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Bereich der
Erfindung
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Die
Erfindung betrifft eine vergrößerte Ohrmuschel,
die einen wesentlichen Teil der Helmauswölbung zur Aufnahme der Ohrmuschel
einnimmt, wodurch eine verbesserte Geräuschdämpfung erzielt wird. Im besonderen
betrifft die Erfindung eine Ohrmuschel, bei der die Anpassung des
ohrseitigen Abschlusses oder Ohrpolsters durch die Gleitbewegung einer
Ohrpolsterhalteplatte relativ zu der Ohrmuschel erzielt wird.
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Hintergrund
der Erfindung
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Aus
dem Stand der Technik sind bereits verschiedene Formen von schalldämpfenden
Ohrmuscheln bekanntgeworden, die das Gehör des Benutzers vor der Einwirkung
von Umgebungsgeräuschen schützen sollen.
So wird zum Beispiel die Besatzung von Drehflügelflugzeugen mit Ohrmuscheln
ausgestattet, die in Verbindung mit Schutzhelmen verwendet werden.
Die Helme weisen eine überdimensionierte
Ohrmuschelaufnahmewölbung
auf, in der die Ohrmuschel individuell anpaßbar auf den Träger angeordnet
werden kann. In der Regel sind solche Helme mit Kopfhörer und
Mikrophon ausge stattet, um eine Kommunikation mit dem Träger zu erlauben.
Typisch müssen
diese mit Kopfhörer
ausgestatteten Helme die Fähigkeit
zur Anpaßbarkeit
innerhalb eines spezifizierten anthropometrischen Bereichs besitzen
und dennoch vorzügliche
Geräuschdämpfung und
geeignete Kommunikationsmöglichkeiten
mitbringen.
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Vorangegangene
Versuche, diese unterschiedlichen Aufgaben zu erfüllen, gehen
aus vier älteren
Patenten der Anmelderin hervor. Das US-Patent 3 875 592 offenbart
eine Muscheloberfläche
mit Konturen komplementär
zur Kopfform des Trägers
im Bereich der Ohren. Das Ohrpolster weist eine gleichförmige Dicke
auf, die der Kontur der Muschel folgt, um für einen hochwirksamen Abschluß gegen
den Kopf des Benutzers an allen Stellen rund um das Ohr zu sorgen.
Das US-Patent 4 700 410 sieht eine aufdehnbare Blase zwischen Ohrmuschel
und Helm vor, um die Ohrmuschel gegen den Kopf des Benutzers hin
vorzuspannen. Das US-Patent 5 020 163 offenbart ein elastisches
ringförmiges
Ohrpolster mit einem inneren peripheren Bereich, der nach außen gegen
den Kopf des Trägers
hin vorsteht. Nun sind diese Ausgestaltungen zwar wirksam dahingehend,
daß sie
einen besseren Abschluß bewirken;
indes ergeben sie keine geeignete Dämpfung der Umgebungsgeräusche, insbesondere
im Bereich tiefer Frequenzen. Das US-Patent 5 148 887 offenbart
einen beweglichen Kolben innerhalb der Ohrmuschel, der auf das auf
die Schale auftreffende Umgebungsgeräusch anspricht, um das Innenvolumen
im wesentlichen konstant zu halten. Zwar wird mit diesem Patent eine
bessere Dämpfung
der Umgebungsgeräusche ermöglicht,
indes ist die konstruktive Gestaltung zusammen mit der aufdehnbaren
Blase kompliziert und deshalb teuer in der Herstellung.
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In
der
DE 37 22 465 wird
ein Schutzhelm mit schalldämmenden
Ohrenkappen offenbart. Mittels einer aufblasbaren Blase kann die
Position der Ohrenkappen verändert
werden, allerdings nur in Bezug auf deren Abstand zum Ohr.
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Auch
bei der in der
DE 15 66 324 offenbarten Ohrenschutzvorrichtung
ist eine Anpassung der Ohrenkappen lediglich in Bezug auf deren
Abstand zum Ohr möglich.
