CN109803507A - 电子设备跌落保护装置及电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例提供一种电子设备跌落保护装置，包括:防护框，其围绕电子设备的外周设置，防护框具有充气腔，当充气腔充气时，防护框至少向电子设备的屏幕侧凸出；气缸，其与充气腔连通，用于向充气腔充气；动力机构，其作用于气缸，以使气缸向充气腔充气；感应器，其用于检测电子设备的运动状态，并生成相应的运动状态信号；控制器，其与动力机构和感应器电连接，以接收感应器发送的运动状态信号，当判断运动状态信号为第一运动状态信号时，向动力机构发送第一控制命令，以使动力机构驱使气缸向充气腔充气。本发明实施例结构简单，实现容易，而且当其应用于电子设备时，不会增加电子设备的整机厚度，且能在电子设备不慎摔落时对其进行有效保护。

Description

电子设备跌落保护装置及电子设备

技术领域

本发明属于智能设备技术领域，尤其涉及一种电子设备跌落保护装置及电子设备。

背景技术

电子设备尤其是手机及平板类，极易发生跌落碎屏的情况，针对这种情况，为了保护电子设备，现有技术中采取的方式有以下两种，第一种是在电子设备的四个角上设置减震器，但检测到电子设备下落时，四个角上的减震器同时弹出，以保护屏幕不受损害，但这种结构复杂，还会增加电子设备的重量并增加整机厚度，可行性不高。第二种是为电子设备设置气垫和降落伞缓冲装置，当电子设备跌落时能够尽量保持平衡，实现软着陆，有效保护电子设备，该方式同样存在增加整机厚度，结构复杂的问题。

发明内容

鉴于现有技术存在的上述问题，本发明实施例的目的在于提供一种电子设备跌落保护装置，其采用充气腔充气膨胀的原理以保护电子设备在跌落时不会损坏，该保护装置结构简单，不会增加整机厚度，且保护效果优良。

本发明实施例采用的技术方案是，一种电子设备跌落保护装置，其包括:

防护框，其围绕电子设备的外周设置，所述防护框内具有充气腔，当所述充气腔内充气时，所述防护框至少向所述电子设备的屏幕侧凸出；

气缸，其与所述充气腔连通，用于向所述充气腔内充气；

动力机构，其作用于所述气缸，以使所述气缸向所述充气腔内充气；

感应器，其用于检测所述电子设备的运动状态，并生成相应的运动状态信号；

控制器，其分别与所述动力机构和所述感应器电连接，以接收所述感应器发送的所述运动状态信号，当判断所述运动状态信号为第一运动状态信号时，向所述动力机构发送第一控制命令，以使所述动力机构驱使所述气缸向所述充气腔充气。

在一些实施例中，所述电子设备跌落保护装置还包括复位组件，所述复位组件作用于所述气缸的活塞杆；当所述控制器判断所述运动状态信号为第二运动状态信号时，向所述动力机构发送第二控制命令使其停止驱使所述气缸向所述充气腔充气，以使所述复位组件驱动所述活塞杆将所述充气腔内的气体抽回至所述气缸的缸体内，其中所述第二运动状态信号用于表征所述电子设备由运动转为静止并经预设时间段后的状态。

在一些实施例中，所述动力机构包括电磁铁和控制开关；当所述运动状态信号为第一运动状态信号时，所述控制器向所述控制开关发送第一控制命令以使所述电磁铁通电，并吸附所述气缸的活塞杆向所述缸体内运动，为所述充气腔充气。

在一些实施例中，所述气缸的活塞杆上连接有止挡体，所述复位组件为套设于所述活塞杆上的复位弹簧；所述复位弹簧的一端抵于所述缸体上，另一端抵于所述止挡体上。

在一些实施例中，所述气缸的活塞杆上连接有吸附体，当所述电磁铁通电时，所述电磁铁能够吸附所述吸附体，使其带动所述活塞杆向所述缸体内运动；

所述电磁铁上连接导向杆，所述导向杆与所述活塞杆平行，所述导向杆穿过所述吸附体，所述复位弹簧套设于所述导向杆上，且所述复位弹簧的两端分别抵接于所述电磁铁和所述吸附体。

在一些实施例中，所述防护框包括气囊和贴附于所述气囊的内壁的支撑体，所述气囊内形成所述充气腔，所述支撑体至少避开所述气囊朝向所述电子设备的屏幕侧，以使所述气囊充气时能够朝向所述屏幕侧凸出。

