Brevet FR2676642A1 — publié le 19921127

L'invention concerne une protection auditive comportant des moyens d'atténuation sélective des sons extérieurs et des moyens d'atténuation maximale, non sélective, de ces sons, le mode de fonctionnement en atténuation sélective ou en atténuation maximale étant sélectionné à l'aide d'un obturateur à commande manuelle. Un tel équipement, qui permet une sélection rapide entre deux régimes de protection, est particulièrement utile lorsque l'utilisateur est exposé à des bruits élevés qui se manifestent tour à tour de manière continue et de manière impulsionnelle C'est le cas par exemple des équipages d'avions militaires ou de véhicules de combat en exercice, ainsi que des fantassins, qui sont exposés aux bruits continus, parfois de niveau élevé ( 120 ou 140 d B SPL), des moteurs, et à des bruits impulsionnels, occasionnels ou intermittents et de niveau élevé ou même très élevé (jusqu'à d B SPL), tels que des bruits d'armes. Ce peut être le cas également du personnel travaillant à l'exploitation de carrières ou à la percée de tunnels à l'explosif Le bruit continu des haveuses et autres engins d'extraction et le bruit impulsionnel des explosions peuvent nécessiter le port d'une protection auditive du type perfectionné concerné par l'invention. En fonction des conditions d'exposition, l'utilisateur d'une protection du type défini plus haut choisit, par un geste très simple et sans changer de protection, entre deux modes de fonctionnement: l'un en atténuation sélective, par lequel s'opère un filtrage des sons parvenant à l'oreille, en fonction de leur intensité et de leur fréquence et selon qu'il s'agit de bruits impulsionnels ou continus, et l'autre en atténuation maximale par lequel tous les sons sont atténués. En mode d'atténuation sélective, l'atténuation des sons est faible pour une gamme de fréquences définie, et elle augmente pour les sons de fréquence supérieure à ceux de la gamme définie Lorsqu'il s'agit de sons impulsionnels, -2- l'atténuation est immédiate dès lors que les sons atteignent un niveau d'intensité suffisant Une application du fonctionnement d'une protection auditive en atténuation sélective est la transmission intelligible de la parole dans un environnement perturbé par des bruits impulsionnels tels que des bruits d'armes Dans ce cas, la gamme de fréquences définie pour une faible atténuation est celle caractéristique de la transmission intelligible de la parole (limite supérieure: 1 000 à 3 000 Hz). Contrairement à l'atténuation sélective, qui a une fonction de filtre et est d'autant plus efficace que le bruit impulsionnel est plus fort, l'atténuation maximale bloque tous les sons sur toute la gamme des fréquences et indépendamment de leur nature et de leur niveau. Une protection auditive combinant ces deux modes d'atténuation est connue d'après le FR-A-2 014 846, sous la forme d'une coquille adaptée pour recouvrir l'oreille de l'utilisateur Cette coquille comprend un filtre acoustique à atténuation sélective et un clapet acoustique pour isoler l'oreille des bruits extérieurs Le fonctionnement en atténuation sélective utilise le volume d'air, enfermé entre l'oreille de l'utilisateur et la coquille, comme élément capacitif, ainsi qu'un élément formant impédance acoustique. Par son principe même, cette protection est relativement volumineuse et-non compatible avec un casque de protection si elle n'est pas déjà intégrée à ce dernier En outre, la présence de pièces de centrage et de positionnement des filtres exposent la coquille à des problèmes d'étanchéité et de fonctionnement. L'invention a pour but de réaliser une protection auditive qui soit fiable et non exposée à un déréglage de ses composants, peu encombrante de manière à autoriser accessoirement le port d'un casque de protection ou d'un masque, et de faible coût de fabrication. Suivant l'invention, la protection auditive du type défini en introduction est caractérisée en ce qu'elle comprend un corps souple allongé destiné à venir en contact périphérique étanche avec les parois du conduit auditif, le corps souple étant traversé axialement