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Es
wäre also
wünschenswert,
eine Ohrmuschel-Anordnung bereitzustellen zur Verwendung in Verbindung
mit einem Helm, der von Flugpersonal getragen wird, welche einfach
im Aufbau ist, verbesserte Schalldämpfung und Kommunikationsmöglichkeiten
mitbringt und sich leicht individuell an die Besatzungsmitglieder
anpassen läßt.
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ZUSAMMENFASSUNG
DER ERFINDUNG
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Eine
Hauptaufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine Ohrmuschel-Anordnung
bereitzustellen, die, insbesondere auch in Verbindung mit einem Helm,
zum einen eine verbesserte Schalldämmung bietet und sich zum anderen
leicht an die Gegebenheiten des jeweiligen Helmträgers anpassen
lässt.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung ist es, eine vergrößerte Ohrmuschel bereitzustellen,
welche niederfrequente Umgebungsgeräusche wirksamer zu dämpfen vermag.
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Eine
weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Grad der Niederfrequenzdämpfung zu
maximieren, indem die Ohrmuschel so vorgesehen wird, daß sie die
Ohrmuschelaufnahmewölbung
des Helms vollständig
belegt.
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Eine
andere Aufgabe der Erfindung ist es, einen hohen Grad an Flexibilität hinsichtlich
der Positionierung des Ohrpolsters bereitzustellen, um individuelle
Anpaßbarkeit
an die Besatzungsmitglieder zu ermöglichen.
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Der
Erfindung liegt außerdem
die Aufgabe zugrunde, ein leichtes Sichern des Ohrpolsters zu ermöglichen,
und zwar unter automatischer Wahrung der Ausrichtung der Kommunikationselemente.
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Die
Aufgaben werden durch eine anpassbare Ohrmuschel mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen. Erfindungsgemäß sind die
Aufgaben dadurch erfüllt,
daß ein
Ohrpolster bereitgestellt wird, welches mehr anpaßbar bezüglich der
Ohrmuschel als an dieser fest angeordnet ist. Weil das Positionieren
der Ohrmuschel selbst nicht länger
kritisch ist, sehen wir eine vergrößerte Ohrmuschel vor, welche
die Ohrmuschelaufnahmewölbung des
Helms im wesentlichen ausfüllt.
Das größere Innenvolumen
der Ohrmuschel sorgt für
eine signifikant wirksamere Dämpfung
der Umgebungsgeräusche,
insbesondere bei tiefen Frequenzen. Der Lautsprecher ist mit der
Ohrpolster-Anordnung gekoppelt, um die Ausrichtung mit dieser beim
Anpassen des Ohrpolsters beizubehalten.
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Kurzbeschreibung der Figuren
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In
der beigefügten
zeichnerischen Darstellung, auf die in der vorliegenden Beschreibung
Bezug genommen wird und die in Verbindung mit der Beschreibung zu
lesen ist – wobei
für gleiche
Teile in den verschiedenen Figuren gleiche Bezugszeichen verwendet
werden – zeigen:
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1 eine
Vorderansicht eines Helms nach dem Stand der Technik mit Ohrmuschelaufnahmewölbungen
zum Einsetzen von schützenden
Ohrmuscheln in dieselben;
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2A einen
Querschnitt einer Helmauswölbung
zur Aufnahme der Ohrmuschel, der die zweidimensionale Anpaßbarkeit
für die
Anbindung der Ohrmuschel zeigt;
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2B einen
Querschnitt derselben Helmauswölbung,
der die vergrößerte, die
ganze Ohrmuschelaufnahmewölbung
einnehmende Ohrmuschel gemäß der vorliegenden
Erfindung zeigt;
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3 einen
Querschnitt der erfindungsgemäßen vergrößerten Helm-Ohrmuschel;
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4 eine
Explosionszeichnung der Ohrmuschel-Anordnung mit deren Hauptkomponenten;
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5A & 5B Querschnitte
von zwei Ausführungsformen
des Ohr polsters in Einklang mit der Erfindung.
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Detailbeschreibung der
bevorzugten Ausführungsform
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Schalldämpfende
Ohrmuscheln nach dem Stand der Technik umfassen eine relativ steife
Schale, die das Ohr des Benutzers umgibt. Die Ohrmuscheln sind in
Ohrmuschelaufnahmewölbungen
aufgenommen, die zu beiden Seiten eines Schutzhelms gebildet sind.
