FR3133962A1 - Headphone earpiece with internal pressure balancing system - Google Patents
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Abstract
Ecouteur pour casque audio comprenant un système d’équilibrage de pression interne Ecouteur (14) pour casque audio, comprenant : une coque (22), un coussinet (24), et un haut-parleur (26). L’écouteur définit : - une première chambre (34) à une pression P1, s’étendant depuis la membrane (32) du haut-parleur vers l’avant, - une deuxième chambre (36) à une pression P2, s’étendant depuis la membrane vers l’arrière à l’intérieur du haut-parleur, - une troisième chambre (38) à une pression P3, délimitée par la coque et le haut-parleur, - un premier orifice (40) de communication entre la troisième chambre et l’atmosphère environnante (42), un deuxième orifice (44) de communication entre la troisième chambre et la deuxième chambre, et un système d’équilibrage de pression (46) reliant la première chambre à la deuxième chambre ou à la troisième chambre, configuré pour être passant ou non passant en fonction d’une différence de pression entre les chambres. Figure pour l'abrégé : Figure 2Earpiece for headphones comprising an internal pressure balancing system Earpiece (14) for headphones, comprising: a shell (22), a cushion (24), and a speaker (26). The earphone defines: - a first chamber (34) at a pressure P1, extending from the membrane (32) of the speaker towards the front, - a second chamber (36) at a pressure P2, extending from the membrane towards the rear inside the loudspeaker, - a third chamber (38) at a pressure P3, delimited by the shell and the loudspeaker, - a first orifice (40) for communication between the third chamber and the surrounding atmosphere (42), a second port (44) for communication between the third chamber and the second chamber, and a pressure balancing system (46) connecting the first chamber to the second chamber or to the third chamber, configured to be passing or non-passing depending on a pressure difference between the rooms. Figure for abstract: Figure 2
Description
La présente invention concerne un écouteur pour casque audio, l’écouteur comprenant : une coque, un coussinet fixé sur la coque et destiné à être appliqué contre un utilisateur de l’écouteur, et au moins un haut-parleur comprenant un châssis, un moteur magnétique, et une membrane adaptée pour émettre des ondes acoustiques, la membrane étant montée mobile en translation selon un axe du haut-parleur par rapport au moteur magnétique. La membrane définit axialement un côté avant du haut-parleur par rapport au moteur magnétique. L’écouteur définit : une première chambre acoustique s’étendant depuis la membrane vers le côté avant et destinée à être partiellement délimitée par ladite oreille, et au moins une autre chambre acoustique s’étendant du côté arrière de la membrane.The present invention relates to an earpiece for audio headphones, the earpiece comprising: a shell, a pad fixed on the shell and intended to be applied against a user of the earphone, and at least one speaker comprising a chassis, a motor magnetic, and a membrane adapted to emit acoustic waves, the membrane being mounted movable in translation along an axis of the speaker relative to the magnetic motor. The diaphragm axially defines a front side of the speaker relative to the magnetic motor. The earphone defines: a first acoustic chamber extending from the membrane towards the front side and intended to be partially delimited by said ear, and at least one other acoustic chamber extending from the rear side of the membrane.
L’invention concerne également un casque audio comprenant au moins un tel écouteur, et en pratique deux écouteurs.The invention also relates to an audio headset comprising at least one such earphone, and in practice two earphones.
Il existe des écouteurs dans lesquels les chambres acoustiques, ou cavités, sont connectées par des orifices et avec l’atmosphère environnante. Ceci permet de résorber la surpression statique qui se crée dans la première chambre acoustique lorsque que l’utilisateur applique les écouteurs sur ses oreilles et que les coussinets s’écrasent. La surpression s’écoule naturellement vers l’atmosphère environnante via les orifices.There are headphones in which the acoustic chambers, or cavities, are connected through holes and with the surrounding atmosphere. This helps to absorb the static overpressure that is created in the first acoustic chamber when the user places the headphones on their ears and the ear cushions crush. The excess pressure naturally flows to the surrounding atmosphere via the orifices.
Ces écouteurs assurent une certaine isolation acoustique passive, en réduisant l’influence des bruits ambiants sur la première chambre, grâce au coussinet et aux orifices qui limitent la propagation des surpressions extérieures vers la première chambre.These headphones provide a certain passive acoustic insulation, by reducing the influence of ambient noise on the first chamber, thanks to the cushion and the orifices which limit the propagation of external excess pressure towards the first chamber.
Néanmoins cette isolation acoustique passive reste assez limitée, et ce type d’écouteur ne permet pas de conserver un bon niveau de basses (fréquences typiquement inférieures à 100 Hz) lorsque le haut-parleur joue dans la première chambre.However, this passive acoustic insulation remains quite limited, and this type of earphone does not allow a good bass level (frequencies typically below 100 Hz) to be maintained when the speaker plays in the first room.
