太阳城集团

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导电性振动阻尼隔离器.pdf

摘要
申请专利号:

太阳城集团CN201380007162.1

申请日:

2013.01.15

公开号:

CN105164447A

公开日:

2015.12.16

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情: 发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):F16F 7/104申请公布日:20151216|||实质审查的生效IPC(主分类):F16F 7/104申请日:20130115|||公开
IPC分类号: F16F7/104 主分类号: F16F7/104
申请人: 3M创新有限公司
发明人: T·Y·陈; 陆松; A·莫希尤丁
地址: 美国明尼苏达州
优先权: 61/592,335 2012.01.30 US
专利代理机构: 北京市金杜律师事务所11256 代理人: 酆迅
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法律状态
申请(专利)号:

CN201380007162.1

授权太阳城集团号:

||||||

法律状态太阳城集团日:

2017.05.10|||2016.01.13|||2015.12.16

法律状态类型:

发明专利申请公布后的视为撤回|||实质审查的生效|||公开

摘要

太阳城集团本发明是一种导电隔离器,所述导电隔离器包括阻尼结构、定位在所述阻尼结构内的导电桥接部件、在所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间的轴向接触点和在所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间的径向接触点。

权利要求书

权利要求书
1.  一种导电隔离器,其包括:
阻尼结构;
导电桥接部件,所述导电桥接部件定位在所述阻尼结构内;
轴向接触点,所述轴向接触点位于所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间;和
径向接触点,所述径向接触点位于所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间。

2.  根据权利要求1所述的导电隔离器,其中所述导电隔离器包括至少三个导电桥接部件。

3.  根据权利要求2所述的导电隔离器,其中所述导电桥接部件定位成彼此相隔约120°。

4.  根据权利要求2所述的导电隔离器,其中所述导电桥接部件形成U形。

5.  根据权利要求1所述的导电隔离器,其中所述径向接触点从组件的齐平侧壁突出。

6.  根据权利要求1所述的导电隔离器,包括对于每个导电桥接部件两个同心地排列的轴向接触点。

7.  根据权利要求1所述的导电隔离器,其中所述阻尼结构为环的形状。

8.  根据权利要求1所述的导电隔离器,其中所述阻尼结构是由弹性体材料形成的。

9.  一种装置,包括:
导电隔离器,所述导电隔离器包括:
阻尼结构;
导电桥接部件,所述导电桥接部件定位在所述阻尼结构内;
径向接触点,所述径向接触点位于所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间;和
轴向接触点,所述轴向接触点位于所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间;和
组件,所述组件容纳所述导电隔离器,所述组件包括:
插入板;和
螺丝,所述螺丝能够接合所述插入板中的通孔。

10.  根据权利要求9所述的装置,其中所述导电隔离器包括至少三个导电桥接部件。

11.  根据权利要求9所述的装置,其中所述径向接触点从组件的齐平侧壁突出。

12.  根据权利要求9所述的装置,其中所述阻尼结构为环的形状。

13.  根据权利要求9所述的装置,其中所述阻尼结构是由弹性体材料形成的。

14.  一种通过隔离器来提供电连接的方法,包括:
提供隔离器,其中所述隔离器包括容纳在非导电阻尼结构内的导电桥接部件;以及
在所述导电桥接部件和非导电阻尼结构之间促成径向接触点和轴向接触点。

