Brevet FR2674428A1 — publié le 19921002

i La présente invention concerne des protège-oreilles destinés à protéger les oreilles de la personne qui les porte contre les effets du bruit ambiant, et elle concerne en particulier un ensemble protège- oreille comprenant un dispositif mécanique de réduction active du bruit. On connaît déjà divers types de protège-oreilles qui atténuent les sons et qui sont destinés à protéger les oreilles des personnes qui les portent contre l'effet du bruit ambiant La plupart de ces dispositifs mettent en oeuvre la rigidité du matériau constituant le protège- oreille pour la suppression du bruit On sait que la rigidité du matériau dont est formé le protège-oreille réduit efficacement les sons à des fréquences relativement élevées. Bien que les protège- oreilles d'atténuation des sons de la technique antérieure soient efficaces pour l'atténua- tion des sons à des fréquences relativement élevées, ils ne sont pas aussi efficace que voulu vis-à-vis des sons à fréquence relativement basse. On a mis au point des ensembles électroniques actifs de réduction de bruit qui comprennent un microphone, un amplificateur à réaction et un haut-parleur Dans le cas d'un protège-oreille, le haut-parleur présente le signal voulu, par exemple des informations ou de la musique Le bruit qui pénètre dans le protège-oreille depuis l'exté- rieur perturbe le signal voulu Le microphone échantillonne le bruit et le signal qui sont combinés et transmis à un amplificateur à rétroaction. L'amplificateur à rétroaction reçoit les deux signaux d'entrée, l'un du microphone et un autre de l'en- trée du haut-parleur L'amplificateur à rétroaction reçoit le signal d'entrée du haut-parleur et l'utilise pour soustraire le signal voulu de la combinaison de ce signal et du bruit si bien que, après soustraction, le signal de sortie de l'amplificateur est uniquement constitué par le bruit Ce signal de bruit est inversé et ajouté au signal voulu d'entrée du haut-parleur La partie inversée de bruit du signal de sortie du hautparleur se combine alors au bruit qui pénètre dans le protège-oreille et le compense. En conséquence, seul le signal voulu, sans perturbation due au bruit, atteint l'oreille de l'utilisateur. Les ensembles électroniques actifs de réduction de bruit, par exemple du type décrit, sont efficaces à de faibles fréquences inférieures à 2 000 Hz Cependant, les protège-oreilles ayant de tels ensembles électroniques actifs de réduction de bruit sont extrêmement coûteux. L'invention a pour objet un ensemble protège-oreille qui protège efficacement les oreilles de la personne qui le porte contre le bruit ambiant. Elle concerne aussi un ensemble protège-oreille qui est particulièrement efficace aux basses fréquences. Elle concerne aussi un ensemble protège-oreille qui assure une réduction active du bruit. Elle concerne aussi un ensemble protège-oreille qui est relativement peu coûteux compte tenu du résultat obtenu. Elle concerne aussi un ensemble protège-oreille dont la construction et le fonctionnement sont relativement simples compte tenu du résultat obtenu. D'autres caractéristiques et avantages de l'inven- tion seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'exemples de réalisation, faite en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est une vue en élévation frontale d'un casque ayant l'ensemble protège-oreille selon l'invention; la figure 2 est une coupe de l'ensemble protège- oreille selon l'invention; la figure 3 A est une vue éclatée d'une première partie de l'ensemble protège-oreille selon l'invention; la figure 3 B est une vue éclatée d'une autre partie de l'ensemble protège- oreille selon l'invention; et la figure 4 est une vue partielle représentant des détails d'un élément de l'ensemble protège- oreille selon l'invention. Les ensembles protège-oreilles destinés à atténuer le son, connus dans la technique antérieure, comportent une coquille relativement rigide qui entoure l'oreille de la personne qui la porte La périphérie de la coquille porte un joint élastique d'oreille supporté au contact de la partie de la tête qui entoure l'oreille. On a découvert selon l'invention que des protège- oreilles d'atténuation sonore de la technique antérieure transmettaient le bruit à basses fréquences par pompage du joint d'étanchéité de