КАРКАС ДЛЯ УСТАНОВКИ ТИПОВЫХ ЭЛЕМЕНТОВ ЗАМЕНЫ Российский патент 2009 года по МПК H05K7/18 H05K7/14 

Настоящее изобретение относится к каркасу для установки типовых элементов замены (ТЭЗ), имеющих печатную плату, лицевую панель и электрический соединитель (разъем).

В современных электронных устройствах модульного типа отдельные электронные модули в настоящее время принято выполнять в виде ТЭЗ (сменных блоков или модулей). Подобный ТЭЗ имеет на своем заднем конце многополюсный разъем, вставляемый в соответствующую колодку на предусмотренной на каркасе задней панели для монтажа соединений, так называемой задней объединительной плате.

В данном случае речь идет, в частности, о каркасах (несущих конструкциях) для установки ТЭЗ, называемых также модулями и используемых в современных телекоммуникационных системах согласно стандарту АМС (от англ. "Advanced Mezzanine Card"), разработанному ассоциацией PICMG (от англ. "PCI Industrial Computer Manufacturers Group", Международная ассоциация, занимающаяся разработкой, стандартизацией и продвижением технологии CompactPCI). Соответствующие этому стандарту ТЭЗ имеют относительно небольшие размеры и состоят из печатной платы и смонтированной на ней лицевой панели. Для установки модулей стандарта АМС разработаны специальные каркасы, форма и размеры которых определяются требованиями спецификаций MicroTCA, разработанных ассоциацией PICMG. Подобный каркас имеет верхнюю и нижнюю металлические монтажные панели и удерживающие их на определенном расстоянии друг от друга две боковые стенки. На металлических монтажных панелях расположены направляющие с направляющими пазами под вставляемые в них печатные платы. Такие направляющие можно выполнять за одно целое с металлическими монтажными панелями путем их соответствующей обработки давлением либо можно выполнять в виде модульных, свободно позиционируемых на монтажных панелях направляющих из пластмассы.

Особенность каркаса, соответствующего спецификации MicroTCA и используемого для установки модулей стандарта АМС, заключается в отсутствии упора, ограничивающего глубину утапливания в каркас лицевых панелей ТЭЗ. Функцию этого упора выполняет задняя кромка печатной платы. Однако стандартом АМС предусмотрено применение фиксирующего механизма с фиксирующими выступами на металлической монтажной панели, охватываемыми фиксирующим язычком ТЭЗ. Стандарт АМС предписывает выполнение подобного фиксирующего выступа очень малых размеров.

Известны соответствующие спецификации MicroTCA металлические монтажные панели с отогнутыми вверх из плоскости монтажной панели фиксирующими выступами. Преимущество этих фиксирующих выступов состоит в их исключительно высокой устойчивости. Однако существенный недостаток подобных фиксирующих выступов состоит в невозможности менять их расположение, т.е. для каждого возможного положения направляющей на металлической монтажной панели требуется предусматривать отдельный фиксирующий выступ либо направляющие можно монтировать на металлической монтажной панели только в некоторых заданных положениях. Тем самым практически полностью исключается возможность использования смешанных конфигураций с ТЭЗ различной ширины.

Для создания гибко комплектуемого каркаса, который позволял бы размещать в нем ТЭЗ с различной шириной передних панелей, фиксирующий выступ должен допускать возможность его индивидуального позиционирования на металлической монтажной панели. Наиболее очевидное решение этой задачи, состоящее в выполнении фиксирующих выступов на свободно позиционируемых направляющих, неприемлемо, поскольку используемая для изготовления подобных направляющих пластмасса не обладает достаточно высокой стабильностью, чтобы выдерживать механическую нагрузку, создаваемую при фиксации ТЭЗ.

Исходя из вышеизложенного в основу настоящего изобретения была положена задача разработать предназначенный для установки ТЭЗ каркас со свободно позиционируемыми фиксирующими элементами, прежде всего фиксирующими выступами согласно стандарту АМС, с обеспечением их предельно простого и удобного монтажа.