15.  根据权利要求14所述的方法,还包括将所述隔离器定位在组件内。

16.  根据权利要求15所述的方法,还包括在所述导电桥接部件和所述组件之间促成径向接触点。

17.  根据权利要求16所述的方法,还包括在所述导电桥接部件和所述组件的螺丝之间促成所述径向接触点。

说明书

说明书导电性振动阻尼隔离器
相关申请的交叉参考
本申请要求2012年1月30号提交的美国临时专利申请61/592,335的权益,其公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
本发明整体涉及振动阻尼隔离器。具体地讲,本发明是一种导电性振动阻尼隔离器。
背景技术
部件的导电隔离可向系统性能提供许多益处。然而,如果需要导电性,则必须把允许电连接引进设计,而连接被故意保持分离。
当前,通常使用减少振动和噪音的隔离器来解决冲击和振动问题。对于需要导电性的应用,例如接地或电磁干扰(EMI),可将单独的“金属夹”附接到某些部件以接通电连接。虽然此方法可能在建立电连接方面有效,但金属夹可因引入振动传输路径而降低隔离器的性能。此外,必须对设计进行修改以仅起到一个目的,桥接电连接。
发明内容
在一个实施例中,本发明是一种导电隔离器,所述导电隔离器包括:阻尼结构;导电桥接部件,所述导电桥接部件定位在所述阻尼结构内;轴向接触点,所述轴向接触点位于所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间;以及径向接触点,所述径向接触点位于所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间。
在另一实施例中,本发明是一种装置,所述装置包括导电隔离器和容纳所述导电隔离器的组件。所述导电隔离器包括:阻尼结构;导电桥 接部件,所述导电桥接部件定位在所述阻尼结构内;轴向接触点,所述轴向接触点位于所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间;以及径向接触点,所述径向接触点位于所述阻尼结构和所述导电桥接部件之间。所述组件包括插入板和螺丝,所述螺丝能够与在所述插入板中的安装孔接合。
在另一个实施例中,本发明是一种通过隔离器来提供电连接的方法。所述方法包括:提供隔离器,所述隔离器具有容纳在非导电阻尼结构内的导电桥接部件;和在所述导电桥接部件和所述非导电阻尼结构之间促成径向接触点和轴向接触点。
附图说明
图1a是本发明导电隔离器的透视图。
图1b是本发明导电隔离器的俯视图。
图2是位于底座组件中的本发明导电隔离器的剖视图。
图3a是本发明底座组件的螺丝的透视图。
图3b是本发明底座组件的螺丝的剖视图。
图3c是本发明底座组件的螺丝的俯视图。
图4a底座组件中的本发明导电隔离器沿图1b所示线A-A的的剖视图。
图4b是本发明导电隔离器的导电桥接部件的放大剖视图。
图4c是本发明导电隔离器的导电桥接部件的透视图。
具体实施方式
图1a和图1b分别示出本发明导电隔离器10的透视图和俯视图。导电隔离器10包括非导电阻尼结构12,所述非导电阻尼结构具有可接通电连接的内模制导电部件。所述导电部件被捕获在阻尼结构12内且足够软,以致所述导电部件对导电隔离器10的总体阻尼性能没有显著的影响。通过将所述导电部件并入到阻尼结构12中桥接电连接,同时仍允许高阻尼隔离器像所预期的那样起作用。导电隔离器10排除单独的 接地部件,允许在一个简单的单元中具有阻尼性能和导电性。此外,导电隔离器10具有完全可调的高度、内径、外径、凹槽直径和肋几何形状。导电隔离器10也可用任何可注模材料制造。
图2示出定位在组件14中的导电隔离器10的剖视图。如在图2中可见,导电隔离器10包括阻尼结构12、导电桥接部件16、径向接触点18和轴向接触点20。组件14包括插入板22以及定位穿过插入板22的螺丝、支柱、榫钉或插销24。插入板22可包括例如金属片或印刷电路板。在某些实施例中,插入板22与螺丝24分开。在其他实施例中,插入板22与相关的螺钉24为一体的。在一个实施例中,组件14为底座组件。
径向接触点18被专门设计成从组件14的齐平侧壁突出,以确保在每一次安装取向(无论水平的还是垂直的)期间与螺丝24的连接。在一个实施例中,径向接触点18从组件14的齐平侧壁突出约标称0.1mm,包括公差在内不超过约0.2mm。
齐平接触点可能不足以确保在每一次安装期间的径向连接。螺丝对阻尼结构的预压缩将使材料向内膨胀,从而降低螺丝作用于导电桥接部件上的接触压力。这降低了连接置信度且可给导电隔离器造成功能问题。径向刚度也因接触表面积增加而无意地增大。
