听力保护罩.pdf

1、10申请公布号CN101945627A43申请公布日20110112CN101945627ACN101945627A21申请号200980105710822申请日2009013012/07081020080220USA61F11/06200601A61F11/1420060171申请人金伯利克拉克环球有限公司地址美国威斯康星州72发明人RW珀塞尔CE舒尔茨74专利代理机构北京泛华伟业知识产权代理有限公司11280代理人胡强蔡民军54发明名称听力保护罩57摘要本发明涉及用于听觉的耳罩，该耳罩具有声反射外壳体和吸声材料衬里。耳罩的特征在于，至少一个声反射和振动阻尼的加重元件布置在吸声衬里之上或之内

2、，以至少部分阻断在未设加重元件的罩中会存在的声音振动模态。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010081986PCT申请的申请数据PCT/IB2009/0503822009013087PCT申请的公布数据WO2009/104105EN2009082751INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书6页附图3页CN101945635A1/2页21一种听力保护罩组件，每个罩包括壳体件，具有内表面和相对的外表面；内层，包括贴靠该壳体件的内表面布置的柔性内层、和具有耳侧表面和相对的连接表面的柔性衬里层，该附接表面贴靠暗藏层布置；和放置在该衬里层和该暗藏层之间

3、的加重元件。2根据权利要求1所述的听力保护罩组件，其特征是，所述壳体件形成由所述内表面限定的腔室。3根据权利要求1所述的听力保护罩组件，其特征是，所述暗藏层是第一吸声材料。4根据权利要求1所述的听力保护罩组件，其特征是，所述衬里层是第二吸声材料，其可由类似于或不同于该第一吸声层的材料制成。5根据权利要求4所述的听力保护罩组件，其特征是，所述第一吸声层和所述第二吸声层由相同的材料制成。6根据权利要求1所述的听力保护罩组件，其特征是，所述衬里层和所述暗藏层各由泡沫吸声材料制成。7根据权利要求1所述的听力保护罩组件，其特征是，所述加重元件包括具有第一比重的聚合物，其中该聚合物中充满具有第二比重的材料

4、，其中该第二比重大于该第一比重。8根据权利要求6所述的听力保护罩组件，其特征是，所述加重元件由乙烯基树脂和铅的复合片材构成。9根据权利要求1所述的听力保护罩组件，其特征是，所述壳体限定出具有安置区面积的安置区，该加重元件限定出比该安置区面积小至少50的面积。10根据权利要求1所述的听力保护罩组件，其特征是，所述壳体限定出具有安置区面积的安置区，该加重元件限定出比该安置区面积小至少75的面积。11一种听力保护罩，包括壳体件，具有限定出腔室的内表面和相反的外表面；暗藏层，贴靠该壳体件的内表面布置在该壳体件的腔室内；衬里层，具有耳侧表面和相反的附接表面，该附接表面贴靠该暗藏层布置在该壳体件的腔室内；

5、和柔性的加重元件，布置在该衬里层和该暗藏层之间。12根据权利要求11所述的听力保护罩，其特征是，所述柔性的加重元件包含聚合物和金属。13根据权利要求12所述的听力保护罩，其特征是，所述金属包括铅。14根据权利要求11所述的听力保护罩，其特征是，所述暗藏层和所述衬里层由相同材料构成。15根据权利要求11所述的听力保护罩，其特征是，所述加重元件被粘接到该暗藏层、该衬里层、或该暗藏层和该衬里层上。16一种用于改善听力保护罩的声衰减的方法，其中该听力保护罩包括具有限定出腔室的内表面的罩壳体，该方法包括以下步骤用吸声材料构成的内层衬垫该腔室；和将加重元件附接到该内层的耳侧表面上。权利要求书CN10194

