用于便攜式通訊裝置的通氣和密封的設備和方法與流程

本發明總體涉及通氣和密封組件，更具體地說，涉及對便攜式通訊裝置進行通氣和密封。

背景技術：

當今的便攜式通訊裝置面臨將越來越多數量的特征并入小形狀因子中的挑戰。便攜式通訊裝置，諸如在公共安全市場中使用的便攜式無線電產品，進一步受到必須在惡劣環境條件下操作的挑戰，在這些惡劣環境條件中，保持產品的適當通氣和密封對于無線電設備的正常操作是必要的。加固產品的通氣和密封需要在通常不與現貨消費類型產品相關聯的預定壓力等級下操作。例如，對于加固產品的不斷增加的潛水深度等級呈現出通氣和密封挑戰。

當今許多典型的通氣方法具有使得它們不適合于便攜式無線電設備的公共安全環境的缺點。例如，用于通氣的完全無源氣孔結構不提供密封能力，因此在潮濕環境中不提供保護。使用為了測試目的必須被移除的膜的產品面臨不適當重新對準的問題，并且大的通氣結構占據太多的實體空間并且面臨潛在的泄漏問題。

因此，期望具有改進的通氣和密封組件。可以解決上述問題的改進的通氣和密封組件對于集成到在公共安全環境中使用的便攜式通訊裝置中將是特別有益的。

附圖說明

在附圖中，相同的附圖標記在全部單獨視圖中指代相同或功能相似的元件，并且附圖與下面的詳細描述一起并入說明書并且形成說明書的一部分，用于進一步示出各種實施例并且解釋均根據本發明的各種原理和優點。

圖1A是根據一實施例的具有開放通氣路徑的通氣和密封組件的局部剖視圖。

圖1B是根據一實施例具有閉合的密封通氣路徑的、圖1B的通氣和密封組件的局部剖視圖。

圖2是根據一實施例的集成通氣和密封組件的便攜式無線電設備的局部剖切軸測圖。

圖3是根據另一實施例的具有通氣路徑的通氣和密封組件的局部剖視圖。

圖4是根據另一實施例的具有通氣路徑的通氣和密封組件的局部剖視圖。

本領域技術人員將理解，附圖中的元件是為了簡單和清楚而示出的，并且不一定按比例繪制。例如，附圖中的一些元件的尺寸可以相對于其它元件被放大，以有助于提高對本發明實施例的理解。

具體實施方式

在詳細描述根據本發明的實施例之前，應當注意到，實施例主要在于通氣和密封組件。通氣和密封組件可以集成到通訊裝置中，例如便攜式無線電設備或遠程揚聲器麥克風，并且特別好地適于旨在用于公共安全環境的便攜式通訊裝置。

簡而言之，該裝置的殼體罩提供了內部的帶壁孔口，所述帶壁孔口提供在其中形成為從殼體的內部通到殼體的外部的通氣路徑。由透氣膜形成的無源壓力平衡通氣口安裝到有源密封閥機構。所述有源密封閥機構包括能移動的基板，該能移動的基板可由柔性或剛性材料形成，并且響應于預定的壓力變化而對內部的帶壁孔口或者通氣路徑自動密封以產生壓敏屏障。內部密封肋表面限制能移動的基板在內部的帶壁孔口中的行程。通氣和密封組件幾乎不占用空間，使得其非常適于具有受限空間約束的裝置。

因此，這些部件在適當時由附圖中的常規符號來表示，僅示出與理解本發明實施例相關的那些具體細節，以便不會由于對受益于本文描述的本領域普通技術人員將是顯而易見的細節而模糊本公開。

在本文檔中，諸如第一和第二、頂部和底部等的關系術語可僅用于將一個實體或動作與另一個實體或動作區分開，而不必要求或暗示這些實體或動作之間的任何實際的這種關系或順序。術語“包括”或其任何其它變體旨在覆蓋非排他性的包含，使得包括元素列表的過程、方法、物品或設備不是僅包括那些元素，而是可以包括未明確列出的或這種過程、方法、物品或裝置所固有的其它元件。