l'oreille L'expression "basses fréquences" désigne les fréquences qui sont par exemple proches de 1 000 Hz et plus faibles De manière connue, le son se déplace sous forme d'ondes de pression dans l'air. Lorsque ces ondes de pression sont au contact d'un protège- oreille, elles lui appliquent une force qui est fonction de la différence de pression entre l'air de l'onde et l'air présent dans le protège-oreille Cette force est en outre fonction de la surface du protège-oreille parallèlement au plan du joint d'étanchéité Il faut noter que la force créée exerce une pression ou une traction sur le protège- oreille Le protège-oreille agit lui-même sur le joint d'étanchéité de l'oreille et, comme il constitue l'élément le plus souple de l'ensemble d'atténuation, c'est lui qui se comprime ou se dilate le plus. On peut facilement noter que la compression et la dilatation du joint d'étanchéité provoque une augmentation et une réduction en alternance du volume d'air à l'inté- rieur du protège-oreille Comme la quantité d'air reste la même, la pression de l'air dans le protège-oreille augmente et diminue avec le volume variable J'ai découvert que ce pompage du protège-oreille sur le joint d'étanchéité était la cause principale de la transmission du bruit à basses fréquences à l'intérieur du protège-oreille. On se réfère maintenant aux dessins pour la descrip- tion plus détaillée de l'ensemble protège-oreille destiné à être incorporé à un casque protecteur portant la référence générale 10, ayant une coquille dure 12 et un revêtement interne 14 et qui a une sangle 16 de nuque et une sangle 18 de menton Le revêtement 14 a des supports respectifs 20 et 22 de protège-oreille qui, de manière connue, ont des ouvertures dans lesquelles sont montés les protège- oreilles, de la manière décrite dans la suite. Le support gauche 20 porte un ensemble protège- oreille gauche 24 qui peut par exemple comporter un bras 26 de manoeuvre d'un interrupteur électrique Le support droit 22 porte un ensemble protège-oreille droit 28 qui supporte un bras portant un microphone 30 Les deux ensembles protège-oreille 24 et 28 peuvent avoir la construction selon l'invention, décrite plus en détail dans la suite. On se réfère maintenant aux figures 2 à 4; l'en- semble protège-oreille comprend une coquille relativement rigide 32 formée de tout matériau convenable, par exemple d'un copolymère d'acrylonitrile-butadiène-styrène De manière connue, la coquille 32 est réalisée avec une paire de flasques périphériques distants formant une gorge 34 qui loge la partie de formation d'ouvertures de l'un des supports 20 ou 22 du revêtement 14, et supportant ainsi l'ensemble sur le casque 10 De manière connue dans la technique, lorsque le casque 10 est porté, les ensembles protège-oreilles 24 et 26 sont repoussés vers la tête de la personne qui porte le casque. L'ensemble selon l'invention comporte un cylindre 36 ayant des extrémités ouvertes, usinées dans un matériau convenable tel qu'un copolymère d'acrylonitrile-butadiène- styrène et formé avec un flasque 38 à son extrémité interne Une ouverture 40 de la plaque 42 de support, formée du même matériau, loge le cylindre 36 Le flasque 38 est collé à la plaque 42 par un adhésif convenable, par exemple une résine époxyde ou analogue De même, la plaque 42 est collée à l'extrémité ouverte du protège-oreille 32. Un prolongement 44 de coquille formé d'un matériau convenable relativement rigide, par exemple celui de la coquille 32, a une paire de joues 46 et 48 formées du même matériau, collées dans le prolongement 44 Ce dernier, avec ses joues 46 et 48, est fixé à la plaque 42 par une résine époxyde ou analogue. Une plaque 50 d'extrémité formée d'une résine de synthèse convenable qui est relativement rigide, est réalisée avec une ouverture 52 ayant des cavités 54 et 56 sur les côtés, pour une raison indiquée dans la suite Un dispositif convenable quelconque, par exemple des vis, assure la fixation de la plaque 50 d'extrémité sur les blocs 46 et 48. Le cylindre 36 loge un piston 62 qui est normalement rappelé afin qu'il sorte de la coquille 32 et soit repoussé vers l'oreille de la personne qui porte le protège-oreille par un ressort 60 qui peut être par exemple un bloc de mousse de polyuréthanne élastique ou une série de tampons de ce matériau Le piston 62 