[发明专利]具有隔离式双壳结构的声衰减耳罩

说明书

相关申请的交叉引用

[1]本申请要求2006年12月4日提交的临时申请60/872,669的优先权。为了所有目的，该60/872,669申请被全部结合在此，作为参考。

技术领域

[2]本公开总体涉及具有适于用作头戴式听力保护器的耳杯的耳罩。更具体地，此公开涉及包括双耳杯的耳罩，其中一个杯完全定位在另一耳杯内并与该另一耳杯机械隔离，以及涉及用于与此耳罩一起使用的耳密封。

背景技术

[3]头戴式耳罩装置通常用于在不希望的声级高于安全界限的嘈杂环境中避免听力损伤或听力损失的保护。与诸如耳塞的其它类型的听力保护器相比，耳罩(即，头戴式耳罩)通常在作为主听力保护装置的单听力保护应用中是优选的，因为它们易于穿脱、衰减可靠、对用户的训练、技能和动机具有较少的依赖性、对装配的较少灵敏性并且能够用作均一尺寸佩戴的通用装置。现有技术中已知的耳罩装置一般包括一对由刚硬的塑性材料制成的耳杯。每个耳杯通常是单壁的并在内部衬有声学材料以帮助减弱和吸收声能。两个耳杯安装在弹簧状头带的端部上，该头带提供夹紧力以保持耳杯与佩戴者的头接触。将具有同心环形并具有一定厚度的软耳垫(即，耳密封)插入耳杯与佩戴者的头之间，用于舒适的目的以及理想地，在耳朵周围形成气密密封。开发者不断追求最大的声衰减能力以提供对噪声暴露的最佳保护。

[4]在诸如1000Hz以下的声波长明显比耳罩的尺寸大的较低频率下，作为通过软垫抵靠佩戴者的头振动的刚性质量，耳罩组件中的耳杯通过声能位移。也就是说，在耳杯下的声压与耳杯位移的大小成比例的低频下，能将该耳杯当作单自由度(SDOF)振动系统。因此，在低频范围下，耳罩组件的声衰减性能基本取决于耳杯体积、质量、头带夹紧力和耳垫刚度。在通过增加杯的质量/体积和增加头带夹紧力以紧固耳垫的装配以及提高垫的刚度来提高上述类型的耳罩装置，即具有单壁杯的耳罩的声衰减方面已作出了很多尝试。

[5]在诸如1000Hz在以上的较高频率下，声波长变得与耳罩尺寸相当或甚至小于耳罩尺寸，耳杯的弯曲模式受到声能的激励。然后耳罩的声衰减性能主要由结构刚度以及由耳杯和佩戴者的头包围的腔内的声谐振确定。因此，已作出了很多通过增加杯的结构刚度和/或杯腔内侧的声阻尼来提高耳罩装置的高频声衰减性能的尝试。此外，在通过各种用于与特别是具有单壁杯的耳罩一起使用的耳密封设计来增加耳罩舒适性以及最小化空气泄漏方面也已作出了很多其它的尝试。

[6]尽管这些尝试可能已导致衰减的一定提高，但是由于增加杯的质量、体积和头带夹紧力，提高衬垫刚度并对杯进行结构加强通常降低了舒适等级，所以由此导致的衰减的提高受到舒适性方面的实际考虑限制。此外，由此导致的衰减的提高还受到与具有单壁杯的耳罩结构相关的物理规律所限。由耳罩提供的声衰减对于诸如1000Hz以下的较低频率通常为10-30dB，而对于诸如1000Hz以上的较高频率为25-40dB。对于某些环境，诸如期望来自耳罩装置的很高声衰减的军事和商用飞行器的喷气发动机附近以及非常喧哗的工业或制造厂，这些衰减等级可能是不够的。

发明内容

[7]因此，一种新的耳罩设计是有用的，与现有技术中已知的相似类型的其它头戴式耳罩相比，该耳罩设计不仅能提供明显改进的声衰减性能，还能够为实际使用提供足够的舒适性。

[8]根据一实施例，提供一种声衰减耳罩组件，该声衰减耳罩组件包括安装在弹性外密封环上的杯形外壳以及安装在弹性内密封环上的杯形内壳。两个壳均由结构刚性的工程材料，例如塑料制成。两个密封环通过软质柔性材料的薄表层互连。外壳设有用于将耳罩组件安装到头带的装置。气隙限定在外壳的内表面与内壳的外表面之间。在一实施例中，内壳通过位于气隙中的弹性衬垫悬挂到外壳。在另一实施例中，该弹性衬垫被移除以使内壳与外壳之间的机械连接通路最小化，留下两个密封环之间的柔性薄表层为内壳与外壳之间的唯一机械连接。