CN1148319A - 具有可装设多重电子部件的机壳的电子设备 - Google Patents

Abstract

一种电子设备，其底盘(60)构制得使其可以将多重电子部件(52，54，56)按预定的三维布局固定住，从而使某些电子部件处在并重叠在其它电子部件上方。各电子部件的外部尺寸都处在容许公差下限与容许公差上限之间的公差范围内，机壳(60)有一些模制装配凹口(80，84，88)供容纳和固定电子部件用。各电子部件用导电缆互连起来。底盘(60)中开有呈一定图形的电缆沟道(94，96，98，100)，用以将电缆固定并引到电子设备中各电子部件之间的预定位置。

Description

具有可装设多重电子部件的机壳的电子设备

本发明涉及机壳可装设多重电子部件的电子设备。具体地说，本发明涉及心肌纤维除颤系统的一种使各电子部件(例如CRT监示器和电容器)能在空间有条理地配置、使得电缆也能整齐排列的E-PAC(电子成套组装式)底盘。

电子设备底盘的框架一般是塑料或金属制成的，装在设备的外壳中。组成电子设备的各种电子部件附在框架上。图1示出了心肌纤维除颤系统10的一般底盘12。底盘将各电子部件固定在外壳14中，外壳14则由上外壳构件16和下外壳构件18组成。心肌纤维除颤系统10的主要电子部件有CRT监示器20、成套电容器22和继电器24，继电器24的作用是将病人与除纤颤脉冲发生电路隔离开来。系统10还有电路板26。

底盘12的内监示器架30由多个单独的支架装配成。CRT监示器20装在监示器架30上。底盘12还有电容器架32支撑着成套电容器22。监示器架30和电容器架32用螺钉、螺栓或其它紧固件装在外壳14上。下外壳构件18有许多凸台34用以使各器架与各电路板在装配除纤颤器时在外壳内保持适当间距和取向。

各架子(例如监示器架30或电容器架32)由金属或塑料制成。制造金属底盘时，将金属板冲压或弯折成所要求的形状，再电镀处理。制造塑料件时，各架子零件注塑成适当的形状。然后用螺钉、螺栓、焊接、铆钉、胶合剂或其它紧固法将各架子装配成底盘。

底盘一装配好，就将各电子部件装到底盘上。例如，将CRT监示器20就位，并用监示器四角的四个螺钉将其固定到监示器架30上。同样，将各电容元件装配好，装设到框架32上。除在结构上起支撑作用外，底盘还使各电子部件在外壳14所界定的三维空间中在大小尺寸上有组织地配置。

为确保各电子部件都能装入外壳的空间中，各部件的外部尺寸必须符合预定的公差范围，这些公差范围是考虑到了各制造厂家在制造工艺和尺寸上有所不同而规定的。某些部件的公差范围比其它部件大。例如，CRT监示器的公差范围就是较大些，这，部分是监示器中使用的玻璃在模塑上的误差引起的。

一般底盘是设计得使其可容纳公差在容许范围内的各电子部件。一般说来，底盘是构制得使其可以容纳尺寸最大的部件，同时稍加调整即可解决尺寸最小的部件的配置问题。例如，为适应CRT监示器20各种不同的外部尺寸，监示器20玻璃屏的四个角设有四个U形叉件径向向外延伸，以便用螺钉固定到监示器架30上。U形叉件或“耳件”细而长，其长度足以适应尺寸上的变化。因此，CRT监示器无论CRT玻璃的尺寸处在极小或极大的公差范围都可以装在框架30上。除CRT监示器外，一般的底盘和紧固件都制造得在容许误差范围内，这样就可以将那些有缺陷和尺寸不合理的电子部件也可以装配。

