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Die
Erfindung betrifft eine Kühlanordnung
für ein
Computersystem, umfassend eine Leiter platte mit dar auf befestigten
klemmelementen und elektrischen Kontakten und eine Lüfterhalterung
mit einem Kafig zur Hot-Plug-Aufnahme mindestens zweier Lüftermodule,
wobei der Käfig
auf einer Leiterplatte festlegbar ist.
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Bei
Computersystemen, insbesondere im Server-Bereich, ist es bekannt,
mehrere Lüfter
vorzusehen, damit zum einen die zur Verfügung stehende Kühlleistung
erhöht
ist und zum anderen eine Redundanz gegeben ist, um auch bei Ausfall
eines Lüfters eine
Kühlung
des Computersystems sicherzustellen. Die verwendeten Lüfter sind
oftmals als Lüftermodule ausgeführt, so
daß je
nach Bedarf auf einfache Weise zusätzliche Kühlleistung bereitgestellt werden kann.
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Im
Server-Bereich ist es darüber
hinaus wichtig, Komponenten austauschen zu können, ohne das Computersystem
abzuschalten. Die Möglichkeit, Komponenten
im laufenden Betrieb ein- und ausbauen zu können, wird als Hot-Plug-Fähigkeit
bezeichnet.
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Um
mehrere Hot-Plug-fähige
Lüfter
in ein Computersystem einzubauen, wird oft ein Käfig mit Aufnahmen eingesetzt,
in denen die Lüftermodule positioniert
und befestigt werden.
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Aus
der
EP 1 201 930 A2 ist
eine Lüfterhalterung
mit einem Käfig
zur Hot-Plug-Aufnahme mehrerer Lüftermodule
bekannt, wobei der Käfig
so in ein Computergehäuse
eingebaut ist, daß er
sich über eine
Leiterplatte erstreckt, oder der Käfig besitzt eine eigene Leiterplatte,
um den elektrischen Kontakt zu den Lüftermodulen herzustellen. Dazu
sind an den Lüftermodulen
Kontaktflächen
oder Kontaktstifte vorgesehen, die mit entsprechenden Gegenkontakten der
Leiterplatte zusammenwirken.
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Aus
der
DE 34 08 139 ist
eine Lüfterhalterung
mit Nuten zur schnellen Befestigung der Halterung in Geräteschränken bekannt.
Dabei sind die einzelnen Lüfter
fest mit der Lüfterhalterung
verbunden.
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Bei
der bekannten Lüfterhalterung
mit einem Käfig
ist problematisch, daß Käfige für Lüfter verhältnismäßig groß sind und
einen großen
Bereich des Gehäuses
eines Computersystems ausfüllen.
So ist es beispielsweise für
Verkabelungsarbeiten notwendig, den Käfig auszubauen, da die Kabel
unterhalb des Käfigs
verlaufen und dieser Bereich nach Einbau des Käfigs somit nicht mehr zugängig ist.
Der Ausbau der Lüfterhalterung
ist zeitaufwendig, kann nicht im Hot-Plug-Betrieb erfolgen und birgt
zudem die Gefahr, daß gelöste Schrauben
auf die Leiterplatte oder andere elektrisch leitende Teile fallen,
was zu Beschädigungen
bis hin zur Zerstörung
des Computersystems führen
kann.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Kühlanordnung
für ein
Computersystem mit einer Lüfterhalterung
anzugeben, die einfach und schnell montierbar bzw. demontierbar
ist.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Kühlanordnung
der eingangs genannten Art gelöst,
die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Käfig Halteelemente aufweist,
die mit auf der Leiterplatte befestigbaren Klemmelementen zusammenwirken,
wobei im eingebauten Zustand nach einer zur Leiterplatte parallelen
Fügebewegung
des Käfigs
die Halteelemente und die Klemmelemente derart ineinandergreifen,
daß der Käfig auf
der Leiterplatte festgelegt ist, und daß der Käfig zur Leiterplatte hin offen
ist, so daß Gegen
Kontakte an der Unterseite aufgenommener Lüftermodule mit den Kontakten
auf der Leiterplatte zusammenwirken können.
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Durch
die erfindungsgemäß vorgesehenen Halte-
und Klemmelemente kann der Käfig
auf der Leiterplatte festgelegt werden, ohne daß Werkzeug benutzt werden muß und ohne
daß Schrauben
gelöst werden
müssen.
