专利名称：设计计算设备的灵活且可缩放的方法
技术领域：
本发明同时涉及包括灵活结构的设计、子系统和部件，所述灵活结构能够通过使用普通的或类似的子系统、布局方案、部件和/或它们的设计来实现多个不同的计算设备模型、大小和形态因数。本发明还能够实现公共或类似的制造；组装和测试方法；处理；和/或装置。本发明能够应用于许多类型的计算设备，包括但不局限于便携式电脑/笔记本计算机、上网本计算机、图形输入板计算机、可改装式(双笔记本型和图形输入板型)计算机和 /或一体化(其中显示器和计算引擎被组合在单个单元中)或台式计算机。本发明还可以进一步应用于某些形态因数的移动电话、便携式媒体播放器、卫星导航设备或类似设备。本发明对在这种计算设备尤其是便携式计算设备的设计和制造中出现的公共问题进行处理，所述问题包括对大小、厚度和重量的限制；热耗散；市场缩减的时间；质量和可靠性；以及逻辑和制造复杂度。
背景技术：
若干计算设备趋势已经暴露设备设计和制造的普遍采用的方法的约束·销售商希望有更广泛的设备类型和模型出现，并且希望那些设备比过去买的更快。·与最高的设计或奢侈等级不同，更小的大小和重量一以及尤其是薄度一正在成为产品价格等级的最重要先决条件。·消费者拒绝负面性能影响，以实现更小的大小和重量目标。·处理器、显示器和其他部件的功率需求以及小型化已经超过了电池性能改进，使得电池占据了整个系统大小中的甚至更大的一部分。·随着处理器速度和性能的增加，用热耗散进行辅助的热解决方案对整个系统设计具有越来越大的影响。·提供具有越来越多的附加能力的设备(诸如传感器、相机、触摸屏、媒体阅读器、多媒体连接器和外围连接器)的竞争性必要性增加了设计和制造复杂度，而且对大小和重量目标施加了进一步的压力。·由于新的形态因数，诸如图形输入板和可改装式计算机已经出现，所以现有的设计形式需要作出改变。·销售商相比于以前更可能通常并行地向多个供应商外购计算设备设计、制造和分布的各种方面。虽然它们可能从外部看起来是类似的而且可能共享相同的部件，但是当今，计算设备的不同模型和大小通常在具有很少或者没有内部类似性的情况下被设计，而且当销售商希望引入新的模型类型或大小时完全或很大程度上的新设计是必需的。
计算设备的设计之间缺乏共性延伸到了主要的部件和子系统。例如，主要计算设备销售商在他们的范围之内具有许多不同的便携式电池元件编号是很平常的。例如，宏基电脑公司的英国网站在被检查时列出了 35个当前的便携式电池，而惠普的美国网站列出7 24 个。即使在蓄电池组电池自身共享了多个便携式模型的情况中，完整的电池组件通常也会因诸如结构元件、装饰元件或不同布置的连接器等因素而不同。以节省成本和可缩放的方式来减小设备厚度的努力已经被证明时尤其不足的。诸如苹果公司的Macebook Air和戴尔公司的Adamo之类的便携式模型本质上是“一次性的”设计，其是昂贵且难于制造的。尤其是对于Macebook Air，设计者已经通过排除被公共期望的设备能力来部分地实现薄度。在诸如图形输入板之类的其他形态因数中，使厚度最小化的当前尝试也显然是不 足的。例如，苹果公司的iPad和iPad 2因省略了工业标准USB端口而受到广泛地批评。
发明内容
本发明提供一种设计计算设备的方法，该计算设备是灵活且可缩放的以用于各种类型、形态因数、模型和大小的设备；其中一个或多个底架提供了结构支撑和部件布置位置，其中部件被安装在针对它们的系统功能、可制造性和/或端用户权益而预定的限定位置中，以及其中部件可以是公共的或者是在任意数量的不同设备类型、形态因数、模型和大小之间基本上类似的。在一个实现方式中，本发明包括接收设备架构，该计算设备架构包括·灵活且可缩放的内部结构或底架，其在多个设备模型、大小和形态因数之间是公共的或类似的。·提供被容纳在各种内部底架中的公共和/或类似主部件和子系统，诸如电池、键盘引擎、热解决方案、输入/输出连接器、无线模块、PCB、固定/可移动存储设备、显示器、天线、电缆组件。·提供被依次附设在底架外部的公共或类似装饰性机械元件。·在多个设备模型、大小和形态因数之间是公共或类似的各种主部件或子系统的位置。