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Diese
Erfindung betrifft einen Schalldämpfungsfilter
für einen
im Hörtrakt
einer Person platzierbaren Ohrenschutz, wobei der Filter einen Schalldämpfungskanal
mit einem von einer Schalleinlassöffnung zu einer Schallauslassöffnung verlaufenden Durchlass
aufweist.
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Ein
derartiger Filter ist aus der Praxis bekannt und wird in einem Gehäuse verwendet,
das im Hörtrakt
einer Person platzierbar ist, um die Intensität von Geräuschen zu dämpfen, die dem Trommelfell der
Person zugeführt
werden. Durch Variieren des Querschnitts und der Länge des
Schalldämpfungskanals
kann der Grad der Dämpfung
beeinflusst werden, und es kann ein Schalldämpfungsfilter hergestellt werden,
der auf einen bestimmten Anwendungsfall abgestimmt ist.
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Ein
Nachteil des bekannten Filters besteht darin, dass die Dämpfungswirkung
des Dämpfungskanals
für hohe
Tonfrequenzen stets stärker
ist als für niedrige
Tonfrequenzen. Folglich hat der bekannte Filter eine Dämpfungscharakteristik,
die z. B. von 20 dB bei 125 Hz auf 40 dB bei 8,000 Hz ansteigt.
Eine Person, die in ihren Ohren Ohrenschützer trägt, welche zur Dämpfung eines
Maschinengeräuschs
mit einer Frequenz von ungefähr
50–500
Hz eingestellt sind, wird einen Ton mit einer höheren Frequenz, z. B. den höheren Sprechfrequenzen
von 1 kHz bis 3 kHz, nur relativ schwach wahrnehmen. Dies vermittelt
der Person nicht nur den Eindruck, von der Umgebung abgeschnitten
zu sein, sondern kann auch gefährliche
Situationen verursachen, da die Person höhere Frequenzen, z. B. Warnsignale, übermäßig gedämpft wahrnimmt.
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Ferner
sind Filter für
Ohrenschützer
bekannt, bei denen der Durchlass des Dämpfungskanals mittels einer
Membran derart geschlossen ist, dass beim Tragen des Ohrenschützers eine
Luftmenge zwischen der Membran und dem Trommelfell der Person eingeschlossen
ist. Obwohl durch ei nen mit einem derartigen Filter versehenen Ohrenschutz
ein Grad an Dämpfung
erreicht werden kann, das im Wesentlichen über den gesamten Hörfrequenzbereich
hinweg gleich bleibt, ist auch dieser Typ von Ohrenschützer mit
Nachteilen behaftet. Insbesondere hat das eingeschlossene Luftvolumen
zur Folge, dass der Benutzer, bedingt durch die Leitfähigkeit
der um das Ohr herum gelegenen Knochen, aufgrund des sogenannten
Okklusionseffekts eine verstärkte Wahrnehmung
von Schluck- und Kaugeräuschen
erfährt.
Zudem kann der Verschluss eine Transpiration im Gehörgang verursachen.
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Es
ist Aufgabe der Erfindung, einen Schalldämpfungsfilter des im Eingangsabschnitt
erwähnten Typs
zu schaffen, der frei von den oben aufgeführten Nachteilen ist. Zu diesem
Zweck weist ein Schalldämpfungsfilter
gemäß der Erfindung
einen Schalldämpfungskanal
auf, dessen Durchlass mittels einer luftdurchlässigen, bahnartigen Membran
derart geschlossen ist, dass ein Transport von Luft durch den Filter
möglich
ist. Dadurch wird erreicht, dass ein Filter mit einer flacheren
Dämpfungscharakteristik
hergestellt werden kann, während
aufgrund des Transports von Luft das Auftreten eines Okklusionseffekts und
von Transpiration verhindert werden kann.
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Für den Dämpfungskanal
können
dann ein derart großer
Durchmesser und/oder eine derart kurzen Länge gewählt werden, dass eine Zunahme
der Dämpfung
hoher Frequenzen relativ gering ist, während die Membran eine hinreichende
Dämpfung niedriger
Frequenzen bewirkt.
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Durch
Einstellen der Geometrie des Dämpfungskanals
kann man die Dämpfung
hoher Frequenzen einstellen, ohne dass dadurch die Dämpfung der
niedrigen Frequenzen wesentlich beeinflusst wird. Durch Einstellen
der Geometrie der Membran und der Luftdurchlässigkeit der Membran kann man
die Dämpfung
niedriger Frequenzen einstellen, ohne dass dadurch die Dämpfung der
hohen Frequenzen wesentlich beeinflusst wird.
