專利名稱：改進(jìn)的防震設(shè)備包裝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及設(shè)備包裝領(lǐng)域，尤其涉及防震設(shè)備的結(jié)構(gòu)和包裝，特別關(guān)于便攜式設(shè)備的結(jié)構(gòu)和包裝。
人們一直在努力找尋改進(jìn)的構(gòu)制抗震設(shè)備的方法，安裝在以傳統(tǒng)剛性底座結(jié)構(gòu)包裝的設(shè)備中的部件在正常使用和搬運(yùn)而產(chǎn)生的震動(dòng)過(guò)程中遭受到大的加速度。一種迄今公知的降低峰值加速度的解決方案是提供帶阻尼的柔性耦聯(lián)支架，并為連接于一公共剛性機(jī)架或底座上的各別部件提供適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)空間。這對(duì)于正在被利用的許多包裝應(yīng)用場(chǎng)合不是完全令人滿意的。
便攜式設(shè)備，尤其是便攜式計(jì)算機(jī)，不得不在嚴(yán)重的震動(dòng)環(huán)境里運(yùn)行?？偸窍Ｍ徒?jīng)常要求便攜式計(jì)算機(jī)能經(jīng)受得住以18英寸(45.7厘米)和32英寸(81.3厘米)之間的跌薄高度跌落。例如，在木質(zhì)工作臺(tái)上僅跌落12英寸(30.5厘米)的IBM L40/SX膝上計(jì)算機(jī)能經(jīng)受1074g的加速度，脈沖持續(xù)時(shí)間為0.3毫秒。這一加速度大到足以損壞脆性部件，諸如磁盤(pán)存儲(chǔ)器，軟盤(pán)驅(qū)動(dòng)器和顯示器。
許多膝上計(jì)算機(jī)機(jī)械包裝設(shè)計(jì)通常足以固定設(shè)備的特性為根據(jù)的。這些傳統(tǒng)的膝上設(shè)計(jì)通常采用兩種方法之一。第一種設(shè)計(jì)方法是采用一種剛性底座或機(jī)架。通常，該底座是一種分離構(gòu)件，主要用來(lái)支承部件裝置和用作支承地板或桌子的連接構(gòu)件。某些工業(yè)產(chǎn)品通過(guò)利用壓鑄鋁機(jī)架以支承內(nèi)部安裝部件來(lái)采用這種設(shè)計(jì)方法。一種有點(diǎn)類似的方法是在某些其它膝上計(jì)算機(jī)中采用的。在這些計(jì)算機(jī)中，底座實(shí)際上是機(jī)殼底部和印刷電路板的組合件。這種組合體是頗為剛性的，并不構(gòu)成能量吸收結(jié)構(gòu)。
第二種設(shè)計(jì)方法將內(nèi)部操作部件用作結(jié)構(gòu)部件。本身沒(méi)有底座，這些部件被固定在一起以構(gòu)成支承構(gòu)件。所形成的這種構(gòu)件同樣十分剛性，且不吸收能量。在這兩種方法中，剛性底座表現(xiàn)為剛性物體或彈性無(wú)耗組件，并將接收到的震動(dòng)以很小或無(wú)衰減的方式傳給其所有的部件。當(dāng)承受該震動(dòng)時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)的質(zhì)量產(chǎn)生很高的加速度，跟該沖撞表面相撞。在無(wú)內(nèi)部運(yùn)動(dòng)的極限情況下，該加速度在整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)是均勻的。若該系統(tǒng)是彈性的而無(wú)耗，那么，由于所產(chǎn)生的諧振會(huì)引起極大的二級(jí)位移。
傳統(tǒng)的解決方案是僅僅在個(gè)別昂貴的部件上降低加速度值。對(duì)于安裝在計(jì)算機(jī)內(nèi)的直接存取儲(chǔ)存裝置(DASD)是經(jīng)常那樣做的。該DASD設(shè)有一種連于剛性機(jī)架或底座上的柔順和阻尼耦聯(lián)防震座。這種解決方案也要求有一個(gè)適當(dāng)?shù)臄[動(dòng)空間。該結(jié)構(gòu)的一個(gè)缺點(diǎn)是該底座保持剛性而無(wú)耗，能使所接收到的震動(dòng)脈沖無(wú)阻礙地傳送到整個(gè)該計(jì)算機(jī)構(gòu)件。該解決方案也要求對(duì)每一部件利用定制的支架、該支架本身的柔順度、阻尼和機(jī)械結(jié)構(gòu)來(lái)單獨(dú)提供防震。這引起組裝部件的數(shù)量和計(jì)算機(jī)成本極大提高。
