CN104903215A

CN104903215A - 保护外壳及制造方法

Info

Publication number: CN104903215A
Application number: CN201380046952.0A
Authority: CN
Inventors: 玛丽亚·E·麦克里纳; 理查德·L·加勒德
Original assignee: G Form LLC
Current assignee: G Form LLC
Priority date: 2012-09-07
Filing date: 2013-09-09
Publication date: 2015-09-09
Also published as: WO2014040005A1; US20140069825A1; EP2892823A1; EP2892823A4; JP2015527175A; CA2923535A1; GB2520660A; KR20150053961A; GB201505771D0

Abstract

本发明涉及一种用于电子设备的保护外壳。所述保护外壳具有三个层：围绕电子设备的一部分的弹性体衬垫，盖，以及布置在衬垫和盖之间的缓冲插入件。缓冲插入件包括延伸穿过所述盖的凸起冲击区，该凸起冲击区能够吸收来自冲击的振动。

Description

保护外壳及制造方法

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119(e)要求在2012年9月7日提交的共有未决美国临时申请61/698,563的外国优先权，该临时申请的全部主题通过引用合并入本文。

技术领域

本发明总体涉及设计成保护敏感物品免受损坏和/或提供一种触摸舒适的外表面的外壳。

背景技术

目前存在许多不同类型的用于通信、娱乐和其它目的的电子装置。这些装置包括手机、MP3播放器、视频播放器、智能电话、通信装置诸如对讲机、导航设备如GPS装置以及其它类型的电子装置诸如各种类型的计算机，包括笔记本电脑、掌上电脑、超移动电脑和平板电脑。这些装置通常包括触摸屏、交互式面板、包括但不限于电容耦合的接口、键盘、滚轮、倾斜开关、按钮开关、以及其它交互式控制器。由于这些电子装置的敏感性质，因此需要为这些设备提供保护。

发明内容

在一个实施例中，本文公开了一种保护外壳。该保护外壳包括盖，该盖具有背部和连接到背部的侧壁。盖包括互连的支撑构件且具有预定厚度，互连的支撑构件由布置在预定区域中的多个接收孔限定。该外壳还包括衬垫，该衬垫具有背部和连接到背部的侧壁。盖和衬垫均具有预定厚度。外壳还包括缓冲插入件，该缓冲插入件具有临近第一凹进冲击区设置的凸起冲击区。凸起冲击区设置在对应于多个接收孔的预定区域中，并具有大于盖厚度的预定厚度。缓冲插入件设置在盖和衬垫之间，使得多个互连的支撑构件与第一凹进冲击区接合，并且凸起冲击区域与多个接收孔结合，以使凸起冲击区在盖的外表面之上延伸。

附图说明

现在参照附图，本发明的特征和优点将通过结合附图对以下实施例的详细说明而更好的理解，其中在不同的视图中相同的附图标记指代相同的部件。附图不一定按比例绘制，重点是说明本发明的原理。

