DE3829750A1 - Akustische ohrkappe - Google Patents
Akustische ohrkappeInfo
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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.
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