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Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Festlegen einer Einschubbaugruppe in einem Einbaukäfig eines Computersystems. Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung.
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Aus der
DE 10 2013 105 552 A1 sind Anordnungen 1 der oben genannten Art bekannt.
1 zeigt eine solche Anordnung 1 gemäß dem Stand der Technik. Die Anordnung 1 weist eine Halteschiene 2 auf, in die drei Haltestifte 3 über je ein Dämpfungselement 4 eingesetzt sind. Die Anordnungen 1 ermöglichen unter anderem einen besonders einfachen und schnellen Einbau und Ausbau von Einschubbaugruppen, insbesondere von Speicherlaufwerken in einem Computergehäuse. Um den mittleren Haltestift 3 herum ist ein längliches weiteres Dämpfungselement 5 angeordnet, welches einen Schaumstoff aufweist der von einem Gewebe ummantelt ist. Die Haltestifte 3 sind vorgesehen, in seitliche Befestigungsöffnungen eines Festplattenlaufwerks einzugreifen. Die Dämpfungselemente 4 sind zylindrische Schwingungsdämpfer mittels derer mechanische Schwingungen zwischen dem Computergehäuse und der Einschubbaugruppe gedämpft werden.
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Moderne Speicherlaufwerke haben oftmals nur mehr zwei seitliche Befestigungsöffnungen, da aufgrund einer steigenden Speicherkapazität, beispielsweise 6 TB (Terabytes) und mehr, Bauraum benötigt wird, so dass der mittlere Haltestift 3 bei der zuvor beschriebenen Anordnung 1 entfallen muss.
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Aus der
DE 10 2009 033 289 A1 ist eine Anordnung zum Festlegen einer Einschubbaugruppe in einem Einbaukäfig eines Computers bekannt. Die Anordnung weist eine Halteschiene mit wenigstens einer Auflagefläche zum Festlegen der Halteschiene in einer Führungsschiene des Einbaukäfig und wenigstens einem an der Halteschiene angeordneten Haltestift zum Eingreifen in eine seitliche Befestigungsöffnung der Einschubbaugruppe auf, um die Halteschiene seitlich an der Einschubbaugruppe festzulegen.
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Eine Aufgabe, die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegt, ist es, eine verbesserte Anordnung sowie ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Anordnung zu beschreiben, welche zu einer effektiven Dämpfung von Schwingungen von oder auf eine Einschubbaugruppe beiträgt.
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Erfindungsgemäß wird eine Anordnung zum Festlegen einer Einschubbaugruppe in einem Einbaukäfig eines Computersystems, insbesondere eines Speicherlaufwerks in einem Laufwerkkäfig eines Desktop-PCs, beschrieben. Die Anordnung weist eine Halteschiene mit einer Auflagefläche zum Festlegen der Halteschiene in einer Führungsschiene des Einbaukäfigs auf. Weiterhin sind zwei Haltestifte zum Eingreifen in seitliche Befestigungsöffnungen der Einschubbaugruppe und zum Festlegen der Halteschiene an der Einschubbaugruppe vorgesehen. Jeder Haltestift ist über ein Dämpfungselement mit der Halteschiene mechanisch gekoppelt. Die Anordnung ist ferner einstückig ausgebildet, wobei jedes Dämpfungselement mittels eines Spritzgussverfahrens unlösbar an den entsprechenden Haltestift und die Halteschiene angeformt ist. Jedes Dämpfungselement weist einen ersten Dämpfungsabschnitt auf, der um den entsprechenden Haltestift gespritzt ist und an einer der Einschubbaugruppe zugewandten Seite zwischen Schmalseiten (10) der Halteschiene angeordnet ist. Das Dämpfungselement weist einen Strang auf, der jeweils von dem ersten Dämpfungsabschnitt zu wenigstens einer Schmalseite der Halteschiene verläuft. Jeder Strang weist einen zweiten Dämpfungsabschnitt des Dämpfungselements auf, welcher zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Einbaukäfig und der Einschubbaugruppe an einer der Einschubbaugruppe zugewandten Seite der Halteschiene ausgebildet ist.
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Die Anordnung sieht eine unlösbare Verbindung zwischen dem Haltestift, dem Dämpfungselement und der Halteschiene vor. Mit anderen Worten ist das Dämpfungselement so mit dem Haltestift und der Halteschiene verbunden, dass sich die Komponenten in einem Normalbetrieb der Anordnung in einem Computersystem, nicht voneinander lösen. Dies bedeutet beispielsweise, dass sich das Dämpfungselement nur unsachgemäß unter Gewalteinwirkung von der Halteschiene und dem Haltstift löst.