本發(fā)明的一個(gè)目的是提供設(shè)備包裝和其結(jié)構(gòu)，它們對(duì)包裝內(nèi)的運(yùn)動(dòng)敏感部件形成分離、阻尼和隔震。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種設(shè)備包裝，它包括一柔性殼層，許多連于殼體的柔性填充物和許多連于填充物的物體或部件。每一填充物構(gòu)成一種物質(zhì)成分，對(duì)每一物體提供柔性和震動(dòng)阻尼。希望該殼層具有一種跟這些物件匹配的柔順性和阻尼系數(shù)。
本發(fā)明的另一方面提供一種設(shè)備包裝，包括一柔性底座，許多裝于底座上的物體或部件以構(gòu)成一組件，以及許多連于該組件的柔性填充物以構(gòu)成或界定該完整的包裝。每一填充物由一物質(zhì)成份構(gòu)成，這種成分對(duì)每一物體提供柔性和震動(dòng)阻尼，并為其它的物體提供結(jié)構(gòu)支撐和完整性。在一個(gè)實(shí)施例中，填充物或底座或兩者為疊層結(jié)構(gòu)，以獲得所希望的非均質(zhì)的彈性性質(zhì)。
希望該底座具有一種跟這些物體匹配的柔順性和阻尼系數(shù)。例如，這可以通過(guò)按位置改變?nèi)嵝缘鬃暮穸葋?lái)獲得。物體和底座間的耦聯(lián)特性由包含特定模型的諧振頻率與阻尼及特定部件來(lái)確定。
本發(fā)明還提供至少部分柔性底座，該底座具有一些孔，孔中填以阻尼和耦聯(lián)物質(zhì)?；蛘?，阻尼和耦聯(lián)物質(zhì)可有選擇地被連于柔性底座或柔性殼層。如同柔性底座一樣，該柔性殼層可以是疊層的。
每一柔性填充物由對(duì)至少一個(gè)物體形成機(jī)械分離、柔性和震動(dòng)阻尼的材料成分組成，這樣，當(dāng)震動(dòng)被那個(gè)物體接收時(shí)，便使傳給不同物體上的震動(dòng)衰減。希望該物質(zhì)成分包括泡沫材料，使重量輕，又仍然獲得所希望的阻尼性質(zhì)。該柔性填充物可由各種材料，例如疊層材料組成，以獲得所希望的各向異性的柔順性和阻尼性質(zhì)。這種材料也可具有有選擇地置于其中的空穴。
本發(fā)明的另一方面是一種用以制作設(shè)備包裝的方法，包括如下步驟將許多部件連于底座，構(gòu)成柔性底座；形成許多具有預(yù)定柔順性和阻尼的阻尼填充物，以便以某種方式大體填滿這些部件之間的空間，使該填充物也構(gòu)成可用外皮任意覆蓋的包裝外表面。在該柔性殼層實(shí)施例中，該包裝的外表面由殼層材料構(gòu)成。
一種設(shè)計(jì)方法采用一種分離簡(jiǎn)諧振動(dòng)(SHO)模型，使振動(dòng)反應(yīng)狀態(tài)最佳。第二種設(shè)計(jì)方法采用判定性方法(deTerministic method)，即有限元法或FEM來(lái)為填充物和殼層材料確定各種參數(shù)。
根據(jù)對(duì)下面連同各附圖一起閱讀的本發(fā)明的詳述說(shuō)明的進(jìn)一步考慮，本發(fā)明的這些和其他的目的、特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)會(huì)變得更為明顯，其中

圖1表示本發(fā)明的一種柔性表層材料；圖2表示用于計(jì)算目的的二維模型設(shè)備；圖3表示用于計(jì)算目的的單個(gè)物體，單軸線設(shè)備組件的模型；圖4是采用簡(jiǎn)諧振動(dòng)模型的本發(fā)明的設(shè)計(jì)程序的流程圖；圖5表示兩個(gè)由彈性材料分隔的兩疊層物體構(gòu)成的物體組件；圖6表示許多由外部沖擊和振動(dòng)引起的振動(dòng)模型；圖7是采用有限元模型法的本發(fā)明的設(shè)計(jì)程序的流程圖；圖8表示本發(fā)明的一柔性底座。
本發(fā)明是一種用于設(shè)備包裝構(gòu)件的裝置和方法，用來(lái)產(chǎn)生機(jī)械分離，阻尼和設(shè)備部件的隔振。這些分離、阻尼和隔振是這樣的，它們能使傳給一個(gè)部件的震動(dòng)能量在向另外的部件傳播時(shí)變得衰減和/或消散。這是由古典剛性底座結(jié)構(gòu)的原則轉(zhuǎn)變。通常設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)和底座來(lái)給出具有基本上最佳柔順性和阻尼的總體設(shè)備。
