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Die Erfindung betrifft einen Einbaukäfig für einen Servereinschub eines Serverracks. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Baugruppe mit einem Einbaukäfig und einer Leiterplatte sowie eine Anordnung mit einer solchen Baugruppe.
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Ein Serverrack umfasst im Allgemeinen eine Vielzahl von Servern, die in Form von Einschubmodulen in einen oder mehrere Serverrahmen des Serverracks eingeschoben sind und daher auch als Servereinschübe bezeichnet werden können. Die Servereinschübe umfassen dabei in der Regel ein oder mehrere Prozessoren und Speicherbausteine sowie Einschubkomponenten, beispielsweise Massenspeicherlaufwerke. Die Einschubkomponenten sind dabei in der Regel von einer Vorderseite des Servereinschubs beziehungsweise des Serverracks zugänglich und in einen oder mehrere Einbaukäfige innerhalb eines Servereinschubs einschiebbar.
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Um eine elektrische Kontaktierung mit den Einschubkomponenten herzustellen, ist in einem Servereinschub eine Leiterplatte verbaut, welche als sogenannte Midplane oder Backplane bezeichnet wird. Eine solche Leiterplatte ist typischerweise mit einem Einbaukäfig oder einem Gehäuseboden des Servereinschubs verschraubt. Alternativ ist die Leiterplatte über einen Zusatzrahmen in einer vorbestimmten Position gehalten.
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Aus der
DE 90 02 203 U1 ist eine Aufnahmevorrichtung zum Positionieren und Befestigen wenigstens einer Leiterplatte bekannt. Die Aufnahmevorrichtung besteht aus einem im Wesentlichen u-förmigen Profil mit zwei parallelen sich senkrecht zu einem Bogenteil erstreckenden Schenkel. In beiden Schenkeln sind zum Bodenteil parallele federnde Querstege gebildet. Die federnden Querstege weisen jeweils auf einer Seite einen Nocken auf. Einer der beiden Schenkel weist eine federnde Zunge auf und bei dem anderen Schenkel ist auf dem Bodenteil eine Stütznase vorgesehen. Die Leiterplatte ist mit vorstehenden Kanten einerseits zwischen dem federnden Steg und der Stütznase und dem anderen Schenkel zwischen der federnde Zunge und dem federnden Quersteg gehalten.
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Eine Aufgabe, welche der Erfindung zugrunde liegt, ist es, einen Einbaukäfig, eine Baugruppe sowie eine Anordnung zu beschreiben, welche zu einer verbesserten Montage einer Leiterplatte für einen Einbaukäfig beitragen.
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Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Einbaukäfig für einen Servereinschub eines Serverracks offenbart, welcher eine Oberseite und eine der Oberseite gegenüberliegende Unterseite aufweist. Die Oberseite und die Unterseite verlaufen parallel. Eine der Oberseite oder Unterseite weist eine Aufnahmeöffnung und die jeweils andere eine der Aufnahmeöffnung gegenüberliegende Verrastvorrichtung auf. Die Aufnahmeöffnung und die Verrastvorrichtung sind derart ausgebildet, dass zur Montage in dem Einbaukäfig eine Leiterplatte im Bereich einer ersten Schmalseite schräg bezüglich der Oberseite zumindest teilweise in die Aufnahmeöffnung einführbar ist und die Leiterplatte anschließend derart um die erste Schmalseite in eine Position senkrecht zu der Unterseite verschwenkbar ist, dass die Leiterplatte mit einer der ersten Schmalseite gegenüberliegenden zweiten Schmalseite zumindest teilweise mit der Verrastvorrichtung verrastet. Die Verrastvorrichtung weist eine federnde Rastzunge und ein Anschlagelement auf. Die zweite Schmalseite der Leiterplatte ist zwischen einem freien Ende der federnden Rastzunge und dem Anschlagelement verrastend aufnehmbar. Die Leiterplatte ist durch die Aufnahmeöffnung und die Verrastvorrichtung senkrecht so gehalten, dass die Leiterplatte gegen ein Durchbiegen in Normalenrichtung zu einer Erstreckungsebene der Leiterplatte im Wesentlichen geschützt ist.
