CN103974523A - 包括设置在加固边缘和固定构件之间的减振构件的航空电子设备用电路板 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于航空电子设备的电路板(10)，该电路板包括印刷电路(40)、加固边缘(44)和电路板固定构件(50)。为了提高电路板的抗振性，电路板还包括减振构件(54)，减振构件(54)插入在加固边缘(44)和固定构件(50)之间。

Description

包括设置在加固边缘和固定构件之间的减振构件的航空电子设备用电路板

技术领域

本发明涉及装载于飞机上的电子设备的减振领域，这种电子设备通常称之为“航空电子设备”。

背景技术

航空电子设备通常安装在航空电子设备承架模块中，该设备与冷却该设备的空气管道连接。这种电子设备的突出特点是满足航空标准ARINC600。文献US-A-2012285665中简单描述了这种电子设备的实例。

这种设备包括框架(也称之为“承架”)，框架配置有形成滑道的导轨，通过使配置在电路板上的滑轨与所述导轨协调配合，可将多块电路板插入到框架中。所述框架通常安装在航空电子设备承架模块的座板上。该座板机械地支撑该设备，并将该设备电连接到飞机电子网络中。

这种电子设备会受飞机振动影响。为了降低振动对电子设备的影响，通常装配加固件、加强件或类似构件来加固该设备。例如，电路板的印刷电路的外围部件上配置有加固边缘，用于减小电路板在振动应力下产生的变形，这种变形在易受到变形和元件之间的相对运动影响的关键区域尤为显著。这种加固边缘能保证电路板的第一固有频率足够高，从而足以限制电路板受低频振动应力的影响。

但是，仍然需要提高航空电子设备的抗振性能。

发明内容

为了解决这一系列问题，本发明的主题是一种用于航空电子设备 的电路板，该电路板包括印刷电路、加固边缘和电路板固定构件，还包括减振构件，减振构件插入在所述加固边缘和固定构件之间。

因此，本发明提出，直接在加固边缘和电路板固定构件之间的交界面处进行机械减振，电路板固定构件将电路板固定在航空电子设备中。这样，本发明能显著降低通过支撑电路板的设备构件传递给电路板的加速作用/振动。因此，提高了电路板元件的机械阻抗性能和可靠性。

优选地，本发明包括下列可选特征中的至少一个特征，可单独或综合考虑这些特征。

所述减振构件采用由减振材料制成的至少一个覆层的结构形式。可供选择地，它们可以是具有这种减振作用的机械构件。

所述减振材料是聚合材料。

所述减振材料在中性状态下的密度为0.8至1.8，减振材料被压缩在加固边缘和固定构件之间，其压缩比量级为15%至25%。

所述加固边缘包括向外凸出的凸缘，第一减振构件和第二减振构件压靠在凸缘两侧上。

所述固定构件包括两个机械元件，它们相互安装在对方上，夹紧所述凸缘和第一、第二减振构件。

所述固定构件另外还包括锁定件，其将电路板锁定在航空电子设备的互补的固定构件中，所述锁定件被附连到所述两个机械元件中的一个和/或另一个上。

该电路板包括两个固定构件，它们分别设置在加固边缘的两相对侧上。

所述固定构件采用导轨的整体结构形式，优选采用滑轨的整体结构形式，从而可将电路板滑动地插入设备中。

该电路板还包括连接到印刷电路上的电子元件、以及电路板连接器。

本发明的另一主题是航空电子设备的部件，其包括框架，框架配置有互补的固定构件，所述设备还包括至少一个上述电路板；通过电 路板的所述固定构件与所述互补的固定构件之间的协调配合，从而将所述电路板容装在框架中。

优选地，框架具有与框架背板相对的开口，该开口由两相对壁局部界定，每个壁伸展至到达框架背板处，每个电路板具有两个固定构件，它们分别与设置在两相对壁上的两个互补的固定构件协调配合。

