CN113228698A - 具有密封构件和内部散热器的音频设备 - Google Patents

Abstract

本发明的各种具体实施包括音频设备和此类设备的部件。某些具体实施包括具有用于提供实质抗水密封的密封构件的音频设备。某些另外的具体实施包括具有内部散热器的音频设备，该内部散热器用于将热量从设备部件诸如控制模块传递出去。

Description

具有密封构件和内部散热器的音频设备

技术领域

本公开整体涉及音频设备。更具体地讲，本公开涉及具有密封构件和位于设备主体内部的散热器的音频设备。

背景技术

对具有增加的能力的音频设备诸如便携式音频设备的需求日益增长。然而，随着设备能力的增加，从这些设备中的电子部件将热量有效地传递出去变得更加困难。另外，在不牺牲一个或多个性能能力的情况下，难以为许多便携式设备设计环境保护。

发明内容

下文提及的所有示例和特征均可以任何技术上可能的方式组合。

各种具体实施包括音频设备和此类设备的部件。某些具体实施包括具有用于提供实质抗水密封的密封构件的音频设备。某些另外的具体实施包括具有内部散热器的音频设备，该内部散热器用于将热量从设备部件诸如控制模块传递出去。

在特定方面，音频设备包括：限定音箱的主体，该主体具有围绕其外表面延伸的狭槽；盖，该盖覆盖该主体；以及密封构件，该密封构件在该狭槽中完全围绕该主体的该外表面延伸，该密封构件在该主体和该盖之间提供实质抗水密封。

在另外的特定方面，音频设备包括：主体，该主体限定：音箱，以及位于该音箱之上的电子器件隔室；控制模块，该控制模块位于该电子器件隔室中；一组无源辐射器，该组无源辐射器密封该音箱的下部；和散热器，该散热器密封该音箱的上端。

在另外的特定方面，音频设备包括：主体，该主体限定：音箱和位于音箱之上的电子器件隔室，其中该主体包括围绕其外表面延伸的狭槽；密封构件，该密封构件在该狭槽中完全围绕该主体的该外表面延伸；控制模块，该控制模块位于该电子器件隔室中；一组无源辐射器，该组无源辐射器密封该音箱的下部；和散热器，该散热器密封该音箱的上端。