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Mittels des Einbaukäfigs ist es möglich, auf einfache Art und Weise eine Leiterplatte, insbesondere eine Midplane oder Backplane, an dem Einbaukäfig mechanisch sicher festzulegen. Dabei kann auf zusätzliche Elemente wie einen Zusatzrahmen oder dergleichen verzichtet werden. Zudem sind keine Zusatzteile wie Käfige oder Halterahmen zur Befestigung der Leiterplatte notwendig. Die Leiterplatte wird nur mittels der in dem Einbaukäfig integrierten Funktionselemente, nämlich der Aufnahmeöffnung und der Verrastvorrichtung, befestigt. Somit ist insgesamt eine kostengünstige, schraubenlose Befestigung der Leiterplatte erreicht.
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Zur Montage der Leiterplatte weist der Einbaukäfig an zwei gegenüberliegenden Seiten die Verrastvorrichtung und die Aufnahmeöffnung auf. Zur Montage der Leiterplatte wird diese im Bereich ihrer ersten Schmalseite schräg bezüglich der Oberseite beziehungsweise der Unterseite in die Aufnahmeöffnung eingeführt und anschließend entlang der ersten Schmalseite in eine Senkrechtposition bezüglich der Ober- oder Unterseite verschwenkt. Dabei verrastet die Leiterplatte mit der zweiten Schmalseite zumindest teilweise mit der Verrastvorrichtung. Im verrasteten Zustand der Leiterplatte ist die Leiterplatte durch die Aufnahmeöffnung und die Verrastvorrichtung senkrecht so gehalten, dass die Leiterplatte gegen ein Durchbiegen in Normalenrichtung zu einer Erstreckungsebene der Leiterplatte im Wesentlichen geschützt ist. Die Normalrichtung verläuft im eingebauten Zustand der Leiterplatte parallel zu der Oberseite beziehungsweise der Unterseite. Der Schutz vor Durchbiegung ist insbesondere beim Anschluss von Einschubkomponenten an die Leiterplatte mittels Direksteckverbindungen notwendig.
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Beim Verschwenken der Leiterplatte wird die Leiterplatte in Richtung des Anschlagelements geschoben, wobei die Leiterplatte mittels der zweiten Schmalseite über die Rastzunge hinweg gedrückt wird. Dabei wird die federnde Rastzunge von der zweiten Schmalseite zumindest teilweise elastisch entgegen einer Federkraft der Rastzunge weggedrückt. In der eingebauten Position ist die Leiterplatte zwischen dem Anschlagelement und einem freien Ende der federnden Rastzunge in der senkrechten Position gehalten. Das Anschlagelement und die federnde Rastzunge verhindern, dass die Leiterplatte in der Normalenrichtung wie oben beschrieben, bewegbar ist. Somit ist die Leiterplatte in der Verrastvorrichtung sicher mechanisch festgelegt.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist die Aufnahmeöffnung als Ausnehmung, Schlitz oder Nut ausgebildet. Beispielsweise weist die Oberseite oder die Unterseite einen oder mehrere Schlitze auf, in welche ein oder mehrere Vorsprünge der Leiterplatte, welche im Bereich der ersten Schmalseite vorgesehen sind, eingreifen. Dabei tauchen die Vorsprünge in die entsprechenden Schlitze ein. Bevorzugt tauchen die Vorsprünge derart tief in die Schlitze ein, bis die erste Schmalseite an die Oberseite beziehungsweise Unterseite anschlägt. Anschließend wird die Leiterplatte um die erste Schmalseite entlang der entsprechenden Oberseite bzw. Unterseite verschwenkt. Alternativ ist die Aufnahmeöffnung als Nut beziehungsweise kulissenartige Führung ausgebildet, in welche die Leiterplatte mit der ersten Schmalseite eintaucht. In diesem Fall weist die erste Schmalseite nicht zwingend Vorsprünge auf und ist im Wesentlichen ebenflächig ausgebildet. Insbesondere weist die erste Schmalseite keine Erhebungen parallel zu der Haupterstreckungsebene der Leiterplatte auf. Mittels derartig ausgestalteter Aufnahmeöffnungen ist ein sicheres Einführen der Leiterplatte in die Aufnahmeöffnung gewährleistet.