在一些实施例中，所述气囊为环形，所述气囊的外表面包括内环面、外环面以及夹设于所述内环面和外环面之间的前端面和后端面，所述内环面与所述电子设备的外周贴合，所述前端面朝向所述电子设备的屏幕侧，所述后端面朝向所述电子设备的后壳侧；所述支撑体支撑于所述气囊对应内环面、外环面和后端面的内壁上。

在一些实施例中，所述气囊由橡胶制成，所述支撑体由塑胶制成。

在一些实施例中，所述前端面上设有与所述气囊内连通的气孔。

在一些实施例中，所述感应器为重力传感器，所述重力传感器用于检测所述电子设备的运动状态具体为用于检测所述电子设备的加速度。

在一些实施例中，当所述感应器检测到所述电子设备的加速度在预设范围内时，生成所述第一运动状态信号。

在一些实施例中，当所述感应器生成所述第一运动状态信号时，所述控制器经所述预设时间段后，向所述动力机构发出所述第二控制命令，以使所述动力机构停止驱使所述气缸向所述充气腔充气，且所述复位组件推动所述活塞杆运动以将所述充气腔内的气体抽回至所述气缸的缸体内。

本发明实施例同时提供一种电子设备，其包括上述的电子设备跌落保护装置，所述气缸、动力机构、感应器和控制器均设置于电子设备内，所述防护框围设于电子设备外周。

与现有技术相比较，本发明实施例提供的电子设备跌落保护装置结构简单，实现容易，而且当其应用于电子设备时，不会增加电子设备的整机厚度，且能在电子设备不慎摔落时对其进行有效保护。

应当理解，前面的一般描述和以下详细描述都仅是示例性和说明性的，而不是用于限制本发明。

本发明中描述的技术的各种实现或示例的概述，并不是所公开技术的全部范围或所有特征的全面公开。

附图说明

在不一定按比例绘制的附图中，相同的附图标记可以在不同的视图中描述相似的部件。具有字母后缀或不同字母后缀的相同附图标记可以表示相似部件的不同实例。附图大体上通过举例而不是限制的方式示出各种实施例，并且与说明书以及权利要求书一起用于对所发明的实施例进行说明。在适当的时候，在所有附图中使用相同的附图标记指代同一或相似的部分。这样的实施例是例证性的，而并非旨在作为本装置或方法的穷尽或排他实施例。

图1为本发明实施例的电子设备跌落保护装置的一种结构示意图，其中气缸处于未向充气腔充气的状态。

图2为本发明实施例的电子设备跌落保护装置的一种结构的局部示意图，其中气缸处于向充气腔充气的状态。

图3为本发明实施例的电子设备跌落保护装置的另一种结构的局部示意图，其中气缸处于未向充气腔充气的状态。

图4为本发明实施例的电子设备跌落保护装置的另一种结构的局部示意图，其中气缸处于向充气腔充气的状态。

图5为本发明实施例的电子设备跌落保护装置的局部剖视图，其中充气腔处于未充气状态。

图6为本发明实施例的电子设备跌落保护装置的局部剖视图，其中充气腔处于充气状态，防护框的屏幕侧凸出屏幕。

附图标记：

1-防护框；2-气缸；3-控制器；4-充气腔；5-电磁铁；6-活塞杆；7-复位弹簧；8-吸附体；9-导向杆；10-气囊；11-支撑体；12-屏幕。

具体实施方式

为了使得本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

除非另外定义，本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

为了保持本发明实施例的以下说明清楚且简明，本发明省略了已知功能和已知部件的详细说明。

本发明实施例提供的一种电子设备跌落保护装置，可应用于任何存在跌落风险而会损坏屏幕12的电子设备，例如常用的手机或平板等，但并非仅限于保护具有屏幕12的电子设备，也可应用于没有屏幕12但对磕碰要求比较高的电子设备。本实施例以具有屏幕12的电子设备为例进行说明。

如图1至图6所示，本发明实施例提供了一种电子设备跌落保护装置，其包括防护框1、气缸2、动力机构、感应器和控制器3，防护框1围绕电子设备的外周设置，且其内具有充气腔4，当充气腔4内充气时，防护框1至少向电子设备的屏幕侧凸出，而保护屏幕12；气缸2与充气腔4连通，用于向充气腔4内充气，即充气腔4的充气通过气缸2实现；动力机构作用于气缸2，以使气缸2向充气腔4内充气，即通过动力机构驱动气缸2的活塞杆6运动而实现为充气腔4充气；感应器用于检测电子设备的运动状态，并生成相应的运动状态信号；控制器3分别与动力机构和感应器电连接，以接收感应器发送的运动状态信号，当判断运动状态信号为第一运动状态信号时，向动力机构发送第一控制命令，以使动力机构驱使气缸2向充气腔4充气。

