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CN1902564A - 具有可密封开口的耐冲击壳体 - Google Patents

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CN1902564A
CN1902564A CNA2004800400827A CN200480040082A CN1902564A CN 1902564 A CN1902564 A CN 1902564A CN A2004800400827 A CNA2004800400827 A CN A2004800400827A CN 200480040082 A CN200480040082 A CN 200480040082A CN 1902564 A CN1902564 A CN 1902564A
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J·A·兰梅德
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Abstract

本发明是一种节省成本的冲击吸收衬垫，其结合了多功能性和部件合并，并易于定制，从而允许任何期望定制冲击保护的较宽应用场合。本发明的冲击吸收衬垫与用户指定的外壳配合，为任何在便携式环境中使用的易碎物品产生保护壳体，例如便携式电子装置，例如相机(35mm和数字式)，仪表，工具，PDA，网络平板电脑，掌上型电脑，手机，寻呼机，游戏装置，电子音乐播放器，录音机，全球定位系统(GPS)等。

Description

具有可密封开口的耐冲击壳体
技术领域
本发明涉及一种具有密封开口的耐冲击壳体，尤其涉及一种防尘及防水密封。
背景技术
电子产品外壳和壳体基本上是用于向内部的产品提供保护的壳体。由于该壳体通常是人与产品的联系基础，因此也提供美观，人机工程学，重量，装饰和附加功能。这种联系可以仅是感官(视觉)上的，或者其可以是产品使用的基础，例如，使用者握着包装以使用该产品。例如，便携式钻机的壳体也是工具的壳体，且操作者握着该壳体以使用工具。从而，该壳体本身是多功能产品，且设计是满足所有必需功能性要求的结果。
近来便携式电子装置的发展导致对用于诸如网络平板电脑，手机，摄像机和数码相机，掌上电脑等电子产品的坚固辅助壳体的需要。这些特殊的辅助外壳使得设计用于室内使用的产品能够在不利的条件下在室外使用。有很多风险造成需要保护壳体，两种最基本的风险是冲击(跌落)和环境(水和/或灰尘)。当保护功能与美观或人机工程学结合时产生挑战。
通常，装运箱设计成能够吸收能量。如果吸收能量是唯一的要求，则有很多低成本的选择，因为通常箱体越大，设计成吸收能量越容易。例如泡沫立方在瓦楞箱中可以布置在易碎产品和箱体中间，且这些块提供了高度的防冲击能力。但是，这种方法需要很大和笨重的包装。如果除了防冲击以外，壳体还需要提供“用户接口”，则这种方法通常比实际要大很多，在感官基础上，其会表现为很大，笨重，甚至是难看。作为用户接口外壳，其完全不实用。从而，用户接口辅助外壳集中设计成使尺寸、体积、重量最小，并优化人机工程学。
大多数便携式电子装置具有这样的特征，即需要进入同时容纳在辅助外壳中，例如保护壳体。例如，个人数字助理(PDA)具有可更换存储卡，电池，同步线，和/或电源线。但是，在典型的操作条件下，可能会期望使用或获得这些特征而不将该产品从其保护壳体中拆出。除了能量吸收需要外，诸如获取等功能性需要的结合，通常会导致增加部件数量，设计的复杂性和制造保护壳体的成本。当需要尺寸，重量，防护，美观，人机工程学，用于获取和/或更多要求时，该保护壳体可能会以与基本产品本身一样多或更多的设计而告终。解决该问题的传统方法已经改变了便携式电子装置保护壳体的设计，不幸的是，这种方法耗时而且昂贵。
需要一种作为替代的，节省成本的方法，以向便携式电子装置提供具有诸如冲击吸收和内部获取等多功能的保护壳体。
发明概述
