专利名称：带挡片的耳塞的制作方法
背景技术：
一种耳塞，其主要由弹性材料形成并且具有容纳气体(空气)的开孔(pocket)，该开孔使得耳塞在插入耳朵期间能够较容易地被压缩并且在耳朵内保持被压缩状态。这就使得更容易插入人的耳道内并减小耳道壁上的压力，从而增加舒适度。一种用于形成耳塞的方法，所述耳塞具有诸如带凸缘的理想的模制外部形状，并具有内部开孔结构，该内部开孔结构具有有价值的、增强的噪声衰减特性。
发明内容
根据本发明的一个实施例，提供一种耳塞，该耳塞可以被构造成具有模制外表面和内部开孔，其中所述耳塞具有增强的噪声阻挡或衰减特性并且还能够以低成本构造。耳塞主体形成有开孔和多个内部肋片(fins)或挡片(baffles)，所述多个内部挡片还分割所述开孔的光滑壁。所述挡片沿耳塞的轴线隔开。所述挡片各自阻挡开孔的沿耳塞轴线看去的横截面的至少一半。可供选择的挡片从开孔的相对侧面突出并且部分地横过所述开孔。当耳塞在耳内被压缩时，挡片各自可以阻挡所述开孔的几乎整个横截面。
通过在模具中放置芯销而形成所述耳塞，所述模具形成耳塞外表面，以便在模具和芯销之间存在的空腔中形成耳塞。所述芯销沿耳塞的轴线伸长，并且具有多个沿所述轴线隔开的槽口，在注塑期间模制材料填充所述槽口以形成所述挡片。芯销的槽口沿所述轴线逐渐隔开并位于芯销轴线的相对侧面上，以让挡片从开孔的交替的侧面伸进开孔中。申请人发现，由于注塑材料的弹性，具有形成挡片的槽口的芯销可以在模制操作之后从耳塞的后部被拉出。然后，开孔的后部被部分地或完全地密封抵靠在其中的声音的自由通道。
本发明的新颖特征在所附的权利要求中予以阐述。当接合附图阅读下面的描述时，将会更好地理解本发明。
图1是本发明的耳塞的侧视图，示出耳塞主体，并且示出用于阻挡进入耳塞主体后端声音的自由通道的装置。
图2是图1的耳塞主体的剖视立体图。
图3是在图2的线3-3上截取的剖视图。
图4是图1的耳塞主体的前面部分的剖视图。
图5是在图1的耳塞构造中使用的芯销的局部立体图。
图6是示出本发明的模制过程的剖视图。
图7是类似图4的剖视图，但是耳塞的前面部分压缩地位于人的耳道内。
图8是耳塞的局部剖视图，其中开孔的后部由保持一个绳索端部的套圈阻挡。
具体实施例方式
图1示出了耳塞10，该耳塞具有带杆部14的耳塞主体12。所述耳塞具有沿前面方向F和后面方向R延伸的轴线20。通过握着杆部并将其向前推进人的耳道内而将主体的前面部分22插入耳道内。当插入耳塞时，主体外部的凸缘24向后并沿径向向内偏斜，并且密封抵靠耳道壁。如图2中所示，耳塞主体具有开孔30，该开孔在耳塞的外壳32内形成。所述开孔允许外壳壁在耳塞插入人的耳道内时被容易地沿径向向内(朝向轴线20)压缩，以方便插入并给人提供较高的舒适度。所述开孔具有位于主体的前面部分内的前面部分35，并且所述开孔具有形成通道或开孔后面部分36的后部。所述耳塞由实心(非泡沫)弹性材料模制而成。
外壳32具有基本为套筒形的部分或者套筒34，该套筒具有前端40、侧壁42和后面部分44。所述外壳形成多个各自从套筒的内侧延伸并且至少部分地延伸横过开孔的挡片50，在图2中所示的耳塞中具有五个挡片51-55。所述挡片用于更加完全地阻挡声音向前穿过耳塞。每个挡片均主要地垂直于轴线20突出并且至少部分地横过开孔。在图2的线3-3上截取的图3示出挡片55从开孔30的一个横向L侧面74朝向横向相对侧面76延伸。
所述挡片具有结合部分70，在所述结合部分处，耳塞的挡片沿角度A与套筒34结合。所述结合部分在开孔侧面74处具有中部72。挡片具有自由边缘77，其与结合部分的中部72相对地布置。所述自由边缘在开孔的位于挡片位置处的在纵向M上相对的侧面部分60、62之间延伸横过开孔的直径D的大部分，并留出间隙79。开孔的前面部分具有大致为圆形的横截面(带锥度)，如图3中可以看到的，并且挡片延伸横过所述横截面的一部分。图3还示出挡片55形成声音阻挡部分78，该声音阻挡部分延伸横过并且遮盖开孔的正好朝向挡片的前方和后方的横截面面积的至少一半(至少45％)，并且优选遮盖开孔的沿轴线20看去的横截面面积的一半以上。所有挡片的阻挡部分阻挡平均至少一半的开孔横截面。