优选地，固定构件和互补的固定构件被设计成在电路板插入所述框架的插入方向上能够相互在对方上滑动，固定构件优选采用滑轨的整体结构形式，采用突出式或凹进式，而互补的固定构件优选采用对滑轨进行引导的导轨的结构形式。但是，在不超出本发明的范围的情况下，可考虑除导轨以外的解决方案来滑动地插入电路板。例如，框架的互补的固定构件可采用几个分离的导向件的结构形式，它们在插入方向上相互隔开。

优选地，框架背板配置有至少一个连接器，其与设备的电路板协调配合。从而，可将电路板插入框架背板的所述连接器中。

本发明的另一个主题是航空电子设备承架模块，其包括上述电子设备中的至少一个部件、以及冷却风管，冷却风管沿电子设备的每个部件伸展，电子设备优选安装在支撑座板上。

最后，本发明的主题是一种飞机，其包括至少一个这种航空电子设备承架模块。

通过下面非限制性的详细描述，可明显看出本发明的其他优点和特征。

附图说明

下面将参照附图进行描述，附图如下：

图1根据本发明的一个优选实施例示意性示出了航空电子设备承架模块的局部侧视图；

图2示出了前图所示的航空电子设备承架模块的透视图，但没有示出电子设备；

图3和4分别从两个不同角度示出了前面附图中的航空电子设备 承架模块的透视图；

图5示出了前面附图所示的承架模块的电子设备的局部透视图，但仅示出一个电路板装配到框架中。

图6是图5的放大图，更详细示出了电路板；

图7是前面附图所示的电路板的局部分解透视图，但没有示出其印刷电路；

图8示出了图6和7所示的电路板的截面图；

图9和10根据替换实施例的结构示出了与图7类似的视图。

具体实施方式

首先参照图1至4，图1至4根据本发明的优选实施例示出了航空电子设备承架模块100的一部分。

这些图更具体示出了安装在承架的支撑座板9上的航空电子设备2。承架1包括弯曲的金属部件5，金属部件5采用通道的形状结构，两竖直架和两横向凸缘设置在金属部件5的两侧部，横向凸缘用于支撑电子设备(如，设备2)。

座板9起到用于连接设备2的机电连接装置的作用，可让设备2在座板的中空结构中滑动。座板9放置在承架1的横向凸缘上。座板9的竖直部分6形成靠背，通过角托架6a和角托架6b连接到形成底座的水平部件7上。

座板9例如通过螺钉固定到承架1的横向凸缘上，并被构造成容纳电子设备2，这种情况下，电子设备2被设计成符合ARINC600标准。

如后面详细所述，设备2主要包括由金属盖形成的框架15，框架15的下端部分通过形成滑道的底部支撑导轨封闭。每个导轨支撑可移动的电路板10，也用于让电路板10滑动以将电路板插入框架15中/将电路板从框架15中取出。可认为电路板10像塞子一样插入航空电子设备的框架中。

更具体参照图3，电路板10包括印刷电路，大量电子元件安装在 该印刷电路上，例如它们成行布置(如，行11A、11B和11C)并焊接到印刷电路上。

设备2具有框架背板，框架背板配置有连接器4，该连接器可使设备的所有电路板10连接到航空电子设备连接器(其在图3中未示出)上。设备2安装在座板9上，然后将设备2插入到图2和4中所示的航空电子设备连接器8中，这种情况下可实现连接。座板9的靠背配置有这种连接器8，该连接器8连接到飞机的电子网络中。

如图4最清楚所示，座板9的底座7具有中空部分12，中空部分12配置有多个供空气穿过的孔13。中空部分12位于形成在承架1中的通道上方，该通道用作对承架模块100进行冷却的冷却风管14。该部分实际上构成让空气在通风流和设备2之间流动的区域。在这方面，请注意，根据设备消耗的能量，底座7上的一些孔13可被塞住，另一些孔可敞开，这样就能控制冷却风管14中的气流和被注入到设备2中的冷却气流之间的压降。为此，设备2的下端部分沿导轨之间的空间配置有槽。这种结构的效果是：从冷却风管14中引出冷却空气，然后这些冷却空气沿电路板的电子元件(其在操作时会产生热量)竖向流动。