作为产品自然发展趋势的一部分，设计的目标一般是电子设备的进一步小型化和紧凑化。达到此目的的一个办法是使各部件本身小型化。另一个通用的办法是将各部件有条理地配置，使其节省空间。然而，各种部件都考虑其最大尺寸公差时，整个底盘的缓冲余量就必须确保所有的部件都能装入外壳中。设计人员往往为谋求减小底盘尺寸从而减小整个设备尺寸而仍然能满足各种公差范围的实用方法而处于困境。

本发明的一个方面是提供一种能在三维空间中有条理地配置各电子部件而无须牺性满足电子部件的各种公差范围的实际要求的底盘。

各部件装在底盘上之后，就将它与各种形式导线电缆(例如导线、母线或带状电缆)互连起来。一般电缆布线是将各组电缆收集起来再与各紧固件(例如导线夹)连接起来形成多个电缆束，再用人工将它们合理配置，使外壳空间中没有空置不用的部分。采用带状电缆时，装配人员只就电缆本身进行配置。若所要求的电缆管理体系更为复杂，通常是在规定的位置设置注塑的内支架或钩件。电缆逐点地固定在各构件上，毗邻的各钩件之间的中间部分则任其悬垂着。电缆不加以固定的部分往往在外壳内到处移动。在象心肌纤维除颤系统之类的某些电子设备中，电缆位置的不定会导致不希望有的过度干扰，例如射频干扰(RFI)。内部电缆的几何位置不同，射频发射的回路范围也不同。这些差异影响RFI发射的变化，且可能会使余量比规程所容许的还要大。

本发明的另一方面是提供电子设备中管理电缆更为先进的一种方法。

整个装配过程是要花很多时间的。其中一个原因是，须要装在机壳上的部件数量相当大，这包括一个个的架子、螺钉、螺母、螺栓、垫圈、垫片等，还有各部件本身。另一个原因是，装配过程须要花时间来装配底盘，接着还要把各部件装配到底盘上。这样的装配方法无助于自动化，相反实际上只局限于手工或人工装配。除了装配之外，还有另外的复查时间以确保各部件是否妥善、牢固地固定在底盘。部件安装不当时，可能会引起过度的振动，从而可能会使该部件及其周围的部件损坏。冗长的装配时间和专用装配件的数目一样都是使成本增加的因素。

本发明的另一方面是提供一种易于装配、有助于装配的自动化且由于装配部件不多而降低生产成本的电子设备。

为减少与一般金属或塑料框架有关部件的数目，最近Hewlett-Packard公司率先在某些产品中引用了叫做E-PAC(电子式套组装式)的新组装方法。E-PAC是将各电子部件先放入框架式的泡沫防护材料中，再将泡沫材料插入外壳中的方法。泡沫材料是消音级的发泡聚丙烯(EPP)，模塑成模制装配件将各电子部件固定住。

欧洲专利申请EP054621A1介绍了E-PAC在电子设备底盘上的一般应用。这种E-PAC底盘取代了一般金属框架。该欧洲专利申请详细说明了由两部分组成的底盘，用以将各电子部件固定在一般的计算机工作台中。大部分部件固定在该两组成部分之间的龙门装置上。E-PAC在底盘上的应用是个大进步，因为它取消了许多零部件而仍然使安装各部件所在的框架牢靠。震动量和噪声也有所减少。E-PAC大大缩短了装配时间，使装配可以自动化。然而，EP0546211A1的发明人并没有试图作进一步的提高和改进，这样做还可以进一步获得好处。

本发明涉及底盘有所改进的一种电子设备。该电子设备有两个电子部件；第一电子部件和第二电子部件，两者用导电电缆连接。各电子部件的外部尺寸都在容许公差上限和容许公差下限之间的公差范围内。该电子设备还有一个底盘，底盘上的模制装配凹口构制得可以容纳第一和第二电子部件并将它们彼此间隔一段距离固定住。底盘最好是E-PAC(电子成套组装式)底盘，由发泡聚丙烯制成。各底盘凹口的尺寸取得比其有关电子部件外部尺寸的容许公差下限小。然而，底盘的有效柔曲性好，因而也能容纳即使外部尺寸处在其容许公差上限的电子部件，并将其固定住。这样，这种底盘把电子部件尺寸上的变化都考虑周到。

