CN112188781A - 一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，锁紧螺杆依次贯通串联的锁紧垫片和楔形滑块，串联的楔形滑块中，任意两个相邻楔形滑块的楔形面搭接配对，构成楔形锁紧装置；通过楔形滑块的楔形面空间角度以及锁紧螺杆直径和楔形滑块上螺杆安装孔的配合，使得楔形锁紧装置在锁紧装置的横截面方向具备X,Y两个方向的双向膨胀能力。本发明提高了模块的散热能力，显著提高了模块的散热能力，通过楔形面角度设计使得滑块与侧壁间正压力增大，从而在同等锁紧力矩条件下模块具有更好的耐振动冲击能力。

Description

一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置

技术领域

本发明涉及机械领域，尤其是一种可应用于插拔式电子模块，并具有导热、紧定等多种功能的锁紧装置。

背景技术

目前，采用模块化设计的电子设备，大多选用具有较好维修性和灵活性的插拔式电子模块配带安装导槽的机箱型结构。通常在插拔式电子模块的两侧安装楔形锁紧装置，模块插入机箱箱体内壁的安装导槽后，通过拧紧楔形锁紧装置在其膨胀方向产生挤压力，从而使模块压紧在机箱的导槽中。楔形锁紧装置作为机箱和模块的连接媒介，一方面为模块至机箱的热传导提供途径，另一方面保证在振动和冲击环境中模块始终与机箱可靠固定。

插拔式电子模块上采用的传统楔形锁紧装置由一系列楔形滑块组成，为单向膨胀结构，模块热量通过图7所示的两条路径传递至机箱上：

a通道：

电子模块→电子模块的导轨→(热接触面)→机箱冷板凹槽侧面

d通道：

电子模块→电子模块的导轨→(热接触面)→楔形锁紧装置平动滑块→(热接触面)→楔形锁紧装置凸起滑块→(热接触面)→机箱冷板凹槽侧面

相比a通道，d通道导热路径长且热接触面多，热接触面积小，导致通过该路径的热阻较大。因此，传统的楔形锁紧装置极大地制约了电子模块向机箱冷板的传导散热能力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，为了克服采用传统楔形锁紧装置的插拔式电子模块与机箱冷板间接触热阻过大的不足，本发明提供了一种能够有效减小模块与机箱冷板间传导热阻，提高电子模块导热能力的新型楔形锁紧装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，包括锁紧螺杆、锁紧垫片和楔形滑块，锁紧螺杆依次贯通串联的锁紧垫片和楔形滑块，串联的楔形滑块中，任意两个相邻楔形滑块的楔形面搭接配对，构成楔形锁紧装置；通过楔形滑块的楔形面空间角度以及锁紧螺杆直径和楔形滑块上螺杆安装孔的配合，使得楔形锁紧装置在锁紧装置的横截面方向具备X,Y两个方向的双向膨胀能力，其中X方向垂直于整个锁紧装置的轴向，Y方向平行于整个锁紧装置的轴向，与电子模块固连的楔形滑块为固定楔形滑块，将电子模块固定于固定楔形滑块上，并将整个楔形锁紧装置和电子模块一起装入机箱中，拧紧锁紧螺杆，驱动楔形滑块和锁紧垫片之间距离缩短，迫使相邻楔形滑块的配对楔形面始终咬合，除固定楔形滑块不动外，其余楔形滑块的楔形面空间角度设计使得中间楔形滑块的奇数楔形滑块向左、向下移动，偶数楔形滑块向右、向上移动，从而锁紧装置的横截面外廓在X、Y两个方向膨胀，直至奇数楔形滑块的外表面与模块导轨面、机箱导槽的底面同时紧密接触，偶数楔形滑块的外表面与模块导轨面、机箱导槽的侧面同时紧密接触，从而在模块和机箱冷板间建立起三条导热通道，如图6所示。

a通道：

电子模块→电子模块的导轨→(热接触面)→机箱冷板凹槽侧面

b通道：

电子模块→电子模块的导轨→(热接触面)→楔形锁紧装置左下滑块→(热接触面)→机箱冷板凹槽底面

c通道：

电子模块→(热接触面)→楔形锁紧装置右上滑块→(热接触面)→机箱冷板凹槽侧面

所述楔形滑块为在一个平台上设有一个锥台，其中锥台的上表面为等腰三角形，等腰三角形的底边所对应的锥台侧面垂直于锥台下的平台，且锥台侧面与平台的侧边共面，等腰三角形两个腰所对应的两个锥台侧面之间设有一个贯通孔，贯通孔的方向与等腰三角形的底边方向平行。