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Die unlösbare Verbindung des Dämpfungselements zu dem Haltestift beziehungsweise zur Halteschiene ist zumindest mechanischer Art, beispielsweise in Form von Hinterspritzungen, etwa dem Einspritzen von Formasse in Hinterschneidungen. In alternativen Ausgestaltungen kann die Verbindung des Dämpfungselements zu jedem Haltestift beziehungsweise Halteschiene auch physikalischer oder chemischer Art sein. Eine physikalische Verbindung bedeutet beispielsweise, dass das Dämpfungselement und der entsprechende Gegenpart, also Haltestift und/oder Halteschiene vorbestimmte Texturen oder Profilierungen für die Verbindung aufweisen. Chemische Verbindung bedeutet beispielsweise, dass das Dämpfungselement aufgrund seines Materials mit dem Haltestift und/oder der Halteschiene eine chemische Verbindung eingeht. Eine solche chemische Verbindung kommt beispielsweise aufgrund von Adhäsionskräften der entsprechenden Materialien zustande. In weiteren Alternativen können Kombinationen der drei möglichen Verbindungsarten vorgesehen sein.
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Die Halteschiene und/oder die Haltestifte können als separate Elemente vorliegen, so dass die Anordnung nach dem Einspritzen des Dämpfungselements mittels des Spritzgussverfahrens einstückig wird.
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Die Anordnung ermöglicht eine effektive Dämpfung von Schwingungen und Geräuschen bei den eingangs beschriebenen Speicherlaufwerken, die lediglich zwei Befestigungsöffnungen für die Haltestifte der Anordnung auf gegenüberliegenden Seitenflächen haben. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht, dass selbst derartige Speicherlaufwerke mechanisch sicher in dem Einbaukäfig festgelegt werden.
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Die mechanisch sichere Festlegung ist notwendig, um beispielsweise einen Falltest zu bestehen. Bei einem solchen Falltest wird eine Baugruppe wie das Computersystem mit einer Einschubbaugruppe, die über mindestens eine Anordnung in dem Einbaukäfig festgelegt ist, beispielsweise mehrmals in unterschiedlichen Ausrichtungen auf einem Boden fallengelassen. Dabei wirken innerhalb kurzer Zeit Impulse Kräfte von bis zu 80 G. Diese Kräfte würden bei einer lösbaren Verbindung des Dämpfungselements mit der Halteschiene dazu führen, dass der Haltestift und/oder das Dämpfungselement aus der Halteschiene herausfallen. Es wurde erkannt, dass eine lösbare Verbindung zwischen dem Haltestift und dem Dämpfungselement und/oder zwischen dem Dämpfungselement und der Halteschiene nicht mit ausreichender Sicherheit gewährleistet, dass ein solch beschriebener Falltest bestanden würde.
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Ein weiterer Vorteil der Anordnung besteht darin, dass ein zusätzliches Dämpfungselement, beispielsweise in Form eines Schaumstoffteils, verzichtet werden kann.
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Die Anordnung eignet sich besonders zum Dämpfen von Schwingungen, die von der Einschubbaugruppe erzeugt werden. Bei der Einschubbaugruppe handelt es sich beispielsweise um ein magnetisches Speicherlaufwerk, welches im Betrieb mechanische Schwingungen erzeugt. Beispielsweise stellen Festplattenscheiben des Speicherlaufwerks, die im Betrieb rotieren, eine erhebliche Rotationsmasse (Energie) dar. Typischerweise weisen die Festplattenscheiben auch Unwuchten auf, die zu den mechanischen Schwingungen beitragen. Vor allem durch die steigenden Kapazitäten der Festplattenlaufwerke, beispielsweise 6 TB und mehr, nimmt der Einfluss der Unwucht zu, da die Scheibenanzahl erhöht werden muss. Dadurch, dass die Anordnung eine unlösbare Verbindung der besagten Komponenten vorsieht, können diese Schwingungen und Vibrationen besonders gut gedämpft beziehungsweise absorbiert werden.
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Ein weiterer Vorteil ist, dass beispielsweise bei Einschubbaugruppen in Form von Festplattenlaufwerken die Lese- und Schreibperformance verbessert werden kann. Durch das Dämpfen der mechanischen Schwingungen und/oder Vibrationen werden weniger Lese- oder Schreibfehler bei solchen Festplattenlaufwerken generiert. Durch die mittlerweile üblichen, sehr hohen Drehzahlen und Schreibdichten bei magnetischen als auch optischen Speicherlaufwerken, muss auch eine Positionierung der Schreib- und Leseköpfe schnell und zielgenau erfolgen. Eine durch Schwingungen oder Stöße verursachte Störung führt zu einer verhältnismäßig zeitaufwendigen Nachregelung, die die Zugriffszeit vergrößert und die Datenübertragungsrate vermindert.
