Contact microphone for safety helmets and the like.

European Patent Application EP0618751

The invention relates to a contact microphone (1) which can be brought into contact with a body, the sound vibrations of which are to be detected. This contact microphone exhibits a basic body (3) in which the electronics are accommodated. On the underside of this basic body (3), a folded bellows (4) is arranged which carries the actual microphone on the inside of its bottom (15).

Hemer, Berthold Dipl-ing (DE)
Hohmann, Guenter (DE)

EP19940103734

10/05/1994

03/11/1994

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CEOTRONICS GMBH ELEKTRONISCHE (DE)

A42B3/04; A42B3/30; H04R1/00; H04R1/00; H04R1/46; (IPC1-7): H04R1/46; A42B3/30

A42B3/30; H04R1/46

DE8903602U1
4924502				Means for stabilizing sound pressure produced at the eardrum under an earpad
4601361				Structure for mounting loudspeaker on electronic musical instrument

1. K·orperschall-Mikrofon, das mit einem K·orper in Kontakt bringbar ist, dessen Schallschwingungen erfasst werden sollen, wobei eine Aufnahme vorgesehen ist, die wenigstens mit Teilbereichen relativ zu einem Grundk·orper verschiebbar ist und die das Mikrofon tr·agt, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (4) ein Faltenbalg ist.

2. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (4) aus Gummi besteht.

3. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundk·orper (3) aus Gummi besteht.

4. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (4) integrierter Bestandteil des Grundk·orpers (3) ist.

5. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (4) hohl ist.

6. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (4) wenigstens zwei Falten (11, 12) besitzt.

7. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundk·orper (3) einen im wesentlichen quadratischen Grundriss aufweist, an den an der einen Seite ein Halbkreis und auf der anderen Seite ein Kreissegment mit einem Kreisradius anschliesst, der gr·osser als der Kreisradius des Halbkreises ist.

8. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (4) an derjenigen Seite des Grundk·orpers (3) angeordnet ist, wo sich der Halbkreis befindet.

9. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundk·orper (3) eine Vertiefung (21) aufweist, in der sich eine best·uckte Leiterplatte (20) befindet.

10. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Mikrofon im Inneren des Faltenbalgs (4) und auf dessen Boden (15, 16) befindet.

11. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundk·orper (3) einen umlaufenden Wulst (29) mit einer nach innen gerichteten ·Uberkragung (23) aufweist.

12. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Wulst (29) in einem Abstand einen Kreisring (28) umgibt, der eine ·Offnung (8) umschliesst, welche in den Innenraum des Faltenbalgs (4) ·ubergeht.

13. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1 und Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundk·orper (3) eine Durchbohrung f·ur eine elektrische Leitung (9) aufweist, die den Kreisring (28) umschliesst und mit der Leiterplatte (20) in Verbindung steht.

14. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass von der Leiterplatte (20) eine elektrische Verbindung zum Mikrofon (17) f·uhrt.

15. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (4) und der Grundk·orper (3) aus einem Elastomer bestehen.

16. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundk·orper einen runden Grundriss aufweist, unter dem sich der Faltenbalg (4) befindet.

17. K·orperschall-Mikrofon nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg (4) wenigstens zwei ·ubereinander angeordnete Ausbuchtungen (13, 14) aufweist, von denen die obere Ausbuchtung (13) eine Querschnittsfl·ache von ca. 12,5 cm<2> und die untere Ausbuchtung (14) eine Querschnittsfl·ache von etwa 5 cm<2> besitzt.