При решении указанной задачи исходят из каркаса для установки ТЭЗ, представленного в ограничительной части п.1 формулы изобретения. В отношении подобного каркаса поставленная в изобретении задача решается с помощью признаков отличительной части п.1 формулы изобретения, согласно которым предусмотрена специальная опорная деталь, которая установлена на направляющей и которая имеет опорный выступ, вставляемый с геометрическим замыканием в фигурное отверстие в металлической монтажной панели, а также имеет необходимый соответственно предписанный стандартом фиксирующий элемент.

В предлагаемом в изобретении каркасе фиксирующий элемент, таким образом, не является ни интегральным компонентом металлической монтажной панели, ни сформован, например, на направляющей, а расположен на отдельной опорной детали. Предписанное соответствующим стандартом позиционирование фиксирующего элемента и устойчивое анкерное закрепление опорной детали обеспечиваются благодаря ее установке на направляющей, а также благодаря наличию у опорной детали опорного выступа, вставляемого с геометрическим замыканием в фигурное отверстие в металлической монтажной панели. Соединение опорной детали с направляющей позволяет предварительно собирать ее с опорной деталью. В последующем монтаж опорной детали на металлической монтажной панели происходит одновременно с закреплением на ней направляющей. Монтаж опорной детали на металлической монтажной панели одновременно с закреплением на ней направляющей очень удобен для пользователя, поскольку ему не требуется оперировать двумя деталями по отдельности. Одновременно обеспечивается правильное позиционирование фиксирующего элемента относительно направляющей.

Еще одно существенное преимущество, связанное с использованием опорной детали, состоит в возможности выбора материала для ее изготовления независимо от материала направляющей. Так, в частности, направляющую можно изготавливать цельной из гибкой недорогой пластмассы, тогда как опорную деталь можно изготавливать из обладающего гораздо большей устойчивостью и стойкостью материала. Опорную деталь вместе с фиксирующим элементом целесообразно выполнять из металла.

Фиксирующий элемент предпочтительно выполнять в виде фиксирующего выступа, соответствующего стандарту АМС. Изготовление опорной детали вместе с фиксирующим выступом в виде цельной детали из металла, например, литьем под давлением или ковкой, позволяет получить фиксирующий выступ, который не только отвечает требованиям соответствующего стандарта, но и обладает значительно большей устойчивостью по сравнению с фиксирующим выступом, являющимся интегральным компонентом металлической монтажной панели.

В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения направляющая имеет крепежные ножки, вставляемые в соответствующие крепежные отверстия в металлической монтажной панели и закрепляемые на ней путем смещения в продольном направлении, а опорная деталь расположена на направляющей с возможностью перемещения в продольном направлении. Крепежные ножки направляющей предпочтительно выполнять с Т-образным профилем в поперечном сечении для возможности их заведения под металлическую монтажную панель. Для монтажа направляющей ее сначала помещают сверху на металлическую монтажную панель в положение, в котором по меньшей мере одна из ее крепежных ножек утоплена в соответствующее крепежное отверстие в металлической монтажной панели. Одновременно с этим опорный выступ опорной детали можно вставить в соответствующее фигурное отверстие в металлической монтажной панели. После этого направляющую сдвигают назад. При этом крепежные ножки поперечной частью своего Т-образного профиля заводятся или заходят под металлическую монтажную панель, с которой в результате направляющая оказывается жестко соединена. Подвижная установка опорной детали на направляющей допускает их перемещение относительно друг друга. При перемещении направляющей несколько назад опорная деталь не изменяет своего положения, в котором она удерживается своим опорным выступом, входящим в фигурное отверстие в металлической монтажной панели. В конечном итоге с металлической монтажной панелью оказывается жестко соединена за счет геометрического замыкания не только направляющая, но и опорная деталь.