6、5627ACN101945635A2/2页317根据权利要求16所述的方法，其特征是，包括将聚合物和金属共挤成片材的步骤以及将该片材制成该加重元件的步骤。18根据权利要求17所述的方法，其特征是，所述制成步骤包括定下该加重元件的尺寸以使该加重元件的面积小于该内层限定的面积的步骤。19根据权利要求16所述的方法，其特征是，包括将第二层放置在所述内层和该加重元件上方的步骤。20根据权利要求16所述的方法，其特征是，还包括以与罩的波腹重合的方式将该加重元件放置在所述内层上的步骤。权利要求书CN101945627ACN101945635A1/6页4听力保护罩技术领域0001本发明涉及用于罩住耳朵的装置

7、，确切说，涉及包括用于声音优化例如降噪的振动阻尼器的装置。背景技术0002对于在高噪音或重复噪音环境中的工作人员来说，听力保护是必不可少的。0003如果人在多于一个的区域如在仓库和制造车间中工作，则可能需要两种不同的听力保护等级。例如，在相对高噪音的制造车间，重的耳罩组件也称为耳罩是十分合适的。在仓库环境中，很轻的耳罩组件就可胜任。然而，舒适性受到罩型听力保护装置的尺寸和重量的影响。通常，耳罩体积越大，佩戴者的舒适感越差。当仅向个人提供一套较重的耳罩时，在仓库环境或噪音等级不那样高的其它环境中，他或她可能会放弃佩戴耳罩。随着时间推移，这可能会造成听力损伤或损失。当然，当向个人提供两套耳罩时，其

8、中每套定制用于特定噪音等级，个人更可能在每种环境下佩戴耳罩。遗憾的是，这意味着个人或公司在附加耳罩方面要花费更多的钱。0004为了保持尽可能低的成本，希望在耳罩制造过程中使用预先加工好的设计，并且在可行的情况下，将具有相同的外壳体或罩壳的耳罩用于所期待的不同声衰减等级。然而，在成效划算地定制预先加工好的耳罩设计方面存在着问题。0005因此，虽然有多种不同的护耳装置，但始终明确需要一种能定制但以相对低的成本被提供给消费者的护耳装置。特别是，还是需要一种就预先加工好的耳罩的声衰减性能而言得到改善的产品。发明内容0006本发明提供一种听力保护罩组件，其中，每个罩包括具有内表面和相反的外表面的壳体件。

9、该壳体件具有内层，该内层包括紧贴壳体内表面布置的柔性内层和包括柔性衬里层。该衬里层具有耳侧表面和相反的附接表面。该附接表面贴靠暗藏层布置。加重元件放置在衬里层和暗藏层之间。0007本发明的另一方案是提供一种听力保护罩，包括具有限定出腔室的内表面和相反的外表面的壳体件。暗藏层紧贴壳体件内表面布置在该壳体件的腔室内。衬里层具有耳侧表面和相反的附接表面。附接表面紧贴暗藏层布置在壳体件的腔室内。柔性的加重元件设置在衬里层和暗藏层之间。0008在本发明的另一个方案中，提供一种改善听力保护罩的声衰减的方法，其中，该听力保护罩包括具有限定出腔室的内表面的罩壳体。该方法的步骤包括用由吸声材料构成的内层衬垫腔室

10、和将加重元件附接到内层的耳侧表面上。0009与现有技术中的听力保护罩相比，本发明的罩可具有一个或多个优点。一些示例性的优点如下所述。0010首先，本发明的罩允许个体改善购自合同制造商或其它来源的现有罩壳体设计说明书CN101945627ACN101945635A2/6页5的声衰减。通过加入相对薄的和可能是柔性的加重元件以及用吸声材料衬垫罩壳体，声衰减得以改善，但不会牺牲舒适性且无需改变罩壳体结构，而改变罩壳体结构需要昂贵的机械再加工。0011第二，加重元件的使用带来这样的优点，即，声衰减可被增强，而罩尤其是罩壳体的大小/尺寸/体积得以保持，甚至减小。根据本发明可实现的更薄的罩壳体不但使材料成本

