CN107873134A - 头戴式耳机或耳机 - Google Patents

Abstract

头戴式耳机或耳机(10、50)包括适合与使用者耳朵适配的外壳(12)，外壳(12)使用振膜将驱动器(22)包围。在驱动器(22)后方是后部闭合元件(15、52)；并且驱动器(22)夹紧在至少一个与驱动器的靠近周边的前表面接合的弹性元件(23)上，或者另选地，夹紧在两个这种弹性元件(23、24)之间。外壳(12)在驱动器(22)的前部限定出与适合向使用者的耳朵提供声音的声音出口管道(18)连通的空腔。声音出口管道(18)可以限定出横截面面积在振膜的横截面面积的18％和28％之间的限制性管道部分。在驱动器(22)后方可以是封闭的气密空腔，或者另选地，后部闭合元件(52)可以限定出与声音出口管道(18)对齐的后部出口管道(54)。

Description

头戴式耳机或耳机

本发明涉及一种头戴式耳机或耳机，特别是但不仅限于，由使用者放置在耳朵端部的耳机。

希望以附近其他人不会听到的方式来听音乐或者收音机的人，经常会使用头戴式耳机和耳机。耳机可以称为“入耳式监听器”或IEM，或者“入耳式头戴式耳机”，而且其尺寸可以调整为适于佩戴在使用者的耳道内，使其在使用中可能几乎不可见。相比之下，头戴式耳机通常佩戴在耳朵外侧，由越过头顶的带子支撑，因此会相当大。举例来说，耳机可以包含直径小于10mm(例如8mm或5mm)的振膜，而头戴式耳机可以包含通常小于60mm(例如35mm或20mm)的振膜。在每一种情况下，声源要比传统扬声器小得多，因此，在整个可听声谱上实现准确的声音再现方面，可能会存在问题。

根据本发明，提供了一种耳机或头戴式耳机，其包括适于与使用者耳朵适配的外壳，外壳限定出用于定位驱动器的空腔并且还限定出与空腔的前端连通以向使用者的耳朵提供声音的声音出口管道，并且外壳设置有后部闭合元件，外壳在驱动器的前表面处使用振膜将驱动器包围，使得驱动器将驱动器定位空腔分隔成位于驱动器后方的后部空腔和位于驱动器前方的前部空腔，其中，前部空腔与声音出口管道连通；并且还包括至少一个弹性元件，使得驱动器被夹紧在与其靠近周边的前表面接合的弹性元件和接合后表面的后部元件之间，接合前表面的弹性元件被压紧在前部空腔的端面和驱动器的前表面之间。

弹性元件可以是O形环密封件或者垫圈，并且可以将驱动器的前表面的周边密封到前部空腔的端面。

在一种选择中，后部元件也是弹性元件，并且在其周边附近接合驱动器的后表面；在这种情况下，后部元件可以被压紧在驱动器的后表面和后部空腔的端面之间。

后部闭合元件可以通过螺纹连接部连接到外壳，或者可以通过闩锁或夹子机构来固定。特别地，后部闭合元件可以至少部分地配合在空腔的端部部分内，并且螺纹连接部可以包括在空腔的端部的内侧壁上的螺纹。

声音出口管道优选包括锥形管道部分，该锥形管道部分可以是空腔的前端与声音出口管道连通的位置，并且锥度例如可以相对于声音出口管道的纵向轴线在40°与50°之间(例如45°)倾斜。

声音出口管道的宽度比振膜的小，并且可以限定出横截面面积在振膜的横截面面积的19％和30％之间的限制性管道部分。限制性管道部分是声音出口管道的最小横截面面积的部分。如果振膜和限制性管道部分都具有圆形横截面，则这种限制相当于要求限制性管道部分的直径在振膜直径的大约44％与55％之间，最佳是振膜直径的大约49％。

后部空腔可以是闭合的气密空腔，或者另选地，后部空腔可以限定出后部出口端口。在设置后部出口端口的情况下，后部出口端口可以和声音出口管道轴向对齐，并且期望限定出具有与声音出口管道的限制性管道部分相同横截面面积的后部限制性管道部分。以下将关于本发明的其他方面对这些特征进行更详细的讨论。

应理解的是，必须对驱动器进行电气连接。这需要连接到驱动器后部的电缆。这可以利用电缆引导件。

在另一个方面，本发明提供了在耳机、头戴式耳机或麦克风的外壳中使用的电缆引导件，外壳限定出圆柱形空腔，该圆柱形空腔的壁部限定出用于引入电缆的槽，并且该外壳设置有后部闭合元件，其中，电缆引导件限定出可以定位在槽中的入口管道，以及同轴配合在圆柱形空腔内的夹紧环，其中，电缆引导件包括两个配合部件：第一部件，其限定出入口管道的一侧并且限定出夹紧环的一个面的弓形部分从而限定出弓形部分的端部之间的周向间隙；以及第二部件，其限定出入口管道的另一侧，并且还限定出夹紧环的其余部分，使得当两个部件放在一起时，夹紧环具有基本上连续的前表面和基本上连续的后表面。

在组装过程中，不需要通过电缆引导件馈入电缆，在电缆的端部已经被焊接到外壳内的电声换能器(诸如驱动器)的情况下，通过电缆引导件馈入电缆可能确实比较困难。只需要将电缆放置在电缆引导件的第一部件中，将电缆穿过弓形部分的端部之间的周向间隙，然后将电缆引导件的第一部件和第二部件配合在一起。第一部件和第二部件结合形成夹紧环，该夹紧环具有基本上连续的前表面和基本上连续的后表面。