應(yīng)當(dāng)指出，當(dāng)一剛性體碰撞另一物體時(shí)，該物體的整個(gè)質(zhì)量在碰撞瞬時(shí)對(duì)碰撞能量產(chǎn)生影響。當(dāng)一個(gè)柔性物體碰撞另一物體時(shí)，僅僅跟該另一物體直接接觸的這部分被迅速減速。該系統(tǒng)其余的部分仍然以取決于包含該柔性物體的該系統(tǒng)的柔順性和阻尼的速度和加速度相對(duì)于該另一物體移動(dòng)。通過(guò)仔細(xì)選擇這些參數(shù)(柔順性和阻尼)，該系統(tǒng)的功能消失能被最佳化，從而不使震動(dòng)能量無(wú)衰減地傳播到所有的部件或通過(guò)這些部件。
因此，本發(fā)明的方法就每一部件對(duì)設(shè)備的共同機(jī)械性能影響方面逐一處理每一部件。按照本發(fā)明，該設(shè)備是這樣設(shè)計(jì)的，使該組件的組裝部件作為高阻尼柔性組合。這就避免作為這樣一個(gè)系統(tǒng)來(lái)處理該設(shè)備部件，這個(gè)系統(tǒng)表現(xiàn)為一個(gè)具有相等于所有部件的各個(gè)分離質(zhì)量總和的單個(gè)總質(zhì)量的剛性體。每個(gè)單獨(dú)部件的支架希望設(shè)計(jì)成跟高于所選振蕩頻率的其他部件保持機(jī)械分離。在碰撞中，該設(shè)備此時(shí)并不作為跟被撞物體的大質(zhì)量碰撞。代之以，允許該設(shè)備的各個(gè)部分彼此移動(dòng)，從而形成機(jī)械分離和震動(dòng)能量的消散。本發(fā)明敘述一種用以設(shè)計(jì)柔性、分離了的設(shè)備系統(tǒng)的新方法。有兩種設(shè)計(jì)方法，兩者利用能量吸收構(gòu)件，但具有不同的幾何形狀。
該第一實(shí)施例有一外殼，它具有機(jī)械支持功能。它被設(shè)計(jì)成柔性的，但實(shí)際上是一結(jié)構(gòu)殼層，不同于在普通的底座設(shè)計(jì)中所采用的。
本發(fā)明新穎的設(shè)計(jì)方法采用一種剛性壁模型，用于分析柔性殼層實(shí)施例；對(duì)于柔性底座實(shí)施例該模型采用兩體逼近法。如果該殼層變得非常柔順，則該逼近法對(duì)于殼層構(gòu)件設(shè)計(jì)也是需要的。當(dāng)殼層的當(dāng)量柔順度等于阻尼材料的柔順度時(shí)，便獲得了用于該分析法的交叉點(diǎn)。此時(shí)，完成了兩種模型的計(jì)算法并跟實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。
在本發(fā)明的實(shí)踐中，采用兩種程序，使設(shè)備包裝中的連接結(jié)構(gòu)的彈性最優(yōu)化。第一種程序利用分離的簡(jiǎn)諧振動(dòng)(SHO)模型，用以分析設(shè)備內(nèi)部部件的運(yùn)動(dòng)。假設(shè)在X、Y和Z正交系統(tǒng)(或其它座標(biāo)系統(tǒng))中運(yùn)動(dòng)的分離裝置是獨(dú)立的。這樣，該系統(tǒng)的三維運(yùn)動(dòng)微分方程被假設(shè)分離為3個(gè)方程，每維一個(gè)。因此，沿該正交座標(biāo)方向認(rèn)為只有單純運(yùn)動(dòng)。第二程序采用更為復(fù)雜的算法，它利用有限元模型(FEM)來(lái)確定部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在兩種程序中，選用彈性連接材料來(lái)理想地產(chǎn)生在每一部件的選定頻率下的臨界阻尼運(yùn)動(dòng)。必須反復(fù)利用兩種程序，由于逼近法對(duì)幾何外形的要求，特定部件的材料、形狀和質(zhì)量的最初選擇一般不是最佳的。此外，該模型建立也不是最佳的，因?yàn)樽枘岵牧铣Ｊ菧蟮?，并有依賴于時(shí)間的阻尼和彈性性質(zhì)。這樣，就需要實(shí)驗(yàn)與計(jì)算法的混合。