图4示出挡片51-55各自从其结合部分的中部，如72延伸至耳塞的至少轴线20，并且优选超过所述轴线。另外，挡片与阻挡开孔横截面的相对侧面的相邻挡片的阻挡部分交错。这样，挡片54阻挡开孔的从开孔侧面76朝向相对的开孔侧面74延伸的部分，而相邻的挡片53和55各自阻挡开孔的从开孔的相对侧面74延伸的部分。
图7示出当耳塞插入平均直径(0.3英寸或8mm)的耳道E中并且通过可以由耳道舒适地施加的力而被压缩。当耳塞的前面部分被压缩时，一些挡片的自由边缘77可以接触相对的壁，形成一个独立的部分密封的腔室。任何穿过耳塞中央的声能与一系列吸声挡片相遇并且导致净衰减量的改进。同时，相互配合的挡片保持柔韧性，以便适应复杂的耳道的尺寸、形状和曲率，并且保持足够的硬度，以便在没有圆柱塌缩的情况下容易地插入。
所述挡片阻挡的声音比具有相同尺寸、形状和构造但是在开孔中没有挡片的耳塞阻挡的声音多。开孔30充满空气，该空气的密度小于挡片50的弹性材料的密度，因此向前进入开孔的声音遇到许多高密度弹性材料和开孔中空气之间的接合部(interface)，并且一些声音在这些接合部处被反射。所反射的声音在到达耳塞的前端并进入耳道之前进一步穿过所述空气和弹性材料，所吸收的声音比直线穿过不带挡片的开孔的声音多。
所述耳塞通过使用图5中在80处所示的构造的芯销而制造，所述芯销具有将形成挡片的槽口81。在图6中82处所示的模具中形成所述耳塞，所述模具具有模制空间83。芯销的后端84被固定在适当位置上，并且芯销的其余部分被悬臂。所述芯销和模具的壁在它们之间形成空腔86。可流动的弹性材料经由模具中的直浇口和门90而流入模具中。这些适于达到耳塞的组合特性的弹性材料是硅橡胶和各种热塑性弹性体，包括TPE、PVC、TPU和TPR。弹性材料是一种杨氏弹性模量不超过50,000磅/平方英寸(psi)的材料。最适合的材料是热塑性弹性体，加热热塑性弹性体，以使得该材料可以流动，然后冷却以便所述材料变成固态但仍然柔韧。
在已经模制好耳塞主体并且耳塞主体材料凝固之后，打开模具，则耳塞可以展开。然后将芯销从耳塞中向后拉出。申请人发现即使是小的杆部出入口，具有图示形状的芯销仍然可以被拉出到耳塞之外，并且留下挡片结构的开孔。
在模制好图2中所示的耳塞之后，开孔的形成用于拔出芯销的通道的后面部分36必须被部分地或全部地阻挡，以防止声音的自由流动(足够声音的通道用于明显降低耳塞的噪声阻挡能力，例如至少1dB或者1/2dB)。当图1的耳塞被设计成不通过绳索与另一耳塞相系时，阻挡部分90设置用来阻挡开孔后面部分36的全部或者几乎全部。可以设置一个孔92，该孔具有小的横截面以允许空气流出和流回，但这不是必须的。
可以在通道的后面部分中留出一个小孔或者销孔，以便当耳塞在耳道内被压缩时允许空气流出，并且在移除耳塞时允许空气返回到开孔中。上述销孔优选具有不超过0.5mm的直径和不超过0.25平方毫米的横截面面积，以便阻止足够的声音进入开孔。但是，申请人发现，通道的后面部分可以被完全密封，而耳塞仍然可以容易地插入耳道内，尽管销孔有助于上述插入。
在图1和2中图示的耳塞中，申请人已经制造并成功地进行了试验，耳塞的最大凸缘25具有11.8mm的直径，通道后面部分36的大部分具有1.5mm的直径。挡片沿轴向隔开(中心距中心)1.5mm(优选1.0-2.0mm)。阻挡部分90通过热打桩(heat staking)耳塞杆部而形成，用于防止声音向前自由流入开孔中。开孔50具有约30mm3的容积，当耳塞在插入耳道期间被压缩时，该容积被减小。