在一个实施例中，第二部件限定了形成夹紧环的后表面的环，从该环突出一个配合在第一部件的弓形部分的端部之间的周向间隙中的弓形部分。在另选实施例中，第一部件不仅限定出弓形部分，还限定出向后突出的弓形部件；并且第二部件限定出具有间隙的弓形环部分，该向后突出的弓形部件配合在该间隙中。

因此，如果在外壳中存在驱动器，可以通过电缆引导件向驱动器馈入电缆，并且后部闭合元件然后可以向夹紧环的后表面提供压力。夹紧环使得能够在驱动器的整个周边周围提供基本上均匀的压力，而电缆引导件确保了电缆本身不会被压紧。

入口管道优选限定出用于夹紧电缆的夹具，例如内部脊部，使得电缆上的张力被传递到电缆引导件并且因此传递到外壳，而不是直接作用在将电缆固定到驱动器的焊接接头上。

在某些情况下，这种电缆引导件可以由金属制成。更通常地，这种电缆引导件由塑料材料制成，诸如聚氨酯，聚氯乙烯，尼龙(聚酰胺)和Delrin(TM)(聚甲醛或乙缩醛)。塑料的选择可能取决于特定环境下所需的用途和灵活性。对于包含较大驱动器的较大外壳，可能期望使用更具柔性的塑料，使得进口管道中具有一定的柔性；而对于较小的外壳，可能优选使用较硬的塑料。电缆引导件如果由塑料材料制成，通常会提供一定的弹性，有助于将驱动器的周边密封到外壳。因此，在这种情况下，一般不需要在驱动器后面使用垫圈或O形环。

根据本发明的另一方面，提供了一种头戴式耳机或耳机，其包括适于与使用者耳朵适配的外壳，该外壳使用振膜将驱动器包围，并且在驱动器后面限定出封闭的气密空腔，以及在驱动器前面与适于向使用者的耳朵提供声音的声音出口管道连通的空腔，该声音出口管道限定出横截面面积在振膜的横截面面积的19％和30％之间的限制性管道部分。

如上所述，限制性管道部分是声音出口管道的最小横截面面积的部分。如果振膜和限制性管道部分都具有圆形横截面，则这种限制相当于要求限制性管道部分的直径在振膜直径的大约44％与55％之间，最佳是振膜直径的大约49％。

优选地，将驱动器密封到外壳上。例如，通过使用与驱动器靠近周边的前表面接合的密封件夹紧驱动器，可以将驱动器密封到外壳上，该密封件被压紧在驱动器前方的空腔的端面和驱动器的表面之间。事实上，驱动器可以夹紧在两个这种密封件之间，这两个密封件分别接合前表面和后表面。这些可以是O形环密封件或垫圈，其形状对应于驱动器的外形，例如在外壳和驱动器是圆柱形的情况下为圆环形。这些确保了驱动器整体不会在外壳中振动或晃动。

驱动器前方的空腔，即前部空腔，可以小于3mm深，并且外壳优选布置成使前部空腔的深度最小化；但是，显然前部空腔的端壁不能太近以至于阻碍来自驱动器的声音传播。

驱动器后方的气密空腔(即后部空腔)的深度也可以小于3mm，优选不大于2mm。与前部空腔一样，驱动器可以通过压紧的密封件与后部空腔的相对端间隔开，使得压紧的密封件的厚度限定出后部空腔的深度。后部空腔可以具有与前部空腔相同的深度，或者可以比前部空腔的深度更小。应理解的是，驱动器通常在振膜后方具有至少一个与后部空腔连通的通气孔；驱动器后方的气密空腔(即后部空腔)因此与驱动器内部的自由空间连通，但位于振膜后方。在极端情况下，后部空腔的深度因此可以为零，仅仅密封驱动器的后部，使得驱动器内部振膜后方的自由空间变得气密。然而，因为经常有必要在驱动器的后部进行电接触，所以通常有利的是提供足够深的后部空腔，以容纳必需的电连接，但是不会超过该深度。电连接可以使用如上所述的电缆引导件。

看起来，设置声音出口管道中的限制性管道部分，并结合驱动器后方的气密空腔，会导致振膜前方和振膜后方的压力增加，并且推测这些压力相互抵消。令人惊讶的是，已经发现这会扩大驱动器的操作范围，因此可以在整个可听频率范围(例如，在20Hz和20kHz之间)上提供线性响应。据推测，在使用中，当将头戴式耳机或耳机固持在耳朵上或耳朵中，使得声音出口管道连通到由耳朵本身限定的或在耳朵本身内的封闭空间中时，在振膜后方和振膜前方的压力之间会出现有效的平衡。如果限制性管道部分的横截面面积大于振膜的横截面面积的30％，低音和高音频率的再现则会变得不太有效；而如果限制性管道部分的横截面面积小于振膜的横截面面积的19％，则大概由于声压过大会造成低音和高音声音失真。

