JP2004535670A - 貫通形衝撃吸収性リブをもつ覆い - Google Patents

Abstract

【課題】こわれやすい部品や機器に効果的な保護とエネルギー管理を与える保護覆いを提供する。
【解決手段】１以上の剛性構造部材（１０）と１以上の軟質感触表面部材（２０）と軟質感触表面部材（２０）から出ている１以上のリブ（２１，２２）をもつ。軟質感触表面とリブ材料は熱可塑性エラストマー等の低モジュラスプラスチック材料からなっている。
【選択図】図１

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は剛性（リジッドな）構造材を貫通して用いられ、好ましくはより軟質感触のある構造部材からつくられた、一体の低モジュラスリブに基づくエネルギー管理（マネジメント）と覆いの信頼性をもつ特有の支持構造体を用いる保護覆い（ｅｎｃｌｏｕｒｅ）に関する。
【０００２】
これらのリブはエネルギー管理が可能であり、覆いの密封ももたらしうる一般的な軟質感触のある材料（以下軟質感触材料と称する）からつくられうる。
【０００３】
本発明はまた好ましくは覆いに密封ももたらしうる１以上のより軟質感触のある表面構造部材から一体的につくられた、剛性構造部材を貫通させて用いられる一体的な低モジュラスリブをもつ保護覆いの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００４】
携帯電話、ポケットベル、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡｓ）、デジタル又は通常形フイルムカメラ等の携帯電子機器や同種の個人機器が今日の社会では一般化してきた。これらの個人（パーソナル）機器は個人的及び／又は職業的活動を含む生活のすべての部分で必要となってきている。ほとんどの場合、そして特に工業的及び／又は屋外環境では、これらの機器はらんぼうに扱かわれ、しばしば落としたり、打ちつけられるといった衝撃力を受けたり、液体、ダスト、食品、グリース、湿気その他の汚染物にさらされる。それ故これらの環境下での適正な操作を続けるためには、これらの機器には、衝撃抵抗性をもたらし、液体や他の汚染物からの十分なシールをもたらし、敏感な内部構造材、特に敏感な電子機器を保護する保護覆いが必要である。
【０００５】
これらの機器の表面に軟質感触（ソフトタッチ）部材を付与することは周知であり、これらの機器とその使用に対して、審美的、人間工学的さらには効率的な利点をもたらす。［特許文献１］には軟質感触の「人学工業」、特に耐すべり特性（たとえばカメラの落下防止用）が記載されている。［特許文献２］にも機器の軟質感触及び軟質感触成形方法が開示されている。
【０００６】
また同時に、これらの機器をできるだけコンパクトにつくった上最少の容積で最大級の機能をもたせることにも大きな関心がある。
【０００７】
従来技術ではいくつかの方法でこれらの問題点の解決を試みている。エネルギー制御（マネジメント）は、通常衝撃抵抗性又は靱性と称されるが、これについては、パーソナル・データ・アシスタント（ＰＤＡｓ）やノート型コンピュータ等のガラスタッチスクリーン又はディスプレーを用いる小さい携帯電子機器が、落としたり、突発的に誤用したりすることに伴う損傷や故障に極めて敏感である。この問題は、小さくて、携帯可能で、どこでも使えるようにデザインされており、高価で、こわれやすいという事実によって倍加される。標準的な「強化」覆いは大きなかさ高の箱に機器を包装して衝撃吸収性挿入物を用いてエネルギー制御を行っている。［特許文献３］及び［特許文献４］参照。このタイプの包装に伴う寸法と使用者側の問題から多くの場合このタイプの包装の使用は好ましくない。
【０００８】
