專利名稱：用于電磁干擾屏蔽的條帶墊圈的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及屏蔽墊圈，且更具體地說，涉及一種在封閉面上利用低閉合力來提供電 磁干擾(EMI)屏蔽或射頻干擾(RFI)屏蔽的條帶墊圈。
背景技術(shù)：
例如電視、收音機、計算機、醫(yī)療器械、商業(yè)機器、通信設(shè)備等電子設(shè)備的操作通 常通過在電子系統(tǒng)的電子電路內(nèi)產(chǎn)生射頻和/或電磁輻射來實現(xiàn)。商業(yè)電子罩殼(例如門 和入口面板、用于屏蔽計算機機箱和驅(qū)動器、陰極射線管(CRT)和自動電子模塊的外 殼)中不斷增加的操作頻率導致高頻電磁干擾(EMI)的水平提高。面對或配合門和入 n面板的金屬表面之間的任何間隙造成電磁輻射通過和形成電磁干擾(EMI)的可能性。 這些間隙還干擾來自EMI能量的沿著機箱表面行進的電流，所述EMI能量被吸收且引 導到地面。如果不進行恰當屏蔽，那么此類輻射可造成對無關(guān)設(shè)備的顯著干擾。因此，必須有 效屏蔽電子系統(tǒng)內(nèi)的所有射頻和電磁輻射源并將其接地。因而，最好在此類表面之間使 用傳導屏蔽物或墊圈來阻斷電磁干擾(EMI)通過。為了減輕EMI效應(yīng)，可采用能夠吸收和/或反射EMI能量的屏蔽墊圈將EMI能量限 制在源裝置內(nèi)，且將所述裝置或其它"目標"裝置與其它源裝置隔離。提供此類屏蔽物 作為插入在源裝置與其它裝置之間的阻擋物，且其通常被配置為封閉裝置的電子且接地 外殼。由于裝置的電路通常必須保持可接近以供維修等，因而向大多數(shù)外殼提供可打開 或可移除的入口，例如門、開口、面板或蓋子等。然而，即使在這些入口中的最平坦入 口與其相應(yīng)配合或結(jié)合表面之間，也可能存在間隙，其通過含有開口而降低屏蔽效率，輻射能量可通過所述開口泄漏或另外傳遞進入或離開裝置。此外，此類間隙表現(xiàn)外殼或 其它屏蔽物的表面和接地傳導性的不連續(xù)性，且甚至可通過充當一種形式的槽形天線來 產(chǎn)生次級EMI輻射源。在這方面，在外殼內(nèi)所誘發(fā)的容體或表面電流在屏蔽物中的任何 接口間隙上形成電壓梯度，所述間隙借此充當輻射EMI噪聲的天線。 一般來說，噪聲的 振幅與間隙長度成比例，間隙的寬度具有較不明顯的影響。為了填充外殼和其它EMI屏蔽結(jié)構(gòu)的配合表面內(nèi)的間隙，已經(jīng)建議使用墊圈和其它 密封物來維持整個結(jié)構(gòu)上的電連續(xù)性，且將例如濕氣和灰塵等污染物排斥在裝置內(nèi)部之外。此類密封物結(jié)合或機械附接或壓合到所述配合表面中的一者，且用于閉合任何接口 間隙，以通過在所施加壓力下遵照所述表面之間的不規(guī)則性來在其上建立連續(xù)傳導路 徑。因此，規(guī)定期望用于EMI屏蔽應(yīng)用的密封物具有不僅即使在壓縮下也提供電表面?zhèn)?導性而且還具有允許密封物符合間隙大小的彈性的構(gòu)造。密封物另外必須是耐磨的、制 造起來經(jīng)濟的且能夠經(jīng)受反復壓縮和釋放循環(huán)。用于填充物、護罩或涂層的傳導材料包括金屬或鍍金屬粒子、織物、網(wǎng)和纖維。優(yōu) 選金屬包括銅、鎳、銀、鋁、錫或合金(例如蒙乃爾合金)，其中優(yōu)選纖維和織物包括 天然或合成纖維，例如棉、羊毛、絲、纖維素、聚酯、聚酰胺、尼龍和聚酰亞胺?；蛘?， 可用其它傳導粒子和纖維(例如碳、石墨或傳導聚合體材料)來替代。這些屏蔽裝置可具有各種各樣的尺寸，以連續(xù)軋的形式供應(yīng)或根據(jù)長度切割。 一般 來說，這些屏蔽裝置通過鉚釘、焊接、螺釘?shù)雀浇拥酵鈿ぃ瑑?yōu)選地，使用已與屏蔽裝置 附接的連續(xù)軋制成形的條帶金屬夾。頒予Kitagawa的第5,008,485弓美國專利揭示一種傳導EMI屏蔽物，其包括由彈性 非傳導材料(例如橡膠等)形成的內(nèi)部密封組件，和涂覆在密封組件上方的外部傳導層。 