电源的致动装置和用于致动电源进入电气装置的方法

摘要

本发明涉及一种电源的致动装置和用于致动电源进入电气装置的方法。所述致动装置包括框架、联结机构和手柄机构。所述手柄机构包括均具有第一端部和相对的第二端部的手柄和连接联结件。所述手柄的第一端部可枢转地连接到所述框架。所述连接联结件的第一端部可枢转地连接到所述手柄，所述连接联结件的第二端部可枢转地连接到所述联结机构。所述手柄的第二端部的运动使该手柄绕由所述手柄的第一端部与所述框架的连接点确定的轴线转动，并使所述连接联结件沿第一方向运动，从而使所述联结机构沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向平移，以使所述电源经所述框架的开口机械地和电气地连接到外部的电路。

说明书

技术领域

本发明一般涉及致动装置。更具体地，本发明涉及这样一种致动装置，其具有被组合起来的机构以提供改善的机械效益(mechanical advantage)，以便匹配期望的连接器插接曲线。

背景技术

计算机工业的一个目标是在电子装置中不断增加电子元件的数目。该目标是由数个重要原因驱动的。一个显而易见的原因是源于紧凑性的便利。紧凑性允许选择性地生产对于消费者具有吸引力的更小和更轻的电子装置。这种吸引源于对于这些电子装置的例如更便于运输、装运、安装和贮存的需求。在其它例子中，当紧凑性本身不是驱动因素时，在电子装置内的可用区域的仅仅一部分中设置给定数目的电子元件，可允许电子装置中的剩余空间用于能提高系统性能和速度的其它元件。此外，由于电子元件之间的更短的电距离，紧凑性允许电子元件的很多电路以更高的频率和更高的速度工作。然而，尽管计算机工业的该目标具有很多优点，但当前存在许多重要挑战，它们常常与空间有关，这需要电子装置和系统的设计者们克服。

在高密度动力组中，例如，被分配用于致动电源的配对(mating)连接器的机械空间很少。此外，配对连接器需要较高的力(例如，大于100lbf)并且必须由盲交换(blind swapping)来致动。结果，目前在致动装置中使用导螺杆和楔块机构来致动其中的配对连接器。然而，这些导螺杆和楔块机构需要会消耗广大表面区域的机械保留区域。此外，为了容纳所述导螺杆和楔块机构，致动装置常常被封装成不规则的卡片尺寸和形状，并且通常具有变化的封装高度。

与使用导螺杆和楔块机构的致动装置相关的另一个缺点在于，这种致动装置在连接器行程的整个持续过程中保持高的机械效益。由于这种高机械效益只有在实际地接合连接器时才需要，因此在使用导螺杆和楔块机构的致动装置中不必要地增加了致动时间。此外，在使用导螺杆和楔块机构的致动装置中常常需要复杂的机加工元件。最后，使用导螺杆和楔块机构的致动装置需要致动工具，例如，需要螺旋驱动器或其它类似工具来转动导螺杆。

因此，需要一种薄且紧凑的致动装置。该致动装置应当在不使用导螺杆、楔块机构或工具的情况下具有足以提供高致动力(例如，大于100lbf)的机械效益。此外，希望只在致动器行程的进行连接器插接的一部分期间提供高致动力，从而提高致动装置的致动速度。

发明内容

前面讨论的现有技术的缺陷和不足可通过本发明的致动装置的示例性实施例来克服或缓解。根据示例性实施例的致动装置包括：框架，该框架限定了用于可运动地容纳电源的壳体腔；设置在所述壳体腔中并且可枢转地连接到所述框架的联结机构(联动机构，linkage mechanism)；和可枢转地连接到所述框架和所述联结机构中的每一个的手柄机构。

所述框架具有开口以穿过所述开口接纳所述电源。

所述手柄机构包括具有第一端部和相对的第二端部的手柄，以及具有第一端部和相对的第二端部的连接联结件(link)。所述手柄的第一端部可枢转地连接到所述框架，而所述连接联结件的第一端部在所述手柄的第一端部和第二端部之间可枢转地连接到所述手柄，并且所述连接联结件的第二端部可枢转地连接到所述联结机构。

