die Muschel und den Dichtungsring der erfindungsgemäßen Ohrkappe.

Fig. 5 zeigt schematisch den Dämpfer der Fig. 4 in der Benutzungsstellung.

Die Fig. 1 und 2 zeigen einen üblichen Schutzhelm 1 mit einem daran befestigten Dämpfer 2. Der Dämpfer 2 ist am Helm mit Hilfe einer gabelförmigen Halterung 3 verbunden, die geradlinig gegenüber dem Dämpfer 2 verschoben werden kann, und deren Schenkel 4 gelenkig mit dem Dämpfer 2 verbunden sind.

Der mittlere Abschnitt des Halters 4 ist über ein Federelement 5 mit einem weiteren Halter 6 verbunden, der drehbar am Helm befestigt ist. Das Federelement 5 besitzt eine bistabile Funktion, d.h. wenn es umgebogen wird, geht das Federelement rasch aus einer stabilen Funktionsstellung in eine andere stabile Funktionsstellung über, wie das in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Fig. 1 zeigt den akustischen Ohrdämpfer 2 in Abstandsstellung vom Ohr, während Fig. 2 den Dämpfer gegen das Ohr mit schwa­ cher Kraft angedrückt zeigt. Diese Kraft soll im wesentlichen für Kopfgrößen innerhalb einer gewissen Schwankungsbreite konstant sein. Bei der Entwicklung der erfindungsgemäßen Konstruktion wurde angestrebt und erreicht, diese Kraft im Bereich von 130-170 mm im wesentlichen konstant zu halten, gemessen zwischen den Öffnungen des Gehörmeatus. Es ist mög­ lich, eine Anpreßkraft von 7-9 N und meistens zwischen 7,5 -8,5 N innerhalb dieses Größenbereiches einzuhalten. Dieser Vergleich fällt gegenüber herkömmlichen Ohrkappen vorteilhaft aus, die bei großen Kopfgrößen eine Anpreßkraft von mehr als 12 N erzeugen und bei kleinen Köpfen weniger als 4 N. Die von den herkömmlichen akustischen Ohrkappen erzeugten geringen Kräfte haben eine schlechte akustische Dämpfung zur Folge, während die hohen Druckkräfte bei dauerndem Tragen der Kappen zu viel unbehagen verursachen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wird die im wesent­ lichen konstante Anpreßkraft in Kombination mit einer bista­ bilen Federkennlinie durch ein Federelement 5 erreicht, das aus einer kombinierten Torsions- und Biegefeder besteht, welche in der Ausführungsform nach Fig. 3 eine im wesentlichen U-förmige Gestalt besitzt und zwei Schenkel 7 sowie ein Basis­ abschnitt 8 aufweist.

Durch Vorspannen der freien Enden der Schenkel 7 zueinander in der Ebene der Schenkel, d.h. durch Verkleinern des gegen­ seitigen Abstandes zwischen den Schenkeln, werden die Schenkel leicht verbogen oder verdreht und nehmen entweder eine konkave Stellung ein, wie in Fig. 1 gezeigt ist, oder eine konvexe Stellung, wie in Fig. 2 gezeigt ist. Der Basisabschnitt 8 des Federelementes ist in einem Schlitz im Halter 6 gefaßt, wobei dieser Schlitz mit zwei (nicht dargestellten) Vorsprüngen ausgestattet ist, die bei ihrer Verbindung mit dem Basisab­ schnitt 8 gegen die entsprechenden Schenkel anliegen. Das Maß, bis zu dem die Schenkel im Schlitz gedreht werden, und damit der Wert der Federkennlinie, wird von der Länge der Vorsprünge bestimmt. Die freien Enden der Schenkel 7 sind gegeneinander in einem Schlitz im Halter 3 vorgespannt, wobei die Schenkel mit Löchern 9 versehen sind, welche (nicht ge­ zeigte) Stifte des Halters 3 umschließen, wobei die Stifte den Vorspanngrad der Schenkel 7 bestimmen.

Das dargestellte Federelement erhält seine bistabile Funktion einfach dadurch, daß die Feder sowohl der Torsion, als auch der Flexion unterworfen wird, welche als Kraft und Drehmoment aufeinanderzu gerichtet sind. Die resultierenden Kräfte halten sich in den beiden stabilen Positionen das Gleichgewicht. Ein vom erfindungsgemäßen Federelement gewährter bedeutender Vorteil besteht jedoch darin, daß es, entsprechend dem oben gesagten, eine im wesentlichen konstante Druckkraft über einen relativ großen Biegebereich erzeugt.