圖1表示本發(fā)明的柔性殼層構(gòu)形(計(jì)算機(jī)100)。圖1表示幾個(gè)柔性安裝部件，即由不同的彈性填料108，112和114包圍的一個(gè)電池組102，電子部件104，和DASD106，所有這些由部件或完整的柔性殼層101包圍。在蓋110內(nèi)有一顯示器，它本身設(shè)有隔振裝置。計(jì)算機(jī)100的結(jié)構(gòu)整體性由填充未占用空間的填料保證，并保持剛性。通過(guò)改變填料的材料，可在寬廣的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)填料的剛性與阻尼，在泡沫材料和塑性材料填料的情況下，可以熟悉該技術(shù)領(lǐng)域的人所公知的方式采用增塑劑添加劑。適當(dāng)?shù)奶畛洳牧系馁u(mài)主是EAR Specialty Comprosites，Indianapolis，IN.46268。
希望將填充劑材料制成能粘到所有的接觸表面上。這樣，當(dāng)DASP106向蓋110移動(dòng)時(shí)，充料108能膨脹，填料112能被壓縮。當(dāng)DASD106移離蓋110時(shí)，填料108受壓縮，而填料112膨脹。若該填料不連于該部件，它僅能壓縮而不能膨脹。電池組102較其它部件的質(zhì)量大。這樣，類似底座的部件，例如一柔性環(huán)(在圖1中未示)，用以將電池組固定于殼層和DASD。
第一程序?qū)⒃撛O(shè)備的組件作為一套獨(dú)立的分離的SHO來(lái)處理。研究圖2所示的普通的和簡(jiǎn)化的模型設(shè)備組合200。圖2以在該設(shè)備的X-Y平面202上向下看的方向表示組件200。部件204被表示為受在設(shè)備殼層214的柔性壁214之間的彈性填料206，208，210和212的約束。本發(fā)明的壁是柔性的。然而，為了使分析和最初確定彈性與阻尼系數(shù)簡(jiǎn)單，假定它們是剛性的。在該程序中，每一座標(biāo)軸被獨(dú)立對(duì)待，而沿一個(gè)座標(biāo)軸的運(yùn)動(dòng)被假設(shè)為不跟沿任一其它方向軸線的運(yùn)動(dòng)相關(guān)聯(lián)。這是一種近似法，因?yàn)橥ǔ，Y和Z運(yùn)動(dòng)不相互獨(dú)立，且和各種振動(dòng)模型相關(guān)。每一填料成分的彈性與阻尼性質(zhì)在X、Y和Z方向是獨(dú)立規(guī)定的。這樣，該材料通常是各向異性的，將不同材料分層便能獲得這一性質(zhì)。因?yàn)樽矒粞卣?、?fù)方向(例如+X和-X)多半是相等的，所以在每一物體兩側(cè)，材料的彈性和阻尼系數(shù)被制成是相同的，即假設(shè)208和212的數(shù)值是相同的。
從下式中可以求得彈性系數(shù)Kk＝(2πf)2(m)＝(ω)2(m) (1)其中“m”為物體的質(zhì)量，“f”為當(dāng)被彈性填料包圍時(shí)，物體204的選定臨界頻率，而“w”為角頻率。在特定情況下，設(shè)計(jì)者可根據(jù)其經(jīng)驗(yàn)及整個(gè)設(shè)備系統(tǒng)的設(shè)計(jì)規(guī)范相對(duì)于每一物體/填料組合體選取不同的臨界頻率。設(shè)計(jì)者的經(jīng)驗(yàn)與設(shè)計(jì)規(guī)范是不可捉模的，諸如材料柔順性和阻尼系數(shù)(因子)，而完成產(chǎn)品的“外觀和感覺(jué)”也是不可捉模的，必須考慮到構(gòu)件的柔軟度和實(shí)際震動(dòng)衰減之間的平衡。通常，對(duì)于所有模擬的物體/填料組合體選用相同的頻率。
圖3中表示單個(gè)物體，單個(gè)軸線模型構(gòu)件的例子。該物體是處于設(shè)備殼層300的壁304、310之間的DASD302。DASD302沿+Z軸線方向由阻尼材料308跟壁304隔開(kāi)，沿-Z軸線方向由阻尼材料306跟壁310隔開(kāi)。對(duì)DASD302選擇常用的極限頻率，處于約500赫和2000赫之間。通常更希望采用較低的頻率，因?yàn)檫@會(huì)產(chǎn)生較高的震動(dòng)傳播衰減，但要求較軟的材料，對(duì)于包裝這可能不被接受。采用較軟材料同樣會(huì)引起較大的位移，這可能又是不希望的。
