DE102022111966A1

DE102022111966A1 - Rechenvorrichtung sowie Kraftfahrzeug mit einer Rechenvorrichtung

Info

Publication number: DE102022111966A1
Application number: DE102022111966.1A
Authority: DE
Inventors: Markus Thrien
Original assignee: Cariad SE
Current assignee: Cariad SE
Priority date: 2022-05-12
Filing date: 2022-05-12
Publication date: 2023-11-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rechenvorrichtung (1) mit einem Computermodul (10) und einem Baugruppenträger (20), der einen Aufnahmebereich (22) zum Aufnehmen des Computermoduls (10) umfasst. In dem Aufnahmebereich (22) ist ein Kühlkörper (24) angeordnet. Die Rechenvorrichtung (1) umfasst zudem eine Befestigungseinrichtung (30) zum Befestigen des Computermoduls (10) in dem Aufnahmebereich (22) mittels einer Klemmverbindung an dem Kühlkörper (24). Dabei ist die Befestigungseinrichtung (30) dazu eingerichtet, eine Befestigungskraft (V) auszuüben, die in Richtung einer vorgegebenen Einführrichtung (R) des Computermoduls (10) in den Aufnahmebereich (22) wirkt. Zudem weisen der Kühlkörper (24) und das Computermodul (10) und/oder die Befestigungseinrichtung (30) jeweilige Führungselemente (15, 25, 26, 36, 17, 37) auf, die eine jeweilige komplementäre Führungsstruktur (5, 6, 7) ausbilden. Beim Befestigen des Computermoduls (10) mittels der Befestigungseinrichtung (30) greifen diese ineinander, sodass im befestigten Zustand eine Anpresskraft (A) zwischen dem Computermodul (10) und dem Kühlkörper (24) wirkt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rechenvorrichtung mit zumindest einem Computermodul und einer Bauträgergruppe. Die Bauträgergruppe umfasst zumindest einem Aufnahmebereich zum Aufnehmen des jeweiligen Computermoduls. In dem jeweiligen Aufnahmebereich ist ein Kühlkörper zum Kühlen des Computermoduls angebracht. Des Weiteren betrifft die Erfindung auch ein Kraftfahrzeug mit einer entsprechenden Rechenvorrichtung.
Eine Rechenvorrichtung kann dazu eingesetzt werden, Daten zur Durchführung von Rechenoperationen zu verarbeiten. Die Rechenvorrichtung kann somit ein Datenverarbeitungsgerät sein, das einen Verarbeitungsschaltkreis enthält. Als Rechenvorrichtung ist zum Beispiel ein Computer oder ein Server bekannt. Die Rechenvorrichtung kann eines oder mehrere Computermodule, also Recheneinheiten, umfassen. Das jeweilige Computermodul kann den Verarbeitungsschaltkreis bereitstellen. Die Rechenvorrichtung kann zum Betreiben oder Steuern eines elektronischen Geräts eingesetzt werden. Zum Beispiel kann die Rechenvorrichtung in einem Fahrzeug verbaut werden und beispielsweise einen zentralen Bordcomputer ausbilden oder zumindest Teil davon sein. Dabei kann die Rechenvorrichtung zum Beispiel zum Ausführen vorbestimmter Funktionen des Fahrzeugs, also zum Beispiel zum Steuern vorgegebener Fahrzeugfunktionen, eingesetzt werden.
Zum Halten des jeweiligen Computermoduls wird ein Baugruppenträger, auch Rack oder Gehäuse genannt, bereitgestellt. Der Baugruppenträger weist einen oder mehrere Aufnahmebereiche für jeweils eines der Computermodule aufweisen. Das jeweilige Computermodul kann in den zugeordneten Aufnahmebereich eingeführt oder eingeschoben werden. Sind mehrere Computermodule zum Bilden der Rechenvorrichtung vorgesehen, können diese in geeigneter Weise elektrisch und/oder mechanisch miteinander verschaltet oder aneinander angeschlossen werden. Dazu können die Computermodule zum Beispiel miteinander verkabelt oder mittels einer geeigneten Schnittstelle, die von dem Baugruppenträger umfasst ist, durch Anordnen in dem Aufnahmebereich aneinander angeschlossen werden.
Um das jeweilige Computermodul in dem Aufnahmebereich zu halten, kann das Computermodul zum Beispiel mittels einer Befestigungseinrichtung in dem Aufnahmebereich angeordnet oder befestigt sein. So ist das Computermodul zum Beispiel bei einem Einsatz in einem Fahrzeug vor dem Herausrutschen aus dem Aufnahmebereich beispielsweise aufgrund von Fahrbewegungen geschützt.
Zum Befestigen einer Computerplatine in einem Maschinengehäuse ist aus der DE 20 2006 008 778 U1 eine Hebelverriegelung bekannt. Mit einer Schwenkbewegung wird ein Verriegelungshebel verschwenkt und die Computerplatine in einem Maschinengehäuse eines Serversystems verriegelt.
Die DE 103 22 039 A1 offenbart einen modular erweiterbaren PC. Der PC umfasst über zumindest eine Erweiterungsschnittstelle und eine einrastbare Halterung. Darüber kann ein Erweiterungsgehäuse mit zusätzlichen Computerbauteilen an ein bestehende Infrastruktur des PCs angeschlossen werden. An den PC können mehrere Erweiterungsgehäuse in beliebiger Reihenfolge angesteckt oder angeordnet werden, ohne dass eine zusätzliche Verkabelung zwischen den Computerbauteilen notwendig ist.