par un canal dans lequel sont situés les moyens d'atténuation sélective, et en ce que l'obturateur est solidaire du corps souple. Du fait qu'elle s'insère dans le conduit auditif de l'utilisateur, cette protection présente un encombrement minimum qui la rend compatible avec le port d'un masque ou d'un casque, de préférence, dans ce cas, pour un fonctionnement en mode d'atténuation maximale Elle allie les avantages d'une protection du type "bouchon d'oreille" à ceux d'une protection acoustique perfectionnée filtrant les sons en fonction d'une gamme de fréquence définie et de leur intensité. Avantageusement, le corps souple est tronconique et comporte sur sa surface extérieure des flasques souples de diamètre croissant de l'extrémité aval à l'extrémité amont. L'étanchéité est ainsi réalisée entre le corps souple et les parois du conduit auditif, le premier s'adaptant parfaitement au second et permettant sa réalisation dans une seule taille pour convenir à la plupart des conduits auditifs. De préférence, les moyens d'atténuation sélective sont des moyens passifs qui assurent, dans le canal de liaison, une transmission acoustique non linéaire. Une telle transmission est avantageusement obtenue lorsque le canal comporte, du côté de son extrémité aval, une cloison transversale en contact périphérique étanche avec les parois du canal, cette cloison présentant au moins une ouverture assurant la continuité du canal qui relie les deux extrémités du corps souple et les ouvertures étant calibrées pour laisser passer une gamme de fréquences définie. Ainsi, les sons de faible niveau compris dans cette gamme de fréquences ont un écoulement laminaire à travers les ouvertures calibrées et ne sont que très faiblement atténués lorsqu'ils parviennent au tympan de l'utilisateur Par -4- contre, les sons de niveau élevé ou très élevé ont un écoulement turbulent et sont de ce fait atténués Les sons impulsionnels sont très atténués dès lors que leur intensité est suffisante pour empêcher leur passage à travers les ouvertures calibrées de la cloison. L'effet de transmission acoustique non linéaire produit par la cloison transversale à orifices calibrés peut être avantageusement renforcé lorsque le canal qui relie les deux extrémités du corps souple est constitué de plusieurs tronçons de canal coaxiaux au corps souple. Dans un mode de réalisation particulièrement simple et économique, l'obturateur est un bouchon conçu pour s'engager de manière étanche dans l'extrémité amont du corps souple. D'autres particularités et avantages de l'invention apparaîtront encore dans la description ci-après. Aux dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs: la figure 1 est une coupe longitudinale partielle d'une protection auditive conforme à l'invention, placée dans le conduit auditif d'un utilisateur, en mode d'atténuation maximale; la figure 2 est une coupe longitudinale partielle à plus grande échelle de la protection auditive de la figure 1; la figure 3 est une coupe longitudinale partielle, conforme à la figure 2, la protection auditive étant cette fois en mode d'atténuation sélective; la figure 4 est une coupe longitudinale partielle, d'une protection auditive, selon une variante de l'invention, en mode d'atténuation sélective. Dans la réalisation selon les figures 1 à 3, la protection auditive comprend un corps allongé 1 d'environ 1,5 cm de longueur, de forme tronconique, en une matière souple telle qu'un caoutchouc silicone, un polyester ou polyéthylène Le corps 1 est traversé axialement par un canal 2 qui peut être obturé de manière étanche par un bouchon 3 rattaché à l'extrémité la plus large du corps 1 par un cordon souple 4 Le bouchon 3 est fait d'une matière plastique de rigidité supérieure ou égale à celle du corps 1 Outre les matières citées pour le corps, il peut être en altuglass ou résine époxy. A la figure 1 on voit le corps 1 en place dans le conduit auditif 5 d'un utilisateur, l'extrémité la moins large ou extrémité aval étant du côté du tympan, tandis que l'extrémité la plus large, ou extrémité amont, donne sur l'extérieur dans le pavillon de l'oreille