专利名称：听力保护器的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有扬声器的听力保护器，该保护器包括封闭的耳罩，耳罩设置 在使用者的双耳处，并且密封地邻接使用者的头部，从而在耳罩内围绕所述使用者的耳 朵形成封闭空间；至少一个扬声器，扬声器设置在至少其中一个耳罩内，并且显示具有 隔膜，隔膜的一侧面向使用者的耳朵，其相反侧面向隔膜与外罩限定的封闭空间；以及 用于驱动扬声器的驱动器。
背景技术：
介绍中所述类型的听力保护器是本领域此前已知的并且具有多种不同的变型， 其在噪音环境中用来保护使用者的听力。听力保护器通常在其所包括的耳罩内设置有被 动吸音材料。耳罩的体积和吸音材料的性质可进行调整，以适应使用者所处噪音环境的 性质。设置在听力保护器内的扬声器可以是通信系统的一部分，可以连接到音乐再现 装置，但也可以连接到听力保护器外的麦克风，以向使用者传送环境声音(例如演讲)和 来自附近某人的指示或警告信号。就发声能力而言，现有技术听力保护器通常已足够用，因为在涵盖大部分人语 音的范围内的频率路径足够好。这些实际应用中惯用的扬声器元件可以具有约20至30mm的直径。为了避免 扬声器元件出现声短路，必须将扬声器元件背面包封在用来防止隔膜两侧压力平衡的膜 盒内。然而，该膜盒内的空间太小，以至于低音范围(即低于约300Hz的频率)内的频 率路径或声压曲线受到负面影响。听音乐时这是一大缺点，听流行音乐时该缺点尤其明 显，因为在这种情况下往往希望提升低音。问题结构本发明的目的是设计以介绍方式公开的听力保护器，使得该保护器在低音范围 内具有改善的频率路径，尤其相比现有技术，在20至300Hz的频率范围内具有提升效 果。本发明的另一个目的是设计这样的听力保护器，使得可以较低成本实现所追求的改 善，并且具有最低限度的阻尼损耗。解决方案如果通过介绍方式公开的听力保护器的特征在于，外罩的内部通过至少一个洞 或管道与耳罩封闭空间外的周围的环境连通，则可以实现构成本发明基础的目标。
下面结合附图详细描述本发明。在附图中图1为根据本发明的保护器中包括的耳罩的第一实施例的简化剖视图；图2示出了本发明的改进实施例；以及表1示出了一方面根据现有技术、另一方面根据本发明多种变型的相对较小耳罩内的频率路径；以及表2示出了相对 较大耳罩内的频率路径，其类似于根据表1的频率路径。
具体实施例方式参见附图，图1为根据本发明的保护器中包括的耳罩的垂直剖视图。通常，保 护器由两个耳罩组成，使用者的每只耳朵一个，耳罩之间通过弹性或柔性头顶连接带或 其他方式互连，使得耳罩保持在合适位置并且通过适当的力贴紧使用者头部。耳罩也可 以一体化到安全帽内。耳罩1包括耳罩段2和覆盖段3。耳罩段2沿其周边具有密封环 (图中未示出)，旨在用于弹性和密封地围绕耳朵邻接使用者的头部。这意味着耳罩段 2、密封环和使用者头部限定了一个封闭空间，使用者的耳朵就位于该封闭空间内。覆盖段3不需要与周围环境之间紧密密封，而是仅用来容纳电子器件、无线电 接收器、电流源等，这些元件是驱动设置在耳罩段2的封闭空间内的扬声器元件4所必需 的。用于本文所考虑类型的听力保护器的扬声器元件可以具有约2至3cm的直径。虽然图1未明显示出，但在耳罩段2的封闭空间内部设置有用于被动降低外部噪 音的吸音材料，吸音材料优选地由表现出开放泡沫结构的泡沫材料组成。然而，在扬声 器元件4与使用者的耳朵之间的区域存在没有吸音材料的开放区域，使得直接来自扬声 器元件4的声音可以进入使用者的耳朵，从而提供了最佳的声音再现。然而，也可以在 扬声器元件4与使用者的耳朵之间设置少量吸音材料或显示具有较低阻尼的吸音材料。 吸音材料还表现出对大约2000Hz的频率路径(该路径处本来会出现明显的下降)具有有 利的影响。耳罩段2内设置的吸音材料数量和耳罩段2的尺寸(即封闭空间)可以从一种情 况向另一种情况变化，具体取决于旨在实现的被动降噪的阻尼特性。扬声器元件4具有隔膜5，隔膜可以在磁铁系统6或其他驱动装置(例如压电驱 动装置)的作用下驱动。在这种情况下，隔膜5将在图1中以从左至右的方向(即朝向 和离开使用者的耳朵)移动。