用于便携式通讯装置的通气和密封的设备和方法与流程

本发明总体涉及通气和密封组件，更具体地说，涉及对便携式通讯装置进行通气和密封。

背景技术：

当今的便携式通讯装置面临将越来越多数量的特征并入小形状因子中的挑战。便携式通讯装置，诸如在公共安全市场中使用的便携式无线电产品，进一步受到必须在恶劣环境条件下操作的挑战，在这些恶劣环境条件中，保持产品的适当通气和密封对于无线电设备的正常操作是必要的。加固产品的通气和密封需要在通常不与现货消费类型产品相关联的预定压力等级下操作。例如，对于加固产品的不断增加的潜水深度等级呈现出通气和密封挑战。

当今许多典型的通气方法具有使得它们不适合于便携式无线电设备的公共安全环境的缺点。例如，用于通气的完全无源气孔结构不提供密封能力，因此在潮湿环境中不提供保护。使用为了测试目的必须被移除的膜的产品面临不适当重新对准的问题，并且大的通气结构占据太多的实体空间并且面临潜在的泄漏问题。

因此，期望具有改进的通气和密封组件。可以解决上述问题的改进的通气和密封组件对于集成到在公共安全环境中使用的便携式通讯装置中将是特别有益的。

附图说明

在附图中，相同的附图标记在全部单独视图中指代相同或功能相似的元件，并且附图与下面的详细描述一起并入说明书并且形成说明书的一部分，用于进一步示出各种实施例并且解释均根据本发明的各种原理和优点。

图1A是根据一实施例的具有开放通气路径的通气和密封组件的局部剖视图。

图1B是根据一实施例具有闭合的密封通气路径的、图1B的通气和密封组件的局部剖视图。

图2是根据一实施例的集成通气和密封组件的便携式无线电设备的局部剖切轴测图。

图3是根据另一实施例的具有通气路径的通气和密封组件的局部剖视图。

图4是根据另一实施例的具有通气路径的通气和密封组件的局部剖视图。

本领域技术人员将理解，附图中的元件是为了简单和清楚而示出的，并且不一定按比例绘制。例如，附图中的一些元件的尺寸可以相对于其它元件被放大，以有助于提高对本发明实施例的理解。

具体实施方式

在详细描述根据本发明的实施例之前，应当注意到，实施例主要在于通气和密封组件。通气和密封组件可以集成到通讯装置中，例如便携式无线电设备或远程扬声器麦克风，并且特别好地适于旨在用于公共安全环境的便携式通讯装置。

简而言之，该装置的壳体罩提供了内部的带壁孔口，所述带壁孔口提供在其中形成为从壳体的内部通到壳体的外部的通气路径。由透气膜形成的无源压力平衡通气口安装到有源密封阀机构。所述有源密封阀机构包括能移动的基板，该能移动的基板可由柔性或刚性材料形成，并且响应于预定的压力变化而对内部的带壁孔口或者通气路径自动密封以产生压敏屏障。内部密封肋表面限制能移动的基板在内部的带壁孔口中的行程。通气和密封组件几乎不占用空间，使得其非常适于具有受限空间约束的装置。

因此，这些部件在适当时由附图中的常规符号来表示，仅示出与理解本发明实施例相关的那些具体细节，以便不会由于对受益于本文描述的本领域普通技术人员将是显而易见的细节而模糊本公开。

在本文档中，诸如第一和第二、顶部和底部等的关系术语可仅用于将一个实体或动作与另一个实体或动作区分开，而不必要求或暗示这些实体或动作之间的任何实际的这种关系或顺序。术语“包括”或其任何其它变体旨在覆盖非排他性的包含，使得包括元素列表的过程、方法、物品或设备不是仅包括那些元素，而是可以包括未明确列出的或这种过程、方法、物品或装置所固有的其它元件。

图1A和1B示出了根据一实施例的通气和密封组件100的局部剖视图。图1A示出了根据一实施例的开放通气路径102，而图1B示出了根据一实施例建立的密封的通气路径104。组件100包括具有带壁孔口108的壳体罩106，该带壁孔口108具有底表面110和穿过底表面110的偏移通孔112。组件100还包括具有通气孔116的柔性基板114，柔性基板横跨带壁孔口108联接到壳体罩106。根据一实施例，柔性基板114的通气孔116偏离带壁孔口108的底表面110的偏移通孔112。柔性基板114可以由硅橡胶片形成，或由允许柔性竖向移动的、合适的不透气且不透水材料形成。在图1A和1B的实施例中，闭环密封肋124集成在柔性基板114的通气孔116周围。