底盘按预定的三维布局将第一和第二电子部件固定就位。例如，第一电子部件可以重叠安置在第二电子部件的上方。在心肌纤维除颤系统的一个实施例中，底盘沿某一纵向轴线支撑着CRT监示器，并支撑处在其上方的一个电容器，且沿垂直于第一轴线的第二纵向轴线处在CRT监示器的上方。这样，底盘在紧凑的三维空间中有条理地安置各电子部件(在此情况下为CRT监示器和电容器)，同时又能满足电子部件公差范围的要求。

底盘中开有电缆沟道将电缆固定并引向电子设备内第一和第二电子部件之间的预定位置。这里，电缆不是用电缆夹或钩件成捆配置而是插入预先形成的电缆沟道中借助于摩擦力固定就位的。预先形成的沟道使电缆在电子设备中整齐排列，从而减小了RFI的发射因设备成品的不同而异。

图1是底盘用金属制成的一般心肌纤维除颤系统的部件分解图。

图2是底盘按本发明的最佳实施例制取的心肌纤维除颤系统的部件分解图。

图3是图2装配好的底盘、各电子部件尚未装上时的等角视图。

图4是图2底盘上部构件的俯视等角视图。

图5是图2底盘上部构件的仰视等角视图。

图6是图2底盘下部构件的俯视等角视图。

图7是图2底盘下部构件的仰视等角视图，可以看到底盘中装有电路板。

图2示出了按本发明的最佳实施例构制的电子设备50。为讨论起见，可以看到电子设备50举了一个心肌纤维除颤系统的例子。心肌纤维除颤器的主要电子部件有CRT监示器52、电容器54和继电器56。心肌纤维除颤系统还包括控制电路板58。心肌纤维除颤系统的工作过程和各部件的作用是众所周知的，这里不再详述。

电子设备50的底盘60将电子部件固定在外壳(图中未示出，但与图1所示的外壳14类似)中。底盘60有三个构件：第一或上部构件62，第二或下部构件64和第三或后部构件66。上部构件62有一个顶部外表面68(这从图4中也可以看到)和一个内表面70(这从图5中可以看得更清楚)。同样，底盘的下部构件64也有一个内表面72(这从图6中可以看到)和一个底部外表面74(这从图7中可以看得更清楚)。

装配时，内表面70和72并列着，彼此面对面配置。这里配备了一个取向联接组件，供确定上部和下部构件的取向，使它们对齐，以便达到妥善装配的目的。在所举的实施例中，取向联接组件由凸块76及与其互补的相应沟或槽78组成，前者在下部构件64上形成，后者在上部构件62上形成。在装配的过程中，凸块76与相应的槽78对齐，以确保上部和下部底盘构件妥善取向和对齐。

图3示出了装配好的底盘60，为举例说明没有画出其上的各电子部件。三个机壳构件构成一个框架体，上面开有模制装配凹口，构制得使其可以容纳并固定有关的电子部件。例如，机壳60的监示器腔或凹口80呈部分在上部构件62的内表面70上形成，一部分在下部构件64的内表面72上形成。监示器凹口80沿第一纵轴线82延伸。机壳60还有一个电容器凹口84在上部构件62的外表面68上形成。电容器凹口84沿基本上垂直于监示器凹口80第一纵轴线的第二纵轴线配置。从图2、图5、图6和图7中可以看到，底盘60还有一个继电器凹口88分成两部分分别在上部构件62和下部构件64的内表面上形成。继电器凹口88的尺寸取得使其可容纳继电器56并将其固定住。机壳60还有一个电路板凹口90在下部构件64的底部外表面74上形成，将电路板58固定住。

