Brevet FR2014846A1 — publié le 19700424

Cette invention concerne des protecteurs d'oreilles. Les ensembles protecteurs dforeilles font fréquemment partie ir-téfrante d'autres équipements de tête, tels que des casques de protection ; dans de tels cas, il est difficile de retirer 5 l'équipement de tête lorsque l'utilisateur désire écouter les bruité aériens normaux. On a réduit cette difficulté en disposant dans le matériau de la coquille du protecteur d'oreilles un ou plusieurs orifices pouvant être ouverts ou fermés à volonté. Lorsque les orifices sont fermés, l'ensemble protecteur d'oreilles 10 procure l'atténuation maximale des sons et des bruits aériens, mais;. lorsqae les orifices sont ouverts, les sons aériens peuvent atteindre les oreilles de 1'utilisateur de façon tout à fait normale. De tels dispositifs, présentent les inconvénients que des bruits parasites peuvent être engendrés par des déplacements 15 d'air sur les entrées acoustiques, comme par exemple en cas de vent ; en outre, une distorsion de fréquence peut être introduite dans le son aérien d'origine. C'est en conséquence un but de la présente invention de proposer un protecteur l'invention propose un protecteur- d5 oreille comportant une coquille en matériau rigide pour enfermer un volume d'air autour d'une oreille d'un utilisateur, et un passage 'dans- cette coquille pour permettre aux ondes sonores d®arriver dans ce volut-e 25 d*air, caractérisé en ce qu'au moins un élisent forme une impédance acoustique entre 15extérieur du protecteur d'oreille et ce. passage, cette impédance étant choisie an liaison avec ï'impédtanee acoustique du volume d'air, de façon à constituer avec ee dernier un filtre acoustique qui atténue au mains les composantes du son 30 à fréquence élevée parvenant•à lsoreille de 15utilisateur. Afin que 1 * invention puisse être clairement comprise et aisément mise en pratique, elle va maintenant être décrite à titre d'exemple en se référant aux dessins joints, sur lesquels t La figure 1 est une vue en élévation en coupe transversal® 35 d'une réalisation d'un protecteur d'oreille selon l'invention ? La figure 2 est une vue en bout de ce protecteur d'oreille, La figure 3 est le circuit électrique équivalent du circuit acoustique de ce protecteur d'oreille ; 40 Le. figure 4 est une courbe de réponse en fréquence de ce 69 25681 20148 4:6. - >- ^ - •• V- protecteur d' oreille5. - . Là figure 5 est une élévation en coupe.transversale d'un protecteur d'oreille selon une s-utre réalisation•de 1'invention ? Les figures 6 à .10 sont Ses* circuits .électriques. équivalants •illustrant le fonctionneront d~3 1! invention ; et X'ss figures .11 à 15 sont des grapM/sv.iss représentent. 1er» caractéristiques des circuits électriques équivalents.respectifs des figures 5 10C, . . -- • En s® reportant à la fige-re *. l^l^-artt 1 eat uns coquills 'en E&tériau rigide et -dons© qui p-.ut ^rvSBTwar autour- de l'oreille d'un utilisateur (non représenté©j un certain volume d'air. L'éll---usent S est un anneau d'étanenéité, dont lia fonction est de r©ndri li@r$ét:lqu2 la liai3on de la face annulaire intérieure de la ccQv.ill8 ?vsc dn câti de le. tête do 1 'titili:?a-s@ur5 st. d ' éliminer los fv'itos acoustiques, entra 1« ^olimr- incarne de la coquille et' X 'ai.?. extérieur. Cet élément 2 consiste .d» préférence en un tube rsspli de liquide» mais en variante il peut être, -rempli d'un ùatériau élastique tel que d© la .mousse la plastique.. In - coopéra-•'■•ioîi'a?ee l'élément .2, la coquille i atténue - de façon importante 1© son en. conformité avec-des principes connus, Jtesr -orifices. 3 sont prévua. sur ,-la fr>.ce postérieur® de l'fl--te~nt ???. foras' d® coquille et un dis^c 4 est appliqué contre "'-.a - 5 disposé® de façon à a» aligne*? evee les orifices 3 ■1 or-çus- ls>.