11、更低，而且大大缩短注射成型工艺中的冷却时间。该冷却时间控制生产的时间。通过缩短冷却时间，每个罩的加工成本得以降低。这导致更经济的生产成本和更短的交货时间。0012第三，相同的罩壳体可被用于多种不同耳罩模型，每种耳罩提供不同等级的声衰减。罩壳体模型SKU的数目减少将会进一步降低制造成本。0013第四，通过在吸声材料内安置加重元件，能够改变罩壳体内的共振，以改善罩壳体的声衰减能力。0014第五，耳罩销售商能更容易地将本发明耳罩的品牌与同一合同制造商所生产的其它耳罩区分开。0015其它的优点和特征将部分是显而易见的，部分在下文中指出。附图说明0016在所有的附图中，相同的附图标记表示相同的部件。00

12、17图1是本发明的两个听力保护罩通过头带相连接的侧面透视图；0018图2是图1所示的两个罩之一的半分解视图；0019图2A是图1所示的两个罩之一的底部正视图；和0020图3是本发明的罩的另一个实施例的侧剖视图，其具有尺寸大致相同的暗藏层和衬里层。具体实施方式0021本发明总体涉及用于罩住耳朵的装置，具体涉及用于声音优化如降噪的装置。有利的是，本发明的罩具有良好的声衰减性能并能由合同制造商来制造，无需建立用于罩壳体注射模的新的机械加工工具。0022现在，参见附图尤其是图1，其中示出了听力保护罩组件10，其由现有技术中已知的头带12将本发明的一对耳罩20连接在一起而制成。0023如图2和图3所示，

13、每个听力保护罩20包括外壳体22，该外壳体限定出大致呈椭圆形或圆形的腔室29，用于覆盖使用者的外耳11。外壳体可以是如图所示的穹顶形、扁平形未示出或者任何其它合适的形状。包括至少一种吸声材料的内层24衬垫在腔室29里。如下所述，内层24最好是两层24A和24B的复合材料，在这两层之间布置有声反射/振动阻尼的加重元件50。密封件40用于将壳体22贴封到使用者耳朵11周围的头部参见图3。0024术语“罩”或“耳罩”是指适于罩住使用者耳朵的单耳包覆单元。听力保护“罩组件”被定义为一对耳罩。一对耳罩20可以被连接到头带12或其它现有技术中已知的构件上。在替代方案中，每个罩20可以如LEONG等人于20

14、07年4月30日提交的、申请号为11/742,492的专利申请所示出和所描述的那样，有选择地附接到使用者耳朵上，上述专利说明书CN101945627ACN101945635A3/6页6申请的内容以与本发明一致的方式被纳入本文。0025当耳罩的固有频率与传入声波的频率一致时，耳罩20与传入声波发生共振或共振荡。声音振动“模态”被定义为声频谱中的共振峰值。在可闻频谱中，罩通常有多个这样的振动模态。在低于约250赫兹频率下，罩的密封件40通过像共振弹簧那样作动通常能产生振动模态。仅在较高频率，大约1千赫以上，可在罩壳体内开始出现多种振动模态。在约1千赫以上的每个振动模态中，罩壳体具有在其整个表面分布

15、的一定数量的振动节点和波腹。振动“节点”被定义为在振荡系统中的众多点、线或面，在该振动节点处的振幅最小，而“波腹”恰好相反，即涉及这样的多个点、线或面，在波腹处的振幅最大。在罩中使用阻断声音振动模态的加重元件50改变了罩的共振特性，从而降低或消除声频谱中的共振峰值。0026声衰减罩20的外壳体22、内层24和加重元件50有利地联合发挥声衰减作用。确切说，外壳体22和加重元件50均包含将声音反射离开耳朵的声反射材料，而声衰减罩20的内层24包含吸声材料，用于吸收穿透外壳体22的声音。加重元件50还起到振动阻尼器的作用。没有被外壳体22和加重元件50反射的声能可由声衰减罩的内层24吸收，并通过加重