Le bouchon 3 se trouve engagé dans le canal 2, fermant ainsi la communication entre les extrémités amont et aval du corps souple 1 de sorte que la protection se trouve en mode d'atténuation maximale des sons extérieurs Le cordon 4 du bouchon 3 peut servir de butée à l'enfoncement de la protection dans le conduit auditif 5 et constitue également une prise pour son retrait. Des flasques annulaires souples 6, venues de matière sur la surface extérieure du corps souple 1, assurent l'étanchéité entre le corps 1 et les parois du conduit auditif 5 Ces flasques sont de diamètre croissant de l'aval à l'amont, ce qui, combiné à la forme tronconique du corps 1, permet d'enfoncer la protection plus ou moins profondément dans le conduit auditif, en fonction de la forme de ce dernier, au moins le flasque situé le plus en amont à l'intérieur du conduit 5 garantissant l'étanchéité périphérique en prenant appui contre les parois de ce dernier. On va maintenant décrire les moyens d'atténuation sélective caractéristiques de la protection auditive conforme à l'invention Quelle que soit la réalisation considérée, celle des figures 1 à 3 ou bien la variante de la figure 4, les moyens d'atténuation sélective sont situés dans le canal qui relie les extrémités amont et aval du corps souple 1. En référence aux figures 1 à 3, le canal 2 est composé de deux tronçons principaux, 7 et 8, qui se -6- distinguent en particulier par leur section différente Les deux tronçons 7, 8 sont chacun de section cylindrique constante mais l'extrémité aval du tronçon 7 se rétrécit de manière abrupte par un épaulement annulaire 9 dont le diamètre intérieur détermine la section du tronçon de canal 8 Dans la paroi 8 a du canal 2, du côté de l'extrémité aval du corps souple 1, est ménagée une gorge annulaire 10 dans laquelle est maintenue, en contact périphérique étanche avec la paroi 8 a du canal 2, une rondelle transversale 11 La rondelle 11 est constituée d'une matière plus rigide que celle du corps 1 car il importe qu'elle ne se déforme pas du fait de son introduction dans l'oreille: elle peut être en métal inoxydable (par ex en acier inox, laiton chromé ou doré) ou en une matière plastique rigide (par ex en altuglass ou téflon) Son diamètre extérieur est compris entre 2 et 5 mm, en fonction de son emplacement dans le corps souple 1 et de la taille de ce dernier. La rondelle 11 présente un trou central 12 calibré pour laisser passer une gamme de fréquences définie Le calibrage du trou peut ainsi être adapté pour laisser passer les fréquences n'excédant pas 3 000 Hz si l'on souhaite que les fréquences caractéristiques de la transmission intelligible de la parole (limite supérieure de 1 000 à 3 000 Hz) atteignent, sans atténuation sensible, l'oreille interne de l'utilisateur Le calibrage du trou central pour une certaine gamme de fréquences entraîne, en présence de sons impulsionnels de niveau élevé (plus de 120 ou 140 d B SPL), la formation de turbulences qui gêne leur transmission et se traduit par une atténuation sensible pour l'utilisateur Les sons impulsionnels d'intensité élevée ou même très élevée (jusqu'à 190 d B SPL) seront particulièrement atténués car ils percuteront la rondelle Il et ne pourront franchir l'ouverture calibrée 12 qu'en subissant une forte atténuation. Les essais ont montré que, pour favoriser une transmission intelligible de la parole, par exemple des -7- ordres donnés à l'utilisateur, et pour préserver la faculté de ce dernier d'identifier et de localiser les sources sonores, le trou 12 devait avoir un diamètre compris entre 0,1 et 0,7 mm, l'épaisseur axiale de la rondelle étant comprise entre 0,1 et 5 mm Le seuil de fréquences en-deçà duquel il n'y a pratiquement pas d'atténuation est d'autant plus élevé que le trou calibré 12 est plus grand Le calibrage du trou 12, l'épaisseur axiale de la rondelle 11, son emplacement dans le canal 2 et la section des tronçons de canal 7 et 8 peuvent être déterminés de manière à atténuer préférentiellement tel ou tel domaine de fréquences jugé nocif, auquel l'utilisateur est susceptible d'être exposé, tout en optimisant la