各电子部件的外部尺寸都处在容许公差下限与容许公差上限之间的公差范围内。在本说明书的发明背景部分提到过，某些部件的公差范围比其它部件的大。例如，CRT监示器和电容器的公差范围就是比较大，这，一部分是制造误差引起的。因此，固定这些部件的凹口其尺寸有意识地取得比有关电子部件外部尺寸的容许公差下限小一些。例如，监示器凹口80就是开得比CRT监示器预期的最小外部尺寸小，以确保较小的CRT监示器也可以充分固定在底盘中。然而机壳的柔曲性能使其即使在电子部件的外部尺寸处在容许公差上限时也可以有效地容纳电子部件并将其固定住。这样，底盘把电子部件尺寸上的变化也考虑进去了。

底盘最好是E-PAC(电子成套组装式)底盘，由“消音级”的发泡聚丙烯(EPP)制成。三个底盘构件用注塑法制成。更具体地说，EPP为主要成分的底盘是先按周知制取聚丙烯珠粒料的方法制取发泡聚丙烯粒料。粒料中含碳，确保最后制成的塑料材料的电导率足以避免机壳带静电。然后把珠粒料用大约4巴的压力吹塑成所要求形状的底盘构件。这一步骤使机壳的体积减小。

下一步骤是抽真空，以便使体积增大，且使珠粒料取模具型腔的形状。接着，吹入180℃左右的水蒸汽，使珠粒料的表面凝结(即交联)。这之后，打开模具，卸下泡沫部件。最后再将部件回火。转让给Hewlett-Packard公司的欧洲专利申请EP 0546211A1更详细地介绍了EPP为主要成分的底盘的制造过程。

发泡聚丙烯有几项适宜作为本发明底盘设计的塑料材料的有益性能。例如，发泡聚丙烯的尺寸稳定性能高而却具回弹性且吸能。这确保装在底盘上的电子部件能吸收冲击能。例如，聚丙烯底盘中形成的继电器56，其定制的模塑穴或凹口就能吸收电气上易损坏的继电器周围的冲击和振动。

塑料材料的形变能力或回弹性受材料密度的影响。在底盘的一个实施例中，聚丙烯的密度在大约60至80克/升的范围，因而尺寸稳定，冲击吸收性能良好。在某些用途中还可以采用25～50克/升更宽的密度范围。改变密度可以调节发泡聚丙烯的硬度和冲击吸收性能，使其符合具体用途要求。密度减小，材料就更软了，从而提高了其冲击吸收性能。聚丙烯的另一个好上是温度的稳定性高，这一点在底盘上的电子部件产生大量热能时很重要。聚丙烯的另一个好处是可以完全再利用。

虽然极为理想，但发泡聚丙烯并非唯一具有适用于本发明底盘的有益性能的塑料材料。其它尺寸稳定和具有一定程度回弹性的塑料材料也可用作底盘的材料。塑料材料应具有形成底盘形状和轮廓的可塑性。其它可用作底盘的材料有聚氨酯或聚乙烯，不过这些材料没有象聚丙烯那样在各方面令人满意。

参看图2、图3和图5。底盘60的监视器80周围有若干易变形的凸块92。凸块92是柔曲性较好的薄凸件，在CRT监示器52压力的作用下变形，使监示器在其凹口80的适当位置取向并固定就位。各易变形凸块92起调节作用，使CRT监示器达到其容许偏差。上部构件62也有一个悬臂式锁定件93外伸到电容器凹口84上方。在装配过程中，电容器54向下插入凹口中，弹性凸决93弯曲电容器可以通过。电容器一通过凸决93并在凹口中就位，锁定件93就回复其弯曲前的位置，有效地将电容器固定在凹口84中。

底盘60是在具有长、宽、高的三维外壳空间中按预定的三维配置方式将各电子部件固定住的。底盘既确定了各部件的位置又使毗邻的部件之间达到所要求的间距。某些电子部件在三维空间中重叠在其它电子部件之上。例如，从图2和图3中可以看到，电容器54重叠在固定在监示器凹口80监示器52上方，固定在凹口84中。底盘交插在电容器54与CRT监示器52之间的分隔件，使这些部件彼此间隔适当的距离。