根据本发明的另一方面，提供了一种头戴式耳机或耳机，其包括适于与使用者耳朵适配的外壳，该外壳限定出至少一部分为圆柱形的驱动器定位空腔或腔室，驱动器的振膜位于该腔室的圆柱形部分内，因此在驱动器后方有后部空腔，并且在驱动器前方有前部空腔，其中，前部空腔与适于向使用者的耳朵提供声音的前部出口管道连通，该前部出口管道限定了横截面面积小于振膜的横截面面积的前部限制性管道部分，而后部空腔与后部出口管道连通，该后部出口管道限定了横截面面积小于振膜的横截面面积的后部限制性管道部分；其中，后部出口管道、腔室的圆柱形部分以及前部出口管道同轴，所以后部出口管道和前部出口管道彼此对齐，前部限制性管道部分和后部限制性管道部分具有相同的横截面面积。

优选地，使用与驱动器的靠近周边的前表面接合的弹性元件夹紧驱动器，该弹性元件压紧在驱动器与前部空腔的端部表面之间。也可能存在与驱动器的靠近周边的后表面接合的弹性元件，因此驱动器被夹紧在两个这样的弹性元件之间。弹性元件可以包括O形环或垫圈来提供弹性。

在本发明的每个方面中，至少一个弹性元件可以将具有刚性的物品与具有弹性的物品相组合，以提供更大的轴向长度。因此，O形环或垫圈可以和驱动器的表面接触，或者可以通过刚性元件(诸如，金属环或垫圈)与驱动器的表面间隔开。驱动器可以通过弹性元件中的至少一个有效密封到外壳上。弹性元件确保了驱动器整体不会在外壳中振动或晃动。

在本发明的每个方面，驱动器可以通过压紧的密封件与前部空腔的相对端间隔开，使得压紧的密封件的厚度限定出前部空腔的深度。在每一种类型的外壳中，应理解的是，可以使用如上所述的电缆引导件来进行与驱动器的电连接。

在每一种情况下，限制性管道部分是出口管道具有最小横截面面积的部分。期望声音出口管道在最靠近驱动器的端部具有较宽的部分，向下到限制性管道部分逐渐变窄，以便将声音从振膜的整个宽度有效耦合到限制性管道部分中。这可能具有线性锥度。限制性管道部分的横截面面积可以在振膜的横截面面积的20％和29％之间。声音出口管道还可以在离驱动器最远的端部具有加宽部分。

后部出口管道和前部出口管道(在设置这两个出口管道的情况下)或者声音出口管道(在仅存在一个这种出口管道的情况下)，通常由每一个均为围绕驱动器定位空腔的圆柱形部分的纵向轴线旋转的各表面限定。在每一种情况下，它们可以是圆柱形的，或者它们的直径可以沿着其长度变化，例如在一端或者在每一端具有线性或钟形锥度。在该出口管道或者每一个出口管道与驱动器定位空腔连通的情况下，期望存在锥形过渡部，其可以例如相对于出口管道的纵向轴线倾斜在40°和50°之间(例如45°)。在每一种情况下，限制性管道部分可以具有线性锥度或者钟形锥度。在离驱动器最远的端部还可以具有加宽部分。

在其中既有后部出口管道又有前部出口管道的实施例中，后部空腔的深度也可以小于3mm，优选不大于2mm。与前部空腔一样，驱动器通过压紧的密封件与后部空腔的端部间隔开，使得压紧的密封件的厚度可以限定出后部空腔的深度。后部空腔可以具有与前部空腔相同的深度，或者可以比前部空腔的深度更小。如前所述，应理解的是，驱动器通常在振膜后方具有至少一个与后部空腔连通的通气孔；后部空腔因此与驱动器内部的自由空间连通，但位于振膜后方。因为经常有必要在驱动器的后部进行电接触，所以通常有利的是提供至少足够深的后部空腔，以容纳必需的电连接。期望后部出口管道在最靠近驱动器的端部具有较宽的部分，向下到限制性管道部分逐渐变窄，以便将声音从驱动器后部耦合到限制性管道部分中。限制性管道部分可以具有线性锥度或者钟形锥度。后部出口管道还可以在离驱动器最远的端部具有加宽部分。

在一个实施例中，前部出口管道和后部出口管道具有相同的纵向轮廓。

看起来，在驱动器的前方和后方设置位置对称的出口管道对驱动器的操作具有有益的影响，确保了在整个可听频率范围(例如，20Hz和20kHz之间)获得更加一致的响应。

在本发明的每个方面中，外壳在操作中必须基本上是刚性的，使得驱动器被牢固地固持在适当位置并且外壳不会振动。外壳可以例如由铝、不锈钢或钛制成，尽管其他材料也可以是合适的。如上所述，可以通过两个相对的密封件将驱动器支撑在外壳内。在驱动器后方存在气密空腔的实施例中，该特征以及刚性外壳将确保不会有声音从头戴式耳机或耳机的后部出来。

在头戴式耳机的情况下，外壳将通常由使用者头部上的带子支撑，并且可以设有耳垫或者泡沫垫。在耳机的情况下，外壳将通常设有如通常与耳机一起使用的泡沫耳塞或者耳机耳塞来密封耳道。

