专利名称：用于使外壳固定插入式模块的锁定机构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种锁定机构及一种用于固定至少一个插入式模块的外壳，该外壳配备有此种锁定机构，并且其中设置有致动机构以用于将插入式模块解锁。
背景技术：
根据本发明的外壳较佳地固定在控制设备或过程自动化中所用的模块式输 入_输出模块，即电力或电子模块。此处，外壳通常置于例如安装导轨及/或承载导轨上， 并与总线系统或桥接系统相连。在外壳中插入一个或多个插入式模块，从而当更换插入式 模块时，拔出恰当模块后便可插入新的或恰当的不同模块。为拔出所插入的模块，常常必须 克服强的保持力，这是因为具有较多极数的插入式连接器会施加强的保持力。因此，单个或 多个插入式模块的更换非常费时、费力。此外，通常，将例如被设计成承载壳体的许多此种壳体彼此紧密相邻地固定于承 载导轨上或者固定于另一承载导轨上。而且，可将多个承载导轨相互紧靠地排列，从而得到 配备有插入式模块的整个外壳阵列。为减小此种阵列所需的结构空间，各个单独的外壳的 位置相互非常靠近，从而使可供用于使用工具来移除插入式模块的空间非常有限。总之，需要确保插入式模块可靠地工作。也出于此种原因，人们已提出了其中通过 锁定所插入的插入式模块来确保插入式模块可靠工作的外壳，以确保插入式模块的工作。 为此，在现有技术中已描述了其中将插入式模块用螺钉固定至外壳上来实现牢固固定的装 置。其缺点尤其是拆卸更加复杂，并且用户需要使用两只手一只手牢牢地握持插入式模 块，另一只手则转动螺丝刀。在另一种已知的系统中，新的插入式模块可插入到空的插入空间中，其中对插入 式模块的外壳进行闩锁可获得啮合效果，从而牢固地固定插入式模块，并且在组装时只需 要沿直线作插入动作。然而，此种已知的现有技术的缺点在于，当更换插入式模块时，移除 模块需要一方面将多个连接元件解锁、另一方面又要克服强的保持力以拔出已解锁的插入 式模块。在将许多外壳排列于一表面区域上的高密度排列方式中，如上文所述，在各单独 外壳之间只有很小的空间供插入解锁工具或类似工具，因而在现有技术中通常须将多个解 锁元件解锁、然后需要克服强的保持力以拔出插入式模块。根据另一种已知的现有技术，插入式模块不啮合地插入至插入式连接器中，并且 在拆卸插入式模块时，推动一操纵杆，从而通过凸轮或类似物将插入式连接器推出。然而， 此种现有技术的缺点在于，不存在锁定功能，因而当将插入式模块推出时，载荷是单向的， 结果使插入式模块不沿直线被推出。该解决方案还需要连续地致动多个机构才能移除插入 式模块，从而使拆卸时更加费力，同时无法确保锁定。再一种已知的解决方案由两个释放操纵杆排列组成，所述两个释放操纵杆从下面 对称地抓持插入式模块，并将插入式模块推出插入式连接器。此种技术方案的缺点是不同 机构具有较高的成本，同时不存在锁定。
发明内容
有鉴于上述现有技术，本发明的问题因而是提供一种用于使外壳固定至少一个插入式模块的锁定系统以及一种配备有相应锁定机构的外壳，其中该锁定机构或外壳能够实 现锁定，同时另一方面还可简便地组装和移除插入式模块。该问题通过具有如权利要求1所述的特征的锁定机构和具有如权利要求9所述的 特征的外壳、以及通过具有如权利要求15所述的特征的模块式系统得以解决。本发明的较 佳变型是从属权利要求所述的标的。在下文说明中将提供本发明的其它有利特征。根据本发明的用于使外壳固定至少一个插入式模块的锁定机构具有用于将所述 插入式模块解锁的致动机构。此处，所述致动机构连接至顶起机构，所述顶起机构的功能是 在解锁时顶起固定于所述外壳中的所述插入式模块。根据本发明的锁定机构具有许多优点。