整个系统架构、底架、主部件和那些部件在底架中的位置一起且分离地缓解了与计算设备的设计和制造相关联的共同问题，包括对大小、厚度和重量的制约；热耗散；市场缩减的时间；质量和可靠性；以及逻辑和制造复杂度。本发明的变形使得便携式计算机、笔记本、上网本和/或可改装式计算设备销售商能够对厚度(Z维度)或长度和宽度(X和y维度)的小型化区分优先次序。本发明能够应用于许多类型的计算设备，包括但不局限于便携式电脑/笔记本计算机、上网本计算机、图形输入板计算机、可改装式(双笔记本型和图形输入板型)计算机和/或一体化或台式计算机。本发明还可以进一步应用于某些形态因数的移动电话、便携式媒体播放器、卫星导航设备或类似设备。本发明的其他方面包括根据上述限定的方法设计的计算设备。
具有一个或多个可再充电式电池的计算设备，该可再充电式电池置于掌托(palmrest)之下。一个电池组可以位于左侧掌托之下，以及在形状和大小上与第一电池组相同但被反向的另一电池组之后被置于右侧掌托之下。具有第一电池组和另一电池组的计算设备，所述另一电池组在形状和大小上与第一电池组相同但被反向。
本发明参照下面的附图进行描述 图I是一般便携式计算设备的细节。图2是可能的概念架构-基组件(base assembly) (I)。图3是可能的概念架构——基组件(2)。图4是可能的概念架构一显示组件(I )。图5是可能的概念架构一显示组件(2)。图6是可能的概念架构一可改装式计算机替代品。图7是平置式设计(flush design)与堆叠式设计(stack design)-闭合视图。图8是概念可缩放示例——平置式设计。图9是概念可缩放示例一堆叠式设计。图10是可能的内部部件部件(I)。图11是可能的内部部件部件(2)。
具体实施例方式本发明参照所包括的附图进行描述。图I针对典型便携式计算设备的一些部件示出了将被到处使用的通常使用的项。所不出和相关的项是·Α盖一当被闭合时，便携式蛤壳的大的顶部表面。A盖可以包括销售商的字标或标志O· B盖一当被打开时，便携式蛤壳的上内表面。B盖典型地环绕主显示面板。·(盖一当被打开时，便携式蛤壳的下内表面。C盖典型地环绕键盘和(在堆叠设计中)或其他定点设备。· D盖一当被闭合时，便携式蛤壳的大的底部表面。D盖通常以注册板为特征且典型地还具有用于各种部件的可移动检修窗。·前面板、背面板或侧面板(未单独示出)一位于便携式蛤壳的上截面或基部截面上的前面板和侧装饰性和/或结构面板可以被合并到四个主面板中的一个或多个主面板中，或者可以是分离的部件。 显示器、键盘和轨迹板(示出);以及相机、麦克风、扬声器等(未示出)一用户接口元件，通常通过盖而被暴露。O便携式计算设备通常通过类似显示器大小进行分组，显示器大小通常以英寸为单位在屏幕上对角测量。例如图8和图9示出了各种屏幕大小。·掌托——在打字时手的剩余部分所处的区域，典型地位于设备的前边缘与键盘之间，其在堆叠设计中被合并到C盖中以及在平置式设计中被合并到A主盖中而且通常被轨迹板或其他定点设备所分离。·铰链一一个或多个铰链典型地将蛤壳的上部/显示器部件与蛤壳的下部/键盘部件连接在一起。铰链可以是双向或多向的，而且可以采用各种形式。铰链还典型地包括蛤壳的上部和下部中的部件之间的电缆供应或电缆连接。· I/O端口一典型地在计算设备上找到的许多可能的连接器端口中的任意端口，诸如USB端口、各种标准的显示器端口、电源连接器和其他端口。它们可以位于任意表面上，但是典型地在基部后部或侧面板上被找到。最佳的做法是将I/O端口尽可能地布置在计算引擎附近以最小化电磁干扰的可能性。然而，其还可以如在所包括的一些附图中所示的那样被布置在远离原理计算引擎的位置处。虽然所给出的描述和所示的图形主要参考便携式形态因数的设备，但是本发明的所有相关部分也可以应用于其他形态因数。某些元件或许不存在于所有形态因数中。例如， 典型地图形输入板型计算设备将不具有铰链，虽然其他类似的典型可改装式设备通常具有铰链。本发明的计算设备架构包括I、主基部底架(见图2和图3 )—(象征性地)灵活且可缩放内部和/或外部子结构或底架，其在多个设备模型、大小和形态因数之间是公共的或类似的。