CN102972102B - 用于电子装置的具有改善的振动特性的盖 - Google Patents

Abstract

一种用于电子装置(12)的盖(10)或壳体部件包括中心区域(14)和包绕中心区域(14)的周边区域(26)。中心区域(14)包括升高到高于大体上为平面的下表面(22)的径向肋条(18)和椭圆形隆起(20)的升高的图案(16)，使得盖(10)具有多个自然共振的振动模式，其中在第一模式中盖(10)的最大偏转出现在盖(10)的中点处。

Description

用于电子装置的具有改善的振动特性的盖

相关申请的交叉引用

本申请依据35U.S.C.119(e)请求享有基于2010年4月1日提交且题目为“COVERWITHIMPROVEDVIBRATIONALCHARACTERISTICSFORANELECTRONICDEVICE”的第61/320,002号美国临时专利申请的优先权。

技术领域

本发明涉及一种用于电子装置的具有改善的振动特性或缓冲的盖或壳体部件。

背景技术

电子装置在使用期间有时会经历振动，这具有通过机械疲劳、冲击、空气压力变化或其它来破坏装置的电子构件或电路板的潜在可能。如果电子安装在陆上车辆或越野陆上车辆中，则车辆和电子装置可经历大约零至每秒两千次(赫兹)之间的最大振幅。盖附接或固定到电子装置上。因此，对于盖或壳体部件存在需要，所述盖或壳体部件具有用于电子装置的改善的振动特性或缓冲，用以减小电子装置上的机械应力。

发明内容

根据一个实施例，一种用于电子装置的盖或壳体部件包括中心区域和包绕中心区域的周边区域。中心区域包括升高到高于大体上为平面的下表面的径向肋条和椭圆形隆起的升高的图案，使得盖具有多个自然共振的振动模式，其中盖的最大偏转在第一模式中出现在盖的中点处。盖或壳体部件可安装或固定到壳体上，使得盖与电子装置中的电路板以预定间隙尺寸间隔开。盖或壳体部件良好地适合用于缓冲电子装置的振动能，以支持装置和装置的电气构件和电子构件的长寿命和可靠性。

附图说明

图1为根据第一振动模式的安装在电子装置上的盖或壳体部件的透视图。

图2为根据第二振动模式的安装在电子装置上的盖的透视图。

图3为根据第三振动模式的安装在电子装置上的盖的透视图。

图4A为沿图1中的基准线4A-4A的电子装置的截面的透视图。

图4B为电子装置的分解透视图，其中除去了盖以显示壳体的开口侧。

图5A至图5C(包含性的)示出了处于三个不同的振动模式中的盖或壳体部件的变形图案的实例。

具体实施方式

根据一个实施例，在图1中，用于电子装置12的盖10或壳体部件包括中心区域14和包绕中心区域14的周边区域26。中心区域14包括升高到高于大体上为平面的下表面22的径向肋条18和椭圆形隆起20的升高图案16。如本文使用的大体上为平面的表面应当包括以下的任意一个：完美平坦的表面或平面的表面、几乎平坦的表面或平面的表面、大致平坦的表面或平面的表面、具有表面上的两个基准点之间高度或与表面相关联的高度中无实质变化使得两个基准点并非真正处于与表面严格相同的几何平面上的表面，或在基准点与大体上为平面的表面上的任何沿径向间隔开的点之间无实质斜率(例如，在每厘米的径向位移的最大高度变化上小于1毫米)的表面。

升高的图案16布置成使得盖10具有多个自然共振的振动模式(例如，处于对应的自然共振频率)，其中盖10的最大偏转或最大弹性变形出现在盖10的各个振动模式(例如，第一模式在中点24处)中。盖10或壳体部件构造成具有升高的图案16，以便缓冲通过道路陆上车辆应用、越野陆上车辆应用，或其它中的电子装置遇到的振动。此外，盖20可具有振动模式，通过升高的图案16的布置调节该振动模式，以便使振动能消散，且以便增大自然共振频率,其超过具有大体上为平面的表面的盖或壳体部件的频率。用于盖10的各个振动模式均可与不同的自然振动频率或一定范围的不同自然振动频率相关联。