由于致动机构连接至顶起机构，因而解锁 过程会顶起可能固定于相关外壳中的任何插入式模块，从而可更容易从外壳移除所述模 块。因此，本发明不仅提供锁定和解锁机构，而且在解锁时还同时顶起特别是电力或电子插 入式模块，以利于移除。这较佳地在连接电源时也可实现，从而可快速地更换此种插入式模 块。在单个工作步骤中，较佳同时实现电子插入式模块的解锁和弹出。因此，本发明使得易于更换，同时提供一种简单的解决方案。这些优点非常重要， 因为在此种锁定机构和相关的外壳中，元件数目常常较高，而元件各自的成本具有重要影 响。在本申请案的上下文中，术语“顶起(lifting) ”是指将插入式模块提离外壳，从而 在顶起过程之后，增大插入式模块与固定于外壳中的插入式连接器的间隔。因此，所施加的力大部分在解锁时、尤其在移除过程开始时就已被克服。在根据本发明的锁定机构的较佳变型中，致动机构通过平移形式移动来进行解 锁，其中致动机构尤其使其可只在一个平移方向上移动。这提供了某些优点，因为插入式模 块是以致动机构的简单的平移或直线运动形式被解锁和顶起，此便于移除。较佳使顶起机构具有至少一个倾斜顶起表面。此处，可在插入式模块上提供倾斜 顶起表面，然后所述倾斜顶起表面可从下方尤其是中间部位处起作用。为防止插入式模块 倾斜，可尤其提供插入式模块的外部导向件。较佳使用两个或更多个顶起表面，然而，在任何使用两个顶起表面且适当布置这 些顶起表面的情形中，则不需要外部导向件。顶起表面被尤其设计成顶起斜面或者弹出斜面，从而通过操作致动机构来弹出插 入式模块。在较佳的变型中，至少一个顶起表面具有至少两个为不同坡度的区域，以便能够 控制顶起速率、尤其是路径/力之比。为顶起插入式模块，顶起表面与插入式模块上的相应 边缘相配合，其中由于致动机构的平移运动的结果，倾斜顶起表面与插入式模块上的对应 边缘发生接触。在进一步平移运动过程中，顶起表面和与致动机构的致动方向成斜角的插 入式模块边缘联合起作用而顶起插入式模块。通过设置两个具有不同斜坡的区域，可有利地以适当方式调节顶起过程的给定速 度，并从而特别是调节路径与力之比，这是因为在坡度较陡的情形中顶起速度较大，因而与坡度较小的情形相比，特别是路径与力之比较小。为实现最佳的调节，还可提供多于两个倾斜区域或弯曲的倾斜区域，以根据需要 来控制顶起过程，从而实现特别高的灵活性。在所有上述实施例的较佳变型中，提供弹簧装置，用于将致动机构预加载至预定 位置。较佳使所述预定位置为锁定位置，以确保插入式模块不会被意外释放。在所有实施例中，较佳使用单个致动机构，其中该致动机构尤其较佳地作用于多 个锁定元件。此处，所述作用尤其是同时发生，但也可顺次地作用于不同的锁定机构。在尤其较佳的设计中，致动机构与至少一个锁定元件且尤其是与两个或更多个锁 定元件形成一体。此种致动机构之所以有利，是因为由此可通过致动所述致动机构来释放 所存在的所有锁定元件。在所有实施例中，顶起机构被尤其设计成在解锁过程中，所固定的插入式模块被 沿直线顶起，以防止触点扭曲。较佳将致动机构设计成实质为棒形状并在每一情形中均在两端附近具有锁定元 件，从而当使用棒形的细长致动元件时，在解锁过程中，顶起力会在致动机构的两端施加至 插入式模块。此处应说明的是，就应用而言，可使插入式模块的解锁和顶起同时进行。在致动机 构的致动过程中，较佳首先实施解锁，接着立即顶起插入式模块。为此，将接触表面在平移 方向上设置成是相互偏置的。各单独锁定元件可设计成后部夹爪或类似形体，以从后部夹持插入式模块的对应 元件。根据本发明的外壳具有至少一个模块支座以用于固定至少一个插入式模块，并且 所述外壳配备有包含致动机构的锁定机构。