-disqus-- 4 - est di^pesë de façon appropriée par rapport ^ la face', postérieure • de ls-- coquille-1- Oe -disque 4 est conçu îote» pcuvoi^^fexaé au moyen du siontâgc asial 6 ot, ainsi, si 'ls disque 4 est- toux-né de- façon appropriés, - les - trous 3 et 5 ne «ont' plus alignés» Le - disgtv? 4 set raeew-rort sur sa face extérieure par an disque ou bourrelet 7 en s?atérimi poreux convenable, tel que du feutre ou de préférence de la aousse. de plastique. Bn service» lorsque 18on tourne X5élément 4 de façon à le disposer de façon appropriée- par rapport à la face postérieure de la coquille* 1» les .orifices- 3 et, 5 ne sont plus .alors alignés et -•$ V.rs'-existe- *$-lu3 .d'e passage.-, pour permettre.-à l'air extérieur de pénétrer, '.dans 13 .voluse- interne anferasé par .la. .coquille 1. • 'Dan« ces-: -conditions,. :.on;obtient l'atténuation totale des bruits :©t-;cles sons pour • 1 * ensemble protecteur d'.oreille. , Lorsque. 3JOn tourne l'élément. 4 .de façon ,à aligner -les "orificés-:-3-rè%" 5, il-existe -alors un passage permettant à.l'air 69 25681 3 2014846 extérieur de pénétrer, à travers le disque 7 et les orifices 3 et 5, dans le volume enfermé par la coquille 1 . Le disque 7, qui est d'un matériau et de dimensions convenablement choisis constitue une résistance acoustique. Son but est d'absorber l'énergie acous-5 tique dans toute turbulence créée lorsque l'ensemble se trouve sur le trajet d'un air en mouvement, par exemple en cas de vent, et il réduit ainsi le bruit acoustique qui serait autrement produit par cette turbulence et quiparviendrait à l'oreille de l'utilisateur. En outre; la résistance acoustique, qui se trouve directement 10 dans le trajet des ondes sonores passant de l'air extérieur dans le volume 20 enfermé par la coquille 1 et l'oreille de l'utilisateur constitue un élément d'un filtre passe-bas du type résistance capacitance. L'élément capacitif de ce filtre passe-bas est formé par le volume d'air 20. Ce filtre est représenté sur la figure 15 3, sur laquelle représenté la pression d'entrée dans le système et P2 représente la pression de sortie. La réponse de fréquence de ce filtre est illustrée sur la figure 4. La valeur précise de la résistance acoustique effective dans le trajet des ondes sonores incidentes est définie, non seulement par un choix attentif des 20 matériaux et des dimensions du disque 7, mais également par la dimension et le nombre des orifices 3 et 5. Selon les considérations bien connues relatives aux caractéristiques de filtres passe-bas du type résistance-capacitance, on peut définir la résistance acoustique effective du disque 7 aux ondes sonores 25 incidentes de telles sorte que la transmission de ces ondes à l'oreille de l'utilisateur ne soit pratiquement pas atténuée jusqu'à une fréquence choisie f1. Au dessus de cette fréquence, la transmission tombe, dans certains cas de 6 dB par octave. Si la fréquence f1 est choisie de façon appropriée pour être 30 égale à la fréquence maximale pour laquelle le son de la parole doit passer sans pratiquement être atténué, par exemple 3.000 hZ, le dispositif constitue une grande amélioration dans l'intelligibilité de la réception de la parole dans des conditions bruyantes en éliminant pratiquement tous les sons et tous les bruits qui 35 ne se trouvent pas à l'intérieur de la gamme de fréquences nécessaires pour la transmission de paroles intelligibles. Du fait de sa nature, le disque 7 peut nécessiter une protection par un élément protecteur 8 constitué par une grille à fines mailles. S'il est nécessaire d'éliminer l'humidité, telle 40 qu'on peut la rencontrer en cas de pluie, l'élément 8 peut alors 69 25681 2014846 être constitué par un disque mince d'un matériau souple hydrofuge, tel que du polyéthylène. l'impédance acoustique d'un tel disque