主基部底架可以a、向计算设备基部提供刚度，且对抗/吸收扭力或其他力。b、提供框架，在该框架上可以安装其他装饰性或功能性机械元件，例如C盖和D盖。其还可以合并那些装饰性或功能性元件中的一些元件，诸如用作C盖和/或D盖或图形输入板设计中的A和B盖。C、提供框架，可以在该框架上或其中安装和/或保护电子和机电元件或部件，例如I/O端口和母板。d、确定系统架构的主部件(例如电池、键盘和轨迹板)的布局。e、通过一个或多个铰链连接到主显示底架f、当根据本发明进行配置时提供这些优点i、支持具有单个主基部底架的各种设备大小和类型，从而允许可互换的可视元件，诸如被附设到主基部底架上的C盖、D盖和键盘以便使各种设备模型有所区别。ii、向具有相同基本设计的更大或更小实现方式提供主基部底架的可缩放性，例如，通过使用相同的固定法部件布局位置，降低了与电子干扰和EMC相关联的风险等，降低了设计和测试周期时间、设计风险和进入市场的时间。而且促成了在模型之间使用相同的部件。iii、降低了物流和组装复杂度，从而导致更低的存货成本/风险，更低的改装/组装成本和更高的可重复性，因此有更好的质量和可靠性。2、主基部底架(见图4和图5)—(象征性地)灵活且可缩放内部和/或外部子结构或底架，其在多个设备模型、大小和形态因数之间是公共的或类似的。当主显示器底架也形成B盖的所有或一部分时，其也可以称为主显示器前部，如图4所示。主显示器底架可以
a、向计算设备上部提供刚度，以及对抗/吸收扭力或其他力，尤其向显示器面板提供保护。b、提供框架，在该框架上可以安装其他装饰性或功能性机械元件，例如A盖和B盖。如上所述，其还可以合并那些装饰性或功能性元件中的一些元件，诸如用作B盖和/或
A盖οC、提供框架，可以在该框架上或其中安装和/或保护电子和机电元件或部件，例如显示器面板和相机。d、确定系统架构的主部件(例如显示器面板)的布局。e、通过一个或多个铰链连接到主基部底架·f、在一些实施方式中，被包括在可改装式计算机显示部件的显示器组件中。(请见图6)。g、当根据本发明进行配置时提供这些优点i、支持具有单个主显示器底架的各种设备大小和类型，从而允许可互换的可视元件，诸如被附设到主显示器底架上的A盖、B盖和显示器以便使各种设备模型有所区别。ii、向具有相同基本设计(例如，相同的显示器安装方法等)的更大或更小实现方式提供主显示器底架的可缩放性，从而减小设计和测试周期时间、设计风险和进入市场的时间。iii、降低了物流和组装复杂度，从而导致更低的存货成本/风险，更低的制造改装/组装成本和更高的可重复性，因此有更好的质量和可靠性。3、公共/类似部件(请见图2、图3、图4、图5、图10和图11中的部件示例)——提供被容纳在各种内部底架中的公共和/或类似主部件和子系统，诸如电池、键盘引擎、热解决方案、输入/输出连接器、无线模块、PCB、固定/可移动存储设备、显示器、天线、电缆组件，从而提供下述益处a、降低了物流和组装复杂度，从而导致更低的存货成本/风险，更低的改装/组装成本和更高的可重复性，因此有更好的质量和可靠性。b、向具有相同基本设计(例如，相同的电缆布线方法和部件固定方法等)的更大或更小实现方式提供系统架构的可缩放性，从而减小设计和测试周期时间、设计风险和进入市场的时间。C、公共/类似部件实现方式的示例包括i、键盘一公共键盘引擎能够与特定的键帽、标记(可能在识别制造/组装期间被施加)和/或布局匹配以使得能够实现I、具有最大量公共部件的局部化键盘2、不同的键盘类型，例如打字机或小键式(chiclet style)键。ii、电池一最小数量的可缩放电池组以覆盖许多不同设备模型和大小I、能够像积木一样被耦合在一起的公共电池组，以提供不同的电池容量2、圆柱或棱柱形蓄电池组电池以匹配不同的设备厚度目标3、公共连接头和“翻转式”电池设计，其能够使得相同的电池组设计以对立的方向被用于设备的对立侧上，从而在减小电池类型的数量的同时提供增加的电池容量iii、热解决方案一跨越许多不同大小、模型和处理器配置的公共热解决方案