Die Erfindung betrifft ein K·orperschall-Mikrofon nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Auf zahlreichen zivilen und milit·arischen Gebieten werden Sprechfunkger·ate ben·otigt, damit sich verschiedene Personen, die eine gemeinsame T·atigkeit ·uber gr·ossere Entfernungen oder bei grossem L·arm aus·uben, verst·andigen k·onnen. Ein bekanntes Beispiel f·ur den Einsatz solcher Sprechfunkger·ate ist das Flughafenvorfeld, wo Personen ·uber Sprechfunkger·ate kommunizieren m·ussen. Sie sind dem L·arm der D·usentriebwerke ausgesetzt und tragen daher Kapselgeh·orsch·utzer, die eine Doppelfunktion aus·uben, denn sie d·ampfen nicht nur den Umgebungsl·arm, sondern enthalten auch H·or-Sprech-Einrichtungen, mit denen sie die ·uber Funk gesendeten Mitteilungen anderer Personen wiedergeben k·onnen und mit denen die Personen zur·ucksprechen k·onnen.

Das Mikrofon befindet sich in der Regel direkt vor dem Mund der betreffenden Person und ist teilweise auch sprachgesteuert, d. h. die von ihm empfangenen akustischen Signale werden nur dann ·uber Funk weitergegeben, wenn es sich um Sprachsignale handelt. Hierdurch wird verhindert, dass der L·arm der D·usentriebwerke eine Sendeschaltung bewirkt.

Die mit einer solchen Kopfh·orer-Mikrofon-Kombination ausger·usteten Personen k·onnen sich miteinander unterhalten, ohne ein Mikrofon oder dergleichen in der Hand halten zu m·ussen.

Derartige Kopfh·orer sind f·ur einige Anwendungsbereiche nicht geeignet, weil ein Mikrofon vor dem Mund entweder f·ur den Tr·ager zu hinderlich ist oder aber technisch ·uberhaupt nicht angebracht werden kann, z. B. bei Feuerwehrleuten, die eine Atemschutzmaske tragen m·ussen, Motorrad-Polizeistaffeln, deren moderne Integralhelme mit ihrem gesamten Vorderteil hochgeklappt werden k·onnen, so dass sie mit hochgeklapptem Vorderteil, in dem sich traditionell ein Mikrofon befindet, nicht mehr kommunizieren k·onnen.

Es ist indessen ein K·orperschallmikrofon bekannt, das an der Innenseite eines Helmes getragen werden kann und mit der Sch·adeldecke in Verbindung steht (US-PS 3 787 641). K·orperschall- und Knochenleitungsmikrofone werden durch die Energie betrieben, welche durch die Schallschwingungen der Sch·adelknochen erzeugt werden. Hierbei besteht der Mikrofonwandler in der Regel aus einem empfindlichen und leichten Accelerometer, der in engem Kontakt mit dem Kopf steht und die Knochenschwingungen aufnimmt und der Ausgangssignale erzeugt, welche den Schallschwingungen entsprechen.

Bekannte ·altere K·orperschallmikrofone weisen den Nachteil auf, dass sie es in Gr·osse und Form oft nicht gestatten, sie im Helm so unterzubringen, dass sie keinen Druck auf die Sch·adeldecke aus·uben. Bei Schl·agen oder St·ossen auf den Helm k·onnen sogar ernsthafte Verletzungen entstehen, bis hin zum Durchbruch der Sch·adeldecke.

Bei dem vorerw·ahnten K·orperschall-Mikrofon werden die meisten dieser Nachteile dadurch vermieden, dass eine relativ kleine Mikrofonhalterung vorgesehen ist, welche das Mikrofon aufnimmt und h·alt, und dass ferner eine relativ grosse Mikrofon-St·utzplatte vorgesehen ist, die eine ·Offnung besitzt, die gr·osser als die Mikrofonhalterung ist und die Mikrofonhalterung mit dem Mikrofon aufnimmt. Die Mikrofon-St·utzplatte umgibt dabei die Mikrofonhalterung mit einem Abstand, wobei mehrere Federn, die zum Beispiel als Gummistege ausgebildet sind, zwischen der Mikrofonhalterung und der Mikrofonst·utzplatte vorgesehen sind, um das Mikrofon in der ·Offnung zu halten und um es gegen den Kopf eines Benutzers mit einem bestimmten Druck zu pressen.

