-
Die Erfindung betrifft einen Gehörschutzstöpsel mit einem Piezoelement zur Umwandlung von elektrischen Signalen in Schwingungen.
-
Gehörschutzstöpsel, die als Gehörschutz und gleichzeitig als Ohrhörer dienen, sind vielfältig im Einsatz. Ein verbreitetes Prinzip besteht darin, dass ein Gehörschutzstöpsel an einer seiner beiden Stirnseiten einen elektroakustischen Schallwandler aufweist. Damit die Schallwellen auf das Trommelfell gelangen können, weist der Gehörschutzstöpsel innen einen Kanal auf, der den Schall vom elektroakustischen Schallwandler über die Luft zum Trommelfell weiterleitet. Dieses Prinzip mit einem kleinen Lautsprecher und einem einseitig offenen Kanal zur Luftschallleitung ist aus der
DE 39 16 995 C2 ,
DE 88 00 792 U1 und
JP 2001326985 A bekannt. Derartige Gehörschutzstöpsel mit integriertem Ohrhörer weisen oftmals hervorragende akustische Eigenschaften auf, sind jedoch sehr aufwendig in ihrer Bauweise und deshalb kostenträchtig in ihrer Herstellung. Des besseren Verständnisses wegen sei angemerkt, dass die vorgenannten Gehörschutzstöpsel noch eine Einrichtung aufweisen, um zusätzlich als Mikrofon einsetzbar zu sein.
-
Die
DE 28 49 152 B1 und die
US 4 150 262 A zeigen jeweils einen gattungsgemäßen Gehörschutzstöpsel mit einem Piezoelement zur Umwandlung von elektrischen Signalen in Schwingungen. Mit anderen Worten ausgedrückt, ist das Piezoelement für den Hörbetrieb ausgelegt. Darüber hinaus dient das Piezoelement auch als Mikrofon. Der Gehörschutzstöpsel umfasst zunächst ein pfropfenartig ausgebildetes, starres Gehäuse aus Metall oder hartem Kunststoff, welches zur Einführung in den äußeren Gehörgang ausgebildet ist. In dem Hohlraum des Gehäuses ist das Piezoelement mit einem Gewicht nach Art eines eingespannten Balkens gehaltert. Dadurch sollen Rückkopplungseffekte verringert werden, wenn das Piezoelement als Mikrofon eingesetzt wird.
-
Ferner sei dargelegt, dass Gehörschutzstöpsel mit einem Piezoelement bekannt sind, die ausschließlich für den Einsatz als Mikrofon beschrieben sind. Hierzu sei die
DE 28 10 716 A1 genannt, bei der das Piezoelement in einem starren Plastikkörper eingebaut ist. Derartige Gehörschutzstöpsel liegen jedoch weiter von der Erfindung entfernt, weil sie nicht für die Funktion eines Ohrhörers konzipiert sind.
-
Aus der
US 4 696 045 A ist, wie zuvor, ein Gehörschutzstöpsel bekannt, der keine Ohrhörerfunktion, aber eine Mikrofonfunktion aufweist. Hierbei dient ein Piezoelement dazu, Sprachschwingungen in elektrische Signale umzuwandeln. Da die erzeugten elektrischen Signale aus einer hochohmigen Quelle stammen, ist unmittelbar im Anschluss an das Piezoelement noch im Gehörschutzstöpsel selbst ein Vorverstärker angeordnet, damit die geringen Signale des Piezoelements nicht verfälscht werden. Das Piezoelement ist in festem, schwingungsübertragendem Kontakt mit dem Gehörschutzstöpsel-Material.
-
-
Die
AT 371 661 B betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Im-Ohr-Hörgerätes.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Gehörschutzstöpsel mit einem Piezoelement zur Umwandlung von elektrischen Signalen in Schwingungen zu schaffen, der einfach aufgebaut und kostengünstig in der Herstellung ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.
