微型空气弹簧笔记本硬盘隔振器

摘要

本发明公开了一种用于笔记本硬盘的微型空气弹簧隔振器，其特征在于：该结构为包括外壳和内部空气的旋转体，所述的内部空气为圆柱形，上端面封闭，下端开口，所述的外部壳体的轮廓上部分根据样条曲线设计，下部为对数曲线，其余部分圆滑过渡。所述的旋转壳体的厚度不大于0.3mm，高度不大于4mm，其上端面封闭，用来支撑硬盘体，下端面为一开口，通过粘结剂与笔记本的壳体粘合。本发明基于空气弹簧的减振原理，有效的改善了笔记本机械硬盘的振动特性，不仅降低机械硬盘的振动传递给笔记本壳体，而且减少笔记本机械硬盘的冲击损坏。

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以提高减振效率的微型空气弹簧笔记本硬盘隔振器，属于 机械结构设计领域。

背景技术

随着电子科技的飞速发展，笔记本电脑成了工作、学习、生活不可或缺的工 具。为了满足用户多样化、高性能的需求，笔记本电脑不断地更新换代。硬盘作 为笔记本电脑中的主要存储设备，它的使用和抗冲击性能对于笔记本电脑性能提 高起到至关重要的作用。目前市场上笔记本电脑使用的硬盘主要有两种：机械硬 盘和固态硬盘。固态硬盘虽然抗冲击性强、速度快，但是由于价格较高，所以在 笔记本电脑中机械硬盘的使用占主流。机械硬盘工作时，磁盘高速旋转，磁头依 靠空气的阻力悬浮于盘面上面，伺服机构驱动磁头沿着盘面做径向移动，实现对 磁盘进行读/写，当笔记本在使用过程中遭受振动和冲击时，会使硬盘停转和死 机。由于笔记本电脑朝着轻薄的方向发展，硬盘安装处的空间受到很大程度的限 制，所以目前市场上的机械硬盘基本都是用螺钉安装在硬盘托架内，并没有专门 的隔振装置。

隔振器的类型有很多种，按照实用材料不同可分为：金属弹簧隔振器，空气 弹簧隔振器，橡胶隔振器，液阻隔振器等。本发明考虑到体积和质量的限制，选 用空气弹簧隔振器。空气弹簧主要依靠压缩空气起减振的作用，其刚度随载荷的 变化而变化，是一种强非线性的减振元件，减振效率高，故广泛在减振技术领域。 但目前空气弹簧主要运用于商业汽车、巴士和轨道交通等。对于安装在笔记本电 脑的狭小空间的微型空气弹簧并不多见，因此要根据空气弹簧的减振机理，设计 出适合笔记本电脑硬盘隔振的结构。与常见微型空气弹簧隔振器相比，本发明使 用样条曲线与对数曲线叠加曲线作为外部轮廓，不仅垂向刚度满足隔振要求，同 时兼顾水平两方向，都具有良好刚度特性，保证良好的隔振性能。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于提供一种结构简单，质量和体积小的微型空气 弹簧笔记本硬盘隔振器，用以提高笔记本硬盘的抗冲击性能。

技术方案：为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种用于笔记本硬盘的微型空气弹簧隔振器，包括外壳1和内部空气2，所 述的内部空气2为圆柱形，所述外壳1为旋转体，上端面封闭，用来支撑硬盘体， 下端面为一开口，通过粘结剂与笔记本的壳体粘合；所述外壳1的侧轮廓上部分 由若干段Bezier曲线组成，每段Bezier曲线之间通过圆弧圆滑过渡；所述外壳1 的侧轮廓下部分根据对数曲线设计的；所述对数曲线与Bezier曲线之间通过圆弧 圆滑过渡。