また、覆いの開、閉及び／又は可動部品を液体やダスト等に対して再密封可能なようにデザインする場合、典型的には発泡体や変形性材料でつくった１以上のガスケットで密封がなされる。しかし、これらのガスケットは時間の経過や、環境汚染や洗浄液にさらされることさらには熱膨張／収縮差等によってもれが生ずる。またそれらはさらなる組立や操作工程の付加やガスケット自身のシートを必要とし、また各開／閉後に正確に取りつけられていなかったり正確な位置にないと、効率的に機能しない。［特許文献５］には弾性材料のオーバーモールドリムが密封と軟かい表面をもつ覆いをもたらすが衝撃抵抗性に制約がありまた更なる弾性ガスケット片が必要であることが示されている。
【０００９】
【特許文献１】
米国特許第５，５６３，６７４号
【特許文献２】
英国特許第２，３４８，３９１号
【特許文献３】
米国特許第６，１４４，５５２号
【特許文献４】
独国特許第１９８３０２６４号
【特許文献５】
米国特許第５，３７３，４５８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
従って、人学工業及び審美上望ましい軟質感触の表面材料の利点をもつと共に液体やダストに対する十分なシールをもたらし、効果的で多方向に貫通させうる形のエネルギー管理リブをもつ保護覆いの開発が望まれている。好ましくは上記の特性の組合せを同時に達成する覆いが望まれる。さらに部品及び組立工程の数の減少及びそれに伴うコストの低下が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、覆われうる敏感な又はもろい部品又は機器の保護とエネルギー管理をもたらす保護覆いであって、１以上の剛性構造部材と１以上の軟質感触表面部材とからなり且つ該部品又は機器を覆うときそれが適正位置に着座するようにデザインされた１以上の低モジュラスリブをもち、且つ該リブが軟質感触表面部材からもたらされていて剛性構造部材を貫通するようになっていて、該部品又は機器が覆われたときに保護とエネルギー管理をもたらすことを特徴とする保護覆いが提供される。
【００１２】
好ましくは軟質感触表面部材は１以上の剛性構造部材の少なくとも１部の上の表面層からなり、より好ましくは軟質感触部材の表面層部分は０．０５〜５ｍｍの厚さをもつ。
【００１３】
更なる態様において、保護覆いは、（ａ）開状態で保護のために覆われる機器の受入れ又は取り出し用の開口をもたらし、（ｂ）閉状態で軟質感触部材によってもたらされる実質的に連続した液体及びダスト抵抗性シールをもたらす可動性構造部材をもつ。軟質感触部材は低モジュラスのプラスチック材料、好ましくは熱可塑性エラストマーから有利につくられることも判明した。
【００１４】
さらに、本発明によれば、少なくとも１の剛性部材及び少なくとも１の軟質感触表面部材からなると共に覆われる部品又は機器の位置決めと着座用の１以上の低モジュラスリブをもち、該リブが軟質感触表面部材から出ていると共に剛性構造部材を貫通している保護覆い部品の製造方法であって、（ａ）まず剛性構造部材を成形し、次いで（ｂ）第１の部材上に貫通形リブと軟質感触表面を取りつける諸工程からなる保護覆い部品の製造方法が提供される。好ましくは貫通リブと軟質感触表面は工程（ａ）からの第１の剛性構造部材上に、２ショット成形、インサート成形又はオーバー成形（ｏｖｅｒｍｏｌｄｉｎｇ）法を用いて、それらを成形することによって取りつけられる。
【００１５】
図１は、保護覆いの底部片の剛性部分（１０）と低モジュラス（軟質感触）部分（２０）を示す分解斜視図であり、低モジュラスリブ（２１と２２）は極めて薄くそして平らで、剛性部分にある溝（それぞれ１１と１２）を貫通し、そして保護覆いで覆うべき電子部品又は機器用に決められる（ｔａｉｌｏｒ）エネルギー制御をもたらす。
【００１６】
図２は、剛性部分（１０）と低モジュラス部分（２０）が一体化し且つ剛性部分を貫通し、そして覆われるべき電子機器又は部品を受け入れ着座させるように配されている低モジュラスリブ（２１と２２）をもつ覆いの底部片（３０）の斜視図である。
【００１７】