借助于圖4說(shuō)明其優(yōu)選程序。以402表示，起動(dòng)該程序，最初選定550赫頻率。然后計(jì)算彈性系數(shù)K。此外，必須選定該材料的阻尼系數(shù)r(406)。理想情況下，該系統(tǒng)為臨界阻尼，在該狀態(tài)下該振幅衰減最快。當(dāng)r＝w時(shí)，便達(dá)到該狀態(tài)，其中r由下式限定(d2x/dt2)+2γ(dx/dt)+ω2x＝0 (2)采用具有選定K和r(或和其最接近的一個(gè))的填充材料來(lái)成形阻尼材料306，308。如圖4所示，下一步驟410是建立模型結(jié)構(gòu)。將該結(jié)構(gòu)(裝置)置于振動(dòng)臺(tái)上，并測(cè)量諧振頻率和阻尼系數(shù)。若測(cè)定值不足以接近所選定的設(shè)計(jì)值，在邏輯框416中所示的為+/-20％，則填料被第一次修改為較軟的，以降低該諧振頻率，或修改為較硬的，以提高諧振頻率。若響應(yīng)是阻尼不足或阻尼過(guò)強(qiáng)，則需調(diào)整阻尼系數(shù)r。這一程序被反復(fù)地重復(fù)，直到獲得特定的設(shè)計(jì)值，或者該設(shè)計(jì)值處在允許的范圍內(nèi)為止，諧振頻率和阻尼系數(shù)兩者無(wú)須相同。
圖5表示由兩層疊的物體構(gòu)成的組件500。它表示由一彈性體504將DASD506和設(shè)備壁502隔開(kāi)。第二彈性體508將電池組510和DASP506隔開(kāi)。第三彈性體512將電池組510和第二設(shè)備壁503隔開(kāi)。這是一種能完全求解的結(jié)構(gòu)。最初諧振頻率是由這些頻率給定的，仿佛508不存在，此時(shí)這些頻率由于508引起的頻率偏移而升高或降低。其最佳的程序如下選取第一彈性材料504和512，使質(zhì)量彈簧系統(tǒng)504，506和512，510的頻率相等。該耦合因508由偏移引起頻率分解，取決于k2=k508m506m510----(3)]]>
選擇彈性物體508的剛度K508，使分解很少，即，使這些頻率都接近該選定值。然后，選定阻尼，使這些頻率大致處于臨界阻尼。這便使該組合系統(tǒng)的響應(yīng)最佳。
一種改進(jìn)的程序，即有限元法獲得了關(guān)于該系統(tǒng)的振動(dòng)模型的更為精確的估算。如這里所采用的，振動(dòng)模型是在所觀察到的特定諧振頻率下各系統(tǒng)組成部分的振幅。每一模型考慮了整個(gè)系統(tǒng)組件，并計(jì)及各部件之間的耦合。即使考慮了整個(gè)組件，也不是每一部件參與運(yùn)動(dòng)，因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)具有振動(dòng)節(jié)點(diǎn)。若一個(gè)部件處在振幅為零的節(jié)點(diǎn)范圍內(nèi)，此時(shí)該部件并不運(yùn)動(dòng)。實(shí)際上，由于波型的空間范圍，這僅是一種近似。通常，具有適當(dāng)尺寸的部件在該部件的各部會(huì)經(jīng)歷某些運(yùn)動(dòng)。FE法的另一優(yōu)點(diǎn)是這些物體能被模擬接近它們的真實(shí)尺寸，而SHO法則要求這些物體取簡(jiǎn)化形式。
有限元法用以計(jì)算整個(gè)結(jié)構(gòu)的振型。它計(jì)及元件和座標(biāo)之間的相互耦合。有限元法的精度相對(duì)于高頻波型降低，在本申請(qǐng)中，幸好這并不起任何重大的作用。在這里，僅僅低頻波型是重要的。這是因?yàn)樽畹皖l率的波型往往是最強(qiáng)的。高頻波型在波幅方面往往是不太顯著的，從震動(dòng)損害的觀點(diǎn)看往往是不太容易出故障的。此外，所用軟材料的彈性性質(zhì)通常是不耦合高頻波型的。
圖7的有限元法在輸入時(shí)要求組成材料的彈性性質(zhì)。因?yàn)椴淮嬖谠撓到y(tǒng)機(jī)械性質(zhì)(這正是要確定的)的先驗(yàn)知識(shí)，類似于用SHO法分析的步驟，作了最初的假設(shè)和簡(jiǎn)化。進(jìn)行402，404和406步驟，產(chǎn)生一組彈性與阻尼系數(shù)。在有限元法邏輯框702中，這些系數(shù)被用作各部件的彈性性質(zhì)的起始值。接著，在邏輯框704中，正如為采用有限元法的人們所熟知那樣，建立了包裝的有限元模型。
然后計(jì)算該有限元模型(用計(jì)算機(jī)運(yùn)算)，其輸出(710)，除了其他東西之外，為一波型表。該表以最低頻率波型開(kāi)始，向高頻沒(méi)有限制。選用低于某一預(yù)定上限的頻率，在這里作為舉例說(shuō)明，選用2000赫茲。若有低于該低頻極限的頻率，則調(diào)整該模型程序(714，716)。并重新運(yùn)算。這一程序產(chǎn)生一組計(jì)算的彈性與阻尼系數(shù)。如在SHO模型中那樣，建立并檢驗(yàn)實(shí)驗(yàn)程序(718，720)及(722，724)。若在希望的容許范圍內(nèi)，這里是+/-20％是符合的，那么該程序便完成了。否則，改變這些實(shí)驗(yàn)參數(shù)，使該模型程序更接近那些模擬結(jié)果，并重復(fù)該程序。