Im Betrieb kann sich das Computermodul aufgrund der Verlustleistung dessen elektrischer Bauteile erwärmen oder erhitzen. Die durchschnittliche oder maximale Verlustleitung eines Computermoduls wird als Thermal Design Power (TDP) bezeichnet. Um eine effiziente und effektive Datenverarbeitung zu ermöglichen, sollte das Computermodul in einem vorbestimmten Optimaltemperaturbereich betrieben werden. Insbesondere soll ein Überhitzen des Computermoduls vermieden werden. Dazu wird eine Rechenvorrichtung üblicherweise mit einer aktiven oder passiven Kühlvorrichtung gekoppelt. Solche Kühlvorrichtungen sind an sich bekannt. Die Kühlvorrichtung kann zum Beispiel eine Wasserkühlung bereitstellen. Die Kühlvorrichtung kann auf die TDP des Computermoduls ausgelegt sein. Die Kühlvorrichtung kann einen Kühlkörper umfassen. Zum Kühlen des Computermoduls kann der Kühlkörper gemeinsam mit dem Computermodul in dem Aufnahmebereich angebracht sein. Das Computermodul kann mit einer Kontaktfläche an einer Kontaktfläche des Kühlkörpers angeordnet oder angebracht, beispielsweise angepresst sein. Dadurch wird ein thermischer oder wärmeleitender Kontakt zwischen dem Computermodul und dem Kühlkörper hergestellt und überschüssige Wärme kann abgeführt werden.
Der thermische Kontakt kann durch Befestigung des Computermoduls in dem Aufnahmebereich hergestellt werden. Die Befestigung kann zum Beispiel durch Verschraubung erfolgen. Dazu kann die Befestigungseinrichtung zum Beispiel mehrere Schauben umfassen, die an verschiedenen Stellen durch den Baugruppenträger in das Computermodul verschraubt werden. Die Schrauben werden insbesondere so angebracht, dass eine resultierende Befestigungskraft senkrecht zu den Kontaktflächen wirkt, sodass diese mit einer gewünschten Anpresskraft aneinander angepresst werden.
Soll ein Computermodul ausgetauscht werden, sind die Schrauben bei einem Verschrauben mit dem Baugruppenträger häufig nur schwer erreichbar. Insbesondere dann, wenn die Rechenvorrichtung in einem Fahrzeug eingesetzt wird, ist ein Bauraum um den Baugruppenträger herum meist vollständig ausgenutzt und mit anderen Fahrzeugkomponenten bestückt. Zum Ein- oder Ausbau des Computermoduls in oder aus den Baugruppenträger müssen deshalb häufig eine Vielzahl von Fahrzeugkomponenten ausgebaut werden.
Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Befestigungsmöglichkeit zum Befestigen eines Computermoduls in einem Baugruppenträger bereitzustellen, die einen Aufwand beim Verbauen des Computermoduls reduziert und eine thermische Kontaktierung mit einem Kühlkörper ermöglicht.
Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind durch die abhängigen Patentansprüche, die Beschreibung sowie die Figuren offenbart.
Um das Verbauen des Computermoduls im Baugruppenträger zu vereinfachen und gleichzeitig eine optimale Kühlwirkung zu erzielen, schlägt die Erfindung die nachfolgend näher beschriebene Rechenvorrichtung vor. Die Rechenvorrichtung umfasst zumindest ein, also eines oder mehrere, Computermodule. Des Weiteren umfasst die Rechenvorrichtung einen Baugruppenträger mit zumindest einem, also einem oder mehreren Aufnahmebereichen zum Aufnehmen eines jeweiligen der Computermodule. Jedem Computermodul kann genau ein Aufnahmebereich zugeordnet sein. In dem jeweiligen Aufnahmebereich ist ein Kühlkörper zum Kühlen des Computermoduls angebracht, also angeordnet oder befestigt. Der Kühlkörper ist somit mit dem Baugruppenträger fest verbunden. Der Kühlkörper kann (reversibel) lösbar oder nicht lösbar, zum Beispiel formschlüssig, insbesondere mittels Löten oder Schweißen oder Kleben, oder kraftschlüssig, insbesondre mittels Verschraubung oder Klemmverbindung oder Rastverbindung, oder formschlüssig, insbesondere mittels Nut-Feder-Verbindung, mit dem Baugruppenträger verbunden sein.
Zum Befestigen des Computermoduls in dem Aufnahmebereich ist eine Befestigungseinrichtung vorgesehen. Mittels der Befestigungseinrichtung wird das Computermodul in den Aufnahmebereich mittels einer Klemmverbindung an dem Kühlkörper befestigt. Der Baugruppenträger trägt somit nicht zur Befestigung bei. Die Befestigungseinrichtung ist dazu eingerichtet, zum Befestigen des Computermoduls an dem Kühlkörper eine Befestigungskraft bereitzustellen, die in Richtung einer vorgegebenen Einführrichtung oder Einsteckrichtung des Computermoduls zum Aufnehmen in dem Aufnahmebereich wirkt.
Zum Erzielen des gewünschten thermischen Kontakts zwischen Kühlkörper und Computermodul weisen zudem zumindest der Kühlkörper und das Computermodul jeweils ein erstes Führungselement auf. Die ersten Führungselemente bilden gemeinsam eine komplementäre erste Führungsstruktur aus. Das heißt, die Führungselemente sind komplementär, also sich ergänzend zueinander ausgebildet. Beim Befestigen des Computermoduls mittels der Befestigungseinrichtung greifen die ersten Führungselemente ineinander, sodass im befestigten Zustand, also in einer vorgegebenen Einbauposition oder Befestigungsposition des Computermoduls, eine Anpresskraft zwischen dem Computermodul und dem Kühlkörper vorliegt. Zum Beispiel können die ersten Führungselemente aneinander anliegen oder sich berühren und das Computermodul beim Befestigen in eine gewünschte Einbauposition führen. Die Anpresskraft wirkt insbesondere senkrecht zu der Befestigungskraft, also senkrecht zur Einführrichtung. Die Anpresskraft kann durch die Befestigungskraft vorgegeben sein.
Das Computermodul kann im befestigten Zustand somit mittels Kraftschlusses im Aufnahmebereich gehalten werden, und zwar einerseits in Richtung der Einführrichtung und andererseits in Richtung des Kühlkörpers. So kann das Computermodul zum einen gegen ein Herausziehen oder Herausrutschen aus dem Aufnahmebereich geschützt und andererseits für die optimale Kühlwirkung an den Kühlkörper angepresst werden. Das heißt, das Computermodul ist durch die Klemmverbindung mit dem Kühlkörper verspannt. Durch das Verspannen wird ein thermischer Schluss oder eine thermische Verbindung zwischen dem Computermodul und dem Kühlkörper hergestellt und gleichzeitig das Computermodul in dem Aufnahmebereich fixiert.