申请人已经构造出15种具有稍微不同设计的芯销，以便生产15种图1-6中图示的不同耳塞。申请人发现图1-6的设计导致高的声音阻挡，并且芯销可以在模制之后容易地从耳塞中移除并且在芯销的槽口之一处没有断开。根据内部挡片的精确结构，可以调整耳塞的低传导和高频率衰减效果。通过图2-6的构造可以实现一种非常均匀(flat)的衰减性能。以一定范围的频率，噪声减少比同样的具有相同形状和尺寸但没有挡片的开孔的耳塞提高2至5dB。
图8示出耳塞108，该耳塞具有由位于套圈112中的绳索110形成的声音阻挡部分，并且套圈位于开孔后面部分中并阻塞开孔后面部分的全部或大部分。所述绳索将两个具有相同构造的耳塞系在一起。所述绳索可以通过弯曲或者附着到套圈上而被结合，并且套圈通过附着到开孔后面部分的通道壁上而被结合。
挡片的数量、厚度、锥度、长度和定向角度均可以变化，以便在以特别是最喜欢的频率提供最大的声音阻塞时，确保佩戴耳塞的人的舒适度。尽管申请人优选使用空气填充开孔，但是可以给开孔填充非常软的泡沫、过滤元件、凝胶或纤维缓冲层(matt)或其它适合的柔软材料。还可以将耳塞模制成具有不带挡片的开孔，然后将一个元件插入形成内部挡片的开孔中。示出耳塞的外部形状具有凸缘，但是可以采用其它外部形状。
因此，本发明提供了一种具有开孔的耳塞，其可以以低成本构造并且增强了声音衰减。通过芯销形成开孔，并且芯销在通过注塑模制好耳塞留出开孔之后，从耳塞中移除。所述耳塞包括弹性材料的外壳，其包括环绕开孔的套管并且形成多个部分地延伸横过开孔的挡片。所述挡片各自优选地延伸横过开孔直径的至少约一半并且阻挡开孔的沿耳塞轴线看去的在挡片位置处的横截面的平均至少一半。挡片与相邻挡片交错并从开孔的相对侧面延伸进开孔。开孔后面部分由一个阻挡装置闭合，所述阻挡装置或者完全密封开孔，或者留出销孔以允许空气从开孔流出和后来的空气流入。
尽管这里已经对本发明的具体实施例进行了描述，但是应该认识到对于本领域技术人员来说可以容易地进行修改和变化，因此，权利要求意图解释为覆盖了这些修改和等效内容。
权利要求
1.一种耳塞，其具有弹性材料的主体(12)，所述主体具有沿前面方向和后面方向延伸的轴线(20)，并且所述主体具有主体前面部分(22)和主体后面部分(14)，所述主体前面部分具有成形用于插入人的耳道内以便密封抵靠耳道壁的外表面，所述主体后面部分从所述主体前面部分向后延伸，其中所述主体具有开孔(30)，该开孔具有封闭所述开孔的前面和侧面的开孔侧壁(60，62，74，76)，所述开孔具有阻挡向前进入所述开孔的声音的自由通道的后端部(36)；所述主体具有开孔前面部分，该开孔前面部分具有多个轴向隔开的内部挡片，所述挡片在耳塞没有被压缩时各自至少部分地延伸横过所述开孔的横截面面积，所述挡片除了穿过所述开孔侧壁外没有彼此连接。
2.如权利要求1所述的耳塞，其中所述开孔具有在横向(L)上相对的侧面(74，76)，并且所述挡片各自仅仅部分地延伸横过所述开孔，其中每个挡片具有在所述开孔的纵向(M)上相对的侧面部分(60，62)之间延伸的自由边缘(77)，每个挡片在其自由边缘和一个开孔侧面(76)之间形成间隙(79)并且形成阻挡除了所述间隙处之外的开孔的声音阻挡部分(78)；所述挡片包括沿所述轴线隔开的第一和第二挡片(51-55)，所述第一和第二挡片的阻挡部分位于所述轴线的相对侧面上。
3.如权利要求1所述的耳塞，其中所述开孔前面部分(35)在垂直于所述轴线截取的截面上看去具有基本上圆形的横截面，并且每个挡片都具有与所述开孔的壁隔开的自由边缘(77)，所述自由边缘离开与该自由边缘相对的基本上圆形的开孔内表面(76)。