図３は、覆いの底部片（３０）と覆いの上部片（４０）と所望のヒンジ付き保護ウインドウ（６０）と全体機器を組立てるときに保護のために覆う所望のＰＤＡ機器（５０）の配置を示す分解斜視図である。覆いの上部片（４０）では、剛性材料と軟質感触低モジュラス材料が電子機器の所望の位置決めと着座をもたらすために衝撃抵抗性貫通リブ用に用いられている。
【００１８】
上記したように、本発明の１態様は、好ましくは軟質感触表面部材から出ていると共に剛性（即ち硬い）構造部材を貫通している１以上の薄い低モジュラスリブをもち、覆われるべき敏感又はこわれやすい電子部品又は機器の保護とエネルギー管理をもたらす保護覆いである。また本発明の１態様は、好ましくは２ショット又はオーバー成形法で貫通リブと軟質感触表面をもたらす上記タイプの保護覆いの製造方法に関する。
【００１９】
本発明の１態様において、本発明は、好ましくは軟質感触表面部材から出ていて剛性構造部材を貫通する、薄い低モジュラスリブに基づくエネルギー管理と覆い信頼性をもたらす特有の支持構造体を用いる保護覆いに関する。ここでは、好ましくは２ショット成形（又はオーバー成形又はインサート成形等の上記と均等的な手段）を軟質感触工程（通常は２ショット成形の第２ショット）で成形されるべき貫通リブをもたらす適切なデザインと組合せる。次いでこれらのリブを次いで高価でこわれやすい電子部品又は電子機器を位置決めと着座に必要な正確なジオメトリーを与え且つ同時に極めて小さい空間に動的なエネルギー吸収をもたらすように適正にデザインする。最小の覆いの寸法とかさをもって包装信頼性と衝撃エネルギー吸収をもたらすため、より高いモジュラスの材料（剛性材料）でつくった覆い中に複数の低モジュラス薄層リブを一体的に成形することによって多くの利点が得られる。この覆いはもろい電子部品や構成部材又は挿入された分離可能な機器を保護するために用いられ、落下や誤使用に伴う損傷や故障を防ぐ。
【００２０】
より高いモジュラスをもつ剛性覆い内に低モジュラス材料から一体的に成形した正確にデザインされ且つ配置されたリブを用いることによって、補強とエネルギー制御と包装信頼性をもたらす「複合」形構造体が得られる。より高いモジュラスの（剛性）材料はラフな使用に耐える靱性を与え、また低モジュラス「リブ」はエネルギー管理を与える。これらのリブは、円い穴、四角形の穴、薄い溝又はＳ、Ｘ、Ｔ、Ｏ、Ｖ又は星形等のより複雑な形等の種々の形の開口を剛性構造部材につくり、そこに入りそこを通過するように貫通可能な突起状即ち貫通形リブとして成形することが好ましい。リブのデザインと最適化は被保護物品及び材料のモジュラス及びリブの長さ及び厚さに依存して異なる。実際のリブ構造体は保護すべき機器類の支持、位置決め、パッデイング、絶縁やゆれの所望の組合せを考慮して選択されまたデザインされうる。
【００２１】
このリブデザインは極めて小さい空間での極めて効率的なエネルギー管理をもたらし、その結果、単純で、コンパクトで、使用者にやさしく、補強された覆いとすることができる。好ましい２ショット射出成形法においては、全体の製造操作を単一の装置内で、全体的な正確な幾何学的コントロール下に、行うことができる。これにより極めて正確なジオメトリーのもと包装体全体の信頼性を高めまた所望のエネルギー制御を設計どおりに制御可能となる。また高モジュラスな剛性部材を、貫通低モジュラス材料によって引き続いてオーバー成形するために貫通開口部又はその近くに支持体又は基礎要素をもたせるように、デザインして、保護される機器に最適化された完全なエネルギー制御支持体を付与しうる。
【００２２】
好ましい態様において、軟質感触材料は、剛性部材を貫通するリブに表面軟質感触効果と所望のレベルのエネルギー管理と衝撃抵抗を同時に付与しうる。貫通形リブ又は突起をもつ軟質感触表面の更なる極めて好ましい特徴は、十分な曲げ特性をもってデザインすることが可能であると共に保護された機器上のボタン、キー、ラッチ又はスイッチ又はラッチ機構のような保護されている機器自体内の密封機構に作動エネルギーを付与し且つ保護するために必要な位置に配置させることが可能であるということである。（内側上のリブ又は突起に直接対向する）外側表面は、下側上のリブ又は突起が、完全に密封された覆い又は密封された覆いのラッチ機構内の保護された機器を操作することができるような能動的なボタン又はキーであってもよい。