Das Ausmaß, bis zu dem die Schenkel 7 gedreht werden können, kann durch geeignete Wahl der Länge der Vorsprünge des Halters 6 beschränkt werden, derart, daß nur eine einzige stabile Position entsprechend der Stellung erreicht wird, bei der die Ohrkappe am Kopf anliegt. Wird aber die Ohrkappe nach außen umgebogen, wird ein Punkt erreicht, bei dem die zur Fortsetzung der Auswärtsbiegung der Ohrkappe erforderlichen Kraft plötzlich abnimmt, ohne daß sich das Federelement in eine weitere stabile Position bewegte. Diese Konstruktion ist für die Verwendung mit einer Kopfspanne geeignet, wobei die genannte äußere Position als Ruhestellung benutzt werden kann, da noch genügend Druckkraft übrig bleibt, um die Kopfspange oder den Kopfbügel befestigt zu halten.

Um jedoch sicherzustellen, daß die in der Benutzungsstellung erzeugte gleichbleibende niedrige Anpreßkraft der akustischen Ohrkappe ausreicht, um eine gute akustische Dämpfung zu er­ reichen, muß der um den Rand des Dämpfers oder Kelches 2 angeordnete Dichtungsring 10 so gestaltet sein, daß er voll­ ständig gegen den Kopf anliegt, selbst bei niedriger Anpreß­ kraft. Deshalb hat der Dichtungsring 10 der dargestellten Ausführungsform, wie Fig. 4 zeigt, eine nach außen vorsprin­ gende Partie 11, welche sich gegenüber der hinter dem Ohr im Bereich des rückwärtigen Randes des Wangenknochens vorhandenen Höhlung befindet, so daß diese Höhlung ohne nennenswerte Deformation der übrigen Partien des Dichtungsringes ausgefüllt wird.

Fig. 5 zeigt, daß der Vorsprung 11 die Höhlung vollständig ausfüllt, ohne daß der Rest des Dichtungsringes 10 nennenswert verformt wird. Dies ist eine Voraussetzung für die Erzielung einer ausreichenden akustischen Dämpfung bei niedriger Anpreß­ kraft. Zum Unterschied zur erfindungsgemäßen Ohrkappe erfordern die bisher bekannten Ohrkappen eine relativ hohe Anpreßkraft, um den größeren Teil des Dichtungsringes zu verformen, damit der Ring in die genannte Höhlung eindringt und sie ausfüllt. Was den Komfort anbetrifft, wird der Dichtungsring 10 gemäß der Erfindung zweckmäßig aus Schaumkunststoff hergestellt, mit einer feuchtigkeitshemmenden Verkleidung.

Der Halter 6 der dargestellten Ausführungsform kann derart gedreht werden, daß die akustische Ohrkappe in eine Ruhe­ stellung neben dem Helm geschwenkt wird. In dieser Hinsicht ist der Halter so gestaltet, daß das Federelement daran ge­ hindert wird, sich aus der in Fig. 1 dargestellten Position, infolge der Drehung des Halters 6, in die zweite Position zurückzubiegen. Dadurch werden die Ohrkappe und der Dichtungs­ ring 10 daran gehindert, mit der Außenfläche des Helmes in Berührung zu kommen, was in Falle der bisher bekannten Ohr­ kappen möglich ist. Eine solche Berührung ist unerwünscht, weil die Außenflächen des Helmes oft staubig, schmutzig oder mit harzigen Partikeln bedeckt sind und die Berührung mit den Oberflächen zur Verunreinigung des Dichtungsringes 10 führt. Weiter kann der Dichtungsring für immer verformt bleiben, wenn er lange Zeit gegen den Helm gepreßt war. Diese Probleme werden durch die zweckmäßige Halterung des Federelementes gemäß der Erfindung vermieden.

