DE102018126823A1

DE102018126823A1 - Akustische Absorberscheibe für Kopfhörer

Info

Publication number: DE102018126823A1
Application number: DE102018126823.8A
Authority: DE
Inventors: Nicola Stattmann; Sebastian Haberzettl; Juliane Eckstein
Original assignee: Beyerdynamic GmbH and Co KG
Current assignee: Beyerdynamic GmbH and Co KG
Priority date: 2018-10-26
Filing date: 2018-10-26
Publication date: 2020-04-30

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer akustischen Absorberscheibe (10) für Kopfhörer, eine Absorberscheibe und einen Kopfhörer. Dabei werden zumindest zwei akustische Dämpfungsmaterialien (100, 110) nach ihren akustischen Eigenschaften ausgewählt und in mehreren Schichten übereinander und/oder in Zonen nebeneinander angeordnet. Die verschiedenen akustischen Dämpfungsmaterialien (100, 110) werden mittels Thermoforming unter Verwendung eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs (111) zusammengefügt und derart verpresst, dass durch unterschiedlich starke Kompression verschiedene Bereiche (1, 2, 3) mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften entstehen.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer akustischen Absorberscheibe für Kopfhörer, bei dem zumindest zwei akustische Dämpfungsmaterialien mittels Thermoforming zusammengefügt und verpresst werden. Ferner betrifft die Erfindung eine akustische Absorberscheibe mit zwei akustischen Dämpfungsmaterialien, die mittels Thermoforming zusammengefügt und verpresst wurden. Schließlich betrifft die Erfindung einen Kopfhörer mit einer solchen akustischen Absorberscheibe.
Stand der Technik
Bei Kopfhörern kommt es oftmals zu ungewollten Reflexionen am Kopf eines Benutzers sowie innerhalb des Kopfhörers bzw. der Hörerschale. Diese treten auf, sobald die Wellenlänge des abgestrahlten Schalls in die Größenordnung des Abstands zwischen Hörerschale und Kopf kommt. Mehrfache Reflexionen an Kopf und Hörerschale führen zu stehenden Wellen und folglich zu ungewollten Überhöhungen der Töne im Hochtonbereich, also bei hohen Frequenzen. Kopfhörer weisen in der Regel in jeder Hörerschale nur einen Lautsprecher auf, der den gesamten Hörbereich abdeckt. Für Signale mit niedriger Frequenz schwingt die Membran des Lautsprechers kolbenförmig und somit phasengleich, wodurch der Schall nahezu vollflächig von der Membran abgestrahlt wird. Bei hohen Frequenzen (Hochtöne) bilden sich jedoch Schwingungsmuster, sogenannte Partialschwingungen, auf der Membran. Der Lautsprecher wird zum Biegewellenwandler. Teilbereiche der Membran schwingen nun mit unterschiedlicher Phase. Dies führt dazu, dass sich einige dieser Schwingungen in bestimmten Bereichen gegenseitig auslöschen und schließlich nur noch ein Teilbereich der Membran zur tatsächlichen Schallabstrahlung beiträgt. Typischerweise liegt der für die Hochtöne relevante Bereich der Schallabstrahlung im Zentrum der Membran. Dennoch sind Lage und Form der Partialschwingungen stark frequenzabhängig, wodurch der für die Schallabstrahlung relevante Bereich auf der Membran mit zunehmender Frequenz stark variieren kann.
Um ungewollte Reflexionen zu unterdrücken, ist es bekannt, Filtermaterialien, wie zum Beispiel Filze oder auch Vliesstoffe, zur Dämpfung einzusetzen. Allerdings überdecken diese Filtermaterialen meist den gesamten Innenbereich der Kopfhörermuschel und somit auch die Schutzabdeckung der Membran, sodass nicht nur die Hochtöne, sondern Töne im gesamten Hörbereich gedämpft werden.
Aus dem Stand der Technik ist das sogenannte Thermoforming, auch Thermomoulding genannt, bekannt. Es beschreibt ein Verfahren, bei dem Rohmaterial unter Hitzeeinfluss und Druck in Form gebracht und verdichtet wird. Dieses Verfahren findet in unterschiedlichen Bereichen Anwendung, so auch beispielsweise bei der Herstellung von Schaumeinlagen (Schuhsohlen) für Schuhe. Hierbei werden im Besonderen Schaumstoffe aber auch andere unter Hitze formbare Materialien in Form gebracht und gleichzeitig miteinander verbunden. Hier spielt die Luftdurchlässigkeit sowie Formbeständigkeit der Schaumstoffe eine wichtige Rolle. So müssen die geformten Sohlen atmungsaktiv sein und gleichzeitig hohen Belastungen standhalten.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Element zur selektiven partiellen Dämpfung bereitzustellen, das durchlaufenden Schall in relevanten Bereichen, insbesondere in einer zentralen Zone, stärker dämpft als in anderen Bereichen.
Offenbarung der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer akustischen Absorberscheibe für Kopfhörer. Zu Beginn werden zumindest zwei akustische Dämpfungsmaterialien nach ihren akustischen Eigenschaften ausgewählt. Die akustischen Dämpfungsmaterialien werden in mehreren Schichten übereinander und/oder in Zonen nebeneinander angeordnet. „Übereinander“ bedeutet in diesem Sinne in Ausbreitungsrichtung des vom Kopfhörer erzeugten und durch die Absorberscheibe laufenden Schalls. Erfindungsgemäß werden die akustischen Dämpfungsmaterialien mittels Thermoforming - auch Thermomolding genannt - bearbeitet, um eine dreidimensionale Form zu erhalten. Dabei werden die verschiedenen akustischen Dämpfungsmaterialien unter Verwendung eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs zusammengefügt. Die zusammengefügten akustischen Dämpfungsmaterialien werden dann verpresst, wodurch eine dreidimensionale Formgebung erreicht wird. Das Verpressen kann in einem heißen Werkzeug durchgeführt werden, welches die akustischen Dämpfungsmaterialien aufheizt, sodass diese verformbar sind. Alternativ können die akustischen Dämpfungsmaterialien zuvor aufgeheizt werden und dann in einem kalten Werkzeug verpresst werden. Durch die unterschiedliche Kompression von Bereichen kann die Durchlässigkeit bzw. der Strömungswiderstand für Luft in verschiedenen Bereichen gesteuert werden. Die Erfindung macht sich hierbei die Erkenntnis zunutze, dass die Durchlässigkeit bzw. der Strömungswiderstand für Luft in direktem Zusammenhang mit den Dämpfungseigenschaften von Schall steht. Konkret werden die akustischen Dämpfungsmaterialien derart verpresst, dass durch die unterschiedlich starke Kompression verschiedene Bereiche mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften entstehen. Generell gilt hierbei: Je stärker die Kompression, desto höher die Dämpfung des Schalls.