iv、铰链一标准铰链类型，其在宽度和扭矩方面是可调整的，以便适应各种显示器大小和重量。4、“堆叠”和“平置式”设计变型一除了能够实现非常宽种类的类型和形态因数、大小、模型、装饰和设备类型，本发明还包括提供下述任意一种的优先次序a、平置式设计——厚度/深度/z维度(即闭合蛤壳的A盖的顶部与D盖的底部之间的度量)，其中当便携式电脑闭合时A盖的顶部与C盖掌托的顶部位于同一平面。这样，C盖的截面(包括掌托和外侧带(outerside strip))在A盖的边缘周边是可见的，而不是如同许多传统便携式电脑设计那样完全被A盖所覆盖。i、通过将电池和显示器部件分离成两个不同的堆叠而去除电池和显示器部件厚度合计整个设备厚度
ii、在实现非常薄的设计的同时允许最大电池厚度/容量。通过采用当前的典型可替换实现方式，相对厚/高容量的电池导致了相对厚的整体设备。或者b、堆叠设计——长度/y维度(即从闭合蛤壳的前部到背部的度量，其中显示器位于通常的横向方向上)，其中当便携式电脑闭合时，便携式电脑的上部/显示器部分位于C盖和掌托的上部。i、使设备具有更加传统的外观，尽管与平置式设计相比牺牲了厚度ii、允许更大的显示器，同时保持最小的可能y维度请见图7、图8和图9。相同的基本计算设备基部设计能够被用于平置式或堆叠设计模型。5、有益的部件/组件布局一各种主部件或子系统的位置在多个设备模型、大小和形态因数之间可以是公共的或类似的，从而在设计简化、质量、可靠性、因经营规模扩大而得到的经济节约、制造和组装方面提供实质的益处。主部件布局在图2、图3、图4和图10中示出。部件可以被直接安装到底架或盖中的其中一者上，或者它们可以通过一组载体进行安装，这组载体附设到或包含各种部件而且它们自身被安装到底架或盖上，这使得在载体或许特别适用于特定部件的同时能够实现普遍地保持相对更大和更经济的底架和盖的益处。部件布局的示例包括a、电池i、被布置在掌托之下，且位于轨迹板或其他定点设备的左边或右边i i、能够由用户从下边、前边或侧部以插入方式进行替换iii、可以是圆柱形或棱柱形的iv、能够采用“翻转式”设计，从而使得相同的电池组设计能够在相对立的方向上在左边或右边与设备侧连接器一起使用V、随着显示器大小的增加，电池容量的面积也增加vi、允许“热交换式”配置，从而在由另一电池提供功率时允许用户更换其中一个电池。vii、除了之前指出的设备设计和容量的灵活性，电池的布局也具有许多其他的益处I、设备前部处的布局用作对显示器的平衡力，从而在蛤壳打开时促进稳定性。
2、以相同的配置使相同的部件位于每个掌托之下促进了通过掌托的类似热传递，从而通过从设备的两个最接触的区域进行各种热传递来解决消费者不满意的问题。(测试显示，与热传递自身相比，消费者对不均匀的热传递更为担心。)3、由于在不同容量的电池之间仅电池的Z尺寸被改变，所以其允许创建所有产品公用的扩展电池组，而不管形态因数如何。增加设备Z尺寸增加了风扇制冷效率和电池容量，并与X和y的增加不成比例的，从而该电池/电源安装方法使得典型移动计算设备设计中的两个主要约束变得协调。b、热解决方案——是任意电子设备的最重要设计约束和定制部件中的典型的一者。通过创建一系列的测试和公共热解决方案，产品设计被大大简化。i、被布置在设备基部的背部，其中排出口位于背部或侧部 ii、能够通过功率类别进行缩放，例如，2-5W、5-8W、8-10W、10-12W、12-15W、15-18WU8-25W 和 25-35Wiii、能够允许CPU、I/O块的公共布局，诸如北桥和南桥、GPU和存储器iv、能够具有公共的排出方案，以允许设备之间可预测的热性能。V、该布局具有许多: 处I、在便携式、图形输入板式或可改装型形态因数中的任意一种中，热风被引向远离用户的方向2、可缩放性减小了设计复杂度、风险和进入市场的时间，并增加了质量和因经营规模扩大而得到的经济节约C、扬声器i、扬声器可以被布置在基部中ii、可以是正向或侧向输出iii、设计允许在扬声器周围基本声首的空间iv、该布局具有许多益处I、扬声器输出可以被引向用户2、扬声器和声腔的可用空间与显示器大小成比例，从而支持随着显示器尺寸的增加消费者对“更好的”声音的期望3、将扬声器布置在邻近电池的前方使得易受电磁干扰的扬声器远离能够导致这种干扰的电子设备。