16、元件50被反射或阻尼，或者被反射和阻尼。0027用于制成声衰减罩的声反射材料和吸声材料的声衰减效率能用其吸声系数来表示。材料的吸声系数的值在0和1之间，其中0代表无吸声作用和100声反射，1代表100吸声作用和无声反射作用。吸声系数可以表示为LA/LI，其中，LA为吸收的声强度瓦特/平方米，W/M2，LI是入射声强度W/M2。用于测量材料吸声系数的多种方法是已知的并且包括例如ASTME1050“利用管、双扩音器和数字频率分析系统测试传声材料的阻抗和吸收的标准测试方法”。虽然材料的吸声系数可以随声频而变，但有利的是，外壳体22和加重元件50的声反射材料能反射或阻尼高频声和低频声，而内层24的吸声

17、材料能吸收高频声和低频声。0028多种声反射材料可被用来制成外壳体。合适的声反射材料的例子包括例如物质填充聚合物、高密度塑料、金属、木材及其组合。合适的塑料的具体例子包括聚碳酸酯、高密度聚乙烯、聚氯乙烯等类似物。金属的具体例子包括铅、钢、黄铜、青铜等类似物。木材的具体例子包括桦木、栎木、落叶松木等等。声衰减罩20的外壳体22优选包括相对高质量材料。0029声衰减罩20的外壳体22和内层24的边缘终止于环绕人耳的周缘部23。周缘部23具有由沿内层24的内侧面向腔室侧延伸的内周面30和沿外壳体22的外表面延伸的外周面32限定的宽度。在一个替代实施例中，外壳体22可以环绕周缘部23延伸，覆盖沿周缘部

18、的内层24的一部分或全部。在另一个实施例未示出，一个单独构件覆盖层24的一部分。该单独构件可以被粘接、紧固或扣合到壳体22上。0030优选的是，制成外壳体的声反射材料在约800赫兹到约10000赫兹的频率范围内可以反射至少约60且更优选的是至少约80的声能，因此在约800赫兹到约10000赫兹的频率范围内，其吸声系数不超过约04，更优选不超过约02。在一个实施例中，声衰减罩20优选具有至少约8DB、更优选为约17DB到约30DB的总降噪值。0031除了声衰减能力外，在选择用于内层24和外壳体22的材料组合时还可考虑的其它因素包括声衰减罩20的期望重量和尺寸以及该罩的制造成本。例如，根据选用于形

19、成外壳体22、加重元件50及内层24的材料类型，声衰减罩的厚度可以改变。在一个实施例中，外壳体22通常具有至少约1毫米的厚度，更通常地具有约1毫米到约10毫米、最好是约2说明书CN101945627ACN101945635A4/6页7毫米到约5毫米的厚度。0032如上所述，内层24总体由使透过外壳体22的声音减小的吸声材料构成，因此改善罩20的声衰减效果。多种吸声材料可以用在内层24上。每种这样的材料足够柔韧，以使其可被塞挤入腔室29中并用作罩壳体内衬。合适的吸声材料的例子包括例如玻璃纤维、纤维状矿棉、泡沫材料等类似物。其它合适的吸声材料包括聚烯烃纤维、聚氨酯泡沫材料等类似物。优选的是，内层2

20、4由柔性泡沫材料制成，其是开孔型泡沫材料和/或半开孔型泡沫材料。0033优选的是，为了能将加重元件50或多个加重元件50放置在内层24内，内层24是在图2中用层24A和24B表示的两层材料的复合材料。一般，层24A衬里层限定出听力保护罩20的朝向使用者耳朵的内表面并可能与使用者耳朵接触。层24B暗藏层靠近外壳体22布置。0034层24A和层24B可以由相同材料制成，或由不同材料制成。在另一替代方案中，层24A和层24B可以由表现出不同物理性质如不同的密度或硬度的类似材料制成。0035如图2所示，层24A和层24B可以具有相同的形状但不同的尺寸。通过将暗藏内层24B制成尺寸小于接触内层24A，可