Nachteilig ist bei dem bekannten K·orperschall-Mikrofon, dass es nur sehr schwache Niederfrequenzsignale ·uber eine Leitung abf·uhrt, die f·ur ein gutes Verstehen der Sprache nicht oder nur bedingt ausreichen.

Es ist weiterhin eine Vorrichtung mit einem K·orperschall-Mikrofon bekannt, das ein verst·arktes Signal abgibt, welches direkt f·ur die Ansteuerung eines Lautsprechers verwendet werden kann (DE-GM 89 03 602). Hierbei kann unter bestimmten Voraussetzungen der Druck des Mikrofons auf die Sch·adeldecke eines Helmtr·agers als unangenehm empfunden werden.

Bei einer anderen bekannten H·orsprechvorrichtung sind besondere Massnahmen getroffen, um die akustische R·uckkopplung zwischen Mikrofon und Lautsprecher zu d·ampfen und um die H·orsprechvorrichtung leicht in Helmen auswechseln zu k·onnen (DE-A-4 108 163 = CH-A 679 965). Der Druck des Mikrofons auf die Sch·adeldecke ist aber auch bei dieser H·orsprechvorrichtung relativ gross.

Die Einbettung eines K·orperschallmikrofons in einem Auflagekissen ist ebenfalls bereits bekannt (DE-A-3 013 228). Hierbei entspricht jedoch die Schall·ubertragung nicht den heutigen Anforderungen.

Gleiches gilt f·ur ein weiteres bekanntes K·orperschallmikrofon (US-A-4 139 742), das ·uberdies nur schwer in einem Helm integrierbar ist. Letzteres gilt auch f·ur bekannte Kehlkopfmikrofone (CH-A-664 659).

Weiterhin ist auch noch ein Kontaktmikrofon bekannt, das auf der Sch·adeldecke aufliegt und ·uber D·ampfungsmittel in einem stosssicheren Geh·ause, z. B. einem Helm, untergebracht ist (US-A-4 087 653). Massnahmen, um den Druck des Mikrofons auf die Sch·adeldecke zu vermindern, sind hierbei nicht getroffen.

Bei einem anderen bekannten Kontaktmikrofon, das auf den Nasenr·ucken gesetzt wird, ist eine herausragende Metall-Kalotte vorgesehen, die verschiebbar ist (US-A-2 451 317). F·ur dynamische Mikrofone oder piezoelektrische Mikrofone ist diese bekannte Vorrichtung indessen nicht geeignet, weil die Metall-Kalotte auf Kohle-K·ornern aufliegt, die sie mehr oder weniger fest zusammendr·uckt.

Eine andere bekannte Sprach·ubertragungsvorrichtung weist ein Piezo-K·orperschall-Mikrofon auf, das am Boden einer schaumelastischen hohlen Aufnahme vorgesehen ist (EP-A-0 519 621). Auch diese Vorrichtung ·ubt indessen noch zu grosse Druckkr·afte auf die Sch·adeldecke aus.

Es ist weiterhin ein Kontaktmikrofon bekannt, das ein Piezoelement aufweist, welches sich an einer Seite eines speziellen Kontaktelements abst·utzt (DE-A-30 23 155). Die Elastizit·at dieses Kontaktelements ist jedoch nicht sehr gross.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein K·orperschallmikrofon zu schaffen, das stets einen guten Kontakt zum K·orper gew·ahrleistet, ohne einen schmerzenden Druck zu erzeugen.

Diese Aufgabe wird gem·ass den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gel·ost.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, dass f·ur die verschiedensten Helmkonstruktionen und Kopfformen einerseits ein f·ur die Schall·ubertragung ausreichender Anpressdruck gew·ahrleistet ist, ohne andererseits den Tragekomfort zu beeintr·achtigen.