具体实施可包括以下特征中的一个特征、或它们的任何组合。

在一些情况下，该盖通过至少一个卡扣配合联接件与该主体联接，并且该密封构件抑制至少一个卡扣配合联接件上的负载。

在特定方面，该狭槽围绕主体的外表面周向延伸，并且该密封构件包括尺寸被设定成填充狭槽的O形环。

在某些具体实施中，音箱在下端处由换能器密封，在下部处由一组无源辐射器密封，并且在上端处由散热器密封。

在一些方面，该音频设备还包括安装在主体中位于该散热器上方的至少一个麦克风，其中该密封构件将该至少一个麦克风与换能器和该组无源辐射器声学地隔离。

在特定情况下，该密封构件将盖与主体对准，并且该实质抗水密封能够实现至少IPX7级液体侵入保护。

在某些方面，该密封构件为容纳在主体中的部件提供冲击保护。

在特定方面，该散热器被配置为将热量从该控制模块传递到该音箱。

在一些情况下，在声学设备的操作期间，由音箱内的该组无源辐射器移动的空气有助于将热量从该控制模块传递出去。

在某些具体实施中，主体包括音箱和电子器件隔室之间的狭槽，并且散热器位于狭槽内的控制模块下方。

在一些方面，该音频设备还包括：围绕该控制模块的覆盖件；以及位于该覆盖件和该散热器之间的热界面材料。

在特定情况下，该音频设备还包括围绕该散热器的塑料壳体，其中该散热器包括金属。

在某些具体实施中，散热器侧向地延伸到主体中的腔，用于将热量的一部分从控制模块传递到腔。

在一些方面，该声学设备包括便携式声学设备，并且该控制模块包括被配置用于Wi-Fi通信和蓝牙通信两者的芯片组。

在特定方面，音频设备还包括位于控制模块之上的印刷电路板。

在某些情况下，音箱是气密的。

本公开中所述的两个或更多个特征，包括本发明内容部分中所述的那些，可组合以形成在本文未具体描述的具体实施。

一个或多个具体实施的细节在附图和以下描述中论述。其他特征、对象和有益效果在说明书、附图和权利要求书中将是显而易见的。

附图说明

图1示出了根据各种具体实施的音频设备的侧透视图。

图2示出了根据各种具体实施的图1的音频设备的基部的截面视图。

图3示出了图2的音频设备的基部的截面的一部分。

图4示出了图3所示的音频设备的主体和盖之间的界面的特写截面。

图5单独地示出了图1中的音频设备的主体的三维透视图。

图6示出了图1中的音频设备的基部的部分的分解透视图。

需注意，各种具体实施的附图未必按比例绘制。附图仅旨在示出本公开的典型方面，因此不应视为限制具体实施的范围。在附图中，类似的编号表示附图之间类似的元件。

具体实施方式

本公开至少部分地基于以下认识：密封构件可有利地结合到音频设备中。本公开至少部分地基于以下认识：内部散热器可有利地结合到音频设备中。该密封构件可提供环境和冲击保护以及增强声学性能。该内部散热器可在不牺牲声学性能的情况下增强设备性能和使用寿命。

出于说明的目的，附图中通常标记的部件被认为是基本上等同的部件，并且为了清楚起见，省略了对那些部件的冗余讨论。

如本文所述，随着这些设备能力的增加，将热量从音频设备中的电子部件有效地传递出去变得更加困难。例如，随着便携式音频设备增加通信和连接能力，从这些设备中的电子部件传递热量越来越重要。另外，如本文所述，在不牺牲一个或多个性能能力的情况下，难以为许多便携式设备设计环境和冲击保护。与常规音频设备相比，各种具体实施具有内部散热器，该内部散热器被配置为密封音箱并从控制模块传递热量。另外，与常规音频设备相比，各种具体实施包括密封构件，该密封构件在音频设备的主体和盖之间提供实质抗水密封。该密封构件还可为音频设备提供冲击保护和声隔离，从而延长使用寿命并改善设备性能。

图1示出了根据各种具体实施的音频设备10的侧透视图。在一些情况下，音频设备10包括便携式音频设备，诸如具有用于硬连线和电池供电操作的能力的桌面或手持扬声器。音频设备10具有基部20，并且在该示例性具体实施中，柄部30与基部20连接(例如，以使得能够运输音频设备10)。基部20可包含扬声器部件，诸如一个或多个换能器、谐振器、数字信号处理器(DSP)和相关的控制电路，如本文所述。基部20还可包括扬声器格栅40，该扬声器格栅在图1中的示例性描绘中被示出为围绕基部20的下部延伸。在一些情况下，基部20包括位于其上面60上的按键50，用于启动音频设备10的功能，例如回放功能、音量控制、设备配对等。在一些情况下，按键50可以包括围绕面60延伸的光环。

图2示出了根据各种具体实施的音频设备10的基部20的截面视图。图3示出了图2中的基部20的截面的一部分。如这些图所示，在图2中特别清楚地示出，音频设备10的基部20可包括限定音箱80的主体70。参考音频设备10的附加特征来更详细地讨论音箱80。主体70可由金属、塑料或复合材料形成，该金属、塑料或复合材料被模塑、三维印刷或以其它方式常规地制造以呈现本文所示的形状。

图2和图3还示出了覆盖主体70的盖90。与主体70一样，盖90可由金属、塑料或复合材料形成，该金属、塑料或复合材料被模塑、三维印刷或以其它方式常规地制造以呈现本文所示的形状。盖90的尺寸设定成紧密地(即，适形地)配合在主体70之上并且与主体70联接，如本文所述。