根据一实施例，透气膜118横跨柔性基板114的通气孔116联接。透气膜118可以由具有透气性但限水性的材料形成，例如膨胀聚四氟乙烯(PTFE)材料，例如膨胀TEFLON(特氟龙)，或者具有透气性和限水性的其它合适材料。例如，由透气但不透水的材料制成的膜，例如可从W.L Gore(戈尔公司)获得的材料，是合适的。为了本申请的目的，透气膜118被认为是透气但不透水的。透气膜118粘性联接到柔性基板114，使得膜覆盖通气孔116，从而提供对水的屏障，同时允许空气通过。

根据一实施例，具有开口122的刚性板120联接到透气膜118，使得刚性板120的开口122与柔性基板114的通气孔116对准。刚性板120由加强材料形成，诸如硬质塑料，例如冲压或模制塑料，用以提供足够刚度以将柔性基板114支撑在闭环密封肋124上。

在正常操作期间，通气路径102形成为穿过壳体罩106的偏移通孔112、壳体罩106的带壁孔口108、柔性基板114的通气孔116，以及横跨柔性基板114的通气孔116联接的透气膜118和刚性板120的开口122。横跨通气孔116联接的透气膜118用作无源压力平衡通气口。

根据一实施例，刚性板120提供了比由闭环密封肋124产生的内部密封区域大的外部刚性表面区域，从而提供足够的密封支撑。刚性板120在阀密封压力上提供了增益，以可靠隔离透气膜118，或者换句话说，隔离无源压力平衡通气口。

根据其它实施例，闭环密封肋124可以形成在以下至少一者上：形成在柔性基板114的通气孔116周围，和/或形成在壳体罩106的带壁孔口108的底表面110上。在图1A和图1B的实施例中，闭环密封肋124是围绕柔性基板114的通气孔116集成的闭环顺应性密封肋。

在图1B中，集成有顺应性闭环密封肋124的柔性基板114显示为抵靠带壁孔口108的底表面110建立密封。在该视图中，柔性基板114响应于在通气孔116处通过透气膜118感测的压力的预定变化而塌陷。图1B所示的密封隔离透气膜118。闭环密封肋124限制柔性基板114的行程。根据一实施例，柔性基板114作为有源密封阀机构操作，以在壳体罩106的带壁孔口108上形成防水屏障。

图2是集成有根据一个实施例形成的通气和密封组件的便携式通讯装置(在这里示出为便携式无线电设备200)的局部剖切轴测图。便携式无线电设备200包括具有内部带壁孔口208的壳体206，通气路径202通过该内部带壁孔口208从外壳206的内部260对外部250通风和密封。

根据一实施例，具有通气孔216的能移动的基板214用作有源密封阀机构。能移动的基板214安装到壳体206，使得通气孔216通向内部的带壁孔口208。由透气膜218形成的无源压力平衡通气口横跨能移动的基板214覆盖通气孔216。根据该实施例，响应于预定压力变化，有源密封阀机构(能移动的基板214)和无源平衡通气口(透气膜218)自动密封到内部的带壁孔口208，以产生压敏屏障。

在图2中，能移动的基板214包括联接到壳体206的柔性基板，其中内部密封肋224形成为能移动的基板214的内表面的一部分。内部密封肋224限制能移动的基板214在内部的带壁孔口208内的行程。

如将在图3的实施例中示出的，内部密封肋224也可以形成在内部的带壁壳体的底部密封表面上。在又一可选实施例(将稍后结合图4描述)中，能移动的基板可以包括用挠曲波纹管联接到壳体的刚性基板，并且内部肋密封表面包括带有顺应性密封肋的柔性基板，形成所述带壁孔口的基部。

因此，外部能移动的基板可以由柔性材料或者刚性材料形成。各种实施列中的外部能移动的基板响应于预定压力变化被拉到壳体的孔口中，由此与闭环密封肋形成密封。各种实施例允许有源密封阀机构和无源平衡通气口，无源平衡通气口自动密封到内部的带壁孔口以产生压敏屏障。