在一个实施例中，周边区域26具有用于与电子装置12匹配的台阶34和匹配凸缘36。如图1中所示，周边区域26的边缘终止于唇部38，唇部38从升高的图案16沿相反方向(例如，图1中向下)延伸。在一个构造中，中心区域14大体上为矩形，但中心区域14可定形为具有其它几何形状，如大致为多边形、圆形、椭圆形或其它。

升高的图案16的径向肋条18和椭圆形隆起20与彼此间隔开(或布置成具有目标密度)，以便实现盖10的所期望的最大偏转或其它振动特性。盖10的变形或偏转大体上为弹性的，且不会导致盖10的永久变形。如图4A中所示，所期望的最大偏转或弹性变形可取决于或遵循电路板44或安装在电路板44上的最近的构件与盖10的内侧23之间的间隙距离46。盖10的外侧25与内侧23相对。通过连同其它可能因素的以下的一个或多个因素来限定振动特性：(a)安装在电子装置12上在盖10在周边区域26处或周边区域26附近的盖10的最大偏转或弹性变形，(b)与越野车辆、道路车辆或两者的典型振动激励相关联的振动模式中的盖10的一个或多个自然振动频率，(c)通过增大与升高的图案(例如，16)相关联的盖10的结构刚度来增大一个或多个振动模式中的盖10的自然振动频率，以及(d)盖10的主要振动模式和与各个主要振动模式相关联的响应于与越野车辆相关联的频率范围(例如，大约零赫兹至两千赫兹)和振幅水平中的振动激励所对应的最大偏转或最大弹性变形。

如图1中所示，径向肋条18定位成与彼此间隔开大约二十二又二分之一度，但其它间距也可提供所期望的盖10的结构刚度和振动特性。尽管图1中示出了十六个径向肋条18，但可使用提供所期望的结构刚度和振动特性的任何其它数目的径向肋条18。

尽管图1中存在围绕中点24大体上同心的两个椭圆形隆起20，但任何其它数目的椭圆形隆起20可用于结合径向肋条18实现所期望的振动特性。由于盖10的大体上矩形的形状，故接近转角15的最外侧的椭圆形隆起20定形为类似弧或部分为椭圆形。最内侧的椭圆形隆起20包绕中心部分52。

如图1中所示，中点24位于中心部分52内。中心部分52大体上为矩形，且具有凹入区域54，凹入区域54具有与彼此交叉的两个大体上线性的凹入区段56。

在一个实施例中，通过用模具或抵靠模具冲压大体上为平面的金属片或合金来形成升高的图案16。在一个实施例中，平面金属片可包括钢、不锈钢合金或另一金属或合金。在备选实施例中，盖可由另一材料形成，如，聚合物、聚合合成物、塑料、具有填料(例如，碳纤维)的聚合母体，或其它。在一个构造中，径向肋条18和椭圆形隆起20在大体上为平面的下表面22上方的大约1毫米至大约3毫米的范围内。

在图1中通过双头箭头31在中点24处示出了第一振动模式。可通过任何激励频率或激励频率范围(例如，在零赫兹至两千赫兹的范围内)来激励盖10的第一振动模式，但可用为第一模式的自然共振频率或自然振动频率(其升高到高于大体上为平面的盖的自然共振频率)的正整倍数的激励频率或激励频率范围来更容易或更有效地激励第一模式。双头箭头31指出盖10的中点24可移动或以最大偏转向上或向下偏转(例如，绝对最大偏转或最大弹性变形)或专属于第一模式的最大第一模式偏转向上或向下偏转。在第一模式中，盖10可响应于越野车辆或道路车辆的地面引起的振动的激励以第一模式频率(例如，最大第一模式频率)振荡，第一模式频率大体上高于大体上为平面的盖或基准平坦的盖的频率。图5A比图1更详细地示出了第一模式，且随后将在本申请中描述图5A。

盖10或壳体部件的自然共振频率越低，该共振中的能量就越高。因此，在一个或多个振动模式中，升高的图案16构造成用以将盖10的自然共振转移至频率范围中较高频率。甚至来自升高的图案16的设计的第一模式振动频率、第二模式振动频率或第三模式振动频率(例如，在模式频率包括自然共振频率的情况下)的较小增加也可减小电子装置12或电路板44将受到的最大偏转(例如，盖10朝电路板44的最大偏转)和振动能。