Die Peripherie der Schale trägt
ein elastisches Ohrpolster, welches so gehalten ist, daß es an
den Teil des Kopfes des Benutzers angreift, der rund um das Ohr
liegt. Die Ohrmuschel ist lösbar
mit der aufgeweiteten Helmauswölbung
für die
Ohrmuschel verbunden, und zwar unter Zuhilfenahme von Distanzkissen,
die eine Anpassung in drei orthogonalen Achsen ermöglichen.
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Es
wird nun auf die zeichnerische Darstellung Bezug genommen, im besonderen
auf 1, gemäß welcher
unsere Ohrmuschel-Anordnung
so ausgebildet ist, daß sie
in einen Schutzhelm mit aufgenommen werden kann, wie er von Besatzungsmitgliedern
eines Drehflügelflugzeuges
getragen wird; dieser Helm ist allgemein mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet.
Der Helm umfaßt
eine äußere, harte
Schale 12 und eine Auskleidung 14, die aus einem
energieabsorbierenden Material hergestellt ist. Der Helm ist mit
einem Nackenband 16 und einem Kinnband 18 ausgestattet.
Die Ohrmuscheln werden innerhalb von in der Auskleidung 14 gebildeten Öffnungen
angeordnet und werden von einer linken Ohrmuschelaufnahme 20 und
einer rechten Ohrmuschelaufnahme 22 gehalten. Die Ohrmuschelaufnahmen 20 und 22 sind
einstückig
mit dem Helm 10 als Teil desselben ausgebildet. Ein Mikrophonträger 24 und
innerhalb jeder Ohrmuschel angeordnete Lautsprecher sind über ein
Kommunikationskabel 26 mit einer externen Audio-Schnittstelle elektrisch
verbunden. Die Schale 12 kann ein beliebiges hartes, geeignetes
Material umfassen, bei dem es sich zum Beispiel um ein Glasfasermaterial
oder ein Laminat aus harzgetränkten Schichten
von einem Aramid-Gewebe, wie es unter der Marke KEVLAR vertrieben
wird, handeln kann.
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Die 2A und 2B zeigen
das Innere der rechten Ohrmuschelaufnahme 22; es versteht sich,
daß die
linke Ohrmuschelaufnahme ähnlich
gestaltet ist. 2A zeigt den Stand der Technik,
nach dem die rechte Ohrmuschelaufnahme 22 auf ihrer Innenoberfläche ein
Band von einem Häkchen
tragenden Klettverschlußmaterial 28 trägt, zum
Beispiel der Art, wie es unter der Marke VELCRO vertrieben wird. Das
Verschlußmaterial 28 kann
mit einem Schlingen tragenden Verschlußmaterial 32 direkt
oder über
ein oder mehrere Schaumstoff-Distanzkissen 29, die in verschiedenen
Dicken vorgesehen sein können,
verbunden sein. Das Distanzkissen 29 trägt komplementäre Bänder von
schlingentragendem Verschlußmaterial 29a und
häkchentragendem
Verschlußmaterial 29b.
Die Doppelpfeile an der Ohrmuschelschale 30 repräsentieren
x-y-Achsen, in denen
die Schale 30 justiert werden kann, bevor sie an der Aufnahme 22 angeheftet
wird.
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Die
Ohrmuschelaufnahme 22 ist in zwei Dimensionen überdimensioniert,
um eine anpaßbare Positionierung
der Ohrmuschel 30 nach oben und unten sowie nach vorne
und hinten zu erlauben. Ein typisches Problem bei Ohrmuscheln nach
dem Stand der Technik ist ihre eingeschränkte Wirksamkeit bei der Dämpfung niederfrequenter
Geräusche,
zum Beispiel bei Frequenzen unter 2000 Hz, die besonders vorherrschend
in Drehflügelflugzeugen
sind. Wir haben gefunden, daß sich
mit größer werdendem
Innenvolumen der Ohrmuschelschale eine größere Dämpfung niederfrequenter Geräusche ergibt.