In der voraufgehenden Beschreibung wurde eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Ohrkappe zur Verringerung der Schalleinwirkung auf die Ohren erläutert. Es ist jedoch klar, daß die dargestellte Ausführungsform in verschiedener Hinsicht im Rahmen der nachfolgenden Patentan­ sprüche abgewandelt werden kann, und daß die dargestellte Ohrkappenanordnung auch bei Kopfhörern für Audiogeräte ange­ wandt werden kann. Es können also Änderungen an den Befestigun­ gen, Haltern und dergleichen vorgenommen werden. Dem Feder­ element kann jede passende präzise geometrische Form gegeben werden und dem Dichtungsring jedes geeignete Profil.

Claims (9)

1. Akustische Ohrkappe, mit einem Dämpfer oder einer Muschel (2) aus steifen Material und einer Öffnung zur Aufnahme eines Ohres des Trägers, und einem elastischen Dichtungsring (10), der um den bestimmenden Rand der ge­ nannten Öffnung gelegt ist und zum Anschlag mit dem Kopf des Trägers bestimmt ist, und weiter mit federnden Anpreßelementen (5), die mit der Schale eines Schutzhelmes (1), eine Kopfspange oder dergleichen Kopfmontur verbun­ den sind, dadurch gekennzeichnet, daß die federnden Anpreßmitteln so gestaltet sind, daß sie eine niedrige Anpreßkraft er­ zeugen, die im wesentlichen unabhängig von Kopfgrößen ist, die in vorgegebenen Grenzen schwanken, und daß die Anpreßelemente hierzu ein Federelement in Gestalt einer kombinierten Torsions- und Biegefeder (5) umfassen.

2. Akustische Ohrkappe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement die Gestalt einer im wesentlichen U-förmigen Blattfeder (5) besitzt, und daß die freien Enden der Schenkel (7) dieser Feder in der Ebene der genannten Schenkel aufeinanderzu vorgespannt sind, so daß ihnen eine gewisse Verwindung verliehen wird.

3. Akustische Ohrkappe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Basisabschnitt (8) des Federelementes (5) in einem Schlitz be­ festigt ist und der Schlitz innen mit der Feder zusammenwirkende Vorsprünge enthält, welche das Ausmaß der Verwindung der Schenkel (7) und damit die Federkennlinie bestimmen.

4. Akustische Ohrkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (5) am Dämpfer oder Muschel (2) über einen gabelförmigen Halter (3) befestigt ist, dessen Schenkel (4) gelenkig mit dem Dämpfer oder der Muschel (2) verbunden sind.

5. Akustische Ohrkappe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die freien Enden der Schenkel (7) der Blattfeder (5) in einem gegebenen gegenseitigen Abstandsverhältnis in einem Schlitz im mittleren Teil des gabel­ förmigen Halters (3) befestigt sind.

6. Akustische Ohrkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, zur Befestigung an einem Schutzhelm oder dergleichen Kopfmontur, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Federelement (5) zwei stabile Positionen besitzt, und daß in einer Position des Federelementes die Kappe gegen den Kopf mit einer kleinen und im wesentlichen konstan­ ten Kraft angedrückt wird die ausreicht, um ein dichtes Anliegen von Kappe und Kopf zu erzielen, und daß sie in der zweiten Position vom Ohr des Trägers weg auf Abstand gebracht wird.

7. Akustische Ohrkappe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (5) mit dem Helm in der Weise verbunden ist, daß wenn die Ohrkappe in eine Ruhestellung neben dem Helm gedreht wird, das Federelement nicht in der Lage ist, die genannte erste Position einzunehmen.

8. Akustische Ohrkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die mit einer Kopfspange oder der­ gleichen Kopfmontur verbunden werden soll, dadurch gekennzeichnet, daß das genannte Federelement (5) zwei Funktionstellungen besitzt, und daß in einer Stellung die Ohrkappe gegen den Kopf mit einer kleinen aber im wesentlichen gleichbleibenden Kraft gedrückt wird die ausreicht, einen dichten Anschlag der Ohrkappe am Kopf zu erzielen, und daß sie in der zweiten Stellung gegen den Kopf mit einer noch kleineren Kraft anliegt, die einzig zur Festhaltung der Kopfspange dient.

9. Akustische Ohrkappe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Dichtungsring (10) eine nach außen vorspringen­ de Partie (11) besitzt, welche die Höhlung neben dem hinteren Rande des Wangenknochens ausfüllt, und daß das Federelement (5) so gestaltet ist, daß es eine solcherart angepaßte Federkraft ausübt, daß der restliche Teil des Dichtungsringes nur leicht zusammengepreßt wird.