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Bevorzugt wird die Anordnung in einem Hybrid-Spritzgussverfahren hergestellt. Bei einem Hybrid-Spritzgussverfahren werden gemäß einem Mehrkomponenten-Spritzgussverfahren typischerweise mindestens zwei Kunststoffwerkstoffe, die unterschiedlich sind, in ein Formwerkzeug gespritzt. Das Einspritzen erfolgt dabei nacheinander, so dass zunächst eine Komponente, beispielsweise die Halteschiene, und anschließend eine andere Komponente, beispielsweise das Dämpfungselement, in das Formwerkzeug eingespritzt wird. Zusätzlich wird bei dem Hybrid-Spritzgussverfahren noch eine weitere Komponente, beispielsweise der Haltestift, als Einlegeteil in dem Formwerkzeug vorgehalten. Das Einlegeteil kann beispielsweise aus Metall oder einem anderen Material hergestellt sein. Das Einlegeteil wird beim Einspritzen der Kunststoffwerkstoffe integraler Bestandteil des gesamten Bauteils, etwa der Anordnung. Dadurch kann die Anordnung kostengünstig und serienmäßig hergestellt werden, ohne das nachfolgende Maßnahmen, wie beispielsweise ein manuelles Einsetzen der Haltestifte oder dergleichen, notwendig sind. Insbesondere wird nur eine Schließeinheit für eine Spritzgussanlage benötigt und die Anordnung ist mit in einem Formwerkzeug in nur einem Arbeitsgang herstellbar.
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Erfindungsgemäß weist jedes Dämpfungselement einen ersten Dämpfungsabschnitt auf, der um den entsprechenden Haltestift angeordnet ist und an einer der Einschubbaugruppe zugewandten Seite zwischen Schmalseiten der Halteschiene angeordnet ist. Jedes Dämpfungselement weist einen Strang auf, der jeweils von dem ersten Dämpfungsabschnitt zu wenigstens einer Schmalseite der Halteschiene verläuft.
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Der erste Dämpfungsabschnitt ist im Wesentlichen zylindrisch oder eiförmig um den jeweiligen Haltestift ausgebildet und kann auch als Dämpfungstopf bezeichnet werden. Bei den Schmalseiten handelt es sich um die Seiten der Halteschiene, die senkrecht zu einer Oberseite der Halteschiene angeordnet ist und die zur Festlegung der Halteschiene in Führungsschienen dienen. Die Oberseite ist der Einschubbaugruppe zugeordnet und im montierten Zustand der Einschubbaugruppe zugewandt. Der Strang ist beispielsweise kanalartig ausgebildet und führt von einem Rand der Halteschiene, also einer Schmalseite, zu dem ersten Dämpfungsabschnitt. Mit anderen Worten ist der Strang als Angussstrang ausgebildet, der als Teil des Dämpfungselements nach dem Spritzgießen des Dämpfungselements nicht oder nicht vollständig entfernt wird. Der Strang ist an den ersten Dämpfungsabschnitt angeformt. Der Strang ist integraler Bestandteil des Dämpfungselements und somit aus demselben Material oder Werkstoff wie der erste Dämpfungsabschnitt.
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Dadurch ist es möglich, das Dämpfungselement in einem Hybrid-Spritzgussverfahren herzustellen, insbesondere wenn der erste Dämpfungsabschnitt keine direkte Verbindung zu einem Rand der Halteschiene aufweist, von welchem aus der erste Dämpfungsabschnitt unmittelbar gespritzt werden kann. Beim Spritzen des Dämpfungselements wird das Material des Dämpfungselements von einem Rand der Anordnung aus in einer Werkzeugtrennebene eines Spritzgusswerkzeugs (Formwerkzeug) eingespritzt. Der Strang ermöglicht es, dass der erste Dämpfungsabschnitt gespritzt werden kann, ohne dass dieser selbst am Rand in der Werkzeugtrennebene liegt. Dadurch ist beispielsweise möglich, zwischen dem ersten Dämpfungsabschnitt und den Schmalseiten der Halteschiene Durchbrüche oder Schlitze in der Halteschiene vorzusehen, so dass die Halteschiene in diesen Bereichen zwischen den Schmalseiten elastisch eingedrückt werden kann. Dadurch wirkt die Halteschiene in diesem Bereich federnd, so dass diese in montiertem Zustand eine Federkraft auf die Führungsschiene des Einbaukäfigs zur sicheren Festlegung ausübt. Dadurch wird in besonderem Maße zur Schwingungsdämpfung beigetragen, ohne das auf die Vorteile eines Spritzgießens verzichtet werden muss.