图1是处于组装构造的根据本发明的示例性保护外壳的正面立体图；

图2是图1所示的保护外壳的盖的后立体图；

图3是图1所示的保护外壳的侧视图；

图4是图1所示的保护外壳的分解立体图；

图5是图1所示的保护外壳沿线5-5的剖视立体图；

图6是图5所示的剖视图的分解图；

图7A是图4所示的缓冲插入件的一个实施例的剖视图，其未按比例绘制；

图7B是图4所示的缓冲插入件的另一实施例的剖视图，其未按比例绘制；

图8是按照本发明的另一示例性保护外壳的正面立体图，该保护外壳处于组装构造并且安装在手机上；

图9是图8所示的保护外壳的后立体图；

图10是图8所示的保护外壳的分解立体图；

图11是图8所示的保护外壳的分解剖视图；

图12是图8所示的保护外壳的一部分的分解立体图；

图13是图8所示的保护外壳的一部分的分解立体图；

图14是图12和图13所示的两个部分的分解立体图，该两个部分均处于组装构造。

图15是安装在手机上的图8所示的保护外壳的屏幕保护和衬垫的剖视图；

图16是处于组装构造的图8所示的保护外壳的盖和衬垫的剖视图；

图17是图8所示的保护外壳的剖视图；

图18是按照本发明的保护外壳的另一实施例的正视图；

图19是图18所示的保护外壳的内部视图；

图20是图8所示保护外壳的侧视图；并且

图21是图18所示保护外壳的剖视图。

具体实施方式

本发明涉及一种冲击吸收和缓冲保护结构，该冲击吸收和缓冲保护结构用于保护敏感物品免受损坏。本发明的结构能适形待保护物品的轮廓，并且提供触摸舒适的外表面。在一些实施例中，本发明的结构包括具有各种形状、尺寸、构造和厚度的凸起冲击区和凹进冲击区。各种材料可以用于凸起冲击区，如将稍后描述的。

本发明的改进的外壳包括互连的但可分离的外壳部分，该外壳部分基本上适形待要保护物品的外表面。外壳可被设计成具有特定的功能特性，例如，对于外壳的边缘和角部进行有针对性的冲击保护。除了上面提到的类型，通过组合凸起冲击区和凹进冲击区的特定形状、尺寸、构造、轮廓和定向，该外壳可适用于需要保护的任何类型产品。

例如，本发明的外壳可改进为与电子设备例如笔记本电脑或平板设备的形状和大小相对应的衬套或外壳，使得它们适形外壳的外部。这样，外壳的形状能够形成为至少部分地适形需包裹的产品的外表面。本文描述的外壳也可适用于行李、运动护具等。

该保护外壳与其它外壳相比，能够提供轻量和柔性的耐冲击保护，并且美观、更耐用和成本低。为了便于讨论，这里使用的术语“柔性”是指垫的受弯曲、扭曲、挠曲和/或伸展等而运动的能力。本发明的外壳的结构是坚固、耐用的，并能承受工业和/或商业洗涤所使用的温度、洗涤剂和机械作用，不像在这样恶劣的条件下会降解的其它外壳，。

图1至7一起示出了本发明的一个示例性实施例，其涉及用于电子设备(未示出)的保护外壳10，电子设备诸如是媒体设备或手机。尽管这里参照电子设备的保护外壳进行描述，但如上所述，该保护外壳可适用于任何需要保护或者被设计为提供保护的产品。为了便于参考，在本文公开的所有实施例中，电子设备在下文中将称为手机。

在图1中，外壳10示出为组装构造，并且在图4中示出为分解图。如图所示，外壳10包括盖12、缓冲插入件30和衬垫40，这些部件在组装时可以互连，如图1所示，但在其它情况下能够彼此分离，如图4所示。在该实施例中，盖12、缓冲插入件30和衬垫40都是单个的整体件，但如果需要，每个可以形成为能够组装在一起和/或组装到手机表面上的两个或更多个可分离但互锁的部分。

盖12可以被构造为适形缓冲插入件30的至少一部分的外表面。盖12包括背部14和从背部14向上延伸的侧壁16。背部14和侧壁16均分别包括相反的内表面14a、16a和外表面14b、16b。

背部14和侧壁16中的一个或二者包括多个接收孔22，该多个接收孔22从内表面14a、16a延伸到外表面14b、16b，以限定设置在接收孔22之间的多个互连的支撑构件24。

盖12可以由基本上刚性、半刚性和/或柔性的材料形成，并且具有与手机对应的尺寸和构造。当是刚性或半刚性时，可能理想的是盖12包括两个或多个可分离但互锁的部分，这些部分能够组装到手机的前后表面上。盖12可以由这样的材料制成，该材料能够充分伸展以允许电子设备滑入盖12的前开口20中，同时保持盖12的形式配合形状。合适的材料包括但不限于各种热固性材料，如合成橡胶、硅、氨基酸和其它材料。盖12的密度和弹性以及将盖12预成形为配合电子设备的形状允许盖12材料的拉伸和恢复，以使缓冲盖紧密地配合于电子设备。在本实施例中，盖12是整体预成形的弹性体材料，是柔性的并且能够充分伸展，以允许电子设备容易地滑入外壳10以及从外壳10移走。盖12具有足够弹性以拉伸到整个电子设备上，并且恢复以便盖合体地配合在缓冲插入件上和电子设备上，使得外壳10适形电子设备。盖12可以使用本领域已知的各种适于加工上述材料的技术和工艺来形成。

