DE102007058004A1

DE102007058004A1 - Vorrichtung zur Integration einer Lüfterlade in ein elektronisches Gerät

Info

Publication number: DE102007058004A1
Application number: DE102007058004A
Authority: DE
Inventors: Ralf-Peter Fietz
Original assignee: Fujitsu Technology Solutions GmbH
Current assignee: Fujitsu Technology Solutions Intellectual Property GmbH
Priority date: 2007-12-03
Filing date: 2007-12-03
Publication date: 2009-06-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Integration einer Lüfterlade (3a, 3b) in ein elektronisches Gerät, aufweisend ein Systemchassis (1a, 1b) eines Gerätes und eine Lüfterlade (3a, 3b), die mehrere parallel oder in Reihe angeordnete Lüfter (11) und ein die Lüfter (11) teilweise umschließendes Gehäuse (4a, 4b) umfasst. Erfindungsgemäß weist das Gehäuse (4a, 4b) der Lüfterlade (3a, 3b) erste Befestigungsmittel und das Systemchassis (1a, 1b) derart zweite Befestigungsmittel zur Aufnahme der ersten Befestigungsmittel auf, dass die Lüfterlade (3a, 3b) von oben in das Systemchassis (1a, 1b) eingehängt werden kann und weiterhin zwischen den ersten und zweiten Befestigungsmitteln dämpfende Elemente (8a, 8b) angeordnet sind, wodurch eine schwingungsgedämpfte Lagerung der Lüfterlade (3a, 3b) im Systemchassis (1a, 1b) möglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Integration einer Lüfterlade in ein elektronisches Gerät, aufweisend ein Systemchassis eines Gerätes und eine Lüfterlade, die mehrere parallel oder in Reihe angeordnete Lüfter und ein die Lüfter teilweise umschließendes Gehäuse umfasst.
Lüfter mit einem Rotor zur Kühlung wärmeerzeugender Komponenten in elektronischen Geräten unterliegen zunehmenden Anforderungen an die Kühlleistung bei gleichzeitig fortschreitender Miniaturisierung der elektronischen Geräte. Beispielsweise ist der Einsatz eines Lüfters in Servern aufgrund der flachen Bauweise von 1 bis 2 Höheneinheiten auf ein Format von höchstens 80 × 80 mm begrenzt.
Ferner tritt immer stärker der Aspekt in den Vordergrund, eine Lüfterkomponente mit einem Handgriff ohne komplizierte Anschluss- oder Befestigungsvorgänge während des Betriebs des Servers austauschen zu können. Dies ist unter dem Begriff des Easy Mounting mit Hot-Plug-Funktion bekannt.
Die immer kleineren Lüfterformate führen dazu, dass mehrere Lüfter parallel oder in Reihe in einem Gehäuse einer so genannten Lüfterlade zusammengefasst und die Drehzahlen der einzelnen Lüfter gesteigert werden, um die nötige Wärmeabfuhr in flachen Server-Systemen in ausreichendem Maße garantieren zu können.
Die hohen Drehzahlen bringen jedoch den Nachteil der Erhöhung des Geräuschpegels, verursacht durch die Rotoren der Lüfter, mit sich. Dabei übertragen die Rotoren verstärkt Schwingungen auf das Systemchassis des Servers. Dieser so entstehende Körperschall macht sich in Form eines permanent auftretenden, hochfrequenten Geräusches bemerkbar.
Intensität und Umfang des entstehenden Geräusches hängen maßgeblich von der Befestigung und Lagerung der Lüfter und damit von der potentiellen Übertragung der Schwingungen auf das Systemchassis des Servers ab.
Es sind bereits Lösungen bekannt, beispielsweise aus der DE 103 30 076 A1 , bei denen das entstehende Geräusch durch ein oder mehrere schalldämpfende Zwischenstücke zwischen einem Lüfter und seinem Einbauplatz reduziert wird.
Dies steht einem gewünschten schnellen Anschluss mehrerer Lüfter gemäß Easy Mounting und Hot-Plug-Funktion jedoch als extrem hinderlich gegenüber, da die Lüfter mit entsprechenden Zwischenstücken versehen und anschließend mit mehreren Handgriffen in das Systemchassis eingebaut und an die Versorgung angeschlossen werden müssen.