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Obwohl
die Durchlässigkeit
der Membran bereits durch die Verwendung eines luftdurchlässigen porösen Materials,
das Mikroporen aufweist, realisiert werden kann, ist gemäß der vorliegenden
Erfindung die Membran aus im Wesentlichen luftdichtem Material ausgebildet
und mit mindestens einer Perforation versehen. Durch Vergrößern der
Anzahl von Perforationen und/oder des Durchmessers der Perforationen
kann das Dämpfen
niedriger Frequenzen mittels der Membran reduziert werden. Durch
Vorsehen von Perforationen mit im Wesentlichen gleichem Durchmesser
kann die Dämpfung
tiefer Töne
auf einfache und reproduzierbare Art schrittweise beeinflusst werden.
Indem der Durchmesser der Perforationen derart gewählt wird,
dass er im Wesentlichen gleich der Dicke der Membran ist, wird erreicht,
dass die Dämpfung
tiefer Töne
in der Praxis auf einfache Weise einstellbar ist. Durch die Verwendung
einer flexiblen Membran wird erreicht, dass insbesondere für höhere Frequenzen
eine geringere Dämpfung
realisiert werden kann.
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Anzumerken
ist, dass die Patentveröffentlichung
FR 2 676 642 einen Ohrenschutz
mit einem Durchlass offenbart, in dem eine starre Scheibe angeordnet
ist.
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Ferner
ist anzumerken, dass, wenn in diesem Kontext auf niedrige Frequenzen
Bezug genommen wird, dies in dem Sinn zu verstehen ist, dass sie in
jedem Fall Frequenzen unterhalb von 1.000 Hz umfassen, während höhere Frequenzen
dahingehend zu verstehen sind, dass sie mindestens Frequenzen oberhalb
von 1.000 Hz umfassen.
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Ferner
ist anzumerken, dass in diesem Kontext eine bahnförmige Membran
mindestens die Bedeutung einer Membran mit einer Vliesstruktur hat.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungsformen
der Erfindung sind in den abhängigen
Ansprüchen
beschrieben.
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Die
Erfindung wird im Folgenden auf der Basis einer in der Zeichnung
gezeigten Ausführungsform
näher erläutert. In
der Zeichnung ist Folgendes gezeigt:
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1 zeigt
eine geschnittene vertikale Seitenansicht eines Ohrenschutzes mit
einem Schalldämpfungsfilter
gemäß der Erfindung;
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2 zeigt
eine entlang der Linie II-II angesetzte Draufsicht auf den Schalldämpfungsfilter
gemäß 1;
und
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3 zeigt
ein Diagramm der Dämpfung
als Funktion der Frequenz.
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Es
ist anzumerken, dass die Figuren nur schematische Darstellungen
bevorzugter Ausführungsformen
der Erfindung sind. In den Figuren sind gleiche oder ähnliche
Teile durchgehend mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.
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1 zeigt
einen Ohrenschutz 1 mit einem Gehäuse 2, das in dem
Hörtrakt
einer Person platzierbar ist. Ein derartiges Gehäuse 2, das den Hörtrakt im
Wesentlichen schließt,
ist allgemein bekannt und wird von Fachleuten auf dem Gebiet oft
mit dem Namen "Otoplast" bezeichnet. Das
Gehäuse 2 weist einen
Kanal 3 auf, der sich von einer Seite 4 des Gehäuses 2,
die bei der Benutzung an der Ohrmuschelseite des Ohrs angeordnet
ist, zu der Seite 5 des Hörtrakts erstreckt, die bei
der Benutzung an der Trommelfellseite des Ohrs angeordnet ist. In
dem Kanal 3 ist ein Schalldämpfungsfilter 6 passend
angeordnet, der in 2 in Draufsicht gezeigt ist.
Der Schalldämpfungsfilter 6 weist
einen Schalldämpfungskanal 7 mit
einem Durchlass auf, der von einer Schalleinlassöffnung 8 zu einer
Schallauslassöffnung 9 verläuft.
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Der
Durchlass des Schalldämpfungskanals 7 ist
mittels einer luftdurchlässigen,
bahnförmigen Membran 10 geschlossen.