est formé d'une résine de synthèse convenable. La périphérie du piston 62 porte un joint d'étan- chéité 64 collé au piston par tout dispositif convenable. Le joint 64 d'étanchéité est formé d'un revêtement 66 d'un film de polyuréthanne formé sous vide ayant une épaisseur de 0,38 mm, entourant un corps annulaire 68 d'un matériau élastique, par exemple une mousse de polyuréthanne. Un haut-parleur 70 (écouteur) est retenu sur le piston 62 par un organe 72 de retenue formé d'aluminium usiné Des vis 75 peuvent être utilisées pour la fixation de l'organe 72 de retenue sur le piston 62 Deux demi- rouleaux 74 et 76 usinés dans un matériau convenable sont collés à la surface 72 de retenue, en positions coaxiales. Les axes des demi-rouleaux 74 et 76 se trouvent sur l'un de deux axes orthogonaux qui sont normalement disposés dans un plan parallèle au plan du joint d'étanchéité décrit dans la suite. Une plaque 78 est usinée dans de l'aluminium Elle se trouve dans un plan parallèle au plan du joint d'étan- chéité de l'oreille, décrit dans la suite, entre les rouleaux 74 et 76 et les rouleaux fixés au pied décrit dans la suite. Un pied 80 ayant une ouverture centrale 81 est formé sous vide d'une résine synthétique Deux demi-rouleaux 82 et 84 sont découpés Le pied 80 est découpé pour le loge- ment des demi-rouleaux 82 et 84 Les rouleaux 82 et 84 sont collés au pied 80 coaxialement, leurs axes étant normale- ment sur l'autre des deux axes orthogonaux. L'ensemble protège-oreille comprend un joint d'étan- chéité d'oreille portant la référence générale 86 et formé d'un revêtement 88 d'un film de polyuréthanne formé sous vide de 0,38 mm et d'un corps central 90 d'une mousse élastique de polyuréthanne Le joint 86 d'étanchéité comporte une lèvre élastique 92 qui est tendue sur le bord de la plaque 50 d'extrémité afin que toutes les parties soient retenues en position assemblée de la manière décrite dans la suite. Au cours de la fabrication de l'ensemble protège- oreille selon l'invention, des ensembles protège-oreilles existants sont d'abord découpés pour la formation de la partie 32 de coquille Le cylindre 36 et la plaque 42 sont usinés dans un matériau convenable, par exemple un copoly- mère d'acrylonitrile-butadiène-styrène Ces éléments sont alors collés dans la coquille 32 Le prolongement 44 est mis en forme sous vide à partir d'une résine de synthèse convenable et est collé à la plaque 42 La mousse est découpée afin qu'elle forme le ressort 60 et la mousse 68 du joint 64 d'étanchéité Le revêtement 66 est alors formé sous vide et est appliqué à la mousse 68 pour la formation du joint d'étanchéité 64 Le pied 80 est formé sous vide et est découpé à la configuration voulue Le piston 62, l'organe de retenue 72 et les rouleaux 74, 76, 82 et 84 sont usinés -Les rouleaux 74 et 76 sont collés à l'organe de retenue 72 et les rouleaux 82 et 84 sont collés au pied Ensuite, l'organe 72 de retenue de haut-parleur et le piston 62 sont vissés, le haut-parleur 70 (écouteur) étant à l'intérieur Ensuite, le ressort 60, l'ensemble formé par le piston 62 et l'organe 72 de retenue, et la plaque 78 sont chargés dans la coquille et la plaque 50 d'extrémité est vissée sur place Enfin, le pied 80 est placé contre la plaque 78 par disposition des rouleaux 82 et 84 dans les cavités 54 et 56 et le joint d'étanchéité 86, qui peut être d'un type connu dans la technique, est appliqué sur la plaque 50 d'extrémité afin qu'il maintienne le pied en position. Lorsque les opérations précitées de montage sont terminées, les ensembles protège-oreilles gauche et droit 24 et 26 sont montés dans les ouvertures formées dans les supports 20 et 22 La personne commence alors à placer le casque 10 Lorsque les protège-oreilles passent au niveau des oreilles, la personne qui les porte repousse la partie inférieure du pied 80 de manière que la partie supérieure bascule vers l'extérieur et la partie supérieure de l'oreille pénètre à la partie supérieure du pied Les protège-oreilles sont alors mis en position d'être portés et la personne qui les porte repousse ses lobes dans l'ouverture du pied Enfin, le montage du casque est ajusté. Il faut noter, d'après la description qui précède, que le cylindre 36 est fixé rigidement au protège-oreille formé de la coquille 32 et du prolongement 44 En outre, la plaque 42 