Andererseits begünstigen Hot-Plug-fähige Lüfter, wie beispielsweise aus der DE 102 38 283 A1 bekannt, die Entstehung von Körperschall, da ihre Montage keine spielfreie und vom Systemchassis entkoppelte Lagerung zulässt.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur verbesserten Integration einer Lüfterlade in ein elektronisches Gerät zu beschreiben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das Gehäuse der Lüfterlade erste Befestigungsmittel und das Systemchassis derart zweite Befestigungsmittel zur Aufnahme der ersten Befestigungsmittel aufweist, dass die Lüfterlade von oben in das Systemchassis eingehängt werden kann und weiterhin zwischen den ersten und zweiten Befestigungsmitteln dämpfende Elemente angeordnet sind, wodurch eine schwingungsgedämpfte Lagerung der Lüfterlade im Systemchassis möglich ist.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, dass eine Lüfterlade zur Aufnahme mehrerer Lüfter mit einem Handgriff in ein Systemchassis eines Server-Systems eingebaut werden kann und gleichzeitig die Übertragung von Schwingungen und die Entstehung von Körperschall durch dämpfende Elemente unterbunden wird. Die Erfindung vereinigt daher die Vorzüge von Easy Mounting-Komponenten und schalldämpfenden Montagelösungen.
Vorzugsweise weist die Lüfterlade eine auf der Unterseite des Gehäuses angeordnete Leiterplatte auf. Dies ermöglicht eine einfache elektrische Kontaktierung mehrerer in die Lüfterlade eingebauter Lüfter.
Gemäß einer ersten Ausführungsform ist die Leiterplatte elektrisch mit Kontaktelementen am Gehäuse verbunden, die im eingehängten Zustand der Lüfterlade mit Gegenkontaktelementen am Systemchassis zum Zuführen einer für die Lüfter notwendigen Betriebsspannung zusammenwirken. Das bedeutet, dass nach dem Einhängen die Lüfterlade mit den Versorgungsleitungen des Gerätes elektrisch kontaktiert ist. Somit ist kein weiterer Handgriff zum Anschluss der Lüfterlade an die Versorgungsspannung notwendig.
Bevorzugt sind die Gegenkontaktelemente am Systemchassis in dieser Ausführung als Federstiftkontakte ausgebildet. Dies ermöglicht ein Zurückweichen der Gegenkontaktelemente in die Seitenwände des Systemchassis während des Einhängens der Lüfterlade. Anschließend liegen die Gegenkontaktelemente aufgrund der Rückstellkraft der Federmechanismen auch bei Vibrationen der Lüfterlade elektrisch kontaktierend an den Kontaktelementen am Gehäuse der Lüfterlade an und dämpfen die durch Vibrationen entstehenden Schwingungen federnd ab.
In einer weiteren Ausführung weist die Leiterplatte einen Stecker auf, der mit einem Gegenstecker eine elektrisch leitende Verbindung zum Zuführen einer für die Lüfter notwendigen Betriebsspannung bilden kann. Das heißt, dass eine in ein Systemchassis eingebaute Lüfterlade zur elektrischen Kontaktierung lediglich über einen an einem Kabel befindlichen Gegenstecker mit der Versorgungsspannung und/oder dem Systemboard des elektronischen Gerätes verbunden werden muss.
Vorzugsweise kann ein Lüfter von oben in die Lüfterlade eingesetzt werden, wobei der Lüfter einen Kontakt aufweist, der mit einem Gegenkontakt auf der Leiterplatte der Lüfterlade zusammenwirkt. Dabei wird der Lüfter bereits bei Einsetzen in die Lüfterlade elektrisch mit der Leiterplatte und damit mit der Versorgungsspannung verbunden. Dies begünstigt einen schnellen und einfachen Wechsel der Lüfter gemäß den Vorzügen einer Hot-Plug Fähigkeit.
Bevorzugt sind die ersten Befestigungsmittel durch Halterungen ausgebildet, die auf der Oberseite des Gehäuses seitlich nach außen weisen.