这样，本发明的底盘将各电子部件(例如CRT监示器和电容器)有条理地配置在紧凑的三维空间中，同时还满足了各电子部件公差范围的要求。本发明的底盘所起的三维布局作用比现有技术金属框架的优异。例如，在现有技术的心肌纤维除颤系统中，电容器是直接装在CRT监示器旁的专用电路板组件上(而不是装在其上方)的，这是因为这种布局最适合金属底盘框架。此外，这里既取消了螺钉、夹具、垫片和其它装配件，也取消了内部金属支撑件，完全用空穴预制件代替。

三维空间中的各电子部件用导线、母线、带状电缆等之类的导电配件互连起来。管理电缆的方法在底盘中形成制成一定图形的电缆沟道，将电缆固定并引到电子设备中预定的位置。例如，参看图7，底盘60的底部外表面74开有电缆沟道94、96、98和100，形成电缆从电路板58通往电子设备中不同位置的路径。某些沟道(例如沟道94和100)相当深。各导线束(例如导线束101)插入这些沟道中，借助于泡沫壁固有的柔曲性产生的摩擦力固定在沟道中。电缆通常通过边缘接插个与电路板58或电子部件连接。从图7中可以看到边缘接插件102和104。电缆沟道96和98都分别具有夹持壁106和108防止电缆从边缘接插件移位。采用直角接插件时，夹持壁能在冲击和振动过程中防止接插件松脱。

电缆沟道比同有技术用夹子或钩件将电缆束成捆的作法好。其中一个好处是模制出的底盘其各部分之间的电缆沟道都在同一个位置，这使装配工作更为方便。预制的沟道还使电缆在电子设备中排列整齐，从而减少了RFI发射因设备的厂源不同而产生的变化。这些沟道还使装配时无须使用夹具、钩件等零件，从而降低了整个部件和装配的费用。

本发明的电子设备好几个好处。其中一个好处是，底盘的结构顺应大尺寸公差范围的电子部件的要求。另一个好处是，各部件在三维空间中紧凑配置，空间的利用率高，从而缩小了电子设备的整个尺寸。此外，由于底盘中开有特殊尺寸的凹口来支撑较小的部件，因而可以采用较小的部件而无须使用更容易适应金属框架结构的较大部件。另一个好处是，各电缆沟道可重复模制，从而方便电缆的管理。

上面是就心肌纤维除颤器来说明本发明的电子设备的。但还有其它本发明电子设备的例子，其中包括：电子计算机，测试设备，各种谱仪，万用表，信号源，文娱电子设备，家用设备，光波测试仪和分析化学装置等。

按规定，本发明已用结构和方法专用的语言进行说明。但不言而喻，本发明并不局限于上述具体特点，因为这里公开的内容包括将本发明付诸实现的各种实例。因此本发明在本说明书所附权利要求书真正范围内的任何形式或修改改可适当视为是符合等效原则和其它司法原则的。

Claims (10)

1.一种电子设备，其特征在于，它包括：

电子部件(52，54，56)，其外部尺寸必须符合其在容许公差下限与容放公差上限之间的公差范围；

底盘(60)，其成形装配凹口(80，84，88)构制得使其可以容纳和固定电子部件(52，54，56)，所述底盘凹口的尺寸取得小于电子部件外部尺寸的容许公差下限，底盘有效的柔曲性使底盘在电子部件的外部尺寸处在容许公差上限时也可以容纳电子部件并将其固定住。