Différentes solutions ont été imaginées, qui mettent en œuvre des valves actives (contrôlées) entre la première chambre et l’atmosphère environnante, ou bien entre une chambre interne et l’atmosphère environnante. Ces solutions permettent une bonne isolation passive contre les bruits ambiants et un niveau de basses correct, mais ne permettent pas d’éliminer la surpression statique. En outre, les valves actives introduisent de la complexité et des coûts, ainsi que des risques de mauvais fonctionnement ou de pannes.Different solutions have been imagined, which implement active (controlled) valves between the first chamber and the surrounding atmosphere, or between an internal chamber and the surrounding atmosphere. These solutions provide good passive insulation against ambient noise and a correct bass level, but do not eliminate static overpressure. Additionally, active valves introduce complexity and cost, as well as risks of malfunction or failure.
D’autres solutions encore, impliquant une valve flexible entre la première chambre et l’atmosphère environnante, ou entre la première chambre et une chambre interne, ne résolvent que partiellement le problème des surpressions dans l’écouteur, soit en ne permettant qu’un équilibrage de pression entre les deux côtés de la membrane, soit en ne traitant que des surpressions provenant de la première chambre.Still other solutions, involving a flexible valve between the first chamber and the surrounding atmosphere, or between the first chamber and an internal chamber, only partially resolve the problem of overpressure in the earphone, either by only allowing a pressure balancing between the two sides of the membrane, or by only treating excess pressures coming from the first chamber.
Un but de l’invention est donc de proposer un écouteur assurant une évacuation suffisante des surpressions statiques, tout en préservant une bonne isolation passive contre les bruits ambiants, et un bon niveau de basses.An aim of the invention is therefore to provide an earphone ensuring sufficient evacuation of static overpressures, while preserving good passive insulation against ambient noise, and a good bass level.
A cet effet, l’invention a pour objet un écouteur pour casque audio, l’écouteur comprenant :For this purpose, the subject of the invention is an earpiece for an audio headset, the earpiece comprising:
- une coque,- a shell,
- un coussinet fixé sur la coque et destiné à être appliqué contre un utilisateur de l’écouteur,- a pad fixed to the shell and intended to be applied against a user of the earphone,
- au moins un haut-parleur comprenant un châssis, un moteur magnétique, et une membrane adaptée pour émettre des ondes acoustiques, la membrane étant montée mobile en translation selon un axe du haut-parleur par rapport au moteur magnétique, la membrane définissant axialement un côté avant du haut-parleur par rapport au moteur magnétique,- at least one loudspeaker comprising a chassis, a magnetic motor, and a membrane adapted to emit acoustic waves, the membrane being mounted movable in translation along an axis of the loudspeaker relative to the magnetic motor, the membrane axially defining a front side of the speaker in relation to the magnetic motor,
l’écouteur définissant :the listener defining:
- une première chambre acoustique s’étendant depuis la membrane vers le côté avant et destinée à être partiellement délimitée par l’utilisateur, la première chambre contenant de l’air à une pression P1,- a first acoustic chamber extending from the membrane towards the front side and intended to be partially delimited by the user, the first chamber containing air at a pressure P1,
- une deuxième chambre acoustique s’étendant depuis la membrane vers le côté arrière à l’intérieur du haut-parleur, la deuxième chambre contenant de l’air à une pression P2, et- a second acoustic chamber extending from the membrane towards the rear side inside the loudspeaker, the second chamber containing air at a pressure P2, and
- une troisième chambre acoustique délimitée par la coque et le haut-parleur, la troisième chambre contenant de l’air à une pression P3,- a third acoustic chamber delimited by the shell and the loudspeaker, the third chamber containing air at a pressure P3,
l’écouteur définissant en outre :the listener further defining:
- au moins un premier orifice de communication entre la troisième chambre et une atmosphère environnante, et au moins un deuxième orifice de communication entre la troisième chambre et la deuxième chambre, et- at least one first communication orifice between the third chamber and a surrounding atmosphere, and at least one second communication orifice between the third chamber and the second chamber, and
- un système d’équilibrage de pression reliant la première chambre à la deuxième chambre, ou à la troisième chambre respectivement, le système d’équilibrage de pression étant configuré pour être :- a pressure balancing system connecting the first chamber to the second chamber, or to the third chamber respectively, the pressure balancing system being configured to be:
- passant de la première chambre, vers la deuxième chambre ou vers la troisième chambre respectivement, si la différence P1 - P2, ou la différence P1 - P3 respectivement, est supérieure à un seuil S1,- passing from the first chamber, towards the second chamber or towards the third chamber respectively, if the difference P1 - P2, or the difference P1 - P3 respectively, is greater than a threshold S1,
- passant de la deuxième chambre ou de la troisième chambre respectivement, vers la première chambre, si la différence P2 - P1, ou la différence P3 - P1 respectivement, est supérieure à un seuil S2, et- passing from the second chamber or the third chamber respectively, towards the first chamber, if the difference P2 - P1, or the difference P3 - P1 respectively, is greater than a threshold S2, and
- fermé sinon.- closed otherwise.
