DE102005021502B4

DE102005021502B4 - Modulares elektrisches Gerät

Info

Publication number: DE102005021502B4
Application number: DE200510021502
Authority: DE
Inventors: Manfred BÄUMLER; Uwe BÖKER
Original assignee: Gigatronik Stuttgart GmbH
Current assignee: AKKA DSW GmbH
Priority date: 2005-05-10
Filing date: 2005-05-10
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2025-05-11
Also published as: DE102005021502A1

Abstract

Modulares elektrisches Gerät, mit
– in einem Gehäuse anordbaren und elektrisch kontaktierbaren Bauelementen und/oder Bauelementgruppen und
– mit Gehäuseteilen, die über mindestens eine Rastverbindung (4, 5, 6) zum Zusammenhalt des Gehäuses beitragen, dadurch gekennzeichnet, dass
– die Bauelemente und/oder Bauelementgruppen als mindestens einseitig kontaktierbares Modul (2; 7, 8, 9) aufgebaut sind, das jeweils außen von einem Rahmen (3) umschließbar ist, dass
– an den Modulen (2; 7, 8, 9) sich senkrecht zur Ebene der Module (2; 7, 8, 9) erstreckende Rastbolzen (5) mit einer umlaufenden Nut (6) befinden, wobei in die Nut (6) im zusammengebauten Zustand des elektrischen Geräts in korrespondierend zu den Rastbolzen (5) angebrachte Federelemente (11) von Verriegelungsfedern (4) eingreifen und dass
– die Federelemente (11) jeweils mittels einer seitlich auf die Verriegelungsfedern (4) aufgebrachten Kraft (12) aus den Nuten (6) zur Entriegelung des jeweiligen Moduls (2) herausbewegbar sind.

Description

Stand der Technik

Die Erfindung betrifft ein modulares elektrisches Gerät, insbesondere für Anwendungen in der Mess-Prozess- oder Regeltechnik z.B. bei Kraftfahrzeugen, nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Es ist beispielsweise aus der EP 0 753 872 B1 bekannt, dass Gehäuseteile eines elektrischen Geräts die inneren Bauteile elektrisch und mechanisch umfassen und dabei Einhakmittel vorgesehen sind, die die Gehäuseteile mechanisch miteinander verbinden.

Aus der DE 81 32 259 U2 ist bekannt, dass bei einem modularen Einbaugehäuse für beispielsweise elektrische Bauelemente mehrere Baugruppen des Einbaugehäuses durch Zuganker zusammengehalten werden, die sich senkrecht zur Fläche der Baugruppen erstrecken.

In der US 6 1111 760 A ist beschrieben, dass ein modulares elektrisches Gerät einen Rahmen aufweist, der senkrecht zur Fläche der Baugruppen des elektrischen Geräts Rastbolzen aufweist, mit denen die Baugruppen verrastet werden können. Solche Rast- oder Haltebolzen sind für sich gesehen aus der DE 35 02 263 C2 oder aus der DE 24 57 228 A1 bekannt, bei denen auch entsprechende Nuten oder Rastanlagen für die Halterung der Rast- oder Haltebolzen beschrieben sind.

Für viele Anwendungsfälle ist es wichtig, dass bei einer Änderung der Aufgabenstellung für das elektrische Gerät beispielsweise in der Messtechnik ein schnelle und einfache Anpassung der Hard- und Software des elektrischen Geräts an die neue Aufgabe durchführbar ist. Hierbei sollte das mit dem im elektrischen Gerät in der Regel auch realisierte Datenverarbeitungssystem hinsichtlich der Rechenleistung einfach an die Mess- und Anwenderanforderungen anpassbar sein.

Problematisch ist bei einer Umsetzung dieser Anforderungen, dass bei der geforderten Einfachheit des mechanischen Verbindungssystems auch die energetische und datentechnische Sicherheit, insbesondere auch bei speziellen Bussystemen für die elektrischen Verbindungen, gewährleistet ist.