下文将结合附图，仅通过示例的方式对本发明进行进一步且更具体的描述，其中：

图1示出了穿过本发明的耳机的纵向截面图；

图2示出了沿图1箭头A方向的耳机的端视图；

图3示出了图1耳机的声压级随频率发生的变化的实验测量的图形表示；

图4示出了穿过本发明的头戴式耳机的纵向截面图；

图5示出了穿过本发明的另选耳机的纵向截面图；

图6示出了穿过本发明的另选头戴式耳机的纵向截面图；

图7示出了穿过耳机外壳的变型的纵向截面图；图8示出了穿过耳机外壳的另选变型的纵向截面图；

图9示出了穿过图5耳机的变型的截面图；以及

图10示出了沿图9箭头B方向的视图，其中仅示出电缆引导件。

参照图1，耳机10包括外径为7.0mm的大致圆柱形的钛外壳12，其限定出内径为5.1mm的内部圆柱形腔室13。外壳12在一端限定出内螺纹部分14，并且螺纹塞15接合该螺纹部分14并且阻塞腔室13的该端部。外壳12在另一端限定出外径较小的突出部分16，而该突出部分16限定出内径为2.2mm的轴向开孔18，该轴向开孔经由短锥形部分19与内部圆柱形腔室13连通，因此在腔室13的该端部处具有内部台阶20。

在圆柱形腔室13内具有声学驱动器22，其夹紧在两个O形环23和24之间：一个O形环23位于驱动器22的前表面和内部台阶20之间，而另一个O形环24在驱动器22的后表面和螺纹塞15之间。O形环23和24中的每一个的厚度为1mm，并且限定出直径为3mm的中心孔眼。在该示例中，沿着螺纹部分14的长度具有穿过外壳壁的槽25，并且连接到驱动器22的电缆26突出穿过O形环24中切割的对应间隙并且穿过槽25的端部。在一种变型中，可以不设置槽25，而是可以将电缆穿过螺纹塞15的中心的孔。

声学驱动器22包括振膜(未示出)，并且是动态驱动器，也就是说，振膜在永久磁体的磁场中被音圈移动。振膜靠近驱动器22的前表面，由穿孔金属盖保护。这种驱动器是已知的，例如，这种驱动器是由深圳BTX电子有限公司制造。在这种情况下，振膜具有4.47mm的直径。驱动器22还包括围绕振膜的后部的保护盖，该保护盖包括至少一个穿孔。应理解的是，驱动器可以具有不同类型，例如平衡电枢型，平面磁性型或静电型；并且驱动器及其振膜的尺寸可以和此处所描述的不同。

因此应理解的是，可以通过将O形环23插入圆柱形空腔13中，然后将驱动器22和突出穿过槽25的电缆26一起插入来组装耳机10。O形环23不会阻碍驱动器穿孔金属盖的任何穿孔。然后将O形环24放置在适当位置上，使电缆26穿过在O形环24中切割的对应尺寸的间隙，然后将螺纹塞15拧紧到位。驱动器22则稳固且牢固地固持在两个压紧的O形环23和24之间。圆柱形腔室13在驱动器22后方的部分，也就是说，在驱动器22和螺纹塞15之间的部分，会通过压紧O形环24和电缆26而变得气密。因此，该气密空间的深度仅仅是压紧的O形环24的厚度，在这种情况下为1.0mm；并且气密空间的直径近似于O形环24的3mm内径。

在使用耳机10时，突出部分16将设有泡沫耳塞，例如记忆泡沫耳塞(未示出)，并且插入到使用者的耳道中，使得轴向开孔18直接连接到使用者的耳道。从驱动器22的前表面出现的声音穿过由O形环23的内径限定的空间，然后穿过短锥形部分19进入轴向开孔18，从而在另一端耦合到使用者的耳朵。轴向开孔18显然是从耳机10出来的声音所遵循的路径的最窄部分，并且因此担当限制性管道部分。已经发现，通过设置轴向开孔18来设置这种限制性管道部分大大改善了驱动器22的频率响应，因为其可以在20Hz和20kHz之间的整个可听范围内进行线性操作。

现在参照图3，其示出了使用以上描述的耳机10的声压级P(以分贝为单位)随频率f(在1/48倍频程上平滑化)发生的变化的图形实验测试数据。这些测量值均通过将耳机10直接密封到麦克风而取得。测试设备在16kHz以上没有给出完全令人满意的测量值；使用测试头可以获得更准确的测量值。尽管如此，从图表中可以清楚地看出，声压级P在很宽的可听频率f范围内基本上一致。

已经发现，耳机10可以在整个可听频率范围内提供线性响应，而没有任何波形失真。不仅发出的声音更准确，而且已经发现耳机10对于长时间佩戴更加舒适，并且使用者报告表示，即使在整天收听耳机10之后，耳朵也会感觉清爽。

还应理解的是，本发明同样适用于头戴式耳机。在这种情况下，驱动器和外壳通常会明显更大，例如，驱动器的直径为25mm、35mm或50mm，并且外壳具有更大的直径，通常大3mm和6mm之间。如上所指出的，外壳必须限定出相当于轴向开孔18的限制性管道部分，该限制性管道部分的横截面面积在振膜的横截面面积的19％和30％之间。对于特定的驱动器和振膜，可以通过实验找到限制性管道部分的最佳尺寸，但是通常在振膜的横截面面积的20％和28％之间，并且因此其直径通常是振膜的0.45和0.53倍之间。例如，对于具有直径为33mm的振膜的直径为35mm的驱动器，例如，限制性管道部分的直径将通常在14.8mm和17.5mm之间。

