專利名稱：耳芽及其制造方法
耳芽及其制造方法背景技術(shù)插入配戴者耳道內(nèi)的耳芽通常與包括發(fā)音管的頭戴式耳機(jī)一同使 用，聲音從所述發(fā)音管發(fā)出。耳芽將來(lái)自發(fā)音管的聲音直接傳送到配 戴者的耳道同時(shí)阻擋來(lái)自環(huán)境的聲音。耳芽通常包括具有直通主體通 道的柔軟泡沫主體，和位于該主體內(nèi)由較硬材料(通常由堅(jiān)固的材料而不是泡沫)制成的套筒。發(fā)音管，如與MP3或IPOD兼容的揚(yáng)聲器 裝置被插入套筒內(nèi)，同時(shí)該套筒將發(fā)音管錨定于主體上。耳芽被插入 使用者的耳朵并通過(guò)泡沫主體與使用者耳道壁的壓配合而得以保持。制造耳芽的一種方法是模壓或擠壓具有通道的泡沫主體，并且單 獨(dú)地制造套筒。套筒被插入泡沫主體通道，并用粘合劑將套筒和主體 粘合在一起。這個(gè)過(guò)程需要將粘合劑涂覆在套筒和/或主體上。通常粘 合質(zhì)量問(wèn)題(粘合強(qiáng)度、覆蓋度和美觀度)使制造過(guò)程變得復(fù)雜并增 加了成本。在很低的成本下始終將耳芽制作成高質(zhì)量的產(chǎn)品是很重要 的。這將需要減少對(duì)零件的處理并避免涂覆粘合劑，使耳芽的制造為 一種單步過(guò)程。發(fā)明內(nèi)容按照本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，申請(qǐng)人提供了一種用于連接到發(fā)音管 并適于使用者耳道的耳芽，和一種用于制造該耳芽的方法，其中該耳 芽具有可靠、有吸引力且廉價(jià)的結(jié)構(gòu)。耳芽的柔軟泡沫主體在耳芽的 較硬套筒的周圍模制，在二者之間不需要任何粘合劑，而是依靠主體 和套筒材料間的化學(xué)鍵接。套筒比主體短，主體的兩端延伸超過(guò)套筒 的相應(yīng)端。每個(gè)套筒端都部分地嵌入主體，因此，約一半的套筒壁厚 伸入主體通道內(nèi)。通過(guò)將套筒放入前部模具部分的空腔內(nèi)，同時(shí)將套筒放置到位于空腔中的芯軸銷周圍而制成耳芽。大量液態(tài)發(fā)泡材料存放在空腔中且 通過(guò)在前部模具部分之上放置后部模具部分而封閉空腔。前部模具部 分和后部模具部分具有基本抵接套筒的相對(duì)端的凸肩，以防止發(fā)泡材 料滲漏到銷和套筒通道間的間隙空間。當(dāng)泡沫固化時(shí)，打開(kāi)模具并從 芯軸銷取下耳芽。對(duì)零件唯一的處理包括將套筒放置在芯軸銷上、封 閉模具、然后打開(kāi)模具并取出耳芽?？梢圆捎酶鞣N套筒結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的結(jié)構(gòu)是擠壓材料以形成管，并將 擠壓件切割為單獨(dú)的套筒。套筒沿其長(zhǎng)度的橫截面是不變的。套筒長(zhǎng) 度不需要變化以將套筒保持在泡沫主體中，這是因?yàn)樘淄不瘜W(xué)鍵合在 泡沫主體上。還可以將套筒構(gòu)造成具有嵌入主體內(nèi)的凸緣，或提供其 他的套筒徑向凸起以便將套筒機(jī)械地保持在主體中。本發(fā)明新穎的特征特別在隨附的權(quán)利要求中闡明。當(dāng)連同附圖一 起閱讀下面的描述時(shí)可以最好地理解本發(fā)明。


圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例的耳芽的剖面圖，也示出了連接到耳芽的揚(yáng)聲器的發(fā)音管；圖2是圖l所示耳芽的剖面圖，其是在制造耳芽的過(guò)程中示出的； 圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例的耳芽的剖面圖，其中套筒具有徑向向外的凸起以將其錨固于主體上；圖4是本發(fā)明第三實(shí)施例的耳芽的剖面圖，其中套筒在其后端具 有徑向向外的凸緣；圖5是本發(fā)明第三實(shí)施例的變型形式的耳芽的剖面圖，其中凸緣 位于泡沫主體的后端；圖6是本發(fā)明第三實(shí)施例的另一變型形式的耳芽的剖面圖，其中 套筒為錐形；圖7是與圖4類似的剖面圖，在套筒中具有濾音器； 圖8是本發(fā)明第三實(shí)施例的另一變型形式的耳芽的剖面圖，其具 有凹槽以便鎖定到發(fā)音管上；圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例的另一變型形式的耳芽的剖面圖，其中 耳塞沿其軸線延伸；圖IO是本發(fā)明第三實(shí)施例的另一變型形式的耳芽的剖面圖，其中 耳芽變短。
具體實(shí)施方式
圖1示出了本發(fā)明的耳芽10和現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)音管12,該發(fā)音管 12沿耳芽的軸線14向前F插入耳芽中。發(fā)音管從由產(chǎn)生聲音的揚(yáng)聲 器16形成的聲源延伸。耳芽包括由柔軟的彈性泡沫材料22制成的主 體20，并具有在主體相對(duì)端之間延伸的直通主體通道24。耳芽還包括 由更堅(jiān)硬的并優(yōu)選為彈性堅(jiān)固材料制成的套筒26。套筒具有套筒通道 30。當(dāng)泡沫主體插入耳道內(nèi)時(shí)套筒可以避免泡沫主體塌陷，并且套筒 更牢固地連接到發(fā)音管上。泡沫主體由柔軟的彈性材料制成，25%IDF (壓痕力偏移)值介于5到30牛頓之間，并優(yōu)選在10到20牛頓之間。 彈性材料是具有不超過(guò)50，000psi的楊氏彈性模量的材料。套筒的更堅(jiān)硬的材料使其安裝到發(fā)音管12上但以牢固的保持力 夾緊發(fā)音管12。發(fā)音管安裝后，耳芽可向前F插入使用者的耳道內(nèi)， 并且耳芽將來(lái)自揚(yáng)聲器16的聲音傳送到使用者耳道的內(nèi)部，同時(shí)阻擋 或隔離環(huán)境噪音。圖示的獨(dú)特的套筒26具有統(tǒng)一的內(nèi)徑和外徑，這使 其通過(guò)擠壓一根管并將其切割成單獨(dú)的套筒或相反分離該管的 一部分 而可容易地制造。圖2示出了申請(qǐng)人制造耳芽IO所使用的方法，該方法在一個(gè)涉及 處理最少量的小零件最少的次數(shù)的步驟中。套筒被放置在模具40的空 腔32中，其中套筒通道30容納固定到前部模具元件或部件44的芯軸 銷42,前部模具元件或部件44是較低的模具元件。套筒向前F充分 滑動(dòng)入位，同時(shí)套筒的下端或前端抵接后部R，或模具朝向上方的表 面或凸出部52。大量發(fā)泡材料被分配到套筒周圍的空腔下部54。接著 后部或上部模具元件或部件56被封閉在下部模具元件上，并使發(fā)泡材 料固化。芯軸銷42確保套筒在泡沫主體中被精確地定心。該銷有助于確保 模具的朝向上方的凸肩52與套筒的下端46接合，且上部模具元件的 下表面60非常接近套筒上端62。上部模具元件具有向下的凸起63， 該凸起形成了非常接近(0.1毫米以內(nèi))套筒上端62的前部或下部表 面60。這樣的接近度確保形成耳芽主體的發(fā)泡材料不會(huì)滲漏入芯軸銷 42和套筒通道30之間的空隙64中。優(yōu)選地，這種微小的空隙64易 于將套筒安裝到模具中的芯軸銷周圍，即使在套筒已被砂輪切割但還 未去毛刺的情況下。圖2的模壓過(guò)程使前主體通道端和后主體通道端 24F、 24R(圖1)的直徑A介于套筒的內(nèi)徑和外徑之間，從而每個(gè)套 筒端都僅部分地嵌入主體。當(dāng)耳芽不在使用者的耳內(nèi)時(shí)主體端之間的 主體通道沒(méi)有被壓縮或相反被偏轉(zhuǎn)。