一種典型的波型示于圖6。圖6表示在受振動(dòng)的物體中具有相同振幅形狀的曲線。所示模型在這里僅是出于說(shuō)明目的的。僅在各向同性的物體中觀察到像圖6中那樣的簡(jiǎn)單模型形狀。譬如說(shuō)用于膝上計(jì)算機(jī)的模型形狀，會(huì)遠(yuǎn)遠(yuǎn)復(fù)雜得多。每一形狀說(shuō)明在某一特定的頻率下物體的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)，而在本例中勾畫(huà)出數(shù)字8。第一波型電線602相應(yīng)于在800赫頻率下物體的運(yùn)動(dòng)。第二波型曲線604，相應(yīng)于在2140赫頻率下物體的運(yùn)動(dòng)。
若該最后的結(jié)構(gòu)對(duì)于實(shí)際使用變得太軟，則修正(提高)該目標(biāo)頻率，并重復(fù)該設(shè)計(jì)程序。結(jié)果形成一種均勻的吸震結(jié)構(gòu)。用這種方式，每一部件參與吸收所接受的震動(dòng)。
說(shuō)明膝上計(jì)算機(jī)800(帶罩和顯示器，未示出)的柔性底座實(shí)施例示于圖8。圖8表示DASD802，電池組804和4個(gè)電子模件806，808，810和812。底座801整個(gè)位于包裝結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。該底座是一框架或結(jié)構(gòu)，其功能是為各部件提供大部分的機(jī)械支撐。其形狀做成能容納各種部件，且可以模壓或模鑄，可具有變化的橫截面?？捎貌煌牧蠈?即疊層結(jié)構(gòu)的)制成。
在各部件和表面803之間的空間設(shè)有彈性填料814，816，818，820和822，按照本發(fā)明，它們通常具有不同的材料特性(例如彈性和阻尼)。底座801示于圖8，它帶有一任選的縫隙824，使底座在孔區(qū)內(nèi)更具柔順性?？p隙824可任選地填以不同的材料，以產(chǎn)生所希望的局部柔順性。該填充物材料的種類和上面關(guān)于柔性殼層實(shí)施例所述的種類相同。再者，采用上述相同的方法，底座和填充物相對(duì)于阻尼在彈性方面是優(yōu)選的。外表面803可由填充物814，816，818，820和822的外表面組成，或者可用一覆蓋層或保護(hù)表層作為外層803。
和改變填充物的特性相類似的，用模制塑料制造底座可通過(guò)改變塑料的成份來(lái)進(jìn)一步控制柔順性。按照相同的方法，通過(guò)改變底座的具有不同組添加劑的材料成份可改變阻尼。在本文中，術(shù)語(yǔ)成份被用來(lái)指塑料及用以改善該材料的剛性與阻尼系數(shù)的添加劑的化學(xué)混合物。這類添加劑和改性在阻尼材料技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是公知的，例如，作為例證的有由Seymour，R.B.編輯的“塑料添加劑”，學(xué)術(shù)出版社(1978)；由(1)Lutz，J.T.編輯的熱塑聚合物添加劑，Marcel Dekker出版社(1989)，這里引用它們是為了參考。
雖然敘述了常用便攜式設(shè)備、尤其是便攜式計(jì)算機(jī)的特定方案，然而，本發(fā)明的含義和構(gòu)思都適用于其他設(shè)備和方案，例如，對(duì)于經(jīng)受草率裝卸的便攜式檢驗(yàn)或通訊設(shè)備，純機(jī)械設(shè)備及具有電子部件的玩具也是有益助的。熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的人會(huì)明白，在不違背本發(fā)明的精動(dòng)和保護(hù)范圍內(nèi)，可以對(duì)所公開(kāi)的實(shí)施例進(jìn)行其他的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種設(shè)備包裝，包括一柔性殼層，許多連于所述殼層的柔性填料；多個(gè)連于所述填料的物體。
