Brevet FR2546702A1 — publié le 19841130

L'invention concerne un coussin auriculaire annulaire composé d'au moins deux éléments assemblés l'un à l'autre, dont un élément est fait d'une mousse élastique, molle, imperméable aux sons, ce coussin auriculaire étant asso- cié à une coquille de casque-écouteur supraaurale. En position d'utilisation, les coussins auriculaires pour coquilles supraaurales de casques-écouteurs se trou- vent entre la coquille du casque et le pavillon de l'o- reille de l'utilisateur Dans ce cas, le coussin auricu- laire assure la fonction de rendre agréable la portée du casque sur l'oreille parce que les coussins auriculaires des coquilles d'écouteurs atténuent la pression exercée par le casque sur les pavillons des oreilles La pression exercée sur les pavillons des oreilles est nécessaire pour établir un meilleur couplage acoustique entre l'écouteur et l'organe de l'oule et, dans de nombreux cas d'appli- cation, il est nécessaire d'assurer une application aussi franche que possible des coussins auriculaires sur les pavillons des oreilles, afin d'obtenir un couplage acous- tique optimal Le coussin auriculaire est également fré- quemment utilisé pour amortir les résonances gênantes qui se produisent dans la cavité de couplage, laquelle se comporte comme un résonateur de Helmhotz. On connait déjà par le brevet AT-274 918, la deman- de de brevet publiée en R F A sous le nc 26 27 336 et la revue technique Funkschau, fascicule 23, 1978, pages 1159 à 1161, des formes de réalisation habituelles de coussins auriculaires et la possibilité de les utiliser pour les coquilles des casques-écouteurs Dans ces coussins auri- culaires qui font partie de l'état de la technique, l'ap- plication définie de l'écouteur sur l'oreille et son cou- plage acoustique défini avec l'organe de l'ouie qui est lié à cette application manquent relativement de fiabili- té et, avec de tels coussins auriculaires, on ne peut pas atteindre d'une façon satisfaisante une réponse harmoni- que exactement reproductible depuis les fréquences de transmission les plus basses jusqu' aux fréquences moyen- nes, par exemple de 20 Hz jusqu'à 2 k Hz. En outre, la demande de brevet de la R F A publiée sous le n O 15 37 700 mentionne la qualité limitée des caques-écouteurs Pour éviter l'inconvénient représenté par des conditions mal définies de l'application des co- quilles d'écouteurs sur le pavillon des oreilles, il est proposé dans ces brevets, d'une part, de reporter la ré- sonance de la membrane à l'extrémité inférieure de la plage de transmission et, d'autre part, de prévoir des moyens mécaniques particuliers qui empêchent que le con- duit auditif ne soit hermétiquement isolé du volume d'air qui entoure la tête et le transducteur électro-acousti- que Dans la demande de brevet de la R F A publiée sous le N O 22 52 189, on indique pour le cas d'un écouteur ouvert sur sa face arrière, et dans le but de réaliser une reproduction univoque d'une réponse harmonique uni- forme aux fréquences basses et moyennes du spectre audi- ble, une solution apportée au problème des conditions non univoques qui est posé par les coussins auriculaires La solution proposée consiste à prévoir dans la membrane elle même et/ou dans la partie du bottier qui porte la membrane, un grand nombre de petits trous destinés à mai- triser le taux de fuite entre la face avant et la face arrière de la membrane. Pour créer des coquilles de casques-écouteurs qui puissent être utilisées non seulement pour une forme par- ticulière de réalisation de casque mais également pour tous les casques habituels tels que les casques à écou- teurs fermés, semi-ouverts ou ouverts, l'invention pour- suit l'objectif consistant à créer avec des moyens aussi simples que possible des conditions définies et donc exac- tement reproductibles pour le couplage entre la coquille de l'écouteur et l'oreille, conditions qui garantissent l'uniformité de la réponse harmonique dans des limites extrêmement étroites pour l'intervalle allant des fréquen- ces les plus basses jusqu'aux fréquences moyennes du spectre audible Selon l'invention, ce résultat est at- teint pour un coussin auriculaire composé d'au moins deux éléments assemblés l'un à l'autre, par le fait que l'au- tre partie du coussin est constituée par une couche en Forme de couronne de cercle, perméable aux sons, mince comparativement à l'épaisseur totale du coussin annulai- re, qui présente une impédance acoustique définie, qui se comporte essentiellement comme une résistance de frotte- ment et représente une liaison acoustique dans les fré- quences basses et moyennes du spectre audible, et qui, dans la