所述楔形滑块按照锁紧螺杆依次穿过的顺序，分为1个起始导向楔形滑块、n个的中间楔形滑块和1个驱动楔形滑块，其中起始导向楔形滑块驱动楔形滑块远离中间楔形滑块的端面为平面，平面与锁紧装置的轴向互相垂直。

所述的n为奇数。

所述固定楔形块上设有两个紧定螺孔。

楔形滑块沿楔形锁紧装置的轴向方向对称，前后方向均设有导向咬合斜面，楔形滑块的上表面和平台的上表面为防转平面，其中，楔形滑块的上表面为防转平面C，平台的上表面为防转平面D，贯穿中间楔形滑块的轴向方向的中心设有安装锁紧杆的椭圆孔，楔形外侧设有与模块、机箱的接触平面；起始楔形块结构上为中间楔形块轴向的一半，其前端设有安装锁紧杆和垫片，其余结构特征与中间楔形块相同；驱动楔形块中心设有与锁紧螺杆匹配的螺纹通孔，其余结构特征与起始楔形块相同；固定楔形块侧面设有螺钉孔，其余结构特征与中间楔形块相同。

锁紧螺杆依次穿过垫片、1个起始导向楔形滑块、n个的中间楔形滑块和1个驱动楔形滑块，与驱动楔形块啮合，防松脱螺母拧在锁紧螺杆的尾部，相邻楔形滑块的斜面配合，前一楔形块的锥台斜面A与后一楔形块的锥台斜面B咬合，前一楔形块的防转平面C与后一楔形块的防转平面D匹配。

在锁紧螺杆的尾端安装有放松脱螺母，防止锁紧螺杆过度松驰造成楔形滑块脱出；防松脱螺母与垫片之间的距离设为楔形锁紧装置完全松开的长度。

楔形锁紧装置的任意相邻楔形滑块，除楔形面配合搭接外，在楔形滑块的锥台上表面和两个锥台斜面的交界线上，设有一个切削平面，该切削平面互相匹配进行限位，有效防止锁紧螺杆松驰过程中楔形滑块翻转。

本发明的有益效果在于所设计的楔形滑块与机箱冷板、模块的热接触面积大大增加，且模块导热通道II路径缩短，提高了模块的散热能力；通过楔形滑块的楔形面空间角度设计，以及锁紧螺杆直径和楔形滑块上螺杆安装孔的配合设计，使得锁紧装置在横截面内向X、Y两个方向膨胀，锁紧后模块和机箱间增加了一条导热路径通道b，同时散热通道c热阻远小于通道d，从而显著提高了模块的散热能力；楔形锁紧装置提供的三条热通道，与机箱冷板凹槽上侧面、下侧面、底面同时热接触，使得机箱冷板温度更加均匀；楔形锁紧装置在横截面内向X、Y两个方向膨胀，增大了锁紧装置与机箱、模块间的接触面积，通过楔形面角度设计使得滑块与侧壁间正压力增大，从而在同等锁紧力矩条件下模块具有更好的耐振动冲击能力；楔形锁紧装置在锁紧螺杆尾端安装有自锁螺母，可以有效防止螺杆过度松驰造成楔形滑块脱出。楔形锁紧装置的任意相邻楔形滑块，除楔形面配合搭接外，还有一对平面互相匹配进行限位，可以有效防止锁紧螺杆松驰过程中楔形滑块翻转。

附图说明

图1是本发明楔形锁紧装置的核心组件——楔形滑块的构造示意图，其中图1(a)为楔形滑块的正视图，图1(b)为楔形滑块的俯视图，图1(c)为楔形滑块的右视图，图1(d)为楔形滑块的轴测图。

图2是起始楔形块构造示意图。

图3是驱动楔形块构造示意图。

图4是固定楔形块构造示意图。

图5是本发明9节式楔形锁紧装置处于拧紧状态下的构造示意图。

图6是采用本发明楔形锁紧装置的电子模块安装在机箱导槽中的热传导路径的截面示意图。

图7是采用传统楔形锁紧装置的电子模块安装在机箱导槽中的热传导路径示意图。

其中，1为锁紧杆，2为锁紧垫片，3为起始导向楔形块，4、5、6、8、9、10为中间楔形块(结构完全相同，如图1所示)，7为固定楔形块，11为驱动楔形滑块，其上加工有与锁紧杆匹配的螺纹通孔，12为防松脱螺母，13为电子模块冷板，14为机箱导轨板，15为单向膨胀的锁紧装置，路径a、b、c、d为电子模块至机箱的导热路径。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，本发明包括但不仅限于下述实施例。