Aufgabenstellung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein modulares elektrisches Gerät so aufzubauen, dass ein sicherer und flexibler Zusammenbau unterschiedlicher Kombinationen von Bauelementen und Modulen mit einfachen Mitteln erreichbar ist.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem modularen elektrischen Gerät, insbesondere für Anwendungen in der Mess-Prozess- oder Regeltechnik, mit im Gehäuse des Geräts anordbaren und elektrisch kontaktierbaren Bauelementen und/oder Bauelementgruppen. Teile des Geräts sind dabei über mindestens eine Rastverbindung für einen möglichst flexiblen Aufbau zusammengehalten. In vorteilhafter Weise sind erfindungsgemäß die Bau elemente und/oder die Bauelementgruppen beispielsweise als elektrisch kontaktierbares Leiterplattenmodul aufgebaut, das außen von einem in vorgegebenen Grenzen flexiblen Rahmen umschließbar ist. Der Rahmen kann dabei auf einfache Weise einen nach beiden Seiten offenen Aluminium- oder Kunststoffrahmen bilden, der als Halterung für Leiterplatten dient.

Weiterhin ist die Erfindung in vorteilhafter Weise dadurch gekennzeichnet, dass eine Verriegelungsfeder vorhanden ist. Hierzu befinden sich an den Modulen senkrecht zur Ebene der Module erstreckende Rastbolzen mit einer umlaufenden Nut, wobei in die Nut im zusammengebauten Zustand des elektrischen Geräts am Rahmen korrespondierend zu den Rastbolzen angebrachte Federelemente eingreifen. Mit der erfindungsgemäß ausgestalteten Verriegelungsfeder können auf einfache Weise jeweils mittels einer auf die Verriegelungsfeder aufgebrachten Kraft die Federelemente aus den Nuten zur Entriegelung des Gehäuses herausbewegt werden. Die Rastbolzen befinden sich dabei vorzugsweise jeweils im Eckbereich der Module.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind eine Vielzahl von Leiterplattenbaugruppen als Module senkrecht übereinanderstapelbar, wobei jeweils außen auch ebenfalls über die zuvor beschriebenen Rastbolzen verriegelbare Abschlussmodule zur elektrischen und mechanischen Abschließung des Gehäuses anbringbar sind. Dies Abschlussmodule besitzen die Fähigkeit, als ein im wesentlichen passives Modul durch einfaches Aufstecken oder Aufschieben das mit den intelligenten Modulen zusammengesetzte elektrische Gerät nach außen hin einseitig oder beidseitig zu verschließen.

Gleichzeitig können mit den Abschlussmodulen aber auch bestimmte elektrische Funktionen, wie z.B. vorgegebene Busterminierungen an der Steckvorrichtungen, beim Anfügen der Abschlussmodule durchgeführt werden. Möglich ist es hier aber auch die Abschlussmodule mit mechanischen Komponenten zu versehen, die beispielsweise eine Montage im Anwendungsbereich des elektrischen Geräts, z.B. in einem Kraftfahrzeug, ermöglichen.

Das vorgeschlagene Konzept für den Aufbau eines modularen Geräts, beispielsweise in der elektrischen Kraftfahrzeugmesstechnik, ermöglicht in einfacher Weise, dass die einzelnen Module eines flexiblen Messaufbaus durch ein intelligentes Stecksystem im Gehäuse des elektrischen Geräts sowohl mechanisch als auch elektrisch miteinander verbunden werden können. Damit entfällt ein sonst erforderlicher großer Verdrahtungsaufwand und es muss je nach Anwendungsfall nur eine Stromzufuhr, gegebenenfalls eine Kabel gebundene Computerverbindung, und natürlich ein Anschluss zu der Messstelle hergestellt werden.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besitzt das Gerät eine Frontblende, wobei die Frontblende zwischen den Enden eines u-förmigen Rahmens und den an den hier im Eckbereich befindlichen mit den Rastbolzen korrespondierenden Verriegelungsfedern einspannbar ist.