position d'utilisation, fait communiquer la ca- vité de couplage entre la coquille de l'écouteur et l'o- reille avec l'espace Libre extérieur à la coquille de l'écouteur. Le coussin auriculaire annulaire selon l'invention, de configuration stratifiée présente le grand avantage consistant en ce que la mousse élastique, molle et sou- ple est appuyée sur le pavillon de l'oreille par sa par- tie imperméable aux sons, d'une façon agérable mais her- métiquement fermée du point de vue acoustique, ceci en raison du fait que la souplesse de la matière permet au coussin auriculaire de se mouler exactement sur le pavil- lon de l'oreille et, de cette facon, de fermer herméti- quement les inégalités de surface et les cavités contour- nées du pavillon de l'oreille La couche annulaire réu- nie au coussin est ici d'une configuration telle qu'elle ne subisse pratiquement ou absolument aucune déformation mécanique, ce qui crée des conditions acoustiques défi- nies entre la cavité de couplage et l'espace situé à l'ex- térieur de l'écouteur et-autour de la tête Ceci garantit de façon absolue une réponse harmonique uniformément re- productible dans l'intervalle de transmission précité in- dépendamment de la configuration des pavillons des oreil- les des différents individus et également indépendamment des légères différences locales de pose du casque qui se produisent au cours des écoutes successives. L'invention apporte également l'avantage consistant en ce que la liaison existant entre la cavité de couplage et l'espace extérieur entourant la coquille de l'écouteur aère la zone de l'oreille limitée par-le coussin et évite l'accumulation de chaleur sur le pavillon de l'oreille lorsqu'on porte le casque pendant un temps relativement long Dans l'utilisation du casque équipé de coquilles de ce genre, le confort de port est ainsi considérablement amélioré parce que l'effet connu d'échauffement désagréa- ble de l'oreille qui, le plus souvent est en supplément une cause de démangeaisons, ne se produit pas même lors- que le casque est porté pendant lontemps. Dans un premier exemple de réalisation, la partie annulaire imperméable aux sons du coussin, qui est faite d'une mousse élastique molle, est composée de deux seg- ments entre lesquels est interposée la couche perméable aux sons qui est mince comparativement à l'épaisseur to- tale du coussin Avec cet agencement, on peut obtenir une bonne adaptation du coussin auriculaire à la forme de la tête tout autour de l'oreille de l'utilisateur. Toutefois, le coussin auriculaire annulaire peut également être d'une configuration telle que la mince cou- che annulaire soit disposée sur la surface du coussin qui- est dirigée vers l'oreille Ce mode de réalisation du coussin auriculaire selon l'invention peut être fabriqué d'une fagon très simple parce que le coussin n'est compo- sé que de deux couches, une couche relativement mince, appuyée sur l'oreille, et une couche déformable, imper- méable aux sons, molle et élastiquement déformable, qui fait suite à la première et est dirigée vers l'écouteur. Les avantages de l'invention qui ont déjà été cités plus haut peuvent également être obtenus avec cette forme de réalisation simple. Pour limiter à un minimum la dépense de fabrication du coussin auriculaire, et selon une autre caractéristi- que de l'invention, le coussin auriculaire annulaire est construit de manière que la couche annulaire mince soit constituée par une partie d'un disque perméable aux sons dirigé vers l'oreille et appliqué sur le pavillon de l'o- reille. La caractéristique selon l'invention, qui consiste à créer des conditions acoustiques définies dans l'utili- sation du casque au moyen du coussin auriculaire annulai- re des coquilles d'écouteurs,est obtenue par la fait que la couche annulaire mince est composée d'une mousse ré- ticulée L a mousse réticulée possède une structure à po- res entièrement ouverts, qui est composée, par suite du procédé de fabrication, de cloisons formant un réseau spatial et entre lesquelles sont répartis les différents pores ou alvéoles La matière possédant cette structure est mécaniquement presque rigide et, avec ses alvéoles, elle forme à l'intérieur de deux surfaces limitesï qui sont formées, par exemple, par les surfaces annulaires des parties en mousse molles, élastiques et imperméables aux sons du coussin auriculaire, une couche acoustique- ment définie, indépendante des influences mécaniques, et qui se comporte presque exclusivement comme une impé- dance acoustique dotée de frottement, ce résultat est obtenu parce que, pour les fréquences basses et moyennes et en raison du dimensionnement, la partie aveugle