Besonders vorteilhaft ist, daß der Kä fig mit
aufgenommenen Lüfterelementen
montiert bzw. demontiert werden kann.
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Ein
zusätzlicher
Vorteil besteht darin, daß die Befestigung
des Käfigs
unabhängig
von der Dicke der Leiterplatte ist. Leiterplattentoleranzen können somit
nicht dazu führen,
daß der
Käfig zu
locker auf der Leiterplatte befestigt ist.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausführung der erfindungsgemäßen Lüfterhalterung
besitzen die Klemmelemente Zentrierbolzen, die als Klemmbolzen ausgeführt sind.
Die Klemmelemente können
dadurch auf der Leiterplatte vormontiert werden. Die einzige Maßnahme,
die auf Seiten der Leiterplatte erforderlich ist, ist das Vorsehen
entsprechender Leiterplattenbohrungen.
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In
einer Weiterbildung dieser Ausführung
besitzen die Klemmelemente ein Schraubloch, so daß nach der
Montage der Leiterplatte in einem Gehäuse sowohl die Leiterplatte
als auch ein Klemmelement mit einer gemeinsamen Schraube sicher
befestigt werden können.
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Weitere
vorteilhafte Ausführungen
der Lüfterhalterung
sind in den Unteransprüchen
angegeben.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es
zeigen:
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1 einen
Käfig einer
erfindungsgemäßen Lüfterhalterung,
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2 einen
Ausschnitt einer erfindungsgemäßen Lüfterhalterung,
die mit Klemmelementen auf einer Leiterplatte befestigt ist,
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3 eine
Detaildarstellung eines Klemmelements und
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4 ein
Computersystem mit einer Lüfterhalterung
gemäß 1.
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Die 1 zeigt
einen Käfig 1 einer
erfindungsgemäßen Lüfterhalterung.
Der Käfig 1 weist acht
Einsteckplätze
für Lüftermodule
auf, die in der 1 jedoch nicht dargestellt sind.
Jeweils zwei Steckplätze
bilden einen Kanal, der an der Vorder- und Rückseite offen ist zur Bildung
von Luftdurchtrittsöffnungen.
An jedem Steckplatz sind Widerlager 11 vorgesehen, die
von eingesteckten Lüftermodulen genutzt
werden können,
um eine Vorspannung zu erzeugen, die die Unterseite aufgenommener
Lüftermodule
gegen Kontakte preßt,
die an der Unterseite des Käfigs
vorzusehen sind. Der Käfig 1 ist
an der Unterseite offen, so daß Kontakte
an der Unterseite der Lüftermodule
mit Gegenkontakten auf einer Leiterplatte zusammenwirken können, die
sich unterhalb des Käfigs 1 erstreckt.
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Die
beiden Steckplätze
eines Kanals sind durch an den Seitenwänden verlaufende Führungsrippen 12 getrennt,
so daß jedes
eingesteckte Lüftermodul
sicher positioniert werden kann. In einer vorteilhaften Ausgestaltung
ist der Käfig 1 als
Kunststoffspritzteil ausgeführt,
so daß die
Widerlager 11 und die Führungsrippen 12 einfach
hergestellt werden können.
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Durch
die Bildung von vier Luftkanälen
kann die Luftströmung
gut kontrolliert werden, ohne daß es zu unerwünschten
Verwirbelungen oder Luftvermengungen kommt, durch die möglicherwei se
unzureichend gekühlte
Bereiche des zu kühlenden
Geräts entstehen
können.
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An
der vorderen unteren Kante des Käfigs 1 sowie
auf der gegenüberliegenden
Rückseite,
was jedoch in 1 nicht erkennbar ist, sind
Halteelemente 4 angeformt. Das mittlere Halteelement 4 ist zudem
mit einem Anschlag 7 ausgestattet, der bei der Positionierung
des Käfigs 1 auf
einer Leiterplatte 3 von Nutzen ist, wie unten anhand von 2 erläutert wird.
