ES2248557T3 - Caja con nervios de absorcion de golpes pasantes. - Google Patents

Abstract

Una caja protectora para proporcionar protección y permitir un manejo enérgico para un componente o dispositivo delicado o frágil que se guarde en ella, comprendiendo la caja uno o más componentes rígidos estructurales (10) y uno o más componentes (20) que proporcionan una capa superficial continua y de tacto suave sobre al menos una parte de uno o más de los componentes estructurales rígidos (10), estando dicho componente de capa superficial (20) de tacto suave situado en la cara externa de la caja con respecto al componente o componentes estructurales rígidos (10), y teniendo dicho componente de capa (20) de tacto suave uno o más nervios de bajo módulo que sobresalen de ella y que pasan a través de dichos componentes estructurales rígidos (10), estando dichos nervios situados de modo que sitúen y asienten el componente o dispositivo delicado o frágil cuando esté guardado, y de modo que permitan un manejo enérgico del componente o dispositivo cuando el componente o dispositivo esté guardado en la caja.

Description

Caja con nervios de absorción de golpes pasantes.

La presente invención se refiere a una caja protectora que usa una estructura de soporte única para soportar un manejo enérgico, y a la fiabilidad de dicha caja, basada en nervios enterizos de bajo módulo que pasan a través del o de los componentes rígidos de la estructura, y que se originan preferentemente a partir de uno o más componentes de superficie de tacto suave. Estos nervios proporcionan medios para soportar un manejo enérgico y pueden usar ventajosamente un material componente común de tacto suave que puede proporcionar también estanqueidad a la caja. También se refiere a un procedimiento para fabricar una caja protectora que tiene nervios enterizos de bajo módulo que pasan a través del componente o componentes, preferiblemente de uno o más componentes de superficie de tacto suave que pueden también proporcionar obturación a la caja.

Los dispositivos electrónicos portátiles y dispositivos personales de tipo similar, como teléfonos móviles, buscapersonas, asistentes personales digitales u ordenadores de bolsillo (PDAs), dispositivos de juegos, reproductores electrónicos de música, grabadores de voz, sistemas de posicionamiento global (GPS), cámaras digitales y convencionales, etc, se han convertido en dispositivos de uso común en la sociedad actual. Estos dispositivos personales han encontrado aplicación en todos los aspectos de la vida, incluyendo actividades personales y/o profesionales. En la mayor parte de los entornos y en particular en entornos industriales y/o al aire libre, este tipo de dispositivos están sometidos a un manejo brusco, expuestos a sufrir impactos ocasionales debidos a caídas o choques, o bien expuestos a líquidos, polvo, alimentos, grasa, y humedad, entre otros contaminantes. Así, para continuar funcionando correctamente en tales ambientes, estos tipos de dispositivos necesitan una caja protectora que proporcione resistencia a impactos, un cierre estanco frente a líquidos u otros contaminantes, y que, preferentemente, proporcione protección tanto para los componentes internos delicados como para los componentes electrónicos especialmente delicados.

La incorporación de los llamados elementos de tacto suave a la superficie de estos dispositivos es bien conocida, y proporciona una gama de ventajas estéticas, ergonómicas y de funcionamiento para el dispositivo y su uso. Véase por ejemplo la patente U.S. nº 5.563.674, que describe los aspectos "ergonómicos" del tacto suave, y de forma específica sus características antideslizantes (por ejemplo, para evitar que se caiga una cámara). Análogamente, la patente GB 2.348.391 muestra también las características de tacto suave en dispositivos y el procedimiento de moldeo del tacto suave. Otro dispositivo con elementos de tacto suave es conocido del documento EP 1.098.389 A.

A su vez hay un gran interés en fabricar estos dispositivos tan compactos como sea posible y obtener el mayor número de funciones en el mínimo volumen. En la técnica anterior se ha intentado resolver estos problemas de varias maneras. Respecto al manejo enérgico, esto es, lo que normalmente conocemos como resistencia al impacto o tenacidad, hay pequeños productos electrónicos portátiles como PDAs y ordenadores portátiles que usan pantallas táctiles de vidrio, que están muy expuestas a daños o averías debidos a caídas o a golpes involuntarios. El problema se agrava por el hecho de que estos dispositivos son pequeños, portátiles, diseñados para ser usados en cualquier lugar, caros y frágiles. Las cajas normales "robustas" permiten el manejo enérgico al guardar el dispositivo en una envoltura grande y voluminosa y al usar piezas insertas o monturas capaces de absorber golpes. Véase por ejemplo la patente U.S. nº 6.144.552 y la Publicación Alemana DE 19.830.264. El tamaño de este tipo de envase y los resultados para el usuario descartan su uso en numerosas situaciones.