傳導層的若干部分延伸超過密封組件以直接接觸外殼的與密封組件附接的邊緣。傳導層 由包含樹脂材料的傳導化合物形成，所述樹脂材料由碳黑、金屬粉末等填充以致使其為 導電性的。頒予Keyser等人的第5,028,739號美國專利揭示一種EMI屏蔽墊圈，其包括包裹在 精密網(wǎng)眼型針織或編織金屬絲網(wǎng)內(nèi)的有彈性彈性體核心。沿著墊圈表面縱向設(shè)置粘合條 帶，從而允許直接將墊圈可移除地緊固到罩殼。頒予Hoge, Jr.等人的第5,105,056號美國專利揭示一種EMI屏蔽墊圈，其由沿圓周 包覆在可壓縮核心周圍的傳導護罩形成。在護罩自身交迭的情況下，界定縱向焊縫，向 所述縱向焊縫施加粘合劑以將墊圈結(jié)合到罩殼等的面板。優(yōu)選地，以橫向延伸越過焊縫 的非交迭線的反復圖案間斷地施加粘合劑。頒予Buonanno的第5,202,536號美國專利揭示一種EMI密封物，其具有用部分傳 導護罩覆蓋的伸長彈性核心。護罩的傳導部分(優(yōu)選地，樹脂粘結(jié)劑中的金屬化織物等) 經(jīng)提供以部分圍繞所述核心延伸以界定非交迭的末端。第二非傳導護罩部分附接到核心 元件以在傳導護罩部分的末端之間延伸。接觸粘合劑可用于將焊縫保持在恰當?shù)胤?。頒予Peng等人的第6,121,545號美國專利揭示一種提供低閉合力的墊圈，其尤其適 用于較小的電子罩殼封裝。所揭示的墊圈已經(jīng)設(shè)計以形成具有交替的局部最大和最小高 度的周期性"中斷"圖案。這種類型的墊圈可通過模制或使用點膠成形(FIP)工藝形成，且……即有切口的、鋸齒狀的，或正弦形"波形"輪廓，或作為一系列離散珠粒。 一般來說，對于指定接點配置，具有此類"中斷"輪廓或圖案的墊圈將預期在給定壓縮 負荷下展現(xiàn)比連續(xù)輪廓高的偏轉(zhuǎn)度。頒予Peng等人的共同轉(zhuǎn)讓的第6,121,545號美國專利中描述了另一種在間隔物墊圈 設(shè)計中實現(xiàn)較低閉合力的方法。此方法涉及將墊圈配置為具有矩臂部分，所述矩臂部分 可響應(yīng)于以壓縮方式施加的負荷相對于框架在向內(nèi)或向外方向上發(fā)生角度偏轉(zhuǎn)。由于所 描述的彎曲模式響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)此類墊圈與以常規(guī)壓縮模式操作的墊圈輪廓相比展現(xiàn)出力偏 轉(zhuǎn)。典型的小罩殼應(yīng)用通常需要低阻抗、低輪廓連接，其可在相對較低的閉合力負荷(例 如，大約l.O到8.0磅/英寸墊圈長度(0.2到1.5千克/厘米))下偏轉(zhuǎn)。偏轉(zhuǎn)確保墊圈充 分符合配合外殼或板表面以在其間形成導電路徑。然而，已經(jīng)觀察到，對于特定應(yīng)用， 特定常規(guī)輪廓所需的閉合力或其它偏轉(zhuǎn)力可能高于特定外殼或板組合件設(shè)計可適應(yīng)的 力。盡管前述和其它已知墊圈的性能相當好，但在機箱中裝配這些墊圈相對較昂貴。此 外，緊密針織金屬絲網(wǎng)迫使需要高閉合力來密封門或面板，且緊密針織網(wǎng)和所需的金屬 夾的組合使墊圈較沉重，這在重量是關(guān)鍵因素的應(yīng)用中(例如在航空航天工業(yè)中)是不 利的。由于手持式電子裝置(例如蜂窩式電話手機)的大小持續(xù)縮減，因而墊圈輪廓設(shè)計 的進一步改進將受電子工業(yè)歡迎。具體地說，需要提供一種用于較小電子設(shè)備罩殼(其 日益成為工業(yè)標準)中的低閉合力墊圈輪廓。因此，需要一種帶有特定結(jié)構(gòu)的具有彈性核心的屏蔽墊圈，其是廉價且輕型的，并 允許封閉表面上具有低閉合力。屏蔽墊圈還應(yīng)當提供壓縮偏轉(zhuǎn)特征，所述特征在復雜罩 殼中是非常合乎需要。此外，屏蔽墊圈應(yīng)當能夠以封閉表面的各種彎曲曲率加以利用， 且可以各種形狀和輪廓(例如不對稱或扁平矩形、C形狀、V形狀、D形狀、P形狀等) 獲得以適應(yīng)新的設(shè)計。