为解决此问题,每个导电桥接部件16包括两个同心地排列的轴向接触点20。轴向接触点20被设计成接通与被捕获在凹槽内的插入板22的电连接。轴向接触点20直接对齐以允许在凹槽捕获部件的顶表面和底表面上的接触。这是为了确保导电隔离器10到组件14的任何安装取向,并且一旦在螺丝24被安装之后允许更好的夹持。
当阻尼结构12的顶半部和底半部从螺丝24向下压缩时,小部分力转移到导电桥接部件16的顶部和底部,从而使导电桥接部件16夹持到插入板22上以确保顶表面和底表面上接触点。内置此行为以补偿导电隔离器10上的凹槽厚度和组件14中的实际插入板22厚度之间的公差。
图3a、图3b和图3c分别示出螺丝24的透视图、剖视图和俯视图。尽管本发明书的剩余部分将提及螺丝,但本领域的技术人员将了解,也 可使用支柱、榫钉或插销,而此并不背离本发明的预定范围。在一个实施例中,螺丝24为包括主体26、头部28和螺纹部分30的带肩螺丝。螺丝24可由任何合适的导电材料制成,包括(但不限于):金属和塑料,例如不锈钢、低碳钢、SECC、ABS、PC/ABS或PC。在一个实施例中,螺丝24的长度介于约8.2mm和约8.4mm之间,其中主体26的长度介于约3.7mm和约3.9mm之间,头部28的长度介于约0.4mm和约0.6mm之间且螺纹部分30的长度介于约3.9mm和约4.1mm之间。在一个实施例中,螺丝24具有介于约8.9mm和约9.1mm之间的外径(OD)和介于约4.7mm和约4.9mm之间的内径(ID)。
一般来讲,隔离器的核心功能是确保螺丝不接触被捕获在内部的组件。组件中的任何短路可产生传输路径,使得例如无法以非导电阻尼结构来实现既可完全隔离又可为导电的索环。使用非导电阻尼结构来实现导电性的唯一方法是引入导电桥接部件。
图4a示出导电隔离器10沿图1b所示线A-A的剖视图。图4b示出围绕导电桥接部件16的放大的剖视图且图4c示出导电桥接部件16的透视图。导电桥接部件16使阻尼结构10失去其隔离功能。然而,可通过创新设计以及对薄的软导电材料的使用来保持功能性能。导电桥接部件16可由适于形成电连接的任何材料形成。例如,导电桥接部件16可由薄铝或具有良好导电特性特性的任何金属材料形成。如从图4a到图4c可见,导电桥接部件16为“U”的形状且包括:第一区段32,所述第一区段具有第一端32a和第二端32b;第二区段34,所述第二区段被附接到第一端32a;和第三区段36,所述第三区段被附接到第二端32b。在某些实施例中,第二区段34和第三区段36中每一个还分别包括朝离开由导电桥接部件16形成的U形的方向延伸的凸缘38,40。导电桥接部件16的第一区段32、第二区段34和第三区段36中每一个可包括通孔42。在一个实施例中,第一区段32的长度介于约1.8mm和约2.0mm之间且第二区段34和第三区段36的长度介于约1.6mm和约1.8mm之间。在一个实施例中,第一区段32、第二区段34和第三区段36的宽度为约1.9mm至约2.1mm,其中第二区段34和第三区段36彼此相隔开介于约 1.4mm和约1.6mm之间。在一个实施例中,当导电桥接部件16包括凸缘时,凸缘38,40分别朝离开第二区段34和第三区段36的方向延伸介于约0.25mm和约0.35mm之间。
导电桥接部件16提供对促成隔离器10内的电连接所需的接触。使用导电隔离器10,在其中导电隔离器10被捕获的组件14中的凹槽处和在其中安装相应螺丝24的内径处接通电连接。导电桥接部件16的存在增加总体刚度,并且允许直接振动传输路径移入和移出系统。导电隔离器10因此允许保持功能阻尼性能,同时还是导电的。
尽管导电桥接部件16是提供导电性的主要结构,但其保持尽可能的薄以限制刚度。在一个实施例中,导电桥接部件16具有介于约0.1mm和约0.3mm之间的厚度,其中0.2mm为标称厚度。
在一个实施例中,导电桥接部件16被设计成包裹于凹槽周围以允许轴向加肋如所预期的那样起作用,从而加强性能保持能力。在一个实施例中,导电隔离器10包括至少三个导电桥接部件16,所述导电桥接部件定位成彼此相隔约120°,以不管导电隔离器10的安装取向如何而确保接触。由于导电隔离器10在所有表面上均为对称的,因此不管导电隔离器10朝向哪个方向,导电隔离器10都可被拾取和安装。此外,导电桥接部件16的U形设计专门用于增强接触。当上紧螺丝24时,轴向预压缩将金属部件夹持于凹槽内。这也使径向接触点18略微朝螺丝24向内推动,从而加强径向接触。
