DE60118166T2

DE60118166T2 - Ohrenstoepsel

Info

Publication number: DE60118166T2
Application number: DE60118166T
Authority: DE
Inventors: Jörgen HAEKANSSON; Per Hiselius; Marie Persson
Original assignee: Bacou Dalloz AB
Current assignee: Honeywell Safety Products Sweden AB
Priority date: 2000-04-06
Filing date: 2001-04-04
Publication date: 2006-10-19
Anticipated expiration: 2021-04-05
Also published as: CN1422140A; WO2001076520A1; SE0001275D0; DE60118166D1; KR20020081598A; WO2001076520A8; AU2001246984B2; ATE320780T1; AU4698401A; SE527853C2; CN1261086C; SE0001275L; EP1276443B1; EP1276443A1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das technische Gebiet von schalldämpfenden Ohrstöpseln und insbesondere einen Ohrstöpsel eines Typs, welcher einen länglichen Körper aus einem elastischen Material aufweist, welcher zum Einführen in den Gehörgang eines Ohres ausgebildet ist. Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Ohrstöpsels. Des weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Beeinflussung des Verlaufes de Dämpfungskurve eines solchen Ohrstöpsels.
Mit dem Begriff "Stöpsel" ist in diesem Zusammenhang ein Gehörschützer angesprochen, welcher bei der Verwendung im Gegensatz zu Ohrenklappen, welche zum Aufbringen auf das Ohr von außen ausgebildet sind, zumindest teilweise in den Gehörgang eines Ohres eingeführt wird.
Stand der Technik
Auf dem technischen Gebiet von Ohrstöpseln ist es bekannt, eine Membran in Verbindung mit einem sich in Längsrichtung erstreckenden Durchgangskanal eines Ohrstöpsels vorzusehen, um die Dämpfung des Ohrstöpsels in demjenigen Bereich zu verringern, in welchem es im Hinblick auf die Sprachwahrnehmung am wichtigsten ist.
So offenbart beispielsweise die SE 8102931-6 (Racal), dass sie auf eine im Wesentlichen geradlinige Dämpfungscharakteristik bis zu 2 kHz gerichtet ist. Diese Anwendung, welche sich vornehmlich auf Ohrklappen bezieht, zeigt ferner einen Ohrstöpsel mit einem Durchgangskanal, in welchem eine Membran an der Wandung des Kanals befestigt ist. Die Membran dient im Bereich unterhalb ihrer Resonanzfrequenz als Mittel zur Verringerung der Dämpfung und ermöglicht es somit, dass mehr Schall durchgelassen wird. Indes sind die Eigenschaften der Membran nicht näher erläutert.
Ein weiterer Ohrstöpsel mit einer Membran ist der US 5 881 729 A entnehmbar, wobei die Membran derart ausgebildet ist, dass sie einen Durchlass von hörbaren Tönen ermöglicht.
Ein anderer Typ von Ohrstöpsel ist darüber hinaus in der EP 0 955 025 A1 beschrieben. Dieser Ohrstöpsel umfasst ein akustisches Filter zur Schalldämpfung. Das akustische Filter besteht aus einem Rohr mit zwei starren Scheiben, welche jeweils mit wenigstens einer Öffnung ausgestattet sind, um es Schallwellen zu ermöglichen, in das bzw. aus dem akustischen Filter hinein bzw. heraus zu wandern, was zu einer Dämpfung der Schallwellen führt.
Zusammenfassung der Erfindung
Ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen verbesserten Ohrstöpsel der eingangs genannten Art vorzuschlagen, welcher mit einer Membran ausgestattet ist.
Ein weiteres Ziel der Erfindung besteht darin, ein einfaches Verfahren zur Herstellung eines solchen Ohrstöpsels vorzuschlagen.
Überdies besteht ein weiteres Ziel der Erfindung darin, die Schallcharakteristika der Membran auf eine bessere und wirksamere Weise zu nutzen und zu beeinflussen.
Diese Ziele werden mittels eines Ohrstöpsels sowie mittels Verfahren erreicht, welche die in den unabhängigen Ansprüchen 1, 11 und 19 angegebenen Merkmale aufweisen.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Ohrstöpsel vorgeschlagen, welcher von einem Basisstöpsel mit einem Durchgangskanal in Längsrichtung des Stöpsels ausgeht. Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die Anwendung der Membran und die Möglichkeit einer Beeinflussung der der Membran eigenen inhärenten Eigenschaften sowie ihrer Möglichkeiten zur Beeinflussung des Schalls und der Dämpfung dadurch erheblich vereinfacht werden, indem die Membran an einem stabilisierenden Befestigungsteil – einem Membranhalter – angeordnet wird, wodurch die Membran in dem Kanal gehalten ist. Die Membran in Verbindung mit dem Membranhalter ist im Folgenden als "Membranelement" bezeichnet.
Eine solche Ausgestaltung eines Membranelementes bietet große Vorteile und Möglichkeiten im Hinblick auf eine einfache, aber exakte Positionierung der Membran in dem Kanal. Der Membranhalter erleichtert auf einfache Weise die Handhabung der Membran. Da der Membranhalter zweckmäßig einen gewissen Grad an Steifigkeit aufweist, kann er ferner die Membran vorbelasten oder spannen, welche hierdurch die gewünschte Steifigkeit erhält.
Der Ohrstöpsel gemäß der vorliegenden Erfindung ist vorzugsweise nicht als Einweg-Stöpsel ausgebildet und in diesem Fall zur mehr als einmaligen Verwendung vorgesehen. Dies macht es selbstverständlich erforderlich, dass die Membran derart zuverlässig in dem Kanal angeordnet ist, dass keine internen Verschiebungen der Membran in dem Kanal oder andere äußere Einwirkungen auf dieselbe auftreten, wenn ein Benutzer den Stöpsel wiederholt in das Ohr einführt bzw. diesem entnimmt. Der Membranhalter stellt eine solche Stabilität sicher und trägt zum Halten der Membran in Position bei. Der Membranhalter, welcher vorzugsweise eine verlängerte rohrförmige Gestalt besitzt, steht im Anwendungszustand zweckmäßig mit seiner Umfangsfläche mit der Wand des Kanals im Eingriff.
In bevorzugter Ausführung kann das Membranelement in dem Durchgangskanal des Basisstöpsels angeordnet sein und diesen abdichten, nachdem der Basisstöpsel hergestellt worden ist. Ein unkompliziertes Anbringen der Membran bedeutet lediglich, dass das Membranelement in den Durchgangskanal in Längsrichtung des Stöpsels bis in eine vorgegebene Position eingeführt wird, so dass der Membranhalter mit der Kanalwand oder hieran angeordneten Mitteln in Eingriff steht, um das Membranelement zu befestigen. Beim Einsetzen des Membranelementes in den Durchgangskanal wird der Kanal abgegrenzt oder unterteilt, so dass ein innerer und ein äußerer Kanalabschnitt erzeugt wird.
Aufgrund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung des Membranelementes besteht auch die Möglichkeit eines Formens eines Ohrstöpsels um das Membranelement, indem der Membranhalter an oder in die Kanalwand an-/eingeformt wird.
Eine bevorzugte Ausführung der Erfindung sieht vor, dass der Membranhalter im Wesentlichen die Form eine rohrförmigen Zylinders, vorzugsweise mit kreisförmiger Grundfläche, aufweist. Die Membran ist zweckmäßig zum Abdecken eines Endes des Zylinders ausgebildet.