Das Thermomolding-Verfahren ermöglicht die Herstellung von akustischen Dämpfungsmaterialien in dreidimensionaler Form mit verschiedenen Bereichen mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften. Hierfür können Wölbungen, Schrägen und/oder Aussparungen im Thermomolding-Formwerkzeug vorgesehen sein. Zudem bietet das Thermomolding-Verfahren den Vorteil, dass die Absorberscheibe ohne nachträgliche Klebeprozesse und/oder Fügeprozesse hergestellt wird. Beim Thermomolding wird die Absorberscheibe als sogenanntes maschinenfallendes Teil hergestellt, d. h. es sind keine Nacharbeitungen von Hand nötig. Durch die Art der Verpressung und die Auswahl der akustischen Dämpfungsmaterialien wird das Schallfeld im Kopfhörer mit der Absorberscheibe gezielt beeinflusst. Die Bereiche mit unterschiedlicher Dämpfung bewirken, dass je nach Form und Anordnung bestimmte Frequenzen bzw. Frequenzbereiche des Schallfeldes stärker gedämpft werden als andere und der Klang des Kopfhörers dadurch vorteilhaft beeinflusst wird. Zudem kann das Schallfeld durch eine umschließende Anordnung der Dämpfungsmaterialien räumlich begrenzt und mit einem definierten akustischen Widerstand nach außen hin abgeschlossen werden.
Die akustischen Dämpfungsmaterialien werden nach ihren akustischen Eigenschaften ausgewählt, welche für die Absorberscheibe unter Beachtung der verschiedenen Bereiche, relevant sind. Vorteilhafterweise umfassen die akustischen Eigenschaften, nach denen die akustischen Dämpfungsmaterialien ausgewählt werden, ein gewünschtes akustisches Dämpfungsverhalten. Das akustische Dämpfungsverhalten repräsentiert hierbei eine Materialeigenschaft, während die akustischen Dämpfungseigenschaften die tatsächliche Dämpfung des Schalls durch einen verformten Bereich betreffen. Das akustische Dämpfungsverhalten kann zum einen für die unverformten akustischen Dämpfungsmaterialien bestimmt sein und dann die akustischen Dämpfungseigenschaften für die verschiedenen Bereiche nach dem Thermomolding ermittelt werden und/oder zum anderen für die bereits verformten akustischen Dämpfungsmaterialien bestimmt sein. Das akustische Dämpfungsverhalten der akustischen Dämpfungsmaterialien kann beispielsweise durch Messreihen für unterschiedliche Verformungen bzw. Dicken der akustischen Dämpfungsmaterialien ermittelt werden. Um für die Absorberscheibe Bereiche mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften zu realisieren, werden vorzugsweise Dämpfungsmaterialien mit stark ausgeprägtem Dämpfungsverhalten und Dämpfungsmaterialien mit schwach ausgeprägtem Dämpfungsverhalten in geeigneter Weise miteinander kombiniert und durch Thermoforming verbunden.
Die akustischen Dämpfungsmaterialien werden bevorzugt aus der Gruppe der Materialien Schaumstoffe oder Vliesstoffe ausgewählt, wobei Schaumstoff besonders bevorzugt wird. Als Schaumstoff kann bevorzugt ein Thermoplast ausgewählt werden. Thermoplaste bieten den Vorteil, dass diese im Nachhinein durch erneute Erwärmung wieder verformbar ist. Speziell sind Thermoplaste auch nach dem Verpressen durch erneute Erwärmung weiter bearbeitbar. Besonders bevorzugt sind Polyurethan-Schäume als Dämpfungsmaterial vorgesehen, da sich bei der Herstellung des Schaums selbst ausreichend kleine Porengrößen technisch beherrschbar realisieren lassen. Vliesstoffe werden unter anderem nach ihrer Faserstoffart unterteilt und können sowohl aus reinen Chemiefasern, vorzugsweise aus synthetischen Polymeren wie Polyester, als auch aus natürlichen Fasern bestehen. Auch Mischvliese aus natürlichen und chemischen Fasen mit einem für die Formgebung ausreichend hohen thermoplastischen Faseranteil sind für das Thermoformen geeignet.
Bevorzugt wird zumindest ein akustisches Dämpfungsmaterial vor dem Zusammenfügen kaschiert, vorzugsweise mit einem Textil. Besonders bevorzugt wird das Dämpfungsmaterial, welches beim Einsatz der Absorberscheibe dem Benutzer zugewandt ist, kaschiert. Das kaschierte Dämpfungsmaterial kann zweckmäßigerweise als Träger, d. h. mit anderen Worten als Grundplatte für die übrigen Dämpfungsmaterialien fungieren. Durch das Kaschieren sind die Dämpfungsmaterialen insbesondere gegenüber Verschmutzung und Abrieb geschützt. Zudem kann ein grafisches Muster auf das Textil aufgebracht werden.
Die Absorberscheibe wird vorzugsweise derart hergestellt, dass sie eine geschlossene Fläche bildet, insbesondere eine kreisförmige oder ovale Fläche, die an die Hörerschale des Kopfhörers angepasst ist.
Vorzugsweise können Bereiche mit höherer Dämpfung, das heißt stärker komprimierte Bereiche, in einer zentralen Zone der geschlossenen Fläche oder um eine zentrale Zone der geschlossenen Fläche herum entstehen. Durch die Anordnung der stärker komprimierten Dämpfungsbereiche im Zentrum werden stehende Wellen, deren Schnelle-Bäuche sich abseits der schallhart begrenzenden Wände im Innenraum der Hörerschale befinden, effektiv gedämpft.
Neben einem stark komprimierten Bereich im Zentrum können die stärker komprimierten Bereiche beispielsweise auch als Kreis um das Zentrum der Absorberscheibe herum angeordnet sein oder als Ring, wobei in diesem Fall das Zentrum ausgespart wird. Eine ringförmige Anordnung der stärker komprimierten Bereiche kann Einfluss auf den Teil des Schalls nehmen, der über Öffnungen zwischen Vorderseite und Rückseite der Membran bzw. Vorder- und Rückvolumen des Kopfhörers ausgetauscht wird. Diese Öffnungen werden gezielt durch die Dämpfungsbereiche überdeckt, was einen akustischen Kurzschluss verhindert und zusätzliche Freiheitsgrade bei der akustischen Abstimmung des Kopfhörers ermöglicht.
Alternativ können die stärker komprimierten Bereiche am Rand der Absorberscheibe angeordnet sein, also die Bereiche mit höherer Dämpfung in einer Randzone der geschlossenen Fläche entstehen. Die stärker komprimierten Randbereiche dienen dann als räumliche Begrenzung des Schallfeldes. Der Randbereich kann somit die Funktion eines Ohrpolsters übernehmen, indem die umlaufenden Dämpfungsbereiche den Innenraum vollständig umschließen und von der Umgebung, also nach außen hin, über einen definierten akustischen Widerstand abschließen.
Vorteilhafterweise können beim Verpressen stark komprimierte Bereiche zur Stabilisierung und/oder zur Verfestigung der akustischen Absorberscheibe entstehen. Diese Stabilisierung dient einerseits zur Positionierung der weiteren Bereiche. Außerdem erhält die akustische Absorberscheibe selbst eine stabilisierende Wirkung auf den Kopfhörer. Somit kann die akustische Absorberscheibe andere Komponenten, welche der Stabilisierung dienen, ersetzen oder einteilig mit diesen ausgebildet werden. Diese stabilisierenden Bereiche können sogar so stark verdichtet werden, dass sie akustisch nahezu undurchlässig sind und ausschließlich zur Stabilisierung beitragen. Es bilden dabei gewissermaßen die stark komprimierten Bereiche die stabilisierenden Komponenten nach. Dabei müssen sich die komprimierten Bereiche der akustischen Absorberscheibe und die Komponenten in ihrer Form nicht entsprechen, sondern lediglich die gleiche Wirkung aufweisen.