同样地，电子设备的框架15的上端部分16配置有孔，冷却空气已经经过需要被冷却的元件之后，这些孔可将冷却空气排出。

在通常情况下，航空电子设备承架模块包括电子设备2的多个部件，这些部件中的一个设置在另一个旁边，那么，来自冷却风管14的冷却空气沿设备的这些部件流动，以冷却电路板10及其元件。设备2的每个部件也通过上述支撑座板9安装在承架模块上，支撑座板9通过其带孔的底座7安装在冷却风管14上，使底座7覆盖金属部件5的开口，支撑座板9局部地界定冷却风管14。

图5更详细地示出了设备2，设备2整体为平行六面体形状，该形状与座板9的中空结构互补以让设备2容纳在中空结构中。由框架15形成的长方体结构中的一个面界定开口20，运行过程中该开口20可以被堵住或不可以被堵住。框架背板22与该开口20相对，其由金 属盖24界定，金属盖24的底部由底壁26界定，底壁26形成对导轨30进行支撑的底座，而导轨30形成滑道。底壁26上贯穿有沿导轨30之间的空间分布的槽(未示出)，用于让冷却气流通过。在不超出本发明的范围的情况下，可将用于支撑的所述导轨30与所述底壁26(其形成底座)一起制成为单一构件，或可供选择地，用于支撑的所述导轨30可连接到底壁26上。

盖24还包括与底壁26相对的顶壁16，顶壁16配置有排气孔32。顶壁16的内表面优选配置有形成滑道的导轨，它们与底壁26的导轨30成对地朝向对方，但是这种结构在图5中未示出。以这种方式，整体形状为正方形或矩形的每个电路板10可通过两相对的导轨被插入/容装在框架15中，两相对的导轨可固定所述电路板并可用于滑动地插入/取出电路板。为此，每个电路板包括滑轨，滑轨与导轨30成对地协调配合，后面将对此进行详细描述。

两相对的顶壁16、底壁26有助于界定开口20，并尽可能地伸展以至它们能连接到框架背板22上。类似地，另外两个相对壁36基本上垂直于所述顶壁16和底壁26，它们也有助于界定开口20，也尽可能地伸展以至它们能连接到背板22上。

框架背板22配置有连接器4，每个电路板10的连接器34连接到连接器4上，电路板的连接器34位于电路板10后侧。因此，电路板10不仅通过导轨插入框架15中，而且还可插入到框架的连接器4中。如上所述，设备2的连接器4可被设计成连接到座板的连接器8(其在图2和4中可看到)上，从而连接到飞机的电子网络中。需要明确说明的是，文中的导轨30基本上垂直于连接器4的槽布置。

图6更详细地示出了电路板10。电路板10包括电路板结构形式的印刷电路40、以及仅示意性示出的电子元件42，电子元件42焊接到印刷电路上。印刷电路40基本上为矩形结构，其一个拐角处可以具有凹陷部41。连接器34沿印刷电路的后侧安装，连接器34用于插入设备框架的连接器4中。同时参照图6和7，电路板10还具有加固边缘44，加固边缘44例如通过螺栓连接方式固定连接到印刷电路40的 一个表面上。优选地，所述加固边缘44的制作材料与电路的制作材料不同，例如该材料是铝2017A，所述加固边缘44沿印刷电路的轮廓伸展，因此加固边缘44位于印刷电路的外围处。其目的是减小电路板10在振动应力下发生的形变，在易受到形变和电子元件42之间的相对运动影响的关键区域中这种形变尤为显著。可以配置连接所述加固边缘的两相对侧的横向分支45，以增强刚度。

在所述加固边缘44的上下相对侧上，设置有从加固边缘的基部朝该加固边缘外侧伸出的凸缘46。优选将所述基部和凸缘46一体形成。另外，凸缘46设置在平行于印刷电路40的平面上，优选设置在与该印刷电路40的平面重合的平面上。如图所示，在方向48(对应于加固边缘44的上下相对侧的方向)上，每个凸缘46的伸展长度范围大致为电路板总长度的50%至100%。该方向48也对应于电路板10插入框架中的插入方向。