Mit diesem modularen System ist in vorteilhafter Weise erreicht, dass quasi eine u-förmige Verriegelungsfeder gebildet ist, die den jeweiligen, nach beiden Seiten offenen Aluminium- oder Kunststoffrahmen des Geräts umfasst. Über die Rastbolzen und die Verriegelungsfeder wird eine formschlüssige Verbindung der Module zueinander erreicht. Weiterhin wird die Frontblende von der Verriegelungsfeder ebenfalls formschlüssig am Gehäuse fixiert.

Die Leiterplattenmodule und/oder die Abschlussmodule können auf ihrer Oberfläche auch Federstifte zur Herstellung von elektrischen Kontaktverbindungen untereinander nach dem Zusammenfügen aufweisen. Über diese Federstifte kann beispielsweise die Spannungsversorgung und die datentechnische Busanbindung der Module erreicht werden.

Das vorgeschlagene modulare elektrische Gerät kann auch ein internes Stromversorgungsmodul und/oder eine Schnittstelle zum Anschluss eines externen Stromversorgungsmoduls aufweisen. Weiterhin kann das modulare elektrische Gerät auch Bestandteil eines Werkstattdiagnosesystems für das elektrische Bordnetz bei der Herstellung und/oder Wartung eines Kraftfahrzeuges sein.

Zeichnung
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung erläutert. Es zeigen:
1 eine Draufsicht auf ein modulares elektrische Gerät mit einem Rahmen und einer Verriegelungsfeder für ein Leiterplattenmodul im Gerät,
2 eine Seitenansicht des Geräts mit einem Leiterplattenmodul und zwei Abschlussmodulen mit jeweils an den Ecken angeordneten Rastbolzen für die Verriegelungsfeder,
3 eine Erweiterung des Geräts nach der 2 mit zwei Leiterplattenmodulen und
4 eine Detailansicht des Verriegelungsmechanismus mit einem Rastbolzen und
5 eine Detailansicht mit einer am Rastbolzen eingerasteten Verriegelungsfeder.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 ist eine Draufsicht auf ein modulares elektrische Gerät 1 für Mess- und Diagnosezwecke in einem Kraftfahrzeug gezeigt, bei dem hier ein Leiterplattenmodul 2 sichtbar ist, das sich in einem Aluminium- oder Kunststoffrahmen 3 befindet. Das Leiterplattenmodul 2 enthält hier beispielsweise eine elektronische Messschaltung, einen zentralen Rechenbaustein, Speichermedien oder sonstige elektronische Schaltungsteile die zur Erledigung der Messaufgabe oder zur Steuerung und Regelung weiterer Aufgaben einschließlich der elektronischen Datenkommunikation mit externen Geräten notwendig sind.
Über einen geeigneten Steckkontakt ist das Leiterplattenmodul 2 einseitig mit externen Busanschlüssen verbindbar. Zur sicheren Einbettung des Leiterplattenmoduls 2 in das elektrische Gerät 1 ist ein Rahmen 3, der bei diesem Ausführungsbeispiel u-förmig mit einer Frontblende 13 ausgebildet ist aber auch geschlossen sein kann, und eine nachfolgend noch näher erläuterte Verriegelungsfeder 4 für das Leiterplattenmodul 2 vorhanden.
Aus 2 und 3 ist das elektrische Gerät 1 in der Seitenansicht entnehmbar. Hier sind die Rastbolzen 5 erkennbar, die jeweils eine Nut 6 aufweisen, in die entsprechende Rastelemente der Verriegelungsfeder 4 eingreifen können.
3 zeigt im Unterschied zu 2 eine Anordnung mit zwei Leiterplattenmodulen 2 und 7; in beiden 2 und 3 sind zusätzlich noch Abschlussmodule 8 und 9 vorhanden, die zu einem elektrischen und mechanischen Seiteabschluss des elektrischen Geräts 1 führen. In den 2 und 3 sind noch Federstifte 10 erkennbar, mit den im zusammengebauten Zustand elektrische Verbindungen zwischen den Leiterplattenmodulen 2 und 7, sowie zu den Abschlussmodulen 8 und 9 hergestellt werden können.
Aus 4 und 5 ist jeweils eine Rahmen 3 eines einzelnen Moduls 2 im Detail zu erkennen. Insbesondere aus der 4 sind dabei die Rastbolzen 5 mit den Nuten 6 zu erkennen, die jeweils an einem der Rahmen 3 gehalten sind. Die hier gezeigte Verriegelungsfeder 4 würde dabei einen von untern aufsteckbaren weiteren Rahmen 3 dadurch fixieren, dass die Rastbolzen 5 des weiteren Rahmens 3 über die Verriegelungsfeder 4 geführt werden, wobei die Verriegelungsfeder 4 in die Nuten 6 jeweils einrastet.
Aus der 5 ist ersichtlich, wie Federelemente 11 der Verriegelungsfeder 4 in die Nuten 6 der Rastbolzen 5 einrasten. Durch einen Druck gemäß der Pfeile 12 auf die Verriegelungsfeder 4 kann das Federelement 11 aus der Nut 6 leicht herausgedrückt werden und somit die Verbindung der Rahmen 3 bzw. der Module 2 freigeben.