图2类似于图1，只是双头箭头33示出了第二模式中的示范性自然振动，这与图1的第一模式相反。图1和图2中相似的参考标号表示相似的元件。可通过任何激励频率或激励频率范围(例如，在零赫兹至两千赫兹的范围内)来激励盖10的第二振动模式，但可用为第二模式的自然共振频率或自然振动频率的正整倍数的激励频率或激励频率范围(其升高到高于大体上为平面的盖的自然共振频率)来更容易或更有效地激励第二模式。双头箭头33围绕纵轴线30布置，纵轴线30平行于大体上为矩形的盖10的较长的一侧沿纵向延伸。双头箭头33指出了第二模式中的自然共振或振动的最大偏转或最大弹性变形的区域。双头箭头33指出第二模式中的盖10相对于电路板44的最大位移(例如，垂直位移)的区域或点。双头箭头与纵轴线30和两个第二模式偏转点28相交。

图3类似于图1和图2，只是双头箭头35示出了第三模式中的示范性自然振动，第三模式与图1中的第一模式或图2中的第二模式相反。图1、图2和图3中相似的参考标号表示相似的元件。可通过任何激励频率或激励频率范围(例如，在零赫兹至两千赫兹的范围内)来激励盖10的第三振动模式，但可用为第三模式的自然共振频率或自然振动频率的正整倍数的激励频率或激励频率范围(其升高到高于大体上为平面的盖的自然共振频率)来更容易或更有效地激励第三模式。双头箭头35围绕横轴线32布置，横轴线32垂直于纵轴线30。如上文所述，纵轴线30平行于大体上矩形的盖10的较长一侧沿纵向延伸。双头箭头35指出了第三模式中的自然共振或振动的最大偏转或最大弹性变形的区域。双头箭头35指出第三模式中的盖10相对于电路板44的最大位移的区域或点。双头箭头35与横轴线32和两个第三模式偏转点29相交。

图4A为沿图1中的基准线4A-4A截取的电子装置的截面的透视图。图1和图4A中相似的参考标号表示相似的元件。

如图4A和图4B中所示，电子装置12包括具有至少一个开口侧40的壳体42。电路板44固定到壳体42上或固定到壳体42内。例如，电路板44可通过紧固件(例如，螺钉)或通过紧固件和支架安装到壳体42上。如图4A中所示，电路板44通过安装在中心的螺钉49附接到壳体42上，但许多其它安装技术也是可能的，包括但不限于，紧固件、夹具、粘合剂、保持件、卡片边缘保持件或卡扣配合连接件。

盖10或壳体部件布置成与壳体42的开口侧40匹配。当安装到壳体42上时，盖10或壳体部件与电路板44或安装在电路板44上的构件的最近部分(例如，最高高度)以间隙距离46间隔开。盖10包括中心区域14和周边区域26。中心区域14包括升高到高于大体上为平面的下表面22的径向肋条18和椭圆形隆起20的升高的图案16。升高的图案16布置成使得盖10具有多个自然共振的振动模式，例如，包括第一振动模式、第二振动模式和第三振动模式。

在第一模式(例如，在给定的激励能下，处于第一模式的自然共振的振动频率或频率范围处)中，盖10的最大偏转出现在盖10的中点24处，其中最大偏转小于盖10的内侧23与电路板44或安装在电路板44上的构件76之间的间隙距离46。第一模式的间隙距离46可与图1中的双头箭头31和中点24对准或重合。

第二模式(例如，在给定的激励能下的第二模式的自然共振的振动频率或频率范围处)的间隙距离或距离48可与图2中的第二模式的双头箭头33和偏转点28对准或重合。各个间隙距离48在盖10的内侧23与电路板44或安装在电路板44上的构件76之间。第三模式的间隙距离(未示出)可与图3中的第三模式的双头箭头35和偏转点29对准或重合。第三模式(例如，在给定的激励能下的第三模式的自然共振的振动频率或频率范围处)的间隙距离在盖10的内侧23与电路板44或安装在电路板44上的构件76之间。