为了将电路板10滑动地插入框架中，所述加固边缘44的上下两相对侧上均配置有滑轨50。滑轨50优选被制成为由各不同元件构成的组合件，后面将对此进行解释。滑轨50被设计成用于形成将电路板固定在框架上的构件。如图所示，在为图6中的处于下端的滑轨50的情况下，该处于下端的滑轨50与设备框架的底壁26的导轨30协调配合，因此该导轨30形成互补的固定构件。类似地，处于上端的滑轨50与框架的顶壁16的导轨协调配合。

在所述的实施例中，形成滑道的导轨30构成凹形部件，构成凸形部件的滑轨50插入该凹形部件中。在不超出本发明的范围的情况下，可以构思出与此相反的配置结构。另外，相互协调配合以将电路板10固定在框架上的轨道部分可以是不同的几何结构，例如，截面可以基本上是图所示的正方形或矩形，或者可以是更复杂的几何结构，如楔形结构。在任何情况下，导轨30和滑轨50之间相互配合不仅在操作期间可将电路板10固定在框架15中，还可在插入方向48上滑动地插入/取出可移动的电路板10。

更具体参照图7和8，在每个滑轨50上与相应导轨30协调配合 的区域中配置有本发明特有的构件，其可提高电路板10的抗振性能。这些减振构件可插入在加固边缘44和滑轨50的构成元件(其用于将电路板10连接到设备框架上)之间。

每个滑轨50具有长线型机械元件52，每个机械元件52的长度基本上等于相连的凸缘46的长度。这两个机械元件52分别设置在加固边缘的凸缘46的一侧上并平行于所述凸缘。但是，这些机械元件52与凸缘46并不直接接触，由减振材料制成的覆层54可插入在两交界面处。因此所述覆层是挤压凸缘46的第一和第二减振构件。

根据实际情况需要，每个覆层54可采用板、层、垫的结构形式或类似结构形式。这两个机械元件52被安装成相互挤压，例如通过采用螺栓紧固方式，将两减振覆层54和凸缘46限制在两机械元件52之间。从而，优选由聚合材料制成的每个覆层54被压缩在凸缘46和与其相关联的机械元件52之间。在这方面，请注意，聚合材料在中性状态下的密度为0.8至1.8，被压缩在凸缘46和元件52之间，压缩比量级为15%至25%，更优选为20%。这样可将传递给电路板的振动/加速作用进一步降低。

因此，每个覆层54挤压加固边缘44的凸缘46，并抵靠在所述加固边缘的基部上，每个覆层54的厚度大于从所述基部朝外伸出的凸缘的厚度。另外，滑轨50的机械元件52仅通过与覆层54之间的摩擦或可通过粘结到覆层54上，从而固定在所述加固边缘44上。具体而言，滑轨50和加固边缘44之间不进行直接的机械连接。

由于减振覆层54被仔细定位而消除了所产生的加速作用/振动中的一部分，因此，通过两个长线型机械元件52形成的滑轨50并没有将此时产生的所有加速作用/振动传递给边缘44。从而可提高电路板10及其元件的机械阻抗性能。

如前所述，设置在所述加固边缘的两相对侧上的两滑轨50在这种情况下平行布置，通过使这些滑轨50在设备2的框架的导轨30上滑动，从而可在插入方向48上插入/取出电路板10。

通过锁定件60来加强机械元件52的整体结构，锁定件60同样为 长线型，其长度基本上等于机械元件52的长度。锁定件60例如通过螺栓连接方式牢固安装在一个机械元件52的外边缘上，从而机械元件52能与相应导轨30的一个侧面协调配合，如图8最清楚所示。锁定件60抵靠导轨30的侧面，从而可实现夹紧固定，限制电路板和框架之间的相对运动。横向凹口可在导轨30中形成锁定。锁定件60也称之为“锁定滑道”。