在一些特定具体实施中，盖90覆盖主体70的一部分，例如，沿着主体70的侧壁100并且在主体70的上表面120的一部分110之上。在一些情况下，盖90沿着主体70的侧壁100延伸音箱80的轴向长度的至少一部分。在特定具体实施中，盖90沿着侧壁100延伸并通过至少一个卡扣配合联接件(例如，凸/凹按扣联接件)130(图2)与主体70联接。在一些示例性情况下，该卡扣配合联接件130包括主体70上的凸联接件135A和盖90上的凹联接件135B，反之亦然。

图2和图3均示出了围绕主体70的外表面150(例如，围绕侧壁100)延伸的狭槽140。狭槽140在图3中特别明显。在各种具体实施中，狭槽140围绕主体70的外表面150周向延伸。根据某些具体实施，狭槽140围绕主体70的整个外表面150周向延伸，从而形成连续通路。图4示出了位于主体70和盖90之间的界面的特写附加截面，其更详细地示出了狭槽140。

继续参考图3和图4，音频设备10还可包括在狭槽140中完全围绕主体70的外表面150延伸的密封构件160。也就是说，密封构件160被构造成驻留(例如，搁置)在狭槽140中并且完全围绕主体70的外表面150延伸。在特定情况下，密封构件160包括垫圈、柔性擦拭物、泡沫、硅基部件和/或粘合剂。无论材料类型如何，密封构件160的尺寸可被设定成填充或基本上填充狭槽140以便提供密封，如本文所述。在一些特定情况下，密封构件160包括尺寸设定成填充狭槽140的O形环。在某些情况下，该O形环可围绕主体70的外表面150提供相对廉价但有效的径向密封。

密封构件160的尺寸也可被设定成使得当盖90放置在主体70上时，密封构件160接触盖90的内表面170。密封构件160可由橡胶、塑料或复合材料形成，该橡胶、塑料或复合材料能够压缩和密封主体80的外表面150与盖90的邻近狭槽140的内表面170之间的空间180。在各种具体实施中，密封构件160可以在主体70和盖90之间(例如，跨该空间180)提供实质抗水密封。也就是说，当盖90安装在主体70上时，密封构件160能够压缩(挠曲)，从而在主体70和盖90之间提供密封，该密封实现至少IPX4级液体侵入保护(如由国际电工委员会(IEC)阐述的国际防护等级认证标准所定义的)。在这些情况下，该抗水密封为主体70中的电子部件提供液体侵入保护，使其免受溅出的外部液体的影响。在其他特定情况下，密封构件160能够在主体70和盖90之间提供密封，该密封实现至少IPX5级液体侵入保护。在这些情况下，该抗水密封为主体70中的电子部件提供液体侵入保护，使其免受喷射的外部液体(诸如从喷嘴喷射的水)的影响。在更加特定情况下，密封构件160能够在主体70和盖90之间提供密封，该密封实现至少IPX7级液体侵入保护。在这些情况下，当音频设备10浸入一(1)米或更少的液体(例如，水)中时，该抗水密封可防止外部液体渗入主体70中的电子部件长达30分钟。

另外，特别参考图2，当主体70和盖90(例如，通过一个或多个卡扣配合联接件130)联接时，密封构件160可以抑制卡扣配合联接件130上的负载。也就是说，密封构件160被定位成当位于狭槽140中时接触主体70和盖90两者。因为卡扣配合联接件130在压力(例如，屈曲)下配合，所以密封构件160可以抑制施加到相应卡扣配合联接件130的负载。这可有助于延长主体70和/或盖90的使用寿命。

除了减小卡扣配合联接件130上的负载之外，密封构件160还可被构造成用于将盖90与主体70对准。也就是说，盖90和/或主体70的制造偏差、随时间推移的磨损和/或环境条件(例如，湿度、温度等)可导致盖90与主体70不完全对准。因为音频设备10被构造用于便携使用并具有抗水性，因此可能有益的是盖90紧密地配合在主体70之上。从狭槽140突出的密封构件160可有助于将盖90与主体70对准。也就是说，密封构件160为盖90提供附加的接触点，以帮助将盖90稳定在主体70之上的期望位置中。