21、以将这些层较容易地压挤入壳体22中，以将两层之间的任何气隙最小化或消除。然而可以想到，层24A和24B可以具有相同的尺寸，如图3所示。层24A和24B可以通过布置在两层之间的粘合剂粘固在一起。此外，层24A和24B在它们与壳体22内表面27接触的情况下可通过粘合剂粘接到壳体上。0036内层24的总厚度通常为至少约5毫米，更通常为约5毫米到约40毫米，优选为约5毫米到约20毫米。用于形成外壳体22和内层24的材料最好如此选择，使声衰减罩20的厚度例如沿着周缘部23为约15毫米到约30毫米。0037如图所示，层24A和24B的形状也可以是相同的。然而，每层的形状将最终取决于由壳体22限定的腔室形状

22、。在图2的实施例中，沿着每层24A和24B的外边缘，可布置有凹口123，从而使这些层能更容易适应壳体22的穹顶形状。0038在本发明的另一个实施例中，仅设有一个整体层24，并且加重元件布置在该层的耳侧表面上，从而使佩戴者能够看到该加重元件。在这种情况下，加重元件50可以带有美观形状或带有标志或其它标记。0039总体来说，用于内层24的吸声材料的选择可以根据用于外壳体22和加重元件50的吸声材料类型而变化，但是优选如此选择，使声衰减罩即声衰减罩20的外壳体22、加重元件5和内层24的组合能在约65赫兹到约8000赫兹频率范围内衰减约8DB到约33DB。优选的是，制成内层24的吸声材料在约800赫

23、兹到约10000赫兹频率范围内将会吸收至少约60、更优选是至少约80的声能，因此在约800赫兹到约10000赫兹的频率范围内具有至少约06、更优选为至少约08的吸声系数。0040加重元件50被制成片状件以便装在内层24中，例如在层24A和24B之间。根据制造层24和加重元件50的材料的性质，加重元件50可使用不同类型的胶或粘合剂被粘到层24A和/或层24B上。这些构件可以用胶带连接在一起。0041在一个实施例中，加重元件50通过将金属例如其可以是重金属或其它金属和聚合物如乙烯基树脂的混合物挤出成片状来形成。令人满意的是，这导致形成柔性加重元件50。在本发明的一个实施例中，物质填充乙烯基树脂可以

24、有1毫米到254毫米厚度，约说明书CN101945627ACN101945635A5/6页825千克/平方米到5千克/平方米005LBS/FT2到1LBS/FT2的基重。合适的物质填充乙烯基树脂可以购自佐治亚州亚特兰大市的MCMASTERCARR公司，型号为STL20或26。然而应当想到，可以用金属或金属合金片或盘来代替聚合物/金属复合物。另外可以想到，加重元件可以通过注射成型、浇注铸、冲压或其它任何合适的方法制成。0042在本发明的另一个实施例中，加重元件50的密度大于罩壳体22的密度。结果，可以用相对小体积的加重元件50提供有效的共振吸收。密度差可能是如此产生的，加重元件50部分或完全由重

25、型材料例如金属、锌密度约为71克/立方米、锌合金、铁密度约为79克/立方米或铅密度约为114克/立方米制成，而罩壳体22的密度约为2克/立方米或更小。为了在共振吸收方面获得更显著的效果，加重元件的质量或重量为壳体质量的至少5。0043加重元件50可以是任何形状，但对于物质填充乙烯基树脂来说，矩形是优选的，因为其能从较大的片材上切下而浪费很少。但是可以想到，加重元件可以是圆形、椭圆形或任何其它合适的形状。如果形状过于细长，则其反射在期望频率范围内的声波的效果可能不好。0044听力保护罩具有由罩20的周界限定的安置区，该周界位于罩25最接近密封件40的边缘25处，参见图1和图2A。优选的是，加重元