transmission de la communication parlée. Ainsi, lorsque le canal 2 n'est pas obturé par le bouchon 3, il met le tympan de l'utilisateur en communication avec les bruits extérieurs La structure du canal assure entre les deux extrémités du corps souple 1 une transmission acoustique non linéaire de type passif qui se traduit par une atténuation sélective des sons en fonction de leur fréquence, de leur intensité et leur nature (sons continus ou impulsionnels) Dans l'application privilégiant la transmission de la parole, l'utilisateur reçoit les messages de communication parlée tout en étant protégé contre les bruits impulsionnels élevés ou très élevés, tels que les bruits d'armes ou les déflagrations. Les moyens d'atténuation sélective atténuent également les bruits continus d'une fréquence supérieure au seuil fixé, ainsi que les bruits continus d'intensité élevée en empêchant leur écoulement laminaire Des turbulences se forment et atténuent la transmission de ces sons mais leur atténuation est insuffisante pour épargner à l'utilisateur une fatigue auditive dès lors que ces bruits continus sont d'intensité et de durées élevées comme peuvent l'être les bruits de transport Dans ce cas, l'utilisateur engage, d'un simple geste de la main, le bouchon 3 dans le canal 2 Ainsi -8 obturée (figures 1 et 2), la protection auditive fonctionne en mode d'atténuation maximale: l'ensemble du conduit auditif de l'utilisateur est isolé de manière étanche des bruits extérieurs sur toute la gamme des fréquences. L'épaulement annulaire 9 par lequel se rétrécit la section du canal 2 à l'extrémité aval du tronçon 7, sert de butée à l'enfoncement du bouchon 3 Ce dernier, une fois en place dans le tronçon de canal 7, fait suffisamment saillie pour pouvoir en être extrait sans retirer la protection, lorsque l'utilisateur veut rétablir le mode de fonctionnement en atténuation sélective. On va maintenant décrire une variante de réalisation, en référence à la figure 4: Le corps souple 1 est traversé axialement par un canal 20 constitué d'une succession de tronçons cylindriques de section différente qui assurent une transmission acoustique non linéaire Le corps souple 1 comporte, dans sa partie médiane une cloison transversale 21 venue de matière et de même axe YY' que le corps souple 1 Cette dernière est traversée de plusieurs orifices 23, dont seulement deux sont visibles sur la figure 4 en coupe, mais qui sont de préférence au nombre de six ou huit et sont d'axe parallèle à l'axe YY' Les orifices 23 sont situés sur une même couronne annulaire qui délimite une zone pleine 24 de la cloison 21, sur laquelle est centrée, du côté de la face 25 tournée vers l'extrémité amont du corps souple, une tige 26 d'axe YY', de section cylindrique, venue de matière avec le corps souple 1 et la cloison transversale 24 La tige 26 s'étend au-delà de l'extrémité amont du corps souple 1 et se termine par une butée 27 Sur cette tige 26 est monté coulissant un bouchon d'axe YY' constitué en l'un des matériaux de matière plastique indiqués pour le bouchon 3 de la réalisation précédemment décrite. Les orifices 23 sont reliés en amont à un espace annulaire 22 défini entre la paroi intérieure 28 du corps souple 1, en amont de la cloison 21, et la tige 26 A l'aval, 9- les orifices 23 débouchent dans un tronçon de canal 29 de même axe YY' que le corps souple 1 L'extrémité aval du tronçon de canal 29 est rétrécie de manière abrupte par un épaulement annulaire 30 qui définit la section du tronçon de canal 31 à l'extrémité aval du canal 20 Dans la paroi du tronçon 31 est ménagée une gorge annulaire 39 dans laquelle est maintenue, en contact périphérique étanche, une rondelle 33, analogue à la rondelle 11 de la réalisation des figures 1 à 3, et traversée par un orifice central 34 calibré. La succesion des tronçons de canal 22, 23, 29 et 31, avec interposition dans ce dernier de la cloison 33 à orifice calibré, assurent, comme dans la réalisation des figures 1 à 3, une transmission acoustique non linéaire qui se traduit par une atténuation sélective des sons en fonction de la gamme de fréquences choisie pour traverser