现在参照图4，示出了这种耳机30的截面图。耳机30包括外径为50mm的大致圆柱形的铝外壳32，其限定出内径为40.5mm的内部圆柱形腔室33。外壳32在一端限定出内螺纹部分34，并且螺纹塞35接合该螺纹部分34并且阻塞腔室33的该端部。在另一端，外壳32限定了外部凸缘36和内部凸缘37，内部凸缘37限定了内径为17.0mm的圆柱形孔眼38。内部凸缘38的内表面具有锥形部分39，并且还在腔室33的该端部处限定了内部台阶40。柔软弹性材料制成的环形耳垫42安装在外部凸缘36上，并且在使用头戴式耳机30时抵靠在使用者头部的侧面。

圆柱形腔室33内具有声学驱动器44，声学驱动器44具有大致扁平的圆柱形形状，外径为40mm，但是包含从其后表面突出的圆柱形磁体45。螺纹塞35推挤圆柱形磁体45，同时将O形环46压紧在驱动器44的前表面和内部台阶40之间。O形环46的厚度为1mm，外径为40mm，因此邻近驱动器44的前表面的周边。在该示例中，孔47穿过外壳壁并且与在驱动器44的后表面后方的圆柱形腔室33连通，电缆(未示出)可以穿过该开孔，以电连接到驱动器44。

虽然O形环46被示出为单独的组件，但是另选地，其可以在声学驱动器44的前表面上形成突出的边缘。声学驱动器44包括振膜(未示出)，并且是动态驱动器，也就是说，振膜在磁体45的磁场中被音圈移动。振膜靠近驱动器44的前表面，由穿孔金属盖保护。在这种情况下，振膜的直径为35mm。驱动器44还包括围绕振膜后部的保护盖，保护盖包括至少一个穿孔。应理解的是，驱动器可以具有不同类型，例如平衡电枢型，平面磁性型或静电型；并且驱动器及其振膜的尺寸可以和此处所描述的不同。

如果O形环46是单独的组件，可以通过将O形环46插入圆柱形腔室33中，然后插入驱动器44，再然后通过孔47引入电缆并将电缆连接到驱动器44，来组装头戴式耳机30。O形环46不会阻碍驱动器穿孔金属盖的任何穿孔。插入螺纹塞35并拧紧。圆柱形腔室33在驱动器44后方的部分，也就是说，在驱动器44和螺纹塞35之间的部分，会通过压紧O形环46而变得气密。该气密空间的深度即为磁体45的突出部分的厚度，在这种情况下为2mm。

在使用头戴式耳机30时，耳垫42抑制声音的泄漏，从而将声音提供给使用者的耳朵。从驱动器44的前表面出现的声音必须穿过由内部凸缘37的锥形部分39限定的锥形空间，然后穿过圆柱形孔眼38。该圆柱形孔眼38显然是从耳机30出现的声音所遵循的路径的最窄部分，并且因此担当限制性管道部分，因此提供了与上述相同的优点，即在可听频率范围上的具有更加均匀一致的声音输出。假定这种改善是因为驱动器44前方的限制性管道部分38和后方的气密空腔相互抵消，导致振膜前方和振膜后方的空腔的压力发生变化所引起。

在头戴式耳机30的变型中，磁体45不与塞35接触，而是在驱动器44的后表面和塞35的靠近驱动器周边的表面之间压紧有O形环(未示出)，该O形环限定出与用于电缆通过的孔47对齐的凹口或间隙。

以上描述的实施例包括气密后部空腔。另选实施例限定了与后部空腔连通的轴向后部出口管道，并在以下进行描述。许多特征与以上所描述的相同，并且由相同的附图标记进行表示。

参照图5，耳机50包括外径为7.0mm的大致圆柱形的钛外壳12，其限定出内径为5.1mm的内部圆柱形腔室13。外壳12在一端限定出内螺纹部分14，并且螺纹塞52接合该螺纹部分14。螺纹塞52限定出内径为2.2mm的轴向开孔54，该轴向开孔54经由短锥形部分55与内部圆柱形腔室13连通。外壳11在另一端限定出外径较小的突出部分16，而该突出部分16限定出内径为2.2mm的轴向开孔18，该轴向开孔经由短锥形部分19与内部圆柱形腔室13连通。短锥形部分55和19中每一个的最宽端部为2.6mm。因此，在腔室12的前部端部具有内部台阶20。应理解的是，耳机50在箭头A方向的视图与图2所示的相同。

在圆柱形腔室13内具有声学驱动器22，其夹紧在两个O形环23和24之间：一个O形环23位于驱动器22的前表面和内部台阶20之间，而另一个O形环24在驱动器22的后表面和螺纹塞52的围绕短锥形部分55的表面之间。O形环23和24中的每一个的厚度为1mm，并且限定出直径为3mm的中心孔眼。沿着螺纹部分14的长度，具有穿过外壳壁的槽25，并且连接到驱动器22的电缆26突出穿过O形环24中的对应间隙并且穿过槽25的端部。

声学驱动器22包括振膜(未示出)，并且是动态驱动器，也就是说，振膜在永久磁体的磁场中被音圈移动。振膜靠近驱动器22的前表面，由穿孔金属盖保护。在这种情况下，振膜的直径为4.47mm。驱动器22还包括围绕振膜后部的保护盖，保护盖包括至少一个穿孔。应理解的是，驱动器可以具有不同类型，例如平衡电枢型，平面磁性型或静电型；并且驱动器及其振膜的尺寸可以和此处所描述的不同。