Die Einführrichtung verläuft senkrecht zu einer Fläche einer Aufnahmeöffnung des Baugruppenträgers, die den Zugang zu dem Aufnahmebereich bildet. Somit wirkt auch die Befestigungskraft senkrecht zur Fläche der Aufnahmeöffnung. Das Befestigen oder Lösen des Computermoduls im oder vom Baugruppenträger erfolgt somit in Einführrichtung. Dadurch braucht nur die Seite des Baugruppenträgers mit der Aufnahmeöffnung zum Ein- oder Ausbauen des Computermoduls in den Aufnahmebereich frei zugänglich bleiben. An die übrigen Seiten oder Flächen des Baugruppenträgers können andere Bauteile, Baugruppen oder Komponenten angeordnet sein. Somit kann zum Beispiel beim Verbauen der Rechenvorrichtung in einem Fahrzeug der Bauraum optimal ausgenutzt werden. Zudem kann das Verbauen des Computermoduls vereinfacht werden.
Die Rechenvorrichtung kann zum Beispiel ein Computer oder eine Servereinrichtung, wie zum Beispiel ein Bladeserver oder ein Rackserver, sein. Bei der Ausgestaltung der Rechenvorrichtung als sogenannter Bladeserver kann das Computermodul als sogenannte Blade bezeichnet werden. Das Computermodul kann eine elektronische Schaltung, beispielsweise einen Verarbeitungsschaltkreis zur Datenverarbeitung für die Durchführung von Rechenoperationen umfassen. Dazu kann das Computermodul zum Beispiel einen oder mehrere Mikrocontroller und/oder einen oder mehrere integrierte Schaltkreise enthalten, beispielsweise eine oder mehrere anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASIC - Englisch: Application Specific Integrated Circuit), eines oder mehrere feldprogrammierbare Gate Arrays (FPGA) und/oder eines oder mehrere Einchipsysteme (SoC - System on a Chip). Zusätzlich oder alternativ kann das Computermodul auch einen oder mehrere Prozessoren, beispielsweise einen oder mehrere Mikroprozessoren, eine oder mehrere zentrale Prozessoreinheiten (CPU - Central Processing Unit), eine oder mehrere Grafikprozessoreinheiten (GPU - Graphic Processing Unit) und/oder einen oder mehrere Signalprozessoren, insbesondere einen oder mehrere digitale Signalprozessoren (DSP) enthalten.
Des Weiteren kann das Computermodul beispielsweise eine oder mehrere Hardware- und/oder Softwareschnittstellen und/oder eine oder mehrere Speichereinheiten umfassen. Der Speichereinheit kann zum Beispiel ein flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise ein dynamischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (DERAM - Dynamic Random Access Memory) oder ein statischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM - Static Random Access Memory) sein. Alternativ kann der Datenspeicher als nicht-flüchtiger Datenspeicher, beispielsweise als Restwertspeicher (ROM - Read-only Memory), als programmierbarer Festwertspeicher PROM (Programmable Read-only Memory), als löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EPROM - Erasable Programmable Read-only Memory), als elektrisch löschbarer programmierbarer Festwertspeicher (EEPROM - Electrically Erasable Programmable Read-only Memory), als Flash-Speicher oder Flash-EEPROM, als ferroelektrischer Speicher mit wahlfreiem Zugriff (FRAM - Ferroelectric Random Access Memory), als magnetoresistiver Speicher mit wahlfreiem Zugriff (MRAM - Magnetoresistive Random Access Memory) oder als Phasenänderungsspeicher mit wahlfreiem Zugriff (PCRAM - Phase Change Access Memory) ausgestaltet sein.
Der Baugruppenträger kann als ein Gehäuse oder Rack (Ständer, Gestell) ausgebildet sein und umfasst einen oder mehrere Aufnahmebereiche. Ein Aufnahmebereich kann als Slot oder Steckplatz bezeichnet werden. Der Aufnahmebereich kann durch Gehäusewandungen des Baugruppenträgers begrenzt sein. Der Aufnahmebereich kann in der vorgenannten Aufnahmeöffnung münden, durch die das Computermodul in den Aufnahmebereich eingeführt oder eingesteckt oder eingeschoben werden kann. Bevorzugt kann das Computermodul im befestigten Zustand vollständig oder zumindest teilweise in dem Aufnahmebereich aufgenommen sein. Der Aufnahmebereich kann das Computermodul somit von mehreren Seiten umhüllen.
Zum Betreiben mehrerer Computermodule kann die Rechenvorrichtung eine zentrale Steuereinheit umfassen. Mittels der zentralen Steuereinheit kann zum Beispiel eine gemeinsame Stromversorgung und/oder Lüftung und/oder Kommunikation der Computermodule untereinander umgesetzt werden. Die Computermodule können mittels der zentralen Steuereinheit somit zentral verwaltet werden. Zum elektrischen Verbinden mit der zentralen Steuereinheit kann jedes Computermodul zum Beispiel ein elektrisches Kontaktelement aufweisen. Beim Einführen in den Aufnahmebereich kann das elektrische Kontaktelement zum Beispiel mittels Steckverbindung automatisch an ein zugeordnetes oder komplementäres Kontaktelement der Steuereinheit angesteckt oder angeschlossen werden. Die zentrale Steuereinheit kann als sogenannte Backplane (Rückwand oder Rückplatine) oder als Netzteil ausgebildet sein.
Mehrere Computermodule einer Rechenvorrichtung können in verschiedene Funktionsgruppen unterteilt sein. Das heißt, die Computermodule sind zum Ausführen von verschiedenen Rechenoperationen oder Funktionen ausgebildet.
Zu der Erfindung gehören auch Ausführungsformen, durch die sich zusätzliche Vorteile ergeben.
Gemäß einer Ausführungsform weist die Befestigungseinrichtung zum Bereitstellen der Klemmverbindung und/oder der Befestigungskraft zumindest ein Befestigungselement auf. Zudem weist das Computermodul, insbesondere dessen Grundkörper zumindest eine zugeordnete sich entlang der Einführrichtung erstreckende Durchgangsbohrung oder Durchgangsöffnung zum Durchführen zumindest eines Abschnitts des jeweiligen Befestigungselements auf.