Die Membran 10 hat in einer quer zur Oberfläche verlaufenden
Richtung eine Dicke von ungefähr 30 μm und ist
aus einem im Wesentlichen luftdichten, bahnförmigen, flexiblen Plastikmaterial
hergestellt. Das Material ist elastisch. Ein geeignetes Material
ist z. B. LSR oder ein anderes Siliconmaterial. Die Dicke der Membran
beträgt
vorzugsweise weniger als 0,1 mm und liegt vorteilhafterweise im
Bereich von ungefähr
10 μm bis
ungefähr 50 μm. In der
Membran 10 ist eine Anzahl von Perforationen 11 vorgesehen,
die sich im Wesentlichen quer zur Membranoberfläche erstrecken und bei denen
es sich vorzugsweise um Perforationen mit einem Durchmesser von
ungefähr
0,1 mm handelt. Zur Verdeutlichung sind die Perforationen in 2 in
vergrößertem Maßstab gezeigt.
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Das
passende Anordnen der Membran 10 in dem Schalldämpfungsfilter 6 kann
z. B. erfolgen, indem der Schalldämpfungskanal 7 zweiteilig
ausgebildet und die Membran durch Kleben zwischen den beiden Teilen
befestigt wird. Fachleuten auf dem Gebiet wird ersichtlich sein,
dass zahlreiche weitere Möglichkeiten
zum Anordnen der Membran in dem Schalldämpfungskanal existieren. Die
Membran 10 kann straff oder locker in den Schalldämpfungskanal 7 eingepasst
sein.
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Der
Grad der Dämpfung
von Schallwellen mit niedriger Frequenz kann durch Variieren des
Durchmessers und der Anzahl der Perforationen 11 beeinflusst
werden, wobei eine größere Anzahl
von Perforationen und/oder ein größerer Durchmesser der Perforationen
zu einer reduzierten Dämpfung
führen. Ferner
kann der Grad der Dämpfung
durch Einstellen der Steifigkeit der Membran beeinflusst werden,
wobei eine steifere Membran zu einer erhöhten Dämpfung führt. Die Dämpfung von Schallwellen mit
hoher Frequenz kann u. a. beeinflusst werden, indem die Länge und
der Durchmesser des Schalldämpfungskanals 7,
die Dicke der Membran 10 und optional die Geometrie des
Kanals 3 eingestellt werden.
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In
der nun zu erläuternden 3 repräsentiert
die unterbrochene Linie die Dämpfungscharakteristik
des Gehäuses 2 ohne
einen Filter 6 in dem Kanal 3. Die Dämpfungscharakteristik
ist u. a. anderem abhängig
von der Form des Hörtrakts
des Benutzers und der gewählten
Geometrie des Kanals 3.
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In 3 veranschaulicht
die mit dem Bezugszeichen I gekennzeichnete Linie die Dämpfung als
Funktion der Frequenz bei einem Filter, der eine Membran mit einem
Durchmesser von 4 mm und einer Dicke von 30 μm aufweist. Indem in der Membran eine
einzelne Perforation 11 mit einem Durchmesser von 0,1 mm
vorgesehen ist, wird die mit dem Bezugszeichen II versehene Dämpfungscharakteristik
erzielt. Durch Variation der Anzahl von Perforationen 11 in
der Membran 10 kann die Niedrigfrequenz-Charakteristik
beeinflusst werden, wie in der Figur gezeigt ist. Die mit den jeweiligen
Bezugszeichen III, IV, V, VI, VII, VIII und IX gekennzeichneten
Kurven zeigen das Verhalten bei vier, acht, sechzehn, vierundzwanzig,
zweiunddreißig,
vierzig bzw. vierundsechzig Perforationen 11 mit gleichem
Durchmesser.
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In
dieser Weise kann ausgehend von einer mit dem Bezugszeichen I gekennzeichneten,
zu starken Dämpfungscharakteristik
der geschlossenen Membran das Dämpfungsverhalten
für niedrige
Frequenzen eingestellt werden, indem Perforationen 11 in
der Membran 10 vorgesehen werden. Vorteilhafterweise können z.
B. vier Perforationen mit einem Durchmesser von jeweils ungefähr 0,1 mm
vorgesehen sein, um in dem Frequenzbereich von bis zu ungefähr 1,000
Hz eine im Wesentlichen flache Dämpfungscharakteristik
oder eine anderweitig an die Benutzungsbedingungen angepasste Dämpfungscharakteristik
zu erzielen. Wie in 3 ersichtlich ist, nimmt die
Dämpfung
mit zunehmender Durchlässigkeit
der Membranoberfläche
ab. Vorzugsweise sind deshalb höchstens
5% der Membranoberfläche
luftdurchlässig.