Соединение между направляющей и опорной деталью в предпочтительном варианте образовано предусмотренной сбоку на направляющей опорой скольжения и взаимодействующим с ней боковым ребром скольжения на опорной детали. Скользящее соединение подобного типа обеспечивает точное позиционирование опорной детали по двум осям. Действующие на фиксирующий элемент, соответственно на фиксирующий выступ, в продольном направлении усилия воспринимаются опорным выступом опорной детали и передаются на металлическую монтажную панель. При этом опорный выступ опорной детали можно выполнить относительно большим и массивным, тогда как боковое ребро скольжения на опорной детали и опору скольжения на направляющей вполне достаточно выполнить сравнительно небольших размеров, поскольку они должны воспринимать и передавать лишь небольшие усилия.

Ниже предлагаемый в изобретении каркас более подробно рассмотрен на примере конкретного варианта его выполнения со ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показано:

на фиг.1а - упрощенный схематичный вид в аксонометрии каркаса с двумя ТЭЗ,

на фиг.1б - увеличенный фрагмент изображенного на фиг.1а каркаса с полностью вставленным в него ТЭЗ,

на фиг.1в - фрагмент изображенного на фиг.1б ТЭЗ в частично выдвинутом из каркаса положении,

на фиг.2 - отдельная металлическая монтажная панель и направляющая с опорной деталью,

на фиг.3а - передний конец изображенной на фиг.2 направляющей с изображенной отдельно опорной деталью в увеличенном масштабе,

на фиг.3б - передний конец направляющей с надвинутой на нее опорной деталью,

на фиг.3в - вид в поперечном разрезе плоскостью А-А по фиг.3б,

на фиг.4а-4г - три вида в аксонометрии и один вид в разрезе, иллюстрирующие три стадии процесса установки направляющей и опорной детали на металлическую монтажную панель и закрепления на ней, и

на фиг.5а-5г - один вид в аксонометрии и три вида в продольном разрезе, иллюстрирующие три стадии процесса установки направляющей и опорной детали на металлическую монтажную панель и закрепления на ней.

На фиг.1а в общем виде показан каркас для установки ТЭЗ, имеющий две боковые стенки 1 и две расположенные зеркально-симметрично металлические монтажные панели 2, которые с боков удерживаются на определенном расстоянии друг от друга боковыми стенками 1. Боковые стенки 1 имеют справа и слева обычные, выступающие наружу крепежные фланцы 3, позволяющие встраивать каркас в стойку или корпус.

На нижней металлической монтажной панели 2 через равные интервалы в ряд расположено несколько направляющих 4. Напротив каждой такой направляющей по такой же направляющей 4 расположено и на верхней металлической монтажной панели 2.

На фиг.1а показаны два ТЭЗ 5, правый из которых полностью вдвинут в каркас, а левый наполовину выдвинут из него. Каждый ТЭЗ 5 имеет печатную плату 6 для размещения на ней электронных элементов, закрепленную на печатной плате 6 лицевую панель 7 и фиксирующий механизм 8 с выступающим вперед фиксирующим рычажком 9.

Как показано на фиг.1б в увеличенном масштабе, направляющие 4 имеют открытый кверху направляющий паз 10, который охватывает край печатной платы 6 соответствующего ТЭЗ 5. Направляющий паз 10 имеет П-образный профиль в поперечном сечении и открыт с передней стороны, благодаря чему печатную плату 6 можно беспрепятственно вдвигать в направляющую с лицевой стороны каркаса.

В зоне передней кромки металлической монтажной панели 2 перед каждой направляющей 4 предусмотрено по небольшому прямоугольному фиксирующему выступу 11. Эти фиксирующие выступы 11 расположены с некоторым отступом от направляющих пазов 10 и несколько смещены вбок относительно них. Размеры и места расположения направляющих пазов 10 и фиксирующих выступов 11 стандартизованы и соответствуют, например, указанным выше стандарту АМС и спецификации MicroTCA, разработанным ассоциацией PICMG.