Das heißt, die Durchgangsöffnung erstreckt sich senkrecht zur Aufnahmeöffnung. Die Durchgangsöffnung kann das Befestigungselement aufnehmen. Zum Befestigen kann das Befestigungselement in Einsteckrichtung von einem Ende durch das Computermodul zu einem anderen Ende hindurchgesteckt werden. Am anderen Ende kann das Befestigungselement mit einem zugeordneten Befestigungsmechanismus befestigt werden. Zum Beispiel kann das Befestigungselement mit dem Baugruppenträger verschraubt oder verklemmt oder verrastet werden. Vorzugsweise stellt das Befestigungselement eine reversibel lösbare Verbindung oder Befestigung bereit. Die Einführrichtung entspricht somit einer Befestigungsrichtung oder Durchführrichtung des Befestigungselements durch die Durchgangsöffnung. Das Befestigungselement endet oder mündet an einem Ende in der Aufnahmeöffnung und kann somit besonders leicht erreicht werden, um das Computermodul in den Baugruppenträger ein- oder auszubauen.
Zum Ermöglichen der Befestigung kann das Befestigungselement zwei oder mehrere Abschnitte umfassen. Ein Abschnitt kann ein Abstützabschnitt oder Anlagebereich mit einer Anlagefläche sein. Der Abstützabschnitt liegt mit der Anlagefläche an einem Ende an dem Computermodul an. Der Abstützabschnitt weißt in Einsteckrichtung einen größeren Durchmesser oder Querschnitt auf als die Durchführöffnung. Ein weiterer Abschnitt kann ein Durchführabschnitt sein, der durch die Durchführöffnung geführt oder gesteckt ist. Der Durchführabschnitt schließt sich an den Abstützabschnitt an. Der Durchführabschnitt kann am anderen Ende des Computermoduls in einem Befestigungsabschnitt münden oder enden. Der Befestigungsabschnitt kann eine Befestigungsstruktur umfassen, um den Befestigungsmechanismus umzusetzen. Der Befestigungsabschnitt erstreckt sich in Einsteckrichtung aus der Durchführöffnung heraus. Eine solche abschnittsweise Aufteilung ist zum Beispiel von einer Schraube als Befestigungselement bekannt.
Vorzugsweise ist die Befestigungseinrichtung mehrteilig, zum Beispiel zweiteilig ausgebildet. Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist die Befestigungseinrichtung zumindest zwei komplementäre oder sich ergänzende Befestigungselemente auf. Die Befestigungselemente sind entlang der Einführrichtung an gegenüberliegenden Enden des Computermoduls und des Kühlkörpers angeordnet. Insbesondere sind jeweilige Abstützabschnitte oder Abstützbereiche der Befestigungselemente an den gegenüberliegenden Enden angeordnet. Bei Befestigung der Befestigungselemente miteinander liegen die Abstützabschnitte mit einer jeweiligen Anlagefläche an dem Computermodul und/oder dem Kühlköper an. Die Abstützabschnitte können die Klemmverbindung bilden. Die Befestigungselemente können mittels eines jeweiligen Befestigungsabschnitts oder Befestigungsbereichs miteinander verbunden werden. Die komplementären Befestigungselemente können zum Beispiel eine Klemmverbindung, Rastverbindung oder Schraubverbindung bereitgestellten.
Das Computermodul wird somit durch Befestigen der komplementären Befestigungselemente miteinander mit dem Kühlkörper verspannt. Dazu kann zumindest eines der Befestigungselemente, wie zuvor beschrieben, zumindest abschnittsweise durch die Durchgangsbohrung hindurch hindurchgeschoben werden. Die Befestigungskraft der Befestigungselemente kann über die Anlageflächen der Befestigungselemente übertragen werden, die an gegenüberliegenden Enden einerseits an dem Computermodul und andererseits an dem Kühlkörper abgestützt sind. Hierdurch ist das Computermodul nur an dem Kühlkörper und nicht an dem Baugruppenträger befestigt. Beim Befestigen des Computermoduls wird somit eine Wandung oder eine Gehäusewand des Baugruppenträgers durch die Befestigung nicht verzogen oder verformt.
Vorzugsweise ist mittels der zwei Befestigungselemente der Befestigungseinrichtung im befestigten Zustand eine Schraubverbindung realisiert. Dazu ist gemäß einer weiteren Ausführungsform das eine der Befestigungselemente als ein ein Außengewinde aufweisendes erstes Schraubelement und das andere der Befestigungselemente als ein zugeordnetes, ein Innengewinde aufweisendes, zweites Schraubelement ausgebildet. Hierdurch ist eine besonders robuste und einfache reversible Befestigung möglich.
Das erste Schraubelement kann zum Beispiel eine Schraube sein und das zweite Schraubelement kann eine Mutter sein. Die Befestigungseinrichtung kann somit beispielsweise als eine Schraube-Mutter-Baugruppe realisiert sein. Das erste Schraubelement umfasst zum Beispiel einen Schraubenkopf und einen Schraubenhals. Der Schraubenhals kann zum Beispiel den vorgenannten Durchführabschnitt und Befestigungsabschnitt umfassen. Der Schraubenhals ist somit der Abschnitt, der durch die Durchgangsbohrung hindurchgeführt oder hindurchgesteckt werden kann. Der Schraubenkopf und die Mutter können die vorgenannten Abstützabschnitte umfassen. Die Mutter kann somit an dem dem Kopf gegenüberliegenden Ende des Computermoduls auf den Schraubenhals aufgeschraubt werden. Zum Bereitstellen der Befestigungskraft kann der Schraubenkopf zum Beispiel einen Werkzeugangriff aufweisen. Der Werkzeugangriff kann zum Beispiel als Außenvielkant oder Innenvielkant zum Beispiel als Sechskant oder Vierkant oder als Außenunrund oder Innenunrund zum Beispiel als Torx, Kreuzschlitz oder Schlitz ausgebildet sein.