甚至小到两毫米至三毫米的盖10向内朝电路板44的移动(例如，垂直移动)可导致电路板44共振，电路板44共振继而又可导致易碎的构件(比如，陶瓷电容器)开裂或破裂。在没有本文阐述的改进的盖10的情况下，在可出现电路板44的一个可能的故障模式或可靠性降低的模式下，当间隔的盖振动时，可通过间隔的盖(例如，间隔的盖大致为平坦的或平面的盖)与电路板44之间的空气的快速移动来移动电路板44。电子装置12可具有尽可能接近电路板44的盖10的内侧23，其中的间隙距离大于或等于盖10的最大偏转。盖10与电路板44的紧密间距允许电子装置12具有紧凑的高度或较低的轮廓，这对于将电子装置12安装在狭窄的车辆隔间中或车辆的其它部分(例如，如车辆驾驶室中的车顶衬里中)中是有用的。

图4B为电子装置12的分解透视图，其中除去了盖10或壳体部件来显示壳体42的开口侧40和安装或固定在壳体42内的电路板44。密封件50可插进壳体匹配表面51与盖10或盖子的匹配表面53之间。密封件50可包括垫圈、密封剂、粘合剂或另一材料，用于防止水分、盐、雾、雨水、沉淀物、污垢、碎片、灰尘或其它污染物从外部环境进入壳体42或其中的电路板44中。

图4B示出了构件76，如电子构件、电气构件(例如，电容器)、半导体(例如，集成电路)或安装在电路板44上的其它装置。壳体42的侧部上的电连接器78支持至电路板44、其上的传导性迹线或其上的构件76的一个或多个电连接件。

尽管为了示范的目的以微米(即，μm)阐述了图5A至图5C(包含性的)中的弹性变形图案的测量单位，但应当理解的是该单位有点任意性，且将随使盖10或电子装置12振动的激励能(例如，在一个或多个激励频率处)的大小或振幅变化。在某种程度上，施加到盖10或电子装置12上的激励振动能的振幅越大，盖10的弹性变形的大小就趋于越大，至少趋于一定极限。如图所示，图5A至图5C(包含性的)为了准备比较而使用了在不同激励频率处的共同的振幅或共同的基准激励能。

在盖或电子装置的各种实施例中，图5A至图5C(包含性的)中的测量单位或示范性变形可随以下中的一个或多个变化：施加至盖10的输入振动能的大小、一个或多个频率、波形(例如，正弦激励)和其它参数；用于构造盖10的金属片、合金、聚合物、聚合合成物或其它材料的厚度；金属片、合金、聚合物、聚合合成物或用于盖10的其它材料的弹性或其它材料性质；盖与电子装置的壳体42的附接点(例如，外周附接或外周和中心附接)；盖10上的椭圆形隆起和径向肋条的高度；以及盖10上的椭圆形隆起或径向肋条的数目或密度，连同落入权利要求的范围内的其它可能的因素。

在图5A中，盖10具有第一模式的振动和自然共振，其中最大偏转或最大弹性变形出现在盖10的中点24处。在一个实施例中，响应于在大约零赫兹至大约两千赫兹的范围内施加的激励能，第一模式具有小于第二模式和第三模式的自然共振的(振动的)频率。盖10的变形或偏转大体上为弹性的，且不会导致盖10的永久变形。贯穿本申请和附图，提到的"变形"应当意味着大体上弹性的变形。第一模式的最大弹性变形出现在围绕盖10的中点24的最内侧的椭圆形区域500中。第一模式的较低弹性变形出现在围绕盖10的中心24的外周区域或最外侧的椭圆形区域512中。这里，第一模式的最大弹性变形为大约158微米加或减百分之十，且较低的弹性变形为大约16微米加或减百分之十，其中振动(例如，来自于接合地面的车辆的地面)的激励频率(例如，峰值激励频率)例如为大约170赫兹加或减百分之十。中间椭圆形区域504具有在第一模式的最大弹性变形与第一模式的较小弹性变形之间的中间的弹性变形。应当注意的是，盖10还可以以小于最外侧的椭圆形区域512与周边区域26之间的较小弹性变形的变形(未示出)振动，但振动或变形的大小对于电子装置12的振动的缓冲大体上不重要。

各个椭圆形区域均与图5A中的对应的弹性变形范围相关联。最内侧的椭圆形区域500的弹性变形范围标记为变形范围A(例如，图5A中是140微米至158微米(μm))。如图所示，变形范围B,C,D,E,F,G和H为比变形范围A逐渐更小的变形范围。