acous- tique de l'impédance, qui résulte de la présence de la masse d'air mise en mouvement, reste petite et négligea- ble en regard du frottement La couche composée d'une mousse réticulée, qui est mince comparativement à l'é- paisseur totale du coussin auriculaire ne subit pas de modification mécanique ni acoustique lorsque le coussin est appuyé contre le pavillon de l'oreille et on obtient des conditions définies lorsque le coussin est appliqué sur l'oreille La structure crée des conditions univo- ques perce que la déformation du coussin qui résulte de son application sur le pavillon de l'oreille n'exerce aucun effet sur la propriété acoustique de la fente annu- laire En tous cas, la tolérance des valeurs acoustiques qui ne sont modifiées que dans une mesure extrêmement fai- ble, est suffisamment petite pour que les Conditions créées puissent être considérées en pratique comme cons- tantes. Une autre forme de réalisation de l'invention con- siste en ce que la couche annulaire mince est composée de petites billes ou particules de matière thermoplastique frittées Un coussin auriculaire possédant cette configu- ration n'est pas inférieur en confort de port à celui qui a déjà décrit plus haut et il répond extrêmement à l'ob- jecti F visé par l'invention La couronne mince produite par frittage de petites billes ou particules de matière thermoplastique, qui constitue la partie centrale du cous- sin auriculaire stratifié forme une couche extrêmement perméable aux sons qui, dans l'intervalle de fréquence à considérer, se comporte comme une impédance acoustique exclusivement dotée de frottement. Une autre forme avantageuse de réalisation de l'in- vention consiste dans le fait que la couche annulaire min- ce est composée d'une toile métallique présentant une structure de réseau spatial. Finalement, une autre forme avantageuse de réalisa- tien consiste dans le fait que le coussin est recouvert d'une couche de textile ou de matière plastique mince, élastique et perméable aux sons sur son ouverture qui est dirigée vers l'utilisateur dans la position d'utili- sation Il se révèle non seulement nécessaire mais éga- lement particulièrement utile de protéger le coussin auri- culaire lui-même des salissures et de protéger de la pous- sière la coquille d'écouteur qui se raccorde au coussin auriculaire Par ailleurs, certains textiles présentent -des propriétés rafraîchissantes lorsqu'on les applique sur la peau et, en particulier, sur le pavillon de l'oreil- le, ce qui donne sans aucun doute un effet agréable et améliore le confort du port du casque équipé de telles coquilles. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre de plusieurs exemples de réalisation et en se référant aux dessins annexés sur lesquels, la figure 1 représente en partie en coupe le prin- cipe du coussin auriculaire selon l'invention appliqué sur l'oreille de l'utilisateur, et montre également la coquille de l'écouteur la Figure 2 est un schéma de circuit équivalent uti- lisé pour l'exposé de l'invention; les figures 3, 4 et 5 représentent en coupe diffé- rents exemples de réalisation de l'objet de l'invention les figures 6 à 9 représentent en coupe différents modes possibles de fixation du coussin auriculaire à la coquille de l'écouteur; et la figure 10 représente en coupe le coussin auricu- laire avec un remplissage spécial de la partie intérieure. Sur la figure 1, on a illustré le principe du cous- sin auriculaire selon l'invention, dont la coupe indique la construction stratifiée Le coussin auriculaire 1 est de configuration annulaire et il est composé des éléments de mousse 2 c élastiques, mous et imperméables aux sons, entre lesquels est interposée la couche annulaire 3 se- lon l'invention, qui est mince comparativement à l'épais- seur totale du coussin 1 Cette couche 3 est perméable aux sons et elle présente une impédance acoustique R dé- finie et qui se comporte essentiellement comme un frotte- ment pour les fréquences basses et moyennes du spectre audible La couche 3 perméable aux sons établit une liai- son entre la cavité de couplage 4 comprise entre la coquil- le de l'écouteur et l'oreille 6, et l'espace libre exté- rieur à la coquille Le coussin 1 est pressé contre le pavillon 7 de l'oreille par la pression élastique de l'ar- ceau 8 du casque, avec interposition de la coquille 5 de l'écouteur, et la partie en mousse 2 du coussin annulaire 1, qui est molle élastique et imperméable aux sons, se moule sur le pavillon 7 de l'oreille an formant une bar- rière étanche aux sons La coquille 5 de l'écouteur est couplée acoustiquement à l'oreille 6 et au conduit au- ditif 9 par l'intermédiaire de le