Selon des modes particuliers de réalisation, l’écouteur comprend l’une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, prise(s) isolément ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles :According to particular embodiments, the earphone comprises one or more of the following characteristics, taken in isolation or in all technically possible combinations:
- le système d’équilibrage de pression est passif ;- the pressure balancing system is passive;
- le seuil S1 est égal au le seuil S2 à plus ou moins 5% ;- threshold S1 is equal to threshold S2 to plus or minus 5%;
- le seuil S1 et le seuil S2 sont compris entre 100 Pa et 700 Pa ;- threshold S1 and threshold S2 are between 100 Pa and 700 Pa;
- le seuil S1 et le seuil S2 sont compris entre 200 et 600 Pa ;- threshold S1 and threshold S2 are between 200 and 600 Pa;
- le système d’équilibrage de pression comprend : un premier sous-système permettant un passage de l’air de la première chambre vers la deuxième chambre, ou vers la troisième chambre respectivement, si la différence P1 - P2, ou la différence P1 - P3 respectivement, est supérieure au seuil S1, et fermé sinon ; et un deuxième sous-système distinct du premier sous-système et assurant un passage de l’air de la deuxième chambre, ou de la troisième chambre respectivement, vers la première chambre, si la différence P2 - P1, ou la différence P3 - P1 respectivement, est supérieure au seuil S2, et fermé sinon ;- the pressure balancing system comprises: a first subsystem allowing passage of air from the first chamber to the second chamber, or to the third chamber respectively, if the difference P1 - P2, or the difference P1 - P3 respectively, is greater than the threshold S1, and closed otherwise; and a second subsystem distinct from the first subsystem and ensuring a passage of air from the second chamber, or from the third chamber respectively, towards the first chamber, if the difference P2 - P1, or the difference P3 - P1 respectively, is greater than the threshold S2, and closed otherwise;
- le système d’équilibrage de pression comprend au moins une première valve flexible assurant un passage de l’air de la première chambre, vers la deuxième chambre ou la troisième chambre, la première valve flexible ayant un seuil de déclenchement dudit passage de l’air égal au seuil S1 ;- the pressure balancing system comprises at least a first flexible valve ensuring a passage of air from the first chamber, towards the second chamber or the third chamber, the first flexible valve having a threshold for triggering said passage of the air equal to threshold S1;
- la première valve flexible comprend un conduit, une partie mobile par rapport au conduit, et un ressort de rappel fixé sur la partie mobile et sur le conduit, la partie mobile et le ressort de rappel ayant respectivement une masse et une raideur définissant ensemble une fréquence de résonance inférieure à 20 Hz ou supérieure à 20000 Hz ; et- the first flexible valve comprises a conduit, a movable part relative to the conduit, and a return spring fixed on the movable part and on the conduit, the movable part and the return spring respectively having a mass and a stiffness together defining a resonance frequency less than 20 Hz or greater than 20,000 Hz; And
- une deuxième valve flexible assurant un passage de l’air de la deuxième chambre ou la troisième chambre, vers la première chambre, la deuxième valve flexible ayant un seuil de déclenchement dudit passage de l’air égal au seuil S2.- a second flexible valve ensuring a passage of air from the second chamber or the third chamber, towards the first chamber, the second flexible valve having a triggering threshold for said passage of air equal to the threshold S2.
A cet effet, l’invention a également pour objet un casque audio comprenant au moins un tel écouteur. For this purpose, the invention also relates to an audio headset comprising at least one such earpiece.
L’invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d’exemple et faite en se référant au dessin annexé, sur lequel :The invention will be better understood on reading the description which follows, given solely by way of example and made with reference to the appended drawing, in which:
En référence à la
Le casque audio 10 est destiné à être porté par un utilisateur 12, et comprend deux écouteurs 14, 16 adaptés pour être appliqués respectivement sur les oreilles 18, 20 de l’utilisateur 12.The audio headset 10 is intended to be worn by a user 12, and comprises two headphones 14, 16 adapted to be applied respectively to the ears 18, 20 of the user 12.
Dans l’exemple, les deux écouteurs 14, 16 sont analogues l’un à l’autre aussi seul l’écouteur 14 sera décrit ci-après en référence à la
L’écouteur 14 comprend une coque 22, un coussinet 24 fixé sur la coque et destiné à être appliqué contre une des oreilles 18, 20 de l’utilisateur 12. L’écouteur 14 comprend au moins un haut-parleur 26 comprenant un châssis 28, un moteur magnétique 30, et une membrane 32 adaptée pour émettre des ondes acoustiques, la membrane étant montée mobile en translation selon un axe X du haut-parleur par rapport au moteur magnétique, et définissant axialement un côté avant du haut-parleur par rapport au moteur magnétique.The earphone 14 comprises a shell 22, a pad 24 fixed on the shell and intended to be applied against one of the ears 18, 20 of the user 12. The earphone 14 comprises at least one speaker 26 comprising a chassis 28 , a magnetic motor 30, and a membrane 32 adapted to emit acoustic waves, the membrane being mounted movable in translation along an axis to the magnetic motor.