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Die
Halteelemente 4 des Käfigs 1 wirken
gemäß 2 mit
Klemmelementen 5 zusammen. Die Klemmelemente 5 sind
auf einer Leiterplatte 3 befestigt und besitzen Hinterschneidungen,
die mit den Halteelementen 4 des Käfigs 1 zusammenwirken. Wie
durch den Pfeil 13 angedeutet, ist der Käfig 1 gegenüber der
Leiterplatte 3 in Pfeilrichtung verschiebbar. Ausgehend
von der dargestellten Situation, in der der Käfig 1 auf der Leiterplatte 3 festgelegt
ist, läßt sich
der Käfig 1 parallel
zur Leiterplatte 3 nach links verschieben, wodurch sich
die Verrastung der Halteelemente 4 unter den Hinterschneidungen
der Klemmelemente 5 löst
und der Käfig 1 nach
oben entnommen werden kann. Durch eine zusätzliche Rastvorrichtung kann
sichergestellt werden, daß sich der
Käfig 1 nicht
selbsttätig
verschieben kann, beispielsweise infolge von Vibrationen. Ein solches
Rastelement ist in der 1 als Riegel 21 dargestellt.
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Die
Klemmelemente 5 sind auf der Leiterplatte 3 befestigt.
Bei der Ausführung
gemäß 2 sind Schrauben 10 vorgesehen,
die sich durch Schraublöcher
der Klemmelemente 5 erstrecken und unterhalb der Leiterplatte 3 mit
einem Gehäuse
ver schraubt sind. Eine solche Verschraubung ist jedoch nicht notwendigerweise
vorzusehen.
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Bei
der Befestigung des Käfigs 1 mittels
der Kombination aus Halteelementen 4 und Klemmelementen 5 ist
von Vorteil, daß die
Dicke der Leiterplatte 3 für diese Art der Befestigung
keine Rolle spielt. Dies ist insbesondere ein Vorteil gegenüber Befestigungen,
bei denen Rastnasen in Ausnehmungen der Leiterplatte 3 eingreifen
und an der Leiterplattenunterseite verrasten. Wenn eine Leiterplatte
zum Einsatz kommt, die eine größere oder
kleinere Dicke aufweist, ist in solchen Fällen entweder eine Verrastung gar
nicht möglich
oder die Befestigung erfolgt mit einem Spiel, das zu Vibrationen
und unsicherem Halt führen
kann.
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Die
Montage des Käfigs 1 auf
der Leiterplatte 3 erfolgt in analoger Weise, das heißt erst
wird der Käfig 1 von
oben eingesetzt und sodann auf der Leiterplatte 3 parallel
zu dieser verschoben, bis der Anschlag 7 des einen Haltelements 4 an
dem rechten Klemmelement 5 anschlägt. Eine Fixierung in dieser Position
erfolgt wiederum durch ein Rastelement.
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In
der 3 ist eine detailliertere Darstellung eines Klemmelements 5 gezeigt.
Das Klemmelement 5 besitzt eine Hinterschneidung 6,
wie schon anhand von 2 erläutert wurde. Darüber hinaus
ist ein Schraubloch 14 zu erkennen, durch das sich wie
in 2 gezeigt eine Schraube 10 oder ein anderes Befestigungselements
erstrecken kann.
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Zusätzlich sind
an der Unterseite des Klemmelements 5 Zentrierbolzen 8 vorgesehen,
die mittels Klemmrippen 9 als Klemmbolzen ausgeführt sind.
Durch Aufwendung einer Kraft können
die Klemmelemente 5 in entsprechende Bohrungen der Leiter platte 3 eingepreßt werden,
wo sie somit unverlierbar gehalten sind. Dadurch können die
Klemmelemente 5 vormontiert werden, so daß nach dem
Einbau der mit Klemmelementen 5 bestückten Leiterplatte 3 nur
noch der Käfig 1 eingesetzt
werden muß. Zudem
erfolgt im gezeigten Ausführungsbeispiel nach
dem Einsetzen der Leiterplatte in ein Gehäuse eine Verschraubung, die
zur Erhöhung
der Haltekraft der Klemmelemente 5 beiträgt.
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Ein
Gerät läßt sich
günstig
so konstruieren, daß die
Befestigungspositionen so angeordnet sind, daß durch die Schrauben 10 sowohl
eine Befestigung der Leiterplatte 3 an dem Gehäuse als
auch eine Befestigung der Klemmelemente 5 auf der Leiterplatte und
dem Gehäuse
erfolgt. Dadurch sind keine zusätzlichen
Verschraubungen zur Befestigung des Käfigs 1 erforderlich.
Durch die Schrauben sind die Klemmelemente 5 sicher gehalten,
trotzdem kann der Käfig 1 ohne
Lockerung der Schrauben ein- und ausgebaut werden.
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Die 4 zeigt
ein Computersystem mit einer erfindungsgemäßen Lüfterhalterung mit einem Käfig 1.