4.如权利要求1所述的耳塞，其中每个所述挡片都从所述开孔壁的一个侧面(74)朝向开孔的相对侧面(76)在横向(L)上延伸，并且每个所述挡片都具有自由边缘(77)，所述自由边缘在耳塞的前面部分没有位于耳道内时与开孔的一个在横向上相对的侧面(76)隔开；当可以由人的耳道施加的力压缩所述主体前面部分时，至少一个挡片的自由边缘与开孔的一个在横向上相对的侧面(76)可释放地接触，并且当从耳内移除耳塞时，该挡片移动离开所述在横向上相对的侧面。
5.如权利要求1所述的耳塞，其中所述耳塞是具有由芯销(80)中的槽口(81)形成的所述挡片(51-55)的一体模制部件，并且所述耳塞主体具有后端部分(44)，该后端部分向所述主体前面部分的后面延伸并且形成杆部(14)，所述开孔后端形成延伸到主体后端部分的开孔通道(36)，其中开孔通道的后端变形形成阻挡部分(90)，该阻挡部分阻挡进入所述开孔的声音的自由通道，由此使得模制耳塞主体中使用的芯销能够被移除。
6.如权利要求1所述的耳塞，其中所述挡片形成阻挡部分(78)，该阻挡部分阻挡所述开孔在挡片处横截面的平均至少一半；所述挡片包括至少第一、第二和第三挡片，这些挡片从所述开孔前端逐渐远离地布置并且沿所述轴线间隔开，如沿所述轴线截取的一个假想视图看到的，所述挡片与占据所述开孔基本相同面积的所述第一和第三挡片以及所述的主要占据所述第一和第三挡片没有占据的面积的第二挡片交错布置。
7.一种耳塞，其具有弹性材料的主体(12)，所述主体具有沿前面方向和后面方向延伸的轴线(20)，并且所述主体具有主体前面部分(22)，所述主体前面部分具有成形用于插入人的耳道内以便密封抵靠耳道壁的外表面，其中所述主体具有开孔(30)，该开孔具有封闭所述开孔的前面和侧面的壁(42)，所述开孔具有阻挡向前进入所述开孔的声音的自由通道的后端(36)，所述开孔具有前面部分(35)，该前面部分具有基本为圆柱形的内壁，以便具有大致为圆形的横截面，其中所述圆形横截面均具有直径D；所述主体前面部分具有多个各自在横向上延伸横过所述开孔的横截面主要部分的内部挡片(51-55)，每个挡片具有自由边缘(77)，当耳塞没有被压缩时，沿所述轴线看去，所述自由边缘与前面开孔侧壁(76)隔开，所述自由边缘的长度是所述直径D的至少一半。
8.如权利要求7所述的耳塞，其中所述挡片包括第一和第二挡片，这些挡片沿所述轴线间隔开并且除了穿过所述开孔侧壁之外彼此不连接，所述挡片具有位于所述轴线相对侧面上的阻挡部分(78)；所述主体和所述挡片彼此整体地模制，所述挡片的自由边缘与所述开孔侧壁隔开，因此具有在模具内形成所述开孔内表面并形成所述挡片的槽口(81)的单个芯销(80)可以从耳塞内移除。
9.如权利要求7所述的耳塞，其中当耳塞前面部分没有位于耳道内时，所述挡片的自由边缘(77)各自与开孔的一个横向上相对的侧面(76)隔开；所述自由边缘不朝向所述开孔的相对侧面偏斜，因此当所述主体前面部分位于人的耳道内时，至少一个挡片的自由边缘与开孔的在横向上相对的侧面(76)可释放地接触，因此当从耳内移除耳塞时，该挡片自动地移动离开所述相对侧面。
全文摘要
一种耳塞(10)，其具有用于插入人的耳道内的主体部分(22)，所述主体具有开孔(30)，用于增加舒适度，并且所述主体被构造成增强噪声衰减。所述开孔允许主体前面部分容易压缩以增加舒适度，并且所述开孔具有多个挡片(50)，比不具有挡片的开孔能更好地使声音衰减。具有挡片的开孔通过一个芯销(80)形成，所述芯销位于注塑模具(82)中并形成所述开孔，所述芯销具有多个形成所述挡片的槽口(81)。所述开孔包括形成宽通道的后面部分(36)，并且所述耳塞包括部分地或全部地阻塞所述后面开孔通道的阻挡部分(90)。
文档编号A61F11/08GK101028218SQ200710084438
公开日2007年9月5日 申请日期2007年3月2日 优先权日2006年3月3日
发明者J·蒂曼斯, D·马尔维, R·科尔特斯 申请人:霍华德莱特实业有限责任公司