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Bevorzugt steht die federnde Rastzunge von der Unterseite beziehungsweise der Oberseite unter einem vorbestimmten Winkel ab und ist in Richtung des Anschlagelements geöffnet. Beispielsweise ist die federnde Rastzunge aus der Oberseite beziehungsweise der Unterseite herausgeformt.
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Bevorzugt erstreckt sich das Anschlagelement senkrecht von der Unterseite beziehungsweise der Oberseite.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die federnde Rastzunge einen Überdehnschutz auf. Hierzu ist aus der Rastzunge beispielsweise eine weitere Metalllasche herausgebogen. Die weitere Metalllasche erstreckt sich im Wesentlichen entlang einer Normalenrichtung der Oberseite beziehungsweise der Unterseite. Die weitere Metalllasche begrenzt ein Verbiegen der Rastzunge, indem die Metalllasche an einem weiteren Element beispielsweise einem weiteren Gehäuseelement, anschlägt. Der Überdehnschutz verhindert, dass die federnde Rastzunge plastisch verformt wird und somit nicht mehr in ihre ursprüngliche Ausgangsposition in dem entspannten Zustand gelangen kann.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind die Verrastvorrichtung und die entsprechende Unterseite oder Oberseite zusammen einstückig ausgebildet. Insbesondere ist die Verrastvorrichtung in die Unterseite bzw. Oberseite geprägt und/oder gestanzt. Damit sind die Unterseite bzw. die Oberseite und die Verrastvorrichtung in einem einzelnen Herstellungsschritt herstellbar, wodurch Herstellungskosten eingespart werden können.
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Gemäß einem zweiten Aspekt wird eine Baugruppe mit einem Einbaukäfig gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und mit einer darin festgelegten Leiterplatte offenbart.
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Die Baugruppe gemäß dem zweiten Aspekt ermöglicht im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile.
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Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung wird eine Anordnung mit einer Baugruppe gemäß dem zweiten Aspekt und einem Servereinschub eines Serverracks offenbart. Der Servereinschub weist ein Einschubgehäuse mit einem Gehäuseboden auf, wobei der Einbaukäfig innerhalb des Einschubgehäuses an dem Gehäuseboden angeordnet ist.
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Die Anordnung gemäß dem dritten Aspekt ermöglicht im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile.
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Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen sowie in der nachfolgenden, ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels offenbart. Das Ausführungsbeispiel ist unter Zuhilfenahme der angehängten Figuren nachfolgend beschrieben. In den Figuren sind gleichartige Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In den Figuren zeigen:
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1 eine Explosionsdarstellung einer Anordnung mit einem Servereinschub und einem Einbaukäfig,
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2 eine Explosionsdarstellung des Einbaukäfigs,
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3 eine Schnittansicht der Anordnung während des Einbaus einer Leiterplatte,
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4 eine Schnittansicht der Anordnung im eingebauten Zustand der Leiterplatte und
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5 ein Ablaufdiagramm eines Montageverfahrens der Anordnung.