en régime laminaire l'orifice calibré 34 Le passage des sons d'intensité élevée est affecté par des turbulences qui les atténuent Les sons impulsionnels d'intensité élevée ou très élevée sont bloqués de sorte que l'utilisateur les reçoit extrêmement atténués. Comme on le remarque à la figure 4, les canaux 23 d'axe parallèle débouchent par un épaulement annulaire d'élargissement 32 dans le tronçon de canal 29 d'axe YY', alors qu'en principe les tronçons de canal débouchent par leur extrémité aval dans un tronçon de canal de section inférieure L'élargissement de la section à la sortie des canaux 23 permet d'éviter, du fait de la proximité de l'épaulement de rétrécissement 30, que des turbulences ne se forment également lors du passage des fréquences appartenant à la gamme choisie pour une atténuation minimale Par contre, le tronçon de canal 22 d'axe YY' débouche dans un tronçon de canal coaxial 29 de section inférieure, le rétrécissement étant réalisé par l'épaulement annulaire 25 de la cloison transversale 24 jusqu'à la couronne d'orifices 23. Le bouchon 35 coulisse librement sur une longueur de tige a comprise entre deux élargissements 40, 41 de la -10- section de la tige 26 au- delà desquels le coulissement du bouchon 35, vers l'aval et vers l'amont, respectivement, se fait avec friction L'élargissement 40, qui délimite sur la partie de tige située à l'intérieur du corps souple 1, une zone b de section élargie, assure ainsi l'étanchéité périphérique entre la zone b de la tige 26 et la paroi de l'orifice central 36 du bouchon 35, lorsque ce dernier est engagé dans l'espace annulaire 22 L'élargissement 41 assure, jusqu'à la butée 27, le blocage du bouchon 30 sur la partie de tige c, en position éloignée de l'extrémité amont du corps souple 1 afin de ne pas gêner la transmission des sons extérieurs. Le bouchon 35 est constitué à sa partie aval d'un corps cylindrique 37, de diamètre sensiblement égal ou à peine supérieur à celui de l'espace 22 pour assurer une obturation étanche, et il est surmonté à l'amont d'un plateau cylindrique 38, centré sur le corps 37 et de diamètre supérieur à ce dernier Le plateau 38 sert de butée à l'enfoncement du bouchon 35 et contribue à assurer l'étanchéité périphérique entre le bouchon et la paroi intérieure 28 du corps souple 1. Entre la butée 27 et la position d'obturation étanche dans laquelle le plateau 38 est en butée contre l'extrémité amont du corps souple 1, le bouchon 35 peut être déplacé sur la tige 26 au gré de l'utilisateur, pour atténuer plus ou moins les bruits extérieurs La variante de réalisation selon la figure 4 offre ainsi des moyens d'atténuation additionnelle progressive entre le mode d'atténuation sélective et le mode d'atténuation maximale. La protection auditive conforme à l'invention permet à l'utilisateur de sélectionner rapidement un mode de protection en fonction des conditions d'exposition Elle est particulièrement bien adaptée aux contraintes opérationnelles rencontrées en environnement militaire, du fait des nombreux avantages qu'elle présente: légèreté, faible coût, robustesse, compatibilité avec d'autres équipements tels que -11 - casques, serre-têtes, masques Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et on peut apporter à ceux- ci de nombreuses modifications sans sortir du cadre de l'invention. Ainsi, au lieu d'un orifice calibré unique, la cloison peut en comporter plusieurs, sous forme de trous ou de fentes dont la section sera d'autant plus réduite qu'ils seront plus nombreux. L'obturateur permettant le fonctionnement en mode d'atténuation maximale pourrait être constitué par une valve rotative ou tout autre moyen permettant de couper la communication entre les deux extrémités du corps souple. -12- Revendications 1 Protection auditive comportant des moyens d'atténuation sélective des sons extérieurs et des moyens d'atténuation maximale, non sélective, de ces sons, le mode de fonctionnement en atténuation sélective ou en atténuation maximale étant sélectionné à l'aide d'un obturateur à commande manuelle, caractérisée en ce qu'elle comprend un corps souple allongé ( 1) destiné à venir en contact périphérique étanche avec les parois du conduit auditif ( 5), le corps souple ( 1) étant traversé axialement par un canal ( 2, 20) dans lequel sont situés les moyens d'atténuation sélective, et en ce que l'obturateur ( 3, 35) est solidaire du corps souple ( 1). 