СЛУХОЗАЩИТНОЕ УСТРОЙСТВО, КОТОРОЕ ВКЛЮЧАЕТ В СЕБЯ ПОРИСТЫЕ НАУШНИКИ
HEARING PROTECTION DEVICE WHICH COMPRISES POROUS EAR-PHONES

Уровень техники
Изобретение относится к пористым наушникам.
Слухозащитные устройства в виде наушников широко используются в промышленности, чтобы защитить работающих от окружающего шума. Традиционно слухозащитные наушники включают в себя пару чашеобразных жестких кожухов, которые прикреплены к упругой, жесткой головной дужке. Жесткий внешний кожух наушников часто делается из пластмассы, металла или их сочетания и заполнен пенопластом с открытыми порами. Жесткий внешний кожух в общем значительно утяжеляет вес наушников, делая слухозащитное устройство более тяжелым и неудобным для постоянной ношения.
Прокладка находится на соприкасающейся с головой части наушников и спроектирована так, чтобы создать уплотнение и уменьшить давление, оказываемое устройством на пользователя. Прокладка имеет кольцевую форму и определяет центральное отверстие, в котором находится ухо пользователя. Поскольку прокладка соприкасается с пользователем во время ношения устройства, влага, масло и грязь, присутствующие на пользователе, могут переноситься на прокладку. Чтобы облегчить очистку и защитить от ухудшения пенопласт, прокладка часто содержит покрытие в виде пластмассовой пленки. Пластмассовая пленка часто применяется на отдельном этапе обработки.
Во многих слухозащитных наушниках наушники постоянно прикреплены к головной дужке и не спроектированы как съемные с головной дужки. Для этих конструкций попытки удаления наушников с головной дужки могут повредить или свести к нулю полезность слухозащитного устройства.
Традиционные слухозащитные наушники также сконструированы из нескольких частей, которые добавляют изделию сложность и общий вес. Обычно используется много технологических этапов и дорогостоящих процессов при изготовлении этих традиционных слухозащитных наушников.
Сущность изобретения
В одном объекте изобретение показывает слухозащитное устройство, которое включает в себя головную деталь (например, головную дужку или наголовник), которая включает в себя первый наушник, прикрепленный к головной детали. Первый наушник включает в себя первую чашу для уха, которая имеет пористый материал, дистальную внешнюю поверхность, которая включает в себя открытый пористый материал, и проксимальную внешнюю поверхность. Второй наушник также прикреплен к головной детали, и включает в себя вторую чашу для уха, которая имеет пористый материал, дистальную внешнюю поверхность и проксимальную внешнюю поверхность. Как и первая чаша для уха, вторая включает в себя дистальную внешнюю поверхность, которая включает в себя открытый пористый материал.
Изобретение демонстрирует слухозащитное устройство, которое включает в себя открытые пенопластовые наушники, которые могут быть легко присоединены и сняты с головной дужки. Изобретение также демонстрирует пенопластовые наушники, которые являются легкими и могут быть построены из меньшего количества компонентов относительно существующих слухозащитных наушников, имеющих жесткие пластмассовые внешние кожухи. Пенопластовый наушник может быть отдельной частью, что может уменьшить производственные затраты. В некоторых конструкциях чаша для уха и прокладка наушника могут быть сформированы на одном этапе. Слухозащитные наушники также могут быть легче для сборки и изготовления по отношению к традиционным слухозащитным наушникам.
Слухозащитные наушники могут быть изготовлены без использования жестких участков, которые могут сломаться, что делает наушники менее удобными во время ношения. Поскольку нет необходимости в жестком внешнем пластмассовом покрытии (например, кожухе), наушники могут пропускать меньше шума пользователю, когда внешняя сторона наушников соприкасается с (например, ударяется или сталкивается) с объектом, то есть меньше шума может передаваться ушам пользователя по отношению к наушнику, который имеет твердое внешнее пластмассовое покрытие.
Пенопластовый наушник также может быть изготовлен из множества окрашенных пенопластов, что может служить функциональным (к примеру, идентификация, собственность, степень ослабления звука), а также эстетическим целям.