所述手柄的第二端部的运动使该手柄绕由所述手柄的第一端部与所述框架的连接点确定的轴线转动，并且使所述连接联结件沿第一方向运动，从而使所述联结机构沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向平移，以使所述电源经所述框架的开口机械地和电气地连接到外部的电路。

在可替换的示例性实施例中，一种设备包括电气装置、电源和致动装置。所述致动装置包括：框架，该框架限定了用于可运动地容纳所述电源的壳体腔；设置在所述壳体腔中并且可枢转地连接到所述框架的联结机构；和可枢转地连接到所述框架和所述联结机构中的每一个的手柄机构。所述框架具有开口以穿过所述开口接纳所述电源。

所述手柄机构包括具有第一端部和相对的第二端部的手柄，以及具有第一端部和相对的第二端部的连接联结件。所述手柄的第一端部可枢转地连接到所述框架。所述连接联结件的第一端部在所述手柄的第一端部和第二端部之间可枢转地连接到所述手柄，并且所述连接联结件的第二端部可枢转地连接到所述联结机构。

所述手柄的第二端部的运动使该手柄绕由所述手柄的第一端部与所述框架的连接点确定的轴线转动，并且使所述连接联结件沿第一方向运动，从而使所述联结机构沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向平移，以使所述电源经所述框架的开口机械地和电气地连接到外部的电路。

在另一个可替换的示例性实施例中，一种用于致动电源进入电气装置的方法包括：在框架中可运动地容纳电源，所述框架具有开口以穿过所述开口接纳所述电源；将联结机构可枢转地连接到所述框架；将手柄机构可枢转地连接到所述框架和所述联结机构中的每一个，所述手柄机构包括具有第一端部和相对的第二端部的手柄以及具有第一端部和相对的第二端部的连接联结件，其中所述手柄的第一端部可枢转地连接到所述框架，所述连接联结件的第一端部在所述手柄的第一端部和所述手柄的第二端部之间可枢转地连接到所述手柄，并且所述连接联结件的第二端部可枢转地连接到所述联结机构；以及使所述手柄的第二端部绕由该手柄的第一端部与所述框架的连接点确定的轴线转动，以使所述连接联结件沿第一方向运动，从而使所述联结机构沿基本上垂直于所述第一方向的第二方向平移，以使所述电源经所述框架的开口机械地和电气地连接到外部的电路。

附图说明

现在参照作为示例性实施例的附图，其中相似的元件具有相似的附图标记：

图1是根据本发明实施例的致动装置的透视图。

图2是根据本发明实施例的致动装置的分解全图。

图3是在根据本发明实施例的致动装置中手柄力相对于连接器行程的曲线图。

图4是在根据本发明实施例的致动装置中连接器力相对于连接器行程的曲线图。

图5是在根据本发明实施例的致动装置中机械效益相对于连接器行程的曲线图。

具体实施方式

现在将在下面参照附图更全面地描述本发明，在附图中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可实施为很多不同的形式，并且不应当被解释为仅限于本文所述的实施例。而是这些实施例的提供使得本发明变得透彻和完整，并且向本领域的技术人员完全地传达了本发明的范围。相似的附图标记表示相似的元件。

应当理解，当一个元件被表述为“位于另一个元件上”时，它可以直接地位于该另一个元件上，或者在这两个元件之间可以具有介入的元件。与之相对，当一个元件被表述为“直接地位于另一个元件上”时，则不存在介入的元件。如本文所用，术语“和/或”包括一个或多个相关的列举物项的任意和所有组合。

应当理解，尽管术语“第一”、“第二”、“第三”等可用于在本文中描述各种元件、部件、区域、层和/或部段，但这些元件、部件、区域、层、和/或部段不应当被这些术语所限制。这些术语仅用于将一个元件、部件、区域、层和/或部段与另一个元件、部件、区域、层和/或部段区分开来。因此，在不背离本发明的教导的情况下，下面所讨论的第一元件、部件、区域、层和/或部段也可被称作第二元件、部件、区域、层和/或部段。