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1 zeigt eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Anordnung AO für ein Serverrack. Die Anordnung AO umfasst einen Servereinschub SE mit einem Einschubgehäuse EG. Das Einschubgehäuse EG hat einen Gehäuseboden GB sowie zwei gegenüberliegende, senkrecht bezüglich des Gehäusebodens GB abgewinkelte Seitenwände SW. Weiter umfasst der Servereinschub SE einen Gehäusedeckel GD. Im Inneren des Einschubgehäuses EG ist ein metallischer Einbaukäfig EK vorgesehen, welcher in einem zusammengebauten Zustand an dem Gehäuseboden GB festgelegt ist. Der Einbaukäfig EK ist im Bereich einer Vorderseite VS des Servereinschubs SE angeordnet. In den Einbaukäfig EK ist eine Mehrzahl von Einschubkomponenten (nicht dargestellt) einschiebbar. Die Einschubkomponenten werden in einer Einschubrichtung ER in den Einbaukäfig EK eingeführt und sind von der Vorderseite VS des Servereinschubs SE zugänglich. Alternativ können auch andere Einschubkomponenten wie optische Laufwerke innerhalb des Einbaukäfigs EK montiert oder angeordnet werden.
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In 2 ist der Einbaukäfig EK in einer Explosionsdarstellung separat von der Anordnung AO gemäß 1 dargestellt. Dabei ist zu beachten, dass der Einbaukäfig EK von einer der Vorderseite VS gegenüberliegenden Rückseite RS gezeigt ist. Der Einbaukäfig EK ist zweiteilig ausgebildet und wird durch eine metallische Deckelschale DS sowie eine metallische Bodenschale BS gebildet. An seitlichen Enden haben die Deckelschale DS und die Bodenschale BS jeweils abgewinkelte Wandungen AW. Jeweils eine abgewinkelte Wandung AW der Deckelschale DS und eine abgewinkelte Wandung AW der Bodenschale BS bilden zusammen eine Seitenwandung SWG des Einbaukäfigs EK (s. 2). Alternativ ist der Einbaukäfig EK einteilig aus einem Metallwerkstoff hergestellt.
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Zur elektrischen und signaltechnischen Kopplung der Einschubkomponenten des Einbaukäfigs mit weiteren Komponenten des Servereinschubs (nicht dargestellt) ist eine Leiterplatte vorgesehen, deren Montage anhand der 3 bis 5 beschrieben wird. Bei der Leiterplatte handelt es sich um eine sogenannte Midplane oder Backplane, welche an dem Einbaukäfig EK festgelegt wird. Die Leiterplatte kann mittels Direktsteckverbindung von den Einschubkomponenten kontaktiert werden.
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Wie in 2 dargestellt umfasst der Einbaukäfig EK eine Oberseite OS sowie eine der Oberseite OS gegenüberliegende Unterseite US. Die Oberseite OS und die Unterseite US verlaufen parallel. Zur Montage einer Leiterplatte, welche senkrecht zu der Unterseite US beziehungsweise Oberseite OS angeordnet wird, ist in die Oberseite OS eine Vielzahl von Schlitzen S eingebracht. Den Schlitzen S gegenüberliegend ist eine Mehrzahl von Rastzungen RZ und von Anschlagelementen AE angeordnet, welche jeweils aus der Unterseite US herausgeformt sind. Die Rastzungen RZ sind als federnde Laschen ausgebildet. Die Anschlagelementen AE sind in die Unterseite US eingeprägt und erstrecken sich senkrecht von der Unterseite US in Richtung der Oberseite OS. Eine Rastzunge RZ sowie zwei zugehörige Anschlagelemente AE können auch als Verrastvorrichtung VV bezeichnet werden. Alternativ kann eine Verrastvorrichtung VV auch lediglich eine Rastzunge RZ und ein Anschlagelement AE umfassen. Die Verrastvorrichtungen VV und die entsprechende Unterseite US sind zusammengenommen einstückig ausgebildet.
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Mittels der Schlitze S, der Rastzungen RZ sowie der Anschlagelemente AE ist eine einfache, insbesondere schraubenlose Montage einer Leiterplatte an dem Einbaukäfig EK möglich.
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In 3 und 4 ist jeweils eine schematische Schnittansicht der Anordnung AO während des Einbaus einer Leiterplatte LP bzw. im eingebauten Zustand der Leiterplatte LP dargestellt. Die Schnittansicht verläuft dabei jeweils parallel zu der Einschubrichtung ER gemäß 1 und normal zu der Unterseite US. In 5 ist schematisch ein Ablaufdiagramm eines Montageverfahrens der Leiterplatte LP gezeigt.