压力变化可由各种因素引起，诸如包括但不局限于：从温暖环境移动到冷环境；从冷环境移动到温暖环境；内部部件RF和音频功率放大器(PAs)的低效导致密封在罩内的空气受热并且膨胀；长持续时间，高空低开的最大速率自由下降(HALO)；在未加压的直升机中的快速攀升机动；快速环境减压(例如，客机机舱)。

与各种实施例相关联的优点是，在便携式无线电设备的通气和密封组件的工厂测试期间以及便携式无线电设备的装运之后两种情况下，透气膜保持存在，从而消除了与移除和更换膜用于测试目的相关联的任何对准问题。

图3是根据另一实施例的通气和密封组件300的局部剖视图。组件300类似于组件100，因为该组件包括具有带壁孔口108的壳体罩106，带壁孔口108具有底表面110和穿过底表面110的偏移通孔112。组件300还包括具有通气孔116的柔性基板114，柔性基板横跨带壁孔口108联接到壳体罩106。根据一实施例，柔性基板114的通气孔116从带壁孔口的底表面110的偏移通孔112偏移。透气膜118横跨柔性基板114的通气孔116联接。具有开口122的刚性板120联接到透气膜118，使得刚性板的开口122与柔性基板114的通气孔116对准。

根据图3的实施例，组件300包括形成为硬止挡闭环密封肋的闭环密封肋324，所述硬止挡闭环密封肋集成为壳体罩106的带壁孔口108的底表面110的一部分。

类似于组件100，在组件300中，通气路径提供为通过壳体罩106的偏移通孔112、壳体罩106的带壁孔口108、柔性基板114的通气孔116、横跨柔性基板114的通气孔116联接的透气膜118和刚性板120的开口122。然而，根据图3的实施例，当柔性基板114在预定压力下塌陷到带壁孔口108中抵靠底表面110时，在带壁孔口108中的底表面110的硬止挡闭环密封肋324抵靠柔性基板114密封，由此隔离透气膜118。闭环肋324限制柔性基板114的行程。在固定的底表面110上使用硬止挡闭环密封肋324用于密封目的仍然导致隔离的透气膜118。

在图3所示的另一实施例中，对于双肋方案(如需要)，闭环密封肋124(以虚线示出)和闭环密封肋324可以位于相对的上部内表面和下部内表面上，并且相对彼此略偏移。因此，闭环密封肋可以集成到内表面(即，内部底表面110和/或柔性基板114的表面的内部)中的一者或两者上。例如，可以使用硬止挡闭环密封肋324和顺应性闭环密封肋124的组合。

根据该替代实施例，当柔性基板114在预定压力下陷落到带壁孔口108中抵靠底表面110时，闭环硬止挡密封肋324抵靠柔性基板114密封并且顺应性闭环密封肋124抵靠带壁孔口108的底表面110密封，从而隔离透气膜118。闭环密封肋124和324限制柔性基板114的行程，从而保护基板表面，同时提供密封。

迄今提供的实施例提供了通气和密封组件，其中透气膜提供与作为有源密封阀机构操作的能移动的基板串联安装的无源压力平衡通气口。

在图4所示的另一可选实施例中，透气膜为能移动的刚性基板提供无源压力平衡通气口，该能移动的刚性基板由通气通道在内部固定柔性基板的正对面隔开。图4是根据该替代实施例的通气和密封组件400的局部剖视图。

组件400包括壳体406，壳体406具有由刚性材料形成的能移动的基板部分。刚性材料可以由例如与壳体406相同或相似的材料形成，例如硬质塑料或其它不透水材料。根据该实施例，挠曲波纹管420或其它柔性互连装置使得刚性基板部分能够相对于壳体406移动，并因此将被称为能移动的刚性基板414。通气孔416形成在能移动的刚性基板414中，用于在壳体406的内部460和外部450之间通气。壳体406的外部450有时被称为无线电的湿侧，而壳体406的内部有时被称为干侧。