L’écouteur 14 définit une première chambre 34 acoustique s’étendant depuis la membrane 32 vers le côté avant et partiellement délimitée par l’utilisateur 12, la première chambre 34 contenant de l’air à une pression P1. L’écouteur 14 définit une deuxième chambre 36 acoustique s’étendant depuis la membrane 32 vers le côté arrière à l’intérieur du haut-parleur 26, la deuxième chambre contenant de l’air à une pression P2. L’écouteur 14 définit une troisième chambre 38 acoustique délimitée par la coque 22 et le haut-parleur 26, la troisième chambre contenant de l’air à une pression P3.The earphone 14 defines a first acoustic chamber 34 extending from the membrane 32 towards the front side and partially delimited by the user 12, the first chamber 34 containing air at a pressure P1. The earpiece 14 defines a second acoustic chamber 36 extending from the membrane 32 towards the rear side inside the loudspeaker 26, the second chamber containing air at a pressure P2. The earpiece 14 defines a third acoustic chamber 38 delimited by the shell 22 and the loudspeaker 26, the third chamber containing air at a pressure P3.
En outre, l’écouteur 14 définit au moins un premier orifice 40 de communication entre la troisième chambre et une atmosphère environnante 42 à une pression P0. L’écouteur 14 définit aussi au moins un deuxième orifice 44 de communication entre la troisième chambre 38 et la deuxième chambre 36.In addition, the earpiece 14 defines at least a first orifice 40 for communication between the third chamber and a surrounding atmosphere 42 at a pressure P0. The earpiece 14 also defines at least one second communication port 44 between the third chamber 38 and the second chamber 36.
L’écouteur 14 comprend un système d’équilibrage de pression 46 reliant, dans l’exemple représenté, la première chambre 34 et la troisième chambre 38.The earphone 14 includes a pressure balancing system 46 connecting, in the example shown, the first chamber 34 and the third chamber 38.
La coque 22 comprend par exemple une partie avant 48, sur laquelle est fixée le coussinet 24, et une partie arrière 50 formant un dos de l’écouteur 14 et fixée sur la partie avant.The shell 22 comprises for example a front part 48, on which the pad 24 is fixed, and a rear part 50 forming a back of the earphone 14 and fixed on the front part.
La partie avant 48 est située du côté de l’oreille 18 par rapport à la partie arrière 50. La partie avant 48 comprend une paroi latérale 52 définissant une ouverture avant 54, sur le pourtour de laquelle s’étend le coussinet 24, et un fond 56 définissant dans l’exemple un orifice 58 en travers duquel s’étend le haut-parleur 26.The front part 48 is located on the ear 18 side with respect to the rear part 50. The front part 48 comprises a side wall 52 defining a front opening 54, around the periphery of which the pad 24 extends, and a bottom 56 defining in the example an orifice 58 across which the loudspeaker 26 extends.
La partie arrière 50 comprend une paroi latérale 60 s’étendant dans le prolongement de la paroi latérale 52 de la partie avant 48, et un fond 62 par exemple parallèle au fond 56 de la partie avant 48.The rear part 50 comprises a side wall 60 extending in the extension of the side wall 52 of the front part 48, and a bottom 62 for example parallel to the bottom 56 of the front part 48.
Dans l’exemple, la première chambre 34 est délimitée par la partie avant 48 de la coque 22, la membrane 32 du haut-parleur 26, le coussinet 24 et l’utilisateur 12, en particulier son oreille 18. La première chambre 34 ne s’étend pas à l’intérieur du haut-parleur 26.In the example, the first chamber 34 is delimited by the front part 48 of the shell 22, the membrane 32 of the speaker 26, the cushion 24 and the user 12, in particular his ear 18. The first chamber 34 does not does not extend inside the speaker 26.
Le coussinet 24 est adapté pour s’écraser lorsque l’utilisateur 12 porte le casque audio 10, et pour limiter les échanges d’air entre la première chambre 34 et l’atmosphère environnante 42.The cushion 24 is adapted to collapse when the user 12 wears the audio headset 10, and to limit the exchange of air between the first chamber 34 and the surrounding atmosphere 42.
Dans l’exemple, la deuxième chambre 36 est délimitée par la membrane 32, le moteur magnétique 30 et le châssis 28. La deuxième chambre 36 ne s’étend pas à l’extérieur du haut-parleur 26.In the example, the second chamber 36 is delimited by the membrane 32, the magnetic motor 30 and the chassis 28. The second chamber 36 does not extend outside the loudspeaker 26.
Dans l’exemple, la troisième chambre 38 est délimitée par la partie arrière 50 de la coque 22, le fond 56 de la partie avant 48, et le châssis 28 et le moteur magnétique 30 du haut-parleur 26. La troisième chambre 38 ne s’étend pas à l’intérieur du haut-parleur 26.In the example, the third chamber 38 is delimited by the rear part 50 of the shell 22, the bottom 56 of the front part 48, and the chassis 28 and the magnetic motor 30 of the speaker 26. The third chamber 38 does not does not extend inside the speaker 26.
Le premier orifice 40 et le deuxième orifice 44 sont adaptés pour mettre en communication fluidique respectivement l’atmosphère environnante 42, la troisième chambre 38 et la deuxième chambre 36, et avantageusement pour limiter cette communication fluidique de manière à maintenir une indépendance acoustique (pour l’isolation passive) entre l’atmosphère environnante 42 et la troisième chambre 38, et entre la troisième chambre 38 et la deuxième chambre 36.The first orifice 40 and the second orifice 44 are adapted to put the surrounding atmosphere 42, the third chamber 38 and the second chamber 36 into fluid communication respectively, and advantageously to limit this fluid communication so as to maintain acoustic independence (for the passive insulation) between the surrounding atmosphere 42 and the third chamber 38, and between the third chamber 38 and the second chamber 36.