密封构件160还可为容纳在主体70中的部件(例如，一个或多个换能器、麦克风、无源辐射器、控制电路(例如，一个或多个印刷电路板或PCB)等)提供冲击保护。如本文所述，密封构件160由可压缩材料诸如橡胶、塑料或复合材料形成，并且被构造成当盖90配合在主体70之上时挠曲。也就是说，密封构件160可与盖90形成质量弹簧系统，使得当盖90被冲击(例如，通过下落或其他打击)时，密封构件160挠曲以吸收该冲击的至少一部分。因此，当发生此类冲击时，密封构件160减小由盖90(以及因此主体70)承载的负载。

图2和图3示出了音频设备10的附加特征，包括安装到主体70中的按键50(图1)的基部190的麦克风185。这些麦克风185可通过狭槽安装在基部190中，并且可暴露于主体70中的麦克风腔200。当盖90与主体70联接时，麦克风腔200与盖90中的麦克风开口210连接。麦克风185被配置为检测音频设备10附近的环境声学信号。在一些情况下，麦克风185在其背面受到防水网的保护。按键50的基部190上覆盖界面220，该界面可包括一个或多个界面控件，诸如用于控制音频设备10的功能的可致动按钮或触摸屏。

音频设备10还可包括电子器件隔室230，该电子器件隔室覆盖音箱80并且位于按键50的基部190下面。电子器件隔室230可包括通过一个或多个连接件245与按键50连接的印刷电路板(PCB)240。该PCB 240还与位于PCB 240下面的控制模块250联接。在各种具体实施中，控制模块250包括被配置用于Wi-Fi通信和蓝牙通信两者的芯片组。也就是说，控制模块250允许音频设备10通过Wi-Fi与网络中的其他设备通信和/或通过蓝牙连接(或蓝牙的任何变种/版本，例如BLE)与其他设备直接通信。许多常规的音频设备(例如，便携式扬声器)不具有这种通信能力。更具体地讲，许多常规音频设备被设计为具有蓝牙连接能力，但不具有Wi-Fi连接能力。部分地由于其通信能力，音频设备10中的控制模块250在操作期间承载显著的热负载。

如图2所示，在各种具体实施中，控制模块250位于音频设备10中的音箱80之上。音箱80是主体70内的腔，这可在图5中单独的主体70的透视图中看到。图5示出了由主体70限定的音箱80中的三维空间。主体70可包括用于接纳无源辐射器270的一个或多个狭槽260，其中在图2的剖视图中示出一个狭槽。在一些情况下，一组无源辐射器270(例如，三个无源辐射器)围绕音箱80布置。参考图2(并且继续参考图5)，在某些情况下，无源辐射器270密封音箱80的下部部分280中的狭槽260，而驱动器(即，换能器)290密封音箱80的下端310处的开口300。图6示出了基部20的分解图，其进一步示出了无源辐射器270在主体70中的位置。

继续参考图2，在各种具体实施中，密封构件160将麦克风185与驱动器290以及围绕音箱80定位的无源辐射器270声学地隔离。也就是说，在来自驱动器290的音频回放期间，无源辐射器270被定位成在音箱80中辐射。因此，主体70经受声学振动，诸如在音频回放期间或在无源辐射器270辐射的任何情况下。当主体70振动时，麦克风185可能无法准确检测环境声学信号。因为密封构件160有助于抑制主体70和盖90之间的振动，所以密封构件160可有助于将麦克风185与驱动器290和无源辐射器270声学地隔离。

图2还示出了密封音箱80的上端330(与下端310相对)的散热器320(其中也在图5中示出上端330)。在各种具体实施中，散热器320、无源辐射器270和驱动器290共同密封音箱80，使得音箱80是气密的(并且不包括任何端口)。在各种具体实施中，散热器320位于控制模块250下方，并且包括具有足够热导率的金属或合金以将热量从上覆的控制模块250传递到音箱80。散热器320相对于控制模块250的位置在图6的分解图中被进一步示出。