权利要求
1.一种用于设计将被用于各种类型、形态因数、模型和大小的设备的灵活且可缩放的计算设备的方法； 其中一个或多个底架提供结构支撑和部件布局位置， 其中部件被安装在针对它们的系统功能、可制造性和/或端用户权益而预定的限定的位置中，以及 其中部件在任意数量的不同设备类型、形态因数、模型和大小之间是公共和基本类似的。
2.根据权利要求I所述的方法，其中，所述底架是包括外部或内部盖中的其中之一的单壳机身设计。
3.根据权利要求I或2所述的用于蛤壳设计的方法，其中，显示器组件的顶部接近背面且与掌托的顶部位于同一平面。
4.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，一些部件一起或单独地被安装在分离的载体中，所述载体自身被固定到所述底架上。
5.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，一些部件被直接固定到所述底架上且位于跨越多个不同的计算设备模型的公共位置中。
6.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，装饰性机械元件被直接固定到所述底架上。
7.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，所述底架包括集成布线通道，所述集成布线通道便于电力电缆的正确固定和布线。
8.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，便携式系统电源元件(例如，电池)被布置在所述掌托之下。
9.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，电池可通过所述设备的前部插入。
10.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，电池可通过所述设备的底部插入。
11.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，电池可通过所述设备的任一侧部插入。
12.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，电池可通过所述设备的顶部插入。
13.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，便携式系统电源元件(例如，电池)具有在多个不同的计算设备模型之间是公共的的设计架构，所述多个不同的计算设备模型都根据前述任一权利要求进行设计。
14.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，在保持公共设计架构的同时，在更大设备模型被设计时所述电池容量通过x、y或z轴单元尺寸增加的方式增加。
15.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，所述热解决方案远离通常的用户接触区域且从远离所述通常的用户接触区域的位置进行排出，诸如位于远离所述掌托和所述键盘的设备背侧。
16.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，所述热解决方案的设计在计算设备的(例如以所消耗的功率瓦特为单位所测量的)多个功率等级之间是公共和可缩放的，每个所述设计都根据前述任一权利要求进行设计。
17.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，所述键盘设计和固定方法在多个不同的计算设备模型之间是公 共和可缩放的，所述多个不同的计算设备模型的每个模型都根据前述任意权利要求进行设计。