因此，制造耳芽的步驟包括將管狀擠壓件切割成使其長(zhǎng)度適合 套筒26(或模制套筒)，通過(guò)使套筒在模具的芯軸銷上滑動(dòng)而安裝套 筒，將發(fā)泡材料分布在模具空腔內(nèi)，封閉模具，之后打開(kāi)模具并從模 具內(nèi)取出完成的耳芽。僅有的必須處理的小部件是必須在芯軸銷上滑 動(dòng)的套筒和最終的耳芽。主體20和套筒26由主體的泡沫固化并與套筒接觸時(shí)牢固地相互 連接的材料制成。主體在套筒周圍模制的事實(shí)可以通過(guò)切開(kāi)耳芽并在 套筒端部附近檢查而容易地確定。套筒在主體模制后被安裝的情況下， 主體將在套筒的各端部附近出現(xiàn)變形，而這并未出現(xiàn)在申請(qǐng)人的主體 中。申請(qǐng)人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明耳芽的優(yōu)選實(shí)施例包括在熱塑性彈性氨基 甲酸乙酯(TPU)套筒周圍或圍繞其形成的泡沫聚氨酯(FPU)。在 FPU和套筒的TPU發(fā)生反應(yīng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)兩種同系(相互化學(xué)鍵接)聚 合物之間的化學(xué)鍵合。用于套筒和主體的這些材料的鍵合會(huì)使耳芽在 界面處具有更好的完整性，而所述界面是在日常使用中受到最大應(yīng)力 的區(qū)域。它也使物理性能損失的可能性降至最低，所述物理性能損失 是由在粘結(jié)或粘合失效時(shí)使用中間層粘合劑產(chǎn)生，或由錯(cuò)誤地使用粘 合劑產(chǎn)生。已經(jīng)顯示出通過(guò)提高聚合物的表面能可以增強(qiáng)化學(xué)鍵合或取得TPU或熱塑性彈性體(TPE)的機(jī)械鎖定的能力，提高聚合物的表面 能可以采用電暈或等離子處理、化學(xué)激發(fā)或表面蝕刻以增加表面接觸 面積，但不限于此。除了上述的處理過(guò)程，還可以增加模具本身空腔 壁結(jié)構(gòu)的表面積。由于相似的化學(xué)相容性、極性以及表面增強(qiáng)技術(shù)， 許多非同系熱塑性彈性體(TPE，s)也可以被用作套筒材料，并且可使 其能夠化學(xué)鍵合和/或機(jī)械鎖定，如在此所描述的。圖3示出了在具有套筒通道84的套筒74周圍模制的主體72，該 主體72物理地鎖定到套筒上。圖3中的耳芽70具有徑向向外突出的 凸緣92、 94和96,沿其中兩個(gè)凸緣的周邊具有底切部以牢固地包圍 套筒中的主體的泡沫。這些突出的環(huán)狀結(jié)構(gòu)在發(fā)音管被安裝或取下時(shí) 通過(guò)防止套筒被拉出主體，為主體提供了多個(gè)物理錨固裝置，即便是 在沒(méi)有堅(jiān)固的化學(xué)鍵合的位置時(shí)也是如此。在圖3中，后套筒凸緣92 與主體后端平齊。套筒內(nèi)部凹槽上的遮擋部80阻擋耳垢。申請(qǐng)人已經(jīng)制造出如圖1和圖2所示的耳芽。套筒長(zhǎng)度為0.300 英寸(7.6毫米)，套筒通道內(nèi)徑為0.120英寸(30毫米)。套筒硬度應(yīng) 當(dāng)在30到90肖式A級(jí)之間。主體外徑可在0.42英寸到0.60英寸(11 毫米到15毫米)之間變化，或者也可以采用單一的0.49英寸(12毫 米)。需要減小套筒壁厚，特別是套筒前端附近的壁厚，不僅是為提高 舒適度也為了優(yōu)化隔聲效果。在其前端附近具有最薄壁的錐形套筒可 以滿足這個(gè)需求，盡管這樣一種套筒通常不能通過(guò)簡(jiǎn)單的擠壓而得到。申請(qǐng)人已經(jīng)通過(guò)上述方法生產(chǎn)出在主體中模制的套筒以形成各種 款式的耳芽。這些錐形的套筒具有內(nèi)部裝有倒鉤的外部凸緣，形成有 內(nèi)部通道凹處以安裝濾音器，形成有內(nèi)部凹槽以安裝防耵聹(耳垢) 防護(hù)物，以及形成為長(zhǎng)鐘形輪廓或低/矮輪廓。