2.如权利要求1所述的电子设备，其特征在于：

电子部件为CRT监示器(52)；

底盘(60)的凹口周围有若干易变形的凸块(92)，这些凸块在CRT监示器压力的作用下变形，使CRT监示器在凹口中按一定方向固定就位。

3.电子设备的一种底盘，电子设备的电子部件(52，54，56)其外部尺寸处在容许以差下限至容许公差上限的公差范围内，所述底盘的特征在于，它包括：

框架构件(62，64，66)，其模制装配凹口(80，84，88)构制得使其可容纳电子部件并将其固定住，框架凹口的尺寸取得小于公差范围的容许公差下限；且

框架构件的柔曲性使其可以有效地容纳外部尺寸处于容许公差上限的电子部件并将其固定住。

4.如权利要求3所述的底盘，其特征在于，

框架构件(62，64，66)由发泡聚丙烯制成。

5.一种电子设备，其特征在于，它包括：

第一电子部件和第二电子部件；

起码一条导电电缆(101)，将第一电子部件与第二电子部件连接；和

底盘(60)，供将各电子部件间隔一段距离固定，底盘中开有电缆沟道(94，96，98，100)用以将电缆(101)固定并引到电子设备中第一电子部件与第二电子部件之间的预定位置。

6.如权利要求5所述的电子设备，其特征在于：

第一和第二电子部件的起码其中之一有一个连接电缆的边缘接插件(102)；且

底盘(60)中的电缆沟道(98)有一个夹持壁(108)，供防止电缆在底盘将电子部件固定住时从边缘接插件移位。

7.一种电子设备，其特征在于，它包括：

一个预定的三维外壳空间，具有一定的长度、宽度和高度；

多个分立的电子部件(52，54，56)，配置在所述三维外壳空间中；和

底盘(60)，由发泡聚丙烯制成，且构制得使其可以将电子部件(52，54，56)按预定的三维配置方式固定在外壳空间中，外壳空间中的某些电子部件重叠在其它电子部件上方，底盘有许多分隔件交插在各电子部件之间将各重叠的部件按适当的间距分隔开。

8.如权利要求7所述的电子设备，其特征在于：

电子部件由CRT监示器(52)和电容器(54)组成；

底盘(60)由下部构件(64)和上部构件(62)组成，上部构件(62)有一个监示器凹口(80)供支撑CRT监示器(52)用，上部构件(62)支撑着其上的电容器(54)且重叠在CRT监示器(52)上。

9.心肌纤维除颤系统的一种底盘，其特征在于，它包括：

上部构件(62)，其外表面和内表面背靠背配置，上部构件的内表面(70)有一个监示器凹口(80)沿第一纵向轴线(82)取向，供容纳CRT监示器(52)的一部分，上部构件的外表面(68)有一个电容器凹口(84)沿第二纵向轴线(86)取向，供容纳电容器(54)用，第一纵向轴线(82)基本上垂直于第二纵向轴线(86)；和

下部构件(64)，其内表面(72)与上部构件(62)的内表面(70)并列着，其外表面(74)与内表面(72)反向，下部构件的内表面(72)有一个CRT支撑腔供支撑CRT监示器(52)用，下部构件的外表面(74)有一个电路板凹口供固定电路板用。

10.一种电子设备，其特征在于，它包括：

第一和第二电子部件(52，54)，其外部尺寸处在容许公差下限与容许公差下限与容许公差上限之间的公差范围内；

起码一条导电电缆，将第一和第二电子部件连接；

底盘(60)，有一个成形装配凹口(80，84)构制得使其可以容纳第一和第二电子部件，并将它们彼此间隔一段距离固定，各底盘凹口的尺寸取得使其小于有关的电子部件外部尺寸的容许公差下限，底盘(60)的柔曲性使其可以在电子部件的外部尺寸处于其容许公差上限时容纳电子部件并将其固定住；

底盘(60)按预定的三维布局以将第一和第二电子部件(52，54)固定住，其中第一电子部件位于第二电子部位上方，重叠在第二电子部件上；

底盘上开有电缆沟道(94，96，98，100)，用以将电缆固定住并引到电子设备内第一和第二电子部件之间的预定位置。

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