本发明实施例的电子设备跌落保护装置通过采用具有充气腔4(气囊10)的防护框1，并配合用于检测电子设备运动状态的感应器以及接受感应器生成的运动状态信号的控制器3，以在检测到电子设备处于跌落状态或其它非正常运动状态，例如抛出或摔出时，控制器3控制动力机构驱使气缸2为充气腔4内充气，以使防护框1至少朝向电子设备的屏幕侧外凸，而保护屏幕12不会受到损坏。

当气缸2向充气腔4内充气时，防护框1除了向电子设备的屏幕侧(即需要保护的一面)凸出(即在充气时向外膨胀，而高出屏幕12)外，防护框1的其它侧可以根据实际电子设备的需要选择是否允许其在充气时膨胀而外凸，本实施例不做限定。

如图1至图4所示，本实施例的电子设备跌落保护装置还包括复位组件，复位组件作用于气缸2的活塞杆6，使活塞杆6具有向缸体外运动的趋势；当控制器3判断运动状态信号为第二运动状态信号时，向动力机构发送第二控制命令使其停止驱使气缸2向充气腔4充气，复位组件驱动活塞杆6向缸体外运动，而将充气腔4内的气体抽回至气缸2的缸体内，防护框1凸出屏幕12的部分复原，与屏幕12齐平；其中，所述第二运动状态信号用于表征电子设备由运动转为静止并经预设时间段后的状态，即，电子设备的运动规律为初始处于移动随之又转为静止后再经过短时间段后的状态，例如，电子设备从空中落地后，并保持静止1秒钟接下来的一定时间段内的状态。也就是，当电子设备跌落后，屏幕12保护完成后，防护框1凸出屏幕12的部分应该复原，以利于后续电子设备的继续使用。

在一些实施例中，如图1至图4所示，动力机构包括电磁铁5和控制开关(图中未示出)；当感应器生成的运动状态信号为第一运动状态信号时，控制器3向控制开关发送第一控制命令以使电磁铁5通电，并吸附气缸2的活塞杆6向缸体内运动，为充气腔4充气。也就是，电磁铁5所在的电路的通断电由控制开关控制，当控制器3接受到第一运动状态信号时，控制器3向控制开关发送第一控制命令，控制开关闭合是电路形成回路，电磁铁5通电；否则，控制开关断开，电磁铁5断电。

本实施例通过电磁铁5吸附活塞杆6的方式使气缸2为充气腔4充气，该方式结构简单，操作方便，且能保证充气效果。只要控制器3获取到感应器检测到电子设备的运动状态信号为第一运动状态信号时，便会控制电磁铁5通电，而使气缸2为充气腔4充气，防护框1的屏幕侧便会凸出以保护屏幕12。本实施例的动力机构并非仅限于电磁铁5配合控制开关的方式，还可以利用微型伺服电机再结合机械结构实现，本实施例不做具体限定，例如，采用微型伺服电机直接驱动活塞杆6的方式，或者配合齿轮齿条传动、配合偏心轮传动方式等等，也是能实现的。

在一些实施例中，继续参见图1至图3，气缸2的活塞杆6上连接有止挡体，止挡体的形状结构不限，可以为板状、杆状、块状等等，但其应沿活塞杆6的径向凸出活塞杆6，以便于下面介绍的复位弹簧7施加作用力，而实现复位功能。复位组件为套设于活塞杆6上的复位弹簧7，复位弹簧7的一端抵于缸体上，另一端抵于吸附体8上。采用复位弹簧7实现复位，不仅取材方便，而且复位效果稳定有保障。

进一步的，为了方便电磁铁5作用于活塞杆6，使电磁铁5在通电时能够有效地驱动活塞杆6运动，以为充气腔4充气，本实施例在活塞杆6上连接有吸附体8，吸附体8沿活塞杆6的径向伸出。所谓吸附体8，是指当电磁铁5通电时，能够被电磁铁5吸附的部件，其应该是铁磁性物质，最典型的例如铁，还有例如钴、镍等。当电磁铁5通电时，电磁铁5能够吸附吸附体8，使其带动活塞杆6向缸体内运动，参见图1至图4。吸附体8的结构及形状不限，可以根据实际需要选择。本实施例示出的为长条形的片状，其长度方向与活塞杆6垂直，以在电磁铁5的作用下保证活塞杆6直线移动，而不会发生卡死现象。另外，为了简化结构，止挡体和吸附体8共用一个部件，也就是，吸附体8即起到止挡复位弹簧7的作用，同时又起到被电磁铁5吸附的作用。