2.一種設(shè)備包裝，包括一柔性殼層；許多連于所述殼層的柔性填料；多個(gè)連于所述填料的物件，其中所述許多填料中的每一填料由具有預(yù)定彈性與阻尼系數(shù)的填充物材料成份組成，配置這些材料成份是為所述多個(gè)物件中的每一物體提供震動(dòng)阻尼。
3.一種按權(quán)利要求2所述的包裝，其特征在于所述填充物材料成份是一種塑料。
4.一種按權(quán)利要求2所述的包裝，其特征在于所述材料成份是一種泡沫材料。
5.一種按權(quán)利要求2所述的包裝，其特征在于所述柔性殼層具有跟所述多個(gè)物體匹配的彈性與阻尼系數(shù)。
6.一種按權(quán)利要求2所述的包裝，其特征在于所述填料具有一疊層結(jié)構(gòu)，以獲得所希望的彈性性質(zhì)。
7.一種按權(quán)利要求2所述的包裝，其特征在于所述柔性殼層是疊層的。
8.一種按權(quán)利要求2所述的包裝，其特征在于所述填料中的至少一個(gè)填料具有不同于其他填料的彈性與阻尼系數(shù)。
9.一種按權(quán)利要求2所述的包裝，其特征在于所述柔性殼層為可變橫截面。
10.一種按權(quán)利要求2所述的設(shè)備包裝，其特征在于所述設(shè)備是計(jì)算機(jī)。
11.一種設(shè)備包裝，包括一柔性底座；多個(gè)連于所述柔性底座從而構(gòu)成一組件的物體，許多連于所述組件從而限定所述包裝的柔性填料。
12.一種設(shè)備包裝，包括一柔性底座；多個(gè)連于所述柔性底座從而構(gòu)成一組件的物體；許多連于所述組件從而限定所述包裝的柔性填料；其中，所述許多填料中的每一填料由具有預(yù)定的彈性與阻尼系數(shù)的填充物材料成份組成，配置這些材料成份是為所述多個(gè)物件中的每一物體提供震動(dòng)阻尼。
13.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述填充物材料成份是一種塑料。
14.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述材料成份是一種泡沫材料。
15.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述底座具有跟所述多個(gè)物體匹配的彈性與阻尼系數(shù)。
16.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述填料具有獲得所希望的彈性性質(zhì)的疊層結(jié)構(gòu)。
17.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述柔性底座是疊層的。
18.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述柔性底座為可變橫截面。
19.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述底座具有一些將各不相同的材料置于其中的區(qū)域。
20.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述底座具有一個(gè)或多個(gè)穿通其間設(shè)置的縫隙。
21.一種按權(quán)利要求12所述的包裝，其特征在于所述填料中的至少一種填料具有不同于其他填料的彈性與阻尼系數(shù)。
22.一種按權(quán)利要求12所述的設(shè)備包裝，其特征在于所述設(shè)備是一計(jì)算機(jī)。
23.一種用以制作防震設(shè)備包裝的方法，包括如下步驟備置柔性殼層；備置多個(gè)包含所述設(shè)備內(nèi)部部件的物體；備置許多柔性填料，每一填料由一種具有預(yù)定的彈性與阻尼系數(shù)的填充物材料成份組成；在所述柔性殼層內(nèi)以這樣方式配置所述填料與物體，以便對(duì)每一所述物體提供震動(dòng)阻尼。
24.一種用以制作防震設(shè)備包裝的方法，包括如下步驟備置一柔性底座；將多個(gè)部件連于所述底座；制成許多具有預(yù)定彈性與阻尼系數(shù)的阻尼填料，以這樣的方式基本上填滿各部件之間的空隙，致使所述填料還構(gòu)成所述包裝的外表面。
25.按權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于還包括將外層貼在由所述填料構(gòu)成的表面上的步驟。