因此，应理解的是，可以通过将O形环23插入圆柱形空腔13中，然后将驱动器22和突出穿过槽25的电缆26一起插入来组装耳机50。O形环23不会阻碍驱动器穿孔金属盖的任何穿孔。然后将O形环24放置在适当位置上，使电缆26穿过在O形环24中切割的对应尺寸的间隙，然后将螺纹塞52拧紧到位。驱动器22则稳固且牢固地固持在两个压紧的O形环23和24之间。在圆柱形腔室13的驱动器22后方的部分中的任何压力波动或声波，也就是说在驱动器22和螺纹塞52之间的任何压力波动或声波，可以通过轴向开孔54传播；并且同样地，由驱动器22在圆柱形腔室13的驱动器22前方的部分中产生的声波通过轴向开孔18传播到使用者的耳朵中。

应理解的是，O形环23和O形环24可以具有非圆形的横截面形状(如所示的轴向截面中)。例如，只要垫片或垫圈的径向宽度不大到阻碍驱动器22的大部分表面，就可以将其替换为氯丁橡胶垫片或垫圈，并且在这种情况下，每侧的横截面形状将是正方形或长方形。其他材料也是合适的，诸如模制硅树脂。

在使用耳机50时，突出部分16将设有泡沫耳塞，例如记忆泡沫耳塞(未示出)，并且插入到使用者的耳道中，使得轴向开孔18直接连接到使用者的耳道。从驱动器22的前表面出现的声音穿过由O形环23的内径限定的空间，然后穿过短锥形部分19进入轴向开孔18，从而在另一端耦合到使用者的耳朵。轴向开孔18显然是从耳机50出来的声音所遵循的路径的最窄部分，并且因此担当限制性管道部分。类似地，轴向开孔54是从驱动器22的后部传播出来的任何声音的路径的最窄部分，并且因此充当限制性管道部分。轴向开孔54和18相互对齐，因为二者均与圆柱形腔室13同轴并且具有相同的直径。已经发现，通过设置两个具有相同直径的轴向对齐的限制性管道部分，改善了驱动器22的频率响应，因为其可以在20Hz和20kHz之间的整个可听范围内进行线性操作。

应理解的是，可以以各种方式对以上描述的耳机10和50进行修改。例如，外壳12可以由不同的材料制成，诸如铝，或者刚性非金属材料，诸如工程塑料。给出的尺寸也仅作为示例。锥形部分19的斜度和长度可以和所示出的不同；并且台阶20可以具有不同的大小，例如，不大于O形环23的厚度。显然，内部圆柱形腔室13的直径需要和驱动器22的大小适配，因此对于较大的驱动器，腔室的内径也将相应地更大。

还应理解的是，在以上描述的耳机10或50，O形环23和24的厚度决定了驱动器22的表面和内部腔室13的相应端面之间的距离。如果在驱动器22的表面和内部腔室13的端面之间需要更大的距离，可以通过使用更厚的O形环或者通过将O形环23、24与另一个环形物品(例如，第二O形环或者刚性材料环)组合来实现。在每一种情况下，每个O形环可以替换成橡胶垫片或垫圈。

已经发现，耳机50可以在整个可听频率范围内提供线性响应，而没有任何波形失真。不仅发出的声音更准确，而且已经发现耳机50对于长时间佩戴更加舒适，并且使用者报告表示，即使在整天收听耳机50之后，耳朵也会感觉清爽；使用者已经报告即使整天使用，耳朵疲劳度也较小。

还应理解的是，本发明同样适用于头戴式耳机。在这种情况下，驱动器和外壳通常会明显更大，例如，驱动器的直径为25mm、35mm或50mm，并且外壳具有更大的直径，通常大3mm和6mm之间。如上所指出的，外壳必须限定出相当于轴向开孔54的限制性管道部分，以及相当于轴向开孔18的对齐的限制性管道部分。

现在参照图6，示出了这种耳机60的截面图。耳机60包括外径为50mm的大致圆柱形的铝外壳32，其限定出内径为40.5mm的内部圆柱形腔室33。外壳32在一端限定出内螺纹部分34，并且螺纹塞62接合该螺纹部分34。在另一端，外壳32限定出外部凸缘36和内部凸缘37。内部凸缘37的内表面为锥形以限定出锥形管道部分39，并且还限定出腔室33端部处的内部台阶40。锥形管道部分39与内径为17.0mm的圆柱形孔眼或开孔38连通。柔软弹性材料制成的环形耳垫42安装在外部凸缘36上，并且在使用头戴式耳机60时抵靠在使用者头部的侧面。圆柱形孔眼或开孔38与内部圆柱形腔室33同轴。

螺纹塞62限定了内径为17.0mm的圆柱形孔眼或开孔64，该圆柱形孔眼或开孔64与通向圆柱形腔室33的锥形部分65连通，并且靠近螺纹塞62的周边，围绕锥形部分65的开口端具有环形表面66。锥形部分65具有与锥形管道部分39相同的尺寸；并且圆柱形孔眼或开孔64与圆柱形孔眼38对齐。