继续参考图2和图3，在某些情况下，控制模块250被覆盖件(例如，诸如不锈钢的金属)围绕，并且热界面材料(例如，导热凝胶)位于控制模块250的覆盖件与散热器320之间。如本文所述，散热器320被配置为经由传导和对流冷却将热量从控制模块250传递到音箱80。也就是说，来自控制模块250的热量被朝向散热器320抽吸，然后被引导通过散热器320，该散热器320通过在其下表面上空气的移动而被相应地冷却。散热器320的对流冷却(经由空气在音箱80中的移动)可保持控制模块250与散热器320之间的温差，使得在操作期间，散热器320将热量从控制模块250吸入音箱80中。

在一些情况下，散热器320位于音箱80和电子器件隔室230之间的狭槽340中。散热器320可采用能够密封狭槽340的任何形状，例如矩形或圆形截面形状。在各种具体实施中，散热器320具有大约1毫米-3毫米的厚度，并且在特定情况下，为大约2毫米厚。在某些情况下，散热器320侧向(例如，径向)地延伸超过该上覆的控制模块250，使得散热器320具有比控制模块250更大的长度(或者，宽度或直径，这取决于其形状)。在某些情况下(未示出)，散热器320可侧向地延伸到主体70中的腔，用于将一部分热量从控制模块250传递到该腔。在这些情况下，散热器320可具有至少一个侧向延伸部，该侧向延伸部接触主体70中的与音箱80不同的腔。

如本文所述，继续参考图2和图3，散热器320被配置为将热量从控制模块250传递到音箱80。在特定情况下，在声学设备10的操作期间，通过音箱80内的一组无源辐射器270移动的空气有助于将热量从控制模块250传递出去。也就是说，当无源辐射器270由于驱动器290的声学输出而移动时，该移动引起密封的音箱80内的空气湍流。音箱80中的空气的这种移动可有助于经由散热器320将热量从控制模块250传递出去。

如本文所述，在使用期间，控制模块250的通信能力使该控制模块250产生大量的热。然而，考虑到控制模块250在主体70内的居中位置，防止该控制模块250(以及电子器件隔室230中的附近部件)过热存在挑战。还如本文所述，散热器320通过将热量从控制模块250传递到音箱80来解决该挑战，该音箱80密封在主体70的内部。在散热器320处于适当位置作为音箱80的壁的情况下，散热器320可有效地将热量从控制模块250传递出去，而不热耦合到主体70外部的位置。虽然自上而下的热传递效率低于自下而上的热传递，但散热器320与控制模块250和音箱80两者的接近使散热器320能够有效地冷却控制模块250。

应当理解，如本文所包括的附图中所示的音频设备10及其部件和特征的相对比例、尺寸和形状可以仅仅是这些部件的此类物理属性的示例。即，可根据各种具体实施修改这些比例、形状和尺寸以适合各种产品。例如，虽然可根据特定具体实施示出基本上管状(或圆形截面)形状的扬声器，但应当理解，扬声器也可采用其他三维形状以便提供本文所述的声学功能。

在各种具体实施中，被描述为彼此“耦接”的部件可沿一个或多个接口接合。在一些具体实施中，这些接口可包括不同部件之间的结合部，并且在其他情况下，这些接口可包括实心和/或一体形成的互连件。即，在一些情况下，可同时形成彼此“耦接”的部件以限定单个连续构件。然而，在其他具体实施中，这些耦接部件可形成为单独的构件，并且随后通过已知工艺(例如，焊接、紧固、超声焊接、粘结)接合。在各种具体实施中，被描述为“耦接”的电子部件可以经由常规的硬连线和/或无线装置链接，使得这些电子部件可以彼此传送数据。另外，给定部件内的子部件可被认为是经由常规路径链接的，这可能不一定被示出。

已描述了多个具体实施。然而，应当理解，在不脱离本文所述发明构思的范围的情况下，可进行附加修改，并且因此，其他具体实施在以下权利要求书的范围内。

Claims (20)