本发明是一种节省成本的冲击吸收衬垫，其结合了多功能性和部件合并，并易于定制，从而允许任何期望定制冲击保护的较宽应用场合。本发明的冲击吸收衬垫与用户指定外壳配合，为任何在便携式环境中使用的易碎物品产生保护壳体，例如便携式电子装置，例如相机(35mm和数字式)，仪表，工具，PDA，网络平板电脑，掌上型电脑，手机，寻呼机，游戏装置，电子音乐播放器，录音机，全球定位系统(GPS)等。
本发明的另一个目的是减少部件数量并改善冲击吸收衬垫的易用性。
本发明的另一个目的是通过设计冲击吸收衬垫提供通用性，该冲击吸收衬垫可以固定在一个或多个不同的用户指定外壳。这降低了每一产品必需的复杂设计程度而允许单独在衬垫中精密设计能量吸收特征。
在一个实施例中，本发明是一个用于保护性壳体的冲击吸收衬垫，该壳体设计成用于容纳和保护易碎物品，其中衬垫包括一个或多个冲击吸收部分和一个或多个拴塞，这些拴塞用于插入包含在配合用户指定外壳中的入口通道，其中所述入口通道向该物品的特征提供入口，而无需开启保护壳体。
在另一个实施例中，本发明是一个用于易碎物品的保护壳体，包括本发明的冲击吸收衬垫和用户指定外壳，其中该保护壳体提供冲击保护，且当入口被塞住时，为该易碎物品提供防水和防尘密封。
在另一个实施例中，该冲击吸收衬垫包括模制聚合材料，优选地为低硬度，高弹性聚合材料，例如弹性热塑性塑料或弹性热固性塑料，优选地为热塑性聚亚安酯。
本发明的另一个实施例为通过设计连接特征将冲击吸收衬垫保持在用户指定外壳中的方法，这些连接特征在冲击吸收衬垫和用户指定外壳之间产生紧配合，例如冲击吸收衬垫上的模制销和用户指定外壳上的槽，用户指定外壳上的销和冲击吸收衬垫上的槽，或其组合。
在本发明的另一个实施例中，冲击吸收衬垫的冲击吸收部分包括整体式能量吸收板和肋特征中的一个或多个，其压缩或变形以吸收冲击负载，模制按钮，肋，美观特征，接合肋，干涉公差，以正确固定并使该物品在其寿命内运行，或其组合。
本发明的另一个实施例为通过利用普通注射成型工艺和用开启和关闭操作加工使该衬垫易于制造。
本发明的另一个实施例为用于便携式电子装置的保护壳体，包括插入到用户指定外壳的本发明的冲击吸收衬垫，其证明提供给用户指定外壳的冲击改进，和容纳在其中的电子产品，足以最小在24英寸通过MIL-STD-810F，Table 516.5-Vi Transit Drop测试。
附图简述
图1是从便携式电子装置保护壳体的内部观察的分解透视图，该壳体包括冲击吸收衬垫和配对的用户指定外壳。
图2是从便携式电子装置保护壳体的外部观察的分解透视图，该壳体包括冲击吸收衬垫和配对的用户指定外壳。
图3是网络平板电脑及其保护壳体的透视图，该壳体包括冲击吸收衬垫和配对的用户指定外壳。
图4是保护壳体的透视图，该壳体包括冲击吸收衬垫和配对的用户指定外壳。
发明详述
如图1所示，该冲击吸收衬垫1具有外表面2和内表面3。而且，该冲击吸收衬垫具有一个或多个冲击吸收部分4和一个或多个拴塞5。至少该衬垫外表面的一部分，例如冲击吸收区域，设计成安装在用户指定外壳20的外表面21中。用户指定外壳包括顶部22和底部23，每一部分均具有内表面24。包括该冲击吸收衬垫的用户指定外壳包括用于便携式电子装置40的保护壳体30(图4)。
优选地，该冲击吸收衬垫的外表面必须紧靠着用户指定外壳内表面固定。任何将该衬垫紧靠着用户指定外壳固定的装置均可接受，例如，可以通过粘合，紧固件，机械装置，或其组合固定。机械装置的例子如图1所示。该衬垫通过模制入用户指定外壳的销25固定，销25与衬垫外表面上的槽6接合。作为选择地，槽可以位于用户指定外壳的内表面上，而销位于衬垫外表面上，或者每一表面可以具有一个或多个槽，一个或多个销或其任意组合。
当便携式电子装置布置在该保护壳体中时，其必须紧靠着冲击吸收衬垫的内表面固定。该衬垫的外表面优选地具有整体加强肋和支座7，其特征在于(1)提供间隙以防止便携式电子装置接触用户指定外壳的内表面，和/或在跌落冲击时与地面接触，及(2)吸收由于这种跌落产生的能量。而且，该冲击吸收衬垫可以包括一个或多个模制按钮，肋，入口通道，美观特征，拴塞，接合肋，或干涉公差以正确固定并使该产品在其寿命内运行。这些设计用于特殊功能的特征基于便携式电子装置和最终产品的需要。
优选地，该冲击吸收衬垫应该具有充分的结构强度，以避免在冲击情形下崩溃，并仍能够吸收由于这种跌落产生的能量，而不会使其保护的便携式电子装置受损。优选地该衬垫具有适当的抗挠曲疲劳能力，从而在当跌落或其它冲击发生时在受压后恢复其原始位置。其应该足够坚固，以在正常使用过程中维持其在用户指定外壳中的位置，从而使便携式电子装置在用户指定外壳中不期望的移动最小化。