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Erfindungsgemäßweist jeder Strang einen zweiten Dämpfungsabschnitt des Dämpfungselements auf, welcher zur Dämpfung von Relativbewegungen zwischen dem Einbaukäfig und der Einschubbaugruppe an einer der Einschubbaugruppe zugewandten Seite der Halteschiene ausgebildet ist. Der zweite Dämpfungsabschnitt ist Teil des Strangs. Der Strang ist so geformt, dass der zweite Dämpfungsabschnitt gebildet ist. Ein solches Dämpfungselement weist zwei Dämpfungsabschnitte als integralen Bestandteil auf, und ermöglicht, in einem Einspritzvorgang hergestellt zu werden. Dadurch kann insbesondere ein großflächiges, separates weiteres Dämpferelement entfallen.
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Der zweite Dämpfungsabschnitt eignet sich besonders gut zur Dämpfung von seitlichen Winkel- und/oder Seitenbeschleunigungen. Insbesondere bei Anordnungen mit mehreren Einschubbaugruppen, beispielsweise Speicherlaufwerken, welche innerhalb des Einbaukäfigs neben- oder übereinander angeordnet sind, wird die Übertragung von mechanischen Schwingungen zwischen den Einschubbaugruppen minimiert beziehungsweise verhindert. Beispielsweise wird ein sogenannter Wippeffekt oder Winkelbeschleunigungseffekt reduziert oder sogar vermieden, der entsteht, wenn Schwingungen einer Einschubbaugruppe auf eine oder mehrere andere Einschubbaugruppen übertragen werden. Dies wird auch als „mechanische Sichtbarkeit“ bezeichnet und ist insbesondere für „Business-Critical-Anwendungen“ beziehungsweise „Business-Critical-Festplatten“ von Vorteil. Bei solchen Anwendungen beziehungsweise Festplatten wird eine besonders niedrige Fehleranfälligkeit erwartet, da die Festplatten in solchen Anwendungen in der Regel dauerhaft und ohne Unterbrechung im Betrieb sein sollen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist jeder Strang zwei zweite Dämpfungsabschnitte auf. Dadurch wird zu einer besonders guten Schwingungsdämpfung beigetragen. Beispielsweise sind die zwei zweiten Dämpfungsabschnitte voneinander getrennt ausgebildet, so dass eine Einschubbaugruppe an beiden Dämpfungsabschnitten im Betrieb aufliegt. Dadurch können beispielsweise Kippbewegungen der Einschubbaugruppe gedämpft werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung sind ein oder beide zweiten Dämpfungsabschnitte konvex geformt. Dadurch können fertigungstechnische Toleranzen ausgeglichen werden. Weiterhin wird im Wesentlichen eine Linienauflage oder sehr geringflächige Auflage der Einschubbaugruppe an dem oder den Dämpfungsabschnitten ermöglicht. Dadurch wird zu einer besonderes geringen Auflagefläche der Einschubbaugruppe an den zweiten Dämpfungsabschnitten beigetragen, wodurch Schwingungen effektiv gedämpft werden. Beispielsweise trägt die konvexe Form dazu bei Toleranzen bei der Ausrichtung der Anordnung und der Einschubbaugruppe zueinander zu kompensieren. Im Fall, dass die Anordnung (insbesondere die Halteschiene) und die Einschubbaugruppe nicht exakt parallel zueinander angeordnet sind, etwa parallel zu einer Einschubrichtung der Anordnung mit der Einschubbaugruppe, hat dies keine negativen Auswirkungen auf den Verformungsgrad des zweiten Dämpfungsabschnitts. Beispielsweise verläuft die Auflagefläche beziehungsweise Linienauflage des oder der zweiten Dämpfungsabschnitte senkrecht zu einer Einschubrichtung der Anordnung und parallel zu einer der Einschubbaugruppe zugewandten Seite der Halteschiene.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung erstreckt sich jeder Strang von dem entsprechenden ersten Dämpfungsabschnitt zunächst parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Halteschiene und dann senkrecht zu jeder Schmalseite. Beispielsweise ist in den senkrechten Abschnitten des Strangs jeweils ein zweiter Dämpfungsabschnitt vorgesehen. Mit anderen Worten ist der Strang ankerförmig oder T-förmig ausgebildet.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist jeder erste Dämpfungsabschnitt Zinnen auf, die derart ausgebildet sind, dass eine Höhe der Zinnen in Richtung parallel zu einer Rotationsachse des entsprechenden Haltestifts in einem eingebauten Zustand der Anordnung um höchstens 30 % zusammengestaucht wird im Vergleich zu einem ausgebauten Zustand der Anordnung. Die Stauchung wird durch Nominalmaße unter Berücksichtigung der Toleranzen gewährleistet. Basierend auf den Nominalmaßen der einzelnen Komponenten der Anordnung, der Einschubbaugruppe sowie des Einbaukäfigs wird eine nominale Stauchung von 15 % des ersten Dämpfungsabschnitts im eingebauten Zustand der Einschubbaugruppe mit Anordnung eingestellt. Aufgrund von Toleranzen der Komponenten ergeben sich beispielsweise Stauchungsabweichungen von plus oder minus 12,5 % von der nominalen Stauchung. Dadurch ergibt sich beispielsweise eine maximale Stauchung von 27,5 % oder mindestens 2,5 % und somit ein Stauchungsintervall von 25 %. 30 % gesamte Stauchung stellt beispielsweise einen maximalen Grenzwert dar, der nicht überschritten werden sollte, da eine zu starke Verdichtung des Werkstoffs des ersten Dämpfungsabschnitts beziehungsweise des Dämpfungselements erzielt würde. Dies würde die Dämpfungseigenschaften des Dämpfungselements aufheben.