Le premier orifice 40 et le deuxième orifice 44 sont par exemple des orifices simples.The first orifice 40 and the second orifice 44 are for example simple orifices.
Selon des variantes non représentées, un tissu ou un matériau poreux sont disposés en travers du premier orifice 40 et/ou du deuxième orifice 44 pour limiter les échanges d’air entre l’atmosphère environnante 42 et la troisième chambre 38 et/ou entre la troisième chambre 38 et la deuxième chambre 36.According to variants not shown, a fabric or a porous material is arranged across the first orifice 40 and/or the second orifice 44 to limit air exchange between the surrounding atmosphere 42 and the third chamber 38 and/or between the third bedroom 38 and the second bedroom 36.
Selon d’autres variantes non représentées, le premier orifice 40 et/ou le deuxième orifice 44 sont définis par un tubecalibré.According to other variants not shown, the first orifice 40 and/or the second orifice 44 are defined by a calibrated tube.
Le premier orifice 40 et le deuxième orifice 44, via leurs diamètres et longueurs respectifs, et la présence éventuelle d’un tissu acoustiquement résistif dans ces orifices, sont avantageusement adaptés pour diminuer la raideur analogue de l’air dans la deuxième chambre 36 et la troisième chambre 38, afin de conserver un niveau de pression en basses fréquences, par exemple entre 20 Hz et 100 Hz.The first orifice 40 and the second orifice 44, via their respective diameters and lengths, and the possible presence of an acoustically resistive fabric in these orifices, are advantageously adapted to reduce the similar stiffness of the air In the second chamber 36 and the third chamber 38, in order to maintain a pressure level at low frequencies, for example between 20 Hz and 100 Hz.
A titre indicatif, les longueurs du premier orifice 40 et du deuxième orifice 44 sont par exemple de l’ordre de 1,0 à 10 mm, leurs diamètres sont de l’ordre de 0,5 à 5 mm, et les éventuels tissus résistifs sont de l’ordre de 10 à 150 rayls (1 rayl = 1 kg∙s−1∙m−2). Cette combinaison permet d’obtenir une résistivité acoustique de l’ordre de la dizaine de rayls en basses fréquences, et de la centaine de rayls en hautes fréquences, par exemple entre 100 Hz et 20 kHz.As an indication, the lengths of the first orifice 40 and the second orifice 44 are for example of the order of 1.0 to 10 mm, their diameters are of the order of 0.5 to 5 mm, and the possible resistive fabrics are of the order of 10 to 150 rayls (1 rayl = 1 kg∙s −1 ∙m −2 ). This combination makes it possible to obtain an acoustic resistivity of the order of ten rayls at low frequencies, and a hundred rayls at high frequencies, for example between 100 Hz and 20 kHz.
Selon d’autres variantes non représentées, il peut exister plusieurs orifices de communication entre l’atmosphère environnante 42 et la troisième chambre 38 et/ou plusieurs orifices entre la troisième chambre 38 et la deuxième chambre 36.According to other variants not shown, there may be several communication orifices between the surrounding atmosphere 42 and the third chamber 38 and/or several orifices between the third chamber 38 and the second chamber 36.
Le système d’équilibrage de pression 46 représenté sur la
Le système d’équilibrage de pression 46 est avantageusement passif, c’est-à-dire qu’il ne contient pas d’organe commandé électriquement ou électroniquement. Le système d’équilibrage de pression 46 n’est mu que par la différence de pression entre la première chambre 34 et la troisième chambre 38.The pressure balancing system 46 is advantageously passive, that is to say it does not contain an electrically or electronically controlled member. The pressure balancing system 46 is only driven by the pressure difference between the first chamber 34 and the third chamber 38.
Dans l’exemple, le système d’équilibrage de pression 46 comprend un premier sous-système 46A permettant un passage de l’air de la première chambre 34 vers la troisième chambre 38 si P1 - P3 > S1, et fermé sinon. Toujours dans l’exemple, le système d’équilibrage de pression 46 comprend un deuxième sous-système 46B, distinct du premier sous-système 46A, et assurant un passage de l’air de la troisième chambre 38 vers la première chambre 34 si P3 - P1 > S2, et fermé sinon.In the example, the pressure balancing system 46 comprises a first subsystem 46A allowing passage of air from the first chamber 34 to the third chamber 38 if P1 - P3 > S1, and closed otherwise. Still in the example, the pressure balancing system 46 comprises a second subsystem 46B, distinct from the first subsystem 46A, and ensuring passage of air from the third chamber 38 to the first chamber 34 if P3 - P1 > S2, and closed otherwise.