Die Membran und der Membranhalter sind einstückig ausgebildet. Ein solches Membranelement ist hinsichtlich seiner Form mit einem Krug ohne Griff oder Hülse vergleichbar, wobei die Membran dem Boden des Krugs und der Membranhalter der zylindrischen Wand des Krugs entspricht.
Die Membran kann als dünne Folie mit einer üblichen Dicke von 0,1 mm ausgebildet sein. Der Membranhalter kann vorzugsweise eine Wanddicke von etwa 0,5 mm aufweisen.
Das Membranelement, welches nach der Anordnung in dem Basisstöpsel den Kanal in abdichtender Weise in zwei Abschnitte – in einen inneren und in einen äußeren Abschnitt – unterteilt, besitzt gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine reine Membranfunktion, d.h. das Membranelement weist keine weiteren Mittel, wie Schall absorbierende Mittel, auf. Das Membranelement kann jedoch mehr als eine Membran umfassen, welche von dem Membranhalter gehalten sind. Erfindungsgemäß ist der äußere und der innere Kanalabschnitt des Ohrstöpsels vorzugsweise gänzlich frei von weiteren Mitteln, wie weiteren Schall absorbierenden Mitteln. Indes ist es möglich, mehrere erfindungsgemäße Membranelemente in ein und demselben Durchgangskanal des Ohrstöpsels anzuordnen.
Der Ohrstöpsel bietet ein Verfahren zur wirksamen Nutzung und Beeinflussung der den Schall beeinflussenden Eigenschaften der Membran sowie der schalldämpfenden Eigen schaften des Ohrstöpsels. Tatsächlich wird gar kein Schall durch die Membran in dem Ohrstöpsel "gedämpft". Eindringender Schall wird lediglich wieder nach außen reflektiert und erreicht nicht das Trommelfell. Die Funktion der Membran besteht darin zu "oszillieren", was bedeutet, dass ein gewisser Anteil an Schall durchgelassen, d.h. nicht reflektiert wird. Diese Funktion führt dazu, dass die Schalldämpfung des Ohrstöpsels bei einer Frequenz vermindert wird, bei welcher die Membran in Schwingungen versetzt wird, d.h. bei der Resonanzfrequenz der Membran. Die Wirkung der Membran hinsichtlich der Dämpfung ergibt sich eindeutig aus der Dämpfungskurve eines Ohrstöpsels gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Resonanzfrequenz einer Membran ist unter anderem durch ihre Masse, ihre Fläche, ihre Steifigkeit und ihre Vorspannung festgelegt.
Es wurde festgestellt, dass z.B. für den Fall, wenn es erwünscht ist, eine Membran mit einer verhältnismäßig niedrigen Resonanzfrequenz auszubilden, eine verhältnismäßig dickere Membran eingesetzt werden kann. Indes führt die Verwendung einer dicken Membran zu einigen Nachteilen. So besteht beispielsweise die Gefahr, dass die Membran zu steif wird, was dann zu einer entgegengesetzten Wirkung, d.h. zu einer höheren Resonanzfrequenz führt. Es wird jedoch nicht nur die Dämpfungskurve in Bezug auf die Frequenz nach oben gerichtet, sondern die Dämpfung steigt gleichfalls am Punkt der Resonanzfrequenz an. Wird eine ideale Membran dicker ausgebildet, so ergibt sich eine erhöhte Schwingungsmasse, was wiederum zu einer niedrigeren Resonanzfrequenz führt. Wird dagegen eine nicht ideale Membran dicker ausgebildet, so ergibt sich sowohl eine erhöhte Steifigkeit als auch eine erhöhte Masse, was folglich zu einer geringeren Änderung der Resonanzfrequenz im Vergleich mit einer idealen Membran führt. Eine erhöhte Steifigkeit und eine erhöhte Masse resultieren in einer verringerten Tonübertragung, d.h. die Wirkung der Resonanz ist nicht mehr in gleichem Maße von Bedeutung.
Darüber hinaus wurde festgestellt, dass bedeutende Möglichkeiten einer Beeinflussung der Schallcharakteristika der Membran gegeben sind, indem Luftsäulen verwendet werden, welche an beiden Seiten der Membran gebildet werden, wenn das Membranelement in den Durchgangskanal eingesetzt worden ist den Kanal dichtend in zwei Abschnitte unterteilt. Beide Luftsäulen vermögen die Membran niederzudrücken und ihre Resonanz im Hinblick auf die Frequenz nach unten zu richten. Mit anderen Worten lässt sich eine verhältnismäßig niedrige Resonanzfrequenz auch mittels dünner Membranen erzielen, indem die Länge und die Fläche (insbesondere die Mündungsfläche) des Kanals oder der Luftsäulen angepasst wird. Eine lange und dünne Luftsäule in akustischer Hinsicht schwerer als eine kurze und breite Luftsäule. So kann z.B. die äußere Luftsäule, d.h. die Luftsäule zwischen der Umgebung und der Membran, mit einem engeren Einlassloch ausgebildet werden, was zu einer "schwereren" Säule führt. Die innere Luftsäule, d.h. die Luftsäule zwischen dem Trommelfell und der Membran, kann durch verschiedenartige Ausgestaltungen des Kanals ebenfalls zur Beeinflussung der Resonanzfrequenz genutzt werden. Im Hinblick auf einen Kanal, welcher sich in Richtung des Trommelfells verjüngt, wird die innere Luftsäule akustisch schwerer als die äußere Luftsäule. Der Durchgangskanal kann selbstverständlich in verschiedener Weise ausgestaltet sein, wobei das akustische Gewicht durch den engsten Bereich des Kanals sowie durch die Länge der Kanals dominiert wird. Folglich ist es durch entsprechende Wahl der Position der Membran in dem Durchgangskanal und/oder dem Mündungsbereich, z.B. in Richtung des Trommelfells, möglich, die Resonanz der Membran zu einer geeigneten Frequenz hin zu verschieben. Was die Membran betrifft, so erleichtert ein Membranelement ge mäß der vorliegenden Erfindung die Möglichkeit der Auswahl einer genauen Positionierung in dem Kanal erheblich.
Wie oben erwähnt, lässt sich ein Ohrstöpsel gemäß der vorliegenden Erfindung auf einfache Weise dadurch herstellen, indem ein Basisstöpsel mit einem Durchgangskanal geformt wird, woraufhin das Membranelement in den Kanal eingeführt wird. Diese erfindungsgemäße Idee sorgt für große Freiheiten im Hinblick auf die Auswahl von und viele Möglichkeiten der Verwendung von unterschiedlichen Parametern. Da das Membranelement später montiert wird, ist es in einem späteren Stadium des Herstellungsverfahrens möglich festzulegen, welche Eigenschaften der Ohrstöpsel besitzen soll. So ist es beispielsweise unabhängig von den Abmessungen des Kanals möglich, Membrane mit verschiedenen inhärenten Eigenschaften zu verwenden. Des Weiteren ist es möglich zu wählen, in welche Richtung das Membranelement in den Kanal eingeführt werden soll, d.h. wie tief die Membran selbst in dem Kanal angeordnet sein soll, etc.