【００２３】
更なる好ましい態様において、表面軟質感触部材にも用いられる軟質感触材料は、適当な部分デザインと成形技術によってすべての隣接する移動可能な又は取りはずし可能な覆い部品の間へのシールをもたらすように用いることもでき、それによってすべてのジョイントを密封するための一定で十分な接触を確保することができる。この場合、シール表面は一時的な平坦、直線（即ちリニア）でも、またいかなる種類の輪部線や曲線でもよい。後者は別途のガスケット片では極めて困難か又は不可能だが、審美上の理由で好ましいこともありまた保護されている機器やバッテリーや周辺／取つけポートの挿入や取りはずしの目印となる種々の位置に特有の順応形シール形状を付与しうる点で好ましいこともある。
【００２４】
エネルギー管理リブ及び／又は軟質感触表面は、熱可塑性エラストマー、熱可塑性エラストマー加硫物、熱可塑性シリコーン加硫物又は熱硬化性樹脂等の適宜の熱可塑性材料を含む、適宜の低モジュラスプラスチック材料からつくることができる。これらは所望により発泡体にして軟質感触表面効果のため及び／又は貫通形リブでのエネルギー管理のニーズのため更なる軟かさを付与しうる。
【００２５】
特に好ましい熱可塑性エラストマーは熱可塑性ポリウレタンポリマー（ＴＰＵ）、より好ましくはザ・ダウ・ケミカル・カンパニーから市販されているＰｅｌｌｅｔｈａｎｅ ２１０２−７５Ａ等の射出成形可能なＴＰＵ材料である。別の好ましい材料は十分な表面スキンを付与しうる熱硬化性ポリウレタン発泡体である。他の好ましい材料としてはポリオレフィンＴＰＥ、スチレン−エチレン／ブチレン−スチレン（ＳＥＢＳ）ブロックコポリマー等の他の熱可塑性エラストマーがある。好ましい熱可塑性エラストマーはたとえばニューヨーク州のＩｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅ Ｐｕｂｌｉｓｈｅｒｓ発行（１９６５）のＢｉｌｌｍｅｙｅｒ，Ｆ．，Ｔｅｘｔｂｏｏｋ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ及びニューヨーク州のＪｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ａｎｄ Ｓｏｎｓ発行（１９９３）のＫｉｒｔ−Ｏｔｈｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ４ｔｈ Ｅｄ．に記載されている。
【００２６】
軟質感触表面層を用いる際のこの層の厚さは典型的には０．０５〜５ｍｍのオーダー、好ましくは少なくとも０．５ｍｍであり、材料が発泡体である場合はそれより厚く且つ２５ｍｍ以下であることが好ましい。好ましい態様では、最も効率的な部分製造に２ショット射出成形が用いられ、この場合リブ材料は熱可塑性材料であって覆い材料と相溶性があって必要な接合を達成しうるものであることを要する。成形分野で一般的に知られている他の方法も、貫通形リブと所望の軟質感触効果及び密封効果の望ましい組合せを付与しうる場合は用いうる。
【００２７】
薄いリブエネルギー管理デザインでは、０．７５〜１．５ｍｍの厚さ範囲で熱可塑性ポリウレタン（ＴＰＵ）が用いられる。（この厚さとリブのジオメトリーはエネルギー吸収容量にとって重要であり、必要に応じてかわりうる。）これらのリブは、高強度ポリカーボネート（ＰＣ）ハウジング中に、成形プロセスの第１工程で同ＰＣハウジング中につくった薄い溝を通して、一体成形される。２工程射出成形を用いて、モールド内のＰＣがかわったジオメトリーを与えた直後にＴＰＵを射出してその部分に第２材料のＴＰＵの新しい特徴をつくり出す。これら２つの異なるが相溶性のある材料を同じ成形機内にいっしょに一体的に成形できることによって極めて合理的なコストで正確な包装ジオメトリー加工が可能となる。この正確なジオメトリーをつくることが包装信頼性をもたらす。