因此，本發(fā)明的一目的是提供一種條帶墊圈，其具有中空橫截面，從而提供輕型結(jié) 構(gòu)和固定到封閉表面時的靈活性。本發(fā)明的另一目的是提供一種條帶墊圈，其實現(xiàn)用低閉合力來密封封閉表面。本發(fā)明的又一目的是提供一種條帶墊圈，其實現(xiàn)較低電阻。 發(fā)明內(nèi)容5為了解決現(xiàn)有技術(shù)的前述和其它不足，本發(fā)明提供一種具有中空橫截面區(qū)的條帶墊 圈，其用于屏蔽電磁干擾(EMI)、射頻干擾(RFI)和環(huán)境密封。本發(fā)明的條帶墊圈在許多電子罩殼(例如門和入口面板、用于屏蔽計算機機箱和驅(qū) 動器、陰極射線管(CRT)和自動電子模塊的外殼)中提供EMI/RFI屏蔽和環(huán)境密封。 所述條帶墊圈可應(yīng)用于電子罩殼的所需部分或位置。所述條帶墊圏具備內(nèi)部表面和外部表面。條帶墊圈的內(nèi)部表面經(jīng)配置以提供中空橫 截面區(qū)。條帶墊圈的內(nèi)部表面和外部表面具有一個或一個以上彎曲力矩?；蛘?，可在墊 圈的內(nèi)部表面或外部表面上形成彎曲力矩。條帶墊圈提供低閉合力和低電阻，且因此使 其理想地用于屏蔽EMI/RFI 。在一實施例中，描述一種具有O形狀的條帶墊圈。所描述的O形條帶墊圈具備具 有一個或一個以上彎曲力矩的內(nèi)部表面和外部表面。內(nèi)部表面經(jīng)配置以提供中空橫截面 區(qū)。彎曲力矩由內(nèi)部和外部表面外圍上產(chǎn)生的壓印圖案界定。由此形成的彎曲力矩增加 表面面積，從而導致整個墊圈上的電阻較低。使用非線性有限元分析(FEA)方法來分析柯西應(yīng)力對條帶墊圈的影響。所揭示的 根據(jù)本發(fā)明配置的墊圈輪廓的靜態(tài)負荷-壓縮響應(yīng)通過使用非線性有限元分析(FEA)建 模程序MARC K6 (MARC Analysis Research Corp., Palo Alto, Calif.)來預測。所述條帶 墊圈的力與壓縮圖展示本發(fā)明的條帶墊圈的曲線經(jīng)觀測為位于常規(guī)條帶墊圈的曲線下 方。在0.2磅/英寸的特定力下，與壓縮到5個單位(0.004"每增量)的常規(guī)條帶墊圈相 比，本發(fā)明的條帶墊圈壓縮到15個單位(0.004"每增量)。在替代實施例中，本發(fā)明的條帶墊圈可具備D形狀、P形狀或其任何組合的中空橫 截面。在條帶墊圈的內(nèi)部和外部表面上壓印彎曲力矩?；蛘?，彎曲力矩可壓印在墊圈的 內(nèi)部表面或外部表面上。條帶墊圈通常由彈性核心元件和傳導護罩元件制成。彈性核心元件通常由彈性體泡 沫形成，所述彈性體泡沫可以是泡沫彈性體熱塑性塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯 一EPDM摻合物、丁二烯、苯乙烯-丁二烯、腈、氯磺酸、泡沫氯丁橡膠、泡沫尿垸或泡 沫硅樹脂?；蛘?，可以實心或管狀形式利用非泡沫硅樹脂、尿垸、氯丁橡膠或熱塑性塑 料?？蓪⒄謿ぬ峁榫幙椈蚍蔷幙椏椢?，或針織網(wǎng)。所述織物或網(wǎng)可由例如銅、鎳、銀、 鋁、錫或合金(例如蒙乃爾合金)等金屬絲形成，或由例如碳、石墨或傳導聚合物等其 它傳導纖維形成?；蛘撸缑?、羊毛、絲、纖維素、聚酯、聚酰胺、尼龍和聚酰亞胺等非傳導天然或合成纖維可涂鍍或另外涂覆有例如金屬、碳等傳導材料。依據(jù)密封的特定應(yīng)用的需要，使用傳導和非傳導……的組合。還可將所述護套提供為非傳導織物與由 銅、鋁或另一金屬形成的傳導金屬箔的層壓片。然而，優(yōu)選的護套材料包括涂鍍有銀、 銅、鎳或錫的尼龍或聚酯紗線。