Optional kann vorgesehen sein, vor dem Thermoformen einen starren Rahmen in das Werkzeug einzulegen. Durch den Formprozess kann sich das erwärmte Dämpfungsmaterial dann mit dem Rahmen in geeigneter Weise verzahnen oder diesen sogar teilweise umschließen. So könnte der Rahmen beispielweise als perforierter Ring ausgeführt sein, bei dem während des Formprozesses das thermoplastische Dämpfungsmaterial in die Perforationslöcher hineinfließt und somit ein Formschluss zwischen Rahmen und Dämpfungsmaterial erreicht wird.
Gemäß einem Aspekt kann die Absorberscheibe einteilig mit einem Ohrpolster für den Kopfhörer hergestellt werden. Hierbei wird zumindest ein Schaumstoff ausgewählt, der als Ohrpolster geeignet ist, unbedenklich bei Hautkontakt ist und ohne Probleme an menschlichen Ohren anliegen kann. Der Schaumstoff wird beim Thermoforming mit den verschiedenen akustischen Dämpfungsmaterialien zusammengefügt. Beim Verpressen des Schaumstoffs lassen sich an das Ohr angepasste anatomisch geeignete dreidimensionale Geometrien des Ohrpolsters realisieren. Der Schaumstoff bildet im Bereich des Ohrpolsters eine Erhöhung, die auf dem Ohr aufliegen kann oder dieses zumindest teilweise umschließen kann. Dieser Bereich des Ohrpolsters ist vorzugsweise am Rand ausgebildet und zudem wird dieser Bereich bei der Herstellung stark komprimiert, um dem Ohrpolster Stabilität zu verleihen. An die Ohren angepasste Ohrpolster lassen sich bisher nur schwer realisieren. Ein weiterer Vorteil bietet sich beim Einsatz der Ohrpolster bei offenen Kopfhörern. Nicht nur der Strömungswiderstand in Vorzugsrichtung des Schalls in Richtung Ohr, sondern auch der Strömungswiderstand beim Durchlaufen der Seitenwände der Ohrpolster von innen nach außen können durch das Verpressen beim Thermoforming eingestellt werden. Darüber hinaus verhindert die Absorberscheibe zusammen mit dem Ohrpolster ein Eindringen von Verunreinigungen in den Kopfhörer.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Absorberscheibe als Schallwand für den Kopfhörer ausgebildet sein. Ein Lautsprecher des Kopfhörers wird nun flach aufbauend auf der Schallwand befestigt, in die Schallwand eingelassen oder in die Schallwand integriert. Die Schallwand trennt das zum Ohr hin zeigende Vordervolumen von dem Rückvolumen des Kopfhörers und verhindert dadurch einen akustischen Kurzschluss zwischen Vorder- und Rückseite des Lautsprechers, d. h. der Membran des Lautsprechers. Eine solche Schallwand weist üblicherweise Durchbrüche auf, die von akustischen Dämpfungsmaterialien abgedeckt werden. Die Schallwand kann derart realisiert werden, dass die Absorberscheibe zum Teil, insbesondere zum größten Teil, aus sehr stark komprimierten Bereichen, die im Wesentlichen undurchlässig für Schall sind, aufgebaut ist und schwächer komprimierte Bereiche aufweist, durch die sich der Schall ausbreiten kann und deren Strömungswiderstand durch die Kompression bestimmt wird. Dadurch lässt sich in einfacher Weise eine Schallwand herstellen. Darüber hinaus kann die Form der Schallwand an räumliche Gegebenheiten angepasst werden. Somit kann beispielsweise ausreichend Platz für das Ohr geschaffen werden. Außerdem können ungewollte Reflexionen an der Schallwand gesteuert, verhindert oder diffus gestreut werden.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt kann die Absorberscheibe sowohl als Schallwand als auch einteilig mit einem Ohrpolster hergestellt werden. Eine solche Komponente kann als maschinenfallendes Werkstück produziert werden, sodass die Herstellung vereinfacht wird. Zudem wird eine ansprechende und funktionale Kombination für die Komponenten gegeben, ohne diese beispielsweise verschweißen zu müssen.
Der beim Zusammenfügen der verschiedenen akustischen Dämpfungsmaterialien verwendete Klebstoff wird durch das Thermoforming beim Zusammenfügen der verschiedenen akustischen Dämpfungsmaterialien aktiviert.
Des Weiteren betrifft die Erfindung eine akustische Absorberscheibe für einen Kopfhörer. Diese weist Bereiche mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften auf. Die Bereiche sind nebeneinander auf der akustischen Absorberscheibe angeordnet und werden durch unterschiedlich starke Kompression von akustischen Dämpfungsmaterialien gebildet. Vorteilhafterweise erfolgt die Kompression der akustischen Dämpfungsmaterialien durch Thermoforming.
Eine solche Absorberscheibe ist als einzelnes Bauteil ausgebildet und kann so maschinenfallend hergestellt werden. Daneben verbessert die einteilige Ausgestaltung die Montage der Absorberscheibe in einen Kopfhörer.
Vorteilhafterweise umfassen die akustischen Eigenschaften, das akustische Dämpfungsverhalten.
Die akustischen Dämpfungsmaterialien sind bevorzugt ein Material der Gruppe der Schaumstoffe oder der Vliesstoffe, wobei Schaumstoff besonders bevorzugt wird. Der Schaumstoff ist bevorzugt ein Thermoplast und besonders bevorzugt ist der Thermoplast ein Polyurethan. Thermoplaste bieten den Vorteil, dass diese im Nachhinein durch erneute Erwärmung wieder verformbar sind. Speziell sind Thermoplaste auch nach dem Verpressen durch erneute Erwärmung weiter bearbeitbar. Vliese können beispielsweise rein aus Polyester bestehen oder ein Mischvlies aus Zellstoff und Synthetikfasern sein. Auch für die Vliese kann bevorzugt ein Thermoplast ausgewählt werden.
Bevorzugt ist zumindest ein akustisches Dämpfungsmaterial kaschiert, vorzugsweise mit einem Textil. Besonders bevorzugt ist das Dämpfungsmaterial, welches beim Einsatz der Absorberscheibe dem Benutzer zugewandt ist, kaschiert. Durch das Kaschieren sind die Dämpfungsmaterialen insbesondere gegenüber Verschmutzung und Abrieb geschützt. Zudem kann ein grafisches Muster auf das Textil aufgebracht werden.
Die Form der Absorberscheibe ist an die Form der Hörerschalen von Kopfhörern angepasst, in welche die Absorberscheibe eingesetzt wird. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Absorberscheibe rund oder oval. Somit passt die Absorberscheibe zu herkömmlichen Hörerschalen, die hautsächlich ebenfalls rund oder oval sind.
Die Absorberscheibe wird vorzugsweise derart hergestellt, dass sie eine geschlossene Fläche bildet.
Vorzugsweise können Bereiche mit höherer Dämpfung, das heißt stärker komprimierte Bereiche, in einer zentralen Zone der geschlossenen Fläche oder um eine zentrale Zone der geschlossenen Fläche herum erzeugt werden. Die stärker komprimieren Bereiche können beispielsweise als Kreis um das Zentrum der Absorberscheibe herum angeordnet sein oder als Ring, wobei in diesem Fall das Zentrum ausgespart wird.
Alternativ können die Bereiche mit höherer Dämpfung in einem Randbereich der geschlossenen Fläche erzeugt werden. Mit anderen Worten sind die stärker komprimierten Bereiche am Rand der Absorberscheibe angeordnet.