因此，在不超出本发明的范围的情况下，即使锁定件60组合到一个用于夹紧的机械元件52中，也可将三个部件52、60组合在一起，使它们形成滑轨50的整体结构。

请注意，根据实际情况所需，本发明的具体特征可应用到设备2的相同部件中的一个或多个电路板10上。各电路板上和/或每个电路板上的各侧部上，减振覆层54的特征(如，尺寸、材料性质或者甚至是压缩比)可相互不同，它们在加固边缘44上的位置也可不同。在此方面，图9和10示出了两个替换实施例的结构，在替换实施例中，减振覆层54基本上没有从每个凸缘46的一端向另一端伸展，而是分别仅在前端部分或后端部分的范围内伸展。在这类情况下，覆层54在插入方向48上的伸展长度范围少于电路板的整个长度的50%。

仅通过非限制性实例描述了本发明，当然，本发明领域中的普通技术人员可进行各种改进。

Claims (13)

1.一种用于航空电子设备(2)的电路板(10)，该电路板包括印刷电路(40)、加固边缘(44)和电路板固定构件(50)，加固边缘(44)包括向外凸出的凸缘(46)，电路板固定构件(50)包括用于夹紧所述凸缘(46)的两个机械元件(52)，其特征在于：该电路板(10)还包括减振构件(54)，减振构件(54)挤压在向外凸出的凸缘(46)至少一侧上、位于加固边缘(44)和固定构件(50)之间。

2.根据权利要求1的电路板，其特征在于：所述减振构件(54)采用由减振材料制成的至少一个覆层的结构形式。

3.根据权利要求2的电路板，其特征在于：所述减振材料是聚合材料。

4.根据权利要求2或3的电路板，其特征在于：所述减振材料在中性状态下的密度为0.8至1.8，减振材料被压缩在加固边缘(44)和固定构件(50)之间，压缩比量级为15%至25%。

5.根据前述任一权利要求的电路板，其特征在于：减振构件包括第一和第二减振构件(54)，它们被挤压在向外凸出的凸缘(46)的两侧上。

6.根据前述任一权利要求的电路板，其特征在于：所述固定构件(50)另外还包括锁定构件(60)，所述锁定构件（60）将电路板(10)锁定在航空电子设备的互补的固定构件(30)中，所述锁定构件(60)被附连到所述两个机械元件(52)中的一个和/或另一个上。

7.根据前述任一权利要求的电路板，其特征在于：该电路板包括两个固定构件(50)，它们分别设置在加固边缘(44)的两相对侧上。

8.根据前述任一权利要求的电路板，其特征在于：所述固定构件(50)采用导轨的整体结构形式。

9.根据前述任一权利要求的电路板，其特征在于：该电路板还包括连接到印刷电路(40)上的电子元件(42)、以及电路板连接器(34)。

10.一种航空电子设备，其包括框架(15)，框架(15)配置有互补的固定构件(30)，所述航空电子设备还包括至少一个根据前述任一权利要求的电路板(10)；通过电路板的固定构件(50)与所述互补的固定构件(30)之间的协调配合，所述电路板容装在框架中。

11.根据权利要求10的航空电子设备，其特征在于：框架(15)具有与框架背板(22)相对的开口(20)，该开口由两相对壁(16,26)局部界定，每个壁伸展至到达框架背板(22)处，每个电路板具有两个固定构件(50)，它们分别与设置在所述两相对壁(16,26)上的两个互补的固定构件(30)协调配合。

12.根据权利要求10或11的航空电子设备，其特征在于：所述固定构件(50)和所述互补的固定构件(30)被设计成在电路板插入所述框架中的插入方向(48)上相互在对方上滑动，所述固定构件优选采用滑轨(50)的整体结构形式，所述互补的固定构件优选采用对所述滑轨(50)进行引导的导轨(30)的结构形式。

13.一种航空电子设备承架模块(100)，其包括根据权利要求10-12中的任一权利要求的航空电子设备(2)中的至少一个部件、以及冷却风管(14)，冷却风管(14)沿所述航空电子设备(2)的每个部件伸展，航空电子设备(2)优选安装在支撑座板(9)上。