本文所使用的术语仅仅是为了描述特定的实施例，而非意图限制本发明。如本文所用，单数形式“一(a，an)”和“所述(the)”也意图包括复数形式，除非在文本中另外明确指出。还应当认识到，本说明书中使用的术语“包括”和“包含”用于表示存在所述的特征、区域、整数、步骤、操作、元件和/或部件，但不排除一个或多个其它特征、区域、整数、步骤、操作、元件、部件和/或它们的组合的存在或添加。

此外，关系术语如“下”或“底”和“上”或“顶”可用于在本文中描述一个元件如在附图中所示的相对于其它元件的关系。应当理解，除附图中所描绘的取向方位之外，这些关系术语还意图包括其它不同的取向方位。例如，如果在一个附图中的装置被翻转，则位于其它元件“下”侧的元件将被定向成位于所述其它元件的“上”侧。因此，示例性的术语“下”可包括“下”和“上”两个取向方位，这取决于附图的特定取向。类似地，如果在一个附图中的装置被翻转，则位于其它元件“下方”或“下面”的元件将被定向成位于所述其它元件的“上方”。因此，示例性的术语“下方”或“下面”可包括“上方”和“下方”两个取向方位。除非另外限定，本文所使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有由本发明所属技术领域的普通技术人员通常所理解的相同含义。还应当理解，诸如在通用词典中有所定义的那些术语应当被解释为它们所具有的含义与它们在相关技术和本发明的上下文中的含义一致，并且不应当解释为理想化的或过分正式的含义，除非在本文中明确地有所限定。

主要参照图1和2，根据本发明实施例的用于致动电源400(仅图2)的配对连接器进入例如计算机服务器(未示出)的主板的致动装置10包括框架100、手柄200、连接联结件210、联结板300、第一致动联结件310、第二致动联结件320、第三致动联结件330和第四致动联结件340。框架100限定了可活动地安装电源400的壳体腔102。此外，如图1和2所示，连接联结件210、联结板300、第一致动联结件310、第二致动联结件320、第三致动联结件330和第四致动联结件340设置在壳体腔102中。框架100的底部104具有开口，可通过该开口接纳电源400。此外，框架的侧部106具有第一切口130和第二切口131，每个切口对应于第二致动联结件320和第三致动联结件340的各自上部的一运动范围，这将在下文中更详细地说明。

参照图2，在框架100的壳体腔102中设置有第一引导件112和第二引导件114。第一引导件112和第二引导件114在壳体腔102中保持电源400的对准。

气流挡板120设置在框架100的顶表面105上。气流挡板120控制壳体腔102中的空气流动。

再次参照图1和2，尾座110附装到框架100上。尾座100具有开口111(仅图2)，手柄200的一部分可穿过该开口以便可枢转地连接到连接联结件210的第一端部。更具体地，手柄200的中部、例如手柄200的上部和相对的下部之间的部分，在第一枢转点501(仅图2)处可枢转地连接到连接联结件210的第一端部。此外，手柄200的下部在第二枢转点502处可枢转地连接到尾座110，以通过尾座110将手柄200有效地连接到框架100。结果，当有力施加在手柄200的上部时，导致手柄沿中心位于第二枢转点502的圆弧顺时针枢转，例如朝图1和2所示的手柄200的位置向上枢转。由于联结件210在第一枢转点501处可枢转地连接到手柄200，因此手柄200的顺时针枢转导致连接联结件210在第一方向601上沿框架100的基本上纵向的轴线运动。

在本发明的示例性实施例中，手柄200的圆弧运动范围被限制在约90度。更具体地，手柄200的圆弧运动范围被限制为第一点和第二点之间的运动，在所述第一点，手柄200与尾座110接触，例如手柄200沿基本上垂直于第一方向601的第二方向602对齐，在所述第二点，第二方向602上的手柄200例如相对于图2的逆时针进一步运动被连接联结件210的长度和/或第一枢转点501的位置阻止。

仍参照图1和2，连接联结件210的与其第一端部相对的第二端部在第三枢转点503处可枢转地连接到联结板300的下侧部，例如联结板300的比其相对的上侧部更靠近框架100的底部104的侧部。结果，连接联结件210的第二端部的运动，例如第三枢转点503的纵向平移，导致联结板300在相应的基本类似的方向上的相应运动。