-
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen darin, dass die Kosten des Gehörschutzstöpsels mit einem Piezoelement zur Umwandlung von elektrischen Signalen in Vibrationen und akustische Schwingungen aufgrund einer einfachen Ausbildung reduziert sind. Denn das Piezoelement ist in einfacher Weise in festem, schwingungsübertragendem Kontakt mit dem Gehörschutzstöpsel-Material. Die Schwingungen des Piezoelements übertragen sich auf den Gehörschutzstöpsel. Der Gehörschutzstöpsel umfasst einen Abschnitt, der in den äußeren Gehörgang eingeführt wird und der für eine umlaufende Abdichtung innerhalb des Gehörganges ausgebildet ist. Über diesen Kontakt zwischen dem Gehörschutzstöpsel und dem äußerem Gehörgang kommt es zu einer Körperschall-Übertragung, durch welche der Hörbetrieb sichergestellt ist. Darüber hinaus tritt ein unterstützender Effekt in der Form ein, dass der Gehörschutzstöpsel, angeregt durch das Piezoelement selbst, Schallwellen erzeugt, die von dem Gehörschutzstöpsel auf das eingeschlossene Luftvolumen des Gehörganges abgestrahlt werden und auf das Trommelfell übertragen werden. Der feste Kontakt mit dem Material des Gehörschutzstöpsels ist erhalten durch eine Umschäumung oder Umspritzung des Piezoelementes mit einem Kunststoff. Während des Umschäumens oder Umspritzens ist der Kunststoff flüssig und erzeugt eine Klebeverbindung mit der Oberfläche des Piezoelements.
-
Gemäß einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehörschutzstöpsel-Material durch die Schwingungen des Piezoelementes verformbar. Das Piezoelement, welches in festem, schwingungsübertragenden Kontakt mit dem Gehörschutzstöpsel-Material ist, verformt das Gehörschutzstöpsel-Material. Hierdurch wird Körperschall auf die Weich- und Knorpelteile des äußeren Gehörganges übertragen und Luftschall an das eingeschlossene Luftvolumen des Gehörganges abgegeben.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist das Gehörschutzstöpsel-Material elastisch und biegsam. Hiermit unterstützt man die Funktion als Gehörschutz, weil man eine gute Abdichtung des äußeren Gehörganges erzielt. Ferner erreicht man damit die gewünschte Körperschallübertragung.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Gehörschutzstöpsel ein Lamellengehörschutzstöpsel. Sie sind kostengünstig in der Herstellung. Ferner kann ein Piezoelement einfach in einen Lamellengehörschutzstöpsel integriert werden.
-
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Gehörschutzstöpsel ein persönlich angepasster Gehörschutzstöpsel, der der Form des Gehörganges einer Person angepasst ist. Ein persönlich angepasster Gehörschutzstöpsel kann ebenfalls leicht mit einem Piezoelement ergänzt werden.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher beschrieben. Dabei zeigen:
-
1 einen Gehörschutzstöpsel mit einem Piezoelement, als Prinzipskizze in der Vorderansicht im Schnitt;
-
2 den in 1 gezeigten Gehörschutzstöpsel, der in einen Gehörgang eingesetzt ist, als Prinzipskizze in der Vorderansicht im Schnitt;
-
3 einen Gehörschutzstöpsel, ähnlich des zuvor dargestellten, der sich jedoch stärker an einem serienreifen Produkt orientiert, in der Vorderansicht;
-
4 eine Negativform zum Spritzgießen eines Gehörschutzstöpsels, mit einem zur Umspritzung mit Kunststoff vorgesehenen Piezoelement, in einer perspektivischen Schnittdarstellung;
-
5 einen sogenannten persönlich angepassten Gehörschutzstöpsel, perspektivisch dargestellt;
-
6 einen persönlich angepassten Gehörschutzstöpsel, ähnlich dem in 5, der in einen Gehörgang eingesetzt ist, als Prinzipskizze in der Vorderansicht im Schnitt;
-
7 ein käufliches Piezoelement, in der Vorderansicht;
-
8 das in 7 dargestellte käufliche Piezoelement, in der Seitenansicht im Schnitt;
-
9 das für ein Gehörschutzstöpsel-Muster verwendbare Piezoelement, welches aus dem käuflichen Piezoelement herausgeschnitten wurde, in der Vorderansicht.
-
Die 1–3 beziehen sich auf einen Gehörschutz 1, der als Lamellengehörschutzstöpsel ausgebildet ist. Die Lamellen 2 sind in diesen Fig. jeweils eingezeichnet.
-
Wie in 1 dargestellt, weist ein Gehörschutzstöpsel 1 ein Piezoelement 10 zur Umwandlung von elektrischen Signalen in Schwingungen auf. Mit anderen Worten ausgedrückt, weist der Gehörschutzstöpsel 1 zusätzlich die Funktion eines Ohrhörers auf. Das Piezoelement 10 ist in festem, schwingungsübertragenden Kontakt mit dem Gehörschutzstöpsel-Material.