Другие признаки и преимущества изобретения будут очевидны из нижеследующего описания чертежей, предпочтительных вариантов осуществления и из формулы изобретения.
Глоссарий
В изобретении эти термины имеют значения, изложенные ниже.
Выражение «открытый пористый материал» означает, что поверхность пористого материала доступна для контакта (к примеру, пользователем) и включает в себя конфигурацию, в которой неотделимая пленка присутствует на поверхности пористого материала.
Выражение «слухозащитное устройство» относится к устройству, которое обеспечивает среднее (усредненное) реальное ослабление для уха по меньшей мере 3 децибела на каждой из частот 1000 Гц, 2000 Гц, 4000 Гц и 8000 Гц, когда оно проверено согласно разделу 4.2 B в EN 13819-2:2002.
Термин «головная дужка» означает устройство, которое сконструировано, чтобы удерживать наушники и прижимать наушники к голове пользователя.
Выражение «чаша для уха» означает компонент, который имеет размеры, чтобы принимать ухо пользователя, и сконструирован для обеспечения ослабления звука.
Краткое описание чертежей
Фиг.1 представляет собой вид сверху слухозащитного устройства.
Фиг.2 является видом в перспективе наушника, прикрепленного к части головной дужки слухозащитного устройства по фиг.1.
Фиг.3 является видом сбоку наушника слухозащитного устройства по фиг.1.
Фиг.4 является видом в перспективе чаши для уха по фиг.1.
Фиг.5 является видом в перспективе прокладки наушника по фиг.2.
Фиг.6 является видом сбоку концевой части головной дужки по фиг.1.
Фиг.7 представляет собой вид сверху слухозащитного устройства согласно другому варианту осуществления.
Фиг.8 является видом в перспективе чаши для уха по фиг.7.
Фиг.9 является видом сбоку другого варианта осуществления наушника.
Фиг.10 является видом сбоку наушника согласно другому варианту осуществления.
Фиг.11 является видом сбоку наушника согласно другому варианту осуществления.
Фиг.12 является видом в поперечном сечении по линии 12-12 изображения по фиг.4.
Фиг.13 является видом в перспективе чаши для уха согласно другому варианту осуществления.
Фиг.14 иллюстрирует другой вариант осуществления слухозащитного устройства.
Одинаковые ссылочные позиции на различных чертежах указывают на аналогичные элементы. Элементы на чертежах изображены не в масштабе.
Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления
Слухозащитное устройство 10, которое включает в себя головную деталь в форме головной дужки 12 и два наушника 14а, 14b, прикрепленных к головной дужке 12 на концах 32 головной дужки 12, иллюстрируется на фиг.1-6 и 12. Головная дужка 12 эластично удерживает наушники 14а, 14b вплотную к ушам пользователя. Наушники 14а, 14b включают в себя чашу 16 для уха и кольцевую прокладку 18, прикрепленную к чаше 16 для уха.
Чаша 16 для уха сделана из заполненного газом пористого материала, поглощает звук и уменьшает шум, к примеру, задерживает и предпочтительно не пропускает звуковые волны к ушному каналу пользователя. Чаша 16 для уха имеет в общем такую чашеобразную форму, что дистальная 20 внешняя поверхность является в общем дугообразной по форме, а проксимальная 22 внешняя поверхность, т.е. поверхность, ближайшая к уху, является в общем вогнутой и обеспечивает открытую область 26, в которой может находиться ухо пользователя. Дистальные внешние поверхности 20 чаши 16 для уха открыты в окружающую среду так, что могут контактировать с пользователем. Чаша 16 для уха свободна от внешнего жесткого кожуха, например пластмассового или металлического кожуха. Чаша 16 для уха включает в себя канал 8 для приема конца 32 головной дужки 12.