在本实施例中，盖12具有预定厚度T₁，该厚度被选择成小于缓冲插入件的最厚部分T₂，如将在下面描述。在本实施方式中，厚度T₁的范围为约0.050″至约0.090″，更特别地约0.060″至约0.080″，再更特别地约0.075″。

衬垫40可以构造为适形盖12和缓冲插入件30的至少一部分的内表面。衬垫包括背部44、从背部44向上延伸的侧壁46和从侧壁46向外延伸以限定前开口20的挡板48。

衬垫40由基本上柔性的材料形成，并且具有对应手机的尺寸和构造。衬垫40可以由任何以上参考盖12所述的材料制成，只要该材料能够充分伸展以允许电子设备滑入衬垫40的前开口20中，同时维持衬垫40形状匹配形状。在本实施例中，衬垫40是一体的，可以包括以上参考盖12所述的弹性体材料，该弹性体材料是柔性的并且能够充分伸展以允许电子设备容易地滑入衬垫40和从衬垫40的移走。衬垫40具有足够弹性以提倡到整个电子设备上，并且恢复以使盖紧密配合在缓冲插入件和电子设备上，使得衬垫40和因此外壳10适形电子设备。衬垫40的密度和弹性以及衬垫40适合电子设备形状的预成形允许衬垫40的材料拉伸和恢复，使得缓冲盖紧密地配合到电子设备上。衬垫40可以使用本领域已知的适用于加工上述材料的各种技术和工艺。

缓冲插入件30可被构造为适形衬垫的外表面的至少一部分。缓冲插入件30可以由各种材料形成，使得其具有与盖的内表面的一部分和衬垫的外表面的一部分相对应的尺寸和构造，且具有允许它配合在盖的内表面和衬垫40的外表面之间的厚度。

图7示出缓冲插入件30的示例性实施例，该缓冲插入件30包括间隔开的顶表面和底表面30a、30b和与第一凹进冲击区34相邻设置的多个凸起冲击区32。凸起冲击区32被限定在顶表面30a中并从顶表面30a向上延伸，并设置在对应于多个接收孔22的预定区域中，并具有可根据需要而变化的宽度W₁和被选择为比盖12的厚度T₁大的预定厚度T₂。在本实施例中，凸起冲击区32的宽度W₁为约0.200″至约0.400″，更特别地约0.250″至约0.350″，再更特别地约0.305″；并且厚度T₂的范围为约0.150″至约0.350″，更特别地约0.200″至0.300″，再更特别地约0.240″。

凸起冲击区32由第一凹进冲击区34彼此间隔。第一凹进冲击区34具有宽度W₂，该宽度可根据需要而变化，并且还具有预定厚度T₃，该厚度被选择为小于凸起冲击区32的厚度T₂。在本实施例中，第一凹进冲击区34的宽度W₂为约0.100″至约0.200″，更特别地约0.130″至约0.170″，再更特别地约0.150″；并且厚度T₃的范围为约0.025″至约0.045″，更特别地约0.030″至0.040″，再更特别地约0.035″。

缓冲插入件30还可包括一个或多个第二凹进冲击区(未示出)，该第二凹进冲击区对应于手机的轮廓、边缘和/或角部，以便于缓冲插入件30被弯曲和/或挠曲到盖12的轮廓、边缘和/或角部中。当存在时，第二凹进冲击区36具有宽度W₃，该宽度可根据需要变化，并且具有预定厚度T₄，该厚度被选择为小于第一凹进冲击区36的厚度T₃。在本实施例中，第二凹进冲击区36的宽度W₃为约0.080″至0.200″，更特别地约0.100“至0.170″，再更特别地约0.132″；并且厚度T₃的范围为约0.010″至0.030″，更特别地约0.015″至0.025″，再更特别地约0.020″。当组装时，凸起冲击区32在缓冲插入件30的外表面之上突出或延长一段距离D₁，如图5所示。