Das Membranelement gemäß der vorliegenden Erfindung weist gemäß einer bevorzugten zylindrischen Ausführungsform zweckmäßig einen Durchmesser von 2 bis 6 mm, vorzugsweise von 3 bis 4 mm, z.B. 3,4 mm, auf. Die Länge des Membranelementes beträgt vorzugsweise 1 bis 8 mm, z.B. 2 mm. Die Dicke der Membran selbst beträgt vorzugsweise 0,005 bis 0,5 mm, beispielsweise 0,1 mm, während die Wandstärke des Membranhalters vorzugsweise 0,3 bis 2 mm, z.B. 0,6 mm, beträgt. Das Membranelement ist in vorteilhafter Ausgestaltung aus einem im Allgemeinen nachgiebigen Material gebildet, welches an den Ohrstöpsel angepasst werden kann, wobei die Shore-Zahl des Membranelementes vorzugsweise 5° bis 80° A, z.B. 60° A, beträgt.
Das Membranelement ist vorzugsweise einstückig durch Silikoninjektion von LSR (Liquid Silicone Rubber, flüssiges Silikongummi), z.B. LR 3003 oder dergleichen, geformt. Die Silikoninjektion kann als "umgekehrtes" Spritzgießen bezeichnet werden. Beim herkömmlichen Spritzgießen werden heiße Thermoplaste eingesetzt, welche geformt, abgekühlt und erstarrt werden. Bei der Silikoninjektion geht man indes in umgekehrter Weise vor, indem ein kaltes, flüssiges Silikonfluid verwendet wird, welches eine Substanz enthält, die eine Aushärtung des Materials ermöglicht, wenn es erhitzt wird. Folglich wird das flüssige, kalte Silikon unter hohem Druck in eine Form eingespritzt, gepresst und erhitzt, so dass das Silikonfluid ausgehärtet wird. Mittels dieser Technik ist es möglich, eine Membran zu formen, welche aus einer dünnen Folie von 0,1 mm gebildet ist. Der Membranhalter wird vorzugsweise mit einer Wanddicke von etwa einem halben Millimeter geformt.
Der in dem Ohrstöpsel gemäß der vorliegenden Erfindung enthaltene Basisstöpsel kann beispielsweise im Wesentlichen auf dieselbe Weise hergestellt werden wie der in der EP 0 847 736 A1 beschriebene Ohrstöpsel. Der Unterschied besteht darin, dass der Kanal in dem Ohrstöpsel gemäß der vorliegenden Erfindung ein Durchgangskanal ist und daher das Kernelement, um welches der Stöpsel geformt wird, folglich länger ausgebildet wird, so dass es sich durch den gesamten Hohlraum in der Formhälfte erstreckt. Der Basisstöpsel kann entweder aus einem einzigen Material oder aus mehreren Materialien (z.B. für verschiedene Teile des Stöpsels) geformt werden.
Im Zusammenhang mit der Formgebung des Basisstöpsels kann die Kanalwand derart geformt werden, dass sie beim Anbringen des Membranelementes mit demselben zusammenwirkt, indem der Membranhalter mit der Kanalwand in Eingriff gebracht wird. Das Ziel einer solchen Vorgehensweise besteht darin, dass das Membranelement in Position zu befestigen, wenn es in den Kanal eingeführt worden ist. Eine derartige Befestigung kann selbstverständlich auf verschiedene Weise geschehen, z.B. mittels einer Schulter oder durch Verwendung eines Formraumes während der Formgebung, welcher der Kanalwand eine Hinterschneidung verleiht. Auf diese Weise erhält man eine einfache Schnapp- bzw. Rastverbindung. Das Membranelement wird folglich in den Kanal eingeführt, bis es die Hinterschneidung passiert hat und verrastet worden ist. Selbstverständlich bestehen auch andere Möglichkeiten zum Halten des Membranelementes in Position, wie Reibverbindungen, Klebverbindungen etc., welche sämtlich unter den Schutzbereich der erfindungsgemäßen Grundidee fallen. Diese umfasst darüber hinaus die Möglichkeit der Anordnung eines speziellen Rückhaltemittels an der Kanalwand, welches nicht einstückig mit der Wand geformt sein muss.
Ferner ist es möglich, eine Kanalwand mit einer Mehrzahl an solchen Anschlägen, z.B. Schultern, Rückhaltemitteln etc., in verschiedenen Positionen entlang der Kanalwand auszubilden, so dass die Membran in verschiedenen Positionen angeordnet werden kann.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
In der Zeichnung zeigen:
1 einen axialen Längsschnitt durch einen Ohrstöpsel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
2 eine vergrößerte Darstellung eines Teils des Ohrstöpsels gemäß 1 mit dem Membranelement;
3a bis 3b jeweils eine schematische Ansicht eines Ausführungsbeispiels eines Membranelementes zur Verwendung in einem Ohrstöpsel gemäß der vorliegenden Erfindung;
3c bis 3g jeweils eine alternative Ausführungsform des Membranelementes gemäß der vorliegenden Erfindung;
3h bis 3i verschiedene Querschnittsansichten des Membranelementes gemäß der vorliegenden Erfindung;
4 eine Darstellung, wie ein Membranelement in einen Basisstöpsel gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung eingesetzt wird;
5 eine schematische Ansicht eines in das Ohr eines Benutzers eingeführten erfindungsgemäßen Ohrstöpsels;
6 einen axialen Längsschnitt durch einen Ohrstöpsel gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsprechend 1;
7a bis 7c eine schematische Darstellung des Prinzips eines bevorzugten Verfahrens zur Herstellung eines Membranelementes gemäß der vorliegenden Erfindung;
8 einen entsprechenden elektrischen Schaltkreis für einen Ohrstöpsel gemäß der vorliegenden Erfindung;
9a bis 9d jeweils ein Schaubild der Dämpfungskurve eines Ohrstöpsels gemäß der vorliegenden Erfindung;
10 einen axialen Längsschnitt durch einen Ohrstöpsel gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
11 eine alternative Ausführungsform des Membranelementes gemäß der vorliegenden Erfindung entsprechend 3c bis 3g.
Detaillierte Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen
In 1 ist ein axialer Längsschnitt durch einen Ohrstöpsel 2 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der Ohrstöpsel 2 umfasst einen Kern- oder Körperabschnitt 4, welcher im Wesentlichen die Form eines verkürzten Konus' besitzt. Der vordere Teil des Kern- oder Körperabschnittes 4 ist mit einer/einem ihn umgebenden Hülse oder Dichtungsteil 6 versehen. Von der Umfangsfläche des Dichtungsteils 6 stehen vier in dieses integrierte Ringflansche 8, 10, 12, 14 in Radialrichtung vor, welche sich senkrecht zur Längsrichtung des Kern- oder Körperabschnittes 4 erstreckt. Ein erster Flansch 8 steht unmittelbar am vorderen Rand des Ohrstöpsels 2 vor und weist den kleinsten Durchmesser auf. Die anderen Flansche 10, 12, 14 sind gleichmäßig über den Stöpselabschnitt selbst verteilt und besitzen Durchmesser, welche entlang dem Stöpsel 2 nach hinten sukzessive ansteigen. Die vordere Fläche der Flansche 8, 10, 12, 14 ist nach hinten geneigt, während sich die rückwärtige Fläche der Flansche senkrecht zur Längs- oder Axialrichtung des Stöpsels 2 erstreckt.