复位弹簧7除了采用设置在图1和图2所示的活塞杆6上的情况外，也可以设置在图3所示的导向杆9上，具体的，如图3和图4所示，电磁铁5上连接导向杆9，导向杆9平行于活塞杆6，导向杆9穿过吸附体8，复位弹簧7套设于导向杆9上，且复位弹簧7的两端分别抵接于电磁铁5和吸附体8。

防护框1的结构和材质可以根据实际需要选择，例如，其可以具有一定的硬性，以服帖的装设于电子设备的外周，但其还应有一定的弹性或柔韧性，以便于膨胀和复位，以及保证良好的使用手感和优良的外观。本实施例示出的防护框1是由具有弹性的气囊10和支撑于气囊10内壁的硬性的支撑体11形成，具体的，防护框1包括气囊10和贴附于气囊10的内壁的支撑体11，支撑体11至少避开气囊10朝向电子设备的屏幕侧，以使气囊10充气时能够朝向屏幕侧凸出，参见图6，在该实施例中，防护框1的充气腔4实际是由支撑体11和气囊10未设置支撑体11的内壁围成的。

为了便于围设于电子设备的外周，气囊10为环形，充气腔4也为环形。如图5和图6所示，气囊10的外表面包括内环面、外环面以及夹设于内环面和外环面之间的前端面(其与电子设备的屏幕12朝向相同)和后端面(其与电子设备的后壳朝向相同)，内环面与电子设备的外周贴合，前端面朝向电子设备的屏幕侧，后端面朝向电子设备的后壳侧；支撑体11支撑于气囊10对应内环面、外环面和后端面的内壁上，也就是气囊10与屏幕侧朝向相同的一侧未设置支撑体11，使得其在充气腔4充气时能够膨胀而凸出屏幕12，参见图6，以实现保护屏幕12的作用。

本实施例示出的气囊10由橡胶制成，支撑体11由塑胶制成。但并非仅限于此，实际应用过程中，可以根据电子设备的具体情况选择。

在一些实施例中，感应器为重力传感器，重力传感器可以利用电子设备原有的，也可以另外重新配置。重力传感器用于检测电子设备的运动状态具体为用于检测电子设备的加速度。当感应器检测到电子设备的加速度在预设范围内时，生成第一运动状态信号。其中，预设范围可以是用户根据实际使用情况来设置的范围，例如对于用户在日常生活中使用手机等电子设备，则可以将该预设范围设置为一倍重力加速度至三倍重力加速度等，也就是，当感应器检测到电子设备处于非正常运动状态时(如不小心将手机从手中滑落)，便会生成第一运动状态信号，控制器3便及时控制动力机构驱使气缸2为充气腔4充气，以保护电子设备的屏幕12不受损坏。

当感应器生成第一运动状态信号时，控制器3经预设时间段后，如上述的经过1秒钟后，向动力机构发出第二控制命令，以使动力机构停止驱使气缸2向充气腔4充气，且复位组件推动活塞杆6运动以将充气腔4内的气体抽回至气缸2的缸体内。也就是，当电子设备已经落到，屏幕12保护动作已经完成，需要防护框1在一定时间内复原，以便后续继续使用，在经过预设时间段后控制器3便会向动力机构发出第二控制命令，动力机构对气缸2的作用力消失，而复位组件始终施加给活塞杆6一个使其向与充气相反的方向运动的作用力，因此，在复位组件的作用下，推动活塞杆6抽出充气腔4内的气体，而使防护框1复原。

气缸为充气腔充气的理论验证：

V_积1＝H*W*L₁，其中：V_积-充气腔所需气体体积；H-防护框的屏幕侧凸出屏幕的高度；W-气囊外环到内环的距离；L₁-电子设备外周的长度；

T＝L₂/V_速*B

＝V_积2/R/V_速*B

其中：T–充气腔的充气时间；L₂-活塞杆的行程；V_速-活塞杆的运动速度；B-衰减值(B由气缸的加工精度决定；一般在20％～30％之间)；V_积2-气缸的无杆腔内的体积(未压缩状态)；R-无杆腔的直径；

t＝√(2h/g)

其中：t-电子设备跌落时间；h-电子设备的下落高度；g-重力加速度；

以常规使用是手机为例，假设手机的外周长度为470mm，电子设备下落高度h为0.5m，防护框1的屏幕侧凸出屏幕12的高度H为2.0mm，气囊外环到内环的距离W为2.0mm；同时假设汽缸的缸体的直径为5mm，活塞杆6运动速度为3m/s(业界可达到速度)，B为50％(如果50％符合要求，则20％～30％一定符合要求)；