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Durch
das Einstellen der Position der Membran in dem Schalldämpfungskanal 7 oder
dem Kanal 3, optional kombiniert mit dem Einstellen der
Geometrie des Kanals 3, ist es auch möglich, für den höheren Teil des Frequenzbereichs
eine im Wesentlichen flache Dämpfungscharakteristik
oder, falls gewünscht,
eine Dämpfungscharakteristik
mit einer unterschiedlichen Konfiguration zu erzielen. Derartige Einstellungen,
die an der Geometrie vorgenommen werden, um das Dämpfungsverhalten
bei höheren Frequenzen
zu beeinflussen, sind an sich bekannt.
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Vorteilhafterweise
kann z. B. ein Kanal 3 hergestellt werden, der eine im
Wesentlichen flache Dämpfungscharakteristik
für höhere Frequenzen
hat. Daraufhin kann die Dämpfungscharakteristik
für niedrigere
Frequenzen eingestellt werden, indem die Membran 10, z.
B. mittels Laserverarbeitung, mit Perforationen 11 versehen
wird, bis die gewünschte Dämpfungscharakteristik
für niedrigere
Frequenzen erreicht worden ist. Durch das Vorsehen von Perforationen 11 mit
im Wesentlichen gleichem Durchmesser wird erzielt, dass das Einstellen
der Dämpfungscharakteristik
für niedrigere
Frequenzen nicht nur reproduzierbar, sondern auch relativ einfach
durchführbar
ist. Anzumerken ist, dass auch die Möglichkeit besteht, Perforationen 11 in
der Membran 10 vor der Platzierung in dem Kanal 7 des
Filters 6 oder dem Kanal 3 des Gehäuses auszubilden.
Zur Verkürzung der
für die
Herstellung benötigten
Zeit können
die Perforationen 11 optional gleichzeitig ausgebildet werden.
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Die
Erfindung ist nicht auf die hier erläuterten bevorzugten Ausführungsformen
beschränkt,
sondern kann innerhalb des Schutzumfangs der angefügten Ansprüche auch
auf andere Arten praktiziert werden.
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Somit
kann die Membran 10 auch direkt in den Kanal 3 eingesetzt
werden. In einem derartigen Fall stimmen der Schalldämpfungskanal 7 und
der Kanal 3 miteinander überein. Ferner kann der Schalldämpfungsfilter
in Verbindung mit einem konfektionierten Ohrstecker verwendet werden,
d. h. einem Ohrenschutz, der nicht an den Hörtrakt einer bestimmten Person
angepasst ist. Ferner ist es möglich,
mehrere Schalldämpfungskanäle 7 vorzusehen, wobei
diese entweder mit einer Membran 10 versehen sein können oder
nicht. Zudem können
die Schalleinlassöffnung 8 und/oder
die Schallauslassöffnung 9 des
Schalldämpfungsfilters 6 den
gleichen Durchmesser wie der Schalldämpfungskanal 7 haben,
und der Schalldämpfungskanal 7 kann
eine oder mehrere Krümmungen
und/oder einen Durchlass aufweisen, der in Größe und/oder Form variiert.
Ferner können
zwei oder mehr Membranen 10 in den Dämpfungskanal 7 eingesetzt
werden, und die Membran kann mit Versteifungsrippen oder Schwächungsnuten
versehen sein. Ferner kann die Position der Membran in der Längsrichtung
des Dämpfungskanals
variieren.
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Anzumerken
ist ferner, dass mit zunehmendem Durchmesser einer Perforation die
Dämpfung stärker als
auf lineare Weise zunimmt. Obwohl es möglich ist, zur Erzielung einer
gewünschten
Dämpfung
eine einzige Perforation mit relativ großem Durchmesser vorzusehen,
kann es unter dem herstellungstechnischem Aspekt vorzuziehen sein,
eine höhere
Anzahl kleinerer Perforationen vorzusehen.
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Zudem
ist anzumerken, dass der Durchmesser der Perforation(en) vorzugsweise
im Wesentlichen gleich der Dicke der Membran ist. Insbesondere beträgt der Durchmesser
der Perforation(en) vorzugsweise das 0,5- bis 2-fache der Dicke
der Membran, und besonders bevorzugt beträgt der Durchmesser der Perforation(en)
das 0,8- bis 1,2-fache der Dicke der Membran.
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Derartige
Variationen werden Fachleuten auf dem Gebiet klar ersichtlich sein,
und es wird darauf hingewiesen, dass sie in den Rahmen der beigefügten Ansprüche fallen.