sépare en fait le protège-oreille en deux chambres séparées, une qui se trouve à droite de la plaque 42 sur la figure 2 et l'autre qui se trouve à gauche. Lors de l'utilisation du dispositif, le pied 80 est en appui contre la tête de la personne qui le porte, autour de son oreille, dans l'ouverture du joint 86 d'étanchéité. Grâce aux rouleaux 82 et 84, à la plaque 78 et à l'organe de retenue 72, le piston est maintenu en position par rapport à la tête de la personne qui le porte. Sous l'action des forces de vibration appliquées à la coquille 82, celleci peut se déplacer vers l'intérieur par rapport à la tête de la personne qui la porte en comprimant le joint 86 d'étanchéité et en réduisant le volume de la chambre à droite de la plaque 42 Inversement, si la coquille a tendance à s'écarter, ce volume a tendance à augmenter Lorsque la coquille se déplace vers l'inté- rieur, le piston 62 se déplace vers l'extérieur par rapport à la chambre Comme la section du piston est à peu près égale à celle de l'ouverture du joint d'étanchéité de l'oreille, le volume reste pratiquement constant Comme le volume de la chambre placée à droite de la plaque 42 reste constant, l'air de la chambre ne subit pas de compression ni de dilatation si bien qu'aucun bruit n'est transmis à l'oreille. Comme décrit précédemment, le pied 80 doit rester à plat contre la tête Lorsque la coquille a tendance à basculer par rapport au plan du pied, l'ensemble de la plaque 78 et les paires de rouleaux 82 et 84 et 74 et 76 constituent un joint universel qui empêche la déconnexion de l'axe d'entraînement du piston vers les rouleaux et vers le pied lorsque la coquille pivote par rapport au pied. Ainsi, l'invention concerne un ensemble protège- oreille qui protège efficacement l'oreille de la personne qui le porte contre le bruit ambiant Cet ensemble est particulièrement efficace aux basses fréquences Il assure une réduction active du bruit Il est relativement peu coûteux compte tenu des résultats obtenus Sa construction et son fonctionnement sont simples. Bien entendu, diverses modifications peuvent être apportées par l'homme de l'art aux ensembles protège- oreilles qui viennent d'être décrits uniquement à titre d'exemples non limitatifs sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1 Ensemble protège-oreille, destiné à protéger l'oreille de la personne qui le porte contre le bruit ambiant, caractérisé en ce qu'il comprend en combinaison une coquille relativement rigide ( 32) destinée à entourer l'oreille d'une personne qui le porte et à entourer un espace communiquant avec l'oreille de cette personne, un joint élastique d'étanchéité ( 86) porté par la coquille et ayant une ouverture permettant au joint d'étanchéité d'être au contact de la tête de ladite personne autour de son oreille, et un dispositif ( 36, 62) sensible à la flexion du joint d'étanchéité sous l'action du bruit ambiant et destiné à maintenir le volume de cet espace à une valeur sensiblement constante. 2 Ensemble selon la revendication 1, dans lequel le dispositif destiné à maintenir le volume à une valeur constante comprend un élément mobile ( 62), un dispositif ( 36) de montage de l'élément mobile sur la coquille afin qu'il se déplace par rapport à elle, et un dispositif ( 80, 82, 84, 74, 76, 78) sensible au déplacement de la coquille par rapport à la tête de ladite personne et destiné à déplacer l'élément par rapport à la coquille de manière que le volume reste pratiquement constant. 3 Ensemble selon la revendication 2, caractérisé en ce que le dispositif destiné à déplacer l'élément par rapport à la coquille comporte un dispositif ( 60) destiné à maintenir l'élément en position fixe par rapport à la tête de la personne. 4 Ensemble selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif destiné à maintenir le volume à une valeur pratiquement constante comprend un dispositif formant un cylindre ( 36) à l'intérieur de la coquille afin qu'une chambre soit adjacente à l'oreille de ladite per- sonne, un piston ( 62) disposé dans le cylindre afin que la chambre forme ledit espace, et un dispositif ( 60) destiné à maintenir le piston en position fixe par rapport à la tête de ladite personne. Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le joint d'étanchéité d'oreille a une ouverture de taille prédéterminée, la face du piston ayant une dimension approximativement égale à celle de l'ouverture. 