plastique peut être suffisamment petite par rapport aux autres impédances acoustiques du système. Un boîtier extérieur 9 sert 5 à maintenir proches l'un de l'autre les éléments correspondants, et à procurer une prise appropriée pour faire tourner l'ensemble de clapet acoustique. Un élément élastique 10 est disposé pour maintenir en contact intime l'élément 4 et la face postérieure de la coquille 1 lorsque le clapet acoustique est en position fermée, 10 de façon à éviter que le son ne puisse pénétrer par un interstice quelconque, non voulu, entre l'élément 4 et la face postérieure de la coquille 1. Un récepteur de téléphone 11 est incorporé dans l'ensemble pour recevoir la parole ou d'autres signaux par un système de 15 communications électriques.Le récepteur de téléphone est ainsi monté qu'il ne forme pas un obstacle sur le trajet du son depuis l'air extérieur jusqu'à l'oreille de l'utilisateur lorsque le clapet acoustique est en position ouverte. Une quantité appropriée de matériau absorbant acoustique 20 12 est incorporée dans le volume enclos par la coquille 1, de façon à réduire ou à éliminer effectivement toute résonance acoustique non désirée à l'intérieur de ce volume. En se reportant à la figure 5» les parties identiques à c elles représentées sur la figure 1 ont le même numéro de 25 référence. Dans cette réalisation de l'invention, la construction est indentique à celle décrite ci-dessus en ce qui concerne la coquille 1, l'anneau d'étanchéité 2, les orifices 3, le disque 4 et les orifices 5. Cependant; elle diffère de celle décrite ci-dessus en 30 ce que l'on y a ajouté un élément de volume 13, et un élément 14 qui est un mince diaphragme élastique ayant des propriétés mécaniques appropriées de rigidité et de masse. L'élément 15 est un moyen de commande pour faire tourner lé disque 4, mais on peut également utiliser d'autres moyens, par exemple un bouton axial. 35 Le mode de fonctionnement de cette réalisation sera décrit en considérant les effets des éléments acoustiques individuels au fur et à mesure qu'ils sont incorporés dans le système. En se reportant à la figure 6, le volume enclos 20 montré sur la figure 1 est représenté par une capacitance C^ montée en 40 dérivation, par analogie classique. Comme précédemment , 69 25681 5 2014846 .représente la presexon a'entrée dans le système, et représente la pression de sortie. On peut montrer ç[u;'un tel système présente une atténuation nulle, pourvu tu© 1!impédance de source associée à l'entrée d'énergie soit petite par comparaison avec 19impédance 5 de 1 ' élément; 01, et ceci est le cas lorsqu'il s * agit de la propagation ÛU S 022 ucUlS J. * g£, ~XJ? libre, La réponse d?un tel système est représentée sur la fig. 11. En se reportant à la figure 7, si 15on ajoute une impédance Cp, ce système procure alors une atténuatio» indépendante 10 de la fréquence, et dont le pourcentage est fonction dee impédances relatives de et Cg selon des principes cosmos, la réponse - detm tel système est représentée sur la figure 12, et, dans cette réalisation, lsimpédance Cg- est réalisée par. la rigidité du dia~ phragme 14 représenté sur la figure 5. 15 Ba se reportant maintenant à la figure 8, si 16on ajoute l'élément de masse du diaphragme 14» la réponse du système aura alors la forme représentée sur la- figure 13» dans laquelle la pointe de réponse survient poux' une fréquence déterminé.