在附圖中以舉例而非限制方式說明本發(fā)明，附圖中相同參考標號指示相似元件，且 其中圖1描繪根據(jù)本發(fā)明示范性實施例其中附接有條帶墊圈的罩殼。 圖2A描繪根據(jù)本發(fā)明示范性實施例O形條帶墊圈的前視圖。 圖2B描繪常規(guī)O形條帶墊圈的前視圖。圖3A描繪根據(jù)本發(fā)明示范性實施例D形條帶墊圈的前視圖。 圖3B描繪常規(guī)D形條帶墊圈的前視圖。圖4A描繪根據(jù)本發(fā)明示范性實施例P形條帶墊圈的前視圖。 圖4B描繪常規(guī)P形條帶墊圈的前視圖。圖5描繪展示針對常規(guī)0形條帶墊圈的柯西應(yīng)力的第二分量的非線性有限元分析的圖。圖6描繪展示針對本發(fā)明的0形條帶墊圈的柯西應(yīng)力的第二分量的非線性有限元分 析的圖。圖7描繪展示針對常規(guī)D形條帶墊圈的柯西應(yīng)力的第二分量的非線性有限元分析的圖。圖8描繪展示針對本發(fā)明的D形條帶墊圈的柯西應(yīng)力的第二分量的非線性有限元分 析的圖。圖9描繪展示針對常規(guī)P形條帶墊圈的柯西應(yīng)力的第二分量的非線性有限元分析的圖。圖10描繪展示針對本發(fā)明的P形條帶墊圈的柯西應(yīng)力的第二分量的非線性有限元 分析的圖。圖11描繪圖5和圖6的條帶墊圈的力-壓縮關(guān)系的曲線圖。 圖12描繪圖7和圖8的條帶墊圈的力-壓縮關(guān)系的曲線圖。 圖13描繪圖9和圖10的條帶墊圈的力-壓縮關(guān)系的曲線圖。熟練的技工將了解，出于簡單和清楚的目的說明圖式中的元件，且所述元件未必按 比例繪制。舉例來說，圖式中某些元件的尺寸可相對于其它元件進行夸示，以有助于改進對本發(fā)明實施例的理解。
具體實施方式
本發(fā)明針對一種屏蔽墊圈。更明確地說，本發(fā)明揭示一種在復雜封閉表面上提供電 磁干擾(EMI)或射頻干擾(RFI)屏蔽的條帶墊圈。所述條帶墊圈包括外部表面、內(nèi)部 表面和多個彎曲力矩。內(nèi)部表面提供中空橫截面區(qū)。在內(nèi)部表面和外部表面或兩者的表 面外圍上形成彎曲力矩，以在封閉表面上提供低閉合力。表面不規(guī)則性阻止當兩個表面形成接觸時這兩個表面在所有點處完全配合。所述間 隙可能是微小的，但即使當施加非常高的閉合力時，所述間隙也提供EMI能量的泄漏路 徑。為了實現(xiàn)完全配合，在所述表面之間安裝由彈性材料制成的墊圈。當施加閉合壓力 時，墊圈使其自身與兩個配合表面中的不規(guī)則性相符，且使其自身適應(yīng)貫穿接點的局部 壓縮等級，進而將其完全密封。同樣，如果彈性墊圈并入有以網(wǎng)或粒子形式分布在其體 積周圍或中間的金屬，那么可密封接點以防電磁能量穿透，進而恢復罩殼的傳導性和屏 蔽完整性。所述條帶墊圈在許多電子罩殼(例如門和入口面板、用于屏蔽計算機機箱和驅(qū)動器、 陰極射線管(CRT)和自動電子模塊的外殼)中提供EMI/RFI屏蔽和環(huán)境密封。所述條 帶墊圈可應(yīng)用于電子罩殼的所需部分或位置。常規(guī)EMI屏蔽墊圈包含具有間隙填充能力的彈性核心元件，在其周圍提供傳導管狀 套管或其它護套。彈性核心元件通常由導電彈性體泡沫形成，所述泡沫可以是泡沫彈性 體熱塑性塑料，例如聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯一EPDM摻合物、丁二烯、苯乙烯-丁二烯、 腈、氯磺酸或泡沫氯丁橡膠、尿垸或硅樹脂?；蛘?，可以實心或管狀形式利用非泡沫硅 樹脂、尿垸、氯丁橡膠或熱塑性塑料?？蓪⒄謿ぬ峁榫幙椈蚍蔷幙椏椢?，或針織網(wǎng)。所述織物或網(wǎng)可由例如銅、鎳、銀、 鋁、錫或合金(例如蒙乃爾合金)等金屬絲形成，或由例如碳、石墨或傳導聚合物等其 它傳導纖維形成。或者，例如棉、羊毛、絲、纖維素、聚酯、聚酰胺、尼龍和聚酰亞胺 等非傳導天然或合成纖維可涂鍍或另外涂覆有例如金屬、碳等傳導材料。依據(jù)密封的特 定應(yīng)用的需要，可使用傳導和非傳導纖維的組合。還可將所述護套提供為非傳導織物與 由銅、鋁或另一金屬形成的傳導金屬箔的層壓片。然而，優(yōu)選的護套材料包括涂鍍有銀、 銅、鎳或錫的尼龍或聚酯紗線。存在用于測量EMI墊圈的性能的若干標準。舉例來說，在給定壓縮負荷下以歐姆/ 平方為單位通過表面電阻率來測量電性能。需要低電阻率，因為這意味著墊圈的表面?zhèn)鲗暂^高。在20 MHz到18GHz的頻率范圍內(nèi)以分貝為單位來測量EMI屏蔽性能，其 中此范圍內(nèi)的恒定分貝水平是優(yōu)選的。