Claims

Modulares elektrisches Gerät, mit – in einem Gehäuse anordbaren und elektrisch kontaktierbaren Bauelementen und/oder Bauelementgruppen und – mit Gehäuseteilen, die über mindestens eine Rastverbindung (4, 5, 6) zum Zusammenhalt des Gehäuses beitragen, dadurch gekennzeichnet, dass – die Bauelemente und/oder Bauelementgruppen als mindestens einseitig kontaktierbares Modul (2; 7, 8, 9) aufgebaut sind, das jeweils außen von einem Rahmen (3) umschließbar ist, dass – an den Modulen (2; 7, 8, 9) sich senkrecht zur Ebene der Module (2; 7, 8, 9) erstreckende Rastbolzen (5) mit einer umlaufenden Nut (6) befinden, wobei in die Nut (6) im zusammengebauten Zustand des elektrischen Geräts in korrespondierend zu den Rastbolzen (5) angebrachte Federelemente (11) von Verriegelungsfedern (4) eingreifen und dass – die Federelemente (11) jeweils mittels einer seitlich auf die Verriegelungsfedern (4) aufgebrachten Kraft (12) aus den Nuten (6) zur Entriegelung des jeweiligen Moduls (2) herausbewegbar sind.
Modulares elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass – eine Vielzahl von Modulen (2; 7, 8, 9) übereinanderstapelbar sind, wobei die äußeren Module jeweils außen ebenfalls verriegelbare Abschlussmodule (8,9) zur elektrischen und mechanischen Abschließung des Geräts (1) darstellen.
Modulares elektrisches Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass – sich die Rastbolzen (5) jeweils im Eckbereich der Module (2; 7, 8, 9) befinden.
Modulares elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – dar Rahmen (3) eine Frontblende (13) aufweist, wobei die Frontblende zwischen den Enden des u-förmigen Rahmens (3) und den an den hier im Eckbereich befindlichen mit den Rastbolzen (5) korrespondierenden Verriegelungsfedern (4) einspannbar ist.
Modulares elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – ein Aufnahmerahmen (3) für Leiterplattenmodule (2) aus einem Aluminium- oder Kunststoffrahmen gebildet ist.
Modulares elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – die Leiterplattenmodule (2) und/oder die Abschlussmodule (8, 9) auf mindestens einer ihrer Oberflächen Federstifte (10) zur Herstellung von elektrischen Kontaktverbindungen untereinander nach dem Zusammenfügen des Geräts (1) aufweisen.
Modulares elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das modulare elektrisches Gerät (1) eine Datenschnittstelle zur Kommunikation mit externen Geräten aufweist.
Modulares elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das modulare Gerät (1) ein internes Stromversorgungsmodul oder eine Schnittstelle zum Anschluss eines externen Stromversorgungsmoduls aufweist.
Modulares elektrisches Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass – das modulare elektrisches Gerät (1) Bestandteil eines Werkstattdiagnosesystems für das elektrische Bordnetz bei der Herstellung und/oder Wartung eines Kraftfahrzeuges ist.