优选地，该冲击吸收衬垫必须具有良好的抗溶剂性能和良好的长期蠕变特性，使得其不会随着时间的过去而松弛或折皱。而且，优选地，该冲击吸收衬垫具有足够的耐热性能，以使其在较宽的气候条件范围内执行其功能，优选地从-40(-40℃)到120(49℃)。所包围的便携式电子装置可能也会产生热量散发，从而该冲击吸收衬垫必须承受这些热而不会产生性能下降或丧失。
如图2中所示，拴塞5与冲击吸收衬垫的冲击吸收部分制成一体。其包括塞部分9和拴部分10。塞部分具有外表面11和内表面12。该拴塞用于初始穿过用户指定外壳中的开口或入口通道26，并舒适地固定到该开口或入口通道上。该入口通道允许从用户指定外壳/保护壳体外部获取位于用户指定外壳/保护壳体内部的便携式电子装置，而无需打开用户指定外壳/保护壳体(例如允许拆卸存储卡，更换电池，连接/分离同步线，插入/拆除耳机插孔，插入/拆除电源线等)。塞子设计成能从用户指定外壳的外表面插入或拆除，同时通过穿过用户指定外壳开口的拴，保持与衬垫冲击吸收部分的相连，其位于用户指定外壳的内表面上。当塞子从用户指定外壳外部插入入口通道时，优选地形成防水和/或防尘密封。根据装入保护壳体的便携式电子装置的特殊需求，该冲击吸收衬垫可以具有多个拴塞用于密封用户指定外壳中的多个配对入口通道。
优选地，该冲击吸收衬垫模制成具有等于或大于大约2毫米(mm)的额定壁厚，而整体特征(冲击吸收部分，拴，塞子，等)优选地具有等于或大于大约1mm的壁厚，更优选地等于或大于大约1.5mm，且最优选地等于或大于大约2mm。最大额定壁厚和整体特征厚度仅受特定外壳和便携式电子装置实际的限制，但通常，它们等于或小于大约25mm，优选地等于或小于大约12mm，且最优选地等于或小于大约6mm。
该冲击吸收衬垫可以由任何聚合材料制成，该聚合材料可以(1)制成具有必需的几何设计，及(2)当固定到用户指定外壳中时，在较宽的环境范围内，始终保持其形状。优选地，该聚合材料是热塑性塑料或热塑性弹性体。例如，合适的弹性体如Billmeyer.F编写的Textbookof Polymer Science(1965年在纽约由Interscience Publishers出版)和Kirk-Othmer编写的Science of Chemical Technologh 4th(1993年在纽约由Ed，John Wiley&Sons出版)中所说明的。
该冲击吸收衬垫可以由任何弹性塑料，热塑性塑料或具有低模量和高弹性的热固性塑料制成。优选地，该冲击吸收衬垫由硬度处于大约Shore 40A至大约Shore 65D之间的材料制成。
优选地，该衬垫由聚酰胺(PA)；聚亚安酯(PU)；聚烯烃，诸如聚乙烯(PE)，例如低密度聚乙烯(LDPE)，聚丙烯(PP)，乙烯和乙酸乙烯共聚物(EVA)，乙烯和丙烯共聚物(EP)，聚乙烯和α-石蜡共聚物，例如可从陶氏化学品公司获得的ENGAGETM聚烯烃弹性体，热塑性聚烯烃(TPO)；聚氯乙烯(PVC)；聚酯；聚硅氧烷；和它们混合物。优选地，该冲击吸收衬垫由热塑性聚亚安酯(TPU)制成，例如可从陶氏化学品公司获得的PELLETHANETM2102-75A聚亚安酯。
本发明的冲击吸收衬垫可以通过任何公知的成型方法制造，包括注射成型，连续成型，反应注射成型，或液体注射成型。
实施例
下面的例子用于说明本发明的一个实施例，但不意味着限制本发明的范围。
将PELLETHANE 2102-75A热塑性聚亚安酯树脂注射成型到设计好的几何模具型腔中，冲击吸收衬垫的形状测量为218mm×30mm×37mm，额定壁厚为2mm。该设计是结合固定功能便携式电子装置，具有两个入口通道的用户指定外壳，和冲击吸收衬垫之间的固定功能的结果，其中冲击吸收衬垫具有能量吸收特征(肋，支座，和销)和两个用于入口通道的拴塞。正确功能性必需的所有几何外形均设计在部件中，并传递给金属模具，其将必要的几何外形复制到通过其制造的所有部件上。部件的制造为，每次模具开启时，弹出完整的冲击吸收衬垫。该冲击吸收衬垫将必需的冲击吸收特征和拴塞包含在一个成型制品中。