In einem Ausführungsbeispiel sind die zweiten Befestigungsmittel durch Ausnehmungen auf den Innenseiten des Systemchassis zur Aufnahme der Halterungen des Gehäuses ausgebildet.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel sind die zweiten Befestigungsmittel durch Halterahmen auf den Innenseiten des Systemchassis zur Aufnahme der Halterungen des Gehäuses ausgebildet.
Das heißt, dass die Lüfterlade lediglich durch eine Senkbewegung in das Systemchassis eingebracht werden muss, wobei die Halterungen des Gehäuses in den Ausnehmungen beziehungsweise den Halterahmen des Systemchassis aufgenommen werden und somit die Lüfterlade im Systemchassis fixiert ist.
Bevorzugt ist das Systemchassis mit weichem Füllmaterial, beispielsweise Schaumstoff, ausgekleidet. Dies verhindert eine Rückströmung des durch die Lüfterlade in das elektronische Gerät eingebrachten Luftstromes.
Vorzugsweise sind die dämpfenden Elemente aus einem Elastomer, beispielsweise Gummi, gebildet. Dies ermöglicht eine besonders effiziente Entkopplung der Lüfterlade vom Systemchassis und minimiert die Übertragung der mechanischen Schwingungen von der Lüfterlade auf das Systemchassis. Dadurch wird die Entstehung von Körperschall unterbunden.
Weitere vorteilhafte Ausführungen sind den Unteransprüchen sowie der Figurenbeschreibung zu entnehmen.
Die Erfindung wird anhand mehrerer Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:
1 eine schematisierte Darstellung eines Teils eines Systemchassis gemäß einer ersten Ausführung,
2 eine schematisierte Darstellung einer Lüfterlade gemäß der ersten Ausführung,
3 eine schematisierte Darstellung einer Lüfterlade gemäß einer weiteren Ausführung und
4 einen Teil eines Systemchassis mit eingehängter Lüfterlade gemäß der weiteren Ausführung.
1 zeigt eine schematisierte Darstellung eines Teils einer ersten Ausführung eines Systemchassis 1a zur Aufnahme mehrerer Komponenten eines elektronischen Gerätes. So kann das Systemchassis 1a beispielsweise Komponenten eines Servers wie CPU, Spannungsversorgung, Datenträger und zugehörige Elektronik enthalten, welche jedoch in der Figur nicht gezeigt sind.
Das Systemchassis 1a weist zwei jeweils an den beiden Seitenwänden des Systemchassis 1a angebrachte Ausnehmungen 2 zur Aufnahme einer Lüfterlade 3a auf, die in 2 näher erläutert wird. In den Ausnehmungen 2 ist jeweils ein dämpfendes Element 8a zur schwingungsdämpfenden Lagerung der Lüfterlade 3a eingesetzt. Ferner weist das Systemchassis 1a zwei unterhalb der Ausnehmungen 2 angeordnete Gegenkontaktelemente 7 zur elektrischen Kontaktierung der eingesetzten Lüfterlade 3a auf. Diese Gegenkontaktelemente 7 sind als Federkontakte ausgebildet und passen sich der Lagerung der Lüfterlade 3a im Systemchassis 1a entsprechend an. Das Systemchassis 1a ist auf dem Boden und an den Seitenwänden sowie in den Ausnehmungen 2 mit weichem Füllmaterial 9, beispielsweise Schaumstoff, ausgekleidet, wodurch eine Rückströmung eines durch die eingesetzte Lüfterlade 3a eingebrachten Luftstromes verhindert wird. Auf diese Weise kann ein Systemchassis 1a die Lüfterlade 3a in seinen Ausnehmungen 2 aufnehmen, wobei die Lüfterlade 3a über die dämpfenden Elemente 8a schwingungsmechanisch vom Systemchassis 1a entkoppelt wird. Die elektrische Kontaktierung der Lüfterlade 3a erfolgt über die Gegenkontaktelemente 7 am Systemchassis 1a. Die hier nicht dargestellten Kabel zum Anschluss der Gegenkontaktelemente 7 an die Versorgungsspannung des Gerätes sowie Kabel zur Versorgung und Ansteuerung übriger Komponenten im Gerät laufen in dafür vorgesehenen Kabelkanälen 13a, die in die Seitenwände des Systemchassis 1a integriert sind.