墊圈性能還取決于墊圈護套的傳導金屬組件的厚 度；較厚的層比較薄的層提供更好的性能。屏蔽墊圈還在……期間提供低閉合力。可將閉合力定義為在實現(xiàn)墊圈的必要偏轉(zhuǎn)以 便確保通過墊圈將門恰當?shù)仉娕浜系娇蚣艿耐瑫r閉合門或面板所需的力。通常，所需的 閉合力小于5磅/線性英寸?？稍诓还蝹蚰p配合表面的情況下，容易地將屏蔽裝置最 大壓縮到其高度的75%。對于30兆赫與3千兆赫之間的輻射頻率，已知利用傳導網(wǎng)材 料，其在內(nèi)部由彈性體核心或其它類似元件支撐以便提供足夠的屏蔽。條帶墊圈可具有不同類型以用于典型應(yīng)用，例如模制墊圈、擠壓墊圈和加強墊圈。 典型應(yīng)用包括(但不限于)電子灣門(baydoor)、翼板入口蓋、引擎掛架和天線罩?？?針對定制橫截面和形狀來設(shè)計和開發(fā)條帶墊圈以滿足特定應(yīng)用。擠壓墊圈可具有中空結(jié)構(gòu)或?qū)嵭慕Y(jié)構(gòu)。在中空和矩形兩種類型的情況下，這些墊圈 還可具有各種橫截面形狀(例如圓形、"D"形狀、矩形形狀、P形狀和C形狀)。這些橫截面形狀提供將墊圈放置在所需封閉或配合表面處時的靈活性。加強墊圈由抗腐蝕cho-seal彈性體基底組成，所述基底由編織或針織織物材料加強。 這些墊圈期望用于飛機機身屏蔽應(yīng)用，且廣泛用于宇航和電信工業(yè)。 一體式模制的加強 材料提供改進的機械特性，從而使墊圈經(jīng)受住高水平磨損和機械損傷，且同時維持傳導 彈性體基底材料的電特性。加強墊圈用于通過維持飛機機身中的接點、接縫和開口處的 表面電連續(xù)性來提供EMI屏蔽、閃電保護、高強度輻射場(HIRF)保護和雷達橫截面 縮減。針織滌綸織物用作加強層來增加彈性體的抗拉強度和撕裂強度，而不會增加墊圈的 重量。使用鋁或"鍍錫銅包鋼(ferrex)"金屬絲網(wǎng)層來提供雷擊保護所需的高電流承載 能力。稱為3MNextel織物的其它織物也可用于加強的目的。還可使用不同類型的編織 金屬絲網(wǎng)中的其它加強材料來提供耐火性?，F(xiàn)將參看附圖來描述本發(fā)明。附圖用于說明發(fā)明概念，且不希望將本發(fā)明限于其所 說明的實施例。圖1說明根據(jù)本發(fā)明示范性實施例其中附接有條帶墊圈的罩殼。罩殼IOO包括封閉表面、具有附接把手的門，和用于其操作的鉸鏈。條帶墊圈108施加在罩殼100的門106的內(nèi)部表面的整個外圍上。當閉合門106時，條帶墊圈108穿透封閉表面102且在其整個外圍周圍壓縮以提供良好的電接觸或配合。參看圖2A，根據(jù)本發(fā)明一實施例，展示具有提供中空橫截面區(qū)的內(nèi)部表面和外部表面的O形條帶墊圈的前視圖。條帶墊圈200具備外部表面208和內(nèi)部表面206。內(nèi)部 表面206的外圍提供中空橫截面區(qū)202。另外，內(nèi)部表面206經(jīng)配置以沿著其外圍提供 彎曲力矩204A和204B。而且，沿著條帶墊圈200的外部表面208提供彎曲力矩216A 和216B。如圖2A所示的彎曲力矩經(jīng)界定為在外部表面208和內(nèi)部表面206的外圍上形成的 壓印圖案。彎曲力矩204和216可在條帶墊圈200的內(nèi)部表面206和外部表面208兩者 的外圍上形成?；蛘?，彎曲力矩204和216可在條帶墊圈200的內(nèi)部表面206或外部表 面208上形成。施加在條帶墊圈表面上的彎曲力矩的量和位置是可變的，且取決于特定 應(yīng)用的整體設(shè)計和要求。圖2B中展示常規(guī)0形條帶墊圈。如圖2B所示，描繪具有內(nèi)部表面212和外部表 面214的常規(guī)O形條帶墊圈210的前視圖。如圖2B中可見，常規(guī)O形墊圈210具備中 空橫截面區(qū)218和彎曲力矩。形成所述彎曲力矩(如上所述)以在封閉表面上提供低閉合力。閉合力被定義為在 獲得墊圈的必要偏轉(zhuǎn)以便確保通過墊圈將門恰當?shù)仉娕浜系娇蚣艿耐瑫r閉合門或面板 所需的力。