Avantageusement, le seuil S1 est égal au le seuil S2 à plus ou moins 5%, et de préférence à plus ou moins 1%. En d’autres termes, le système d’équilibrage de pression 46 présente une symétrie à plus ou moins 5%, et de préférence à plus ou moins 1%.Advantageously, the threshold S1 is equal to the threshold S2 to plus or minus 5%, and preferably to plus or minus 1%. In other words, the pressure balancing system 46 has a symmetry of plus or minus 5%, and preferably of plus or minus 1%.
Idéalement, S1 est égal à S2, ce qui est réalisé notamment si le système d’équilibrage de pression 46 se comporte comme un système masse ressort.Ideally, S1 is equal to S2, which is achieved in particular if the pressure balancing system 46 behaves like a spring mass system.
Le seuil S1 et le seuil S2 sont par exemple compris entre 100 Pa et 700 Pa. En dessous de 100 Pa, il existe un risque que le niveau de basse soit affecté dans première chambre 34. Au-dessus de 700 Pa, il existe un risque que la membrane 32 soit endommagée.The threshold S1 and the threshold S2 are for example between 100 Pa and 700 Pa. Below 100 Pa, there is a risk that the bass level is affected in the first chamber 34. Above 700 Pa, there is a risk that the membrane 32 is damaged.
Par exemple, le seuil S1 et le seuil S2 sont compris entre 200 Pa et 600 Pa, de préférence entre 300 Pa et 500 Pa.For example, the threshold S1 and the threshold S2 are between 200 Pa and 600 Pa, preferably between 300 Pa and 500 Pa.
Le premier sous-système 46A est par exemple constitué par une première valve flexible 64 assurant un passage de l’air de la première chambre 34 vers la troisième chambre 38, la première valve flexible ayant un seuil de déclenchement dudit passage de l’air égal au seuil S1.The first subsystem 46A is for example constituted by a first flexible valve 64 ensuring a passage of air from the first chamber 34 to the third chamber 38, the first flexible valve having a trigger threshold for said passage of air equal to at the S1 threshold.
De même, le deuxième sous-système 46B est par exemple constitué par une deuxième valve flexible 66 assurant un passage de l’air de la troisième chambre 38 vers la première chambre 34, la deuxième valve flexible ayant un seuil de déclenchement dudit passage de l’air égal au seuil S2.Likewise, the second subsystem 46B is for example constituted by a second flexible valve 66 ensuring a passage of air from the third chamber 38 towards the first chamber 34, the second flexible valve having a threshold for triggering said passage of the air equal to threshold S2.
La première valve flexible 64 et la deuxième valve flexible 66 sont par exemple structurellement analogues entre elles et ne diffèrent que par leur sens de montage entre la première chambre 34 et la troisième chambre 38. Aussi, seule la première valve flexible 64 sera décrite ci-après.The first flexible valve 64 and the second flexible valve 66 are for example structurally similar to each other and only differ in their direction of assembly between the first chamber 34 and the third chamber 38. Also, only the first flexible valve 64 will be described below. After.
La première valve flexible 64 comprend un conduit 68, une partie 70 mobile par rapport au conduit, et un ressort de rappel 72 fixé sur la partie mobile et sur le conduit.The first flexible valve 64 comprises a conduit 68, a part 70 movable relative to the conduit, and a return spring 72 fixed on the movable part and on the conduit.
La partie mobile 70 et le ressort de rappel 72 ont respectivement une masse et une raideur configurées pour que la première valve flexible 64 devienne passante quand la différence de pression P1-P3 excède le seuil S1. En outre, la masse et la raideur définissent ensemble une fréquence de résonance de la première valve flexible 64 avantageusement inférieure à 20 Hz ou supérieure à 20000 Hz.The mobile part 70 and the return spring 72 respectively have a mass and a stiffness configured so that the first flexible valve 64 becomes conducting when the pressure difference P1-P3 exceeds the threshold S1. In addition, the mass and the stiffness together define a resonance frequency of the first flexible valve 64 advantageously less than 20 Hz or greater than 20,000 Hz.
En référence aux figures 3 à 5, on décrit un écouteur 100 constituant une variante de l’écouteur. L’écouteur est analogue à l’écouteur représenté sur les figures 1 et 2. Les éléments similaires portent les mêmes références numériques et ne seront pas décrits à nouveau. Seules les différences seront décrites en détail ci-après.With reference to Figures 3 to 5, we describe an earphone 100 constituting a variant of the earphone. The earpiece is similar to the earpiece shown in Figures 1 and 2. Similar elements bear the same reference numerals and will not be described again. Only the differences will be described in detail below.
L’écouteur 100 comprend un système d’équilibrage de pression 146 qui n’est pas monté entre la première chambre 34 et la troisième chambre 38, située à l’arrière du haut-parleur 26, mais entre la première chambre 34 et la deuxième chambre 36, située dans le haut-parleur 26.The earphone 100 includes a pressure balancing system 146 which is not mounted between the first chamber 34 and the third chamber 38, located at the rear of the speaker 26, but between the first chamber 34 and the second chamber 36, located in speaker 26.