® par l'impédance de en liaison avec les impédances combinées dé (L 20 et de Cp• On notera que, sur une petite bande de fréquencess l'atténuation est maintenant nulle» ou mâme négative. En se reportant maintenait à la figura- 9, on a ajouté un élément fi1 associé au uîaôîmigBe 14, sans qu'il en soit obligatoirement ainsi, afin d'éliminer le renforcement indésirable de 25 la réponse du système représenté sur la figure 8. la réponsqâu système représenté sur la figure 9 est représenté® sur la figure 14. On peut voir que l'on s'approche maintenant d?un filtre passe-bande . Ce sera normalement le cas lorsque l'élasticité du diaphragme 14 de la figure 5 aura été correctement choisie pour 30 permettre d'obtenir le pourcentage voulu d ^atténuation. des basses fréquences, et lorsque la masse du diaphragme 14 représenté sur la figure- 5 aura été choisie pour réduire cette atténuation à la fréquence choisie, alors la coupure du système à.fréquence plis élevée sera trop faible. . 35 En se reportant à la figure 10, on a ajouté trois éléments supplémentaires, à savoir représentant. le volifiae 13 de., la figure 5, représentant 1'inertie acoustioue fiss,orifices 4 et 5 de Ma figure 5, et représentant la résistance acoustique de ' l'élément'12 de. la figure-5.: L'élément 12-amortit .également les 40 résonances de la cavité 2D de la figure 5. Enproportionnant 69 25681 20(4846 correctement tous ee-s éléments iûsirrl-Vîant incorporés dans le système selon. 1-invention, la' répcas-c en liaiits fréquence "du système peut être quelque peu augmentée pour donner un© réponse ' globale r-égrésenté - par la source i de la figure "5, On peut -'oxr 5 que, sur une certaine bande' â& fréquencea le rapport es*ù égal à l'unité ou en est trois ~?cià±kï.A et l'atténuation sur cett© gamafâ de fréquences est ainsi. pv&feiqu^Esni avilie. A des' fréqu^nc-s?:* plus wî»asess l'atisirnaciyu tout-îfuâf. iî^crtarto, et également poux -1-as friîç;u£ïii.s& plus éltsvéas» iO i.a bande no ïrêqxwm-ùs po-or -.1 n'y a pratiqùessnt pas l'atténua-ïloi, peut êtra Jaoisl^ d-s fa'.'.aa. apprearlés pour j iaclar* la gàiijas 5s.e' fréquancos qoi sont: Iv-ir- plus importasse® l.jur « ivir d*j façon iùitslligx'ôlï la jaroio, par aasapta de L 3. CGC 3k. Le fai'- y al'; atténual'Isa iaaortaatr o à la jioor CU-a ^ ^Xur se para- fiss fr^iuer-. se; jwlttô '^ùu.-âîi® un® ïaî-iiatj.iaa d£l;i.rcfele âu rapport ^ig^:.,a/^aat, ailier® 3.5luisiiigVr,il? .; lorsque l'utlliscr^-vr 1 ■ ^^aila i;i--.-tv.:ct.£-U2't à : crrali.. >11.1 il * antsr -les paroler daas an SiivijLoaassgat' bruyant» âû La eoorte 2 ds la :Î5£ira- *5 siaatrr r-: répoass iu cjatèe^s lars-guc Xs impédance de l'éléaient Cg a augmentée du fait d© 1:a^gasaîation Sus pressiez û.& l'air â~ra- 1 »gasriz-oansErst de ~ à s prct-?3taur 'ï • oasalls .• la a^arant xos courbes à .ï î, a- 2'èr>-l vsniàtr.t-sr- çuo- 1 '-".ttéaurv-'-jra a été eaigaentra de laças. c'5 iàpvi ïa-„,i aar aao ^.ass t-z fr.'qaancas àllïet et que 1er oraill>®3 la l-'sSi;lli3ût5t?r scat 0 ce façon éSancL-a 15 enssa-l-l© -23 clapet a cantique contre l'entrés ls .VnuEidité et aaélioro li i-csfort i" l'utilisateur lorsque l'eneeslslo && protaeterr è*'rrrllls ©st utilisé en eas da vent. Si 1 ' i&gédance de 3st réduite P ;a réalisant le diaphragme 14 an aatérîau flesibl© tel «u;uns feuille- de polythèae monté© 35 de ra-nière non tenâ'ae, la "ralaar de astta impédance est aéglî-.jâaiài i.-r rsppccl:- à l^tep^ros ïes aatrrs éléments acoustiques àu Eu"3larcf l:s ^ystàas r-âerlfat un f'àl^r? passe-bas, avec des '•ail-c'i-istiques similaires à colles de la réalisation décrits en se référani? à la ]?igu3s.ic Toutefois, si le diapkragme 14 est 69 25681 7 2014846 amené à une condition tendue par une augmentation de pression d'air due a des bruits explosifs, l'atténuation est même plus grande parce qu'il y avait une faible atténuation initiale des fréquences faibles. Le même effet peut être obtenu par une modification de 5 la réalisation montrée sur la figure 1, dans laquelle l'élément 8 serait une feuille de polythène montée de manière non tendue. Il y a alors mie faible impédance en comparaison avec les autres éléments du système, cela n'apporte ]as substantiellement d'atténuation. Toutefois, en présence d'une augmentation de pression d'air 10 due a des bruits intenses explosifs, la feuille se tend, et agit alors comme une impédance atténuant substantiellement. Dans les ceux cas, si l'élément est dans.sa condition tendue, l'atténuation dans le protecteur d'oreille est semblable à celle obtenue lorsque le clapet acoustique est fermé. 