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In einem ersten Schritt S1 des Montageverfahrens (siehe 5) wird die Leiterplatte LP wie in 3 gezeigt zumindest teilweise im Bereich einer ersten Schmalseite SS1 in die Schlitze S der Oberseite OS eingeführt. Die erste Schmalseite SS1 verläuft entlang einer Längskante der Leiterplatte LP in Normalenrichtung zu der in 3 gezeigten Bildebene. Das Einführen der Leiterplatte LP erfolgt schräg bezüglich der Oberseite OS. Beispielsweise wird die Leiterplatte LP unter einem Winkel α von 45° bezüglich einer Normalen zu der Unterseite US in die Schlitze S eingeführt. Dabei tauchen Vorsprünge der ersten Schmalseite SS1 der Leiterplatte LP in die Schlitze S derart ein, dass die erste Schmalseite SS1 an der Oberseite OS berührend anliegt.
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In einem zweiten Schritt S2 (siehe 5) wird die Leiterplatte LP entgegen der Einschubrichtung ER (siehe 1) entlang der ersten Schmalseite SS1 bzw. entlang der Oberseite OS verschwenkt. Während des Verschwenkens werden die federnden Rastzungen RZ, welche in Richtung der Oberseite OS abstehen, in Normalenrichtung der Oberseite OS beziehungsweise der Unterseite US nach unten elastisch durch eine zweite Schmalseite SS2 der Leiterplatte LP weggedrückt. Die zweite Schmalseite SS2 liegt der ersten Schmalseite SS1 gegenüber.
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In einem dritten Schritt S3 verrastet die Leiterplatte LP mit den Verrastvorrichtungen VV. Dabei rutscht die zweite Schmalseite SS2 über freie Enden FE der Rastzungen RZ hinweg und schlägt gegen die Anschlagelemente AE an. Dabei entspannen die Rastzungen RZ sich wieder. Dieser Zustand ist in 4 gezeigt und definiert den eingebauten Zustand der Leiterplatte LP.
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Die Leiterplatte LP ist im eingebauten Zustand im Bereich der zweiten Schmalseite SS2 zwischen den Anschlagelementen AE und den freien Enden FE der Rastzungen RZ, welche in Richtung der Anschlagelemente AE geöffnet sind, angeordnet und lagefixiert. Dabei ist die Leiterplatte LP zwischen den Rastzungen RZ und den Anschlagelementen AE gehalten. In dem in 4 gezeigten Zustand ist die Leiterplatte LP im Bereich der ersten Schmalseite SS1 weiterhin über die Vorsprünge in den Schlitzen S gehalten. Somit befindet sich die Leiterplatte LP in einem mechanisch sicher festgelegten Zustand bezüglich des Einbaukäfigs EK.
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Im eingebauten Zustand ist die Leiterplatte LP senkrecht zu der Oberseite OS und der Unterseite US ausgerichtet. Dabei ist die Leiterplatte LP im Wesentlichen senkrecht zu einer in dem Servereinschub SE angeordneten Hauptplatine angeordnet (nicht dargestellt), welche parallel zu dem Gehäuseboden GB verläuft.
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Die Leiterplatte LP ist in dem eingebauten Zustand so mechanisch senkrecht in den Verrastvorrichtungen VV und den Schlitzen S festgelegt, dass die Leiterplatte LP im Wesentlichen gegen eine Durchbiegung in Richtung der Einschubrichtung ER geschützt ist. Somit können Einschubkomponenten wie Festplattenlaufwerke problemlos an die Leiterplatte LP in Einschubrichtung ER angeschlossen werden. Einer Bewegung der Leiterplatte LP in Normalenrichtung zu der Bildebene gemäß 4, beispielsweise entlang der Schmalseiten SS1 und SS2, ist dadurch vorgebeugt, dass die Leiterplatte LP über die Vorsprünge der ersten Schmalseite SS1 in den Schlitzen S geführt ist.