进一步，所述外壳1的侧轮廓上部分由两段3次Bezier曲线组成，两段Bezier 曲线间通过圆弧圆滑过渡。

进一步，所述圆弧分别与每段所述Bezier曲线和所述对数曲线相切，所述圆 弧半径为0.5mm。

进一步，所述外壳1的材料为硅胶。

进一步，所述隔振器的高度不大于4mm，所述外壳1的厚度不大于0.3mm。

进一步，所述隔振器的数目为3个。

有益效果:与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果：

(1)本发明基于空气弹簧的减振机理，首次为笔记本电脑设计出微型空气 弹簧的隔振器，具有非线性的硬特性；

(2)本发明使用样条曲线与对数曲线叠加曲线作为外部轮廓，不仅空气弹 簧的垂向刚度满足隔振要求，同时兼顾水平两方向，都具有良好刚度 特性，保证良好的隔振性能；

(3)本发明在笔记本硬盘所在的狭小的空间内采用空气介质进行隔振，不 仅结构简单，而且体积小质量轻，符合笔记本轻量化的发展方向；

(4)本发明用作硬盘隔振，水平方向无安装要求，安装方便；

(5)本发明具有良好的减振和吸振效果，能有效提高的硬盘的抗冲击性能。

附图说明

图1是本发明所述隔振器的三维图。

图2是发明所述隔振器的剖视图。

图3是发明所述隔振器安装示意图。

图4是图2中M处隔振器外部轮廓示意图。

图5是本发明试验中，本发明隔振器结构的位移图。

图中有：1、外部壳体；2、内部空气；3、硬盘；4、空气弹簧。

具体实施方案：

下面结合附图，对本发明的隔振器的结构作进一步的详细说明。

参见图1和图2，本发明一种微型空气弹簧笔记本硬盘隔振器，该隔振器 为包括壳1和内部空气2的旋转体，所述的内部空气2为圆柱形，上端面封闭， 下端开口，所述的外壳1的轮廓上部分根据样条曲线设计，下部为对数曲线，其 余部分圆滑过渡。参见图3，本实用型所述隔振器上端与笔记本的硬盘接触，下 端与笔记本壳体通过粘结剂相连。该隔振器不仅结构简单，体积小质量轻，而且 隔振效果好。

本发明所述的隔振器利用样条曲线与对数曲线叠加设计外部侧轮廓，使其各 部分都能实现圆滑过渡，不仅空气弹簧的垂向刚度满足隔振要求，同时兼顾水平 两方向，都具有良好刚度特性，保证良好的隔振性能。如图4，本发明隔振器外 部侧轮廓上部分根据Bezier(翻译中文为贝塞尔)曲线设计，由两段3次Bezier 曲线组成，满足式(1)：

$P\left(t\right)=\left(\begin{array}{c}{(1-t)}^3{P}_0+3t{(1-t)}^2{P}_1+{3t}^2(1-t)P_2+t^3{P}_3\\ {(1-t)}^3{P}_4+3t{(1-t)}^2{P}_5+{3t}^2(1-t)P_6+t^3{P}_7\end{array}\right)$式(1)

式(1)中：P(t)表示外壳轮廓最上部分的曲线表达式，t表示曲线表达式中 的变量，0≤t≤1。由P(t)表达式可见，该曲线由两段3次Bezier曲线组成，第 一段和第二段Bezier曲线之间用圆弧光滑过渡；在本发明中，过渡的圆弧半径为 0.5mm。P₀、P₁、P₂、P₄、P₄、P₅、P₆和P₇为外壳轮廓最上部Bezier曲线的控制 点，其中P₀、P₁、P₂和P₃连线为第一段Bezier曲线的特征多边形，P₄、P₅、P₆和 P₇连线为第二段Bezier曲线的特征多边形。两段Bezier曲线间通过圆弧圆滑过 渡。本发明中，过渡用的圆弧分别与两段Bezier曲线相切，圆弧的半径为0.5mm。

对数曲线满足式(2)：

y＝lnx    式(2)

式(2)中：y表示外壳轮廓最下部分的曲线表达式，x表示曲线表达式中的 变量，1≤x≤4，对数曲线坐标系为局部坐标系，坐标轴原点为O。A点为对数曲 线的起点，同时，也是对数曲线与x轴的交点。对数曲线与第二段Bezier曲线之 间用圆弧光滑过渡。本发明中，过渡的圆弧分别与对数曲线和第二段Bezier曲线 相切，圆弧的半径为0.5mm。

作为优选，所述的微型空气弹簧隔振器的材料为硅胶。相较于传统的隔振垫 使用橡胶，刚度较大，无法实现硬盘的隔振，本发明确保隔振器的材料足够软， 保证隔振效果，降低冲击振动对硬盘的损坏。

作为优选，所述的隔振器的高度不大于4mm，壳体的厚度不大于0.3mm。 既满足设计空间的要求，又保证了加工的可行性。

作为优选，所述的隔振器的数目为3个。在刚度匹配的同时，实现解耦。

隔振器为一个弹性构件，可由模具进行注塑加工而成，材料为硅胶。使用时， 可以将3个隔振器均布贴在与硬盘相对的壳体上。

下面通过仿真实验，来论证本发明的微型空气弹簧笔记本硬盘隔振器具有良 好的隔振性能。仿真实验采用商用CAE软件ABAQUS仿真软件。仿真对象为： 本发明结构的微型空气弹簧笔记本硬盘隔振器。

仿真结果参见图5。为本发明隔振器结构工作时的位移图。当硬盘受到冲击， 作用力通过硬盘作用到隔振器封闭端部，隔振器的上端面因受到作用力，使体积 缩小，从而内部的压强增大，内部空气与外部硅胶共同作用，从而达到隔振的效 果。从图5的仿真结果可以看出：当给隔振器的端部加上2倍重力载荷时，隔振 器的整体变形为0.08171mm，计算出隔振器的刚度为24KN/m。3个隔振器同时 使用，隔振刚度叠加后为72KN/m，满足冲击隔振刚度要求，并且隔振效率达90％。 因此，从仿真实验得出，采用本发明结构的微型空气弹簧硬盘隔振器，能起到良 好的冲击隔振的效果。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明的保护范围并不以上述实施方 式为限，但凡本领域普通技术人员根据本发明所揭示内容所作的等效修饰或变化， 皆应纳入权利要求书中记载的保护范围内。