Alternativ zu der Ausgestaltung als Schraube-Mutter-Baugruppe kann das erste Schraubelement zum Beispiel eine Gewindestange oder einen Gewindestab ausbilden. Diese kann in dem Aufnahmebereich an einer Gehäusewand des Baugruppenträgers befestigt oder angebracht sein. Die Befestigung ist so realisiert, dass sich die Gewindestange sich in dem Aufnahmebereich beispielsweise entlang der Einsteckrichtung erstrecken kann. Das Computermodul kann mittels der Durchgangsbohrung auf den Gewindestab aufgeschoben werden. Zum Befestigen kann eine Mutter als das zweite Schraubelement auf den Gewindestab aufgeschraubt werden.
Zum Befestigen des Computermoduls kann vorzugsweise genau eine Befestigungseinrichtung, also zum Beispiel genau ein Schraubelement oder genau eine Schraube-Mutter-Baugruppe vorgesehen sein. Alternativ kann jedes Computermodul zum Beispiel mit mehreren Befestigungseinrichtungen zum Beispiel mit zwei oder mehr, also zum Beispiel drei oder vier, Schraubelementen oder Schraube-Mutter-Baugruppen in dem Baugruppenträger befestigt sein. Die Anzahl der Befestigungseinrichtungen beziehungsweise Befestigungselemente kann abhängig von einer Dimension oder Größenordnung, also eine Abmessung des Computermoduls, gewählt sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen die Führungselemente der jeweiligen komplementären Führungsstruktur eine jeweilige Abstützfläche zum Abstützen der Führungselemente gegeneinander auf. Die Abstützflächen verlaufen dabei schräg zur Einführrichtung. Durch die Schrägstellung der Abstützflächen kann das Computermodul somit besonders einfach in die gewünschte Einbauposition geführt werden. Die Abstützflächen und eine Kontaktfläche des Kühlkörpers und des Computermoduls, die parallel zur Einsteckrichtung verläuft, können somit zum Beispiel einen spitzen Winkel, insbesondere einen Winkel kleiner als 90 Grad, zum Beispiel von 60 Grad, vorzugsweise von 45 Grad, einschließen.
Alternativ zu den schräggestellten Abstützflächen können die Führungselemente eine Nut-Feder-Verbindung ausbilden. Die Verbindung kann als sogenannte Spundung umgesetzt sein. Beispielsweise kann das Führungselement des Computermoduls die Feder ausbilden, während das Führungselement des Kühlkörpers die Nut ausbildet. Vorzugsweise kann das Führungselement des Computermoduls den Kühlkörper senkrecht zur Einsteckrichtung zumindest abschnittsweise untergreifen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen der Kühlkörper und die Befestigungseinrichtung jeweils ein zweites Führungselement auf, wobei die zweiten Führungselemente eine komplementäre zweite Führungsstruktur ausbilden und beim Befestigen des Computermoduls mittels der Befestigungseinrichtung ineinandergreifen. Im befestigten Zustand des Computermoduls und des Kühlkörpers wird die Anpresskraft dabei auch mittels der zweiten Führungsstruktur erzeugt. Die erste und zweite Führungsstruktur sind entlang der Einsteckrichtung des Computermoduls an gegenüberliegenden Enden des Kühlkörpers angeordnet.
Anders ausgedrückt, kann die Anpresskraft von zwei Führungsstrukturen bereitgestellt werden. Durch die gegenüberliegende Anordnung ergibt sich der Vorteil, dass die Anpresskraft besonders gleichmäßig entlang der Einführrichtung über das Computermodul bereitgestellt werden kann. Dadurch kann eine besonders gute thermische Verbindung zwischen Kühlkörper und Computermodul hergestellt werden. Die zweiten Führungselemente können analog zu den ersten Führungselementen ausgebildet sein. Das zweite Führungselement der Befestigungseinrichtung kann zum Beispiel von einem der beiden Befestigungselemente, insbesondere von dem zweiten Schraubelement umfasst sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weist das Computermodul zum Bilden der ersten Führungsstruktur einen Hinterschnitt zum Eingreifen des Kühlkörpers auf. Zusätzlich oder alternativ weist der Kühlkörper zum Bilden der zweiten Führungsstruktur einen Hinterschnitt zum Eingreifen der Befestigungseinrichtung auf.
Der Hinterschnitt kann zum Beispiel dadurch gebildet werden, dass jeweilige Abstützflächen der komplementären ersten Führungselemente und der komplementären zweiten Führungselemente, wie zuvor beschrieben, schräg zur Einführrichtung verlaufen. Die jeweiligen komplementären Abstützflächen an sich verlaufen parallel zueinander, sodass im befestigten Zustand die Abstützflächen der ersten Führungselemente einerseits und die Abstützflächen der zweiten Führungselemente andererseits bevorzugt vollständig aneinander anliegen. Die gegenüberliegenden Abstützflächen des Kühlkörpers und des Computermoduls (erste Führungselemente) beziehungsweise des Kühlkörpers und der Befestigungseinrichtung (zweite Führungselemente) verlaufen vorzugsweise schräg zur Einführungsrichtung in entgegengesetzte Richtungen. Die erste und zweite Führungsstruktur sind damit so ausgebildet, dass sich der Kühlkörper vom Computermodul weg verjüngt. Die parallel zur Einsteckrichtung verlaufende Kontaktfläche des Kühlkörpers mit dem Computermodul ist somit größer als die gegenüberliegende Kontaktfläche mit dem Baugruppenträger. In einer Ebene, in der die Einführrichtung verläuft, kann sich somit zwischen dem Kühlkörper und dem Computermodul einerseits und dem Kühlkörper und der Befestigungseinrichtung andererseits ein Schwalbenschwanzprofil, wie es zum Beispiel von einer Schwalbenschwanzverbindung bekannt ist, ergeben.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform weisen das Computermodul und die Befestigungseinrichtung jeweils ein drittes Führungselement auf. Dabei bilden die dritten Führungselemente eine komplementäre dritte Führungsstruktur aus. Beim Befestigen des Computermoduls mittels der Befestigungseinrichtung greifen die dritten Führungselemente ineinander, sodass im befestigten Zustand die Anpresskraft zwischen dem Computermodul und dem Kühlkörper auch mittels der dritten Führungsstruktur erzeugt wird. Die zweite und dritte Führungsstruktur sind dabei senkrecht zur Einführrichtung des Computermoduls an gegenüberliegenden Enden der Befestigungseinrichtung angeordnet. Zum Beispiel können die zweite und dritte Führungsstruktur an gegenüberliegenden Enden eines der Befestigungselemente, wie zum Beispiel dem zweiten Schraubelement, angeordnet sein.