第一致动联结件310具有第一端部和相对的第二端部。第一致动联结件310的第一端部在位于框架100的顶部105附近的第四枢转点504处可枢转地连接到框架100，如图1和2所示。第一致动联结件310的第二端部可枢转地连接到位于联结板300的下侧部上的第五枢转点505。

同样，第三致动联结件330具有第一端部和相对的第二端部。第三致动联结件330的第一端部在第六枢转点506处可枢转地连接到框架100，第六枢转点506在这样一个位置处邻近框架100的顶部105，该位置在第一方向601上与手柄200之间的距离大于第一致动联结件501与手柄200之间的距离，如图1和2所示。第三致动联结件330的第二端部在这样一个位置处可枢转地连接到位于联结板300的下侧部上的第三枢转点507，该位置在第一方向601上与手柄200之间的距离也大于第一致动联结件501与手柄200之间的距离。

第二致动联结件320具有第一端部和相对的第二端部。第二致动联结件320在纵向上设置在第一致动联结件310和第三致动联结件330之间，如图1和2所示。然而，第二致动联结件320的第一端部在与框架100的侧部106的第一切口130对应的第八枢转点508处可枢转地连接到联结板300的上部，而第二致动联结件320的第二端部在第九枢转点509处可枢转地连接到带有第一销404(仅图1)的电源400。

类似地，第四致动联结件340具有第一端部和相对的第二端部。第四致动联结件340设置成在纵向上比第三致动联结件330更远离手柄200，如图1和2所示。第四致动联结件340的第一端部在与框架100的侧部106的第二切口131对应的第十枢转点510处可枢转地连接到联结板300的上部，而第四致动联结件340的第二端部在第十一枢转点511处可枢转地连接到带有第二销406(仅图1)的所述电源400。

应当注意，尽管电源400分别以第一销404和第二销406可枢转地连接到第二致动联结件320和第四致动联结件340，但电源400也可通过可替换的手段如滚子或铰链可枢转地连接到第二致动联结件320和第四致动联结件340，但在本发明的可替换的示例性实施例中并不限于此。

现在参照图1和2更详细地描述根据本发明的示例性实施例的致动装置10的操作。在下文中，手柄200和连接联结件210将统称为手柄机构，而联结板300、第一致动联结件310、第二致动联结件320、第三致动联结件330和第四致动联结件340将统称为联结机构。

首先将更详细地描述这样一个操作，其中致动装置10将电源400的配对连接器物理地和电气地连接到外部的电气装置如计算机服务器(未示出)，但不限于此。最初，手柄200处于向下的位置，例如处在相对于图1和2中的尾座110的纵向平面从竖直方向逆时针转动90度的位置。当有力作用到手柄200的上部时，手柄200的上部沿圆弧朝尾座110顺时针方向枢转，例如手柄200朝尾座110运动约90度到达“向上”的位置，并且连接联结件210基本上沿第一方向601运动，如上文中更详细描述的那样。结果，第一致动联结件310和第三致动联结件330沿逆时针方向转动，趋于使联结板300沿第一方向601运动。联结板300沿第一方向601的这种运动导致第二致动联结件320和第四致动联结件340的各个第一端部的相应运动。然而，由于第二连接联结件302和第四连接联结件304的各个第一端部分别设置在框架100的第一切口130和第二切口131中且由此可沿顺时针方向自由转动，联结板300的运动以及第二连接联结件302和第四连接联结件304的顺时针转动的净结果是，使第二连接联结件302和第四连接联结件304的第二端部，例如连接到电源400的第九枢转点509和第十一枢转点511沿第二方向602运动，从而将电源400的配对连接器物理地和电气地连接到外部的电气装置。

致动装置10将电源400的配对连接器与外部的电气装置(未示出)物理地和电气地断开的操作实质上是上述操作的反转。更具体地，手柄200最初处于“向上”的位置，并且力作用到手柄200上以使手柄200的上部逆时针转动，例如远离尾座110。结果，连接联结件210沿基本上与第一方向601相反的方向拉动联结板300，从而使第一致动联结件310和第三致动联结件330顺时针转动，导致第二致动联结件320和第四致动联结件340的第一端部分别在第一切口130和第二切口131中向上运动。结果，分别连接到电源400的第二致动联结件320和第四致动联结件340的第二端部，例如第九枢转点509和第十一枢转点511，沿与第二方向602基本上相反的方向运动，从而使电源400的配对连接器与外部的电气装置物理地和电气地断开。