Фиксирующие выступы 11 служат для фиксации в каркасе полностью вставленных в него ТЭЗ 5. Для этого фиксирующий механизм 8 имеет фиксирующий язычок 12, заходящий за фиксирующую кромку 13 фиксирующего выступа 11. Для извлечения из каркаса зафиксированного в нем ТЭЗ необходимо потянуть за фиксирующий рычажок 9.

На фиг.1в показан ТЭЗ 5 в несколько выдвинутом вперед из каркаса положении. В этом положении ТЭЗ его фиксирующий язычок 12 уже не зацепляется за фиксирующий выступ 11.

На фиг.2 в качестве примера показаны металлическая монтажная панель 2 и монтируемая на ней направляющая 4.

Металлическая монтажная панель 2 изготовлена цельной из металла. Монтажная панель имеет ровную верхнюю сторону 14 и боковые отогнутые кромки 15. На верхней стороне 14 монтажной панели вырублены отверстия различной формы, упорядоченно расположенные по заданной схеме. Параллельно передней кромке металлической монтажной панели 2 расположен первый ряд передних крепежных отверстий 16а. В зоне задней кромки монтажной панели располагается второй ряд крепежных отверстий 16b такой же формы. Крепежные отверстия 16а и 16b имеют контур, образованный двумя примыкающими друг к другу прямоугольниками со ступенчатым переходом между ними. Напротив каждого ряда крепежных отверстий 16а, 16b расположено по ряду фигурных отверстий 17а соответственно 17b. Эти фигурные отверстия имеют шестиугольную форму. Помимо этого примерно по середине металлической монтажной панели 2 выполнен ряд эквидистантно расположенных отверстий 18 прямоугольной формы под фиксаторы.

Со своей нижней стороны направляющая 4 имеет переднюю 19а и заднюю 19b крепежные ножки, вставляемые в передние 16а, соответственно задние 16b, крепежные отверстия в металлической монтажной панели 2. Примерно по середине направляющей 4 выполнен небольшой крючковой фиксатор 20, защелкиваемый в отверстии 18. Направляющая 4 выполнена цельной из относительно твердой, но вместе с тем упругой и достаточно прочной пластмассы и поэтому допускает возможность ее некоторого отгибания кверху.

На переднем конце направляющей 4 подвижно установлена узкая опорная деталь 21. Эта опорная деталь 21 имеет со своей нижней стороны шестигранный опорный выступ 22, входящий с геометрическим замыканием в шестиугольное фигурное отверстие 17а в металлической монтажной панели 2. Со своей верхней стороны опорная деталь 21 имеет фиксирующий выступ 23, который по своим форме и размерам соответствует фиксирующим выступам 11, показанным на фиг.1а, 1б и 1в.

На фиг.3а в увеличенном масштабе показаны передний конец направляющей 4 и опорная деталь 21. На этом чертеже виден открытый кверху направляющий паз 10 для печатной платы 6 (см. фиг.1а, 1б). С нижней стороны направляющей находится передняя крепежная ножка 19а, которая выполнена с Т-образным профилем в поперечном сечении. С левой, если смотреть спереди, стороны направляющей 4 на ней сформована Г-образная в поперечном сечении опора 24 скольжения для опорной детали 21. В самой передней части направляющей выполнен небольшой полукруглый фиксирующий выступ 25. Опорная деталь 21 имеет боковое ребро 26 скольжения, которым ее можно надвинуть в обозначенном стрелкой направлении на опору 24 скольжения, предусмотренную у направляющей 4. Фиксирующий выступ 23 имеет обращенную назад фиксирующую кромку 27, за которую зацепляется фиксирующий язычок 12 (см. фиг.1б, 1в).

На фиг.3б опорная деталь показана в положении, в котором она надвинута на направляющую 4 настолько, что заостренная передняя кромка фиксирующего выступа 23 защелкнута за фиксирующим выступом 25. Подобная фиксация предотвращает случайное соскальзывание опорной детали 21 с направляющей 4.