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Alternativ oder zusätzlich erstreckt sich die Leiterplatte LP zwischen den Seitenwandungen SWG des Einbaukäfigs EK. Dabei ist die Leiterplatte LP derart an einen Abstand der gegenüberliegenden Seitenwandungen SWG angepasst, dass sich die Leiterplatte LP im Wesentlichen nicht in Normalenrichtung zu der Bildebene gemäß 3 und 4 bewegen kann, unabhängig von der Führung über die Vorsprünge.
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Zur Demontage der Leiterplatte LP müssen lediglich die Rastzungen RZ nach unten weggedrückt werden, so dass die Leiterplatte LP über die Rastzungen RZ hinweg in die in 3 gezeigte Stellung verschwenkt werden kann. Damit beim Verbiegen der Rastzungen RZ diese nicht plastisch verformt werden, weisen die Rastzungen RZ einen Überdehnschutz UES auf. Hierzu sind aus den Rastzungen RZ weitere Metalllaschen L herausgeformt (siehe 2 bis 4), welche sich im Wesentlichen entlang der Normalenrichtung zu der Unterseite US erstrecken. Mittels der Laschen L ist ein definierter Anschlagpunkt beim Verbiegen der Rastzungen RZ gewährleistet, so dass diese nicht über einen bestimmten Winkel hinaus verbogen werden.
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In einem nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind auch an der Oberseite OS, also im Bereich der Schlitze S, weitere Anschlagelemente AE vorgesehen. Diesen dienen der zusätzlichen mechanischen Stabilisierung gegen ein Durchbiegen der Leiterplatte LP in Einschubrichtung ER. Alternativ zu den beschriebenen Ausführungsbeispielen kann anstelle die Oberseite OS die Rastzungen RZ und die Anschlagelemente AE aufweisen und die Unterseite US die Schlitze S. Demzufolge wird die Leiterplatte LP entlang der Unterseite US in die senkrechte Position verschwenkt, wobei sich das beschriebene Montageprinzip nicht ändert.
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In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind anstelle der Schlitze S Nuten oder kulissenartige Führungen vorgesehen, in welche die Leiterplatte LP mit der ersten Schmalseite SS1 zumindest teilweise einführbar ist. Dabei muss die erste Schmalseite SS1 nicht zwingend Vorsprünge aufweisen, sondern kann beispielsweise im Wesentlichen ebenflächig verlaufen.
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In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel sind mehrere Leiterplatten vorgesehen, welche anhand des oben beschriebenen Prinzips in den Einbaukäfig eingebaut werden können. Die Leiterplatten können sich zusammen über die gesamte Breite zwischen den Seitenwandungen SWG des Einbaukäfigs EK erstrecken. Optional können Anschläge vorgesehen sein, welche eine Bewegung einer Leiterplatte zwischen den Seitenwandungen SWG des Einbaukäfigs EK verhindern.
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Bezugszeichenliste
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- AE
- Anschlagelement
- AO
- Anordnung
- AW
- abgewinkelte Wandung
- BS
- Bodenschale
- DS
- Deckelschale
- EG
- Einschubgehäuse
- EK
- Einbaukäfig
- ER
- Einschubrichtung
- FE
- freies Ende
- GB
- Gehäuseboden
- GD
- Gehäusedeckel
- L
- Lasche
- LP
- Leiterplatte
- OS
- Oberseite
- RS
- Rückseite
- RZ
- Rastzunge
- S
- Schlitz
- S1, S2, S3
- Schritte
- SE
- Servereinschub
- SS1
- erste Schmalseite
- SS2
- zweite Schmalseite
- SW
- Seitenwand
- SWG
- Seitenwandung
- UES
- Überdehnschutz
- US
- Unterseite
- VS
- Vorderseite
- VV
- Verrastvorrichtung
- α
- Winkel