此处，插入式模块被设计成既可进行锁定，也可 进行解锁。致动机构连接至顶起机构，以用于在解锁过程中顶起所固定的插入式模块。尤其较佳的是使根据本发明的外壳具有如上文所述的锁定机构。该锁定机构较佳在每一种情形中均在模块支座的两端处具有两个沿横向间隔开 的锁定元件，从而使插入式模块在每一种情形中均牢固于模块支座的两端。在所有实施例中，均在外壳中提供互连装置，尤其是电路板，所述互连装置具有排 列于模块支座上的电气插入式连接器。为改善致动机构的致动，致动机构较佳具有空腔，以便能够以致动元件(例如螺 丝刀)来致动该致动机构。为便于致动，较佳在外壳或插入式模块上提供反支撑件，以实现 力的传递，从而可容易并可靠地操作致动机构。传递比取决于致动元件的长度。此外，本发明还涉及一种模块式系统，其具有外壳和固定在外壳上的至少一个插 入式模块，其中还提供至少一个锁定机构，所述至少一个锁定机构设置于外壳上或插入式 模块上。此处，所述锁定机构及/或所述外壳是根据上述实施例中的一个进行设计。为实现锁定或解锁，本发明允许沿直线进行插入和拔出，其中可以非常节约空间 的方式在外壳的一侧上进行致动。因此，即使可用的空间有限，也可实现致动。所述锁定机构只需要很少的单独部件，并且可以简单的方式实现锁定单元在外壳 或插入式模块上的组装。与其中用螺钉来附装模块的常规系统相比，会节约很多时间，并且 还整合有顶起或推出功能，从而能够克服多极插入式连接器的高的保持力。借助设置于致动机构上的空腔或夹具或类似物，使运动转换成为可能。较佳使插入式模块在插入外壳的过程中借助支脚或边缘，反抗所插入的弹簧的弹 簧力而将锁定元件沿对角线移动至插入方向。在模块已被插入承载外壳内达预期深度之 后，插入式模块的支脚便释放锁定元件，从而进行插入式模块的锁定。在要进行解锁时，则 使锁定机构反抗弹簧力而沿轴向移动，从而释放锁定元件。在解锁运动进一步进行的过程 中，设置于致动机构上或顶起机构上的斜面推抵插入式模块的对应斜面或边缘，从而克服 原有的接触力而将插入式模块推出。根据下文参照附图对实施例实例进行的说明，可得知本发明的其它优点和特征。
图1为根据本发明的外壳在插入有插入式模块时的透视图；图2为根据本发明的锁定机构的透视图；图3为所述外壳在插入有插入式模块时的局部剖面透视图；
图4为图3的细部的放大图；图5为外壳在致动机构处于第一位置时的视图；图6为在致动机构的致动过程中外壳处于第二位置时的视图；图7为外壳与锁定机构处于解锁位置时的视图；以及图8为插入式模块从下面看时的立体图。主要元件标记说明1 锁定机构2 外壳3 模块式系统 4 致动机构5:插入式模块 6:顶起机构7 顶起表面8 顶起表面9 弹簧10 锁定位置11 锁定元件12 锁定元件13 锁定元件14 锁定元件15 侧面16 端部17 端部18 致动元件19 反支撑件20 模块支座21 插入式连接器22 空腔23:外部导向件24:支脚25 第2位置26 解锁机构27:间隔28:间隔29:固定装置
具体实施例方式图1的透视图中所示的模块式系统3包括外壳2、所安装的插入式模块5、和锁定 机构1，在锁定机构1中，仅可看到致动机构4的一端16。插入模块或插入式模块5通常包含至少一个互连装置，尤其是电路板，该至少一个互连装置具有多极插入式连接器，以用于接触外壳2中对应的反连接器，外壳2较佳被设 计成承载外壳。插入式模块5插入并固定在外壳2中。插入运动及移除运动是直线运动。在本实施例实例中，插入式模块5此处具有多个支脚24，支脚24具有后部夹爪以 便固定于锁定机构上。支脚24此处可具有斜面，以在与插入方向成斜角地插入时移动锁定 机构1，从而实现接合。在本实施例实例中，在外壳2中提供至少一个电路板，该至少一个电路板具有用 于插入式模块5的相对插头。