通常，閉合力小于5磅/線性英寸。由此在表面上形成的彎曲力矩提供增大的表面面積，且因此增加所附接墊圈的有效 占地面積。增大的表面面積提供較低電阻(R = p(L/A)，其中R是橫截面表面的電阻， p是所使用的材料的電阻率，L是長度，且A是面積)。因此，電阻間接地與橫截面面積 成比例；整體電阻隨著表面面積增加而減小。此外，條帶墊圈200在負荷條件下滿足柯西應(yīng)力。根據(jù)柯西定律，主體內(nèi)封閉體積 施加在材料剩余部分上的力必須與來自主體剩余部分的施加于其上的力平衡。以上實施例描述本發(fā)明的具有中空橫截面區(qū)的O形條帶墊圈，所述O形條帶塾圈 在內(nèi)部表面和外部表面上具有彎曲力矩。然而，本發(fā)明不限定或限制于O形條帶墊圈。 本發(fā)明還延伸到具有不同形狀和結(jié)構(gòu)(例如，D形、P形或具有中空橫截面區(qū)的任何其 它形狀)且在內(nèi)部表面和外部表面上具有彎曲力矩的實施例。參看圖3A，其根據(jù)本發(fā)明的另一實施例展示具有提供中空橫截面區(qū)的內(nèi)部表面和 外部表面的所發(fā)明的D形條帶墊圈的前視圖。條帶墊圈300具備外部表面308和內(nèi)部表 面306。內(nèi)部表面306的外圍提供中空橫截面區(qū)302。另外，內(nèi)部表面306經(jīng)配置以沿 著其外圍提供彎曲力矩304A和304B。此外，沿著條帶墊圈300的外部表面308提供彎 曲力矩316。圖3B中展示常規(guī)D形條帶墊圈。如圖3B所示，描繪具有內(nèi)部表面312和外部表10面314的常規(guī)D形條帶墊圈310的前視圖。如圖3B中可見，常規(guī)D形墊圈310具備中 空橫截面318且缺乏彎曲力矩。參看圖4A，根據(jù)本發(fā)明的又一實施例，展示具有提供中空橫截面區(qū)的內(nèi)部表面和 外部表面的所發(fā)明的P形條帶墊圈的前視圖。圖4A描繪P形條帶墊圈400的前視圖。 條帶墊圈400具備外部表面408和內(nèi)部表面406。內(nèi)部表面406的外圍提供中空橫截面 區(qū)402。另外，內(nèi)部表面406經(jīng)配置以沿著其外圍提供彎曲力矩(例如404A和404B)。 此外，沿著條帶墊圈400的外部表面408提供彎曲力矩416A和416B。圖4B中展示常規(guī)P形條帶墊圈。如圖4B所示，描繪具有內(nèi)部表面412和外部表面 414的常規(guī)P形條帶墊圈410的前視圖。如圖4B中可見，常規(guī)P形墊圈410具備中空 橫截面418且缺乏彎曲力矩。使用非線性有限元分析(FEA)方法來分析對圖5到10中所示的各種墊圈幾何形狀 的應(yīng)力。在選定的偏轉(zhuǎn)水平下針對柯西應(yīng)力的第二分量來繪制墊圈的FEA輪廓。以下實例說明本文所描述的本發(fā)明的實用且獨特的特征。應(yīng)了解，不應(yīng)在任何限制 性意義上解釋此實例。實例為了進一步了解本發(fā)明在實際產(chǎn)品配置中的優(yōu)點，使用非線性有限元分析(FEA) 建模程序MARC K6 (MSC/MAR Analysis Research Corp., Palo Alto, Calif.)來預測所揭示的根據(jù)本發(fā)明配置的墊圈輪廓的靜態(tài)負荷-壓縮響應(yīng)。圖ll描繪根據(jù)本發(fā)明實施例將O形條帶墊圈的力-壓縮方面與常規(guī)O形條帶墊圈進 行比較的曲線圖。曲線圖IIOO在縱坐標軸1108上界定力(以磅/線性英寸(壓縮墊圈所 需的)為單位)且在橫坐標軸1106上界定壓縮(以0.004英寸/增量為單位)。曲線圖1100 展示在向條帶墊圈表面施加指定力時所產(chǎn)生的壓縮參數(shù)。曲線1102描繪向常規(guī)O形條 帶墊圈施加力時在墊圈上所產(chǎn)生的壓縮變化。曲線1104描繪向本發(fā)明的O形條帶墊圈 施加力時在墊圈上所產(chǎn)生的壓縮變化。