套筒前部或后部的軸向 位置可與主體后端平齊、向后伸出或完全被包圍。圖4-10示出了另外的耳芽。圖4所示的耳芽110具有完全被包圍 在泡沫主體114中的帶凸緣的套筒112。圖5所示的耳芽120包括在 其后端具有凸緣124的套筒122，且凸緣后端與泡沫主體132的后端130平齊。此外，凸緣還具有倒鉤134以物理地將其自身保持在主體 通道中。圖6示出了一種耳芽140,其中套筒插入物142具有向后R設(shè)置 在泡沫主體150的后端146的凸緣144。插入物的套筒部分152呈錐 形，在更靠前F的位置厚度逐漸變小。這便于彎曲套筒部分以適應(yīng)使 用者耳道內(nèi)的彎曲部。圖7示出了一種具有壓配合在套筒164中的濾音器162的耳芽 160。圖8示出了一種具有套筒172的耳芽170，該套筒172具有內(nèi)部 凹槽174，其可被具有凸形倒鉤的發(fā)音管鎖定。圖9示出了一種長(zhǎng)輪 廓的耳芽180，其中主體182具有向后R并沿徑向向外(相對(duì)于軸線 184)的加寬部(flair )。圖10示出了 一種較短的耳芽190。因此，本發(fā)明提供了一種耳芽，通過(guò)將發(fā)音管插入耳芽的套筒可 將其連接到發(fā)音管上，該耳芽可被插入使用者的耳道內(nèi)以從發(fā)音管向 使用者的耳道內(nèi)傳送聲音，同時(shí)阻擋環(huán)境噪音。耳芽包括由柔性泡沫 制成的主體和由較硬材料制成的套筒。主體和套筒優(yōu)選釆用同系材料 形成，這樣當(dāng)主體在套筒周圍被模制時(shí)二者可以化學(xué)鍵合。泡沫主體 優(yōu)選在模具空腔內(nèi)圍繞套筒被模制而成。模具具有朝向上方的與套筒 的下表面接觸的凸肩。模具還具有朝向下方的凸肩，例如在向下的凸 起上的凸肩，其在空腔內(nèi)向下突出以形成位于套筒頂部之上的主體通 道的頂部。朝向下方的凸肩非常接近(0.1毫米以內(nèi))套筒上端，以減 少或避免泡沫材料滲漏到主體和套筒之間的空隙中。套筒可以是已被 切割的具有單一長(zhǎng)度的擠壓管。其他可以采用的套筒結(jié)構(gòu)包括具有凸 緣的套筒和具有徑向向外的凸起、用于鎖定在主體上的套筒。盡管在此已經(jīng)描述并說(shuō)明了本發(fā)明的特定實(shí)施例，可以認(rèn)識(shí)到本 領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地對(duì)其進(jìn)行修改或改變，權(quán)利要求被認(rèn)為覆蓋 了這種修改和其等同物。
權(quán)利要求
1.一種用于制造耳芽(10、80、110、120、140、160、170、180、190)的方法，該耳芽具有由彈性體材料(22)制成的柔軟主體(20、72、114、132、150、182)，所述柔軟主體具有軸線(14)和沿所述軸線延伸的直通主體通道(24)，該方法包括用比所述主體材料更硬的材料形成套筒(26、74、112、122、152、164、172)，以便使其位于所述主體通道中，并且所述套筒具有套筒通道(30、84)，該方法包括將套筒放入模具前部(44)的空腔(32)中的步驟，該步驟包括將套筒放置在位于所述空腔內(nèi)的芯軸銷(42)上，在所述空腔中放入大量流動(dòng)狀態(tài)的所述彈性體材料，和通過(guò)將后部模具部分(56)放在前部模具部分上以封閉模具；使所述彈性體固化、接著打開(kāi)模具并將主體和套筒作為一個(gè)整體取出的步驟。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述將套筒放入模具內(nèi)的步驟包括將所述套筒的前端抵靠著所述 模具的朝向下部的凸出部(52)放置；所述封閉模具的步驟包括將后部模具部分放置在所述前部模具部 分上，其包括將所述后部模具部分的下表面(60)放置在距套筒的后 端不多于0.1毫米的位置處，以阻擋主體材料滲漏到所述芯軸銷和所 述套筒通道之間的空間中。