На фиг.3в в разрезе показано, каким образом опорная деталь 21 установлена на направляющей 4 с возможностью перемещения относительно нее в продольном направлении. Боковое ребро 26 скольжения, предусмотренное у опорной детали 21, опирается на сформованную сбоку на направляющей 4 опору 24 скольжения с Г-образным профилем в поперечном сечении. Помимо этого опорная деталь 21 имеет со своей нижней стороны узкую направляющую ножку 28, входящую в открытый кверху направляющий паз 29, выполненный в передней крепежной ножке 19а направляющей 4 (см. фиг.3а).

Ниже со ссылкой на фиг.4а-4г описан трехстадийный процесс закрепления направляющей с уже предварительно смонтированной на ней опорной деталью на металлической монтажной панели.

На фиг.4а в трех различных положениях показана направляющая 4 с надвинутой на нее спереди опорной деталью 21. В положении (1) направляющая 4 еще не соприкасается с металлической монтажной панелью 2. Опорная деталь 21 надвинута на передний конец направляющей 4 и в направлении ее надвигания на направляющую находится в своем крайнем заднем положении. При этом фиксирующий выступ 23 находится за фиксирующим выступом 25, как это показано на фиг.4б.

На следующей стадии направляющую 4 и опорную деталь 21 в сборе вставляют в металлическую монтажную панель 2, при этом сначала заднюю крепежную ножку 19b утапливают в заднее крепежное отверстие 16б, а затем переднюю крепежную ножку 19а вставляют в переднее крепежное отверстие 16а. Одновременно с этим опорный выступ 22 опорной детали 21 утапливается в расположенное напротив переднего крепежного отверстия 16а фигурное отверстие 17а. Это положение (2) показано в центре на фиг.4а.

На завершающей стадии вставленную в соответствующие отверстия в монтажной панели направляющую 4 смещают или сдвигают назад в ее продольном направлении. Это положение (3) показано слева на фиг.4а. При таком смещении направляющей ее фиксирующие ножки 19а и 19b проскальзывают в крепежных отверстиях 16а, 16b назад до упора в их соответствующие задние кромки. В этом положении Т-образные крепежные ножки 19а, 19b заходят снизу под металлическую монтажную панель 2, как это наиболее наглядно показано в разрезе на фиг.4г. Опорный выступ 22 с геометрическим замыканием входит в фигурное отверстие 17а и неподвижно удерживает опорную деталь 21 в ее однажды установленном на место положении на металлической монтажной панели 2. Поскольку опорная деталь 21, как описано выше, установлена на направляющей 4 с возможностью перемещения в ее продольном направлении, направляющая 4 и опорная деталь 21 могут перемещаться друг относительно друга. Возможность подобного относительного перемещения направляющей и опорной детали обозначена на фиг.4в двумя направленными во взаимно противоположные стороны стрелками. Сравнение между собой приведенных на фиг.4б и 4в изображений позволяет выявить изменение положения направляющей 4 до (фиг.4б) и после (фиг.4в) ее смещения назад относительно опорной детали. В показанном на фиг.4в положении фиксирующий выступ 23 находится перед фиксирующим выступом 25, а тем самым и в предписанном стандартом положении на определенном расстоянии перед началом направляющего паза 10.

На фиг.5б, 5в и 5г в продольном разрезе еще раз показаны направляющая 4 и опорная деталь 21, занимающие различные положения друг относительно друга и относительно металлической монтажной панели 2 при выполнении стадий (1), (2) и (3) установки на нее направляющей.

