CN110650608B - 腕戴类电子设备及防水结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种腕戴类电子设备及防水结构。防水结构包括贯穿设有透气孔的壳体，壳体中与透气孔的内侧端口对接的安装腔中设有防水膜，透气孔中设有具有防水性能的球体和将球体约束在透气孔内的预设范围中的约束结构；预设范围内具有球体自由活动的空间；在气体环境中，球体与预设范围的边界面之间存在间隙以连通透气孔的内侧端口与外侧端口；球体能够在外侧端口进入的液体推动下压紧约束结构并密封内侧端口。液体进入透气孔后，球体受到冲击朝向内侧端口运动并压紧约束结构，从而密封内侧端口，随着水压的增大，球体能够更加紧密地压在约束结构上，可避免防水膜直接承受较大水压，防水能力较强。

Description

腕戴类电子设备及防水结构

技术领域

本发明涉及穿戴类电子设备技术领域，特别涉及一种腕戴类电子设备及防水结构。

背景技术

在许多电子产品上需要设置声孔或者平衡孔等透气孔，且这类透气孔处需要设置防水结构，以对壳体02内的部件进行防水保护。

一种典型的防水结构中，以透气孔为声孔为例，如图1所示，将具有防水透气性的防水膜05设置在壳体02的安装腔021中，通过防水膜05在声孔01处进行防水，以对壳体02内的待防水部件03进行防水保护。然而，防水膜05能够承受的水压有限，在水压较大时，防水膜05容易失效，使声孔01处存在较大的防水失效风险。当然，平衡孔也同样存在水压较大导致的防水失效的问题。

因此，如何提高对透气孔的防水能力，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种防水结构，提高了防水能力。本发明的另一目的是提供一种包括上述防水结构的腕戴类电子设备，其透气孔处的防水能力较好。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种防水结构，包括贯穿设有透气孔的壳体，所述壳体中与所述透气孔的内侧端口对接的安装腔中设有防水膜，所述透气孔中设有具有防水性能的球体和将所述球体约束在所述透气孔内的预设范围中的约束结构；所述预设范围内具有所述球体自由活动的空间；在气体环境下，所述球体与所述预设范围的边界面之间存在间隙以连通所述透气孔的内侧端口与外侧端口；所述球体能够在所述外侧端口进入的液体推动下压紧所述约束结构并密封所述内侧端口。

优选地，所述球体具有弹性。

优选地，所述球体具有吸水膨胀性能；脱水至初始状态下的所述球体能够在所述预设范围内自由活动，且所述球体与所述预设范围的边界面之间存在间隙以连通所述透气孔的内侧端口与外侧端口。

优选地，所述约束结构包括密封连接于所述透气孔中的安装壳，所述球体设于所述安装壳的内腔中，所述安装壳的至少部分内壁限定所述预设范围；所述安装壳上贯穿设有内侧通孔和外侧通孔，在气体环境下，所述内侧端口能够依次经所述内侧通孔、所述球体与所述安装壳内壁的间隙、所述外侧通孔连通所述外侧端口。

优选地，所述安装壳的内壁上靠近所述内侧通孔的部分为与所述球体弧度一致的球面。

优选地，所述安装壳包括底座和连接于所述底座上的顶盖，所述底座与所述顶盖之间的空间形成所述内腔，所述底座包括伸入于所述顶盖中的托环，所述托环与所述顶盖配合限定所述预设范围。

优选地，所述托环与所述顶盖通过防水胶圈密封连接。

优选地，所述透气孔包括主孔和与所述主孔具有大于0的转角的侧孔，所述侧孔的自由端端口为所述外侧端口，所述主孔的自由端端口为所述内侧端口，所述安装壳设于所述主孔中。

优选地，所述外侧通孔正对所述侧孔设置，所述外侧通孔上与所述主孔的内壁相贴合的边缘套设于所述侧孔上与所述主孔连接端的接口外侧。

一种腕戴类电子设备，包括如上述任一项所述的防水结构。

本发明提供的防水结构，包括贯穿设有透气孔的壳体，透气孔中设有具有防水性能的球体和将球体约束在透气孔内的预设范围中的约束结构；在气体环境下，球体能够在预设范围内自由活动，且球体与预设范围的边界面之间存在间隙以连通透气孔的内侧端口与外侧端口；在液体环境下，球体能够在外侧端口进入的液体推动下压紧约束结构并密封内侧端口。