Чаша 16 для уха включает в себя любой подходящий заполненный газом пористый материал, который уменьшает звук. Полезные уменьшающие звук материалы включают в себя заполненные газом пористые материалы, которые проявляют акустическое ослабление, механическую жесткость и формуемость (к примеру, проявляя способность изменять материал, например, путем разрезания, формования, отливки или их сочетания). Примеры полезных заполненных газом пористых материалов включают в себя, например, пенопласты (например, пенопласт с закрытыми порами, пенопласт с открытыми порами), медленно восстанавливающиеся упругие пенопласты (к примеру, отлитые под давлением медленно восстанавливающиеся упругие пенопласты), мгновенно восстанавливающиеся упругие пенопласты, нетканые структуры, аэрогели, акустические композитные материалы, включающие в себя, например, полые керамические частицы в матрице связующего из синтетической смолы, многослойные акустические композитные материалы и их комбинации. Примеры подходящих пористых нетканых структур описаны в патенте США №5841081 и включены сюда. Примеры аэрогелей описаны в патентах США №4954327 и 6598358 и включены сюда. Примеры подходящих акустических композитных материалов описаны в патентах США №5813180 и 5688860 и включены сюда. Пористый материал предпочтительно является пенопластом с открытыми порами. Пенопласт может быть твердым пенопластом, полужестким пенопластом или гибким пенопластом.
Поры пенопласта предпочтительно имеют относительно более крупные средние площади поперечного сечения внутри пенопласта и относительно меньшие средние площади поперечного сечения на внешней поверхности пенопласта. Наличие меньших пор на внешней поверхности чаши для уха обеспечивает более жесткий, неупругий внешний слой относительно внутреннего пенопласта. В некоторых вариантах осуществления уплотненные меньшие поры на или около внешней поверхности чаши для уха формируют неотделимую оболочку на чаше для уха, например, пленочный слой, который возникает в процессе отливки на поверхности чаши для уха. Неотделимая оболочка по существу включает в себя закрытые поры и может включать в себя некоторые открытые поры, чтобы обеспечить выпуск газа, к примеру воздуха. Изменение различных параметров процесса изготовления может изменять толщину неотделимой оболочки. Температура отливки, например, может влиять на наличие и природу неотделимой оболочки. В некотором процессе формирования пенопласта относительно более тонкая неотделимая оболочка образуется при увеличенных температурах, тогда как более толстая, относительно более плотная оболочка формируется при более низких температурах. Один пример полезного температурного диапазона отливки для формирования неотделимой оболочки составляет от примерно 35°С до примерно 70°С. Неотделимая оболочка может иметь любую желательную толщину. Один пример полезного диапазона толщины неотделимой оболочки составляет от примерно 1 мм до примерно 5 мм.
3
3
3
3
Полезные составы, из которых может быть сформирован пенопласт, включают в себя, к примеру, полиуретаны, поливинилхлорид и их комбинации. Подходящие жесткие полиуретановые пенопласты могут быть из полиолей с молекулярной массой меньше чем 800. Подходящие полужесткие полиуретановые пенопласты могут быть сформированы из полиолей с молекулярной массой примерно 800-2000, а подходящие гибкие полиуретановые пенопласты могут быть сформированы из полиолей с молекулярной массой больше чем 2000. Полезные полиуретановые пенопласты имеют любую желательную плотность, в том числе, к примеру, плотность в пределах от примерно 200 кг/м до примерно 1100 кг/м или даже от примерно 200 кг/м до примерно 800 кг/м. Подходящие пенопласты и способы их создания описаны, к примеру, в патенте США №5979451 и включены сюда.
Пористый материал может опционально включать в себя красящее вещество, например краситель, пигмент и их комбинации. Красящее вещество может обеспечить идентификацию, желательное эстетическое свойство, видимую индикацию свойств ослабления звука чаши для уха и их комбинации. Чаши для уха могут также опционально включать в себя другие признаки уровня ослабления звука, предусмотренные при этом, в том числе, к примеру, маркировки, окраски и их комбинации.
Альтернативно или в дополнение, чаши для уха могут включать в себя маркировки в различных видах, в том числе, к примеру, логотипы, цвета, узоры, отпечатки, рельеф и их комбинации.