26、件50限定出比安置区面积小至少50的区域，或者在另一个实施例中，限定出比安置区面积小至少75的区域。0045通常，加重元件50的面积小于内层24限定的面积。具体如图2所示，加重元件50的表面积51可小于层24A的外表面面积55，或小于层24B的外表面面积53。注意到每个表面积51、53和55分别位于单个平面内。0046再次参见图1和图2，可以看到本发明的听力保护罩20还包括密封件40。密封件40具有贴靠使用者头部局部放置的表面42。确切说，密封件40提供在声衰减罩20和接触罩20的耳朵周围的头部之间的密封。有利的是，密封件40的存在可以减小在佩戴该罩时在该罩的边缘和使用者头部之间穿透的声能量。

27、密封件40还可以用作衬垫，从而在使用该罩时提供贴靠使用者头部局部放置的更柔软舒适的表面。0047通常，密封件40靠近声衰减罩20的周缘部23布置。密封件40可使用任何合适的手段例如粘合剂接合到声衰减罩20。合适的粘合剂的例子包括有机硅粘合剂、水凝胶粘合剂等类似物。0048密封件40可以包括缓冲材料例如具有乙烯基树脂表层的聚氨酯泡沫材料、乙烯乙酸乙烯酯、硅橡胶、乙丙橡胶等等。作为替代或者除此之外，密封件30可以包括粘合剂材料，例如接触粘合剂如适用于长期皮肤接触的压敏胶、有机硅胶、水凝胶粘合剂等等。0049在图1所示的实施例中，加重元件50如前文所述安置在内层24中。在约1千赫以上的较高频率下，噪

28、声振动正好发生在罩20的罩壳体22内。通过将加重元件50安置在罩20的腔室内，罩内的共振能在传入声音的某个频率下被改变。0050为了确定加重元件50在层24中的最佳位置，可以使用以下两种方法之一1试差法，或2发现针对选定的振动模态在罩内出现波腹的位置，并安置加重元件50以与之重合。0051在两种方法中，在设有和没有加重元件50的罩20内测量声衰减并进行对比。在罩20内测量声衰减的一种方法在如下所述的隔音环境中进行。首先，在个人的双耳中或模说明书CN101945627ACN101945635A6/6页9拟头部上放置麦克风。在罩20附近使用扬声器，以可听频谱内的第一频率产生噪音。在耳罩20没有罩住

29、麦克风的情况下，测量在第一频率由麦克风接收到的音量以确定参考值。将耳罩20罩在麦克风上，使密封件紧密贴靠头部。再次测量在第一频率由麦克风接收到的音量。在将加重元件50放置在内层24后，重复按第一频率的测量。比较在加重元件的不同布置和加重情况下的结果。0052在第二种方法中，确定罩的波腹并将加重元件布置在内层中以覆盖波腹。配置的结果能用与上述相同的方式通过形成衰减频谱图表来估算。可以通过模态分析如在声学领域中已知的有限元分析或振动分析来进行出现波腹的位置的发现。0053罩20沿频谱通常具有多个振动模态或共振峰值。在每个这样的振动模态中，该罩具有分布在罩壳体上的预定数量的振动节点和波腹。将加重元件

30、50布置在罩20的波腹的中心处在特定振动模态下出现的波腹不仅阻断当前的振动模态，还能阻断其波腹与当前振动模态的波腹重合的其它振动模态。0054已经对本发明进行了详细描述，显而易见的是，在不脱离后附权利要求书限定的本发明的范围的情况下，可以进行多种改进和变化。0055在介绍本发明的零部件或其优选特征时，词语“一个”、“该”、“所述”本是指可能有一个或多个零部件。术语“包括”、“包含”以及“具有”本是内含性的，其是指除所列的零部件外，还可能有其它的零部件。0056综上，人们将会了解，实现并获得了本文的多个目的和有利的结果。0057由于在不脱离本发明范围的情况下可以对上述产品做出多种变型，因此，以上说明书所包含的和附图所示的所有内容应被理解为是示范性的，而没有限制意味。说明书CN101945627ACN101945635A1/3页10图1图2A说明书附图CN101945627ACN101945635A2/3页11图2说明书附图CN101945627ACN101945635A3/3页12图3说明书附图CN101945627A