Allerdings vermindert sich mit größer werdenden Außenabmessungen
der Ohrmuschel der Grad der Flexibilität, in dem die Ohrmuschel innerhalb
der Ohrmuschelaufnahme positioniert werden kann. Wir haben ferner
einen Weg gefunden, um das Innenvolumen der Ohrmuschel zu maximieren,
so daß es
die ganze Ohrmuschelaufnahme belegt, und dennoch Anpaßbarkeit
innerhalb des erforderlichen Paßbereichs
gegeben ist.
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2B zeigt
ein Häkchen
tragendes Verschlußmaterial 38 zum
Sichern des Schlingen tragenden Verschlusses 42 der erfindungsgemäßen Ohrmuschelschale 40 innerhalb
der Ohrmuschelaufnahme 22. Alternativ kann das Häkchen tragende Material
an der Schale 40 angeordnet sein, wobei dann das Schlingen
tragende Material innerhalb eines elastischen Materials 39 angeordnet
ist. Das mit Häkchen
bestückte
Verschlußmaterial 38 umgibt
ein rundlaufender Streifen eines elastischen Materials 39,
welches an das Innere der Helmschale 12 mittels einer rundlaufenden
Klebstoffraupe 39a gebunden ist. Das elastische Material 39 wirkt
als Feder oder Trampolin, welches allgemein das häkchenbestückte Verschlußmaterial 38 über die
Ohrmuschelaufnahme in der gleichen Ebene wie die Klebstoffbindungen 39a hängen läßt. Im Gebrauch
wird die Ohrmuschelschale 40 durch den Kopf des Trägers entgegen
der Rückstellkraft
des elastischen Materials 39 in die Ohrmuschelaufnahme 22 hinein
verlagert. Beim Auf setzen des Helms ist das Ohrpolster 56 längs der
x- und y-Achsen gleitverschieblich, wie durch die sich schneidenden
Doppelpfeile angedeutet. Die Gleitverbindung zwischen Ohrpolster 56 und
Ohrmuschelschale 40 wird im folgenden näher beschrieben.
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Die 3 und 4 zeigen
die Hauptkomponenten der Gleitverbindung, wobei die Ohrmuschelschale 40 auf
der linken Seite der zeichnerischen Darstellung und das Ohrpolster 56 auf
der rechten Seite, nur in 4 abgebildet
ist. Schale 40, Flansch 50 und Platten 52 und 54 sind
aus einem beliebigen geeigneten steifen Material hergestellt, so etwa
aus einem Acrylnitril/Butadien/Styrol-(ABS-)Copolymer. Die Ohrmuschelschale 40 umfaßt einen Rand 40a,
der die Ohrmuschelschalenöffnung
definiert. Am geschlossenen Ende der Schale 40 ist eine Öffnung 40b in
der Schale vorgesehen, und ein Schlingen tragendes Verschlußmaterial 42 erstreckt sich über die
rückseitige
Oberfläche
der Schale.
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Mit
dem Rand 40a ist ein Flansch 50 verbunden, der
einen flachen ringförmigen
Bereich 50a und einen Randbereich 50b umfaßt, der
mit dem Rand 40a durch eine erste Klebstoffraupe 50c verbunden ist.
Bevor der Flansch 50 mit der Ohrmuschelschale 40 verbunden
wird, werden die Gleitplatte 52 und die Ohrpolsterhalteplatte 54 durch
die mittige Öffnung
in dem Flansch 50 miteinander verbunden. Im einzelnen umfaßt die Gleitplatte 52 einen
flachen ringförmigen
Bereich 52a, der parallel zu und in Kontakt mit der Innenseite
des ringförmigen
Bereichs 50a des Flansches 50 angeordnet ist.
Ein Randbereich 52b erstreckt sich nach außen gerichtet
und weist ein Maß auf,
das geringfügig
dicker ist als der flache ringförmige
Bereich 50a. Ein Brücke 52c erstreckt
sich über
den flachen ringförmigen
Bereich 52a in Richtung ihrer Hauptachse. Die Brücke 52 ist
von dem flachen ringförmigen
Bereich 52a aus nach hinten versetzt, so daß sie innerhalb
der Schale 40 zu liegen kommt.