Das hülsenförmige Dichtungsteil 6 deckt den Teil des Kern- oder Körperabschnittes 4 ab, welcher zum Einführen in den Gehörgang des Ohres vorgesehen ist, d.h. den gesamten eigentlichen Ohrstöpsel. Dies ist der 5 zu entnehmen, gemäß welcher der vordere Teil (das hülsenförmige Dichtungsteil 6) des Ohrstöpsels 2 in den Gehörgang H eines Oh res eingesetzt worden ist. Wie hieraus ersichtlich, stoßen die vier Ringflansche 8, 10, 12, 14 dichtend gegen die Wand des Gehörgangs H an. Der rückwärtige Teil des Kern- oder Körperabschnittes 4 ist als Griffteil 5 ausgebildet. Der Kern- oder Körperabschnitt 4 weist einen axialen Durchgangskanal 16 mit kreisförmigem Querschnitt auf, dessen Durchmesser von dem Griffteil 5 bis zur Spitze hin im Wesentlichen abnimmt. 1 ist entnehmbar, dass die Kanalwand des Kern- oder Körperabschnittes 4 etwa in der Mittel der Erstreckungslänge des Griffteils 5 mit einem ringförmigen Wulst 18 und etwas weiter vorn mit einer ringförmig vorstehenden Schulter 20 ausgestattet ist, welche durch eine Querschnittsverminderung des Kanals gebildet ist. Der Wulst 18 und die Schulter 20 in der Wand sind während des Formens des Kern- oder Körperabschnittes 4 ausgeformt worden und integral mit dem Kern- oder Körperabschnitt 4 ausgebildet.
In dem Durchgangskanal 16 ist ein Membranelement 22 in einer abdichtenden und definierten Weise zwischen dem Wulst 18 und der Schulter 20 angebracht. Ein Ausschnitt rund um das Membranelement 22 herum ist in 2a vergrößert wiedergegeben. Das Membranelement 22 selbst ist in 3a in einer perspektivischen Ansicht und in 3b in einer axialen Querschnittsansicht entlang der Linie A-A gemäß 3a dargestellt. Aus den Figuren wird deutlich, dass das Membranelement 22 einen zylindrischen, rohrförmigen Membranhalter 24 mit einer Wandstärke von etwa 0,5 mm aufweist. Eine runde Membran 26, welche eine Dicke von etwa 0,1 mm besitzt, ist ganz vorne an dem Membranhalter 24 quer nach Art eines Deckels angeordnet. Das Membranelement 22 ist etwa 2 mm lang und weist einen Durchmesser von etwa 3,4 mm auf. Der Durchmesser der Membran beträgt etwa 2,4 mm. Der Membranhalter 24 und die Membran 26 sind gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform mittels eines weiter un ten beschriebenen Verfahrens integral geformt worden. 1 und 2a zeigen das oben erwähnte Membranelement 22, wie es zwischen dem Wulst 18 und der Schulter 20 angeordnet ist. Das vordere Ende des Membranhalters 24 stößt gegen die ringförmige Schulter 20 an, welche von der Kanalwand vorsteht, während das rückwärtige Ende des Membranhalters 24 gegen den Wulst 18 anstößt und die zylindrische Fläche des Membranhalters darüber hinaus mit der Kanalwand im Eingriff steht. Auf diese Weise ist das Membranelement 22 fixiert. Der Wulst kann verschiedene Formen besitzen, z.B. ringförmig sein oder mehrere Vorsprünge oder Rippen umfassen. Dies ist in 2b bis 2d anhand von Ausführungsbeispielen je eines Querschnittes entlang der Linie A-A gemäß 2a dargestellt. Bei der in 2b wiedergegebenen Ausgestaltung ist der Wulst 18b ringförmig. In 2c sind vier Vorsprünge 18c gezeigt, wobei die Anzahl derselben selbstverständlich sowohl größer als auch kleiner sein kann und ihre Form nicht notwendigerweise abgerundet sein muss. In 2d sind vier Rippen 18d dargestellt, deren Anzahl ebenfalls größer oder kleiner sein kann und welche mit unterschiedlichen Formen versehen sein können. Darüber hinaus kann die in 2a angedeutete Länge L bei verschiedenen Typen von Wülsten variieren. Der Vorteil von längeren Wülsten besteht darin, dass das Membranelement 22 sehr gut verrastet wird. Indes verursachen solche längeren Wülste einen erhöhten Widerstand während des Einführens des Membranelementes 22.
In 3c bis 3g sind alternative Ausführungsformen des Membranelementes 22b–22f zur Verwendung in einem Ohrstöpsel gemäß der vorliegenden Erfindung wiedergegeben. Die Membranelemente sind dabei in Erstreckungsrichtung des Kanals dargestellt. Abgesehen von der bereits gezeigten kreisförmigen Ausgestaltung sind im Wesentlichen sämtliche Formen – sowohl symmetrische als auch asymmetrische – mög lich. So können beispielsweise N-Ecke mit einer beliebigen Anzahl an Ecken von drei bis zu einer unendlichen Anzahl an Ecken, d.h. einer Kreisform, vorgesehen sein. Gleichfalls sind ovale Formen möglich. In den Figuren sind lediglich einige Formen zum Zwecke der Veranschaulichung dargestellt. 3c zeigt eine Kreisform, 3d eine dreieckige Form, 3e eine rechteckige Form, 3f eine ovale Form und 3g eine achteckige Form. In all diesen Fällen bilden die Membrane 26b–26f das innere Teil und der Membranhalter 24b–24f das dieses umgebende, äußere Teil. In 3h und 3i sind zwei möglich axiale Längsschnitte der obigen Membranelemente 22b–22f dargestellt. Selbstverständlich sind auch alle anderen Querschnitte denkbar. Sämtliche der gezeigten Membrane können beispielsweise den bereits erwähnten U-förmigen Querschnitt besitzen, wie er in 3h wiedergegeben ist, oder auch einen H-förmigen Querschnitt aufweisen, wie er 3i zu entnehmen ist. Im Falle der dargestellten H-förmigen Querschnittsform umfasst der Membranhalter 24h zwei parallele Schenkel, wobei die Membran 26h das zwischen diesen befindliche Querglied bildet. Wie aus 3i ersichtlich, ist die Membran 26h etwas nach links bezüglich der Mitte des Membranhalters 24h verschoben. Eine solche H-förmige Ausgestaltung gibt folglich die Möglichkeit einer einfachen Wahl zwischen zwei verschiedenen Positionen der Membran 26h in dem Kanal und auf diese Weise auch der Luftsäulen, welche die Resonanz der Membran unterschiedlich beeinflussen. Verschiedene Typen der Membranresonanz werden je nach dem, welches Ende des Membranelementes als erstes in den Durchgangskanal des Stöpsels eingeführt wird, auf einfache Weise erhalten. Allgemein können Membranelemente mit verschiedenen Formen mit einem beliebigen Ende des Membranelementes in Richtung des Kanals eingeführt werden, wobei die Position der Membran in dem Durchgangskanal letztendlich die Form der Dämpfungskurve festlegt.