Прокладка 18 уплотняет наушник 14 вокруг уха пользователя и снижает давление, оказываемое слухозащитным устройством 10 на голову пользователя. Кольцевая прокладка 18 образует отверстие 28, которое адаптируется под ухо пользователя. Прокладка 18 имеет в общем прямоугольную форму с четырьмя вогнутыми угловыми сегментами и четырьмя соединяющимися сегментами, образующими отверстие 28. Кроме того, прокладка 18 может иметь любую подходящую форму, в том числе, к примеру, овальную, круглую, квадратную и прямоугольную, и может образовывать отверстие с любой подходящей формой, в том числе, к примеру, овальной, круглой, квадратной и прямоугольной.
Прокладка включает в себя любой подходящий пористый материал. Полезные пористые материалы включают в себя материалы, описанные выше, в том числе, к примеру, пенопласты с закрытыми порами, пенопласты с открытыми порами и их комбинации, и могут проявлять различные свойства, в том числе, к примеру, вязкоэластичность, высокую упругость и их комбинации. Предпочтительно прокладка представляет собой пенопластовую прокладку. Предпочтительно пенопластовые прокладки не настолько жесткие, как пенопласт чаши 16 для уха. Полезные пенопластовые составы включают в себя, к примеру, полиуретаны, поливинилхлорид и их комбинации. Предпочтительно прокладка проявляет мгновенное восстановление.
Прокладка 18 может опционально включать в себя неотделимую оболочку, как описано выше относительно пенопластовой чаши для уха.
Альтернативно или в дополнение, прокладка 18 может включать в себя изоляцию, например, покров, слой, пленку, покрытие и их комбинации. Изоляция может защищать целостность пенопласта, препятствовать загрязнению пенопласта и увеличивать свойства очистки прокладки. Изоляция может также обеспечивать эстетическую привлекательность прокладки, в том числе, к примеру, текстуру, цвет и их комбинации. Изоляция может быть непрерывной или прерывистой. Предпочтительно изоляция присутствует на пористом материале так, что позволяет воздуху выходить из пористого материала. Чтобы облегчать выпуск воздуха, изоляция может включать в себя микроотверстия (например, проколы) или трещины достаточного размера, чтобы позволить выпускать воздух из пористого материала. Альтернативно изоляция может включать в себя единственное отверстие достаточного размера, чтобы позволить выпускать воздух согласования прокладки с поверхностью уха пользователя, с которым она находится в контакте. Изоляция может быть в виде пленки (к примеру, непровисающая пленка), тканая (например, из ткани) или нетканая сеть, и состоящей из любого подходящего состава, к примеру, синтетического полимера, природного полимера и их комбинаций.
Прокладка 18 может быть прикреплена к проксимальной внешней поверхности 22 чаши 16 для уха посредством любого подходящего механизма, в том числе, к примеру, посредством механических устройств, клеевых составов и их комбинаций. В одном варианте осуществления пенопластовая прокладка 18 и пенопластовая чаша 16 для уха являются по меньшей мере частично непрореагировавшими так, что реакция полимеризации заканчивается после того, как две части соприкасаются друг с другом. Полимеризация на месте заставляет эти две части связываться друг с другом. В другом варианте осуществления пенопласт одной из частей (т.е. первая часть) полностью реагирует (к примеру, полимеризируется), а другая часть (т.е. вторая часть) формируется (к примеру, вспенивается) поверх первой части, и в результате этого процесса первая часть прикрепляется ко второй части. В другом варианте осуществления прокладка 18 и чаша 16 для уха связываются друг с другом, когда соприкасаются друг с другом, будучи еще липкими. Альтернативно или в дополнение, пенопласты полностью реагируют, и прокладка прикрепляется к чаше для уха с помощью подходящего механизма, в том числе, к примеру, клеевого состава, механических механизмов (к примеру, штеккерно-гнездового соединения, и фрикционных сцеплений) и их комбинаций.