26.一種用以制作防震設(shè)備包裝的方法，包括如下步驟a)選擇多個(gè)包含在所述包裝內(nèi)的已知質(zhì)量的物體；b)將一個(gè)或多個(gè)填料跟每個(gè)所述物體聯(lián)結(jié)起來(lái)，構(gòu)成填料/物體組合件；c)相對(duì)于每一填料/物體組合體選擇一個(gè)所希望的頻率，在該頻率下，所述物體跟所述相聯(lián)的填料能產(chǎn)生諧振；d)對(duì)每一填料/組合件計(jì)算彈性系數(shù)；e)使阻尼系數(shù)跟每一所述填料聯(lián)系起來(lái)，以產(chǎn)生臨界阻尼；f)選擇諧振頻率與阻尼的容許范圍；g)選擇具有所希望的彈性與阻尼系數(shù)的填料；h)將所述物體和所述填料組裝在一起，構(gòu)成所述包裝；i)將所述包裝置于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上，測(cè)量所述包裝的諧振頻率與阻尼；j)按照所希望的頻率與阻尼確定測(cè)得的所述包裝的諧振頻率與阻尼是否處在可接受的偏差范圍內(nèi)；k)若該諧振頻率和阻尼并非處在它們預(yù)定的容許范圍內(nèi)，則進(jìn)行步驟l)；l)修正彈性與阻尼系數(shù)，重復(fù)步驟g)至k)。
27.一種用以制作防震設(shè)備包裝的方法，包括如下步驟a)選擇多個(gè)包含在所述包裝內(nèi)的已知質(zhì)量的物體；b)將一個(gè)或多個(gè)填料跟每個(gè)所述物體聯(lián)結(jié)起來(lái)，構(gòu)成填料/物體組合體；c)相對(duì)于每一填料/物體組合體選擇一個(gè)所希望的頻率，在該頻率下，所述物體跟所述相聯(lián)的填料所產(chǎn)生諧振；d)對(duì)每一填料/物體組合體計(jì)算彈性系數(shù)；e)使阻尼系數(shù)跟每一所述填料聯(lián)系起來(lái)，以產(chǎn)生臨界阻尼；f)選擇諧振頻率與阻尼的容許范圍；g)選擇波型的上、下頻率極限；h)設(shè)計(jì)模擬設(shè)備包裝的有限元模型結(jié)構(gòu)；i)進(jìn)行有限元計(jì)算以獲得一個(gè)或多個(gè)模型；j)選擇在預(yù)定頻率上限以下的那些波型，確定是否任何波型低于預(yù)定頻率下限；k)確定步驟l)和m)中的哪個(gè)步驟是適用的，并選擇該步驟；l)若任何波型低于所述預(yù)定頻率下限，則調(diào)整彈性與阻尼系數(shù)，并重復(fù)步驟i)、j)和k)；m)若任何波型不低于所述預(yù)定頻率下限，則進(jìn)行步驟n；n)選擇具有所希望的彈性與阻尼系數(shù)的填料；o)將所述物體和所述填料組裝在一起，構(gòu)成所述包裝；p)將所述包裝置于振動(dòng)試驗(yàn)臺(tái)上，測(cè)量所述包裝的波型頻率與阻尼，q)將測(cè)得的所述包裝的波型頻率與阻尼跟它們的計(jì)算值進(jìn)行比較，若它們不處在預(yù)定的容許范圍內(nèi)，則進(jìn)行步驟r)；r)修改彈性與阻尼系數(shù)，并重復(fù)步驟n)至q)。
全文摘要
本發(fā)明主要為諸如膝上計(jì)算機(jī)的便攜式設(shè)備提供新穎的設(shè)備包裝,它為包裝內(nèi)的加速敏感部件提供分離、阻尼和隔震。公開(kāi)了兩個(gè)基本實(shí)施例。在柔性殼體實(shí)施例中,許多柔性填料連于一柔性殼體,而多個(gè)物體或部件則連于該填料。在柔性底座實(shí)施例中,多個(gè)物體或部件裝于該柔性底座,構(gòu)成一組件,而許多柔性填料則連于該底座,構(gòu)成完整的包裝。一種設(shè)計(jì)方法采用一個(gè)分離的簡(jiǎn)諧振動(dòng)(SHO)模型來(lái)使震動(dòng)響應(yīng)狀態(tài)最佳。第二種設(shè)計(jì)方法利用一判定方法(有限元法)來(lái)建立填料與殼層材料的參數(shù)。
文檔編號(hào)G06F1/16GK1188063SQ97125538
公開(kāi)日1998年7月22日 申請(qǐng)日期1997年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1997年1月13日
發(fā)明者K－F·埃茨奧爾德 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司