1.一种音频设备，包括：

主体，所述主体限定音箱，所述主体包括围绕其外表面延伸的狭槽；

盖，所述盖覆盖所述主体；和

密封构件，所述密封构件在所述狭槽中完全围绕所述主体的所述外表面延伸，所述密封构件在所述主体和所述盖之间提供实质抗水密封。

2.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述盖通过至少一个卡扣配合联接件与所述主体联接，并且其中所述密封构件抑制所述至少一个卡扣配合联接件上的负载。

3.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述槽围绕所述主体的所述外表面周向地延伸，并且其中所述密封构件包括尺寸被设定成填充所述狭槽的O形环。

4.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述音箱在下端处由换能器密封，在下部处由一组无源辐射器密封，并且在上端处由散热器密封。

5.根据权利要求4所述的音频设备，还包括安装在所述主体中位于所述散热器上方的至少一个麦克风，其中所述密封构件将所述至少一个麦克风与所述换能器和所述一组无源辐射器声学地隔离。

6.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述密封构件将所述盖与所述主体对准，并且其中所述实质抗水密封能够实现至少IPX7级液体侵入保护。

7.根据权利要求1所述的音频设备，其中所述密封构件为容纳在所述主体中的部件提供冲击保护。

8.一种音频设备，包括：

主体，所述主体限定：音箱和位于所述音箱之上的电子器件隔室；

控制模块，所述控制模块位于所述电子器件隔室中；

一组无源辐射器，所述一组无源辐射器密封所述音箱的下部；和

散热器，所述散热器密封所述音箱的上端。

9.根据权利要求8所述的音频设备，其中所述散热器被配置为将热量从所述控制模块传递到所述音箱，并且其中在所述声学设备的操作期间，通过所述音箱内的所述一组无源辐射器移动的空气有助于将热量从所述控制模块传递出去。

10.根据权利要求8所述的音频设备，其中所述主体包括位于所述音箱和所述电子器件隔室之间的狭槽，并且其中所述散热器位于所述狭槽内的所述控制模块下方。

11.根据权利要求8所述的音频设备，还包括：

覆盖件，所述覆盖件围绕所述控制模块；和

热界面材料，所述热界面材料位于所述覆盖件和所述散热器之间。

12.根据权利要求8所述的音频设备，还包括围绕所述散热器的塑料壳体，其中所述散热器包括金属。

13.根据权利要求8所述的音频设备，其中所述散热器侧向地延伸到所述主体中的腔，用于将所述热量的一部分从所述控制模块传递到所述腔。

14.根据权利要求8所述的音频设备，其中所述声学设备包括便携式声学设备，并且其中所述控制模块包括被配置用于Wi-Fi通信和蓝牙通信两者的芯片组。

15.根据权利要求8所述的音频设备，还包括位于所述控制模块之上的印刷电路板。

16.根据权利要求8所述的音频设备，其中所述音箱是气密的。

17.一种音频设备，包括：

主体，所述主体限定：音箱和位于所述音箱之上的电子器件隔室，其中所述主体包括围绕其外表面延伸的狭槽；

密封构件，所述密封构件在所述狭槽中完全围绕所述主体的所述外表面延伸；

控制模块，所述控制模块位于所述电子器件隔室中；

一组无源辐射器，所述一组无源辐射器密封所述音箱的下部；和

散热器，所述散热器密封所述音箱的上端。

18.根据权利要求17所述的音频设备，其中所述散热器被配置为将热量从所述控制模块传递到所述音箱。

19.根据权利要求17所述的音频设备，其中所述密封构件在所述主体和所述盖之间提供实质抗水密封。

20.根据权利要求17所述的音频设备，还包括：

至少一个麦克风，所述至少一个麦克风靠近所述电子器件隔室安装在所述散热器上方；和

换能器，所述换能器密封所述音箱的下端，

其中所述密封构件将所述至少一个麦克风与所述换能器和所述一组无源辐射器声学地隔离。

Images