Vorteilhafterweise sind stark komprimierte Bereiche zur Stabilisierung und/oder zur Verfestigung der akustischen Absorberscheibe vorgesehen.
Vorzugsweise ist die Absorberscheibe mit einem Rahmen und/oder einem Träger verbindbar. Dies erleichtert die Befestigung.
Gemäß einem Aspekt kann die Absorberscheibe Ohrpolster für den Kopfhörer aufweisen, die einteilig mit der Absorberscheibe durch Thermoforming verbunden sind. In diesem Fall kann die Montage zusätzlicher Ohrpolster entfallen.
Gemäß einem weiteren Aspekt kann die Absorberscheibe als Schallwand für den Kopfhörer ausgebildet sein. In diesem Fall kann die Montage einer zusätzlichen Schallwand entfallen.
Gemäß noch einem weiteren Aspekt kann die Absorberscheibe sowohl Ohrpolster für den Kopfhörer in oben genannter aufweisen als auch als Schallwand für den Kopfhörer ausgebildet sein. Eine solche Komponente kann als maschinenfallendes Werkstück produziert werden, sodass die Herstellung vereinfacht wird.
Schließlich betrifft die Erfindung einen Kopfhörer mit der vorstehend beschriebenen akustischen Absorberscheibe. Als vorteilhafte Weiterbildung des Kopfhörers und der Absorberscheibe kann vorgesehen sein, die akustische Absorberscheibe austauschbar zu gestalten, sodass diese beispielsweise von einem Nutzer durch eine andere akustische Absorberscheibe mit anderen Dämpfungseigenschaften, einer anderen Form oder einem anderen Design ausgetauscht werden kann. Dadurch kann der Kopfhörer in einfacher Weise speziell nach den Wünschen des Benutzers angepasst werden.
Figurenliste
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.

1 zeigt eine isometrische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe.
2 zeigt eine Draufsicht auf die akustische Absorberscheibe aus 1.
3 zeigt eine Schnittansicht auf die akustische Absorberscheibe aus 1.
4 A und B zeigen schematische Darstellungen des Verfahrens zur Herstellung der akustischen Absorberscheibe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
5 A bis C zeigen Schnittansichten mehrerer Ausführungsbeispiele der akustischen Absorberscheibe gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung.
6 zeigt eine isometrische Ansicht einer zweiten Ausführungsform der akustischen Absorberscheibe, bei der mehrere stark verdichtete Bereiche vorgesehen sind.
7 zeigt eine Schnittansicht der Absorberscheibe gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung.
8 zeigt eine isometrische Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe mit integriertem Ohrpolster.
9 A bis E zeigen Schnittansichten mehrerer Ausführungsbeispiele der akustischen Absorberscheibe mit integriertem Ohrpolster gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung.
10 A und B zeigen zwei isometrische Ansichten einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe mit integriertem Lautsprecher.
11 A bis D zeigen Schnittansichten mehrerer Ausführungsbeispiele der akustischen Absorberscheibe mit integriertem Lautsprecher gemäß der vierten Ausführungsform der Erfindung.
12 zeigt eine isometrische Ansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe mit integriertem Ohrpolster und integriertem Lautsprecher.
13 A bis F zeigen Schnittansichten mehrerer Ausführungsbeispiele der akustischen Absorberscheibe mit integriertem Lautsprecher gemäß der fünften Ausführungsform der Erfindung.
14 zeigt ein Diagramm des Schalldrucks über der Frequenz (logarithmisch aufgetragen) für Dämpfungsmaterialien mit unterschiedlicher Rohdicke und ohne Dämpfungsmaterial.

Ausführungsbeispiele der Erfindung
1 zeigt eine isometrische Ansicht einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe 10 für einen nicht dargestellten Kopfhörer. Die Absorberscheibe 10 wird in die Hörerschale (nicht dargestellt) des Kopfhörers eingesetzt und dämpft dort die erzeugten Schallwellen. Die Absorberscheibe 10 besteht aus zwei Schaumstoffen 100, 110 (siehe 4) mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften, vor allem unterschiedlichem Dämpfungsverhalten, welche in unterschiedlichen Schichten übereinander und in unterschiedlichen Zonen nebeneinander angeordnet sind und mittels Thermoforming und Klebung zusammengefügt wurden. Dabei wird eine runde oder ovale geschlossene Fläche gebildet und durch die Anordnung und die unterschiedlich starke Kompression der Schaumstoffe 100, 110 entstehen drei unterschiedliche Bereiche 1, 2, 3 auf der geschlossenen Fläche, die unterschiedliche Dämpfungseigenschaften sowie unterschiedliche mechanische Eigenschaften aufweisen. Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der Absorberscheibe 10 wird im Zusammenhang mit 4 beschrieben.
Gleiche Komponenten werden nachfolgend durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nur einmal beschrieben.
Als Schaumstoff 100, 110 wird thermoplastisches Polyurethan verwendet. Polyurethan als Thermoplast hat den Vorteil, dass der Schaumstoff 100, 110 nach dem bei der Herstellung stattfindenden Verformen durch erneutes Erhitzen nochmals verformt werden kann. In weiteren Ausführungsformen können auch Vliesstoffe anstelle von Schaumstoff verwendet werden.
Die Lage der drei unterschiedlichen Bereiche 1, 2, 3, bei denen die Schaumstoffe 100, 110 unterschiedlich stark komprimiert sind, ist in 2, welche eine Draufsicht auf die akustische Absorberscheibe 10 aus 1 zeigt, dargestellt. Die Form der akustischen Absorberscheibe 10 wird an die Form der Hörerschale angepasst und ist in diesem Fall rund. In anderen Ausführungsbeispielen weist die Absorberscheibe 10 eine ovale Form oder eine andere zu der Hörerschale passende Form auf. Ein erster Bereich 1 mit hohen Dämpfungseigenschaften ist im Zentrum der akustischen Absorberscheibe 10 angeordnet, sodass Schall, der diesen ersten Bereich 1 durchdringt, stark gedämpft wird. Ein zweiter Bereich 2 mit niedrigen Dämpfungseigenschaften, der demnach akustisch ausreichend durchlässig ist, ist ringförmig um den ersten Bereich 1 herum angeordnet, sodass Schall, der diesen zweiten Bereich 2 durchdringt, kaum gedämpft wird. Ein dritter Bereich 3, der stark verdichtet ist, ist am Rand der akustischen Absorberscheibe 10 angeordnet und dient zur Stabilisierung und/oder zur Verfestigung der akustischen Absorberscheibe 10. Die Bereiche 1, 2, 3 können in weiteren Ausführungsbeispielen anders angeordnet sein, z.B. kann der erste Bereich 1 mit hohen Dämpfungseigenschaften auch am Rand der Absorberscheibe 10 angeordnet sein. Es gilt anzumerken, dass die Bereiche 1, 2, 3 nicht zwangsläufig in konzentrischen Ringen angeordnet sein müssen bilden, in anderen Ausführungsbeispielen können die Bereiche 1, 2, 3 asymmetrisch ausgebildet sein oder sich nur über einen bestimmten Winkelbereich erstrecken.