Der Durchgangskanal in dem Stöpsel weist zweckmäßig dieselben Querabmessungen auf wie das Membranelement oder zumindest wie der Abschnitt, an welchem das Membranelement bei der Verwendung der Ohrstöpsels positioniert wird. So kann beispielsweise die Schulter, gegen welche das Membranelement anstößt, entsprechend dem Membranelement ausgebildet sein. Es ist von Bedeutung, dass eine einwandfrei dichte Unterteilung des Kanals gewährleistet ist, was nach Anbringen des Membranelementes zu einer inneren und zu einer äußeren Luftsäule führt, und dass das Membranelement zuverlässig befestigt ist.
Aus den Figuren wird deutlich, dass das Membranelement 22 den Durchgangskanal 16 in zwei Abschnitte unterteilt. Zwischen der Membran 26 und dem Trommelfell T (5) wird in dem Kanalabschnitt vor der Membran 26 eine innere Luftsäule 28 gebildet, wobei sich in dem Gehörgang H zwischen dem vorderen Ende des Ohrstöpsels und dem Trommelfell T ein Luftvolumen befindet. An der anderen Seite der Membran 26 wird in dem Kanalabschnitt hinter der Membran 26 eine äußere Luftsäule 30 gebildet, an die sich das Volumen der Umgebung O, d.h. ein unendliches Volumen, anschließt. Die Länge und die Fläche der Luftsäulen 28, 30 beeinflussen die Resonanzfrequenz der Membran 26, wie es oben bereits erläutert ist.
6 zeigt – wie auch 1 – einen axialen Längsschnitt durch einen Ohrstöpsel gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 6 dargestellte axiale Anordnung des Wulstes 18 sowie der Schulter 20 und folglich auch des Membranelementes 22 unterscheidet sich jedoch von der Ausführungsform gemäß 1. Das Membranelement 22 ist in diesem Fall weiter in dem Kanal ange ordnet, so dass das eingeschlossene Luftvolumen bzw. die Luftsäule 28 zwischen der Membran und dem Trommelfell folglich kürzer ist. Die Wirkung besteht darin, dass die Luftsäule gemäß 6 die Membran nicht so sehr niederdrückt wie die Luftsäule gemäß 1, wodurch die Resonanzfrequenz nicht in gleichem Ausmaß verschoben wird. Auf diese Weise ist es beispielsweise möglich, durch Auswahl der Position der Membran in dem Kanal die Resonanzfrequenz derart zu steuern, dass z.B. Warnsignale mit einer bekannten Frequenz leichter durchgelassen werden oder Geräusche von Maschinen, welche sich im Betrieb befinden, in einem größeren Maße durchgelassen werden.
Der Kern- oder Körperabschnitt sowie das Dichtungsteil können aus zwei unterschiedlichen Materialien oder aus ein und demselben Material, vorzugsweise einstückig, gefertigt sein. Wie bereits erwähnt, ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung dieser Teile in der EP 0 847 736 A1 beschrieben.
In 4 ist das Einbringen eines Membranelementes 22 in den Durchgangskanal 16 eines Ohrstöpsels 2 dargestellt. Gemäß diesem bevorzugten Verfahren wird ein Membranelement 22 separat hergestellt, wie es auch hinsichtlich des Ohrstöpsels 2 mit seinem Kern- oder Körperabschnitt und dem Dichtungsteil der Fall ist. Das patronenförmige Membranelement 22 wird sodann mit der Membran 26 ganz vorne mittels eines Kolbens 40 in den Durchgangskanal 16 des Ohrstöpsels 2 eingeführt, wie es in 4 durch Pfeile angedeutet ist. Der Ohrstöpsel 2 ist vorzugsweise aus einem Material gefertigt, welches hinreichend nachgiebig ist, um ein einfaches Einführen des Membranelementes 22 zu ermöglichen. Wie aus 4 ersichtlich, besitzt der Kolben 40 vorzugsweise eine Kontur, welche supplementär der Kontur des Membranelementes 22 entspricht. Ein zentraler Abschnitt 42, welcher von dem vorderen Ende des Kolbens 40 vorsteht, passt somit in den Membranhalter 24, wobei ein Umfangsabschnitt 44 während des Einführens gegen den hinteren Rand des Membranelementes 22 anstößt. Das Membranelement 22 wird auf diese Weise vorwärts in den Kanal 16 bewegt und erreicht mit seinem vorderen Abschnitt schließlich den Wulst 18 (d.h. die Membran 26 und der vordere Abschnitt des Membranhalters 24). Das Membranelement 22 wird kontinuierlich mit einer Kraft vorwärts bewegt, welche es seinem vorderen Abschnitt ermöglicht, den Wulst 18 zu passieren. Erreicht der vordere Abschnitt des Membranelementes 22 oder des Membranhalters 24 letztendlich die Schulter 20, so hat der rückwärtige Abschnitt des Membranhalters 24 den Wulst 18 passiert und ist durch Einschnappen bzw. Verrasten fixiert worden. In dieser Position ist das Membranelement 22 folglich mittels des Membranhalters 24 verriegelt, wobei seine Enden gegen den Wulst 18 bzw. gegen die Schulter 20 anstoßen. Wie aus den Figuren ersichtlich, ist der Membranhalter 24 derart dimensioniert, dass seine Quererstreckung im Wesentlichen den Abmessungen des Durchgangskanals 16 entspricht, um das Membranelement 22 zurückzuhalten, wenn es in den Durchgangskanal des Ohrstöpsels eingebracht worden ist, während der Kanal zugleich abgedichtet wird.
In 7a bis 7c ist ein bevorzugtes Verfahren zur Herstellung eines Membranelementes 22 gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt. Die Figuren sind nicht maßstabsgetreu und dienen lediglich zur schematischen Veranschaulichung des Herstellungsprinzips.
7a zeigt eine Querschnittsansicht eines Form 50 sowie eines hieran befestigten Eingusses 52. In 7b ist eine Querschnittsansicht entlang einer Trennlinie einer Form wiedergegeben. In 7c ist eine vergrößerte Ansicht eines Ausschnittes der 7a dargestellt.
Wie oben erwähnt, ist das Membranelement 22 vorzugsweise durch Silikoninjektion von LSR ("Liquid Silicone Rubber", flüssiges Silikongummi) gefertigt. Zu diesem Zweck kann beispielsweise ein Silikongummi von Silopren^® LSR der Serie 20xx oder dergleichen eingesetzt werden. Nachdem die korrekte Zusammensetzung des flüssigen Silikongummis erhalten worden ist, wird es aus einer Tube einem Schneckenförderer oder alternativ einem Kolben (nicht dargestellt) aufgegeben. Mittels des Schraubenförderers wird die Flüssigkeit – kaltes Silikongummi – über den Einguss 52 in die Form eingespritzt (7a). Ein Injektionsdruck von 50 bis 150 bar reicht in der Regel für LSR aus. Der Druck hängt von dem Durchmesser des Einlasskanals ab.