在处于空气中时，球体处于不被压紧的自由状态，可以在预设范围内任意移动，透气孔的内侧端口和外侧端口之间存在供气体在壳体外界环境与安装腔之间流通的通道，该通道只要允许稍微空气通过，即可使安装腔通过该通道行使相应的功能。在入水后，水从外侧端口进入透气孔内并朝向内侧端口流动，球体在水的冲击推动下朝向内侧端口运动并压紧约束结构，从而密封内侧端口，内侧端口与外侧端口之间的通道被球体隔断，水不能经内侧端口流进安装腔。另外，防水膜可以作为另一道防水屏障确保对待防水件可靠全面防水。

在该防水结构中，液体进入透气孔后，球体受到冲击朝向内侧端口运动并压紧约束结构，从而密封内侧端口，随着水压的增大，球体受到压力也会相应增大，能够更加紧密地压在约束结构上，从而在液体环境中完全关闭透水孔，避免防水膜直接承受较大水压，可以对防水膜进行有效的防水保护，防水能力较强，具体能够达到5atm甚至10atm的防水标准。

本发明提供的包括上述防水结构的腕戴类电子设备，其透气孔处的防水能力较好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有技术中的防水结构的剖视图；

图2为本发明所提供防水结构的爆炸图；

图3为本发明所提供防水结构中透气孔内部部件的爆炸图；

图4为本发明所提供防水结构中透气孔内部部件的结构图；

图5为本发明所提供防水结构中透气孔内部部件的侧视图；

图6为本发明所提供防水结构中透气孔内部部件的剖视图；

图7为本发明所提供防水结构处于气体环境时的剖视图；

图8为图7的A处放大图，虚线指示气体流通通道；

图9为本发明所提供防水结构处于液体环境时的剖视图

图10为本发明所提供防水结构中侧孔与外侧通孔的位置关系图。

附图标记：

01-声孔，02-壳体，021-安装腔，03-待防水部件，05-防水膜；

1-透气孔，11-内侧端口，12-外侧端口，13-主孔，14-侧孔，2-壳体，21-安装腔，3-安装壳，31-顶盖，32-底座，321-托环，33-防水胶圈，34-内侧通孔，35-外侧通孔，4-球体，5-防水膜，6-防水膜支架，7-压紧泡棉，8-锁紧钢片。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

本发明的核心是提供一种防水结构，提高了防水能力。本发明的另一核心是提供一种包括上述防水结构的腕戴类电子设备，其透气孔处的防水能力较好。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明所提供防水结构，可应用于声孔、通气孔(或称平衡孔)，声孔可以为麦克风孔，喇叭孔，本实施例以应用于通气孔为例进行说明。防水结构中具体包括壳体2，壳体2上贯穿设有透气孔1。透气孔1中设有约束结构，该约束结构能够将球体4约束在透气孔1中的预设范围内，避免球体4脱出透气孔1之外，且该预设范围内具有球体4自由活动的空间。其中，球体4具有防水功能，优选具有弹性，更具体可以为硅胶、软胶等塑胶球。

在气体环境下，如图7所示，球体4能够在预设范围内自由活动，且球体4与预设范围的边界面之间存在间隙，以连通透气孔1的内侧端口11与外侧端口12，此时，透气孔1连通壳体2的外侧与壳体2内的安装腔21，使透气孔1能够通过该间隙进行相应的操作。

具体地，在气体环境中，根据壳体2在空间中位置与姿态，球体4可能在透气孔1中的预设范围内的任一位置。球体4在预设范围内的不同位置时，球体4与预设范围的边界面均能够形成的间隙，但间隙的位置通常是不同的。需要说明的是，即使球体4盖合在约束结构上沿着透气孔1延伸方向上的端部，由于在气体环境中，透气孔1中并不存在将球体4压紧在约束结构上的力，球体4不会密封内侧端口11或外侧端口12，具体如图8所示，球体4与预设范围的边界面并非严密贴合，两者之间至少存在一个由内侧端口11向外侧端口12延伸的小间隙，该小间隙的存在即可使透气孔1透气。另外，由于球体4能够在预设范围内自由移动，若想要调整透气效果，只要稍稍晃动防水结构的位置以改变球体4的位置即可。