2 Protection auditive conforme à la revendication 1, caractérisée en ce que le corps souple ( 1) est tronconique et comporte sur sa surface extérieure des flasques souples ( 6) de diamètre croissant de l'extrémité aval à l'extrémité amont. 3 Protection auditive conforme à l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce que les moyens d'atténuation sélective sont des moyens passifs qui assurent, dans le canal de liaison ( 2, 20), une transmission acoustique non linéaire. 4 Protection auditive conforme à l'une des revendication 1 à 3, caractérisée en ce que le canal ( 2) comporte, du côté de son extrémité aval, une cloison transversale ( 11, 33) en contact périphérique étanche avec les parois du canal ( 2, 20), cette cloison ( 11, 23) présentant au moins une ouverture ( 12, 34) assurant la continuité du canal qui relie les deux extrémités du corps souple ( 1) et les ouvertures ( 12, 34) étant calibrées pour laisser passer une gamme de fréquences définie. Protection auditive conforme à la revendication 4, caractérisée en ce que la cloison transversale ( 11, 33) est en un matériau plus rigide que celui du corps ( 1). -13- 6 Protection auditive conforme à l'une des revendications 4 ou 5, caractérisée en ce que la cloison ( 11, 33) a une épaisseur axiale comprise entre 0,1 et 5 mm et présente un ou plusieurs trous ( 12, 34) de diamètre compris entre 0,1 et 0,7 mm. 7 Protection auditive conforme à l'une des revendications 4 à 6, caractérisée en ce que la cloison transversale ( 11, 33) a un diamètre extérieur compris entre 2 et 5 mm. 8 Protection auditive conforme à l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que le canal ( 2, 20) est constitué de plusieurs tronçons de canal ( 7, 8; 22, 29, 31) coaxiaux au corps souple, le tronçon amont ( 7; 22, 29) débouchant par un épaulement annulaire ( 9; 25, 30) dans un tronçon aval ( 8; 29, 31) de section inférieure. 9 Protection auditive conforme à l'une des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que le canal ( 20) comporte des tronçons de canal ( 23) d'axe parallèle, débouchant à leur extrémité aval par un épaulement annulaire d'élargissement ( 32) dans un tronçon de canal ( 29) coaxial au corps souple ( 1). Protection auditive conforme à l'une des revendications 1 à 9, caractérisée en ce l'obturateur est un bouchon ( 3, 35) conçu pour s'engager de manière étanche dans l'extrémité amont du corps souple ( 1). 11 Protection auditive conforme à la revendication 10, caractérisée en ce que le bouchon ( 3) est relié à l'extrémité amont du corps souple ( 1) par un cordon ( 4) venu de matière. 12 Protection auditive conforme à l'une des revendications 10 ou 11, caractérisée en ce que le canal ( 2) est constitué de tronçons de canal ( 7, 8) dont le premier ( 7) à partir de l'extrémité amont débouche par un épaulement annulaire ( 9) dans un tronçon coaxial ( 8) de section inférieure, et en ce que ledit épaulement annulaire ( 9) constitue une butée à l'enfoncement du bouchon ( 3). -14- 13 Protection auditive conforme à la revendication 10, caractérisée en ce que le bouchon ( 35) est monté coulissant le long d'une tige ( 26) qui est centrée à l'intérieur du corps souple ( 1) et en fait saillie du côté amont. 14 Protection auditive conforme à la revendication 13, caractérisée en ce que la tige ( 26) a une section ( 40) suffisamment large à l'intérieur du corps souple pour réaliser un contact étanche entre la tige ( 26) et le bouchon ( 35) lorsque ce dernier obture le corps souple ( 1). Protection auditive conforme à l'une des revendications 13 ou 14, caractérisée en ce que la tige ( 26) comporte entre ses deux extrémités ( 24, 27) une zone (a) le long de laquelle le bouchon ( 35) coulisse librement, cette zone (a) étant comprise entre deux zones (b, c) le long desquelles le bouchon ( 35) coulisse avec friction.