Anders ausgedrückt, kann die Anpresskraft von drei Führungsstrukturen bereitgestellt werden. So kann eine besonders sichere Befestigung des Computermoduls umgesetzt sein. Die dritten Führungselemente können analog zu den ersten Führungselementen ausgebildet sein. Das dritte Führungselement der Befestigungseinrichtung kann zum Beispiel von einem der beiden Befestigungselemente, insbesondere von dem zweiten Schraubelement umfasst sein.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform bilden das zweite und dritte Führungselement der Befestigungseinrichtung eine Spannaufnahme zum Aufnehmen des Kühlkörpers mit dem zweiten Führungselement einerseits und des Computermoduls mit dem dritten Führungselement andererseits aus. Durch die Spannaufnahme eine Verspannung nach Art eines Spannkegels realisiert werden. Somit ergibt sich eine besonders robuste Befestigung oder Verspannung des Computermoduls in dem Aufnahmebereich des Baugruppenträgers. Die Abstützflächen des zweiten und dritten Führungselements der Befestigungseinrichtung können die Spannaufnahme begrenzen. Die Abstützflächen verlaufen insbesondere schräg zur Einführrichtung und in Einführrichtung aufeinander zu.
Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug mit einer Rechenvorrichtung, wie sie zuvor beschrieben wurde. Die Rechenvorrichtung kann zum Beispiel von einen zentralen Bordcomputer des Kraftfahrzeugs umfasst sein oder diesen ausbilden. Das Kraftfahrzeug ist bevorzugt als Kraftwagen, insbesondere als Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, oder als Personenbus oder Motorrad ausgestaltet.
Zu der Erfindung gehören auch Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs, die Merkmale aufweisen, wie sie bereits im Zusammenhang mit den Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Rechenvorrichtung beschrieben worden sind. Aus diesem Grund sind die entsprechenden Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Kraftfahrzeugs hier nicht noch einmal beschrieben.
Die Erfindung umfasst auch die Kombinationen der Merkmale der beschriebenen Ausführungsformen. Die Erfindung umfasst also auch Realisierungen, die jeweils eine Kombination der Merkmale mehrerer der beschriebenen Ausführungsformen aufweisen, sofern die Ausführungsformen nicht als sich gegenseitig ausschließend beschrieben wurden.
Im Folgenden sind Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Hierzu zeigt:

1 eine Rechenvorrichtung gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel in einer schematischen 3D-Darstellung,
2 die Rechenvorrichtung gemäß 1 aus einer Seitansicht in einer schematischen Schnittdarstellung in einem auseinandergebauten Zustand; und
3 die Rechenvorrichtung gemäß 1 aus einer Seitansicht in einer schematischen Schnittdarstellung in einem zusammengebauten Zustand.

Bei den im Folgenden erläuterten Ausführungsbeispielen handelt es sich um bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung. Bei den Ausführungsbeispielen stellen die beschriebenen Komponenten der Ausführungsformen jeweils einzelne, unabhängig voneinander zu betrachtende Merkmale der Erfindung dar, welche die Erfindung jeweils auch unabhängig voneinander weiterbilden. Daher soll die Offenbarung auch andere als die dargestellten Kombinationen der Merkmale der Ausführungsformen umfassen. Des Weiteren sind die beschriebenen Ausführungsformen auch durch weitere der bereits beschriebenen Merkmale der Erfindung ergänzbar.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen jeweils funktionsgleiche Elemente.
1 zeigt in schematischer Darstellung eine Rechenvorrichtung 1 gemäß einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel. Die Rechenvorrichtung 1 ist als Datenverarbeitungsgerät, wie zum Beispiel als Computer ausgebildet. Vorliegend ist die Rechenvorrichtung 1 zum Beispiel als ein an sich bekannter Bladeserver ausgebildet. 1 zeigt die Rechenvorrichtung 1 in einer 3D-Darstellung in einem zusammengebauten Zustand. Die Rechenvorrichtung 1 umfasst vorliegend ein Computermodul 10, welches als Blade bezeichnet wird und einen Baugruppenträger 20, welcher als Rack bezeichnet wird. Der Baugruppenträger 20 bildet ein Gehäuse für das Computermodul 10. Dazu weist der Baugruppenträger 20 einen Aufnahmebereich 22 zum Aufnehmen oder Halten des Computermoduls 10 auf. Das Computermodul 10 umfasst einen Verarbeitungsschaltkreis (in der Fig. nicht dargestellt) mit in geeigneter Weise verschalteten elektronischen Bauteilen und ist zur Verarbeitung von Daten ausgebildet. So können zum Beispiel Rechenoperationen mittels des Computermoduls 10 durchgeführt werden.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Rechenvorrichtung 1 einen im Wesentlichen quaderförmigen Grundkörper auf. Entsprechend weist der Baugruppenträger 20 sechs Seitenflächen auf, die den Aufnahmebereich 22 begrenzen. Fünf der Seitenflächen, nämlich eine Oberseite 21a (in 1 oben), eine gegenüberliegende Unterseite 21b (in 1 unten), eine Rückseite 21c (in 1 links), eine Schmalseite 21e (in 1 vorne) und eine gegenüberliegende Schmalseite 21f (in 1 hinten) sind als Wandflächen oder Gehäusewände ausgebildet und bilden somit einen Rahmen oder ein Gestell, das das Computermodul 10 im eingebauten Zustand umhüllt oder umschließt. Die sechste Seitenfläche, die vorliegend als Frontseite 21 d (in 1 rechts) bezeichnet wird und gegenüberliegend der Rückseite 21c angeordnet ist, bildet eine Aufnahmeöffnung 23. Durch die Aufnahmeöffnung 23 kann das Computermodul 10 in den Aufnahmebereich 22 in eine vorgegebene Einführrichtung R eingeschoben oder eingeführt werden. In dem zusammengebauten oder befestigten Zustand ist das Computermodul 10, wie in 1 gezeigt, in dem Aufnahmebereich 22 angeordnet, vorzugsweise vollständig eingeschoben. Dabei kann das Computermodul 10 zumindest abschnittsweise aus dem Aufnahmebereich 22 herausragen. Alternativ kann der Aufnahmebereich 22 das Computermodul 10 vollständig umschließen.