在液体环境下，液体从透气孔1的外侧端口12进入透气孔1中，如图9所示，球体4能够在液体推动下压紧约束结构并密封内侧端口11，球体4在压紧于约束结构上时，两者具体可以发生轻微形变以保证密封贴合。由于内侧端口11被密封，内侧端口11与外侧端口12之间的通路被阻断，液体无法经内侧端口11流出透气孔1。其中，球体4通常很小很轻，且透气孔1中可供球体4移动的空间也很小，从而保证在液体进入透气孔1时，球体4即受到冲击并立即封堵住内侧端口11。

其中，对于具有弹性的球体4，其能够通过弹性形变与约束结构更严密地相贴合，但是应保证的是，当球体4形变至体积最小的情况下，约束结构仍能够将球体4约束在透气孔1内部，球体4的弹性优选设置为较小的。

另外，壳体2中与内侧端口11对接的安装腔21中设有防水膜5。如图7所示，在壳体2的安装腔21内设置防水膜支架6，防水膜5设置在防水膜支架6上。防水膜5具有防水透气性，以在对安装腔21防水的同时能够透气。为进一步保证防水效果，安装腔21中还设置有压紧泡棉7和用于锁定压紧泡棉7于防水膜支架6的锁紧钢片8。此外，在防水结构应用于声孔的实施例中，安装腔21中还可以设置MIC等待防水部件。

对于球体4，其在水压越大的情况下能够越紧地压在约束结构上，防水性能越好。在液体环境中，在球体4受到的水压较小时，即使存在少量水在球体4完全密封内侧端口11之前进入安装腔21的情况，也可以通过防水膜5进行可靠的防水保护，且在防水结构回到气体环境中后，进入安装腔21的水可以经球体4与预设范围边界面之间的间隙流出。而在水压大的情况下，水压主要由球体4承担，防水膜5不会受到较大水压，不具有失效风险，防水膜5即使采用防水能力较差的，也能够通过与球体4的配合而具有较好的防水效果。

在应用于腕戴类电子设备中的平衡孔时，内侧端口11与壳体2上的安装腔21对接，外侧端口12接触外界空气。如图7所示，在处于空气中时，球体4处于不被压紧的自由状态，可以在预设范围内任意移动，透气孔1的内侧端口11和外侧端口12之间存在供气体在壳体外界环境与安装腔21之间流通的通道，该通道只要允许稍微空气通过，即可使安装腔21通过该通道与外界空气相通。如图9所示，在入水后，水从外侧端口12进入透气孔1内并朝向内侧端口11流动，球体4在水的冲击推动下朝向内侧端口11运动并压紧约束结构，从而密封内侧端口11，内侧端口11与外侧端口12之间的通道被球体4隔断，水不能经内侧端口11流进安装腔21，且防水膜5可以作为另一道防水屏障。当然，在其他实施例中，防水结构也可以应用于手机，音响等电子产品，相应地，透气孔1可以为麦克风孔、平衡孔、喇叭孔等需要防水的孔结构。

本实施中提供的防水结构，液体进入透气孔1后，球体4受到冲击朝向内侧端口11运动并压紧约束结构，从而密封内侧端口11，随着水压的增大，球体4受到压力也会相应增大，能够更加紧密地压在约束结构上，从而在液体环境中完全关闭透水孔，避免防水膜5直接承受较大水压，可以对防水膜5进行有效的防水保护，防水能力较强，具体能够达到5atm甚至10atm的防水标准，尤其适用于需要在水压较大的液体环境中工作的设备。

进一步地，请参考图3，约束结构包括密封连接于透气孔1中的安装壳3，安装壳3的外壁与透气孔1的孔壁之间不具有供流体通过的通路。可选地，安装壳3与透气孔1之间通过点胶密封连接。

球体4设于安装壳3的内腔中，安装壳3的至少部分内壁限定出预设范围。如图7所示方位，安装壳3的内腔远大于球体4，预设范围由安装壳3的上半部分内壁所限定，球体4被限定在安装壳3内腔中上半部分空间中进行小范围运动，而不能运动到安装壳3内腔的下半部分空间中。当然，在安装壳3内腔的体积与球体4的体积差不多大时，球体4也可以在整个安装壳3内腔移动，预设范围由安装壳3的整个内壁所限定。