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Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass grundsätzlich immer eine Mindeststauchung des Dämpfungselements bzw. des ersten Dämpfungsabschnitts notwendig und gewährleistet ist, um zur Schwingungsdämpfung beizutragen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung weist die Halteschiene für jeden ersten Dämpfungsabschnitt einen Aufnahmebereich auf, der stegartig gebildet ist und einen ausgedünnten Steg aufweist. Dadurch wird in besonderem Maße zu einer Geräuschdämpfung beigetragen. Beispielsweise wird dadurch erreicht, dass ein durch die Einschubbaugruppe schwingungsinduzierter Geräuschpegel unter 18 dB (Dezibel) gehalten wird.
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Erfindungsgemäß wird des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche offenbart. Das Verfahren umfasst die Schritte:
- - Bereitstellen eines zweiteiligen Formwerkzeuges für die Anordnung;
- - Einlegen von zwei Haltstiften in eine entsprechende Hälfte des Formwerkzeuges;
- - Schließen des Formwerkzeuges;
- - Verfahren eines oder mehrerer Schieber zum Bilden einer ersten Kavität in dem Formwerkzeug, die eine Formgebung einer Halteschiene vorgibt;
- - Einspritzen eines ersten Kunststoffes in die erste Kavität zum Erzeugen der Halteschiene;
- - Verfahren des einen oder der mehreren Schieber zum Bilden zwei weiterer Kavitäten in dem Formwerkzeug, die jeweils eine Formgebung eines Dämpfungselements vorgeben;
- - Einspritzen eines zweiten Kunststoffes in jede weitere Kavität zum Erzeugen jeweils eines Dämpfungselements, wobei jede weitere Kavität so geformt ist, dass ein darin erzeugtes Dämpfungselement eine unlösbare Verbindung zu dem entsprechenden Haltestift und der Halteschiene eingeht.
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Das Verfahren ermöglicht im Wesentlichen die vorgenannten Vorteile und Funktionen. Mittels des Verfahrens ist es möglich, sämtliche vorbeschriebene Ausgestaltungen der Anordnung herzustellen.
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Weitere Funktionen und Vorteile sind in der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und den Unteransprüchen offenbart.
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Das Ausführungsbeispiel wird unter Zuhilfenahme der angehängten Figuren nachfolgend beschrieben. In den Figuren sind gleichartige oder gleichwirkende Komponenten mit gleichem Bezugszeichen versehen.
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In den Figuren zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht einer Anordnung zum Festlegen einer Einschubbaugruppe in einem Einbaukäfig gemäß dem Stand der Technik,
- 2 eine schematische, perspektivische Explosionsdarstellung einer Anordnung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel,
- 3 eine perspektivische Ansicht einer Einschubbaugruppe mit zwei Anordnungen gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel,
- 4A und 4B perspektivische Ansichten eines Dämpfungselements der Anordnungen,
- 5 eine Draufsicht einer Anordnung,
- 6 eine Schnittdarstellung der Anordnung,
- 7 eine weitere Schnittdarstellung,
- 8 eine perspektivische Ansicht einer Halteschiene der Anordnung, und
- 9 ein schematisches Ablaufdiagramm zum Herstellen einer Anordnung.