圖1A和1B示出了根據一實施例的通氣和密封組件100的局部剖視圖。圖1A示出了根據一實施例的開放通氣路徑102，而圖1B示出了根據一實施例建立的密封的通氣路徑104。組件100包括具有帶壁孔口108的殼體罩106，該帶壁孔口108具有底表面110和穿過底表面110的偏移通孔112。組件100還包括具有通氣孔116的柔性基板114，柔性基板橫跨帶壁孔口108聯接到殼體罩106。根據一實施例，柔性基板114的通氣孔116偏離帶壁孔口108的底表面110的偏移通孔112。柔性基板114可以由硅橡膠片形成，或由允許柔性豎向移動的、合適的不透氣且不透水材料形成。在圖1A和1B的實施例中，閉環密封肋124集成在柔性基板114的通氣孔116周圍。

根據一實施例，透氣膜118橫跨柔性基板114的通氣孔116聯接。透氣膜118可以由具有透氣性但限水性的材料形成，例如膨脹聚四氟乙烯(PTFE)材料，例如膨脹TEFLON(特氟龍)，或者具有透氣性和限水性的其它合適材料。例如，由透氣但不透水的材料制成的膜，例如可從W.L Gore(戈爾公司)獲得的材料，是合適的。為了本申請的目的，透氣膜118被認為是透氣但不透水的。透氣膜118粘性聯接到柔性基板114，使得膜覆蓋通氣孔116，從而提供對水的屏障，同時允許空氣通過。

根據一實施例，具有開口122的剛性板120聯接到透氣膜118，使得剛性板120的開口122與柔性基板114的通氣孔116對準。剛性板120由加強材料形成，諸如硬質塑料，例如沖壓或模制塑料，用以提供足夠剛度以將柔性基板114支撐在閉環密封肋124上。

在正常操作期間，通氣路徑102形成為穿過殼體罩106的偏移通孔112、殼體罩106的帶壁孔口108、柔性基板114的通氣孔116，以及橫跨柔性基板114的通氣孔116聯接的透氣膜118和剛性板120的開口122。橫跨通氣孔116聯接的透氣膜118用作無源壓力平衡通氣口。

根據一實施例，剛性板120提供了比由閉環密封肋124產生的內部密封區域大的外部剛性表面區域，從而提供足夠的密封支撐。剛性板120在閥密封壓力上提供了增益，以可靠隔離透氣膜118，或者換句話說，隔離無源壓力平衡通氣口。

根據其它實施例，閉環密封肋124可以形成在以下至少一者上：形成在柔性基板114的通氣孔116周圍，和/或形成在殼體罩106的帶壁孔口108的底表面110上。在圖1A和圖1B的實施例中，閉環密封肋124是圍繞柔性基板114的通氣孔116集成的閉環順應性密封肋。

在圖1B中，集成有順應性閉環密封肋124的柔性基板114顯示為抵靠帶壁孔口108的底表面110建立密封。在該視圖中，柔性基板114響應于在通氣孔116處通過透氣膜118感測的壓力的預定變化而塌陷。圖1B所示的密封隔離透氣膜118。閉環密封肋124限制柔性基板114的行程。根據一實施例，柔性基板114作為有源密封閥機構操作，以在殼體罩106的帶壁孔口108上形成防水屏障。

圖2是集成有根據一個實施例形成的通氣和密封組件的便攜式通訊裝置(在這里示出為便攜式無線電設備200)的局部剖切軸測圖。便攜式無線電設備200包括具有內部帶壁孔口208的殼體206，通氣路徑202通過該內部帶壁孔口208從外殼206的內部260對外部250通風和密封。

根據一實施例，具有通氣孔216的能移動的基板214用作有源密封閥機構。能移動的基板214安裝到殼體206，使得通氣孔216通向內部的帶壁孔口208。由透氣膜218形成的無源壓力平衡通氣口橫跨能移動的基板214覆蓋通氣孔216。根據該實施例，響應于預定壓力變化，有源密封閥機構(能移動的基板214)和無源平衡通氣口(透氣膜218)自動密封到內部的帶壁孔口208，以產生壓敏屏障。

在圖2中，能移動的基板214包括聯接到殼體206的柔性基板，其中內部密封肋224形成為能移動的基板214的內表面的一部分。內部密封肋224限制能移動的基板214在內部的帶壁孔口208內的行程。

如將在圖3的實施例中示出的，內部密封肋224也可以形成在內部的帶壁殼體的底部密封表面上。在又一可選實施例(將稍后結合圖4描述)中，能移動的基板可以包括用撓曲波紋管聯接到殼體的剛性基板，并且內部肋密封表面包括帶有順應性密封肋的柔性基板，形成所述帶壁孔口的基部。