安装壳3上贯穿设有内侧通孔34和外侧通孔35，请参考图7，在气体环境下，内侧端口11能够依次经内侧通孔34、球体4与安装壳3内壁的间隙、外侧通孔35而连通外侧端口12。在液体环境中，球体4压紧于内侧通孔34上，由于安装壳3与透气孔1之间是密封的，则通过密封该内侧通孔34即密封住壳体2的内侧端口11。

通过安装壳3的设置，在装配时，可以先将球体4装在安装壳3中，再将安装壳3装入透气孔1中，便于预设范围的圈定，且便于球体4在透气孔1中的安装。

进一步地，请参考图9，安装壳3的内壁上靠近内侧通孔34的部分为与球体4弧度一致的球面，该球面具体占完整球面的比例可以按需设置。另外，安装壳3的外部形状只要便于加工与组装即可，不做具体限定。

在液体环境中，如图9所示，由于安装壳3的内壁与球体4之间的仿形设计，可以提高球体4与安装壳3之间的贴合度，当球体4被压在安装壳3上密封内侧通孔34后，球体4在垂直于水压的方向上不具有活动空间，不会在水压作用下朝向远离内侧通孔34的其他方向移动，能够进一步提高防水效果。

进一步地，请参考图3和图6，安装壳3包括底座32和连接于底座32上的顶盖31，底座32与顶盖31之间的空间形成内腔。可选地，顶盖31和底座32通过卡扣、点胶、超声等方式固定连接。其中，底座32包括伸入于顶盖31中的托环321，托环321与顶盖31配合限定预设范围。托环321的设置能够更加方便地实现对预设范围的设定。

进一步地，请参考图6，托环321与顶盖31通过防水胶圈33密封连接，顶盖31和底座32通过挤压防水胶圈33进行防水，从而限制水在顶盖31和底座32之间的可流动位置。

进一步地，请参考图7，透气孔1包括主孔13和与主孔13具有大于0的转角的侧孔14，侧孔14的自由端端口为外侧端口12，主孔13的自由端端口为内侧端口11，安装壳3设于主孔13中。透气孔1的转角设置可以增加对水的阻力，通过转角形成一道防水屏障，能够提高防水能力。本实施例中，主孔13与侧孔14之间的转角设置为90°。当然，在其他实施例中，转角也可以为60°、80°或者其他角度值。

进一步地，如图9和图10所示，外侧通孔35正对侧孔14设置，外侧通孔35上与主孔13的内壁相贴合的边缘322套设于侧孔14上与主孔13连接端的接口141外侧。

由于外侧通孔35与侧孔14的位置关系设置，在水进入侧孔14后，会直接经外侧通孔35进入安装壳3内，而不会冲击到安装壳3的外壁而影响安装壳3与透气孔1之间的密封性。

本实施例提供的防水结构的工作原理如下：

在正常使用情况下，防水结构处于空气中，球体4与安装壳3之间存在间隙，透气孔1常开，可以进行透气，实现平衡气压等功能；在遇水后进入防水状态，在水压作用下，球体4朝向壳体2的内侧端口11移动，此时，球体4会压紧安装壳3上的内侧通孔34，从而密封内侧端口11。

显然，球体4不限于具有防水性能或者弹性。在另一种具体实施例中，球体4具有吸水膨胀性能。脱水至初始状态下的球体4能够在预设范围内自由活动，且初始状态下的球体4与预设范围的边界面之间存在间隙以连通透气孔1的内侧端口11与外侧端口12，从而保证球体4体积最小的状态下不会影响透气孔1的通气功能。

其中，具体地，球体4中包括吸水性材料，例如吸水高分子聚合物(AbsorbentPolymer，例如，聚丙烯酸钠、聚丙烯酸酯)，吸收水份后膨胀，且在饱和之前持续吸收周遭的水份。另外，吸水膨胀件还可以包括可变形材料，可于受力后变形。又或者，球体4可以包括类似于止水条的橡胶材料，通常遇水膨胀2-3倍，脱水后能够迅速恢复。球体4具体可以通过自然蒸发或者设备中其他部件加热的方式实现脱水，脱水时体积也会相应减小。

在液体进入透气孔1后，球体4除了会被水推向内侧端口11外，还会在接触到水时吸水膨胀。水压增大时，球体4除了能够更加紧密地压紧约束结构，膨胀程度也具有增大的趋势，防水能力相应会更高，从而进一步提高密封效果，更加可靠地密封内侧端口11。