2 zeigt in schematischer Darstellung die Rechenvorrichtung 1 gemäß 1 aus einer seitlichen Schnittansicht entlang der Schnittfläche S. In 2 ist die Rechenvorrichtung 1 in einem auseinandergebauten oder unbefestigten Zustand des Computermoduls 10 dargestellt. Das heißt, das Computermodul 10 befindet sich außerhalb des Aufnahmebereichs 22 und kann in der Einsteckrichtung R über die Aufnahmeöffnung 23 in den Aufnahmebereich 22 eingeschoben werden. 3 zeigt in schematischer Darstellung die Rechenvorrichtung 1 gemäß 2 in dem zusammengebauten oder befestigten Zustand, wie er bereits zu 1 beschrieben wurde.
In dem Aufnahmebereich 22 ist ein in 1 nicht dargestellter Kühlkörper 24 zum Kühlen des Computermoduls 10 angebracht oder befestigt. Der Kühlkörper 24 ist beispielsweise im Aufnahmebereich 22 an der Unterseite 21b angeordnet (siehe 2 und 3). Der Kühlkörper 24 kann zum Beispiel Teil einer Kühlvorrichtung sein. Die Kühlvorrichtung und insbesondere der Kühlkörper hat die Funktion überschüssige Wärme, die im Betrieb des Computermoduls 10 beispielsweise aufgrund von Verlustleistung entstehen kann, abzuführen. Solche Kühlvorrichtungen sind an sich bekannt. Um eine optimale Kühlwirkung des Kühlkörpers 24 zum Kühlen des Computermoduls 10 erzielen zu können, soll das Computermodul 10 beim Einbau in den Baugruppenträger 20 mit einer Kontaktfläche 18, die zum Beispiel parallel zur Unterseite 21b oder entlang der Einführrichtung R verläuft, auf eine Kontaktfläche 28 des Kühlkörpers 24 gepresst werden. So kann ein wärmeleitender oder thermischer Kontakt hergestellt werden, und die überschüssige Wärme kann zum Kühlen des Computermoduls 10 abgeführt oder abtransportiert werden. Der jeweilige Kühlkörper kann beispielsweise für eine Thermal Design Power (TDP, durchschnittliche oder maximale Verlustleistung bei vorgegebenen Betriebsbedingungen des Computermoduls 10) des Computermoduls 10 von etwa 300 Watt ausgelegt sein.
Um den thermischen Kontakt zwischen Kühlkörper 24 und Computermodul 10 zu verbessern, kann ein sogenanntes Thermal Interface Material (Wärmeleitmaterial) auf der Kontaktfläche 28 angebracht sein. Dabei kann es sich zum Beispiel um eine Wärmeleitpaste oder ein Wärmeleitöl oder um eine Folie aus einem Silikon handeln. Alternativ kann das Material zum Beispiel als phasenveränderndes Material (Phase Change Material) ausgebildet sein, das sich bei einer vorbestimmten Temperatur, zum Beispiel bei einer Temperatur größer 45 Grad, verflüssigt.
Der gewünschte thermische Kontakt zwischen Computermodul 10 und Kühlkörper 24 wird in der Regel dann erreicht, wenn eine Anpresskraft A wirkt, die im Wesentlichen senkrecht (90-Grad-Winkel) zur Einführrichtung R des Computermoduls 10 in den Aufnahmebereich 22 wirkt. Um die Anpresskraft A bereitzustellen, kann das Computermodul 10 mittels einer Befestigungseinrichtung 30 in dem Aufnahmebereich 22 befestigt werden.
Die Befestigungseinrichtung 30 soll so ausgestaltet sein, dass das Computermodul 10 für den Einbau und Ausbau für bestimmte Anwendungen einfach zu erreichen und einfach zu befestigen sein. Insbesondere beim Einsatz der Rechenvorrichtung 1 in Bereichen mit einem geringen Bauraum, wie zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug, ist es wichtig, dass das Computermodul 10 zum Beispiel zu Wartungszwecken einfach ein- und ausgebaut werden kann, ohne dass zusätzliche Komponenten des Fahrzeugs umgebaut oder ausgebaut werden müssen. Zudem soll insbesondere auch nicht der Baugruppenträger 20 ausgebaut zu werden brauchen, wenn zum Beispiel nur ein Computermodul 10 defekt ist und ersetzt werden soll.
Um sowohl die gewünschte Befestigung als auch die gewünschte Anpresskraft A zu erreichen, ist das Computermodul 10 im vorliegenden Ausführungsbeispiel mit der Befestigungseinrichtung 30 mittels einer Klemmverbindung im Aufnahmebereich 22 an dem Kühlkörper 24 befestigt. Zum Befestigen des Computermoduls 10 an dem Kühlkörper 24 ist die Befestigungseinrichtung 30 dazu eingerichtet, eine Befestigungskraft V, die auch als Vorspannkraft bezeichnet werden kann, bereitzustellen oder auszuüben. Die Befestigungskraft V wirkt in Richtung oder entlang der Einführrichtung R. Vorliegend verläuft die Einführrichtung R in Richtung der Rückseite 21c parallel zur Oberseite 21a und Unterseite 21 b.