【００２８】
剛性材料は、ポリスチレン及びＡＢＳ等のスチレン系ポリマー及びコポリマー、ＣＡＬＩＰＲＥ ４０１−１８ ポリカーボネート（ＰＣ）等のポリカーボネート、ザ・ダウ・ケミカル・カンパニー製の高フロータフ材料及びナイロン成形樹脂等を含む広範囲のエンジニアリングプラスチック樹脂から選ばれうる。マグネシウム等の非熱可塑性材料も成形技術の正しい選択とデザインをもって用いることが可能である。
【００２９】
上記したＴＰＵ及びＰＣ樹脂は優れたバランスの望ましい材料特性を与える低モジュラス材料及び剛性材料の好ましい例である。これら２つの材料は上記したような種々の材料の代表例である。他の熱可塑性材料の選択や剛性材料と低モジュラス材料の組合せによって同様の構造体をつくることも可能である。それらは加工性、モジュラス、強度、剛性及び相溶性の望ましい組合せを与えるように選択すべきである。好ましくは、本発明の好ましい方法において、それらは同じ射出成形機に、好ましくは２ショット成形法又はオーバー成形法で、射出成形することができる。マグネシウム等の非熱可塑性材料も成形技術の適切な選択とデザインで用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の保護覆いの底部片を示す分解斜視図。
【図２】本発明の保護覆いの底部片を示す斜視図。
【図３】本発明の保護覆いの配置を示す分解斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
１０ 剛性部分
１１，１２ 剛性部分中の貫通溝
２０ 低モジュラス（軟質感触）部分
２１，２２ 低モジュラスリブ
３０ 保護覆いの底部片
４０ 保護覆いの上部片
５０ ＰＤＡ機器
６０ ヒンジ付き保護ウインドウ

Claims (8)

1. 覆われることのできる敏感なまたはこわれやすい部品又は機器の保護及びエネルギー管理をもたらす保護覆いであって、１以上の剛性構造部材と１以上の軟質感触表面部材からなり且つ該部品又は機器を覆う際に該部品又は機器が適正に位置決めされ着座されるように設計されている１以上の低モジュラスリブをもち、該リブが該軟質感触表面部材から出ていると共に該剛性構造部材を貫通していて該部品又は機器が覆われる際に該部品又は機器のエネルギー管理をもたらすものであることを特徴とする保護覆い。
2. 軟質感触表面部材が１以上の剛性構造部材の少なくとも１部上の表面層からなる請求項１の保護覆い。
3. 軟質感触部材の表面層部分が０．０５〜５ｍｍの厚さをもつ請求項１の保護覆い。
4. （ａ）開状態で保護覆いをされる機器を受け入れ又は取り出すための開口をもたらしそして（ｂ）閉状態で軟質感触部材によってもたらされる実質的に連続的な液体及びダスト抵抗性シールをもたらす可動性構造部材をもつ請求項１の保護覆い。
5. 軟質感触部材が低モジュラスプラスチック材料からつくられている請求項１の保護覆い。
6. 軟質感触部材のプラスチック材料が熱可塑性ポリオレフィンエラストマー、熱可塑性シリコーン加硫物又は熱可塑性ポリウレタンである請求項５の保護覆い。
7. 少なくとも１の剛性構造部材及び少なくとも１の軟質感触表面部材からなると共に覆われる部品又は機器の位置決めと着座用の１以上の低モジュラスリブをもち該リブが該軟質感触表面部材から出ていると共に該剛性構造部材を貫通している保護覆い部品の製造方法であって、（ａ）該剛性構造部材を成形し、次いで（ｂ）該第１剛性部材上に該貫通形リブ及び該軟質感触表面を付着させることを特徴とする保護覆い部品の製造方法。
8. 貫通形リブ及び軟質感触表面を、２ショット成形法、インサート成形法又はオーバー成形法を用いて工程（ａ）からの第１剛性部材上に引き続いて成形することによって第１剛性部材上に付着させる請求項７の方法。