显然，约束结构不限于设置为以上实施例所提供的安装壳3。在另一种具体实施例中，约束结构包括内侧环形板和外侧环形板，内侧环形板密封固定在内侧端口11上，外侧环形板固定在外侧端口12上，内侧环形板与外侧环形板可以避免球体4脱出透气孔1之外。此时，预设范围为透气孔1内位于内侧环形板和外侧环形板之间的空间，在气体环境下，球体4与透气孔1的孔壁之间存在间隙以连通透气孔1的内侧端口11和外侧端口12；在液体环境下，球体4压紧在内侧环形板的中间通孔上以实现对内侧端口11的密封。

除了上述防水结构，本发明还提供了一种腕戴类电子设备，该腕戴类电子设备包括防水结构，具体可以为以上任一实施例中提供的防水结构，有益效果可以相应参考以上各个实施例。更具体地，该防水结构可以应用在腕戴电子设备中的声孔和通气孔中，该腕戴类电子设备的其他各部分的结构请参考现有技术，本文不再赘述。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

以上对本发明所提供的防水结构及腕戴类电子设备进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种防水结构，包括贯穿设有透气孔(1)的壳体(2)，所述壳体(2)中与所述透气孔(1)的内侧端口(11)对接的安装腔(21)中设有防水膜(5)，其特征在于，所述透气孔(1)中设有具有防水性能的球体(4)和将所述球体(4)约束在所述透气孔(1)内的预设范围中的约束结构；所述预设范围内具有所述球体(4)自由活动的空间；在气体环境下，所述球体(4)与所述预设范围的边界面之间存在间隙以连通所述透气孔(1)的内侧端口(11)与外侧端口(12)；所述球体(4)能够在所述外侧端口(12)进入的液体推动下压紧所述约束结构并密封所述内侧端口(11)；

所述约束结构包括密封连接于所述透气孔(1)中的安装壳(3)，所述球体(4)设于所述安装壳(3)的内腔中，所述安装壳(3)的至少部分内壁限定所述预设范围；所述安装壳(3)上贯穿设有内侧通孔(34)和外侧通孔(35)，在气体环境下，所述内侧端口(11)能够依次经所述内侧通孔(34)、所述球体(4)与所述安装壳(3)内壁的间隙、所述外侧通孔(35)连通所述外侧端口(12)。

2.根据权利要求1所述的防水结构，其特征在于，所述球体(4)具有弹性。

3.根据权利要求1所述的防水结构，其特征在于，所述球体(4)具有吸水膨胀性能；脱水至初始状态下的所述球体(4)能够在所述预设范围内自由活动，且所述球体(4)与所述预设范围的边界面之间存在间隙以连通所述透气孔(1)的内侧端口(11)与外侧端口(12)。

4.根据权利要求1至3任一项所述的防水结构，其特征在于，所述安装壳(3)的内壁上靠近所述内侧通孔(34)的部分为与所述球体(4)弧度一致的球面。

5.根据权利要求1至3任一项所述的防水结构，其特征在于，所述安装壳(3)包括底座(32)和连接于所述底座(32)上的顶盖(31)，所述底座(32)与所述顶盖(31)之间的空间形成所述内腔，所述底座(32)包括伸入于所述顶盖(31)中的托环(321)，所述托环(321)与所述顶盖(31)配合限定所述预设范围。

6.根据权利要求5所述的防水结构，其特征在于，所述托环(321)与所述顶盖(31)通过防水胶圈(33)密封连接。

7.根据权利要求1至3任一项所述的防水结构，其特征在于，所述透气孔(1)包括主孔(13)和与所述主孔(13)具有大于0的转角的侧孔(14)，所述侧孔(14)的自由端端口为所述外侧端口(12)，所述主孔(13)的自由端端口为所述内侧端口(11)，所述安装壳(3)设于所述主孔(13)中。

8.根据权利要求7所述的防水结构，其特征在于，所述外侧通孔(35)正对所述侧孔(14)设置，所述外侧通孔(35)上与所述主孔(13)的内壁相贴合的边缘套设于所述侧孔(14)上与所述主孔(13)连接端的接口外侧。

9.一种腕戴类电子设备，其特征在于，包括权利要求1至8任一项所述的防水结构。

Images