Igualmente, si las partes de apertura, cierre y/o móviles de una caja se diseñan para poder cerrarse repetidamente de forma estanca a líquidos, polvo y similares, normalmente se cierran con una o más juntas de estanqueidad hechas de un material alveolar o deformable. Sin embargo, es bien sabido que estas juntas pierden estanqueidad con el tiempo y con la exposición a la contaminación ambiental y a los líquidos de limpieza, como también debido a las diferencias térmicas de dilatación/contracción. Además, se requiere también el uso de fases de montaje y fabricación adicionales solamente para añadir y ajustar las juntas, y si no están acopladas y ajustadas adecuadamente tras cada operación de apertura y cierre, no funcionan siempre de forma efectiva. En la patente U.S. nº 5.373.458 se muestra que un reborde sobremoldeado de un material elástico puede proporcionar una caja con una junta y una superficie táctil pero con resistencia limitada a los impactos, y además es necesario un mayor número de juntas elásticas.

Por consiguiente, existe la necesidad de una caja protectora que tenga las ventajas de un material de superficie de tacto suave deseable por ergonomía y estética y que proporcione también un cierre estanco eficaz contra líquidos y polvo, así como nervios pasantes orientados en varias direcciones y altamente eficaces contra el manejo enérgico. Preferentemente se proporcionan simultáneamente combinaciones de estas características. Además, es deseable que el número de piezas, fases de montaje, y por tanto el coste, pueda reducirse.

Por lo tanto, según la presente invención, se proporciona una caja protectora que procura protección y manejo enérgico para un componente o dispositivo delicado o frágil que pueda ser guardado, comprendiendo la caja uno o más componentes estructurales rígidos y uno o más componentes de superficie de tacto suave, y teniendo uno o más nervios de bajo módulo que están diseñados apropiadamente para situar y asentar el componente o dispositivo cuando esté guardado, originándose dichos nervios a partir del componente de superficie de tacto suave, y pasando a través del componente o componentes estructurales rígidos para proporcionar protección y manejo enérgico para el componente o dispositivo cuando está guardado en la caja. El componente con superficie de tacto suave comprende preferentemente una capa superficial sobre al menos una parte de uno o más de los componentes estructurales rígidos, y más preferentemente, las secciones de la capa superficial compuestas del componente de tacto suave tienen un espesor de 0,05 a 5 milímetros.

En otra realización, la caja protectora tiene un componente estructural móvil que (a) se abre para ofrecer una abertura para recibir o extraer el dispositivo que está protegido en su interior y que (b) se cierra para proporcionar una junta continua esencialmente estanca a líquidos y polvo gracias al componente o componentes de tacto suave. También se ha observado que el componente de tacto suave se puede fabricar ventajosamente de un material plástico de bajo módulo, preferentemente un elastómero termoplástico.

Se proporciona además un procedimiento para fabricar una caja protectora que comprende al menos un componente rígido estructural y al menos un componente con una superficie de tacto suave que tiene al menos uno o más nervios de bajo módulo para situar y asentar un componente o dispositivo guardado en la caja, originándose tales nervios en el componente de superficie de tacto suave y que pasan a través del componente o componentes estructurales rígidos, comprendiendo el procedimiento las etapas de (a) moldear primero el componente o componentes rígidos y (b) a continuación unir sobre el primer componente los nervios pasantes y la superficie de tacto suave. Preferentemente, los nervios pasantes y la superficie de tacto suave se moldean sobre la superficie del primer componente o componentes rígidos obtenidos en la etapa (a), moldeándolos a continuación sobre el primer componente, utilizando un procedimiento de moldeo en dos etapas, moldeo por inserción o sobremoldeo.

La figura 1 es una vista en perspectiva de despiece que muestra la sección rígida (10) y la sección (20) de bajo módulo (de tacto suave) de la parte inferior de la caja protectora, en la cual los nervios de bajo módulo (21 y 22) son bastante delgados y planos y pasan a través de ranuras de la sección rígida (11 y 12, respectivamente) y permiten un manejo enérgico; dicha parte inferior se podrá adaptar para un componente o dispositivo electrónico que se vaya a guardar en la caja.

La figura 2 es una perspectiva de la parte inferior de la caja (30) con la sección rígida (10) y la sección de bajo módulo (20) juntos, y con los nervios de bajo módulo (21 y 22) sobresaliendo a través de la sección rígida, y situados para recibir y asentar un dispositivo o componente electrónico que quedará guardado para su protección.