Le système d’équilibrage de pression 146 ne comprend pas une première valve flexible 64 et une deuxième valve flexible 66 montées en sens contraires, mais une valve flexible 164 à double sens, qui réalise les fonctions de la première valve flexible 64 et de la deuxième valve flexible 66. Les valves à sens unique présentent l’avantage d’être plus communes que les valves réversibles (à double sens). Deux valves à sens unique remplacent avantageusement une valve réversible.The pressure balancing system 146 does not include a first flexible valve 64 and a second flexible valve 66 mounted in opposite directions, but a two-way flexible valve 164, which performs the functions of the first flexible valve 64 and the second flexible valve 66. One-way valves have the advantage of being more common than reversible (two-way) valves. Two one-way valves advantageously replace a reversible valve.
Ainsi, le système d’équilibrage de pression 146 représenté sur les figures 3 à 5 est configuré pour être passant de la première chambre 34 vers la deuxième chambre 36 (
D’une manière générale, tout ce qui a été dit pour le système d’équilibrage 46 représenté sur la
Le fonctionnement de l’écouteur 100 va maintenant être décrit.The operation of the earphone 100 will now be described.
Lorsque la membrane 32 du haut-parleur 26 émet des ondes acoustiques dans la première chambre 34, les variations de pression mises en jeu dans la première chambre 34 et la deuxième chambre 36 sont faibles, en général de l’ordre de 20 Pa au maximum. Ainsi P1 - P2 ≤ S1 et P2 - P1 ≤ S2. Le système d’équilibrage de pression 146 reste fermé (
Les bruits environnants violents, du type onde de choc, peuvent générer de fortes pressions statiques, et correspondent à des variations de pression en général supérieures aux seuils S1 et S2. Si un tel bruit arrive sur l’écouteur 100, la pression P3 et la pression P2 s’élèvent. En effet, le premier orifice 40 et le deuxième orifice 44 assurent une communication fluidique entre la troisième chambre 38 et l’atmosphère environnante 42 d’une part, et la deuxième chambre 36 et la troisième chambre 38 d’autre part.Violent environmental noise, such as shock waves, can generate strong static pressures, and correspond to pressure variations generally greater than the S1 and S2 thresholds. If such a noise arrives on the earphone 100, the pressure P3 and the pressure P2 rise. Indeed, the first orifice 40 and the second orifice 44 ensure fluid communication between the third chamber 38 and the surrounding atmosphere 42 on the one hand, and the second chamber 36 and the third chamber 38 on the other hand.
Lorsque P2 - P1 > S1 (
En cas de surpression dans la première chambre 34, par exemple due au fait que l’utilisateur 12 enfile le casque audio 100, de l’air passe de la première chambre 34 vers la deuxième chambre 36 dès que P1 - P2 > S1 (
Le système d’équilibrage de la pression 146 évite une détérioration du haut-parleur 26, notamment de sa membrane 32, qui pourrait être causée par une différence de pression trop importante de part et d’autre de la membrane.The pressure balancing system 146 prevents damage to the loudspeaker 26, in particular to its membrane 32, which could be caused by too great a pressure difference on either side of the membrane.
On comprend que la valeur des seuils S1 et S2 peut être ajustée par le concepteur du haut-parleur 26 de manière à privilégier soit le bon niveau de basses dans la première chambre 34, soit la protection de la membrane 32 contre les surpressions, les valeurs mentionnées ci-dessus étant donc uniquement des valeurs préférées.We understand that the value of the thresholds S1 and S2 can be adjusted by the designer of the loudspeaker 26 so as to favor either the good bass level in the first chamber 34, or the protection of the membrane 32 against overpressure, the values mentioned above are therefore only preferred values.
L’écouteur 14 fonctionne de manière analogue à l’écouteur 100, en remplaçant ci-dessus « deuxième chambre 36 » par « troisième chambre 38 », et « P2 » par « P3 », lorsqu’il est question du système d’équilibrage 46.The earpiece 14 operates in a similar manner to the earpiece 100, replacing above "second chamber 36" by "third chamber 38", and "P2" by "P3", when the balancing system is in question. 46.
Grâce aux caractéristiques décrites ci-dessus, les écouteurs 14, 100 assurent une évacuation suffisante des surpressions statiques par le premier orifice 40 et le deuxième orifice 44, tout en préservant une bonne isolation passive contre les bruits ambiants grâce à la troisième chambre 38, et un bon niveau de basses grâce à l’isolation de la première chambre 34 des autres chambres par les systèmes d’équilibrage de pression 46, 146.Thanks to the characteristics described above, the headphones 14, 100 ensure sufficient evacuation of static overpressures through the first orifice 40 and the second orifice 44, while preserving good passive insulation against ambient noise thanks to the third chamber 38, and a good bass level thanks to the isolation of the first chamber 34 from the other chambers by the pressure balancing systems 46, 146.
En outre, grâce à la caractéristique optionnelle selon laquelle les systèmes d’équilibrages de pression 46, 146 sont passifs, le risque de panne et les coûts de fabrication sont réduits.Furthermore, thanks to the optional feature that the pressure balancing systems 46, 146 are passive, the risk of breakdown and manufacturing costs are reduced.