3 zeigt eine Schnittansicht der akustischen Absorberscheibe 10 aus 1. In dieser Ansicht lassen sich die drei Bereiche 1, 2, 3 besonders gut unterscheiden, da die Absorberscheibe 10 in den Bereichen 1, 2, 3 eine jeweils unterschiedliche (Gesamt-)Dicke aufweist. Der stark dämpfende erste Bereich 1 ist im Zentrum der Absorberscheibe 10 angeordnet. Der zweite Bereich 2, der akustisch nahezu durchlässig ist, ist ringförmig um den geschlossenen ersten Bereich 1 herum angeordnet. Am Rand der Absorberscheibe 20 ist schließlich der stark verdichtete dritte Bereich 3 angeordnet, der zur Stabilisierung und auch zur Lagerung der Absorberscheibe 10 dient. Hierbei ist anzumerken, dass aus der Dicke der Absorberscheibe 10 nicht direkt auf die Dämpfungseigenschaften geschlossen werden kann. Auch wenn in diesem Fall der erste Bereich 1 mit der größten Dämpfung auch die größte Dicke aufweist, so hängt die Dämpfung der Bereiche 1, 2, 3 erfindungsgemäß hauptsächlich von der Kompression und den akustischen Eigenschaften des verwendeten Materials ab und die Dicke rührt allein aus dem Herstellungsprozess her. Allein die Stabilität bzw. die Verfestigung im stark komprimierten dritten Bereich 3 steht im Zusammenhang mit der Dicke der Absorberscheibe 10 in diesem Bereich. Auf der Oberseite des Schaumstoffgrundkörpers 11 ist eine Textilschicht 12 aufgebracht, durch die der Tragekomfort für den Benutzer erhöht wird (4). Des Weiteren sind, wie in 1 dargestellt, partielle Vertiefungen 13 an der Oberseite der Absorberscheibe 10 vorgesehen, über die in bekannter Weise eine zusätzliche Klangsteuerung erfolgt. Zudem können grafische Muster (hier nicht gezeigt) auf der Oberseite der Absorberscheibe 10, insbesondere durch Bedruckung der Textilschicht 12, vorgesehen sein. Aus Gründen der Darstellung sind die Vertiefungen 13 und die Muster in den weiteren Ausführungsformen nicht dargestellt.
In den 4 A und 4 B sind Schritte des Verfahrens zur Herstellung der akustischen Absorberscheibe 10 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schematisch in Schnittansichten dargestellt. Zu Beginn werden ein retikulierter erster Schaumstoff 100 aus thermoplastischem Polyurethan, der akustisch durchlässig ist, mit einer Rohdicke d_R1 von 3 mm ausgewählt und bereitgestellt sowie ein offenporiger zweiter Schaumstoff 110 aus thermoplastischem Polyurethan, der hohe Dämpfungseigenschaften aufweist und als Dämpfungselement dient, mit einer Rohdicke d_R2 von 4 mm, 6 mm, 8 mm, 10 mm oder 12 mm ausgewählt und bereitgestellt. Je nach Verwendung können andere Rohdicken für die beiden Schaumstoffe vorgesehen sein. Der erste Schaumstoff 100 wird mit einer Textilschicht 12 kaschiert. Auf den zweiten Schaumstoff 110 wird eine Klebeschicht 111 aufgebracht, die thermisch aktiviert wird und nach dem Thermoformen akustisch durchlässig bleibt. Die beiden Schaumstoffe 100, 110 werden in Schichten übereinander angeordnet und der zweite Schaumstoff 110 wird im Zentrum (in der zentralen Zone) des ersten Schaumstoffs 100 angeordnet. Anschließend werden die beiden Schaumstoffe 100, 110 mittels Thermoforming miteinander verbunden. Dabei werden die beiden Schaumstoffe 100, 110 mittels eines heißen Formwerkzeugs (nicht dargestellt) unter Wärmeeinwirkung verpresst, wobei die Kompression entlang der gezeigten Pfeile 120 auf die Schaumstoffe 100, 110 wirkt, und zudem die Klebeschicht 111 aktiviert. Mittels Thermoforming entsteht die in 4 B gezeigte thermogeformte Absorberscheibe 10 mit den in 1 bereits beschriebenen Bereichen. Im ersten Bereich 1 wurden der erste Schaumstoff 100 und der zweite Schaumstoff 110, für jede ausgewählte Rohdicke d_R2 des zweiten Schaumstoffs 110, auf eine Gesamtdicke d₁ von 3,5 mm komprimiert. Abhängig von der Rohdicke d_R2 des zweiten Schaumstoffs 110 wird dieser daher unterschiedlich stark komprimiert und weist demzufolge unterschiedlich hohe Dämpfungseigenschaften auf. Im zweiten Bereich 2 wurde der erste Schaumstoff 110 auf eine Dicke d₂ von 2 mm komprimiert. Der dritte Bereich 3 ist hier nicht gezeigt, wird aber wie oben beschrieben noch stärker auf eine Dicke von 0,7 mm komprimiert. Auch wenn hier die Herstellung der akustischen Absorberscheibe 10 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben wird, kann das Verfahren zur Herstellung auf die anderen erfindungsgemäßen Absorberscheiben 20, 30, 40 angewendet werden, wobei die zusätzlich beschriebenen Komponenten im ersten Schritt der Herstellung implementiert werden.
In weiteren, nicht dargestellten Ausführungsformen kann ein zusätzlicher starrer Rahmen, beispielsweise aus Kunststoff und in Form eines perforierten Rings, vor dem Thermoformen in das Formwerkzeug eingelegt werden. Durch den Formprozess können sich die Schaumstoffe 100, 110 dann mit dem Rahmen in geeigneter Weise verzahnen. Während des Formprozesses fließt der Schaumstoff 100, 110 in die Perforationslöcher hinein, wodurch ein Formschluss zwischen Rahmen und dem Schaumstoff 100, 110 erreicht wird.
Die 5 A bis C zeigen drei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe 10, jeweils dargestellt in einer Schnittansicht. 5 A zeigt eine Absorberscheibe 10, die plan ist, d. h. zumindest die Unterseite der Absorberscheibe 10 ist eben und nicht gekrümmt. Die Oberflächen jedes Bereichs 1, 2, 3 sind gleichfalls eben und parallel zueinander sowie parallel zur Unterseite (ausgenommen die Übergänge zwischen den Bereichen). 5 B zeigt eine Absorberscheibe 10, die angewinkelt ist, d. h. zumindest die Unterseite ist in einem Winkel gebogen. Die Oberflächen der Bereiche 1, 2, 3 sind ausgenommen von der angewinkelten Stelle weiterhin eben und jeweils parallel zur Unterseite (in diesem Bereich), allerdings sind die Oberflächen auf der einen Seite der angewinkelten Stelle nicht parallel zu den Oberflächen auf der anderen Seite der angewinkelten Stelle. In weiteren Ausführungsbeispielen ist die Absorberscheibe 10 mehrmals angewinkelt, wobei die Winkel gleich oder unterschiedlich sein können. 5 C zeigt eine Absorberscheibe 10, die gewölbt ist, wobei die hier gezeigte Absorberscheibe 10 konvex-konkav gewölbt ist. Um die Absorberscheibe 10 zu befestigen, ist der dritte Bereich 3 angewinkelt und plan. In weiteren Ausführungsbeispielen kann die Absorberscheibe auch anders gewölbt sein, unter anderem plan-konvex, konkav-konvex, plan-konkav, bikonvex oder bikonkav. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Absorberscheibe 10 sowohl gewölbt als auch angewinkelt ist. Mittels dem in der 5 B gezeigten Anwinkeln und der in der 5 C gezeigten Wölbung sowie einer Kombination daraus kann die Absorberscheibe 10 dreidimensional verformt werden und die Form der Absorberscheibe 10 an das menschliche Ohr angepasst werden.