导电桥接部件16定位在阻尼结构12内,在一个实施例中,所述阻尼结构是由弹性体材料制成。阻尼结构12提供自冲击或振动输入的能量耗散,从而减少可能对例如硬盘驱动器有害的高水平加速度的影响。阻尼结构12可为环的形状且应对来自增强接触的增加刚度副作用,从而降低因添加导电桥接部件16而人为地增加的径向刚度。阻尼结构12可由任何合适的高阻尼和可模制弹性体材料形成。合适的弹性体材料的例子包括(但不限于)聚氨酯(PU)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和硅树脂。阻尼结构可通过任何合适的方法制成,例如注模或压缩模制。 在一个实施例中,阻尼结构具有介于约9.9mm和约10.1mm之间的外径和介于约4.9mm和约5.1mm之间的内径。
重新参照图2,阻尼结构12充当插入板22与导电桥接部件16和螺丝24之间的缓冲垫。在其中组件的重量沿径向方向作用于导电隔离器10上的垂直安装情形期间,阻尼结构12压缩,从而沿径向方向赋予某一非常需要的摇摆空间,从而降低径向刚度。阻尼结构12中的通孔42和导电桥接部件16的设计允许出现供偏转的空间而且有助于可制造性。
作为另外一种选择,如果需要额外的刚度降低,则可在阻尼结构12中设计凹槽。
实例
本发明在以下实例中有更具体的描述,所述实例仅为说明性的,因为本发明范围内的许多修改形式和变型对本领域的技术人员将显而易见。除非另外指明,否则下述实例中记述的所有份数、百分比和比率均以重量计。
性能计算
通过比较导电隔离器与非导电隔离器相比的刚度变化来实施先知计算。计算的目的是检查导电隔离器是否被设计成在沿轴向取向和径向取向的刚度方面尽可能接近于非导电隔离器。通过匹配刚度,保持隔离器的性能。
在进行计算时,假定:沿轴向方向和径向方向用作于隔离器上的重量正好为0.1kg;沿径向方向的非导电隔离器的接触面积为内径表面的约33%;且所有尺寸均为标称的,而不包括被作为因素计入用于刚度计算的尺寸的最大公差或最小公差。因此,实际值可能有所不同。所评估的材料为具有在120hz和30℃(标称硬盘驱动器操作状态)下取得的特性的C-8002。C-8002为可从印第安纳州印第安纳波利斯市(Indianapolis,IN)的E-A-R,AearoTechnologies公司购得的热塑性弹性体(TPE)固体热塑性隔离器。
负载面积值为介于隔离器(肋表面)与螺丝/组件之间的主要接触面积。肋被假定为具有长度乘以宽度时所计算出的面积的矩形。
膨胀面积值为其中阻尼结构将在施加负载时偏转/膨胀的预期面积。其被假定为肋几何形状的边。
形状因数值为负载面积除以膨胀面积。其可用于检查肋刚度而且是为稍后计算Ecorrected值所需要的。
杨氏模量(E)值衍生自处于120hz和30℃下的C-8002的材料列线图。
损耗因数值衍生自处于120hz和30℃下的C-8002的材料列线图。
修正杨氏模量(Ecorrected)值考虑到几何形状,从而允许对材料的模量进行更精确的计算。将形状因数代入公式(I)以更新相对于几何形状的E值。
公式(I):Ecorrected=(4/3)*(E)*(1+S^2),
其中E为杨氏模量且S为形状因数。
使用修正杨氏模量(Ecorrected)和阻尼结构接触(在负载下,通常为肋)的尺寸计算出刚度。使用公式(II)计算出在轴向负载状态或径向负载状态下的部件的近似刚度。
公式(II):刚度(k)=(Ecorrected)*(接触阻尼结构的长度)*
(接触阻尼结构的宽度)/(接触阻尼结构的厚度)
如果存在一系列接触阻尼结构,例如当几个肋接触时,则把刚度加在一起以得到总数。
当已知刚度时使用公式(III)计算出自然频率。
公式(III):Fn=0.16*平方(k/重量),
其中重量被假定为大约0.1kg,2.5英寸硬盘驱动器(HDD)的常见重量。
非导电隔离器和导电隔离器的特性和轴向计算示出于下表1中。
表1。轴向计算

如通过表1中的数据可见,轴向计算示出对于非导电隔离器和导电隔离器完全相同的特性。隔离器被设定介于加肋之间,使得在压缩期间,轴向刚度变化是可以忽略的,因为每一肋下面的面积保持相同。
非导电隔离器和导电隔离器的特性和径向计算示出于下表2中。
表2。径向计算

通过表2中的数据可见,径向计算示出添加隔离器使刚度增加略超过大约8%。然而,此计算没有考虑到隔离器因与标称状态的公差差异而作用于径向区段上的附加力。
虽然已参考优选实施例来描述本发明,但是本领域的技术人员应当认识到,在不脱离本发明的精神和范围的前提下,可在形式上和细节上做出修改。

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导电性 振动 阻尼 隔离器
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