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述形成所述套筒的步驟包括擠壓出長(zhǎng)的套筒擠壓件并分離一部 分所述長(zhǎng)的套筒擠壓件以得到所述套筒。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中所述套筒的長(zhǎng)度小于所述主體的長(zhǎng)度且所述套筒具有內(nèi)表面和外 表面；所述模具空腔限定了位于所述套筒的一端之外的所述主體通道的 形狀，所述套筒包括分別位于所述套筒前部和后部的前主體通道端和后主體通道端(24F、 24R)，具有形成具有介于所述套筒內(nèi)徑和外徑 之間的空腔直徑(A)的所述前主體端的內(nèi)側(cè)的模具部分，和形成具 有介于所述套筒內(nèi)徑和外徑之間的空腔直徑的所述后主體端的模具部 分(63 )。
5. 一種耳芽(10、 80、 110、 120、 140、 160、 170、 180、 190)， 其用于從特定的聲源向使用者的耳道內(nèi)傳送聲音同時(shí)阻擋環(huán)境中的大 部分聲音進(jìn)入使用者的耳道，其包括具有前端和后端并具有在所述主 體端部之間沿軸線(14)延伸的主體通道(24)的柔軟彈性主體(20、 72、 114、 132、 150、 182)，和由比所述材料硬的材料制成的套筒(26、 74、 112、 122、 152、 164、 172),所述套筒具有前端和后端并位于所 述主體通道內(nèi)，并具有在所述套筒端部之間延伸的套筒通道(30、 84), 其中所述主體在所述套筒周圍被模制而成。
6. 如權(quán)利要求5所述的耳芽，其中所述主體的材料(22)直接化學(xué)鍵接在所述套筒的材料上，二者 之間沒(méi)有粘合劑。
7. 如權(quán)利要求5所述的耳芽，其中所述套筒比所述主體短，所述主體端部(24F、 24R)延伸超過(guò)所 述套筒端部中相應(yīng)的一個(gè)端部，且每個(gè)套筒端部部分地嵌入所述主體。
8. 如權(quán)利要求5所述的耳芽，其中所述套筒具有至少一個(gè)凸起(92、 94、 96、 134)，所述凸起沿徑 向延伸超過(guò)所述套筒的大部分外表面進(jìn)入所述主體中。
9. 如權(quán)利要求5所述的耳芽，其中 所述套筒在其后端具有徑向向外的凸緣(92、 124、 144)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于從聲源(16)向使用者耳道內(nèi)傳送聲音的耳芽(10)，其包括柔性泡沫主體(20)和位于主體內(nèi)由較硬材料制成的套筒(26)。主體在套筒周圍模制而成并且化學(xué)鍵合到套筒，在二者之間沒(méi)有粘合劑。耳芽在套筒周圍通過(guò)以下步驟模制而成將套筒放置在模具空腔(32)中的芯軸銷(42)上，在模具中放入發(fā)泡材料并封閉模具。模具具有凸肩，其中一個(gè)模具凸肩(52)抵接套筒的一端(46)，另一個(gè)模具凸肩(60)位于距另一個(gè)套筒端(62)在0.1毫米之內(nèi)的位置處，以防止發(fā)泡材料滲漏到芯軸銷和套筒通道之間的空間(64)中。
文檔編號(hào)H04R1/10GK101242676SQ20081000491
公開(kāi)日2008年8月13日 申請(qǐng)日期2008年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月6日
發(fā)明者J·蒂曼斯, S·D·吉爾德 申請(qǐng)人:斯博瑞安聽(tīng)力防護(hù)有限責(zé)任公司