Die 6 zeigt eine isometrische Ansicht der zweiten Ausführungsform der Absorberscheibe 20, bei der neben dem dämpfenden ersten Bereich 1 im Zentrum noch ein weiterer vierter Bereich 4 vorgesehen ist, der um eine geschlossene Zone im Zentrum herum angeordnet ist. Der vierte Bereich 4 weist ebenfalls hohe Dämpfungseigenschaften auf, die ähnlich hoch wie jene im ersten Bereich 1 sind. In der dargestellten Ausführung ist dieser vierte Bereich 4 ringförmig angeordnet, in weiteren Ausführungsformen kann der vierte Bereich 4 auch asymmetrisch ausgestaltet sein. In 7 ist eine Schnittansicht der Absorberscheibe 20 aus 6 dargestellt. Entsprechend der ersten Ausführungsform befindet sich der stark dämpfende erste Bereich 1 im Zentrum der Absorberscheibe 20 und der zweite Bereich 2, der akustisch nahezu durchlässig ist, ist ringförmig um den geschlossenen ersten Bereich 1 herum angeordnet. Diese beiden Bereiche 1, 2 werden erneut zunächst vom stark dämpfenden vierten Bereich 4 umschlossen. Daran anschließend ist ein weiterer akustisch durchlässiger zweiter Bereich 2 vorgesehen, der den vierten Bereich 4 umschließt. Wie auch bei der ersten Ausführungsform ist am Rand der Absorberscheibe 20 schließlich der stark verdichtete dritte Bereich 3 angeordnet, der zur Stabilisierung aber auch als Aufnahme der Absorberscheibe dient.
8 zeigt eine isometrische Ansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe 30 mit einem integrierten Ohrpolster 31 für einen nicht dargestellten Kopfhörer. Die Absorberscheibe wird in geeigneter Weise an der Hörerschale des Kopfhörers befestigt, sodass diese flächig auf der Schallwand des Kopfhörers aufliegt und sich der erste Bereich 1 in der zentralen Zone über der Lautsprechermembran befindet. Vorteilhafterweise weist die Absorberscheibe 30 hier nicht gezeigte verfestigte Bereiche oder auch Auswölbungen auf der Unterseite auf, die in die Hörerschale bzw. die Schallwand eingreifen und so eine zuverlässige Fixierung der Absorberscheibe ermöglichen. Der erste Bereich 1 dämpft im Zentrum die erzeugten Schallwellen im Hochtonbereich, wohingegen das Ohrpolster 31 das Schallfeld räumlich begrenzt und nach außen hin mit einem akustischen Widerstand abschließt. Die Absorberscheibe wird durch das in 4 A und B beschriebene Verfahren hergestellt, wobei zusätzlich ein dritter Schaumstoff vorgesehen ist, aus dem die Ohrpolster 31 in einem fünften Bereich 5 gebildet werden. Demnach sind die Ohrpolster 31 einteilig mit der Absorberscheibe 30 ausgebildet. Im fünften Bereich 5 ist die Absorberscheibe 30 dicker als in den anderen Bereichen 1, 2, 3, sodass der fünfte Bereich 5 in Kontakt mit dem Ohr und/oder dem Kopf des Benutzers kommt, wenn dieser den Kopfhörer aufsetzt. Aus diesem Grund wird der dritte Schaumstoff zusätzlich zu seinen akustischen Eigenschaften so gewählt, dass der Benutzer ein angenehmes Tragegefühl erfährt. Für einen ohrumschließenden Kopfhörer liegt die Dicke des fünften Bereichs 5 in etwa zwischen 15 mm bis 25 mm. In diesem Ausführungsbeispiel ist der fünfte Bereich 5 nahe dem Rand der Absorberscheibe 30 angeordnet. Am Rand befindet sich der stark verdichtete dritte Bereich 3, der als Stabilisierung und zur Befestigung der Absorberscheibe im Kopfhörer dient.
Die 9 A bis E zeigen fünf Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe 30 mit integriertem Ohrpolster 31, jeweils dargestellt in einer Schnittansicht. Der fünfte Bereich 5 ist im Gegensatz zu den anderen Bereichen 1, 2, 3 an seiner Oberfläche rund ausgebildet, wodurch der Tragekomfort für den Benutzer erhöht wird. Die vorstehend, in Zusammenhang mit den 5 A bis C ausgeführte Beschreibung der Form der Absorberscheibe 10 gemäß der ersten Ausführungsform kann für die Absorberscheibe 30 mit integriertem Ohrpolster 31 gemäß der dritten Ausführungsform übernommen werden. Die Begriffe plan, angewinkelt und gewölbt können übertragen werden, indem der Begriff „Oberfläche“ für den vierten Bereich 4 als Tangente durch den Scheitelpunkt interpretiert wird. 9 A zeigt eine Schnittansicht der Absorberscheibe 30 aus 8, die plan ausgeführt ist. 9 B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer planen Absorberscheibe 30 mit Ohrpolster 31, die zusätzlich noch einen ringförmigen um das Zentrum angeordneten stark dämpfenden vierten Bereich 4 aufweist. Dieser entspricht dem vierten Bereich 4, der bereits in der zweiten Ausführungsform beschrieben und in den 6 und 9 dargestellt ist. 9 C zeigt eine Absorberscheibe 30, die angewinkelt ist und somit dreidimensional verformt ist. 9 D zeigt eine Absorberscheibe 30, die gewölbt ist. Mittels dem in der 9 C gezeigten Anwinkeln und der in der 9 D gezeigten Wölbung sowie einer Kombination daraus wird die Form der Absorberscheibe 30 an das menschliche Ohr und/oder an die Kopfform angepasst. In 9 E ist eine Absorberscheibe 30 mit asymmetrisch ausgeformtem Ohrpolster 31 dargestellt.
Der fünfte Bereich 5 ist in einem Winkelbereich der Absorberscheibe 30 (hier links dargestellt) dicker ausgebildet als in den anderen Winkelbereichen (hier rechts dargestellt). Durch diese asymmetrische Ausformung kann die Absorberscheibe 30 mit Ohrpolster 31 - und somit auch der Kopfhörer - an die Kopfform des Benutzers angepasst werden.