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Wie bereits eingangs erwähnt, haben moderne Speicherlaufwerke nur mehr zwei seitliche Befestigungsöffnungen, da aufgrund einer höheren Speicherkapazität Bauraum notwendig ist. Damit derartige Speicherlaufwerke, die auch im Vergleich zu Speicherlaufwerken geringerer Kapazität typischerweise ein höheres Gewicht haben (beispielsweise bis zu 790g oder mehr), sicher in einem Einbaukäfig eines Computergehäuses gehalten werden, die eingangs erwähnten Falltests bestehen und eine effektive Schwingungsdämpfung bewirken, wird eine in 2 bis 8 gezeigte, verbesserte Anordnung 1 beschrieben.
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2 zeigt eine Explosionsansicht einer Anordnung 1 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Anordnung 1 ist dazu eingerichtet, an einer in 3 gezeigten Seitenfläche 7 einer Einschubbaugruppe 6 angeordnet zu werden. Bei der Einschubbaugruppe 6 handelt es sich um ein Festplattenlaufwerk, welches eine Speicherkapazität von 6 Terrabyte aufweist. Die Einschubbaugruppe 6 ist alternativ ein optisches Laufwerk. Die Einschubbaugruppe 6 hat an gegenüberliegenden Seitenflächen 7 jeweils lediglich zwei Befestigungsöffnungen 8. Die Anordnungen 1 bestehen jeweils aus einer Halteschiene 2, jeweils lediglich zwei Haltestiften 3 sowie jeweils lediglich zwei Dämpfungselementen 4.
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Zum Einbringen der Einschubbaugruppe 6 in einen Einbaukäfig eines Computersystems (nicht dargestellt), werden zunächst die Anordnungen 1 derart auf die Einschubbaugruppe 6 gesteckt, dass die Haltestifte 3 in die Befestigungsöffnungen 8 eingreifen. Zusammen mit den so festgelegten beziehungsweise angesteckten Anordnungen 1 wird die Einschubbaugruppe 6 in den Einbaukäfig eingeschoben und dabei mechanisch festgelegt. Beispielsweise verrastet jede Halteschiene über Rastnasen 9 mit dem Einbaukäfig. Jede Halteschiene 2 ist im Ausführungsbeispiel länglich ausgeführt. An gegenüberliegenden Schmalseiten 10 hat jede Halteschiene 2 Auflageflächen, mittels derer jede Halteschiene 2 im eingebauten oder eingeschobenen Zustand zwischen Führungselementen des Einbaukäfigs in einer vertikalen Richtung festgelegt ist. Bei den Führungselementen handelt es sich beispielsweise um eine Führungsschiene. Auf einer der Einschubbaugruppe 6 abgewandten breiteren Seitenfläche 11 jeder Halteschiene 2 sind weitere Auflageflächen vorgesehen, so dass jede Halteschiene 2 im eingebauten beziehungsweise eingeschobenen Zustand auch in einer horizontalen Richtung in dem Einbaukäfig festgelegt ist.
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An einem Ende jeder Halteschiene 2 ist ein Griffelement 12 ausgebildet, welches zum Lösen einer Verrastung der Halteschiene 2 dient. Ein dem Griffelement 12 gegenüberliegendes Ende jeder Halteschiene 2 ist als Führungsspitze 13 ausgebildet, die einer zusätzlichen Fixierung der Halteschiene 2 im Einbaukäfig dient.
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Eine Halteschiene 2 besteht im Ausführungsbeispiel aus einem Polypropylen-Kunststoff. Es ist aber auch ein anderes Kunststoffmaterial denkbar. Jeder Haltestift 3 ist beispielsweise aus einem biegesteifen Kunststoffwerkstoff hergestellt wie Acrylnitril-Butadien-Styrol/Polycarbonat-Blend- (ABS/PC). Alternativ ist der Haltestift 3 aus einem anderen Kunststoffwerkstoff wie ABS oder aus einem Metallwerkstoff gefertigt. Jedes Dämpfungselement 4 besteht aus einem Isoloss- oder Isodamp-Kunststoffwerkstoff der Firma E.A.R. AEARO Technologies (Indianapolis, USA). Ein solcher Kunststoffwerkstoff eignet sich besonders zum Schwingungsdämpfung. Als Alternative kann auch ein thermoplastisches Elastomer, kurz TPE, beispielsweise von der Firma Kuraray (Tokyo, Osaka, Japan beziehungsweise Hattersheim am Main, Deutschland) verwendet werden.
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Die Anordnungen 1 gemäß 2 bis 8 sind jeweils einstückig in einem Hybrid-Spritzgussverfahren hergestellt, welches anhand eines schematischen Ablaufdiagramms gemäß 9 beschrieben wird.
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In einem ersten Schritt S1 wird ein zweiteiliges Formwerkzeug für eine Hybridspritzgussanlage bereitgestellt.