18.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，所述键盘设计在多个不同的计算设备模型之间是公共的且针对各种模型而言是可调整的和可定制的，所述多个不同的计算设备模型中的每个模型根据前述任意权利要求进行设计。
19.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，诸如存储设备、存储器、电子电路板、集成电路、输入系统、输出系统、天线、扬声器、传声器、铰链、输入/输出端口、相机、指示器、连接头、闩锁、显示器、传感器和/或其他电子、机电和/或机械部件之类的部件在多个不同的计算设备模型之间是公共的或者在所述多个不同的计算设备模型之间以公共、可缩放的配置进行设计，所述多个不同的计算设备模型中的每个模型根据前述任意权利要求进行设计。
20.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，诸如存储设备、存储器、电子电路板、集成电路、输入系统、输出系统、天线、扬声器、传声器、铰链、输入/输出端口、相机、指示器、连接头、闩锁、显示器、传感器和/或其他电子、机电和/或机械部件之类的部件在多个不同的计算设备模型之间以公共的方式进行布置和/或安装，所述多个不同的计算设备模型中的每个模型根据前述任意权利要求进行设计。
21.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，一个铰链设计在尺寸上是可缩放的，以适应多个不同的屏幕尺寸。
22.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，其中，一个铰链类型具有可调整的扭矩，以适应多个不同的屏幕尺寸。
23.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法被用于设计便携式、笔记本式、上网本式、智能本式或类似蛤壳型计算设备或者具有与这些设备中的任意设备相类似的外观的设备。
24.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法被用于设计图形输入板式或长条型计算设备或者具有与这些设备中的任意设备相类似的外观的设备。
25.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法被用于设计滑动型计算设备或者具有与这些设备中的任意设备相类似的外观的设备。
26.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法被用于设计可改装式计算设备。
27.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法被用于设计一体式计算设备。
28.根据前述权利要求中任一权利要求所述的方法，该方法被用于设计任意计算设备，包括但不局限于个人计算机、移动电话、智能电话、PDA、便携式媒体设备、便携式导航系统或电子书。
29.一种根据前述权利要求中任一方法权利要求所设计的计算设备。
30.一种具有一个或多个可再充电式电池的计算设备，该可再充电式电池置于掌托之下。
31.一种根据权利要求30所述计算设备，其中一个电池组位于左侧掌托之下，以及在形状和大小上与第一电池组相同但被反向的另一电池组被置于右侧掌托之下。
32.一种具有第一电池组和另一电池组的计算设备，所述另一电池组在形状和大小上与所述第一电池组相同但被反向。
全文摘要
一种用于灵活且可缩放的计算设备的系统架构，以被用于各种类型、形态因数、模型和大小的设备。可以具有单壳机身设计的一个或多个底架提供结构支撑和部件布局位置。部件被置于针对它们的系统功能和端用户权益而预定的限定位置的。部件在任意数量的不同设备类型、形态因数、模型和大小之间是公共和基本类似的。
文档编号G06F1/16GK102971682SQ201180032334
公开日2013年3月13日 申请日期2011年5月11日 优先权日2010年5月11日
发明者H·布罗根, G·海因斯 申请人:戴尔产品有限公司