Der Zweck der Form 50 besteht darin, das Silikongummi in ihrem Formraum aufzunehmen, es zu verteilen, zu formen und auszuhärten, wodurch das Silikongummi in einen festen Zustand überführt wird, wonach das fertige Material der Form 50 entnommen werden kann. In 7a ist die Form 50 im Querschnitt entlang der Linie A-A gemäß 7b wiedergegeben. Gemäß dieser bevorzugten Ausführungsform umfasst die Form 50 zwei Formhälften: ein Oberwerkzeug 54 und ein Unterwerkzeug 56, welche einen kreisförmigen Formraum bilden. 7b zeigt eine Querschnittsansicht entlang der Trennlinie der Form 50, d.h. entlang der Grenze zwischen den beiden Formhälften. Der Einguss 52 steht mit dem Zentrum der kreisförmigen Form 50 in Verbindung, wobei der Formraum am Umfang der Form 50 Membranausnehmungen 58 aufweist, welche gemeinsam mit einem Führungsstift 60 einen Ring bilden. Der auch in 7a dargestellte Führungsstift 60 kann als Hilfsmittel zur Positionierung im Zusammenhang mit der anschließenden Handhabung des Formproduktes verwendet werden. Wird das flüssige Silikongummi über den Einguss 52 in den Formraum überführt, so fließt das Silikongummi über den gesamten kreisförmigen Bereich und auch in die Membranausnehmungen 58 hinein. Durch die Formgebung der Membranelemente am Umfang des kreisförmigen Formraums wird eine gleichmäßige Verteilung der flüssigen Silikongummis erreicht. Ist der Formvorgang abgeschlossen, so wird folglich eine Scheibe erhalten, welche an ihrem Umfang das Membranelement aufweist. Die Membranelemente können zugleich heraus gepresst werden, oder sie können auch nacheinander heraus gepresst werden. Vorzugsweise kann ein Ohrstöpsel mit einem Durchgangskanal derart an der Oberseite eines Membranelementes angeordnet werden, dass es, wenn das Membranelement heraus gepresst wird, ohne Zwischenstufen direkt in den Stöpsel eingeführt wird.
Um das Herauspressen der Membranelemente zu erleichtern, kann die Form 50 in einer Weise ausgestaltet sein, dass die Formscheibe um die Membranelemente herum dünn ausgebildet ist. In 7c, welche einen vergrößerten Ausschnitt des Abschnittes um die Membranausnehmung 58 gemäß 7a rechts zeigt, ist ein Trennrand 62 mittels Pfeilen angedeutet. Darüber hinaus ist der unmittelbar an den Trennrand 62 angrenzende Bereich dicker als der übrige Umgebungsbereich, um ein einfaches Herauspressen des Membranelementes sicherzustellen. In 7c ist ebenfalls die Trennlinie zwischen den beiden Teilen der Form mittels der Strichlinie B-B wiedergegeben. Hieraus ergibt sich folglich, dass im Wesentlichen das gesamte Membranelement in dem Unterwerkzeug der Form geformt wird.
Die Form 50 ist üblicherweise elektrisch beheizt (im Allgemeinen auf 150°C bis 230°C in Abhängigkeit des jewei ligen Typs von LSR), wofür z.B. Heizstäbe oder -drähte vorgesehen sind. Das flüssige Silikongummi wird in die erhitzte Form eingespritzt. Das Silikongummi wird bei einer Formtemperatur von 170°C bis 230°C ausgehärtet.
Ist das eingespritzte flüssige Silikongummi auf eine hohe Temperatur erhitzt worden, so versucht es zu quellen und wieder aus der Einspritzdüse auszutreten. Um dies zu verhindern, wird die Düse auf einem Druck von 5.000 kPa (50 bar) gehalten, bis die Flüssigkeit in der Umgebung begonnen hat auszuhärten.
Die Erhitzung und die anschließende Volumenzunahme des Silikongummis in der Form erhöhen den Druck in dem Formraum, welcher etwa 30.000 kPa (300 bar) erreichen kann.
Selbstverständlich existieren verschiedene Typen von Silikongummis, von welchen einige (z.B. solche aus der Serie Silopren^® LSR 26xx) reaktiver sind und folglich schneller aushärten. Überdies ist es möglich, bereits vorher, z.B. in dem Schneckenförderer, mit dem Erhitzen des Silikongummis zu beginnen, um den Vorgang des Aushärtens zu beschleunigen.
Wie bereits im einleitenden Teil der vorliegenden Beschreibung erwähnt, ist es mittels einer solchen Technik möglich, ein Membranelement zu formen, bei welchem die Membran selbst von einer 0,1 mm dünnen Folie gebildet ist, während der Membranhalter eine Dicke von etwa 0,5 mm besitzt.
Ein gewöhnliches "offenes" Ohr, d.h. ohne einen hierin eingeführten Stöpsel, besitzt eine natürliche Verstärkung für Schall von etwa 3 kHz, d.h. im Frequenzbereich der menschlichen Sprache. Wird ein Stöpsel eingeführt, so wird das Luftvolumen in dem Ohr verändert und folglich die natürliche Resonanzverstärkung unterbunden oder verändert, was somit bedeutet, dass die Sprachwahrnehmung beeinträchtigt wird. 8 zeigt einen äquivalenten elektrischen Schaltkreis für einen erfindungsgemäßen Ohrstöpsel, wobei eine Spannungsquelle P dem empfangenen Schalldruckpegel entspricht, eine Spule L_P der akustischen Masse des Stöpsels entspricht, ein Kondensator C_P der akustischen Steifigkeit des Stöpsels entspricht, ein Widerstand R_P der akustischen Dämpfung des Stöpsels entspricht und ein Kondensator C₁ der akustischen Steifigkeit des enthaltenen Luftvolumens entspricht. Ferner entspricht die Spule L_m der akustischen Masse der Membran, der Kondensator C_m entspricht der akustischen Steifigkeit der Membran und die akustische Dämpfung ist durch den Widerstand R_m repräsentiert. Die akustische Masse der eingeschlossenen Luftsäule entspricht der Spule L₁, welche mit der Spule L_m in Reihe geschaltet ist. Selbstverständlich kann auch für die äußere Luftsäule eine Spule mit den anderen Spulen in Reihe geschaltet werden, doch ist in diesem Fall ein äquivalenter Schaltkreis für einen Stöpsel mit einem sich nach innen verjüngenden Durchgangskanal gezeigt (die Luftsäulen weisen etwa dieselbe Länge auf), so dass aus diesem Grund die akustische Masse der dünneren Luftsäule überwiegt.
Der Scheinwiderstand einer Spule variiert bekanntlich mit der Frequenz als jωL, während der Scheinwiderstand eines Kondensators als 1/jωC variiert. Der Widerstand ist von der Frequenz unabhängig. Die akustische Steifigkeit der Membran, d.h. der Wert des entsprechenden äquivalenten Kondensators C_m, ist derart gewählt, dass der Scheinwiderstand 1/jωC_m in Verbindung mit niedrigen Frequenzen größer ist als der Scheinwiderstand 1/jωC_p, so dass die Membran auf diese Weise bei solchen geringen Frequenzen keine nennens werte Wirkung auf die Dämpfung des Ohrstöpsels besitzt. Bei hohen Frequenzen herrscht der Scheinwiderstand jω(L_m+ L₁) der Spulen L_m und L₁ (die akustische Masse der Membran sowie des eingeschlossenen Luftvolumens) vor, so dass in diesem Fall Schall mit bestimmten Frequenzen in einem hohen Maße gedämpft wird. Zwischen solchen niedrigen und hohen Frequenzen liegt ein Resonanzbereich, in welchem die Kondensatoren und die Spulen zusammenwirken, so dass der Gesamtwiderstand verringert und folglich Schall durchgelassen wird. Der Ohrstöpsel gemäß der vorliegenden Erfindung wirkt folglich als ein Bandpassfilter, welches Schall mit Frequenzen innerhalb eines vorherbestimmten Bereiches durchlässt. Innerhalb dieses Bereiches liegt somit die Resonanz. Durch die Wahl einer geeigneten Position der Membran in dem Kanal ist es möglich, eine gewünschte Luftsäule mit einer gewünschten akustischen Masse zu erhalten, so dass die Resonanzfrequenz der Membran beeinflusst wird. Mit anderen Worten ist es möglich, durch die Wahl der Position der Membran den Scheinwiderstand der Spule L₁ und folglich die Dämpfungskurve des Ohrstöpsels zu variieren. Der Scheinwiderstand kann ferner durch die Wahl der Querschnittsfläche oder des Mündungsbereiches der Luftsäule variiert werden.