Die 10 A und B zeigen zwei isometrische Ansichten einer vierten Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe 40 mit einem integrierten Lautsprecher 6 für einen nicht dargestellten Kopfhörer. Die Absorberscheibe 40 wird in die (nicht dargestellte) Hörerschale des Kopfhörers eingesetzt und dämpft dort die erzeugten Schallwellen. 10 A zeigt die Vorderseite der Absorberscheibe 40, die dem Benutzer zugewandt ist, wenn dieser den Kopfhörer aufgesetzt hat und 10 B zeigt die Rückseite der Absorberscheibe 40, die vom Benutzer abgewandt ist, wenn dieser den Kopfhörer trägt. Die Absorberscheibe 40 wird entsprechend dem in 4 A und B beschriebenen Verfahren hergestellt, wobei sich der stark dämpfende Schaumstoff 110 nun nicht mehr im Zentrum der Absorberscheibe 40 befindet, sondern ringförmig um das Zentrum der Absorberscheibe 40 herum angeordnet ist. Im hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Systemhalterung 7 aus Kunststoff vorgesehen, in die der Lautsprecher 6 eingesetzt wird. Anders als in den vorherigen Beispielen befindet sich in dieser Ausführung der akustische nahezu durchlässige Bereich 2 im Zentrum der Absorberscheibe 40 und deckt den Lautsprecher 6 größtenteils ab. Der akustisch dämpfende erste Bereich 1 erstreckt sich bis hin zum Randbereich. Im Randbereich der Absorberscheibe 40 ist wieder der stark verfestigte, nahezu akustisch undurchlässige dritte Bereich angeordnet, der zur Stabilisierung und Befestigung dient. Als Resultat dient die Absorberscheibe 40 durch die beschrieben Anordnung der Bereiche 1 und 2 - der schwach dämpfende zweite Bereich 2 im Zentrum und der stark dämpfende erste Bereich 1 ringförmig das Zentrum umschließend - als Schallwand für den Kopfhörer, welche das Frontvolumen (zum Benutzer hin) vom Rückvolumen (zum Kopfhörer hin) über einen akustischen Widerstand voneinander trennt, um einen akustischen Kurzschluss zwischen Vorderseite und Rückseite des Lautsprechers 6, d. h. der darin verbauten Membran (nicht dargestellt), zu verhindern bzw. gezielt zu vermindern. Durch die Absorberscheibe 40 mit den genannten Bereichen 1, 2, 3 mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften lässt sich eine solche Schallwand realisieren.
Die 11 A bis D zeigen vier Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe 40 mit integriertem Lautsprecher 6, jeweils dargestellt in einer Schnittansicht. In 11 A ist der Lautsprecher 6 flach aufbauend auf die Unterkante der Absorberscheibe 40 aufgesetzt. Das heißt, die Unterkante des Lautsprechers 6 steht über die Unterseite der Absorberscheibe 40 hervor. In den 11 B bis 11 D ist die Absorberscheibe 40 derart ausgestaltet, dass der Lautsprecher 6 in diese integriert werden kann. Das heißt, die Unterkante des Lautsprechers 6 schließt im Wesentlichen mit der Unterkante der dritten Bereiche 3 der Absorberscheibe 40 (hier als Unterseite der Absorberscheibe 40 anzusehen) ab oder ist im Vergleich dazu eingerückt Hierfür sind die Bereiche 1, 2, 3 in der Höhe versetzt zueinander angeordnet, wobei die Oberflächen der Bereiche 1, 2, 3 parallel zueinander angeordnet sind. 11 C zeigt eine Absorberscheibe 40, die in einem Winkelbereich (rechts dargestellt) angewinkelt ist. Es ist zudem auch möglich, dass die Absorberscheibe 40 zumindest teilweise gewölbt ist. Die Absorberscheibe 40 kann dreidimensional verformt werden. Zum einen kann somit die Form der Absorberscheibe 40 an das menschliche Ohr angepasst werden. Zum anderen können ungewollte Reflexionen des Schalls an der Schallwand verhindert werden oder/und diffus gestreut werden. Auch hier ist der Lautsprecher 6 integriert angeordnet. Zusätzlich zeigt die 11 D eine Absorberscheibe 40, bei der in Analogie zu der zweiten Ausführungsform zusätzlich ein vierter Bereich 4 mit starken Dämpfungseigenschaften vorgesehen ist, der ringförmig innerhalb des ersten Bereichs 1 angeordnet ist. Im Vergleich zum ersten Bereich 1 weist der vierte Bereich 4 eine geringere Dämpfungswirkung auf, wobei die Dämpfungseigenschaften des vierten Bereichs 4 immer noch hoch genug sind, um einen akustischen Kurzschluss zu verhindern.
12 zeigt eine isometrische Ansicht einer fünften Ausführungsform der erfindungsgemäßen akustischen Absorberscheibe 50 mit einem integrierten Ohrpolster 31 und einem integrierten Lautsprecher 6 für einen nicht dargestellten Kopfhörer. Die fünfte Ausführungsform der akustischen Absorberscheibe kann als Kombination der dritten Ausführungsform der akustischen Absorberscheibe 30 mit integrierten Ohrpolster 31 und der vierten Ausführungsform der Absorberscheibe 40 mit integriertem Lautsprecher 6 angesehen werden. Das Ohrpolster 31 im fünften Bereich 5 ist so angeordnet, dass es den Lautsprecher 6 nicht überdeckt. Folglich passiert der vom Lautsprecher erzeugte Schall den im Zentrum der Absorberscheibe 50 angeordneten zweiten Bereich 2 und wird sowohl durch das Ohrpolster 31 als auch durch den stark dämpfenden ersten Bereich 1, der ringförmig um das Zentrum der Absorberscheibe 50 herum angeordnet ist, räumlich begrenzt. Durch den am Kopf aufliegenden fünften Bereich 5 wird der umschlossene Innenraum nach außen hin durch einen akustischen Widerstand abgeschlossen. Der stark dämpfende ringförmige erste Bereich 1 verhindert bzw. vermindert den akustischen Kurzschluss. Eine solche Komponente kann als maschinenfallendes Werkstück produziert werden, wodurch die Herstellung vereinfacht wird.
Die 13 A bis F zeigen sechs Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Absorberscheibe 50 mit integriertem Ohrpolster 31 und mit integriertem Lautsprecher 6, jeweils dargestellt in einer Schnittansicht. In 13 A ist der Lautsprecher 6 flach aufbauend auf die Unterkante der Absorberscheibe 50 aufgesetzt. In den 13 B bis 13 E ist der Lautsprecher 6 integriert in der Absorberscheibe 50 angeordnet. In der 13 B ist die Absorberscheibe 50 über den gesamten Winkelbereich (hier links und rechts dargestellt) symmetrisch angewinkelt. Der fünfte Bereich 5 ist gegenüber den anderen Bereichen 1, 2, 3 abgewinkelt. Die 13 C und 13 D zeigen eine Absorberscheibe 50, die in einem bestimmten Winkelbereich (rechts dargestellt) angewinkelt ist. Zum einen kann durch die angewinkelte Ausformung die Form der Absorberscheibe 50 an das menschliche Ohr angepasst werden. Zum anderen können ungewollte Reflexionen des Schalls an der Schallwand verhindert werden oder/und diffus gestreut werden. In 13 D ist eine Absorberscheibe 50 mit asymmetrisch ausgeformtem Ohrpolster 31 dargestellt. Der fünfte Bereich 5 ist in einem Winkelbereich der Absorberscheibe 50 (hier links dargestellt) dicker ausgebildet als in den anderen Winkelbereichen (hier rechts dargestellt) Durch diese asymmetrische Ausformung kann die Absorberscheibe 50 mit Ohrpolster 31 - und somit auch der Kopfhörer - an die Kopfform des Benutzers angepasst werden. 13 E zeigt eine Absorberscheibe 50, die gewölbt ist, wobei die hier gezeigte Absorberscheibe 50 konvex-konkav gewölbt ist und zusätzlich über einen Winkelbereich (hier links dargestellt) zweifach angewinkelt ist. Die 13 F zeigt eine Absorberscheibe 50, bei der in Analogie zu der zweiten Ausführungsform zusätzlich ein vierter Bereich 4 mit starken Dämpfungseigenschaften vorgesehen ist, der ringförmig innerhalb des ersten Bereichs 1 angeordnet ist. Im Vergleich zum ersten Bereich 1 weist der vierte Bereich 4 eine geringere Dämpfungswirkung auf, wobei die Dämpfungseigenschaften des vierten Bereichs 4 immer noch hoch genug sind, um einen akustischen Kurzschluss zu verhindern.