На фиг.5б направляющая 4 с предварительно смонтированной на ней опорной деталью 21 еще находится в положении над металлической монтажной панелью 2. Опорная деталь 21 полностью сдвинута на направляющей 4 назад (влево в плоскости чертежа). Передняя крепежная ножка 19а направляющей 4 и опорный выступ 22 опорной детали 21 расположены близко друг к другу. Направляющая 4 с опорной деталью 21 уже помещена в такое положение, в котором крепежная ножка 19а направляющей совмещена с крепежным отверстием 16а, а опорный выступ 22 опорной детали совмещен с соответствующим фигурным отверстием 17а. В показанном на фиг.5в положении направляющая 4 и опорная деталь 21 опущены на верхнюю сторону металлической монтажной панели 2. При этом крепежная ножка 19а направляющей входит в крепежное отверстие 16а, а опорный выступ 22 опорной детали уже занимает свое окончательное положение в фигурном отверстии 17а.

На фиг.5г направляющая показана в положении после ее смещения в обозначенном стрелкой направлении (влево в плоскости чертежа). Положение же опорной детали 21 вместе с ее опорным выступом 22 на металлической монтажной панели 2 осталось неизменным. Вследствие перемещения направляющей 4 и опорной детали 21 относительно друг друга крепежная ножка 19а направляющей 4 удалилась от опорного выступа 22. В этом положении крепежная ножка 19а направляющей заходит снизу под металлическую монтажную панель 2 в зоне задней прямоугольной части крепежного отверстия 16а.

Настоящее изобретение относится к каркасу для установки типовых элементов замены (ТЭЗ), имеющих печатную плату, лицевую панель и электрический соединитель (разъем). Технический результат - разработка предназначенного для установки ТЭЗ каркаса со свободно позиционируемыми фиксирующими элементами, прежде всего фиксирующими выступами согласно стандарту АМС ("Advanced Mezzanine Card"), с обеспечением их предельно простого и удобного монтажа. Достигается тем, что каркас для установки типовых элементов замены (ТЭЗ) имеет металлическую монтажную панель (2) и монтируемые на нем направляющие (4). На направляющей (4) установлена опорная деталь (21), которая имеет опорный выступ (22), вставляемый с геометрическим замыканием в фигурное отверстие (17а) в металлической монтажной панели (2), и фиксирующий выступ (23), предназначенный для фиксации полностью вставленного в каркас ТЭЗ. 5 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Каркас, предназначенный для установки типовых элементов замены (ТЭЗ), имеющих печатную плату, лицевую панель и разъем, и имеющий по меньшей мере одну металлическую монтажную панель с упорядоченно расположенными по заданной схеме крепежными отверстиями, по меньшей мере одну направляющую, монтируемую на металлической монтажной панели и имеющую открытый кверху направляющий паз, и расположенный в зоне передней кромки металлической монтажной панели фиксирующий элемент, предназначенный для фиксации полностью вставленного в каркас ТЭЗ, отличающийся тем, что предусмотрена опорная деталь (21), которая установлена на направляющей (4) и которая имеет опорный выступ (22), вставляемый с геометрическим замыканием в фигурное отверстие (17а) в металлической монтажной панели (2), и фиксирующий элемент.

2. Каркас по п.1, отличающийся тем, что фиксирующий элемент выполнен в виде фиксирующего выступа (23) с фиксирующей кромкой (27).

3. Каркас по п.1 или 2, отличающийся тем, что направляющая (4) имеет со своей нижней стороны крепежные ножки (19а, 19b), вставляемые в соответствующие крепежные отверстия (16а, 16b) в металлической монтажной панели (2) и соединяемые с ней с геометрическим замыканием путем смещения в продольном направлении, а опорная деталь (21) расположена на направляющей (4) с возможностью перемещения в продольном направлении.

4. Каркас по п.3, отличающийся тем, что крепежные ножки (19а, 19b) направляющей выполнены с Т-образным профилем в поперечном сечении для возможности их заведения под металлическую монтажную панель (2).

5. Каркас по п.3, отличающийся тем, что сбоку на направляющей (4) предусмотрена опора (24) скольжения, а опорная деталь (21) имеет боковое ребро (26) скольжения, направленно перемещаемое по этой опоре (24) скольжения.

6. Каркас по п.3, отличающийся тем, что опорная деталь (21) выполнена цельной из металла.