所有前述的厚度、宽度、距离和间距可根据需要变化。

在本实施例中，凸起冲击区32包括上表面32a和从该上表面32a向下延伸的侧壁32b。凸起冲击区32可通过在盖12的外表面之上突出以具有足以提供保护性或舒适效果的任何厚度。因此，对于某些功能优势，当处于组装构造时，凸起冲击区32的厚度可被设计成在外壳的外表面之上突出。例如，在本实施性手机装置外壳10中，当组装时，凸起冲击区32可在盖12的外表面12a之上突出或延伸约1/16英寸到约1/2英寸。如果期望或需要的话，如在本实施例中所示，缓冲插入件30还可包括设计成通过侧壁或挡板突出以保护边缘和/或屏幕免受冲击的凸起冲击区32。

凸起冲击区32可具有任何所希望的形状或构造以实现冲击保护，或吸引消费者的美学设计的功能优势。凸起冲击区域的大小、形状、数量、构造和位置可以根据需要变化以达到上述目的。为了美观起见，盖和缓冲插入件的颜色可以是相同的或不同的，并且还可以包括文本和/或图形。

盖12、衬垫40和插入件30中的每一个均可包括一个或多个凸起按键28，该一个或多个凸起按键28的形状、大小和位置对应于小功能键或端口(在此未示出)的大小、形状和位置，其中小功能键或端口的使用由于外壳厚度而是受限的，从而允许用户无需从电子设备移除外壳即可维持功能性使用。这样的小功能键的实例包括但不限于开关和音量键。凸起按键28不应与旨在吸收冲击的凸起冲击区32混淆。

类似地，盖12、衬垫40和插入件30中的每一个均可包括一个或多个功能孔26或孔口，该一个或多个功能孔26或孔口的大小、形状和位置对应于可包括在电子设备中的各种功能键、端口、设备或其它项(在此均未示出)，以保持这样的项不受阻碍。这样的功能键的实例包括但不限于充电端口、扬声器、辅助端口、电源键，照相机镜头等。

缓冲插入件30也可可选地包括形成在第二凹进冲击区或根据需要的其它位置的一个或多个穿孔(未示出)，以便于缓冲插入件30能够轻松和舒适地插入盖12和衬垫40之间。

为了组装的外壳，缓冲插入件30可插入到盖12中，使得凸起冲击区32与接收孔22对准，使得凸起冲击区32被接收并至少部分延伸穿过相应的接收孔22，并且一部分凸起冲击区32在盖12的上表面12a之上延伸。

在组装时，凸起冲击区32从在盖12上的相应接收孔22突出，并且凸起冲击区32之间的第一凹进冲击区34布置在支撑构件24的下面在凸起冲击区32之间。突出的凸起冲击区32至少起作用为保护盖和电子设备免受冲击，同时布置在盖12的下面的第一和第二凹进冲击区34也通过设置在设备和盖之间的材料来吸收能量。因此，由于暴露在外部的凸起冲击区32和布置在盖12的下面且邻近电子设备的和缓冲插入件30的部分，外壳10提供了冲击阻力和能量吸收。虽然在此示出适用于接收凸起冲击区32的接收孔22，但是盖12也可以形成为包括凹进区域38而不是孔，以在其中接收凸起冲击区32。

图8至17一起示出了根据本发明的保护外壳100的另一示例性实施例。如在前述实施例中那样，尽管这里描述的内容涉及用于电子设备的保护外壳，但该保护外壳可适于任何需要保护的产品，或者被设计为提供保护。为了便于参考，该电子设备在下文中称为手机。

如图所示，外壳100包括在组装时可互连或者也可彼此分离的盖12′、缓冲插入件30和衬垫40′。在该实施例中，盖12′、缓冲插入件30和衬垫40′都是单个的整体零件，但如果需要，每个均可以形成为两个或多个可分离但互锁的部件，这些部件能组装在一起和/或组装到手机表面上。

缓冲插入件30具有与前述具体实施例相同的构造。

衬垫40′可以构造为适形盖12′和缓冲插入件30的至少一部分的内表面。衬垫40′包括背部44、从背部44向上延伸的侧壁46和从侧壁46向外延伸以限定前开口20的挡板48。

盖12′包括背部14、从背部14向上延伸的侧壁16以及一个或多个从一个或多个侧壁16向内延伸的保持臂70。背部14和侧壁16中的每个分别包括相反的内表面14a、16a和外表面14b、16b。