Dieser ist in der beschriebenen Weise durch Klemmelemente 5,
die an Halteelementen 4 des Käfigs 1 angreifen,
auf der Leiterplatte 3 gehalten. Wie aus der 4 erkennbar
ist, befinden sich auf der Rückseite
des Käfigs 1 ebenfalls
Klemmelemente 5, die mit Halteelementen 4 des
Käfigs 1 zusammenwirken
und durch diese den Käfig 1 auf
der Leiterplatte 3 festlegen.
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Der
Käfig 1 ist
in der dargestellten Variante mit acht Lüftermodulen 2 belegt.
Durch die Luftdurchtrittsöffnungen
sind Gitter zu erkennen, die Teile der Lüftermodule 2 sind
und diese vor dem Eindringen von Fremdkörpern schützen. Es ist aber genauso möglich, den
Käfig 1 so
auszugestalten, daß die Gitter
Teil des Käfigs 1 sind.
Auf die Gitter an den Lüftermodulen 2 könnte dann
verzichtet werden.
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Der
Käfig 1 ist
zudem mit Lichtleitern 17 ausgestattet, wobei an der Oberseite
des Käfigs 1 Anzeigeelemente 18 gebildet
sind. Die zugehörigen
Lichtquellen 19 sind auf der Leiterplatte 3 angeordnet. Über die
Anzeigeelemente 18 kann beispielsweise der aktuelle Betriebszustand
der Lüfter
angezeigt werden. Wenn bei Defekt eines Lüfters dies automatisch erkannt
und durch das Aufleuchten des dem Steckplatz dieses Lüftermoduls
zugeordneten Anzeigeelements angezeigt wird, kann im Hot-Plug-Betrieb
zielsicher das richtige, das heißt das defekte Lüftermodul
entnommen und durch ein neues ersetzt werden, ohne daß gesucht
werden muß,
welches das defekte Lüftermodul
ist.
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Das
Computersystem umfaßt
darüber
hinaus mehrere elektrische Komponenten, beispielsweise einen Prozessor 15,
Steckplätze 16 oder
einen Controller 20. Diese Komponenten sind so angeordnet,
daß sie
in geeigneter Weise, das heißt
entsprechend der Hitzeentwicklung des jeweiligen Bauteils, von Luft
aus den Lüftermodulen 2 angeströmt werden.
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Der
Käfig 1 ist
in der eingeschobenen Konstruktion verriegelt, was durch einen stirnseitig
angebrachten Riegel geschehen kann oder durch beispielsweise einen
Schieber, der an einem oder mehreren der Klemmelemente 5 oder
in einer Ausnehmung der Leiterplatte 3 arretiert. Die Arretierung
wäre damit
je nach Ausführung
unabhängig
von der jeweiligen Leiterplatte bzw. dem Gehäuse, in das die Lüfterhalterung
eingebaut wird.
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Bei
der Montage oder Demontage der Lüfterhalterung 1 können die
Lüftermodule 2 in
dem Käfig 1 verbleiben,
denn durch die konstruktive Ausgestaltung des Käfigs 1 ist sichergestellt,
daß die
Lüftermodule
nicht nach unten durchfallen können.
Um den Ein- und Ausbau zu erleichtern, kann vorgesehen werden, daß vor dem
Ein- bzw. Ausbau des Käfigs 1 zunächst die
Vorspannung der Lüftermodule
gegenüber
einer Leiterplatte gelockert wird. Nach der Montage des Käfigs 1 und
der Festlegung auf der Leiterplatte 2 müßte die Vorspannung wiederhergestellt werden,
damit eine sichere elektrische Kontaktierung zwischen Kontakten
an der Unterseite der Lüftermodule 2 und
Gegenkontakten der Leiterplatte 3 erfolgt.
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- 1
- Käfig
- 2
- Lüftermodule
- 3
- Leiterplatten
- 4
- Halteelemente
- 5
- Klemmelemente
- 6
- Unterschneidung
- 7
- Anschlag
- 8
- Zentrierbolzen
- 9
- Klemmrippen
- 10
- Schrauben
- 11
- Widerlager
- 12
- Führungsrippen
- 13
- Verriegelungsrichtung
- 14
- Schraubloch
- 15
- Prozessor
- 16
- Steckplatz
- 17
- Lichtleiter
- 18
- Anzeigeelemente
- 19
- Lichtquellen
- 20
- Controller
- 21
- Riegel