2 zeigt eine schematisierte Darstellung einer ersten Ausführung der Lüfterlade 3a mit einem Gehäuse 4a zur Aufnahme von bis zu vier parallel angeordneten Lüftern in entsprechenden Einbauplätzen 10a des Gehäuses 4a. Aus Sicherheitsgründen sind die Einbauplätze 10a mit Schutzgittern versehen, um Verletzungen durch die drehenden Rotoren eingebauter Lüfter zu vermeiden. Auf der Oberseite des Gehäuses 4a sind zwei seitlich nach außen weisende Halterungen 5a ausgebildet, welche bei Einsetzen der Lüfterlade 3a in Ausnehmungen 2 eines Systemchassis 1a gemäß 1 aufgenommen werden. Ferner befinden sich am Gehäuse 4a seitlich unterhalb der Halterungen 5a zwei Kontaktelemente 6, welche bei Einsetzen der Lüfterlade 3a in ein Systemchassis 1a mit Gegenkontaktelementen 7 gemäß 1 elektrisch leitend zusammen wirken.
3 zeigt eine schematisierte Darstellung einer weiteren Ausführung einer Lüfterlade 3b mit einem Gehäuse 4b zur Auf nahme von bis zu zehn Lüftern 11, wobei in entsprechenden Einbauplätzen 10b des Gehäuses 4b jeweils zwei Lüfter 11 in Reihe beziehungsweise fünf Lüfter 11 parallel eingebaut werden können. Die Lüfter 11 werden beim Einbau auf Gegenkontakte 15 einer Leiterplatte 16 aufgesetzt, welche mit Kontakten an den Lüftern 11 elektrisch zusammenwirken, so dass die Lüfter 11 schnell und einfach gewechselt werden können.
Auf der Oberseite des Gehäuses 4b sind vier seitlich nach außen weisende Halterungen 5b ausgebildet, die dämpfende Elemente 8b aufweisen. Ferner ist am Gehäuse 4b auf der Leiterplatte 16 ein Stecker 14 angeordnet, der beispielsweise mit einem Gegenstecker auf dem Systemboard des elektronischen Gerätes elektrisch leitend verbunden werden kann, so dass die Leiterplatte an die Versorgungsspannung angeschlossen ist und Lüfter 11 über die Gegenkontakte 15 mit Strom versorgen kann.
4 zeigt einen Teil einer weiteren Ausführung eines Systemchassis 1b bei eingebauter Lüfterlade 3b gemäß 3, wobei ein Teil der oberen Verkleidung des Systemchassis 1b entfernt ist. Die Halterungen 5b greifen in einen Halterahmen 12, wobei zwischen Halterungen 5b und Halterahmen 12 dämpfende Elemente 8b derart angeordnet sind, dass die Lüfterlade 3b mit dem Halterahmen 12 eine klemmende Verbindung eingeht. Die dämpfenden Elemente 8b dienen dabei dazu, die Übertragung von Körperschall auf das Systemchassis 1b zu unterbinden. Ferner weist das Systemchassis 1b einen Kabelkanal 13b zum Führen der zur Versorgung und Steuerung aller Komponenten notwendigen Kabel auf.
Die vorliegenden Ausführungsbeispiele wirken nicht einschränkend auf die Erfindung. So können dämpfende Elemente 8a beispielsweise auch an der Unterseite der Halterungen 5a am Ge häuse 4a der Lüfterlade 3a angeordnet sein. Dabei können die dämpfenden Elemente 8a V- oder keilförmig ausgebildet sein, um mit entsprechend geformten Ausnehmungen 2 eines Systemchassis 1a eine klemmende Verbindung einzugehen.
Ferner könnte ein Systemchassis 1a Aussparungen 2 und Gegenkontaktelemente 7 zur Aufnahme mehrerer Lüfterladen 3a beziehungsweise ein Systemchassis 1b Halterahmen 12 zur Aufnahme mehrerer Lüfterladen 3b aufweisen, wobei die Lüfterladen 3a, 3b in Reihe im jeweiligen Systemchassis 1a, 1b angeordnet sind. Die Gegenkontaktelemente 7 könnten mehrere Federkontaktstifte aufweisen, welche nicht nur die Spannungsversorgung einer Lüfterlade 3a sicherstellen, sondern auch eine Übertragung von Steuersignalen gewährleisten. Die Anzahl der möglichen Einbauplätze für Lüfter 11 in den Lüfterladen 3a, 3b ist hier nur beispielhaft gewählt.