Die 14 zeigt den Einfluss der Dämpfungsmaterialien anhand eines Diagramms des Schalldrucks p über der Frequenz f, wobei die Frequenz f logarithmisch in Hz aufgetragen ist. Die Absorberscheibe 10 gemäß der ersten Ausführungsform wurde in einen Kopfhörer ausgangsseitig der Membran eingebaut. Eine solche Absorberscheibe 10 soll zur Dämpfung im Hochton-Bereich ab 4000 Hz dienen. Der Schalldruck durch die Absorberscheibe 10 wurde mit einem künstlichen Ohr nach IEC60318-1 gemessen (nicht gezeigt). Es sind sechs Messkurven 200, 204, 206, 208, 210, 212 des Schalldrucks eingetragen, bei denen die Rohdicke d_R2 - d. h. der Dicke vor dem Verpressen - des zweiten Schaumstoffs 110, der im Zentrum der Absorberscheibe 10 angeordnet ist, verändert wurde. Es ist anzumerken, dass sich die Gesamtdicke d₁ des ersten Bereichs 1 nach dem Verpressen nicht verändert hat, sondern der zweite Schaumstoff 110 (Dämpfungselement) nur unterschiedlich stark komprimiert wurde. Eine erste Messkurve 200 wurde als Vergleich ohne zweiten Schaumstoff 110 - d. h. ohne zusätzliches Dämpfungsmaterial - aufgenommen, eine zweite Messkurve 204 mit einer Rohdicke d_R2 von 4 mm, eine dritte Messkurve 206 mit einer Rohdicke d_R2 von 6 mm, eine vierte Messkurve 208 mit einer Rohdicke d_R2 von 8 mm, eine fünfte Messkurve 210 mit einer Rohdicke d_R2 von 10 mm und eine sechste Messkurve 212 mit einer Rohdicke d_R2 von 12 mm aufgenommen. Oberhalb von 4000 Hz nimmt der Schalldruck für höhere Rohdicken d_R2 immer weiter ab, was sich besonders gut oberhalb von 6000 Hz erkennen lässt. Hier unterscheidet sich der Schalldruck für die erste Messkurve 200 ohne zweiten Schaumstoff 110 um bis zu 20 SPL von der sechsten Messkurve 212, bei dem die Rohdicke d_R2 des zweiten Schaumstoff 110 12 mm beträgt. Aus diesen Messungen geht eindeutig hervor, dass oberhalb von 4000 Hz, das heißt im gewünschten Hochton-Bereich, die Dämpfung abhängig von der Kompression des Dämpfungsmaterials ist. Zudem lassen sich durch Thermoforming spezielle akustische Impedanzen in einem weiten Bereich von 100 MKS rayls $(≙ \frac{N s}{m^{3}})$
bis 10.000 MKS ralys stufenlos einstellen.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer akustischen Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) für Kopfhörer, wobei zumindest zwei akustische Dämpfungsmaterialien (100, 110) nach ihren akustischen Eigenschaften ausgewählt werden und in mehreren Schichten übereinander und/oder in Zonen nebeneinander angeordnet werden, wobei die verschiedenen akustischen Dämpfungsmaterialien (100, 110) mittels Thermoforming unter Verwendung eines thermisch aktivierbaren Klebstoffs (111) zusammengefügt werden und derart verpresst werden, dass durch unterschiedlich starke Kompression verschiedene Bereiche (1, 2, 3, 4, 5) mit unterschiedlichen Dämpfungseigenschaften entstehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Eigenschaften, nach denen die akustische Dämpfungsmaterialien (100, 110) ausgewählt werden, ein akustisches Dämpfungsverhalten umfassen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Dämpfungsmaterialien (100, 110) aus der folgenden Gruppe von Materialien ausgewählt werden: - Schaumstoff; - Vliesstoff
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Schaumstoff ein Thermoplast ausgewählt wird.
Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Thermoplast ein Polyurethan ausgewählt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein akustisches Dämpfungsmaterial (100) vor dem Zusammenfügen kaschiert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) eine geschlossene Fläche bildet.
Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche (1) mit höherer Dämpfung in einer zentralen Zone der geschlossenen Fläche oder um eine zentrale Zone der geschlossenen Fläche herum entstehen.
Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche (1, 4) mit höherer Dämpfung in einer Randzone der geschlossenen Fläche entstehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verpressen stark komprimierte Bereiche (3) zur Stabilisierung und/oder zur Verfestigung der akustischen Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) entstehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Absorberscheibe (30, 50) einteilig mit einem Ohrpolster (31) für den Kopfhörer hergestellt wird, wobei zumindest ein Schaumstoff ausgewählt wird, der beim Thermoforming mit den verschiedenen akustischen Dämpfungsmaterialien (100, 110) zusammengefügt wird, wobei beim Verpressen als Ohrpolster (31) ausgebildete Bereiche (4) entstehen.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberscheibe (40, 50) als Schallwand für den Kopfhörer ausgebildet ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Klebstoff (111) beim Zusammenfügen der verschiedenen akustischen Dämpfungsmaterialien durch Thermoforming thermisch aktiviert wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Dämpfungsmaterialien (100, 110) vor dem Thermoformen einen starren Rahmen eingelegt werden.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) für einen Kopfhörer, welche Bereiche (1, 2, 3, 4, 5) mit unterschiedlichen akustischen Eigenschaften aufweist, wobei die Bereiche (1, 2, 3, 4, 5) nebeneinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bereiche durch unterschiedlich starke Kompression von akustischen Dämpfungsmaterialien (100, 110) gebildet werden
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompression der akustischen Dämpfungsmaterialien (100, 110) mittels Thermoforming erfolgt.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach einem der Ansprüche 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die unterschiedlichen akustischen Eigenschaften unterschiedliche akustische Dämpfungsverhalten umfassen.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach einem der Ansprüche 15 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Dämpfungsmaterialien (100, 110) ein Material aus folgender Gruppe ist: - Schaumstoff; - Vliesstoff
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff ein Thermoplast ist.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaumstoff ein Polyurethan ist.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach einem der Ansprüche 15 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Dämpfungsmaterialien (100) kaschiert ist.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach einem der Ansprüche 15 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) rund oder oval ist.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach einem der Ansprüche 15 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) eine geschlossene Fläche bildet.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche (1, 4) mit höherer Dämpfung in einer zentralen Zone der geschlossenen Fläche oder um eine zentrale Zone der geschlossenen Fläche herum angeordnet sind.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass Bereiche (1, 4) mit höherer Dämpfung in einem Randbereich der geschlossenen Fläche angeordnet sind.
Akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) nach einem der Ansprüche 15 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass stark verdichtete Bereiche (3) zur Stabilisierung und/oder zur Verfestigung der akustischen Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) vorgesehen sind.
Akustische Absorberscheibe (30, 50) nach einem der Ansprüche 15 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberscheibe (30, 50) Ohrpolster (31) für den Kopfhörer aufweist, die einteilig mit der Absorberscheibe (30, 50) durch Thermoforming verbunden sind.
Akustische Absorberscheibe (40, 50) nach einem der Ansprüche 15 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Absorberscheibe (40, 50) als Schallwand für den Kopfhörer ausgebildet ist.
Kopfhörer mit einer akustischen Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) gemäß einem der Ansprüche 15 bis 28.
Kopfhörer nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Absorberscheibe (10, 20, 30, 40, 50) austauschbar ist.