隔膜5面向使用者的耳朵的一侧可以被视为隔膜的正面， 而隔膜的相对侧可以被视为隔膜的背面。为了防止扬声器元件4出现声短路，隔膜背面 朝向封闭空间，从而与隔膜5正面前方的区域隔开。该封闭空间一方面由隔膜限定，另 一方面由外罩限定。外罩可以为一体化到扬声器4的膜盒7，但也可以是单独的单元或者 全部或部分地一体化到听力保护器，主要在其耳罩段2内。附图所示扬声器元件4的实施例是市售类型。在该扬声器中，隔膜和磁铁系统 均安装在膜盒7内，前壁8面向使用者的耳朵，前壁上有小孔或洞，因而隔膜产生的声音 可到达使用者的耳朵。在一些实施例中，前壁8也可以用或疏或密的格子代替，或者用 可透音的保护材料片代替。膜盒7的后部(即图1右方)封闭了一个空间，该空间必须与紧靠隔膜5前方的 区域隔开，以免扬声器元件4出现声短路。由于扬声器元件4和膜盒尺寸较小，该封闭 空间会较小，因而对低音再现的负面影响也较小。根据本发明，膜盒7具有环向周壁，该部分将膜盒7的后部13与前壁8互连并 且具有周向凹槽9。耳罩段2具有后壁10，后壁具有朝向使用者的耳朵的管状箍11，并 且在其自由端具有容纳在或按扣到膜盒7的凹槽9内的向内周边珠12。膜盒7的环向周壁分别与箍11或珠12之间的连接较为紧密，以使得耳罩段2内部与其周边环境之间没有气流。
根据本发明，封闭在膜盒7或上述外罩的内部的隔膜5后面的空间与耳罩段2的 封闭空间外的环境流体连通。由于在膜盒的后膜盒壁13内或外罩的边界壁内设置有一个 或多个洞或小孔，用于在覆盖段3(其封闭空间与耳罩1外部的周围环境流体连通)内部 释放声音，因而可以实现这个目的。此处也可以考虑或长或短的管状管道或通道。后膜盒壁13上的洞的数目以及每个洞的尺寸可以变化，但应当注意，仅仅直 径0.3mm的单个小洞不会对频率路径产生太大影响，使得测量时可以明显察觉到任何差 另O。另一方面，直径0.5mm的小洞加上直径0.3mm的小洞就已经可以在低频率下实现相 当大的频率路径增加。不论测量是在具有小空间的耳罩上还是在具有大空间的耳罩(从 而使耳罩段2内封闭的空间与周围环境隔开)上进行，情况都是如此。另请参见表1和 表2。大空间耳罩与小空间耳罩之间的频率路径差别非常小，但对于大耳罩来说，最 低频率下的低音提升略小。在大耳罩和小耳罩中，相比三至四个直径0.5mm的洞，在真 正低频(20-40HZ)下一个非常大的洞(直径> 2.5mm)不会将低音提升很多。另一方面， 在50至300Hz的范围内的频率内，音量提升较大。上文指出，洞或小孔的数目和尺寸会影响频率路径。通过测量和听力测试发 现，应避免过大的洞总面积A(mm2)，因为音量提升在频率方面增加得太高，以便随后在 刚低于1000Hz的范围内(即在讲话频率范围的下半部内)下降。此外，低音占主导地 位，并且阻尼减少。不应超过约5.5mm2的上限。然而，在约0.2mm2处已经获得极好的结果。如上所述，太小的洞没有效果或效果很差，其中约0.1mm2为绝对最小值，但更 合适地不小于约0.2mm2。听力测试表明，听力测试组的大多数人认为，直径0.3mm的洞和直径0.5mm的 洞一起可以实现“适当大的低音提升”。这意味着洞总面积为约0.27mm2。当采用上述公开的洞总面积极限时，可以得出这样的结论对于直径在20至 30mm范围内的不同尺寸的扬声器，洞总面积应小于隔膜面积的约2%，但还优选地小于 隔膜面积的约1%。图2示出了根据本发明的听力保护器的略微改进的实施例。在该实施例中，耳 罩段2的后壁10具有更小的孔14，孔中固定着由有回弹力的、可能有弹性的橡胶状材料 制成的保持器15。保持器15至少部分地围绕扬声器元件4的膜盒并且紧贴膜盒外部密 封。此外在该实施例中，膜盒的前壁8以穿孔、打洞或其他方式开放，以便扬声器元件 4的隔膜5产生的声音进入。如上述实施例中那样，根据图2的膜盒具有后膜盒壁13，后膜盒壁与保持器15 内的对应后壁16之间具有一定距离，以使得在两壁之间形成腔体17，穿过腔体的后壁13 的上述小孔、洞或管道可以在该腔体内释放声音。腔体17通过保持器15的固定部分18 内的小孔与覆盖段3内部流体连通，覆盖段3内部又与耳罩段2的封闭空间外的周围环境 流体连通。根据本发明，也可以采用固定部分18内的上述小孔导入驱动扬声器元件的磁 铁系统6所需的线路或导体。