La figura 3 es una vista en perspectiva de despiece que muestra la disposición de la parte inferior (30) de la caja, la parte superior (40) de la caja y la ventana protectora opcional abisagrada (60) con un dispositivo PDA opcional (50) que quedará guardado para su protección cuando el dispositivo completo esté ensamblado. En la parte superior (40) de la caja se puede ver también que se usan materiales rígidos y de bajo módulo y tacto suave para proporcionar nervios pasantes resistentes a los impactos, para proporcionar la ubicación y el asentamiento deseados para el dispositivo electrónico.

Como se ha mencionado anteriormente, una realización de la presente invención es una caja protectora que tiene uno o más nervios delgados de bajo módulo que se originan preferentemente a partir de un componente con superficie de tacto suave y que pasan a través del componente o componentes rígidos estructurales para proporcionar medios para protección y manejo enérgico de un componente o dispositivo frágil o delicado guardado en ella. También se refiere a un procedimiento para fabricar una caja protectora de este tipo, preferentemente mediante un procedimiento de moldeo en dos etapas o de sobremoldeo que produzca los nervios pasantes y la superficie de tacto suave.

En una realización, la presente invención se refiere a una caja protectora que usa una estructura de soporte única para soportar un manejo enérgico y a la fiabilidad de dicha caja, basada en nervios delgados de bajo módulo que preferentemente tienen su origen en un componente con una superficie de tacto suave y que pasan a través del componente o componentes rígidos de la estructura. Este concepto emplea preferentemente un material de superficie de tacto suave fabricada junto con moldeo en dos etapas (o una tecnología equivalente de moldeo tal como sobremoldeo o moldeo por inserción), unido con un diseño apropiado que permite que los nervios pasantes sean moldeados en la etapa de tacto suave (normalmente la segunda etapa en el moldeo de dos fases). Estos nervios se diseñan entonces apropiadamente para proporcionar la forma geométrica exacta necesaria para situar y asentar los componentes electrónicos valiosos y frágiles o dispositivos electrónicos individuales, mientras proporcionan capacidad de absorción de energía dinámica en muy poco espacio. Se obtienen muchas ventajas en la fabricación de un dispositivo con múltiples nervios delgados de bajo módulo moldeados de una sola pieza para formar una caja fabricada con material de mayor módulo para proporcionar un envasado fiable y absorción de la energía de impactos con una caja del mínimo tamaño o volumen. La caja se usa para guardar partes, componentes o dispositivos electrónicos individuales frágiles y evitar su avería o rotura debidos a caídas u otros accidentes.

El utilizar nervios diseñados y situados con precisión, moldeados en una sola pieza a partir de material de bajo módulo en el interior de una caja rígida de un mayor módulo proporciona una estructura de tipo "híbrido" que proporciona robustez y fiabilidad en el manejo enérgico y envasado. El material de mayor módulo proporciona la tenacidad necesaria para un uso brusco y los "nervios" de bajo módulo permiten un manejo enérgico. Estos nervios están moldeados preferentemente como "protuberancias pasantes" hacia y a través de una gama de tipos de aberturas en los componentes rígidos o de mayor módulo que forman el envase, tales como agujeros redondos, agujeros cuadrados, ranuras delgadas o formas más complejas como formas en "S", "X", "T", "O", "V" o en forma de estrella. El diseño y optimización de nervios va en función de la masa del objeto que se va a proteger, del módulo del material y de la longitud y espesor del nervio. Se pueden escoger y diseñar estructuras reales de nervios para las combinaciones deseadas de apoyo, situación, acolchamiento, aislamiento y protección del dispositivo que se ha guardado en la caja. El diseño de los nervios proporciona protección contra un manejo enérgico de forma extremadamente eficaz en un espacio muy pequeño, obteniendo de este modo cajas simples, compactas, cómodas para el usuario y robustas. En un procedimiento preferente de moldeo de inyección en dos etapas, la operación de fabricación completa puede llevarse a cabo en el interior de una única máquina, y bajo un control geométrico total y preciso. Esto permite una precisión suma en la creación de la geometría, aumentando de este modo la fiabilidad global del envase y la capacidad del diseñador para "confeccionar a medida" según su criterio los nervios para manejo enérgico. También es posible diseñar el componente rígido de mayor módulo para que tenga un elemento de soporte o base en o cerca de la abertura de paso para un posterior sobremoldeo del material pasante de bajo módulo y de este modo proporcionar soporte óptimo y de manejo enérgico para el dispositivo guardado en la caja.