圆柱形腔室33内具有声学驱动器44，声学驱动器44具有大致扁平的圆柱形形状，外径为40mm，但是包含从其后表面突出的圆柱形磁体45。也具有40mm外径的金属环67位于声学驱动器44后方，并且O形环68压紧在驱动器44的后表面和螺纹塞62上的环形表面66之间。类似地，O形环46压紧在驱动器44的前表面和内部台阶40之间。O形环46和68中每一个的厚度为1mm，外径为40mm，因此其邻近圆柱形腔室33的周边。在该示例中，孔47穿过外壳壁并且与在驱动器44的后表面后方的圆柱形腔室33连通，电缆(未示出)可以穿过该开孔，以电连接到驱动器44。

虽然O形环46被示出为单独的组件，但是另选地，其可以在声学驱动器44的前表面上形成突出的边缘。类似地，虽然O形环68被示出为单独的组件，但是另选地，其可以在金属环67的表面上形成突出的弹性边缘。声学驱动器44包括振膜(未示出)，并且是动态驱动器，也就是说，振膜在磁体45的磁场中被音圈移动。振膜靠近驱动器44的前表面，由穿孔金属盖保护。在这种情况下，振膜的直径为35mm。驱动器44还包括围绕振膜后部的保护盖，保护盖包括至少一个穿孔。应理解的是，驱动器可以具有不同类型，例如平衡电枢型，平面磁性型或静电型；并且驱动器及其振膜的尺寸可以和此处所描述的不同。

如果O形环46是单独的组件，可以通过将O形环46插入圆柱形腔室33中，然后插入驱动器44，再然后通过孔47引入电缆并将电缆连接到驱动器44，来组装头戴式耳机60。O形环46不会阻碍驱动器穿孔金属盖的任何穿孔。然后插入金属环67和O形环68，金属环67限定了电缆穿过的凹槽(未示出)。然后将螺纹塞62插入并拧紧，使得O形环46和68被压紧。

在使用头戴式耳机60时，耳垫42抑制声音的泄漏，从而将声音提供给使用者的耳朵。从驱动器44的前表面出现的声音必须穿过锥形管道部分39，然后穿过圆柱形孔眼或开孔38。类似地，从驱动器44的后表面出现的任何压力波或声音必须穿过锥形部分65和圆柱形孔眼或开孔64。该圆柱形孔眼38和64显然是从耳机60出现的声音所遵循的路径的最窄部分，并且因此担当限制性管道部分，因此提供了与上述相同的优点，即在可听频率范围上的具有更加均匀一致的声音输出。

应理解的是，驱动器44的前表面与圆柱形腔室33的端部处的内部台阶40之间的距离由O形环46的厚度决定。驱动器44的周边的后表面和螺纹塞62上的环形表面66之间的距离有些大，因为该距离是由金属环67和O形环68的组合的厚度决定的。在一个变型中，可以省略金属环67，从而减小驱动器44的周边的后表面和螺纹塞62之间的距离；在该变型中，圆柱形磁体45将略微突出到锥形部分65中。在另一个变型中，第二环67可以邻近O形环46插入，从而增加驱动器44的前表面和圆柱形腔室33的端部之间的距离。并且与以上所述的耳机10和50一样，O形环46和68可以替换为橡胶垫圈或垫片。实际上，在描述O形环的每一种情况下，其都可以替换为橡胶垫圈或垫片，例如橡胶替代材料(诸如模制硅树脂)的平垫片或垫圈，例如厚度通常在0.3mm和5mm之间，例如0.5mm。

在耳机50和头戴式耳机60中，已经发现通过设置两个具有相同直径与驱动器同轴的对齐的出口：耳机50中的轴向开孔54和18以及头戴式耳机60中的圆柱形开孔64和38，增强了声音质量。相反，如果例如后部出口(即，轴向开孔54或圆柱形孔眼64)与圆柱形腔室13或33不同轴，这会产生更差的声音质量。据推测，非轴向出口会导致驱动器上的压力分布不对称，这对声音质量是有害的。

在耳机10和50中，突出部分16限定了具有通向轴向开孔18的短锥形部分19的声音出口管道。相对于开孔18的纵向轴线的锥形角度优选在40°和50°之间，在这两种情况下均为45°。现在参照图7，其示出了用于耳机70的外壳72的局部视图，与外壳12的不同之处仅在于具有修改的突出部分16a，其中短锥形部分19明显长于以上所示，尽管其锥形角度再次为45°。在突出部分16a的外端处，轴向开孔18向加宽部分74中开口，该加宽部分74也具有与轴线成45°角的线性锥度；因此轴向开孔18相应地更短。

尽管期望声音出口管道包括锥形部分，但是这可能不会立即出现在腔室13的出口处。现在参照图8，其示出了用于耳机80的外壳82的局部视图，与外壳12的不同之处在于具有修改的突出部分16b，其中存在圆柱形部分84，随后是通向轴向开孔18的短锥形部分19；并且在外端处，轴向开孔18与短的纵向弯曲的扩口部分86连通。锥形部分19具有与轴线成45°角的线性锥度。声音出口管道的这种形状将同样适用于塞52中的后部出口管道，如耳机50中所示。

现在参照图9，示出了耳机90，该耳机90与图5的耳机50在大多数方面相同，相同的特征均由相同的附图标记表示。唯一的不同之处在于，通过由尼龙形成的电缆引导件92馈入电缆26，而不是为O形环密封件24设置用于电缆26的间隙。为了清楚起见，在电缆引导件92内未示出电缆26。