圖11中的分析展示來自自由狀態(tài)的墊圈的壓縮，其中每一壓縮增量為0.004英寸。 以磅/線性英寸為單位來測量壓縮所需的力。如從圖ll可見，本發(fā)明的O形條帶墊圈的 力偏轉(zhuǎn)曲線位于常規(guī)O形條帶墊圈的力偏轉(zhuǎn)曲線下方。舉例來說，向本發(fā)明的O形條 帶墊圈施加0.2單位的力，以產(chǎn)生15單位的壓縮值，如曲線1104上的點E所示。類似 地，在直接比較中，向常規(guī)O形條帶墊圈施加0.54單位的力，以產(chǎn)生相同的壓縮值(15 單位)，如曲線1102上的點F所示。如從所述曲線圖中可見，為了在常規(guī)O形條帶墊圈 中產(chǎn)生特定壓縮比在本發(fā)明的O形條帶墊圈中需要更多力。如從圖ll中可見，與常規(guī)O形條帶墊圈相比，本發(fā)明的O形條帶墊圈需要低閉合 力。通過在中空墊圈結(jié)構(gòu)的內(nèi)部表面或外部表面上產(chǎn)生的彎曲力矩來實現(xiàn)所述低閉合 力。圖12描繪根據(jù)本發(fā)明另一實施例將D形條帶墊圈的力-壓縮方面與常規(guī)D形條帶墊 圈進行比較的曲線圖。曲線圖1200在縱坐標軸1208上界定力(以磅/線性英寸為單位) 且在橫坐標軸1206上界定壓縮(以0.004"/增量為單位)。曲線圖1200展示在向條帶墊 圈表面施加指定力時所產(chǎn)生的壓縮參數(shù)。曲線1202描繪向常規(guī)D形條帶墊圈施加力時 在墊圈上所產(chǎn)生的壓縮變化。曲線1204描繪向本發(fā)明的D形條帶墊圈施加力時在墊圈 上所產(chǎn)生的壓縮變化。如從所述圖中可見，本發(fā)明的D形條帶墊圈的力偏轉(zhuǎn)曲線位于常 規(guī)D形條帶墊圈的力偏轉(zhuǎn)曲線下方。舉例來說，向本發(fā)明的D形條帶墊圈施加0.42單 位的力，以產(chǎn)生15單位的壓縮值，如曲線1204上的點G所示。類似地，在直接比較中， 向常規(guī)D形條帶墊圈施加1.3單位的力，以產(chǎn)生相同的壓縮值(15單位)，如曲線1202 上的點H所示。如從所述曲線圖中可見，為了在常規(guī)D形條帶墊圈中產(chǎn)生特定壓縮比 在本發(fā)明的D形條帶墊圈中需要更多力。如從圖12中可見，與常規(guī)D形條帶墊圈相比，本發(fā)明的D形條帶墊圈需要低閉合 力。通過在中空墊圈結(jié)構(gòu)的內(nèi)部表面或外部表面上產(chǎn)生的彎曲力矩來實現(xiàn)所述低閉合 力。圖13描繪根據(jù)本發(fā)明又一實施例將所發(fā)明的P形條帶墊圈的力-壓縮方面與常規(guī)P 形條帶墊圈進行比較的曲線圖。曲線圖1300在縱坐標軸1308上界定力(以磅/線性英寸 為單位)且在橫坐標軸1306上界定壓縮(以0.004"/增量為單位)。曲線圖1300展示在 向條帶墊圈表面施加指定力時所產(chǎn)生的壓縮參數(shù)。曲線1302描繪向常規(guī)P形條帶墊圈 施加力時在墊圈上所產(chǎn)生的壓縮變化。曲線1304描繪向本發(fā)明的P形條帶墊圈施加力 時在墊圈上所產(chǎn)生的壓縮變化。如從所述圖中可見，本發(fā)明的P形條帶墊圈的力偏轉(zhuǎn)曲 線位于常規(guī)P形條帶墊圈的力偏轉(zhuǎn)曲線下方。舉例來說，向本發(fā)明的P形條帶墊圈施加 0.35單位的力，以產(chǎn)生15單位的壓縮值，如曲線1304上的點I所示。類似地，在直接 比較中，向常規(guī)P形條帶墊圈施加0.75單位的力，以產(chǎn)生相同的壓縮值(15單位)，如 曲線1302上的點J所示。如從所述曲線圖中可見，為了在常規(guī)P形條帶墊圈中產(chǎn)生特 定壓縮比在本發(fā)明的P形條帶墊圈中需要更多力。如從圖13中可見，與常規(guī)P形條帶墊圈相比，本發(fā)明的P形條帶墊圈需要低閉合 力。通過在中空墊圈結(jié)構(gòu)的內(nèi)部表面或外部表面上產(chǎn)生的彎曲力矩來實現(xiàn)所述低閉合 力。