为每一插入式模块5提供一个锁定机构1。在本实施例实例中，外壳2用于固定两个可靠近且相互平行地排列的插入式模块 5。外壳2自身又附装至承载导轨上，在承载导轨上排列有大量此种模块式系统3。由于大 量模块式系统3排列于此一安装导轨或承载导轨(图未示出)上，可供用于插入或拔出各 个单独插入式模块5的空间受到限制。本发明提供显著的优点，这是因为只通过致动机构 4的致动来解锁和顶起插入式模块5，从而可简便地从模块支座20上移除插入式模块5。在顶起过程中，外部导向件23还用于使顶起运动沿直线行进。
在模块支座20中，提供一个或多个插入式连接器21，插入式连接器2与插入式模 块5的对应插入式连接器相连。在本实施例实例中，致动机构4的致动是从侧面15进行。原则上，也可从另一侧 进行致动。此处图2的透视图显示的锁定机构1实质上被设计成细长的棒，在该棒上的两端 16,17附近排列有锁定元件11、12和13、14。此处，紧邻锁定元件提供顶起机构6的顶起表 面7和8。设置两个或更多个倾斜顶起表面7、8可确保插入式模块5沿直线引入和回退。此处，在本实施例实例中，中间区域或致动机构4是相对柔韧的，并且锁定元件11 及12或13及14位于致动机构4的两端。锁定元件11-14的排列和数量取决于可用的结构空间和技术要求。因此，在其它 实施例中，也可能只有两个锁定元件，或者也可提供多于四个锁定元件。然而，为进行解锁， 致动机构是从一侧进行致动。原则上，也可根据需要而从一侧或另一侧致动该致动机构，以 便实现更为灵活的设计。因此，致动是在一侧上进行，并且可选择外壳的另一侧。在锁定过程中，锁定元件11、12和13、14在后面夹持住插入式模块5的支脚上具 有恰当适配的形状的后部夹爪，从而以可靠的锁定连接来保证锁定位置10。图3显示模块式系统的局部剖切透视图，其中可看到外壳上的锁定机构1。可清楚 地看到顶起机构6的两个顶起表面7、8 ；这两个顶起表面7、8在每一种情形中均排列于锁 定机构1的端部16、17附近，以保证插入式模块的顶起或弹出始终一致并沿直线。图4显示图3的一部分的放大图，其中可清楚地看到锁定机构1的弹簧9。弹簧9用于将锁定机构在外壳中固定于“0位置”或锁定位置。此外，弹簧允许将 插入式模块5无间隙地固定于外壳2中。倘若没有此一弹簧，在例如出现震动时会有力作 用于插入式模块5上而使插入式模块沿拉出方向移动，这是因为模块可部分地由于相啮合 的斜面而被释放。该弹簧允许进行预加载，以可靠地防止此种运动。此外，该弹簧的一个优点在于，无论外壳和锁定元件的安装情形如何，甚至在反抗 重力时，该弹簧也会将锁定元件固定于锁定位置上。现在将参照图5至图8来描述锁定机构的功能。插入式模块5被插入外壳2中，此在图5中以剖面侧视图形式进行显示；插入式模块5具有固定装置29，在锁定状态中，固 定装置29不接触顶起机构6的顶起表面7、8。在图5所示的锁定状态中，在外壳底面与插 入式模块之间存在间隔27。通过将螺丝刀18插入致动机构4的空腔22中并对反支撑件 19应用螺丝刀来开始解锁过程。在图6所示的位置上，螺丝刀18围绕反支撑件19枢转，从而在图所示的位置上， 使锁定机构4在顶起表面7、8处接触插入式模块的固定装置29，同时锁定元件11-14早已 释放，从而可发生插入式模块5的弹出运 动。在随后的进一步轴向运动中，固定装置29沿 倾斜顶起表面7、8滑动，从而将插入式模块5推出外壳。图7显示以下状态使仍啮合于空腔22中的螺丝刀18枢转，一直到插入式模块5 已从外壳2顶起为止，从而此时只存在间隔28，该间隔明显大于图5所示的间隔27。图8从下面以透视图形式显示插入式模块，其中可清楚地看到支脚24以及固定装 置29。