参阅图5，本发明楔形锁紧装置包括锁紧杆1，锁紧垫片2，起始楔形块3，中间楔形块(对应5节式、7节式、9节式时数量分别为2个、4个、6个，中间楔形块结构完全相同，图2中为9节式锁紧装置)4、5、6、8、9、10，固定楔形块7，驱动楔形块11，防松脱螺母12。

参阅图1、图5，所述中间楔形块4、5、6、8、9、10，楔形滑块结构上左右对称，图中A、B为滑块导向斜面，C、D为防转平面，E为安装锁紧杆的椭圆孔面，F、G分别为滑块与模块、机箱的热接触面。结构上沿前后方向(Y向)的中心面完全对称，其前、后均设有导向咬合斜面A、B，其上、下设有防转平面C、D，楔形中心设有安装锁紧杆的椭圆孔，楔形外侧设有与模块、机箱的接触平面F、G。

参阅图1、图2，所述起始楔形块3结构上为中间楔形块前后方向(Y向)的一半，其前端设有安装锁紧杆和垫片的平面，其余结构特征与中间楔形块相同。

参阅图2、图3，所述驱动楔形块3中心设有与锁紧螺杆匹配的螺纹通孔，其余结构特征与起始楔形块相同。

参阅图4、图1，所述固定楔形块7上侧面设有螺钉孔，其余结构特征与中间楔形块相同。

参阅图5，所述垫片2位于锁紧螺杆1头部与起始楔形块3之间，垫片中心设有椭圆孔。

参阅图5，所述防松螺母12位于锁紧螺杆尾部，其与垫片2之间的距离设为本楔形锁紧装置完全松开的长度。

参阅图5，本发明的锁紧装置组装时，将所述锁紧螺杆1依次穿过垫片2，起始楔形块3，中间楔形块4、5、6，固定楔形块7，中间楔形块8、9、10，与驱动楔形块11啮合，最后将防松脱螺母12拧到锁紧螺杆尾部。组装时，相邻楔形块的斜面配合，前一楔形块的斜面A与后一楔形块的斜面B咬合，前一楔形块的平面C与后一楔形块的平面D匹配。

本发明的楔形锁紧装置是这样使用的：

参阅图6，本楔形锁紧装置与带导轨的电子模块和带导槽的机箱配合使用。首先，参阅图5将楔形锁紧装置组装完成，此时锁紧装置处于松弛状态。再用两只螺钉穿过模块导轨上的安装通孔，拧入本楔形锁紧装置固定楔形块7上的螺钉孔，从而将楔形锁紧装置固定在电子模块的导轨上。最后，将电子模块13的导轨和楔形锁紧装置部分推入机箱导轨板14上的导槽内，顺时针拧动锁紧螺杆，使驱动楔形块11向起始楔形块3方向移动，两者之间距离缩短，通过相邻楔形块互相咬合斜面的挤压作用，迫使滑块4、6、8、10向右上方运动，滑块3、5、7、9、11向左下方运动，从而实现楔形锁紧装置在上下左右方向的分离膨胀，直至楔形锁紧装置膨胀至图6所示位置，楔形块与模块、机箱同时接触，从而实现了电子模块的锁紧和导热。

需松开模块时，逆时针拧动锁紧螺杆，驱动楔形块11向远离起始楔形块3方向移动，相邻楔形块之间的挤压力消失，楔形锁紧装置由膨胀状态逐渐松弛，锁合力消失后模块可顺利从机箱内取出。

使用本发明楔形锁紧装置的机箱和模块，模块导轨和机箱导槽的结构尺寸、模块导轨上安装孔尺寸应与楔形锁紧装置特性匹配，从而保证楔形锁紧装置拧紧膨胀时实现图6所示的热接触状态。

本发明的楔形块一般选用导热系数较好的铝材铣制加工，或铸造而成，也可以选用其它导热系数和强度较好的材料。锁紧螺杆一般选用强度较好的不锈钢材质，冷挤压成形，也可以选用其它强度和耐腐蚀性好的材料。

以上对本发明楔形锁紧装置实例进行了详细介绍，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法和设备；对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想和结构实例，在具体实现方式和应用范围上均会有改变之处，因此，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，包括锁紧螺杆、锁紧垫片和楔形滑块，其特征在于：