Головная дужка 12 имеет в общем U-образную форму и достаточно эластична, чтобы позволить открытому концу U отклоняться, чтобы подгонять устройство к голове пользователя. Когда устройство 10 находится на голове пользователя, возвращающие усилия, создаваемые в напряженной головной дужке 12, смещают наушники 14а, 14b внутрь к голове пользователя и способствуют безопасному креплению и хорошему акустическому уплотнению наушников 14а, 14b к голове пользователя. Концы 32 U-образной головной дужки 12 имеют форму крючка для удержания наушников 14а, 14b с возможностью освобождения, чтобы пользователь мог снять наушники 14а, 14b (к примеру, использованные наушники) с головной дужки 12, прикрепить наушники 14а, 14b (к примеру, новые наушники) к головной дужке 12 и комбинировать их по желанию. Крючок 32 скользит вокруг чаши 16 для уха и удерживает чашу 16 для уха в этом положении, пока она не будет удалена пользователем.
Головная дужка 12 может быть регулируемой по длине. Механизмы для изготовления упругих головных дужек, регулируемых по длине, общеизвестны в технике и включают в себя, например, пару наложенных внахлест скользящих деталей с механизмами для поддержания деталей выровненными и механизмами для скрепления наложенных внахлест частей на желательную длину; пару телескопически вложенных деталей, имеющих механизмы для скрепления вложенных частей вместе на желательную длину; центральную головную дужку фиксированной длины, которая включает в себя механизм, например, совместно работающих зубчатой рейки и шестерни, зубчатой прерывистой резьбы или их комбинации, посредством чего каждый конец головной дужки может отдельно регулироваться относительно центральной головной дужки и закрепляться на отрегулированной длине. Один пример полезной регулируемой головной дужки представлен в продукте номер 1440 Компании 3М (St. Paul, Миннесота).
Головная дужка может быть выполнена, чтобы принимать разнообразные положения, например, такие: размещаемой вокруг головы, позади шеи пользователя, под подбородком пользователя и их комбинации. В некоторых вариантах осуществления положение головной дужки может быть изменено конструкцией головной дужки и чаши для уха так, что головная дужка может вращаться вокруг чаши для уха из первого положения во второе положение.
Полезные материалы головной дужки включают в себя, например, пластмассу и металл, к примеру пружинную сталь, сплавы меди с бериллием, композиты и их комбинации. Полезные пластмассовые материалы включают в себя, к примеру, термопластические полимеры (к примеру, полипропилен, полиэтилен, полиамид, например, нейлон, полиэстер и их комбинации), термопластические эластомеры, термоусадочные полимеры и их комбинации. Полезные композиты включают в себя полимерную матрицу и наполнитель, в том числе, к примеру, волокна, частицы и их комбинации.
Другие варианты осуществления находятся в объеме формулы изобретения. Слухозащитное устройство может также включать ремешок в дополнение к головной дужке. Предпочтительно длина ремешка регулируется, например, за счет трения, так что ремешок помогает поддерживать наушники в нужном положении на пользователе. Ремешок может помочь поддерживать наушники в положении на пользователе, например, когда головная дужка помещена позади головы пользователя, к примеру, за шеей пользователя. Когда головная дужка помещена позади шеи, ремешок может быть помещен на голове, чтобы помочь поддерживать наушники на уровне ушей. Предпочтительно ремешок относительно тонок, чтобы пользователь мог носить головной убор (например, каску) поверх ремешка, одновременно нося наушники. Фиг.7 и 8 иллюстрируют вариант осуществления слухозащитного устройства 40, который включает в себя головную дужку 12, ремешок 42, первый наушник 50а и второй наушник 50b. Петля 46 отходит от жесткого пластмассового кольца 52, которое окружает чашу 48 для уха. Каждый конец ремешка 42 проходит через отверстие 44, образованное петлей 46 на каждой из чаш 48 для уха. Ребра 54 выступают из ремешка 42 около концов ремешков, чтобы препятствовать этим концам проскальзывать назад через отверстие 44. Ремешок 42 остается зафиксированным на месте и может регулироваться путем перемещения с усилием ребра 54 через отверстие 44 в соответствующем направлении. Любой подходящий материал может использоваться для ремешка, в том числе, к примеру, эластичный, пленочный (например, пластмассы, т.е. полимеры, пленки) и их комбинации. Хотя элемент 52 описан как отдельный компонент в форме жесткого пластмассового кольца, элемент 52, включая петлю 46, может быть одновременно сформирован в форме, используемой для формирования наушника или чаши для уха и может быть сделан от того же самого материала, что и наушник или чаша для уха.