权利要求
一种用于使外壳(2)固定至少一个插入式模块(5)的锁定机构(1)，所述锁定机构(1)具有用于将所述插入式模块(5)解锁的致动机构(4)，其特征在于具有顶起机构(6)，所述顶起机构(6)连接至所述致动机构(4)，以在解锁时顶起固定于所述外壳(2)中的所述插入式模块(5)。
2.如权利要求1所述的锁定机构(1)，其特征在于，所述致动机构(4)可通过平移形式 移动以进行解锁。
3.如权利要求1或2所述的锁定机构(1)，其特征在于，所述顶起机构(6)具有至少一 个倾斜顶起表面(7，8)。
4.如前述权利要求所述的锁定机构(1)，其特征在于，至少一个顶起表面(7，8)具有为 不同坡度或被设计成曲线形状的至少两个区域，以相应地控制顶起过程。
5.如前述权利要求所述的锁定机构(1)，其特征在于，所述致动机构(4)被弹簧装置 (9)预加载至锁定位置(10)。
6.如前述权利要求中的一项所述的锁定机构(1)，其特征在于，提供有单个致动机构⑷。
7.如前述权利要求中的一项所述的锁定机构(1)，其特征在于，所述致动机构(4)与至 少一个锁定元件(11-14)形成一体。
8.如前述权利要求中的一项所述的锁定机构(1)，其特征在于，所述致动机构(4)为 实质棒形形状，在每一种情形中均在两端(16、16)附近具有至少一个锁定元件(11，12 ；13， 14)。
9.一种外壳(2)，具有用于固定至少一个插入式模块(5)的至少一个模块支座(20)并 具有锁定机构(1)，所述锁定机构(1)配备有致动机构(4)并能够将所固定的插入式模块 (5)锁定和解锁，所述外壳(2)的特征在于，所述致动机构(4)连接至顶起机构(6)，以在解 锁时顶起所固定的插入式模块(5)。
10.如权利要求9所述的外壳(2)，其特征在于，具有如权利要求1至8中的一项所述 的锁定机构(1)。
11.如前述权利要求9或10中的一项所述的外壳(2)，其特征在于，所述锁定机构(1) 在每一种情形中均在所述模块支座(20)的两端(16，17)具有两个沿横向间隔开的锁定元 件(11，12 ；13，14)。
12.如前述权利要求9至11中的一项所述的外壳(2)，其特征在于，提供有互连装置， 尤其是电路板，所述互连装置具有排列于所述模块支座(20)上的电气插入式连接器(21)。
13.如前述权利要求9至12中的一项所述的外壳(2)，其特征在于，所述致动机构(4) 具有空腔(22)，以便能够以致动元件(18)致动所述致动机构(4)。
14.如前述权利要求9至13中的一项所述的外壳(2)，其特征在于，提供有反支撑件 (19)，以用于应用所述致动元件(18)。
15.一种模块式系统(3)，具有外壳(2)和固定于所述外壳(2)上的至少一个插入式模 块(5)并具有至少一个如权利要求1至8中的一项所述的锁定机构(1)，其特征在于，所述 锁定机构(1)排列于所述外壳(2)上或所述插入式模块(5)上。
全文摘要
本发明提供一种用于固定插入式模块(5)的锁定机构(1)及一种配备有一个此种锁定机构的外壳(2)、以及一种包含外壳和插入式模块的模块式系统(3)，其中锁定机构(1)具有用于将插入式模块解锁的致动机构(4)。本发明的特征在于，致动机构(4)连接至顶起机构(6)，以在解锁时顶起固定于外壳(2)中的插入式模块(5)。
文档编号H05K7/14GK101822133SQ200880105644
公开日2010年9月1日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年8月31日
发明者F·贝斯特, J·索夫克 申请人:凤凰通讯两合有限公司