因此，外部能移動的基板可以由柔性材料或者剛性材料形成。各種實施列中的外部能移動的基板響應于預定壓力變化被拉到殼體的孔口中，由此與閉環密封肋形成密封。各種實施例允許有源密封閥機構和無源平衡通氣口，無源平衡通氣口自動密封到內部的帶壁孔口以產生壓敏屏障。

壓力變化可由各種因素引起，諸如包括但不局限于：從溫暖環境移動到冷環境；從冷環境移動到溫暖環境；內部部件RF和音頻功率放大器(PAs)的低效導致密封在罩內的空氣受熱并且膨脹；長持續時間，高空低開的最大速率自由下降(HALO)；在未加壓的直升機中的快速攀升機動；快速環境減壓(例如，客機機艙)。

與各種實施例相關聯的優點是，在便攜式無線電設備的通氣和密封組件的工廠測試期間以及便攜式無線電設備的裝運之后兩種情況下，透氣膜保持存在，從而消除了與移除和更換膜用于測試目的相關聯的任何對準問題。

圖3是根據另一實施例的通氣和密封組件300的局部剖視圖。組件300類似于組件100，因為該組件包括具有帶壁孔口108的殼體罩106，帶壁孔口108具有底表面110和穿過底表面110的偏移通孔112。組件300還包括具有通氣孔116的柔性基板114，柔性基板橫跨帶壁孔口108聯接到殼體罩106。根據一實施例，柔性基板114的通氣孔116從帶壁孔口的底表面110的偏移通孔112偏移。透氣膜118橫跨柔性基板114的通氣孔116聯接。具有開口122的剛性板120聯接到透氣膜118，使得剛性板的開口122與柔性基板114的通氣孔116對準。

根據圖3的實施例，組件300包括形成為硬止擋閉環密封肋的閉環密封肋324，所述硬止擋閉環密封肋集成為殼體罩106的帶壁孔口108的底表面110的一部分。

類似于組件100，在組件300中，通氣路徑提供為通過殼體罩106的偏移通孔112、殼體罩106的帶壁孔口108、柔性基板114的通氣孔116、橫跨柔性基板114的通氣孔116聯接的透氣膜118和剛性板120的開口122。然而，根據圖3的實施例，當柔性基板114在預定壓力下塌陷到帶壁孔口108中抵靠底表面110時，在帶壁孔口108中的底表面110的硬止擋閉環密封肋324抵靠柔性基板114密封，由此隔離透氣膜118。閉環肋324限制柔性基板114的行程。在固定的底表面110上使用硬止擋閉環密封肋324用于密封目的仍然導致隔離的透氣膜118。

在圖3所示的另一實施例中，對于雙肋方案(如需要)，閉環密封肋124(以虛線示出)和閉環密封肋324可以位于相對的上部內表面和下部內表面上，并且相對彼此略偏移。因此，閉環密封肋可以集成到內表面(即，內部底表面110和/或柔性基板114的表面的內部)中的一者或兩者上。例如，可以使用硬止擋閉環密封肋324和順應性閉環密封肋124的組合。

根據該替代實施例，當柔性基板114在預定壓力下陷落到帶壁孔口108中抵靠底表面110時，閉環硬止擋密封肋324抵靠柔性基板114密封并且順應性閉環密封肋124抵靠帶壁孔口108的底表面110密封，從而隔離透氣膜118。閉環密封肋124和324限制柔性基板114的行程，從而保護基板表面，同時提供密封。

迄今提供的實施例提供了通氣和密封組件，其中透氣膜提供與作為有源密封閥機構操作的能移動的基板串聯安裝的無源壓力平衡通氣口。

在圖4所示的另一可選實施例中，透氣膜為能移動的剛性基板提供無源壓力平衡通氣口，該能移動的剛性基板由通氣通道在內部固定柔性基板的正對面隔開。圖4是根據該替代實施例的通氣和密封組件400的局部剖視圖。

組件400包括殼體406，殼體406具有由剛性材料形成的能移動的基板部分。剛性材料可以由例如與殼體406相同或相似的材料形成，例如硬質塑料或其它不透水材料。根據該實施例，撓曲波紋管420或其它柔性互連裝置使得剛性基板部分能夠相對于殼體406移動，并因此將被稱為能移動的剛性基板414。通氣孔416形成在能移動的剛性基板414中，用于在殼體406的內部460和外部450之間通氣。殼體406的外部450有時被稱為無線電的濕側，而殼體406的內部有時被稱為干側。