Ein Ausf·uhrungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden n·aher beschrieben. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des erfindungsgem·assen Kontaktmikrofons; Fig. 2 eine Seitenansicht des in der Fig. 1 dargestellten Kontaktmikrofons; Fig. 3 eine Draufsicht auf das erfindungsgem·asse Kontaktmikrofon; Fig. 4 eine Ansicht gem·ass Fig. 1, bei der die Oberseite des Kontaktmikrofons hochgeklappt ist; Fig. 5 einen Schnitt durch einen Helm, der mit dem Kontaktmikrofon versehen ist.

In der Fig. 1 ist ein erfindungsgem·asses Kontaktmikrofon 1 dargestellt, das aus einem Gummigeh·ause und in diesem Geh·ause 2 eingebauten Teilen besteht. Diese Teile, zu denen das eigentliche Mikrofon geh·ort, sind in der Fig. 1 nicht sichtbar.

Das Gummigeh·ause 2 weist einen flachen Grundk·orper 3 auf, der mit einem Gummibalg 4 versehen ist. Dieser Gummibalg 4 erstreckt sich nach unten in Richtung auf einen nicht dargestellten Kopf, dessen K·orperschall aufgenommen werden soll.

Gegen·uber dem Gummibalg 4 ist auf dem Geh·ause 2 ein Klettverschluss 5 angebracht. Dieser Klettverschluss 5 ist auf einen mit einem Loch 6 versehenen Gummideckel 7 des Geh·auses 2 aufgeklebt. Mit Hilfe des Klettverschlusses 5 wird das Kontaktmikrofon 1 an der Innenseite eines Helms oder dergleichen befestigt. Der Klettverschluss 5 hat die Form eines Kreisrings, der eine ·Offnung 8 umgibt, welche zum Innenvolumen des Gummibalgs 4 f·uhrt. Auf der Innenseite und am Boden des Gummibalgs 4 ist das in Fig. 1 nicht sichtbare Mikrofon untergebracht. Dieses Mikrofon ist mit einer elektrischen Anschlussleitung 9 verbunden, die einen Stecker 10 aufweist.

In der Fig. 2 ist das Kontaktmikrofon 1 von der Seite dargestellt. Man erkennt hierbei, dass der Gummibalg 4 zwei Faltungen 11, 12 aufweist. Durch diesen Gummibalg 4 wird gew·ahrleistet, dass ein einwandfreier Kontakt des Mikrofons zur Sch·adeldecke hergestellt wird, ohne dass es dabei zu einem erh·ohten und schmerzenden Anpressdruck kommt.

Bei einem praktischen Ausf·uhrungsbeispiel ist der ganze Gummibalg 4 etwa sechzehn Millimeter hoch, wobei der Grundk·orper 3 z. B. sechs Millimeter dick und 65 Millimeter lang ist. Die Ausbuchtungen 13, 14, die an die jeweiligen Falten 11, 12 anschliessen, weisen unterschiedliche Durchmesser und damit Fl·achen auf. So betr·agt die Fl·ache der Unterseite 15 etwa f·unf Quadratzentimeter, w·ahrend die Fl·ache, die von der Ausbuchtung 13 umschlossen wird, etwa dreizehn Quadratzentimeter betr·agt.

Um eine bestm·ogliche Verst·arkung des akustischen Signals bei gleichzeitiger Minimierung des Anpressdrucks des Gummibalgs 4 auf die Sch·adeldecke zu erreichen, ist das Kontaktmikrofon 1 so ausgelegt, dass ·uber sechzig Prozent des maximalen Ausgangspegels des Verst·arkers bei einer Auflagekraft von nur achtzig Gramm, d. h. bei einem Auflagedruck von 16 g/cm <2> erreicht werden, was einem Zusammendr·ucken des Gummibalgs 4 um zwei Millimeter entspricht.

Wird der Balg 4 um drei Millimeter zusammengedr·uckt, so werden neunzig Prozent des maximalen Ausgangspegels erreicht, wobei der Auflagedruck 20 bis 24 g/cm <2> betr·agt.