参照图9和图10，电缆引导件92限定了夹紧环94，该夹紧环94同轴地装配在驱动器22后方的圆柱形空腔13内，螺柱95从该夹紧环径向突出，螺柱95通过槽25装配并且具有较大部分96装配在圆柱形外壳12的外表面上。入口导管97延伸贯穿螺柱95的长度并且穿过夹紧环94的相邻部分。在入口导管97内的中间位置处，左侧壁(如图9所示)限定了突出的圆形隆起部98。因此，电缆26可以延伸穿过入口导管97并穿过环94的中间到达驱动器22的后部，并且通过与圆形隆起部98摩擦而被夹紧。

电缆引导件92具有两个配合部件：第一部件100，其限定了入口管道97的一侧(如图9所示的右侧)，并且限定了夹紧环94的一个面的弓形部分(如图9所示的右侧面)，但是限定了弓形部分的端部101(图9中仅示出其中之一)之间的周向间隙；以及第二部件102，其限定了入口导管97的另一侧，并且还限定了夹紧环94的其余部分，包括装配到端部101之间的周向间隙中的突出部件103。当把两个部件100和102放在一起时，夹紧环94因此具有基本上连续的前表面和基本上连续的后表面。

因此，在组装过程中，电缆26中的电线可以焊接到驱动器22的后部处的端子。然后将电缆26放置在由电缆引导件92的第一部件100限定的入口导管97的右侧(如图9所示)中，使得弓形部分的两个端部101在电缆26的相对侧上突出。然后将电缆引导件92的第二部件102和第一部件100放在一起，使得突出部分103装配在弓形部分的两个端部101之间，以完成夹紧环94的右侧面(如图9所示)，然后通过突出隆起部98挤压并夹紧电缆26。然后将螺纹塞52拧入螺纹部分14中，使得夹紧环94压紧在塞52的前表面和驱动器22的后表面之间。夹紧环94围绕驱动器22的后表面的整个周边提供基本上均匀的压紧。此外，电缆26由隆起部98夹紧在入口导管97内，使得电缆26上的张力通过电缆导向件92传递到耳机90，因此电缆26中的电线和驱动器22的端子之间的连接件或焊接接头不会受到张力的影响。

Claims (14)

1.一种头戴式耳机或耳机，其包括适于与使用者耳朵适配的外壳，所述外壳限定出用于定位驱动器的空腔并且还限定出与所述空腔的前端连通以向所述使用者的耳朵提供声音的声音出口管道，并且所述外壳设置有后部闭合元件，所述外壳在所述驱动器的前表面处使用振膜将所述驱动器包围，使得所述驱动器将所述驱动器定位空腔分隔成位于所述驱动器后方的后部空腔和位于所述驱动器前方的前部空腔，其中，所述前部空腔与所述声音出口管道连通；并且还包括至少一个弹性元件，使得所述驱动器被夹紧在与其靠近周边的前表面接合的弹性元件和接合后表面的后部元件之间，接合所述前表面的所述弹性元件被压紧在所述前部空腔的端面和所述驱动器的所述前表面之间。

2.根据权利要求1所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述后部元件也是弹性元件，并且接合所述驱动器靠近其周边的所述后表面。

3.根据权利要求1或2所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述弹性元件是O形环密封件或垫圈。

4.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述后部闭合元件通过螺纹连接部连接到所述外壳。

5.根据权利要求4所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述后部闭合元件至少部分地配合在所述空腔的端部部分内，并且所述螺纹连接部包括在所述空腔的所述端部的内侧壁上的螺纹。

6.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述声音出口管道包括锥形管道部分，所述锥形管道部分在最靠近所述驱动器的端部处最宽并且向下到限制性管道部逐渐变窄。

7.根据权利要求6所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述锥形管道部分具有相对于所述声音出口管道的纵向轴线倾斜40°至50°之间的线性锥度。

8.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述声音出口管道限定出横截面面积在所述振膜的横截面面积的19％与30％之间的限制性管道部分。

9.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述后部空腔是封闭的气密空腔。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述后部空腔限定出与所述声音出口管道轴向对齐的后部出口端口。

11.根据权利要求10所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述后部出口端口限定出与所述声音出口管道的所述限制性管道部分具有相同横截面面积的后部限制性管道部分。

12.根据前述权利要求中任一项所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述外壳限定出圆柱形空腔，所述圆柱形空腔的壁部限定出用于引入电缆以连接到所述驱动器的槽，并且还包括限定出能定位在所述槽中的入口管道的电缆引导件部，以及同轴配合在所述圆柱形空腔内的夹紧环，其中，所述电缆引导件包括两个配合部件：第一部件，其限定出所述入口管道的一侧并且限定出所述夹紧环的一个面的弓形部分从而限定出所述弓形部分的端部之间的周向间隙；以及第二部件，其限定出所述入口管道的另一侧，并且还限定出所述夹紧环的其余部分，使得当所述两个部件放在一起时，所述夹紧环具有基本上连续的前表面和基本上连续的后表面。

13.根据权利要求12所述的头戴式耳机或耳机，其中，所述电缆引导件的所述第二部件限定了形成所述夹紧环的后表面的环，从所述环突出一配合在所述电缆引导件的所述第一部件的所述弓形部分的所述端部之间的周向间隙中的弓形部分。

14.一种头戴式耳机或耳机，其基本上如上文参照图1和图2，或者图4至图6、或图7、或图8或图9和图10中任一项所述以及如附图中所示。