在图5B中，盖10具有第二模式的振动和自然共振，其中最大弹性偏转出现在沿纵轴线30且与盖10的中点24大约等距间隔开的两个偏转点28处。在一个实施例中，响应于在大约零赫兹至大约两千赫兹的范围内施加的激励能，第二模式具有高于第一模式的自然共振(振动)频率和低于第三模式的自然共振频率。

第二模式中的最大或较大的弹性变形出现在围绕盖10的偏转点28的两个最内侧的椭圆形区域502中。第二模式的较小弹性变形出现在围绕盖10的偏转点28的外周或最外侧的椭圆形区域514中。这里，第二模式的较大弹性变形为大约151微米加或减百分之十，且较小的弹性变形为大约17微米加或减百分之十，其中振动(例如，来自于接合地面的车辆的地面)的激励频率(例如，峰值激励频率)例如为大约240赫兹加或减百分之十。中间椭圆形区域506具有第二模式的较大弹性变形与第二模式的较小弹性变形之间的中间的变形。

各个椭圆形区域均与图5B中的对应的弹性变形范围相关联。最内侧的椭圆形区域502的弹性变形范围在图5B中标记为变形范围A(例如，134微米至151微米(μm))。如图所示，变形范围B,C,D,E,F,G和H为比变形范围A逐渐更小的变形范围。

应当注意的是，盖10还可以以小于最外侧的椭圆形区域512与周边区域26之间的较小弹性变形的变形(未示出)振动，但振动和相关联的变形的大小对于有电子装置12的振动的缓冲大体上不重要。

在图5C中，盖10具有第三模式的振动和自然共振，其中最大弹性偏转出现在沿横轴线32且与盖10的中点24大约等距间隔开的两个偏转点29处。在一个实施例中，响应于在大约零赫兹至大约两千赫兹的范围内施加的激励能，第三模式具有高于第一模式的自然共振(振动)频率和高于第二模式的自然共振频率。

第三模式的较大的最大弹性变形出现在围绕盖10的偏转点29的两个最内侧椭圆形区域600中。第三模式的较小弹性变形出现在围绕盖10的偏转点29的外周或最外侧椭圆形区域612中。这里，第三模式的较大弹性变形为大约147微米加或减百分之十，且较小的弹性变形为大约17微米加或减百分之十，其中振动(例如，来自于接合地面的车辆的地面)的激励频率例如为大约380赫兹加或减百分之十。中间椭圆形区域604具有第三模式的较大弹性变形与第三模式的较小弹性变形之间的中间的变形。

各个椭圆形区域均与图5C中的对应的弹性变形范围相关联。最内侧的椭圆形区域502的变形范围在图5C中标记为变形范围A(例如，130微米-147微米(μm))。如图所示，变形范围B,C,D,E,F,G和H为比变形范围A逐渐更小的变形范围。

应当注意的是，盖10还可以以小于最外侧的椭圆形区域612与周边区域26之间的较小弹性变形的变形(未示出)振动，但振动的大小对电子装置12的振动的缓冲大体上不重要。

盖10或壳体部件构造成具有升高的图案16，以便缓冲通过道路陆上车辆应用、越野陆上车辆应用，或其它中的电子装置遇到的振动。例如，升高的图案16通过减小盖10的弹性变形的振幅来缓冲振动。此外，盖20可具有振动模式，通过升高的图案16的布置调节该振动模式，以便使振动能消散，且以便增大自然共振频率，其超过具有大体上为平面的表面的盖或壳体部件上的频率。盖10和电子装置12对越野车辆环境和道路车辆应用中的振动冲击和破坏提供增大的阻力。第一模式、第二模式和第三模式中的自然振动频率在对应的振动模式内增大，对应的振动模式与大体上为平面的或平坦的盖相关联，以便实质上减小需要消散的振动能。