En una realización preferente se usa un componente con una superficie de material de tacto suave que puede proporcionar simultáneamente el efecto de superficie de tacto suave y el nivel deseado de resistencia ante un manejo enérgico y resistencia al impacto en los nervios que pasan a través del componente rígido. Otra característica adicional muy deseable para una superficie de tacto suave con un saliente o nervio pasante es la posibilidad de ser diseñada con suficientes propiedades de flexión y de ser situada en la posición necesaria para proteger y proporcionar energía de activación a un botón, tecla, pestillo o conmutador del dispositivo guardado en la caja o a un mecanismo aislado situado en la propia caja como podría ser un mecanismo de enganche. La superficie externa (directamente opuesta al nervio o saliente en el interior) puede ser en efecto un botón activo o tecla que permita al nervio o saliente de la cara interna actuar sobre el dispositivo guardado en el interior de la caja completamente estanca o sobre el mecanismo de enganche de la caja estanca. En una realización preferente adicional el material de tacto suave que se usa también en el componente de superficie de tacto suave se utiliza para proporcionar una junta entre todas las partes móviles o desmontables adyacentes de la caja mediante un diseño de componentes apropiado y con técnicas de moldeo que aseguren que se obtiene un contacto constante y suficiente para hacer todas las juntas estancas. De este modo, las superficies de obturación pueden seguir trazos usuales planos y rectos (es decir, lineales), o bien pueden consistir en cualquier clase de contornos o curvas que sean muy difíciles o imposibles de conseguir con juntas de piezas separadas pero que pueden ser deseables por motivos estéticos o para alojar formas de juntas adaptadas a las diferentes ubicaciones a través de las cuales se requiere el acceso para guardar o extraer el dispositivo, las baterías o pilas o los puertos de periféricos o de
conexión.

Los nervios para manejo enérgico y/o las superficies de tacto suave se pueden fabricar con cualquier material plástico de bajo módulo, incluyendo termoplásticos adecuados tales como elastómeros termoplásticos, vulcanizados de elastómeros termoplásticos, vulcanizados de siliconas termoplásticas o resinas termoendurecibles, cualquiera de los cuales puede ser opcionalmente espumado para proporcionar blandura adicional para el efecto de superficie de tacto suave y/o para las necesidades de manejo enérgico en los nervios pasantes. Un elastómero termoplástico particularmente adecuado es un polímero termoplástico poliuretano (TPU), preferentemente un material de TPU moldeable por inyección tal como Pellethane 2102-75 A suministrado por The Dow Chemical Company. Otro material adecuado es una espuma de poliuretano termoestable, capaz de proporcionar una superficie protectora suficiente. Otros materiales adecuados incluyen otros elastómeros termoplásticos (TPEs) tales como una poliolefina TPE o un copolímero en bloque de estireno-etileno/butileno-estireno (SEBS). Se describen elastómeros termoplásticos adecuados, por ejemplo, en Billmeyer, F. Textbook of Polymer Science, Interscience Publishers, New York N.Y. (1965) y en Kirk-Othmer Science of Chemical Technology, 4ª edición, John Wiley & Sons, New York (1993).

Cuando se emplea una capa de superficie de tacto suave, el espesor de esta capa es típicamente del orden de 0,05 a 5 milímetros, preferentemente de al menos 0,5 mm, siendo utilizables capas de superficie de tacto suave de mayor espesor, de hasta 25 mm, en casos en los que el material es alveolar.

La realización preferente utiliza moldeo de inyección en dos etapas para la fabricación más eficaz de los componentes y por consiguiente los materiales de los nervios deben ser termoplásticos y suficientemente compatibles con el material de la caja para conseguir la unión necesaria. Se pueden emplear también otros procedimientos generalmente conocidos en la industria del moldeo que proporcionen la combinación deseada de nervios pasantes y de forma opcional los efectos de tacto suave y estanqueidad. En general, otro procedimiento similar podría permitir también el uso de materiales no termoplásticos.