本發(fā)明的條帶墊圈經(jīng)設(shè)計以滿足當今商業(yè)電信和航空工業(yè)的嚴格的屏蔽和機械性 能要求。導電外套和軟泡沫核心的成功優(yōu)化產(chǎn)生具有極好EMI屏蔽性能和超低閉合力的廣品°本發(fā)明的條帶墊圈提供許多優(yōu)點?？蓪嵤┧鰲l帶墊圈來為多種罩殼提供環(huán)境密封 或電磁干擾(EMI) /射頻干擾(RFI)屏蔽。所述條帶墊圈容易安裝，形狀靈活以適應(yīng) 多種表面，且可容易地以多種方式附接到罩殼來提供有效屏蔽。此外，條帶墊圈具有中 空橫截面區(qū)域，沿著其外圍具有彎曲力矩以在封閉表面上提供低閉合力，且其可固定在 所需位置處以獲得最佳性能。能夠在本發(fā)明的精神內(nèi)作出各種其它實施例，且前述實施例僅出于解釋的目的而不 希望以任何方式限制本發(fā)明。所述條帶墊圈可用所屬領(lǐng)域中可用且所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員 已知的各種材料制作成所需形狀。本發(fā)明希望涵蓋所有等效實施例且僅由所附權(quán)利要求 書限定。
權(quán)利要求
1.一種在封閉面上提供低閉合力的屏蔽條帶墊圈，其包含外部表面；內(nèi)部表面；所述內(nèi)部表面具有中空橫截面區(qū)；以及至少一個彎曲力矩，其形成在所述內(nèi)部表面和所述外部表面的一個或一個以上外圍上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的條帶墊圈，其中至少一個所述彎曲力矩壓印在所述內(nèi)部表面上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的條帶墊圈，其中至少一個所述彎曲力矩壓印在所述外部表面 上。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的條帶墊圈，其中至少一個所述彎曲力矩壓印在所述內(nèi)部表面 和所述外部表面兩者上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的條帶墊圈，其中所述墊圈選自由模制墊圈、擠壓墊圈和加強 墊圈組成的群組。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的條帶墊圈，其中所述中空橫截面區(qū)具有選自由D形狀、矩形形狀、P形狀、o形狀和c形狀組成的群組的形狀。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的條帶墊圈，其中所述墊圈使用滌綸織物來加強。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的條帶墊圈，其中所述墊圈使用選自由鋁金屬絲和鍍錫銅包鋼 金屬絲組成的群組的金屬絲來加強。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的條帶墊圈，其中所述墊圈包含傳導彈性體或非傳導彈性體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的條帶墊圈，其中所述條帶墊圈用于電磁干擾屏蔽或射頻干擾 屏蔽。
全文摘要
本發(fā)明揭示一種在封閉面上利用低閉合力的用于屏蔽電磁干擾的條帶墊圈。所述條帶墊圈包括外部表面和內(nèi)部表面。所述內(nèi)部表面提供中空橫截面區(qū)。在所述內(nèi)部表面和所述外部表面或兩者的表面外圍上形成彎曲力矩，以在封閉面上提供低閉合力。所述彎曲力矩產(chǎn)生所述條帶墊圈的增加表面面積，從而提供低電阻。柯西應(yīng)力分析顯示與常規(guī)條帶墊圈相比，需要較低的力來壓縮所述條帶墊圈。
文檔編號H05K9/00GK101248714SQ200680017211
公開日2008年8月20日 申請日期2006年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月19日
發(fā)明者約翰·C·阿里爾 申請人:派克漢尼芬公司