PELLETHANE 2102-75A TPU树脂在处于80℃-90℃的温度下干燥，且成型条件为200℃-215℃的熔化温度和15℃-60℃的成型温度。可以使用Engel 25mm单螺杆注塑机。
将产生的冲击衬垫放入具有顶部和底部的用户指定外壳(也由PELLETHANE 2102-75A TPU树脂成型)中，使得该冲击吸收衬垫布置在顶部，并与保护性用户指定外壳顶部中的槽配合。个人电子设备，例如网络平板电脑，被置于保护性用户指定外壳中，并舒适地靠着冲击吸收衬垫固定。用户指定外壳中的入口通道与电子设备的入口特征排列成行，且当冲击吸收衬垫上的拴塞插入这些入口通道时，形成防水和防尘密封。
用户指定外壳的顶部与用户指定外壳的底部配合。产生的保护性体壳向封闭的便携式电子装置提供防水和防尘，冲击保护，和获取用户指定外壳内部特征的能力。
该保护壳体包括便携式电子装置，用户指定外壳，而冲击吸收衬垫经受MIL-STD-810F，Table 516.5-VI Transit Drop Test，并在最小为24英寸时通过。
Table 516.5-VI测试程序为：
·为了通过测试，该单元必须在特定高度经历26次跌落而不会对便携式电子装置造成损坏(定义为破坏性功能使用)。
·为了获得26次跌落最多可以采用5个单元。
·每一跌落高度(24英寸(70mm)，30英寸(760mm)，36英寸(91mm)，42英寸(107mm)，48英寸(122mm)等)采用5个不同的单元。
·这些单元跌落到用两层0.5英寸的胶合板覆盖的水泥上。
·跌落顺序：
1.6个表面中每个表面跌落3次(共计18次)。将这些跌落均匀地分布在3个单元上。
2.4个角中每个角跌落2次(共计8次)。
3.如果达到26次通过的跌落，则在下一跌落高度重复进行。
从前述实施例中可以看出，本发明提供了一种节省成本的冲击吸收衬垫，其结合了多功能性和部件合并，并易于定制，该衬垫向所包围的便携式电子装置提供了良好的冲击保护。

Claims (12)

1、一种用于保护性壳体的冲击吸收衬垫，该壳体设计成用于容纳和保护易碎物品，其中该衬垫包括一个或多个冲击吸收部分和一个或多个拴塞，这些拴塞用于插入包含在配合用户指定外壳中的入口通道，其中所述入口通道向该物品的特征提供入口，而无需开启保护壳体。
2、一种用于易碎物品的保护壳体，包括权利要求1的冲击吸收衬垫和用户指定外壳，其中该保护壳体提供冲击保护，且当入口被塞住时，为该易碎物品提供防水和防尘密封。
3、根据权利要求1所述的冲击吸收衬垫，其中易碎物品为便携式电子装置。
4、根据权利要求3所述的冲击吸收衬垫，其中便携式电子装置为35mm相机，数码相机，仪表，工具，个人数字助理，网络平板电脑，手机，掌上型电脑，寻呼机，游戏装置，电子音乐播放器，录音机，全球定位系统。
5、根据权利要求2所述的冲击吸收衬垫，其中易碎物品为便携式电子装置。
6、根据权利要求5所述的冲击吸收衬垫，其中便携式电子装置为35mm相机，数码相机，仪表，工具，个人数字助理，网络平板电脑，手机，掌上型电脑，寻呼机，游戏装置，电子音乐播放器，录音机，全球定位系统。
7、根据权利要求1所述的冲击吸收衬垫，还包括压缩或变形以吸收冲击负载的整体式能量吸收板和肋特征中的一个或多个，模制按钮，肋，美观特征，接合肋，能够正确固定并使该物品在其寿命内运行的干涉公差，或其组合。
8、根据权利要求2所述的保护壳体，容纳便携式电子装置在最小高度为24英寸时通过MIL-STD-810F，Table 516.5-VI Transit Drop测试。
9、根据权利要求1所述的冲击吸收衬垫，包括模制弹性材料，具有大约Shore 40A至大约Shore 65D之间的硬度。
10、根据权利要求1所述的冲击吸收衬垫，包括热塑性聚亚安酯。
11、一种通过设计连接特征将权利要求1的冲击吸收衬垫保持在用户指定外壳中的方法，这些连接特征在冲击吸收衬垫和用户指定外壳之间产生紧配合。
12、根据权利要求11所述的方法，其中设计特征包括模制销和配合槽，其中销位于冲击吸收衬垫上，槽位于用户指定外壳上；销位于用户指定外壳上，槽位于冲击吸收衬垫上，或其组合。
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