Фиг.9 иллюстрирует вариант осуществления наушников 66, в котором часть одной боковой стенки 64 канала 72 чаши 68 для уха проходит от центра канала 72 к дистальной внешней поверхности 70 чаши 68 для уха, чтобы обеспечить бòльшую свободу движения чаше 68 для уха, когда она удерживается в положении на пользователе головной дужкой (не показано). Срезанная часть 64 от боковой стенки позволяет чаше 66 поворачиваться так, чтобы обеспечивать больший диапазон перемещения (например, движение) к чаше. В других вариантах осуществления донная стенка канала образует круг, что позволяет круглому крючку поворачиваться вокруг канала наушника, что в свою очередь позволяет головной дужке поворачиваться из различных положений, в том числе, к примеру, из первого положения (например, положение на голове) во второе положение (например, положение позади шеи).
Фиг.10 иллюстрирует вариант осуществления наушника 90, в котором часть боковой стенки 92 канала 94 проходит от центра канала 94 к проксимальной поверхности 96 из чаши 98 для уха.
Фиг.11 иллюстрирует вариант осуществления наушника 80, в котором часть обеих боковых стенок 82а, 82b канала 84 чаши 86 для уха проходит от центра канала 84.
Фиг.13 иллюстрирует вариант осуществления чаши 106 для уха, в котором фланец 24 проходит от проксимальной внешней поверхности 22 чаши 16 для уха. При использовании прокладка 18 (не показана), прикрепленная к чаше 106 для уха, посажена вплотную к части проксимальной внешней поверхности 22 и удерживается с возможностью освобождения в положении на чаше 106 для уха за счет трения с фланцем 24.
Хотя прокладка и чаша для уха описаны как отдельные компоненты, чаша для уха и прокладка могут быть сформированы (например, отлиты) как единое целое. Альтернативно прокладка может быть сформирована в месте на проксимальной поверхности чаши для уха.
В некоторых вариантах осуществления наушник включает в себя компонент связи, например ушной телефон или громкоговоритель. Компонент связи может отливаться на месте в процессе формирования пенопласта чаши для уха или вставляться в чашу для уха после ее формирования.
Фиг.14 иллюстрирует другой вариант осуществления слухозащитного устройства 100, в котором головная деталь 102 является головным убором в форме наголовника. Концы 104а, 104b головной детали прикреплены к внешней поверхности наголовника 102 и проходят от наголовника 102 к ушам пользователя. Наушники 108а, 108b помещены в отверстия на концах 104а, 104b, и концы 104а, 104b смещают наушники 108а, 108b внутрь к голове пользователя. Эти концы подвижны между первым положением, в котором они смещены к голове пользователя, и вторым положением, в котором они отведены от головы пользователя. Примеры механизмов, которые крепят расширение наголовника и обеспечивают перемещение расширения из первого положения во второе положение, могут быть найдены в патенте США №5546610 и включены сюда.
Хотя пенопластовые наушники описаны как удерживаемые с возможностью освобождения в концах головной дужки, наушники могут постоянно удерживаться в головной дужке. Наушники также могут быть присоединены к головной дужке посредством любого подходящего механизма, в том числе, к примеру, механическими устройствами, клеями и их комбинациями.
Все патенты и заявки на патент, процитированные выше, в том числе указанные в разделе «Уровень техники», включены полностью в данную заявку на патент.
Изобретение может принимать различные модификации и изменения без отхода от его сущности и объема. Соответственно, данное изобретение не ограничено вышеописанным, но должно учитывать ограничения, изложенные в нижеследующей формуле изобретения и любых ее эквивалентах.
Данное изобретение также может быть соответственно осуществлено в отсутствие любого элемента, не раскрытого здесь конкретно.