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In einem zweiten Schritt S2 werden in eine entsprechende Hälfte des Formwerkzeuges die beiden Haltestifte 3 eingelegt.
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In einem weiteren Schritt S3 wird das Formwerkzeug geschlossen.
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In einem nächsten Schritt S4 werden innerhalb des Formwerkzeuges ein oder mehrere Schieber verfahren, so dass sich eine erste Kavität in dem Formwerkzeug bildet, die eine Formgebung der Halteschiene 2 vorgibt.
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In dem nächsten Schritt S5 wird ein erster Kunststoffwerkstoff in die erste Kavität eingespritzt, so dass die Halteschiene 2 gebildet wird.
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In einem sechsten Schritt S6 werden ein oder mehrere Schieber zum Bilden zweier weiterer Kavitäten in dem Formwerkzeug verfahren, die jeweils eine Formgebung eines Dämpfungselements 4 vorgeben.
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In einem siebten Schritt S7 wird ein zweiter Kunststoffwerkstoff, der unterschiedlich zu dem ersten Kunststoffwerkstoff ist, in jede zweite Kavität zum Erzeugen jeweils eines Dämpfungselements 4 eingespritzt. Jede zweite Kavität ist dabei so ausgeformt, dass das darin erzeugte Dämpfungselement 4 eine unlösbare Verbindung zu dem entsprechenden dem entsprechenden Haltestift 3 und der Halteschiene 2 eingeht. Somit ist die Anordnung 1 einstückig hergestellt.
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Mittels des beschriebenen Verfahrens zum Herstellen der Anordnung 1 ist es möglich, die Anordnung 1 mit den eingangs beschriebenen Vorteilen und Funktionen herzustellen.
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Die Einstückigkeit der Anordnungen 1 gewährleistet, dass trotz Wegfalls des mittleren Haltestifts 3 wie in 1 gezeigt, Einschubbaugruppen 6 mit ausreichender mechanischer Sicherheit in einem Einbaukäfig festlegt werden können. Die Dämpfungselemente 4 sind unlösbar mit den Haltestiften 3 und der Halteschiene 2 verbunden.
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Jedes Dämpfungselement 4 hat, wie in 4A und 4B gezeigt, einen ersten Dämpfungsabschnitt 14 und einen Strang 15, wobei in dem Strang 15 zwei zweite Dämpfungsabschnitte 16 ausgebildet sind.
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Der erste Dämpfungsabschnitt 14 ist mittig zwischen den gegenüberliegenden Schmalseiten 10 der jeweiligen Halteschiene 2 angeordnet (s. 5). Damit der erste Dämpfungsabschnitt 14 im Hybrid-Spritzgussverfahren hergestellt werden kann, ist es notwendig den Strang 15 vorzusehen, damit beim Spritzgussvorgang des Dämpfungselements 4 das Material in den entsprechenden Bereich zum Umspritzen des Haltestifts 3 gelangen kann. Der Strang 15 fungiert als Angussstrang, der einen Teil des Dämpfungselements 4 darstellt. Das Einspritzen erfolgt typischerweise in einer Werkzeugtrennebene eines Spritzgussformwerkzeugs vom Rand 17 der Halteschiene 2 aus.
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Der Strang 15 verläuft zunächst parallel zu einer Mittellängsachse 18 der Halteschiene 2 (parallel zur Einschubrichtung der Anordnung 1 in den Einbaukäfig) und anschließend senkrecht zu beiden Schmalseiten 10. Die Mittellängsachse 18 ist parallel zu einer Haupterstreckungsrichtung der Halteschiene 2. In dem senkrechten Abschnitt des Strangs 15 sind die beiden zweiten Dämpfungsabschnitte 16 ausgebildet, die jeweils eine konvexe Form haben. Die zweiten Dämpfungsabschnitte 16 sind so ausgebildet, dass diese im montierten Zustand der Anordnungen 1 im Einbaukäfig in Kontakt mit den Seitenflächen 7 der Einschubbaugruppe 6 sind. Durch die konvexe Formgebung wird ein im Wesentlichen linienförmiger Kontakt zu der Einschubbaugruppe 6 hergestellt. Dadurch lassen sich besonders gut die eingangs erwähnten Winkelbeschleunigungen und Kippkräfte absorbieren. Die Dämpfungselemente 4 sind spiegelsymmetrisch ausgebildet und auch spiegelsymmetrisch bezüglich der Mittellängsachse 18 angeordnet. Dies trägt zur besonders guten Schwingungsdämpfung bei.