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Die
Ohrpolsterhalteplatte 54 umfaßt eine Innenkante 54a,
die in den Randbereich 52b paßt und an diesem mit Hilfe
einer zweiten Klebstoffraupe 54e gesichert ist. Ein erster
ringförmiger
Bereich 54b wirkt mit dem flachen ringförmigen Bereich 52a zusammen,
so daß sie
an den sandwichartig zwischen ihnen liegenden flachen ringförmigen Bereich 50a gleitbeweglich
und reibschlüssig
angreifen. Hierbei ist der Abstand zwischen den Bereichen 52a und 54b durch
das Maß des
im vorstehenden erläuterten Randbereichs 52b bestimmt.
Alternativ kann der Randbereich 52b von der Halteplatte 54 getragen werden,
wobei dann die Innenkante 54a von der Gleitplatte 52 getragen
wird. Weiter könnte
der Flansch 50 mit zwei voneinander beabstandeten, parallelen
ringförmigen
Bereichen ausgeführt
sein, die an einen ringförmigen
Bereich der mittigen Gleitkonstruktion anzugreifen. Die Ohrpolsterhalteplatte 54 umfaßt einen
zweiten ringförmigen
Bereich 54c, der parallel zu dem ersten ringförmigen Bereich 54b ist und
von diesem durch einen ringförmigen
Spalt 54d beabstandet ist. Die Strukturen 54c und 54d sind dazu
vorgesehen, das Ohrpolster 56 lösbar an der Ohrmuschel-Anordnung
zu befestigen, in einer Weise, wie sie im folgenden noch ausführlicher
erläutert werden
wird. Sodann kann – mit
dem Lautsprecherkabel 62 sich durch einen hinteren Bereich
der Ohrmuschelschale 40 hindurch erstreckend – die Gleitanordnung,
bestehend aus Flansch 50, Gleitplatte 52 und Ohrpolsterhalteplatte 54,
mit der Ohrmuschelschale 40 verbunden werden.
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Die
Komponenten 40, 50, 52, 54 und 56 sind von ähnlicher,
ovaler Gestalt, wobei die Gleitplatte 52 und die Ohrpolsterhalteplatte 54 geringfügig kleinere Abmessungen
aufweisen als der Flansch 50. 3 zeigt,
daß die
durch den Rand 40a definierte Ebene eine ineinandergreifende
Anordnung der drei Hauptkomponenten 50, 52 und 54 enthält, welche
die Gleitanordnung bilden. Die äußerste Komponente
ist der ringförmige
Bereich 50a, mit dem Randbereich 52b radial einwärts des
ringförmigen
Bereichs 50a und der Innenkante 54a radial einwärts des
Bereichs 52b ineinander gefügt. Die Bewegung der Gleitanordnung
wird durch den Randbereich 52b begrenzt, wenn dieser mit
der inneren radialen Kante des ringförmigen Bereichs 50a in
Kontakt kommt. So stehen zum Beispiel der Gleitanordnung 0,4'' Bewegung in der Vertikalen, 0,4'' Seitenbewegung zur Verfügung. Die
Anordnung besitzt auch Rotationsbewegung, wobei der ovale Rand 52b bis
zu 35° gedreht
werden kann, bevor er mit dem größeren Oval
des ringförmigen
Bereichs 50a in Berührung
kommt.
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Die 4 und 5A zeigen
das Ohrpolster 56, welches ein Halteband 56a umfaßt, das
an einem Ende an einer rückwärtigen Abdeckung 56b gesichert
ist. Ein Schaumstoffmaterial 56c ist innerhalb einer äußeren Abdeckung 56d angeordnet,
welche entlang ihrer inneren und äußeren Peripherie an der rückwärtigen Abdeckung 56d gesichert
ist. Das freie Ende des Haltebandes 56a ist auswärts gegen
das fixe Ende und über
den zweiten ringförmigen
Bereich 54c in den ringförmigen Spalt 54d hinein
gespreizt. 5A zeigt das Halteband 56a in
seiner montierten Stellung, in der 56 gegen den zweiten
ringförmigen Bereich 54c hin
vorgespannt wird, während
das Halteband 56a eine Rückstellkraft in Richtung seiner
Ruheposition ausübt,
die in 5B dargestellt. ist.