根據該實施例，透氣膜418橫跨能移動的剛性基板414的通氣孔416聯接。透氣膜418橫跨能移動的剛性基板414的通氣孔416聯接，并且用粘結層417粘性聯接到能移動的剛性基板414。粘結層417具有與能移動的剛性基板414的通氣孔416對準的切口。粘結層417可以是壓敏粘合劑(PSA)，例如超高粘性(VHB)粘合劑或其它合適的粘合劑。

內部肋密封表面由柔性基板410提供，柔性基板410上形成有順應性密封肋424。柔性基板410固定地聯接在形成于殼體406內的帶壁孔口408內。根據該實施例，由透氣膜418覆蓋的能移動的剛性基板414的通氣孔416在柔性基板的正對面開放到帶壁孔口408中。閉環密封肋424圍繞透氣膜418對準且在能移動的剛性基板414下方。根據一實施例，能移動的剛性基板414(外部能移動表面)具有比提供內部肋密封表面(內部密封表面)的柔性基板410更寬的表面區域。在外表面上使用能移動的剛性基板414以與先前實施例中的剛性板120的方式類似的方式提供剛性背襯，而柔性基板410位于內側460。

響應于通過透氣膜418的限制特性在通氣孔416處在內部460和外部450之間感測到預定壓力變化，能移動的剛性基板414被拉入帶壁孔口408中抵靠柔性基板410的閉環密封肋424，由此隔離可透氣膜418。

在正常使用模式下，通氣路徑402形成為在外部450、覆蓋能移動的剛性基板414的通氣孔416的透氣膜418、帶壁孔口408之間，穿過偏移通氣孔412進入內部460。在密封模式中，響應于預定壓力(壓力模式)將橫跨能移動的剛性基板414的通氣孔416聯接的透氣膜418牽拉為跨接柔性基板410的閉環密封肋424，通氣路徑402變得被密封。由此，已經通過圖4的實施例提供了通氣和密封。

根據一實施例，能移動的剛性基板414的通氣孔416可延伸到形成在能移動的剛性基板中的排泄錐筒428中，用于排水。替代地，類似于其它先前描述的實施例的剛性板120的開口122，能移動的剛性基板414可直接延伸出通氣孔416。

因此，提供了一種基板(柔性或剛性)，該基板朝著殼體的帶壁孔口的底表面移動并使用閉環密封肋密封，從而隔離聯接到能移動的基板的透氣膜。內部密封肋限制能移動的基板在內部的帶壁孔口內的行程，用于密封通氣通道。

閉環密封肋可以形成在以下中的一個或兩個的內表面上：能移動的柔性基板114，諸如由密封肋124所示；和內部固定底表面110，諸如由密封肋324所示。閉環密封肋424也可以形成在內部固定底部柔性基板410上。

對于正常使用情況，在每個實施例中，能移動的外部基板(柔性外部基板114、214或剛性外部基板414)的力和偏轉特性以及一個或多個內部閉環肋(124、224、324、424)提供閥機構。對于壓力使用情況：能移動的基板(柔性114、214或剛性414)陷落到帶壁孔口中，使得閉環肋密封底表面，從而隔離透氣膜(118、218或418)。換句話說，壓力使用情況隔離無源壓力平衡通氣口。

通過所述組件提供的自我壓力平衡允許自動的通氣和密封。所述通氣和密封組件是易于測試的，因為透氣膜118、218、318、418不需要在真空測試之前從無線電系統移除，從而避免了測試后對準問題。與僅僅膜相比，可以在產品的組裝期間進行真空測試，因此有利地允許檢測甚至小的泄漏。在測試期間不需要諸如用水使透氣膜失效，由此便于在干燥環境中測試。因此，已經提供了集成到具有受限空間形狀因子的單個便攜式通訊裝置中的防水通氣和密封系統。

其中期望在小形狀因子下實現堅固性和良好密封的任何通訊裝置可受益于各種實施例的通氣和密封組件設備。

在前述說明書中，已經描述了本發明的具體實施例。然而，本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離如在所附的權利要求中闡述的本發明的范圍的情況下，可以進行各種修改和改變。因此，說明書和附圖被認為是說明性的而不是限制性的，并且所有這樣的修改旨在包括在本發明的范圍內。益處、優點、問題的解決方案以及可以導致任何益處、優點或解決方案發生或變得更顯著的任何元素不應被解釋為任何或所有權利要求的關鍵的、必需的或必要的特征或元素。本發明僅由所附權利要求書限定，包括在本申請未決期間進行的任何修改以及所發布的那些權利要求的所有等同物。