-
Die 2 illustriert am besten die Funktion des Gehörschutzstöpsels 1. Die Schwingungen des Piezoelements 10 übertragen sich auf den Gehörschutzstöpsel 1. Der Gehörschutzstöpsel 1 umfasst einen Abschnitt mit den Lamellen 2, der in den äußeren Gehörgang 20 eingeführt ist und für eine umlaufende Abdichtung innerhalb des Gehörganges 20 ausgebildet ist. Über diesen Kontakt zwischen den Lamellen 2 des Gehörschutzstöpsels 1 und dem äußeren Gehörgang 20 kommt es zu einer Körperschall-Übertragung. Dieser Körperschall wird zum Innenohres übertragen und wahrgenommen. Darüber hinaus tritt ein unterstützender Nebeneffekt in der Form ein, dass der Gehörschutzstöpsel 1, angeregt durch das Piezoelement 10 selbst, Schallwellen erzeugt, die von dem Gehörschutzstöpsel 1 auf das eingeschlossene Luftvolumen des äußeren Gehörganges 20 abgestrahlt und auf das Trommelfell übertragen werden.
-
Das Gehörschutzstöpsel-Material ist durch die Schwingungen des Piezoelementes 10 verformbar. Hierdurch wird zum einen Körperschall auf die Weich- und Knorpelteile des äußeren Gehörganges 20 übertragen und zum anderen Luftschall an das eingeschlossene Luftvolumen des Gehörganges 20 abgegeben. Das Gehörschutzstöpsel-Material ist elastisch und biegsam. Mit diesem Material unterstützt man die Funktion als Gehörschutz, weil damit der äußere Gehörgang gut abgedichtet wird. Ferner erreicht man damit die gewünschte Körperschallübertragung.
-
Der feste Kontakt mit dem Gehörschutzstöpsel-Material ist erhalten durch eine Umspritzung des Piezoelementes 10 mit einem Kunststoff. Eine Umschäumung des Piezoelementes mit einem Kunststoff ist alternativ möglich. Die 4 betrifft die diesbezügliche Herstellung eines Gehörschutzstöpsels. Die Herstellung beinhaltet die Schritte:
- • Fixierung eines Piezoelements 10 innerhalb einer Negativform 30 des Gehörschutzstöpsels 1. Gemäß der Darstellung ist das Piezoelement 10 mit zwei Anschlussleitungen 11 versehen. Jede Anschlussleitung 11 weist eine Isolierung 12 auf. Zusammen mit einer weiteren Ummantelung ergibt dies eine Kabelleitung 13 für das Piezoelement 10.
- • Umschäumung oder Umspritzung des Piezoelements 10 mit fließfähigem Kunststoff.
Die Negativform 30 ist in einer ersten Spritzgussformhälfte 31 und zweiten Spritzgussformhälfte 32 eingearbeitet. Der Einfachheit halber sind die Einzelheiten des Spritzgießens nicht mit dargestellt.
-
Die 5 und 6 betreffen einen Gehörschutzstöpsel 1 in Form eines persönlich angepassten Gehörschutzstöpsels. Der persönliche Gehörschutzstöpsel weist, wie am besten in 6 zu sehen ist, einen Abschnitt auf, der der Form des Gehörganges 20 einer Person angepasst ist. Über diesen Abschnitt wird zum einen Körperschall und zum anderen Luftschall übertragen. Die Funktion ist der eines Lamellengehörschutzstöpsels, wie zuvor an Hand von 2 beschrieben wurde.
-
Das Piezoelement 10 ist in einer Aussparung des Gehörschutzstopfens 1 eingepresst und eingeklebt. Dies wurde erreicht mit folgenden Schritten:
- • Herstellung eines Gehörschutzstöpsels 1 mit einer Aussparung, die der geometrischen Form des Piezoelements 10 angepasst ist,
- • Einpressen des Piezoelements 10 in die Aussparung unter Erhalt einer Pressverbindung und/oder Einklebung des Piezoelements 10 in die Aussparung.
-
Im Nachfolgenden werden Details der Gehörschutzstöpsel beschrieben. Dies erfolgt an Hand von Mustern von Gehörschutzstöpseln, wie sie vom Anmelder hergestellt wurden.