cavité de couplage 4. La couche perméable aux sons 3 n'est pratiquement pas déformée par l'application du coussin 1 contre le pavil- ion 7 de l'oreille parce qu'elle est Faite d'une matière qui possède une rigidité et une solidité mécaniques suf- Fisantes. Le mode d'action du coussin 1 selon l'invention peut également être expliqué au moyen du schémadu circuit électrique équivalent représenté sur la Figure 2 La mem- brane qui exécute des oscillations amorties est l'élément générateur de sons, qui est composé de l'inductance LM, de la capacité CM et de la résistance de frottement RM. Elle est miseen mouvement par la source de Force motri- ce K L'impédance ZG de l'oreille est couplée acoustique- ment à la face avant de la membrane par l'intermédiaire de la cavité de couplage qui se comporte comme une capa- cité CK Le transducteur proprement dit de l'écouteur est composé du quadrip 8 le acoustique ZK qui agit sur la face arrière de la membrane conjointement avec la chambre de faible hauteur située derrière la membrane et Figurée par la capacité C 1 Selon le type 'de la coquille d'écou- teur, c'est-à-dire selon que cette coquille est du type fermé ou ouvert, le quadripale ZK est formé avec une ca- pacité C 2 ou avec une impédance Z 1, qui est en série avec la résistance de rayonnement ZST Au moyen du commuta- teur S, on peut transformer l'un des types en l'autre. En parallèle avec l'impédance de l'oreille Zs, on a con- necté une résistance M qui figure la perméabilité aux sons de valeur définie, qui relie la cavité de couplage à l'espace libre situé à l'extérieur de l'écouteur Sa valeur de résistance doit être calculée pour les fréquen- S ces audibles basses et moyennes de manière à assurer des conditions définies en combinaison avec l'impédance de l'oreille et la réactance de la cavité de couplage, et à garantir la reproductibilité de la réponse harmonique au cours des utilisations répétitives du casque. Les figures 3 à 5 représentent en coupe des exemples de réalisation du coussin auriculaire annulaire selon l'invention La couche annulaire 3 perméable aux sons, qui Fait communiquer l'espace situé à l'extérieur de l'é- couteur avec la cavité de couplage est disposée, sur la Figure 3, dans une position stratifiée entre les éléments de mousse 2 qui sont élastiques, mous et imperméables aux sons Ce mode de construction crée des conditions parti- culièrement bonnes pour donner des conditions définies et reproductibles La stabilité mécanique de cette cou- che 3 perméable aux sons est garantie en particulier par le fait qu'elle est composée, sait d'une mousse réticu- lée, soit de petites billes ou particules de matière ther- moplastique frittées, soit encore d'une toile métallique possédant une structure de réseau spatial Un revêtement 9 formé d'une matière textile ou plastique perméable aux sons protège le coussin de la poussière et de la salis- sure. Sur la figure 4, on a représenté un exemple de réa- lisation analogue à celui représenté sur la figure 3 Sur la face Frontale de la partie 2 du coussin auriculaire annulaire qui est'dirigée vers le pavillon de l'oreille et qui est molle, élastique et imperméable aux sons, est fixée une couche mince 3, perméable aux sons Dans le cas d'un coussin auriculaire réalisé de cette facon, la min- ce couche annulaire 3 peut être uniquement composée d'une mousse réticulée parce que cette sorte de mousse garantit une application commode aussi bien qu'agréable sur le pa- vilon de l'oreille sans que cette couche ne subisse de modifications mécaniques ni, par conséquent, acoustiques notables Ici également, la construction de coussin auri- culaire en deux mousses différentes garantit que, dans la position d'utilisation de l'écouteur, on obtiendra des conditions définies pour la reproductibilité de la réponse harmonique Egalement dans cet exemple de réali- sation, le revêtement 9 fait d'une matière mince et per- méable aux sons protège le coussin de la poussière et de la salissure. Pour des raisons de plus grande simplicité et éga- lement de moindre coût de la fabrication, il est avanta- geux de réaliser la couche annulaire mince 3 perméable aux sons, conformément à la représentation de la figure , sous la forme d'un disque 10 dont le bord 10 a maté- rialise la couche selon l'invention d'une facon satis- faisante Cet exemple de réalisation exige que, de la même fagon que dans la forme de réalisation selon la fi- gure 4, le disque 10 soit composé d'une mousse réticulée. La partie annulaire et imperméable aux sons 2 du coussin, qui est plusieurs fois plus épaisse que la couche-mince , est réalisée en une mousse molle élastique, comme dans les