En el diseño de nervios delgados para permitir un manejo enérgico se emplea poliuretano termoplástico (TPU) con un intervalo de espesores que va desde los 0,75 mm a 1,5 mm. (El espesor y la geometría del nervio son críticos en relación a la capacidad de absorber energía y variables según sea necesario). Estos nervios se moldean de una sola pieza en el interior de un alojamiento de policarbonato (PC) de alta resistencia pasando a través de hendiduras delgadas realizadas en el alojamiento de policarbonato en la primera etapa del procedimiento de moldeo. Al emplear moldeo de inyección en dos etapas, el material de TPU se inyecta inmediatamente a continuación del PC en el interior de un molde que proporciona geometría modificada, creando de esta forma nuevas características en el componente ya existente, en este caso del segundo material, el TPU. El poder moldear juntos estos dos materiales diferentes pero compatibles de una sola pieza en la misma máquina de moldeo proporciona una fabricación del envase con forma precisa a un coste muy razonable. Esta creación de forma o geometría precisa es la base de la fiabilidad
del envase.

Se puede seleccionar el material rígido de entre una amplia gama de resinas plásticas aplicadas en ingeniería, incluyendo polímeros estirénicos y copolímeros tales como el poliestireno y ABS, policarbonatos tales como CALIBRE 401-18 policarbonato (PC), un material resistente fabricado por The Dow Chemical Company, y resinas moldeables de nylon. Se podrían utilizar también materiales no termoplásticos como el magnesio, así como con una selección y diseño adecuados de la tecnología de fabri-
cación.

Las resinas anteriormente mencionadas, TPU y PC, son buenos ejemplos respectivamente de materiales tanto de bajo módulo como rígidos que proporcionan un buen equilibrio de las propiedades deseadas. Los dos materiales empleados en este ejemplo ilustrativo son representativos de un abanico de posibilidades mucho más amplio en lo que respecta a materiales. Otros termoplásticos y combinaciones de materiales rígidos y de bajo módulo son capaces también de proporcionar una estructura similar. Se han de seleccionar para proporcionar las combinaciones deseadas de procesabilidad, módulo, resistencia, rigidez y compatibilidad. Preferiblemente, en un procedimiento preferido de acuerdo con la presente invención, se pueden moldear por inyección en la misma máquina de moldeo por inyección, preferentemente en un procedimiento de moldeo de inyección en dos etapas o un procedimiento de sobremoldeo. Se podrían utilizar también materiales no termoplásticos como el magnesio con una selección y diseño adecuados de la tecnología de fabricación.

Claims (7)

1. Una caja protectora para proporcionar protección y permitir un manejo enérgico para un componente o dispositivo delicado o frágil que se guarde en ella, comprendiendo la caja uno o más componentes rígidos estructurales (10) y uno o más componentes (20) que proporcionan una capa superficial continua y de tacto suave sobre al menos una parte de uno o más de los componentes estructurales rígidos (10), estando dicho componente de capa superficial (20) de tacto suave situado en la cara externa de la caja con respecto al componente o componentes estructurales rígidos (10), y teniendo dicho componente de capa (20) de tacto suave uno o más nervios de bajo módulo que sobresalen de ella y que pasan a través de dichos componentes estructurales rígidos (10), estando dichos nervios situados de modo que sitúen y asienten el componente o dispositivo delicado o frágil cuando esté guardado, y de modo que permitan un manejo enérgico del componente o dispositivo cuando el componente o dispositivo esté guardado en la caja.

2. Caja protectora según la reivindicación 1, en la que las secciones de la capa superficial del componente de tacto suave tienen un espesor de 0,05 a 5 milímetros.

3. Caja protectora según las reivindicaciones 1 o 2, que tiene un componente de estructura móvil (60) adaptado para abrir y proporcionar una abertura para recibir o extraer un dispositivo que esté guardado y protegido y para cerrar y proporcionar una junta continua esencialmente estanca a líquidos y polvo gracias al componente o componentes de tacto suave.

4. Caja protectora según cualquiera de las reivindicaciones precedentes, en la cual el componente (20) de tacto suave está realizado con un material plástico de bajo módulo.

5. Caja protectora de acuerdo con la reivindicación 4, en la cual el material plástico del componente de tacto suave es un elastómero termoplástico de poliolefina, un vulcanizado de silicona termoplástica o un poliuretano termoplástico.

6. Un procedimiento para fabricar una caja protectora según cualquiera de las reivindicaciones anteriores comprendiendo el procedimiento las etapas de (a) primero moldear el componente o componentes rígidos y (b) a continuación unir sobre el primer componente los nervios pasantes y la superficie de tacto suave.

7. Un procedimiento según la reivindicación 6, en el cual los nervios pasantes y la superficie de tacto suave se moldean sobre el/los primeros componentes rígidos de la etapa (a), moldeándolos a continuación sobre el primer componente utilizando un procedimiento de moldeo en dos etapas, de moldeo por inserción o de sobremoldeo.