Claims (10)
- une coque (22),
- un coussinet (24) fixé sur la coque (22) et destiné à être appliqué contre un utilisateur (12) de l’écouteur (14 ; 100),
- au moins un haut-parleur (26) comprenant un châssis (28), un moteur magnétique (30), et une membrane (32) adaptée pour émettre des ondes acoustiques, la membrane (32) étant montée mobile en translation selon un axe (X) du haut-parleur (26) par rapport au moteur magnétique (30), la membrane (32) définissant axialement un côté avant du haut-parleur (26) par rapport au moteur magnétique (30),
l’écouteur (14 ; 100) définissant :
- une première chambre (34) acoustique s’étendant depuis la membrane (32) vers le côté avant et destinée à être partiellement délimitée par l’utilisateur (12), la première chambre (34) contenant de l’air à une pression P1,
- une deuxième chambre (36) acoustique s’étendant depuis la membrane (32) vers le côté arrière à l’intérieur du haut-parleur (26), la deuxième chambre (36) contenant de l’air à une pression P2, et
- une troisième chambre (38) acoustique délimitée par la coque (22) et le haut-parleur (26), la troisième chambre (38) contenant de l’air à une pression P3,
l’écouteur (14 ; 100) définissant en outre :
- au moins un premier orifice (40) de communication entre la troisième chambre (38) et une atmosphère environnante (42), et au moins un deuxième orifice (44) de communication entre la troisième chambre (38) et la deuxième chambre (36), et
- un système d’équilibrage de pression (46 ; 146) reliant la première chambre (34) à la deuxième chambre (36), ou à la troisième chambre (38) respectivement, le système d’équilibrage de pression (46 ; 146) étant configuré pour être :
- passant de la première chambre (34), vers la deuxième chambre (36) ou vers la troisième chambre (38) respectivement, si la différence P1 - P2, ou la différence P1 - P3 respectivement, est supérieure à un seuil S1,
- passant de la deuxième chambre (36) ou de la troisième chambre (38) respectivement, vers la première chambre (34), si la différence P2 - P1, ou la différence P3 - P1 respectivement, est supérieure à un seuil S2, et
- fermé sinon.Earpiece (14; 100) for audio headphones (10), the earpiece (14; 100) comprising:
- a shell (22),
- a pad (24) fixed on the shell (22) and intended to be applied against a user (12) of the earphone (14; 100),
- at least one loudspeaker (26) comprising a chassis (28), a magnetic motor (30), and a membrane (32) adapted to emit acoustic waves, the membrane (32) being mounted movable in translation along an axis (X) of the loudspeaker (26) relative to the magnetic motor (30), the membrane (32) axially defining a front side of the loudspeaker (26) relative to the magnetic motor (30),
the listener (14; 100) defining:
- a first acoustic chamber (34) extending from the membrane (32) towards the front side and intended to be partially delimited by the user (12), the first chamber (34) containing air at a pressure P1 ,
- a second acoustic chamber (36) extending from the membrane (32) towards the rear side inside the loudspeaker (26), the second chamber (36) containing air at a pressure P2, and
- a third acoustic chamber (38) delimited by the shell (22) and the loudspeaker (26), the third chamber (38) containing air at a pressure P3,
the earpiece (14; 100) further defining:
- at least one first orifice (40) for communication between the third chamber (38) and a surrounding atmosphere (42), and at least one second orifice (44) for communication between the third chamber (38) and the second chamber (36) ), And
- a pressure balancing system (46; 146) connecting the first chamber (34) to the second chamber (36), or to the third chamber (38) respectively, the pressure balancing system (46; 146) being configured to be:
- passing from the first chamber (34), towards the second chamber (36) or towards the third chamber (38) respectively, if the difference P1 - P2, or the difference P1 - P3 respectively, is greater than a threshold S1,
- passing from the second chamber (36) or the third chamber (38) respectively, towards the first chamber (34), if the difference P2 - P1, or the difference P3 - P1 respectively, is greater than a threshold S2, and
- closed otherwise.
- un premier sous-système (46A) permettant un passage de l’air de la première chambre (34) vers la deuxième chambre (36), ou vers la troisième chambre (38) respectivement, si la différence P1 - P2, ou la différence P1 - P3 respectivement, est supérieure au seuil S1, et fermé sinon, et
- un deuxième sous-système (46B) distinct du premier sous-système (46A) et assurant un passage de l’air de la deuxième chambre (36), ou de la troisième chambre (38) respectivement, vers la première chambre (34), si la différence P2 - P1, ou la différence P3 - P1 respectivement, est supérieure au seuil S2, et fermé sinon.Earphone (14) according to any one of claims 1 to 5, in which the pressure balancing system (46) comprises:
- a first subsystem (46A) allowing passage of air from the first chamber (34) to the second chamber (36), or to the third chamber (38) respectively, if the difference P1 - P2, or the difference P1 - P3 respectively, is greater than the threshold S1, and closed otherwise, and
- a second subsystem (46B) distinct from the first subsystem (46A) and ensuring a passage of air from the second chamber (36), or from the third chamber (38) respectively, towards the first chamber (34 ), if the difference P2 - P1, or the difference P3 - P1 respectively, is greater than the threshold S2, and closed otherwise.
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