所述高导热型电子模块用楔形锁紧装置，锁紧螺杆依次贯通串联的锁紧垫片和楔形滑块，串联的楔形滑块中，任意两个相邻楔形滑块的楔形面搭接配对，构成楔形锁紧装置；通过楔形滑块的楔形面空间角度以及锁紧螺杆直径和楔形滑块上螺杆安装孔的配合，使得楔形锁紧装置在锁紧装置的横截面方向具备X,Y两个方向的双向膨胀能力，其中X方向垂直于整个锁紧装置的轴向，Y方向平行于整个锁紧装置的轴向，与电子模块固连的楔形滑块为固定楔形滑块，将电子模块固定于固定楔形滑块上，并将整个楔形锁紧装置和电子模块一起装入机箱中，拧紧锁紧螺杆，驱动楔形滑块和锁紧垫片之间距离缩短，迫使相邻楔形滑块的配对楔形面始终咬合，除固定楔形滑块不动外，其余楔形滑块的楔形面空间角度设计使得中间楔形滑块的奇数楔形滑块向左、向下移动，偶数楔形滑块向右、向上移动，从而锁紧装置的横截面外廓在X、Y两个方向膨胀，直至奇数楔形滑块的外表面与模块导轨面、机箱导槽的底面同时紧密接触，偶数楔形滑块的外表面与模块导轨面、机箱导槽的侧面同时紧密接触，从而在模块和机箱冷板间建立起三条导热通道：

a通道：

电子模块→电子模块的导轨→(热接触面)→机箱冷板凹槽侧面

b通道：

电子模块→电子模块的导轨→(热接触面)→楔形锁紧装置左下滑块→(热接触面)→机箱冷板凹槽底面

c通道：

电子模块→(热接触面)→楔形锁紧装置右上滑块→(热接触面)→机箱冷板凹槽侧面。

2.根据权利要求1所述的一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，其特征在于：

所述楔形滑块为在一个平台上设有一个锥台，其中锥台的上表面为等腰三角形，等腰三角形的底边所对应的锥台侧面垂直于锥台下的平台，且锥台侧面与平台的侧边共面，等腰三角形两个腰所对应的两个锥台侧面之间设有一个贯通孔，贯通孔的方向与等腰三角形的底边方向平行。

3.根据权利要求1所述的一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，其特征在于：

所述楔形滑块按照锁紧螺杆依次穿过的顺序，分为1个起始导向楔形滑块、n个的中间楔形滑块和1个驱动楔形滑块，其中起始导向楔形滑块驱动楔形滑块远离中间楔形滑块的端面为平面，平面与锁紧装置的轴向互相垂直。

4.根据权利要求3所述的一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，其特征在于：

所述的n为奇数。

5.根据权利要求1所述的一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，其特征在于：

所述固定楔形块上设有两个紧定螺孔。

6.根据权利要求1所述的一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，其特征在于：

楔形滑块沿楔形锁紧装置的轴向方向对称，前后方向均设有导向咬合斜面，楔形滑块的上表面和平台的上表面为防转平面，其中，楔形滑块的上表面为防转平面C，平台的上表面为防转平面D，贯穿中间楔形滑块的轴向方向的中心设有安装锁紧杆的椭圆孔，楔形外侧设有与模块、机箱的接触平面；起始楔形块结构上为中间楔形块轴向的一半，其前端设有安装锁紧杆和垫片，其余结构特征与中间楔形块相同；驱动楔形块中心设有与锁紧螺杆匹配的螺纹通孔，其余结构特征与起始楔形块相同；固定楔形块侧面设有螺钉孔，其余结构特征与中间楔形块相同。

7.根据权利要求6所述的一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，其特征在于：

锁紧螺杆依次穿过垫片、1个起始导向楔形滑块、n个的中间楔形滑块和1个驱动楔形滑块，与驱动楔形块啮合，防松脱螺母拧在锁紧螺杆的尾部，相邻楔形滑块的斜面配合，前一楔形块的锥台斜面A与后一楔形块的锥台斜面B咬合，前一楔形块的防转平面C与后一楔形块的防转平面D匹配。

8.根据权利要求1所述的一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，其特征在于：

在锁紧螺杆的尾端安装有放松脱螺母，防止锁紧螺杆过度松驰造成楔形滑块脱出；防松脱螺母与垫片之间的距离为楔形锁紧装置完全松开的长度。

9.根据权利要求1所述的一种高导热型电子模块用楔形锁紧装置，其特征在于：

楔形锁紧装置的任意相邻楔形滑块，除楔形面配合搭接外，在楔形滑块的锥台上表面和两个锥台斜面的交界线上，设有一个切削平面，该切削平面互相匹配进行限位，有效防止锁紧螺杆松驰过程中楔形滑块翻转。

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