15 L'ensemble complet protecteur d'oreille peut être simplement porté sur la tête par l'intermédiaire d'une bande ou il peut être incorporé dans un casque de protection tel que ceux portés par les équipages d'avions et de véhicules de combat. 69 25681 8 2014846 REVENDICATIONS 1°) Protecteur d'oreille comportant une coquille en matériau rigide pour enfermer/ém volume d'air autour de l'oreille d'un utilisateur, et un passage élans cette coquille pour permettre aux ondes sonores d'arriver dans ce volume d'air, caractérisé 5 en ce qu'au moins un élément forme une impédance acoustique entre l'extérieur du protecteur d'oreille et ce passage, cette -impédanee étant choisie en liaison avec l'impédance acoustique du volume d'air de façon à constituer avec ce dernier un filtre acoustique qui atténue au moins les composantes du son à fréquence élevée 10 parvenant à l'oreille de l'utilisateur. 2°) Protecteur d'oreille selon la revendication 1 caractérisé en ce que cette impédance acoustique est résistive et forme en coopération avec ce volume d'air uà filtre passe-bas. 3°) Protecteur d'oreille selon la revendication 1 15 caractérisé en ce que cette impédance acoustique est constituée par des éléments, équivalents d'une inductance acoustique montés en série avec une capacitance acoustique, pour former en coopération avec ce volume d'air un filtre passe-bande. 4°) Protecteur d'oreille selon la revendication 3 20 caractérisé en ce qu'une résistance acoustique est montée en série avec cette inductance et cette capacitance acoustiques. 5°),Protecteur d'oreille selon la revendication 4 caractérisé en ce que cette impédance acoustique est constituée dans le trajet à ce J?a/^?fepar cLes éléments équivalents, d'une 25 capacitance, d'une inductance et d'une résistance électrique, suivies par une capacitance en dérivation et par une inductance et une résistance en série. 6°) Protecteur d'oreille selon les revendications 3» 4 ou 5, caractérisé en ce que les éléments sont choisis pour ne 30 pas pratiquement atténuer une gamme de fréquence allant de 1 à 3 khz. 7°) Protecteur d'oreille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un anneau d'étan-chéité en matériau souple rende étanche cette coquille par rapport 35 à la tête de l'utilisateur. 8°) Protecteur d'oreille selon la revendication 7 caractérisé en ce que cet anneau est un tube rempli de liquide. 9°) Protecteur d'oreille selon l'une quelconque des 69 25681 2014846 revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on peut actionner un clapet acoustique pour ouvrir ou fermer le passage à volonté. iCû) Protecteur dsoreille selon la revendication 9» carac-5 "fcérisé en ce que le clapet acoustique est un disque tournant pourvu d1orifices que l'on peut à volonté aligner avec des orifices correspondants dans un disque fixe. i1°) Protecteur d'oreille, selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte 10 un diaphragme en matériau relativement flexible, disposé de telle façon que sa rigidité augmente en présence d'une augmentation de la pression d'air provoquant ainsi une atténuation du son. 12°) Proteeteux' d'oreille selon l'une quelconque des 15 revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un récepteur de téléphone y est incorporé. 13°) Protecteur d'oreille selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'on incorpore dans la coquille un matériau absorbant acoustique pour réduire 20 toute résonance indésirable dans ce volume d'air.