V＝2*2*470＝1880mm³

T＝1880/3.14*2.5²/3000mm*0.5＝0.063s

t＝0.31s

T<t，可满足落地前，充气腔完成充气。

本发明实施例同时提供一种电子设备，其包括上述的电子设备跌落保护装置，气缸2、动力机构、感应器和控制器3均设置于电子设备内，防护框1围设于电子设备外周。

以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。本发明的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。

Claims (13)

1.电子设备跌落保护装置，其特征在于，包括:

防护框，其围绕电子设备的外周设置，所述防护框内具有充气腔，当所述充气腔内充气时，所述防护框至少向所述电子设备的屏幕侧凸出；

气缸，其与所述充气腔连通，用于向所述充气腔内充气；

动力机构，其作用于所述气缸，以使所述气缸向所述充气腔内充气；

感应器，其用于检测所述电子设备的运动状态，并生成相应的运动状态信号；

控制器，其分别与所述动力机构和所述感应器电连接，以接收所述感应器发送的所述运动状态信号，当判断所述运动状态信号为第一运动状态信号时，向所述动力机构发送第一控制命令，以使所述动力机构驱使所述气缸向所述充气腔充气。

2.根据权利要求1所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述电子设备跌落保护装置还包括复位组件，所述复位组件作用于所述气缸的活塞杆；当所述控制器判断所述运动状态信号为第二运动状态信号时，向所述动力机构发送第二控制命令使其停止驱使所述气缸向所述充气腔充气，以使所述复位组件驱动所述活塞杆将所述充气腔内的气体抽回至所述气缸的缸体内，其中所述第二运动状态信号用于表征所述电子设备由运动转为静止并经预设时间段后的状态。

3.根据权利要求2所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述动力机构包括电磁铁和控制开关；当所述运动状态信号为第一运动状态信号时，所述控制器向所述控制开关发送第一控制命令以使所述电磁铁通电，并吸附所述气缸的活塞杆向所述缸体内运动，为所述充气腔充气。

4.根据权利要求3所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述气缸的活塞杆上连接有止挡体，所述复位组件为套设于所述活塞杆上的复位弹簧；所述复位弹簧的一端抵于所述缸体上，另一端抵于所述止挡体上。

5.根据权利要求3所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述气缸的活塞杆上连接有吸附体，当所述电磁铁通电时，所述电磁铁能够吸附所述吸附体，使其带动所述活塞杆向所述缸体内运动；

所述电磁铁上连接导向杆，所述导向杆与所述活塞杆平行，所述导向杆穿过所述吸附体，所述复位弹簧套设于所述导向杆上，且所述复位弹簧的两端分别抵接于所述电磁铁和所述吸附体。

6.根据权利要求1所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述防护框包括气囊和贴附于所述气囊的内壁的支撑体，所述气囊内形成所述充气腔，所述支撑体至少避开所述气囊朝向所述电子设备的屏幕侧，以使所述气囊充气时能够朝向所述屏幕侧凸出。

7.根据权利要求6所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述气囊为环形，所述气囊的外表面包括内环面、外环面以及夹设于所述内环面和外环面之间的前端面和后端面，所述内环面与所述电子设备的外周贴合，所述前端面朝向所述电子设备的屏幕侧，所述后端面朝向所述电子设备的后壳侧；所述支撑体支撑于所述气囊对应内环面、外环面和后端面的内壁上。

8.根据权利要求7所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述气囊由橡胶制成，所述支撑体由塑胶制成。

9.根据权利要求7所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述前端面上设有与所述气囊内连通的气孔。

10.根据权利要求1所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，所述感应器为重力传感器，所述重力传感器用于检测所述电子设备的运动状态具体为用于检测所述电子设备的加速度。

11.根据权利要求10所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，当所述感应器检测到所述电子设备的加速度在预设范围内时，生成所述第一运动状态信号。

12.根据权利要求2至11中任一项所述的电子设备跌落保护装置，其特征在于，当所述感应器生成所述第一运动状态信号时，所述控制器经所述预设时间段后，向所述动力机构发出所述第二控制命令，以使所述动力机构停止驱使所述气缸向所述充气腔充气，且所述复位组件推动所述活塞杆运动以将所述充气腔内的气体抽回至所述气缸的缸体内。

13.电子设备，其特征在于，包括权利要求1至12中任一项所述的电子设备跌落保护装置，所述气缸、动力机构、感应器和控制器均设置于电子设备内，所述防护框围设于电子设备外周。