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Gemäß 5A enthält das Ohrpolster
einen Ring von Schaumstoffmaterial 56c, der bestehen kann
aus 1/2 Inch EPOM-Schaumgummi, bei dem es sich um ein geschlossenzelliges
Material handelt, 1/2 Inch rosa Urethan-Schaumstoff, 1/2 Inch Polyurethan- Schaumstoff oder
anderen geeigneten Materialien. 5B zeigt
das Ohrpolster 56 als übereinanderliegende
Schichten von Urethan-Schaumstoff 56e und 56f enthaltend.
Hierbei ist zum Beispiel das erste Schaumstoffmaterial 56e ein
1/4 Inch Polyurethan-Schaumstoff oder gleichwertiges Material und das
zweite Schaumstoffmaterial 56f ein 1/4 Inch rosa Urethan-Schaumstoff
oder gleichwertiges Material. In beiden Ausführungsformen ist der Schaumstoff
innerhalb eines Polymerfilms mit einer Dicke von zum Beispiel 0,017
Inch ±0,002
Inch eingeschlossen. Die äußere Abdeckung 56d ist
in der in den 5A und 5B gezeigten
Form ausgeführt
und bei 56g mit der rückseitigen
Abdeckung 56b entlang der inneren Peripherie und bei 56h mit
der rückwärtigen Abdeckung 56b und
dem Halteband 56a entlang der äußeren Peripherie auf thermischem
Weg oder mit Hilfe von Ultraschall verbunden. Um die äußere Abdeckung 56d sind
in gleichmäßigen Abständen Entlüftungsöffnungen
eingestochen, um das Innere des Ohrpolsters 56 zu entlüften, so
daß Luft
aus dem Inneren in Abhängigkeit
vom Außendruck
entweichen kann. So können
zum Beispiel drei Entlüftungslöcher an
der Vorder- und Rückseite
vorgesehen sein, jeweils mit einem Durchmesser von 1/32 Inch ±1/64 Inch.
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2B zeigt
die Ohrmuschelschale 40 innerhalb der Ohrmuschelaufnahme 22 installiert,
derart, daß die
mögliche
Bewegung der Schale längs
der x-y-Achse minimal ist. Der Flansch 50, der an der Schale 40 gesichert
ist, bleibt ebenfalls ortsfest. Bei der individuellen Anpassung
auf ein Besatzungsmitglied werden die Gleitplatte 52, die
Ohrpolsterhalteplatte 54 und das Ohrpolster 56 als
eine eine Einheit bildende Struktur bewegt, um so das Ohrpolster 56 bequem
um das Ohr des Benutzers herum anzulegen. Nach der Justierung wird
eine dritte Klebstoffraupe 54f entlang der äußeren Peripherie
des ersten ringförmigen
Bereichs 54b aufgetragen, wo dieser den flachen ringförmigen Be reich 54a berührt. Die Klebstoffraupe 54f eliminiert
die Gleitbewegung zwischen Ohrpolsterhalteplatte 54 und
Flansch 50.
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Ersichtlich
haben wir die Aufgabenstellung unserer Erfindung erfüllt. Unsere
Ohrmuschelschale belegt effektiv die ganze Ohrmuschelaufnahme und schafft
dadurch eine größere Dämpfung,
speziell der niederfrequenten Geräusche. Die Ohrmuschelschale ist
leicht auf einer flexiblen Fläche
anzuordnen, ohne zusätzlicher
Distanzkissen zu bedürfen.
Die flexible Fläche
erstreckt sich auswärts
längs der
z-Achse, wodurch das Ohrpolster gegen den Kopf des Trägers in
dem das Ohr umgebenden Bereich gedrückt wird. Schließlich kann über eine
Gleitanordnung, die einen Lautsprecher im Inneren der Ohrmuschel
umfaßt, das
Ohrpolster bequem längs
der x- und y-Achse positioniert werden. Nach erfolgter Positionierung
wird die Gleitanordnung mittels einer Klebstoffraupe in Stellung
fixiert. Die Gleitanordnung, die sich als eine eine Einheit bildende
Struktur bewegt, stellt sicher, daß der Lautsprecher über den
gesamten Bereich der Gleitbewegung zum Gehörgang des Trägers ausgerichtet
bleibt.