表1 (小耳罩)
权利要求
1.一种具有扬声器的听力保护器，所述听力保护器包括封闭的耳罩(2)，所述封 闭耳罩设置在使用者的每只耳朵处，所述耳罩密封地邻接所述使用者的头部，从而在所 述耳罩内围绕所述使用者的耳朵形成封闭空间；一个扬声器(4)，所述扬声器设置在至 少一个所述耳罩内，并且显示具有隔膜(5)，所述隔膜的一侧面向所述使用者的耳朵， 所述隔膜的相反侧面向所述隔膜与外罩限定的封闭空间；以及用于驱动所述扬声器的驱 动器；所述听力保护器的特征在于，所述外罩的内部通过至少一个洞或管道与所述耳罩 (2)的所述封闭空间外的周围环境连通。
2.根据权利要求1所述的听力保护器，其特征在于，所述外罩包括作为所述扬声器 (4)的一体化部分的膜盒(7)。
3.根据权利要求1所述的听力保护器，其特征在于，所述外罩至少部分地为所述耳罩 (2)的一部分。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的听力保护器，其特征在于，在所述耳罩(2)的 所述封闭空间内部设置有吸音材料，并且在所述扬声器(4)与所述使用者的耳朵之间的 区域内存在没有吸音材料的区域或具有较低阻尼的吸音材料的区域。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的听力保护器，其特征在于，一个或多个所述洞 或一个或多个所述管道的总面积(A)在5.5 > A > 0.1mm2的范围内。
6.根据权利要求5所述的听力保护器，其特征在于，所述面积(A)在0.5> A > 0.1mm2的范围内。
7.根据权利要求5或6所述的听力保护器，其特征在于，所述面积(A)小于所述扬声 器(4)的所述隔膜面积的2%，优选地小于所述隔膜面积的1%。
8.根据权利要求2或4至7中任一项所述的听力保护器，其特征在于，所述耳罩(2) 具有背向所述使用者的耳朵的外壁(10)，并且具有密封地容纳所述扬声器的所述膜盒 (7)的小孔。
9.根据权利要求8所述的听力保护器，其特征在于，在所述小孔周围设置有箍 (11)，所述箍朝所述使用者的耳朵方向延伸，并且具有沿自由端径向向内的珠(12)，所 述珠容纳或按扣到沿所述膜盒(7)的周边的对应周向凹槽(9)内。
10.根据权利要求2至7中任一项所述的听力保护器，其特征在于，所述耳罩(2)具 有背向所述使用者的耳朵的外壁(10)，并且具有小孔(14)，保持器(15)的固定部分(18) 密封地插入所述小孔(14)中，在所述保持器内密封地容纳有所述扬声器(4)的所述膜盒 (7),在所述保持器的内部设置有腔体(17)，所述膜盒的所述小孔或管道在所述腔体中释 放声音，并且所述腔体通过所述固定部分内的小孔或管道的媒介作用与所述耳罩的所述 封闭空间外的所述周围环境连通。
11.根据权利要求10所述的听力保护器，其特征在于，所述保持器(15)由有回弹力 的、可能弹性的橡胶状材料制成。
12.根据权利要求10或11所述的听力保护器，其特征在于，所述保持器(15)具有套 管状部分，所述套管状部分围绕并密封地邻接所述膜盒(7)的外围周边区域。
全文摘要
本发明提供了一种听力保护器，所述听力保护器具有两个封闭的耳罩(2)，所述耳罩密封地邻接所述佩戴者的头部，以使得在每个耳罩(2)内围绕所述使用者的耳朵形成封闭空间。扬声器(4)设置在所述耳罩内部，并且具有隔膜(5)，所述隔膜的一侧面向所述使用者的耳朵，所述隔膜的相反侧面向由所述隔膜和外罩限定的封闭空间。为了改善听音乐时的低音再现，所述外罩的所述内部通过至少一个洞或一个管道与所述耳罩(2)的所述封闭空间外的周围环境连通。在一个优选实施例中，所述外罩包括作为所述扬声器(4)的一体化部分的膜盒(7)。
文档编号H04R1/10GK102027756SQ200980116922
公开日2011年4月20日 申请日期2009年4月27日 优先权日2008年5月12日
发明者亨里克·舍曼, 约翰·霍坎松 申请人:3M瑞典公司