exemples de réalisation précédents Cette forme de réalisation garantit également l'obtention des condi- tions définies, déjà citées plusieurs fois, lors de l'u- tilîsation d'un casque équipé de coussin auriculaire se- lon l'invention appliqué sur les oreilles. Les figures 6, 7, 8 et 9 montrent des exemples de réalisation de modes possibles de fixation du coussin au- riculaire à l'écouteur ou sur l'écouteur Comme on l'a représenté en coupe sur les figures 6, 7 et 8 un moyen- de fixation se présente sous la forme d'une plaque de montage annulaire Il qui possède à proximité de sa péri- phérie des becs 11 b destinés à s'encliqueter dans l'écou- teur L'anneau de mousse molle, élastique, imperméable aux sons, est collé sur cette plaque de montage annulaire 1 l par sa surface lla dirigée vers l'écouteur Dans cette construction, et comme on peut le voir sur la figure 6, la plaque de montage Il peut être munie d'un collet le long de son bord pour mieux contenir l'anneau de mousse. * Comme le montage la figure 7, il est également utile de prévoir un évidement annulaire comme guide pour l'anneau de mousse imperméable aux sons Dans la forme de réali- sation la plus simple, et comme on l'a représenté sur la figure 8, on prend un anneau simplement muni de becs. Si l'on veut se dispenser de l'anneau de montage 11, pour des raisons d'économie, le coussin auriculaire est collé sur le bord de la coquille S de l'écouteur par sa face 2 a dirigée vers cette coquille; ce mode de fixation est représenté en coupe partielle sur la figure 9. Afin que le son émis par l'écouteur puisse atteindre l'oreille sans obstacle, l'ouverture circulaire 12 de la plaque de montage est presque aussi grande que le cous- sin annulaire 2 Le volume enfermé dans l'évidement annu- laire du coussin peut être rempli d'une mousse réticulée 13 qui constitue alors un disque épais, comme on l'a re- présenté sur la figure 10. Bien entendu, diverses modifications pourront être apportées par l'homme de l'art aux dispositifs qui vien- nent d'être décrits uniquement à titre d'exemple sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Coussin auriculaire annulaire, composé d'au moins deux éléments réunis 1 'un à l'autres dont au moins un élément est composé d'une mousse élastique, molle, im perméable aux sons, ce coussin étant associé à une co- quille d'écouteur suprmaurale et étant caractérisé en ce que l'autre partie du coussin ( 1) est réalisée sous la forme d'une couche ( 3), de préférence annulaire,'perméa- ble aux sons, mince comparativement à l'épaisseur totale du coussin annulaire ( 1), cette couche présentant une im- pédance acoustique (R) définie qui se comporte essentiel- lement comme une résistance de frottement pour les fré- quences basses et moyennes du spectre audible, et repré- sente une liaison acoustique qui, dans la position d'uti- lisation, fait communiquer la cavité de couplage ( 4) com- prise entre la coquille ( 5) de l'écouteur et l'oreille ( 6) avec l'espace libre extérieur à la coquille de l'é- couteur. 2 Coussin auriculaire selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie annulaire du coussin ( 1) qui est composée d'une mousse élastique, molle, imper- méable aux sons, et composée de deux parties ( 2), entre lesquelles est interposée la couche perméable aux sons ( 3) qui est mince comparativement à l'épaisseur totale du coussin ( 1). 3 Coussin auriculaire annulaire selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la couche annulaire mince ( 3) est disposée contre la surface du coussin ( 12) qui est dirigée vers l'oreille, - 4 Coussin auriculaire annulaire selon la revendica- tion 3, caractérisé en ce que la couche annulaire mince ( 10 a) fait partie d'un disque ( 10) perméable aux sons, dirigé vers l'oreille et appliqué sur le pavillon ( 5) de l'oreille. Coussin auriculaire annulaire selon les revendi- cations 1 et 3, caractérisé en ce que la couche annulai- re mince ( 3) est composée d'une mousse réticulée. 6 Coussin auriculaire annulaire selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la couche annulaire mince ( 3) est composée de petites billes ou particules de ma- tière thermoplastique frittées. 7 Coussin auriculaire annulaire selon la revendica- tion 1, caractérisé en ce que la couche annulaire mince l 3) est composée d'une toile métallique en réseau spa- tial. 8 Coussin auriculaire annulaire selon l'une quel- conque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le coussin ( 1 I est fermé par une couche (Y) de matière textile ou de matière plastique mince, élastique, perméa- ble aux sons, sur son ouverture dirigée vers l'utilisa- teur en position d'utilisation.