此外，改善电子装置对与接合地面的车辆、盖10和电子装置12相关联的外部冲击和振动的振动阻力提供了改善的热耗散，这与盖10的径向肋条和椭圆形隆起相关联。

减少振动和热耗散支持了电子构件和电气构件(例如，构件76)以及电路的长寿命和可靠操作。此外，通过最大限度地减小或减小电路板(例如，电路板44)与盖10的内侧或内表面之间的间隙(而间隙在一个或多个振动模式中没有盖10的设计最大偏转和振动特性的情况下是所需的(例如，用以防止盖10与电路板44或电路板44上的构件78之间的接触))，可最大限度地减小在盖10安装到壳体上的情况下的壳体(例如，壳体42)的高度或轮廓。

已经描述了优选实施例，但将变得显而易见的是，可进行各种改动而不脱离如所附权利要求中限定的本发明的范围。

Claims (20)

1.一种用于附接到电子装置上的盖，所述盖包括：

中心区域，其包括升高到高于大体上为平面的盖外侧的下表面的径向肋条和椭圆形隆起的升高的图案，使得所述盖具有多个自然共振的振动模式，其中在第一模式中所述盖的最大偏转出现在所述盖的中点处；以及

包绕所述中心区域的周边区域，其中第一模式在多个振动模式中具有小于其它模式的自然共振的频率。

2.根据权利要求1所述的盖，其特征在于，所述盖具有第二模式的自然共振，其中所述最大偏转出现在沿所述盖的纵轴线且与所述盖的中点大约等距间隔开的两个偏转点处。

3.根据权利要求2所述的盖，其特征在于，所述第一模式具有低于所述第二模式的频率的自然共振频率。

4.根据权利要求1所述的盖，其特征在于，所述盖具有第三模式的自然共振，其中所述最大偏转出现在沿所述盖的横轴线且与所述盖的中点大约等距间隔开的两个偏转点处。

5.根据权利要求4所述的盖，其特征在于，所述第一模式具有低于所述第三模式的频率的自然共振频率。

6.根据权利要求1所述的盖，其特征在于，通过用模具或抵靠模具冲压大体上为平面的金属片来形成所述升高的图案。

7.根据权利要求1所述的盖，其特征在于，所述中心区域大体上为矩形。

8.根据权利要求1所述的盖，其特征在于，所述周边区域具有用于与所述电子装置匹配的台阶和匹配凸缘。

9.根据权利要求8所述的盖，其特征在于，所述周边区域的边缘终止于从所述升高的图案沿相反方向延伸的唇部。

10.根据权利要求1所述的盖，其特征在于，所述径向肋条和所述椭圆形隆起在高于所述大体上为平面的下表面的大约1毫米至大约3毫米的范围内。

11.一种电子装置，其包括：

具有至少一个开口侧的壳体；

固定在所述壳体内的电路板；

盖，其用于与所述开口侧匹配且以一定间隙距离与所述电路板间隔开，所述盖包括：

中心区域，其包括升高到高于大体上为平面的盖外侧的下表面的径向肋条和椭圆形隆起的升高的图案，使得所述盖具有多个自然共振的振动模式，其中在第一模式中所述盖的最大偏转出现在所述盖的中点处，并且其中所述最大偏转小于所述间隙距离；以及

包绕所述中心区域的周边区域，其中第一模式在多个振动模式中具有小于其它模式的自然共振的频率。

12.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述盖具有第二模式的自然共振，其中所述最大偏转出现在沿所述盖的纵轴线且与所述盖的中点大约等距间隔开的两个偏转点处。

13.根据权利要求12所述的电子装置，其特征在于，所述第一模式具有低于所述第二模式的频率的自然共振频率。

14.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述盖具有第三模式的自然共振，其中所述最大偏转出现在沿所述盖的横轴线且与所述盖的中点大约等距间隔开的两个偏转点处。

15.根据权利要求14所述的电子装置，其特征在于，所述第一模式具有低于所述第三模式的频率的自然共振频率。

16.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，通过用模具或抵靠模具冲压大体上为平面的金属片来形成所述升高的图案。

17.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述中心区域大体上为矩形。

18.根据权利要求11所述的装置，其特征在于，所述周边区域具有用于与所述电子装置匹配的台阶和匹配凸缘。

19.根据权利要求18所述的电子装置，其特征在于，所述周边区域的边缘终止于从所述升高的图案沿相反方向延伸的唇部。

20.根据权利要求11所述的电子装置，其特征在于，所述径向肋条和所述椭圆形隆起在高于所述大体上为平面的下表面的大约1毫米至大约3毫米的范围内。