组装时，保持臂70在手机被布置在保护外壳中时协助将挡板48和衬垫保持为抵靠手机。

图8至21一同示出根据本发明保护外壳200的另一示例性实施例。

如图所示，外壳200包括盖12、缓冲插入件30和可选的衬垫40(未示出)。在该实施例中，盖12、缓冲插入件30和可选的衬垫40都是单个的整体部件，但如果需要，每个均可以形成为两个或更多个可分离但互锁的部件，这些部件可组装在一起和/或组装到手机表面。缓冲插入件包括接收孔22，凸起冲击区32布置在该接收孔22中，以提供对手机的正面或屏幕侧的增强保护。凸起冲击区可包括与盖内部适形的缓冲插入件30的部分，如在前述实施例中那样，或者它们可以是设置在接收孔中的各个区域。

可选地，在任一前述实施例中，盖、衬垫和插入件中的两个或更多个可使用各种技术被共模制、焊接、结合或粘合在一起。

缓冲插入件30的厚度可以根据需要而变化，但希望该厚度足以保护设备免受冲击影响，同时保持足够薄以使外壳的总重最小化。

各种其它材料和层可被用以形成缓冲插入件，如在2012年4月13日提交的共有未决美国申请13/447,093中描述的，该申请的全部内容通过引入并入本文。用于缓冲插入件的材料以及可用于制作材料的材料制作方法的公开可见：2011年8月11日提交的共有未决美国申请13/208,229；以及2011年10月12日提交的美国申请13/271,594，该两个申请中每个申请的全部内容通过引入并入本文。缓冲插入件30的一个理想结构包括设置在相对的上层和下层之间的缓冲层以及可选的织物层，如前述申请中所描述的。

除了上述内容之外，用于上述层和粘合剂(如果有使用)合适的材料公开在上述专利申请中，并且公开在美国公布US 2008/0034614和US 2009/0255625中，美国公布US 2008/0034614和US 2009/0255625还公开了用于制造本缓冲插入件的技术；前述公布中每个公布的全部内容通过引入并入本文。在某些实施例中，用于该衬垫的模具设计为允许在足以最少化或消除凹进冲击区中的泡沫的条件下将各层压缩到一起，同时允许将这些层结合在一起。

本发明的改进外壳的优点包括但不限于改进的冲击保护(特别是对于外壳边缘和角部)、轻量化、改进的美观、降低的制造成本，以及对于所包裹制品的更少磨损。本发明的改进外壳包括可分离的内部和外部的互连部件，这些部件基本上适形待保护制品的外表面。保护外壳可以适用于除上面提到之外的任何类型的需要保护的产品。

化合物用标准的命名法来描述。例如，未由指示基团取代的位置被理解为通过如所示的键来填充其化合价，或者不在两个字母或符号之间的氢原子A破折号(“-”)用以表示用于取代基的附接点。例如，-CHO是通过羰基的碳连接。除非另外定义，否则本文中所有的百分比表示重量百分比(“重量％”)。此外，在此公开的所有范围都是包含端点并且是可组合的(如，“高达约25重量百分比(重量％)，期望地约5重量％至约20％，更期望地约10％至约15％”的范围包括该范围的端点和所有中间值，例如，“约5重量％至25重量％，约5重量％至15重量％”，等等)。符号“+/-10％”是指所示的测量结果可以是所述值的负10％的量至正10％的量。

最后，除非另外定义，本文所用的技术和科学术语均为本领域技术人员通常所理解的相同的含义。

尽管本发明已经参考示例性实施例进行描述，但本领域技术人员可以理解，在不脱离本本发明的范围内，可做出各种变化以及等同替换元件。此外，对本发明公开的技术用于特定的情形或材料并不脱离本发明的实质范围。因此，本发明不限于为执行本发明而公开的最优具体实施例，而是本发明包括所有落入权利要求保护范围的具体实施例。