Bei einem Zusammendr·ucken von vier Millimetern wird der maximale Ausgangspegel erreicht, wobei jedoch der Auflagedruck nur noch um zehn bis f·unfzehn Prozent ansteigt.

Selbst wenn die Ausbuchtung 14 ganz in die Ausbuchtung 13 hineingedr·uckt wird, erh·oht sich der Anpressdruck nicht.

In dieser zusammengedr·uckten Endlage befindet sich die untere Ausbuchtung 14, wenn schwere Helme getragen werden. Das Gewicht dieser Helme verteilt sich dann auf die insgesamt dreizehn Quadratzentimeter Auflagefl·ache, die von der Unterseite 15 und dem Wulst 13 gebildet werden.

Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf das Kontaktmikrofon 1, die einen Einblick in den Gummibalg 4 gew·ahrt. Auf dem Boden 16 des Balgs 4 befindet sich das eigentliche Mikrofon 17, bei dem es sich beispielsweise um ein piezoelektrisches Mikrofon handelt. Dieses Mikrofon 17 ist ·uber Leitungen 18, 19 mit der Anschlussleitung 9 verbunden.

In der Fig. 4 ist das Kontaktmikrofon 1 noch einmal perspektivisch dargestellt, allerdings mit aufgeklapptem Gummideckel 7. Man erkennt hierbei eine Leiterplatte 20, die auf einem Boden 21 des Geh·auses 3 liegt. Gegen·uber den Leitungen 18, 19 ist eine weitere Leitung 22 zu erkennen, deren Anschl·usse mit der Leiterplatte 20 verbunden sind. In einem Abstand vom Boden 21 und um das Geh·ause 3 umlaufend ist ein nach innen gerichteter Vorsprung 23 vorgesehen. Unter diesen Vorsprung 23 wird beim Schliessen bzw. bei der Montage des Kontaktmikrofons 1 der Rand 24 des Gummideckels geschoben. Dieser Gummideckel 7 hat auf seiner nicht sichtbaren Oberseite eine Vertiefung, deren Abmessungen den Abmessungen des Vorsprungs 23 entsprechen. Der Deckel 7 mit dem Klettverschluss 5 kann komplett vom K·orper 3 entfernt werden.

Die Fig. 5 zeigt einen Schutzhelm 30 f·ur Motorradfahrer, der eine ·aussere Haube 31 und eine innere Haube 32 aufweist, wobei die innere Haube 32 im hinteren Bereich in die ·aussere Haube 31 ·ubergeht und im vorderen Bereich einen Abstand hat. Unterhalb der inneren Haube 32 ist eine weiche Polsterschicht 33 angeordnet, der ein Kopfband 34 gegen·uberliegt. Zwischen dem Kopfband 34 und der Polsterschicht 33 befinden sich zwei Lederb·ander 35, 36, die ·uber ein textiles Netz 40 miteinander verbunden sind. Die Lederb·ander 35, 36 weisen Laschen 37, 38 auf, die an der ·ausseren bzw. inneren Haube 31, 32 befestigt sind. Im unteren und hinteren Bereich des Schutzhelms 30 und unterhalb des Kopfbands 34 ist ein Nackenpolster 39 vorgesehen, das zum Abst·utzen des Nackens des Motorradfahrers dient.

Bei geeigneter Innenauskleidung des Schutzhelms 30 kann das Kontaktmikrofon 1 auch an den Faltungen 11 und/oder 12 in ein sogenanntes Knopfloch eingelegt werden, d. h. der Klettverschluss 5 kann dann entfallen.

Statt eines quadratischen Grundk·orpers mit anschliessenden kreis- bzw. kreissegmentf·ormigen Anschl·ussen kann auch ein kreisrunder Grundk·orper vorgesehen werden, unter dem sich der Faltenbalg befindet. In diesem Fall wird die Platine anders ausgebildet und an die kreisrunde Form angepasst.