总之，为了使电源400的配对连接器与外部的电气装置连接或断开，操作者例如在手柄机构的手柄200上施加力。由于手柄机构连接到联结机构，所以施加到手柄机构的力传递到联结机构，从而使第二致动联结件320和第四致动联结件340的第二端部沿第二方向602运动，从而将电源400连接到外部的电气装置，或者沿与第二方向602大致相反的方向运动，从而使电源400与外部的电气装置断开。

这样，在本发明的示例性实施例中，手柄机构和联结机构被组合起来以提供致动装置。此外，具有被组合起来的手柄机构和联结机构的致动装置产生特定的力曲线，该力曲线对应于预定的配对连接器力曲线，并且具有高的机械效益而不需要导螺杆和/或楔块机构或用于操作的工具。此外，高的机械效益只在连接器插接过程中才起作用，从而允许在致动行程的不需要高机械效益、例如不执行连接器插接时的一部分期间快速地操作手柄机构。

本发明的示例性实施例还可产生其它优点。例如，本发明的致动装置与需要导螺杆和/或楔块机构来提供所需高机械效益的现有技术的致动装置相比较小且薄。此外，根据本发明示例性实施例的致动装置的封装尺寸在尺寸和形状上均匀，从而有效地使电气装置(例如为但不限于计算机服务器)中的板空间利用效率最大化。

最后，在本发明的致动装置中，可通过在手柄机构和/或联结机构中选择预定的联结件长度和摆动角度来选择特定的力曲线以符合期望的配对连接器力曲线。

在一个实验中，设计并从运动学上测试根据本发明示例性实施例的致动装置以确认上述方面、特征和优点。更具体地，对本发明的示例性实施例进行实验测试，以判定是否能以较低的例如约10lbf的手柄力或大约为10的机械效益来产生高的例如约100lbf的连接器力，以及所述高连接器力是否仅在连接器的接合过程中、例如约20mm的连接器总行程的最后约5mm中产生。

图3至5示出了实验的运动学测试结果。参见图3至5可以看到，根据示例性实施例的致动装置在整个连接器行程的最后部分中以较小的手柄力产生了高的连接器力。

更具体地，图3示出在连接器接合过程中、例如在约15mm和约20mm之间的连接器行程内所需的手柄力约为10lbf。参见图4，可见在该连接器接合过程中产生了约100lbf的连接器力，从而获得了约为10的机械效益，如图5所示。

尽管本发明的示例性实施例是根据与电源400相关的致动装置加以描述的，但应当理解，本发明不限于此，本发明可用于提供与任意电气装置或设备相关的致动装置。

此外，尽管本发明是参照其示例性实施例特别地示出和描述的，但本领域技术人员应当理解，可以在不背离本发明的精神和/或范围的情况下对其元素作出各种变化和等效替换。此外，在不背离本发明的实质范围的情况下可以作出许多变型以使本发明的教导适应特定的情况或材料。

例如，在本发明的可替换的示例性实施例中，一种用于致动电源进入电气设备的方法包括：在框架中可运动地容纳电源，所述框架具有开口以穿过所述开口接纳所述电源；将联结机构可枢转地连接到所述框架；以及将手柄机构可枢转地连接到所述框架和所述联结机构中的每一个。所述手柄机构具有连接联结件、第一端部和相对的第二端部，并且所述手柄机构的第一端部可枢转地连接到所述框架，如上文中参照图1和2中更详细地描绘的那样。此外，所述连接联结件的第一端部在所述手柄的第一端部和第二端部之间可枢转地连接到所述手柄，所述连接联结件的相对的第二端部可枢转地连接到所述联结机构。结果，使所述手柄绕由所述手柄的第一端部在所述框架上的连接点确定的轴线转动使所述连接联结件沿第一方向运动，从而使所述联结机构在基本上垂直于所述第一方向的第二方向上平移，以使所述电源经所述框架的所述开口机械地和电力地连接到外部的电路。

因此，本发明不限于本文所公开的特定的示例性实施例，而是应当包括处在所附权利要求范围内的所有实施方式。