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Der Strang 15 ermöglicht, die ersten Dämpfungsabschnitte 14 zwischen den Schmalseiten 10 einzuspritzen, wobei um die ersten Dämpfungsabschnitte 14 Durchbrüche 25 vorgesehen sind. Dadurch ist der Einspritzpunkt räumlich von den ersten Dämpfungsabschnitten entfernt am Rand 17 angeordnet. Die Durchbrüche 25 ermöglichen eine Federwirkung zum Festlegen der Halteschiene 2 in den Führungselementen. Würde man die ersten Dämpfungsabschnitte 14 auf kürzestem Weg unmittelbar vom Rand 17 einspritzen, so müsste auf mindestens einen Durchbruch 25 pro Dämpfungselement 4 verzichtet werden.
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Zur sicheren mechanischen Festlegung des Dämpfungselements 4 an den entsprechenden Haltestift 3 ist der erste Dämpfungsabschnitt 14 ist um den entsprechenden Haltestift 3 herumgespritzt. Dies ist beispielsweise in 6 dargestellt, die eine Schnittansicht durch einen Haltestift 3 gemäß der in 5 eingezeichneten Schnittebene P3-P3 darstellt. Der Haltestift 3 weist eine durch zwei radial umlaufende Vorsprünge begrenzte Nut auf, so dass sich beim Umspritzen des Dämpfungselements 4 eine entsprechend stabile mechanische Verbindung einstellt. Weiterhin geht das Dämpfungselement 4 selbst in analoger Weise eine entsprechende mechanische Verbindung beim Umspritzen mit einem Aufnahmebereich 19 der Halteschiene 2 ein. Dadurch ist eine besonders sichere mechanische Festlegung des Haltestifts 3 an dem Dämpfungselement 4 und darüber an der Halteschiene 2 gewährleistet.
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Weiterhin hat der Strang 15 zwei Befestigungsvorsprünge 20 an einer Unterseite des Dämpfungselements 4 (s. 4B). Die Befestigungsvorsprünge 20 greifen in entsprechende Hinterschneidungen 21 der Halteschiene 2 ein, wie sie in 8 gezeigt sind. Diese sind somit an die Halteschiene 2 angeformt. Die Formgebung der Befestigungsvorsprünge 20 verhindert ein Lösen des Stranges 15 von der Halteschiene 2. Dadurch wird eine unlösbare Verbindung hergestellt. Eine derartige mechanische Verbindung ist im Wesentlichen nur aufgrund des Spritzgussvorganges möglich und wäre manuell nicht zu montieren. Dadurch ist sichergestellt, dass der Strang 15 nicht von der Halteschiene 2 gelöst werden kann.
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In 7 ist ein Längsschnitt gemäß dem in 5 gezeigten Schnittverlauf A1-A1 gezeigt. Das Dämpfungselement 4 ist mit dem ersten Dämpfungsabschnitt 14 in dem Aufnahmebereich 19 mit der Halteschiene 2 mechanisch verbunden. Der Aufnahmebereich 19 ist stegartig ausgebildet, wobei dieser, ausgedünnte Stegabschnitte 22 aufweist. Beispielsweise haben die Stegabschnitte 22 eine Dicke von 1,5 mm oder weniger. Dadurch wird im besonderen Maße zur Schwingungsdämpfung und insbesondere zu einer Geräuschreduzierung beigetragen.
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Die ersten Dämpfungsabschnitte 14 haben Zinnen 23, die im Betrieb zum Dämpfen der Schwingungen und mechanischen Belastungen eingedrückt werden. Die Zinnen 23 sind so ausgebildet, dass eine Höhe dieser bezogen auf eine Rotationssymmetrieachse 24 des entsprechenden Haltestifts 3 maximal um 30 %, bevorzugt 25 %, eingedrückt wird.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Anordnung
- 2
- Halteschiene
- 3
- Haltestift
- 4
- Dämpfungselement
- 5
- weiteres Dämpfungselement
- 6
- Einschubbaugruppe
- 7
- Seitenfläche
- 8
- seitliche Befestigungsöffnung
- 9
- Rastnase
- 10
- Schmalseite
- 11
- Seitenfläche
- 12
- Griffelement
- 13
- Führungsspitze
- 14
- erster Dämpfungsabschnitt
- 15
- Strang
- 16
- zweiter Dämpfungsabschnitt
- 17
- Rand
- 18
- Mittellängsachse
- 19
- Aufnahmebereich
- 20
- Befestigungsvorsprung
- 21
- Hinterschneidung
- 22
- Stegabschnitt
- 23
- Zinne
- 24
- Rotationssymmetrieachse
- 25
- Durchbruch
- S1 bis S7
- Schritte
- A1-A1
- Schnittebene
- P3-P3
- Schnittebene