根据该实施例，透气膜418横跨能移动的刚性基板414的通气孔416联接。透气膜418横跨能移动的刚性基板414的通气孔416联接，并且用粘结层417粘性联接到能移动的刚性基板414。粘结层417具有与能移动的刚性基板414的通气孔416对准的切口。粘结层417可以是压敏粘合剂(PSA)，例如超高粘性(VHB)粘合剂或其它合适的粘合剂。

内部肋密封表面由柔性基板410提供，柔性基板410上形成有顺应性密封肋424。柔性基板410固定地联接在形成于壳体406内的带壁孔口408内。根据该实施例，由透气膜418覆盖的能移动的刚性基板414的通气孔416在柔性基板的正对面开放到带壁孔口408中。闭环密封肋424围绕透气膜418对准且在能移动的刚性基板414下方。根据一实施例，能移动的刚性基板414(外部能移动表面)具有比提供内部肋密封表面(内部密封表面)的柔性基板410更宽的表面区域。在外表面上使用能移动的刚性基板414以与先前实施例中的刚性板120的方式类似的方式提供刚性背衬，而柔性基板410位于内侧460。

响应于通过透气膜418的限制特性在通气孔416处在内部460和外部450之间感测到预定压力变化，能移动的刚性基板414被拉入带壁孔口408中抵靠柔性基板410的闭环密封肋424，由此隔离可透气膜418。

在正常使用模式下，通气路径402形成为在外部450、覆盖能移动的刚性基板414的通气孔416的透气膜418、带壁孔口408之间，穿过偏移通气孔412进入内部460。在密封模式中，响应于预定压力(压力模式)将横跨能移动的刚性基板414的通气孔416联接的透气膜418牵拉为跨接柔性基板410的闭环密封肋424，通气路径402变得被密封。由此，已经通过图4的实施例提供了通气和密封。

根据一实施例，能移动的刚性基板414的通气孔416可延伸到形成在能移动的刚性基板中的排泄锥筒428中，用于排水。替代地，类似于其它先前描述的实施例的刚性板120的开口122，能移动的刚性基板414可直接延伸出通气孔416。

因此，提供了一种基板(柔性或刚性)，该基板朝着壳体的带壁孔口的底表面移动并使用闭环密封肋密封，从而隔离联接到能移动的基板的透气膜。内部密封肋限制能移动的基板在内部的带壁孔口内的行程，用于密封通气通道。

闭环密封肋可以形成在以下中的一个或两个的内表面上：能移动的柔性基板114，诸如由密封肋124所示；和内部固定底表面110，诸如由密封肋324所示。闭环密封肋424也可以形成在内部固定底部柔性基板410上。

对于正常使用情况，在每个实施例中，能移动的外部基板(柔性外部基板114、214或刚性外部基板414)的力和偏转特性以及一个或多个内部闭环肋(124、224、324、424)提供阀机构。对于压力使用情况：能移动的基板(柔性114、214或刚性414)陷落到带壁孔口中，使得闭环肋密封底表面，从而隔离透气膜(118、218或418)。换句话说，压力使用情况隔离无源压力平衡通气口。

通过所述组件提供的自我压力平衡允许自动的通气和密封。所述通气和密封组件是易于测试的，因为透气膜118、218、318、418不需要在真空测试之前从无线电系统移除，从而避免了测试后对准问题。与仅仅膜相比，可以在产品的组装期间进行真空测试，因此有利地允许检测甚至小的泄漏。在测试期间不需要诸如用水使透气膜失效，由此便于在干燥环境中测试。因此，已经提供了集成到具有受限空间形状因子的单个便携式通讯装置中的防水通气和密封系统。

其中期望在小形状因子下实现坚固性和良好密封的任何通讯装置可受益于各种实施例的通气和密封组件设备。

在前述说明书中，已经描述了本发明的具体实施例。然而，本领域的普通技术人员应当理解，在不脱离如在所附的权利要求中阐述的本发明的范围的情况下，可以进行各种修改和改变。因此，说明书和附图被认为是说明性的而不是限制性的，并且所有这样的修改旨在包括在本发明的范围内。益处、优点、问题的解决方案以及可以导致任何益处、优点或解决方案发生或变得更显著的任何元素不应被解释为任何或所有权利要求的关键的、必需的或必要的特征或元素。本发明仅由所附权利要求书限定，包括在本申请未决期间进行的任何修改以及所发布的那些权利要求的所有等同物。