1a, 1b: Systemchassis
2: Ausnehmung
3a, 3b: Lüfterlade
4a, 4b: Gehäuse
5a, 5b: Halterung
6: Kontaktelement
7: Gegenkontaktelement
8a, 8b: dämpfendes Element
9: Füllmaterial
10a, 10b: Einbauplatz
11: Lüfter
12: Halterahmen
13a, 13b: Kabelkanal
14: Stecker
15: Gegenkontakt
16: Leiterplatte

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- DE 10330076 A1 [0007]
- DE 10238283 A1 [0009]

Claims

Vorrichtung zur Integration einer Lüfterlade (3a, 3b) in ein elektronisches Gerät, aufweisend ein Systemchassis (1a, 1b) eines Gerätes und eine Lüfterlade (3a, 3b), die mehrere parallel oder in Reihe angeordnete Lüfter (11) und ein die Lüfter (11) teilweise umschließendes Gehäuse (4a, 4b) umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (4a, 4b) der Lüfterlade (3a, 3b) erste Befestigungsmittel und das Systemchassis (1a, 1b) derart zweite Befestigungsmittel zur Aufnahme der ersten Befestigungsmittel aufweist, dass die Lüfterlade (3a, 3b) von oben in das Systemchassis (1a, 1b) eingehängt werden kann und weiterhin zwischen den ersten und zweiten Befestigungsmitteln dämpfende Elemente (8a, 8b) angeordnet sind, wodurch eine schwingungsgedämpfte Lagerung der Lüfterlade (3a, 3b) im Systemchassis (1a, 1b) möglich ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfterlade (3a, 3b) eine auf der Unterseite des Gehäuses (4a, 4b) angeordnete Leiterplatte (16) aufweist.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (16) elektrisch mit Kontaktelementen (6) am Gehäuse (4a) verbunden ist, die im eingehängten Zustand der Lüfterlade (3a) mit Gegenkontaktelementen (7) am Systemchassis (1a) zum Zuführen einer für die Lüfter (11) notwendigen Betriebsspannung zusammenwirken.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenkontaktelemente (7) am Systemchassis (1a) als Federstiftkontakte ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Leiterplatte (16) einen Stecker (14) aufweist, der mit einem Gegenstecker eine elektrisch leitende Verbindung zum Zuführen einer für die Lüfter (11) notwendigen Betriebsspannung bilden kann.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Lüfter (11) von oben in die Lüfterlade (3a, 3b) eingesetzt werden kann, wobei der Lüfter (11) einen Kontakt aufweist, der mit einem Gegenkontakt (15) auf der Leiterplatte (16) der Lüfterlade (3a, 3b) zusammenwirkt.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die ersten Befestigungsmittel durch Halterungen (5a, 5b) ausgebildet sind, die auf der Oberseite des Gehäuses (4a, 4b) seitlich nach außen weisen.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Befestigungsmittel durch Ausnehmungen (2) auf den Innenseiten des Systemchassis (1a) zur Aufnahme der Halterungen (5a) des Gehäuses (4a) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zweiten Befestigungsmittel durch Halterahmen (12) auf den Innenseiten des Systemchassis (1b) zur Aufnahme der Halterungen (5b) des Gehäuses (4b) ausgebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Systemchassis (1a, 1b) mit weichem Füllmaterial (9), beispielsweise Schaumstoff, ausgekleidet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrischen Leitungen im Systemchassis (1a, 1b) über in die Seitenwände integrierte Kabelkanäle (13a, 13b) geführt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die dämpfenden Elemente (8a, 8b) aus einem Elastomer, beispielsweise Gummi, gebildet sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Lüfter (11) ein Format von 80 × 80 mm nicht überschreiten.
Elektronisches Gerät mit einer Vorrichtung, die nach einem der Ansprüche 1 bis 13 ausgeführt ist.
Elektronisches Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass es ein Server ist.