-
Für die Herstellung der Gehörschutzstöpsel-Muster wurde von käuflichen Piezoelement-Scheiben 16 ausgegangen. Die 7 und 8 zeigen eine solche Piezoelement-Scheibe 16.
-
Für diese Piezoelement-Scheibe 16 liegen folgende Angaben vor:
- • Ausbildung: Bei dem Piezoelement handelt es sich um ein Bauteil, bei dem eine Piezokeramikscheibe 19 auf eine kreisförmige Messingscheibe 18 aufgebracht ist. Die Piezokeramikscheibe 19 hat, wie in 7 illustriert, einen Durchmesser D von 15 mm und eine Stärke von 0,2 mm. Der Durchmesser d der Messingscheibe beträgt 20 mm, die Stärke beträgt 0,23 mm.
- • Technische Daten
– Resonanzfrequenz: 6,4 KHz
– Impedanz bei Resonanz: 200 Ohm (Anmerkung: Seitens des Anmelders wurden höhere Werte gemessen.)
– Kapazität: 12 nF
- • Bezugsmöglichkeit
– Das Piezo-Element ist unter der Bezeichnung EPZ-20MS64 und der Artikel-Nr. 712918-U4 bei dem Versandhandelsunternehmen „Conrad Electronic” erhältlich.
-
Weil das käufliche Piezoelement 16 zu groß für einen unmittelbaren Einbau ist, wurde für die Herstellung eines Gehörschutzstöpsel-Musters nur ein Abschnitt verwendet, der herausgeschnitten wurde. In 7 sind zwei dicke Strichpunktlinien 17 dargestellt, die die Schnittlinien für das Herausschneiden eines Abschnittes illustrieren. Der herausgeschnittene Abschnitt ist in 9 dargestellt. Er ist das Piezoelement 10, das zur Herstellung eines Gehörschutzstöpsel-Musters verwendbar ist.
-
Zunächst wird die Herstellung eines ersten Musters beschrieben. Das erste Muster betrifft einen Lamellengehörschutzstöpsel, wie er prinzipiell in den 1–3 dargestellt ist. Ausgegangen wurde von einem käuflich erhältlichen Gehörschutzstöpsel. Er ist unter der Warenbezeichnung UltraFit® Earplugs-Aearo E·A·R® im Handel erwerblich. Die Herstellung erfolgte nach folgenden Schritten:
- – Anbringung einer Längsbohrung, die einen Durchmesser von 2 mm aufweist.
- – Einfügung des in 9 dargestellten Piezoelements 10.
- – Einklebung dieses Piezoelements 10 mit Silikon.
-
Ferner wird die Herstellung eines zweiten Musters beschrieben. Das zweite Muster ist ein persönlich angepasster Gehörschutzstöpsel, wie er prinzipiell in den 5 und 6 dargestellt ist. Ausgegangen wurde von einem käuflich erhältlichen Gehörschutzstöpsel. Er wird von der Firma „Sonomax Hearing Healthcare Inc.” unter der Warenbezeichnung SonoCustom® vertrieben. Der SonoCustom®-Gehörschutzstöpsel weist außen einen Gummimantel und innen ausgehärtetes Silikon auf. Das Silikon wurde in flüssiger Form in den Gummimantel gespritzt, während sich der Gummimantel im Gehörgang einer Person befand. Nach der Aushärtung des Silikons lag der persönlich angepasste Gehörschutzstöpsel mit Gummimantel vor. Der Einbau des Piezoelements erfolgte nach folgenden Schritten:
- – Einscheiden eines Schlitzes mit einem Messer.
- – Einfügung des in 9 dargestellten Piezoelements 10.
- – Einklebung dieses Piezoelements 10 mit Silikon.
-
Bezugszeichenliste
-
- 1
- Gehörschutz
- 2
- Lamellen
- 10
- Piezoelement
- 11
- Anschlussleitung
- 12
- Isolierung der Anschlussleitung
- 13
- Kabelleitung
- 16
- käufliche Piezoelement-Scheibe
- 17
- Schnittlinie für das Herausschneiden eines Abschnittes
- 18
- Messingscheibe
- 19
- Piezokeramikscheibe
- 20
- Gehörgang
- 21
- Ohrmuschel
- 30
- Negativform
- 31
- erste Spritzgussformhälfte
- 32
- zweite Spritzgussformhälfte