6 Ensemble selon la revendication 4, caractérisé en ce que le dispositif destiné à maintenir le piston en position fixe comporte un dispositif ( 60) destiné à repous- ser le piston vers la tête de ladite personne et un dispo- sitif comprenant un pied ( 80) qui est au contact de la tête de ladite personne et destiné à agir contre le dispositif de rappel. 7 Ensemble selon la revendication 6, caractérisé en ce que le pied a une ouverture ( 81) destinée au passage de l'oreille de ladite personne, le pied étant destiné à être au contact de la tête de ladite personne autour de l'oreille dans l'ouverture du joint d'étanchéité. 8 Ensemble selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif ( 82, 84, 74, 76, 78) formant un joint universel accouplant le pied au piston. 9 Ensemble protège-oreille destiné à protéger l'oreille d'une personne contre le bruit ambiant, caracté- risé en ce qu'il comprend en combinaison un premier organe ( 32) analogue à une coquille et destiné à entourer l'oreille de ladite personne, un second organe ( 62), un dispositif ( 36) de montage du second organe sur le premier organe afin qu'un espace communiquant avec l'oreille de ladite personne soit enfermé et afin qu'il puisse se déplacer par rapport au premier organe, un dispositif ( 60) de maintien de l'un des organes en position fixe par rapport à la tête de ladite personne, et un joint élastique d'étanchéité ( 86) placé entre l'autre organe et la tête de ladite personne, la disposition étant telle que le second organe se déplace par rapport au premier organe lorsque le joint d'étanchéité fléchit sous l'action du bruit ambiant, et assure ainsi le maintien du volume dudit espace à une valeur pratiquement constante. il Ensemble selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de maintien assure le maintien du second organe en position fixe, et le joint élastique d'étanchéité est supporté par le premier organe. 11 Ensemble protège-oreille destiné à protéger l'oreille d'une personne contre le bruit ambiant, caracté- risé en ce qu'il comprend en combinaison un protège-oreille ( 32) destiné à entourer l'oreille de ladite personne, un joint élastique d'étanchéité ( 86) porté par le protège- oreille et ayant une ouverture permettant au joint d'étan- chéité d'être au contact de la tête de ladite personne autour de l'oreille, un dispositif formant un cylindre ( 36) à l'intérieur du protège-oreille, le cylindre ayant une ouverture d'extrémité tournée vers l'oreille de ladite personne, un piston ( 62) monté afin qu'il se déplace dans le cylindre et ayant une face délimitant, dans le protège- oreille, un espace débouchant vers l'oreille de ladite personne, un dispositif ( 60) destiné à rappeler le piston vers l'oreille de ladite personne, un pied ( 80) destiné à loger l'oreille de ladite personne et à être au contact de la tête de ladite personne autour de l'oreille dans l'ou- verture du joint d'étanchéité, et un dispositif ( 82, 84, 74, 76, 72) raccordant le pied au piston afin qu'il main- tienne le piston en position fixe par rapport à la tête de ladite personne, si bien que la flexion du joint d'étan- chéité sous l'action du bruit ambiant parvenant sur le protège-oreille déplace le piston par rapport au protège- oreille et maintient à une valeur pratiquement constante le volume de l'espace. 12 Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'il comporte un transducteur acoustique ( 70) porté par le piston. 13 Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que la face du piston a une surface approximativement égale à celle de l'ouverture du joint d'étanchéité d'oreille. 14 Ensemble selon la revendication 11, caractérisé en ce que le dispositif de raccordement comprend un joint universel ( 74, 76, 82, 84). Ensemble selon la revendication 14, caractérisé en ce que le joint universel comprend des premiers rouleaux ( 82, 84) placés sur le pied, les premiers rouleaux pouvant tourner autour d'un premier axe d'une paire d'axes orthogo- naux, une plaque ( 78) qui est au contact des premiers rouleaux, et des seconds rouleaux ( 74, 76) placés sur la plaque, les seconds rouleaux pouvant tourner autour de l'autre des axes orthogonaux, les seconds rouleaux étant au contact du piston.