Claims

1.一种保护外壳，包括：

盖，所述盖具有背部和连接到所述背部的侧壁，所述盖包括由布置在预定区域中的多个接收孔所限定的互连的支撑构件，所述盖具有预定厚度；

衬垫，所述衬垫具有背部和连接到所述背部的侧壁，所述衬垫具有预定厚度；和

缓冲插入件，所述缓冲插入件包括布置成临近第一凹进冲击区的凸起冲击区，所述凸起冲击区布置在与所述多个接收孔对应的预定区域中，并且所述凸起冲击区具有大于所述盖的厚度的预定厚度；

其中，所述缓冲插入件布置在所述盖和所述衬垫之间，使得多个互连的所述支撑构件接合所述第一凹进冲击区，并且所述凸起冲击区接合所述多个接收孔，使得所述凸起冲击区在所述盖的外表面之上延伸。

2.如权利要求1所述的保护外壳，进一步包括一个或多个第二凹进冲击区，其中，所述第二凹进冲击区的厚度小于所述第一凹进冲击区的厚度。

3.如权利要求2所述的保护外壳，其中，所述凸起冲击区的上表面中包括凹槽，以便所述凹槽的厚度小于所述凸起冲击区的厚度，并且大于所述第一凹进冲击区的厚度。

4.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述缓冲插入件包括冲击吸收材料。

5.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述缓冲插入件包括多层层压材料。

6.如权利要求4所述的保护外壳，其中，所述冲击吸收材料布置在由热塑性弹性体(TPE)材料制成的相对的上层和下层之间。

7.如权利要求5所述的保护外壳，其中，所述层压材料进一步包括布置在所述冲击吸收材料和由TPE材料制成的所述下层之间的加强层。

8.如权利要求7所述的保护外壳，其中，所述层压材料进一步包括织物层，该织物层布置成临近由TPE材料制成的所述下层，并且与所述冲击吸收材料相对。

9.如权利要求4所述的保护外壳，其中，所述缓冲插入件为速率依赖材料。

10.如权利要求9所述的保护外壳，其中，所述速率依赖材料是聚氨酯泡沫。

11.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述凸起冲击区的预定厚度足以吸收冲击，和/或防止来自所述冲击的振动被传递到电子设备。

12.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述外壳包括弹性体材料，该弹性体材料的硬度测量值为约80肖氏A硬度至约100肖氏A硬度。

13.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述外壳包括弹性体材料，该弹性体材料的硬度测量值为约95肖氏A硬度。

14.如权利要求12所述的保护外壳，其中，所述弹性体材料包括热塑性聚氨酯。

15.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述盖的厚度的范围为约0.055″到约0.095″。

16.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述第一凹进冲击区的厚度的范围为约0.025″到约0.045″。

17.如权利要求2所述的保护外壳，其中，所述第二凹进冲击区的厚度的范围为约0.010″到约0.030″。

18.如权利要求1所述的保护外壳，其中，当所述外壳处于组装构造时，所述冲击吸收区在所述外壳的外表面之上延伸。

19.如权利要求7所述的保护外壳，其中，所述加强层是多孔的。

20.如权利要求7所述的保护外壳，其中，所述加强层是无纺布。

21.如权利要求7所述的保护外壳，其中，加强层是水缠结的无纺布。

22.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述盖是整体式的。

23.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述缓冲插入件是整体式的。

24.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述盖与所述缓冲插入件被共同模制。

25.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述盖与所述缓冲插入件被粘性连接。

26.如权利要求6所述的保护外壳，其中，所述TPE层被连续地结合到所述冲击吸收材料。

27.如权利要求5所述的保护外壳，其中，所述缓冲插入件包括布置在相对的相邻层之间且与所述相邻层连续地结合的缓冲材料。

28.如权利要求2所述的保护外壳，其中，当组装所述外壳时，所述凸起冲击区与所述接收孔对准。

29.如权利要求28所述的保护外壳，其中，当组装所述外壳时，所述凸起冲击区被接收在所述接收孔中且至少部分地通过所述接收孔，并且所述凸起冲击区的一部分在所述盖的上表面之上延伸。

30.如权利要求1所述的保护外壳，其中，所述外壳包括硬度测量值的范围为约80肖氏A硬度至约100肖氏A硬度的弹性体材料，并且外壳插入件包括密度的范围为约5磅每立方英尺至约35磅每立方英尺的速率依赖的聚氨酯泡沫。