In 9a bis 9d sind Schaubilder von Dämpfungskurven von Ohrstöpseln gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt.
In 9a sind vier Kurven gezeigt, von welchen eine einen herkömmlichen Ohrstöpsel ohne Durchgangskanal und ohne Membran repräsentiert, während die anderen drei erfindungsgemäße Ohrstöpsel repräsentieren, welche mit ein und demselben Membranelement (mit einer Membranfläche von 3,8 mm² und einer Membrandicke von 1 mm) ausgestattet sind, welches mit verschiedenen Abständen von der Oberseite des Ohrstöpsels angeordnet ist (jeweils mit 17, 19 und 21 mm von der Oberseite). Wie sich aus dem Schaubild ergibt, ist die Dämpfung bei einem herkömmlichen Ohrstöpsel für Frequenzen von oberhalb 1000 Hz hoch. Mittels eines erfindungsgemäßen Ohrstöpsels, welcher mit einem in dem Durchgangskanal des Stöpsels angeordneten Membranelement ausgestattet ist, ist es demgegenüber möglich, für eine bessere Schallübertragung in der Nähe der Frequenzen für die Sprachwahrnehmung zu sorgen. Wie aus dem Schaubild ersichtlich, ist die Dämpfung bei den erfindungsgemäßen Ohrstöpseln bei etwa 3 kHz geringer. Den Kurven ist entnehmbar, dass die Membran durch eine größere Luftsäule um so mehr niedergedrückt wird, je weiter weg sie von der Oberseite platziert ist, was in einer Absenkung der Resonanzfrequenz resultiert. Den Kurven ist ferner zu entnehmen, dass die Schallübertragung im fraglichen Resonanzbereich um so besser ist, je näher die Membran an der Oberseite platziert ist.
In 9b sind Kurven für vier Ohrstöpsel mit oberen Löchern mit verschiedenen Flächen (mit einem Durchmesser von jeweils 0,8 mm, 1,0 mm, 1,4 mm und 2,0 mm) wiedergegeben. Aus 9b ist ersichtlich, dass die akustische Masse der Luftsäule erhöht wird, wenn das obere Loch schmaler ausgebildet wird, wobei die Resonanzfrequenz abnimmt und die Dämpfung zunimmt. Das Membranelement ist dem gemäß 9a ähnlich.
9c zeigt zwei Kurven für Ohrstöpsel, bei welchen Membrane mit unterschiedlicher Dicke (jeweils 0,1 mm und 0,3 mm) in derselben Position (17 mm von der Oberseite) in den Durchgangskanal zweier ähnlicher Stöpsel eingebracht sind. Wird eine dickere Membran eingesetzt, so wird sowohl eine größere Masse als auch eine erhöhte Steifigkeit der nicht idealen Membran erhalten. Dem Schaubild ist zu entnehmen, dass dies im Hinblick auf die Frequenz keine Wirkung hat, doch ist bei der dünneren Membran die Dämpfung geringer und die Schallübertragung folglich höher.
In 9d sind zwei Kurven für Ohrstöpsel wiedergegeben, bei welchen die eingesetzte Membran verschiedene Flächen aufweist (jeweils 3,8 mm² und 1,5 mm²). Die Abmessungen des Durchgangskanals sind bei beiden Ohrstöpseln dieselben, wobei beide Membrane mit einem Abstand von 17 mm von der Oberseite angeordnet sind. Wie dem Schaubild zu entnehmen ist, wird die Frequenz in diesem Fall in nicht nennenswertem Maße beeinflusst, doch wird die Schallübertragung mittels der Membran mit der größeren Fläche verbessert.
In 10 ist ein axialer Längsschnitt durch einen Ohrstöpsel gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung dargestellt. Aus 10 ist erkennbar, dass mehr als ein Membranelement in den Ohrstöpsel eingeführt werden kann. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel sind zwei Membranelemente 70, 72 vorgesehen, von welchen ein Membranelement 70 tiefer in dem Kanal angeordnet ist als das andere Membranelement 72. Die Membrane sind jeweils zwischen einem Wulst 74, 76 und einer Schulter 78, 80 festgelegt. Mittels zweier Membrane, welche dieselbe Resonanzfrequenz besitzen, wird bei einer solchen Anordnung eine Resonanzfrequenz erhalten, welche etwa der ursprünglichen Resonanzfrequenz entspricht, da sowohl die Masse als auch die Steifigkeit ansteigt. Indes wird die Dämpfung bei einer solchen Doppelanordnung im Resonanzfall größer als bei einem Ohrstöpsel mit nur einem einzigen Membranelement.
Selbstverständlich ist es gleichfalls möglich, anstelle von zwei Membranelementen nur ein Membranelement vorzusehen, welches einen Membranhalter umfasst, an welchem zwei Membrane hintereinander angeordnet sind.
In 10 ist jedoch die Möglichkeit einer Wahl von zwei verschiedenen Positionen eines einzigen Membranelementes dargestellt. Soll bei dem Ohrstöpsel gemäß 10 nur ein einziges Membranelement verwendet werden, so lassen sich Luftsäulen mit verschiedener Größe (und folglich mit verschiedenen Resonanzfrequenzen) erzeugen, je nach dem, zwischen welchem Wulst und welcher Schulter ein Membranelement platziert wird.
Entsprechend 3c bis 3g zeigt 11 eine alternative Ausführungsform eines Membranelementes gemäß der vorliegenden Erfindung. Entsprechend den weiter oben beschriebenen Figuren ist das Membranelement 82 in Erstrekkungsrichtung des Kanals betrachtet. 11 ist zu entnehmen, dass das Membranelement 82 mehrere Membrane 86, 88 aufweisen kann, welche nebeneinander an einem Membranhalter 84 angeordnet sind. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Membranhalter 84 von einem Kreiszylinder gebildet (vgl. auch 3c), welcher ferner eine Querverbindung 85 besitzt, welche sich entlang dem Durchmesser des Zylinders erstreckt. Auf diese Weise werden zwei Membrane 86, 88 zur Verfügung gestellt, welche durch die Querverbindung 85 getrennt sind. Weisen die Membrane 86, 88 jeweils unterschiedliche Resonanzfrequenzen auf, so werden zwei Resonanzpeaks erhalten, welche es ermöglichen, die Dämpfung in einem breiteren Frequenzbereich zu verringern.
Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsformen be schränkt, welche lediglich exemplarisch gezeigt sind. Es sind selbstverständlich eine Vielzahl an Modifikationen und Abänderungen möglich, ohne vom Schutzbereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er durch die beigefügten Ansprüche bestimmt ist.

Claims

Schalldämpfender Ohrstöpsel (2), welcher einen Basisstöpsel mit einem Durchgangskanal (16) in Längsrichtung des Stöpsels umfasst, wobei sich in dem Kanal eine Membran (26) dichtend in Querrichtung des Kanals erstreckt, wodurch an der einen Seite der Membran eine innere Luftsäule und/oder an der anderen Seite der Membran eine äußere Luftsäule gebildet ist, wenn der Ohrstöpsel in ein Ohr eingebracht worden ist, wobei die Membran (26) ein Teil eines Membranelementes (22) bildet, welches ferner einen die Membran haltenden Membranhalter (24) umfasst, wobei der Membranhalter derart ausgebildet ist, um das Membranelement in dem Kanal zu befestigen, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran und der Membranhalter einstückig ausgebildet sind, und dass die Kanalwand zum Eingriff mit dem Membranhalter (24) lokal ausgeformt ist, um das Membranelement in einer vorgegebenen Position zu befestigen.
Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei die Membran und der Membranhalter einstückig, vorzugsweise aus einem nachgiebigen Material, wie Silikongummi, geformt sind.
Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei der Membranhalter (24) im Wesentlichen die Form eines rohrförmigen Zylinders aufweist, dessen Umfangsfläche mit der Kanalwand im Eingriff steht, wobei die Membran vorzugsweise eine Kappe bildet, welche ein Ende des Zylinders abdeckt.
Ohrstöpsel nach Anspruch 1, wobei die Kanalwand derart lokal in Bezug auf ihren Durchmesser verkleinert ist, dass eine Schulter (20) gebildet ist, an welche das vordere Ende des Membranhalters anstößt, wobei vorzugsweise auch die Kanalwand in Bezug auf ihren Durchmesser lokal verkleinert ist, so dass ein Wulst (18) gebildet ist, an welchen das hintere Ende des Membranhalters anstößt.
Ohrstöpsel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Kanalwand mit einem Befestigungsmittel zum Eingriff mit dem Membranhalter versehen ist, um das Membranelement zu befestigen.
Ohrstöpsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Membranelement (82) wenigstens eine weitere Membran (88) umfasst, welche durch den Membranhalter gehalten ist.
Ohrstöpsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei wenigstens ein weiteres Membranelement in dem Kanal festgelegt ist.
Ohrstöpsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Membran derart ausgebildet ist, um im Frequenzbereich für Sprachwahrnehmung, vorzugsweise im Bereich von 1 kHz bis 4 kHz, in Resonanz zu geraten.
Ohrstöpsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Membran derart ausgebildet ist, um in einem vorgegebenen Frequenzbereich, z.B. von Warnsignalen oder Maschinengeräuschen, in Resonanz zu geraten.
Ohrstöpsel nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Membranelement (22) in dem Kanal (16) mit einem Abstand von den Enden des Kanals, z.B. etwa in der Mitte zwischen den Enden des Kanals, angeordnet ist.
Verfahren zum Herstellen eines schalldämpfenden Ohrstöpsels (2), welches die folgenden Schritte umfasst: – Herstellen eines Basisstöpsels mit einem Durchgangskanal (16); – Herstellen eines Membranelementes (22) mit einem Membranhalter (24) und einer hieran angeordneten Membran (26); – Einsetzen des Membranelementes in den Kanal des Basisstöpsels, so dass das Membranelement durch den Membranhalter in dem Kanal gehalten ist und sich die Membran dichtend in Querrichtung des Kanals erstreckt, wodurch an der einen Seite der Membran eine innere Luftsäule und/oder an der anderen Seite der Membran eine äußere Luftsäule gebildet ist, wenn der Ohrstöpsel in ein Ohr eingebracht worden ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Membranhalter (24) und die Membran (26) einstückig ausgebildet werden, und dass die Kanalwand zum Eingriff mit dem Membranhalter (24) lokal ausgeformt wird, um das Membranelement in einer vorgegebenen Position zu befestigen.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei die Membran und der Membranhalter einstückig, vorzugsweise aus einem nach giebigen Material, wie Silikongummi, geformt werden.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Membranelement (22) dadurch in den Basisstöpsel eingesetzt wird, indem es in diesen eingeführt wird, nachdem der Basisstöpsel mit seinem Durchgangskanal (16) versehen worden ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, wobei der Kanal (16) derart ausgebildet wird, dass eine Schulter (20) bereitgestellt wird, welche dem Membranelement eine vorbestimmte Position vorgibt, um hieran anzustoßen, wobei das Membranelement vorzugsweise mittels eines Kolbens in den Kanal zu der Schulter hin eingeführt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, wobei der Kanal (16) derart ausgebildet wird, dass ein Wulst (18) bereitgestellt wird, welcher zum Befestigen des Membranelementes beiträgt, wenn es in den Kanal eingeführt worden ist und den Wulst passiert hat, wobei das hintere Ende des Membranelementes vorzugsweise an den Wulst anstößt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, wobei das Membranelement (22) derart dimensioniert wird, dass seine Querabmessung mit der Querabmessung des Kanals (16) an demjenigen Kanalteil übereinstimmt, in welches das Membranelement einzusetzen ist.
Verfahren nach Anspruch 11, wobei das Membranelement (22) in den Basisstöpsel eingesetzt wird, indem der Basisstöpsel derart um das Membranelement herum geformt wird, dass es mittels des Membranhalters (24) in Position gehalten wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 17, wobei das Membranelement (22) in einer Position in dem Kanal (16) angeordnet wird, welche von den Enden des Kanals getrennt ist, wie etwa in der Mitte zwischen den Enden des Kanals.
Membranelement (22), welches zur Anordnung in dem Durchgangskanal (16) eines schalldämpfenden Ohrstöpsels (2) ausgebildet ist, wobei das Membranelement eine Membran (26) und einen Membranhalter (24) umfasst, wobei der Membranhalter derart dimensioniert ist, dass seine Querabmessung im Wesentlichen mit der Querabmessung des Durchgangskanals übereinstimmt, um das Membranelement bei der Anwendung den Kanal abdichtend in dem Kanal zu halten, dadurch gekennzeichnet, dass die Membran und der Membranhalter einstückig ausgebildet sind, und dass der Membranhalter zum Eingriff mit einer lokalen Ausformung der Kanalwand ausgebildet ist, um das Membranelement in einer vorgegebenen Position zu befestigen.
Membranelement nach Anspruch 19, wobei die Membran und das Membranelement aus einem nachgiebigen Material, wie Silikongummi, geformt sind.
Membranelement nach Anspruch 19, wobei die Form des Membranelementes im Wesentlichen einem Hohlzylinder entspricht und die Membran eine Kappe bildet, welche vorzugsweise ein Ende des Zylinders abdeckt.
Membranelement nach einem der Ansprüche 19 bis 21, wobei das Membranelement (22) derart dimensioniert ist, dass es nachträglich bis zu einer vorherbestimmten Position in den Durchgangskanal eines vorhandenen Ohrstöpsels einführbar ist.
Membranelement nach einem der Ansprüche 19 bis 22, wobei der Membranhalter (84) wenigstens eine weitere Membran (88) hält.