Zudem umfasst die Rechenvorrichtung 1 zumindest eine Führungsstruktur die die Befestigung im Aufnahmebereit 22 und die Kontaktierung mit dem Kühlkörper 24 begünstigt. Vorliegend umfasst die Rechenvorrichtung 1 beispielsweise drei Führungsstrukturen, nämlich eine erste Führungsstruktur 5, eine zweite Führungsstruktur 6 und eine dritte Führungsstruktur 7. Beim Befestigen des Computermoduls 10 mittels der Befestigungseinrichtung 30 greifen jeweilige Führungselemente der Führungsstrukturen 5, 6, 7 ineinander, sodass im befestigten Zustand (siehe 3) die Anpresskraft A zwischen dem Computermodul 10 und dem Kühlkörper 24 vorliegt oder wirkt.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Befestigungseinrichtung 30 zweiteilig ausgebildet. Dabei umfasst die Befestigungseinrichtung 30 ein erstes Befestigungselement 31 und ein zweites Befestigungselement 34, die komplementär zueinander ausgebildet sind. Die Befestigung erfolgt vorliegend beispielsweise mittels einer Schraubverbindung. Dazu ist das erste Befestigungselement 31 als ein ein Außengewinde aufweisendes erstes Schraubelement, vorliegend also beispielsweise als Schraube ausgebildet. Das zweite Befestigungselement 34 ist als ein zugeordnetes, ein Innengewinde aufweisendes, zweites Schraubelement ausgebildet, vorliegend also beispielsweise als Mutter. Das erste Befestigungselement 31, also die Schraube, umfasst einen Schraubenkopf 32 und einen Schraubenhals 33. An dem Schraubenhals 33 kann zum Beispiel das Außengewinde angeordnet sein. Das Innengewinde des zweiten Befestigungselements 34 kann in einer Aufnahmeöffnung der Mutter angeordnet sein. Zum Befestigen oder Verbindungen kann der Schraubenhals 33 mit dem Außengewinde in die Aufnahmeöffnung der Mutter eingeführt und über das Außengewinde und Innengewinde miteinander verschraubt werden. So ergibt sich eine reversibel lösbare Verbindung, die einen Kraftschluss ausbildet.
Die beiden Befestigungselemente 31, 32 sind, wie in 2 gezeigt, zumindest bereichsweise oder abschnittsweise an gegenüberliegenden Enden entlang der Einsteckrichtung R des Computermoduls 10 beziehungsweise des Kühlkörpers 24 angeordnet. Vorliegend ist zum Beispiel das zweite Befestigungselement 34 an der Rückseite 21c angeordnet. Das erste Befestigungselement 31 ist zumindest teilweise, vorliegend insbesondere mit dem Schraubenkopf 32, an der Frontseite 21 d angeordnet. Der Schraubenkopf 32 und die Mutter dienen als Abstützabschnitte, um die Klemmverbindung zwischen Kühlkörper 24 und Computermodul 10 zu realisieren.
Der Schraubenkopf 32 kann einen Werkzeugangriff umfassen, in den ein passendes Werkzeug eingreifen kann, um die Schraubverbindung zwischen Schraube und Mutter zu lösen oder herzustellen. Dadurch dass das Schraubenkopf 32 mit dem Werkzeugangriff zur Frontseite 21d ausgerichtet und im Bereich der Aufnahmeöffnung 23 angeordnet ist, braucht nur die Frontseite 21d zugänglich oder erreichbar bleiben. Die übrigen Seiten können beim Einbau der Rechenvorrichtung 1 zum Beispiele in ein Fahrzeug mit anderen Bauteilen bestückt oder daran angeordnet werden. Wartungsarbeiten eines Computermoduls 10 können somit besonders einfach durchgeführt werden.
Um die Befestigungselemente 31, 34 verbinden zu können, umfasst das Computermodul 10 eine Durchgangsbohrung 11 oder Durchgangsöffnung. Die Durchgangsbohrung erstreckt sich entlang der Einführrichtung R durch den Grundkörper des Computermoduls 10. Durch diese Durchgangsbohrung 11 kann ein Abschnitt des ersten Befestigungselements 31 durchgeführt werden, vorliegend beispielsweise der Schraubenhals 33. Am gegenüberliegenden Ende kann der Schraubenhals 33 aus der Durchgangsbohrung 11 herausragen und in die Aufnahmeöffnung der Mutter eingeführt werden. Die Durchgangsbohrung 11 kann zum Beispiel nur wenige Millimeter, zum Beispiel 5 Millimeter, vorzugsweise 1 Millimeter, insbesondere 0,5 Millimeter senkrecht zur Einführrichtung R oberhalb der Kontaktfläche 18 angeordnet sein.
Wird nun die Schraube mit der Mutter verschraubt, werden die Abstützabschnitte, nämlich den Schraubenkopf 32 und die Mutter entlang der Einführrichtung R aufeinander zubewegt. Die Abstützabschnitte klemmen das Computermodul 10 und den Kühlkörper 24 ein. Dabei wird eine Befestigungskraft V entlang der Einsteckrichtung R bereitgestellt. Dadurch werden das Computermodul 10 und der Kühlkörper 24 miteinander verspannt. Wie in 2 gezeigt, kann die Mutter in dem Aufnahmebereich 22 im unbefestigten Zustand lose gelagert oder angeordnet sein. Dadurch kann sich die Mutter bei der Verschraubung mit der Schraube entlang der Einsteckrichtung R insbesondere entgegen der Einsteckrichtung R bewegen.
Um zusätzlich die Anpresskraft A in dem befestigten Zustand bereitzustellen, sind die drei Führungsstrukturen 5, 6, 7 wie folgt ausgebildet. Die erste Führungsstruktur 5 ist durch ein erstes Führungselement 15 des Computermoduls 10 und ein zweites Führungselement 25 des Kühlkörpers 24 gebildet. Das erste Führungselement 15 umfasst eine Abstützfläche 15a und das erste Führungselement 25 umfasst eine Abstützfläche 25a. Im zusammengebauten Zustand liegen das Computermodul 10 und der Kühlkörper 24 über die Abstützflächen 15a, 25a direkt aneinander an. Das heißt, die Abstützflächen 15a und 25a berühren sich.
Die zweite Führungsstruktur 6 ist durch ein zweites Führungselement 26 des Kühlkörpers 24 und ein zweites Führungselement 36 der Befestigungseinrichtung 30 gebildet. Wie in 2 und 3 gezeigt ist das zweite Führungselement 26 vorliegend von dem zweiten Befestigungselement 34 umfasst. Das zweite Führungselement 26 umfasst eine zweite Abstützfläche 26a und das zweite Führungselement 36 umfasst eine Abstützfläche 36a. Im zusammengebauten Zustand liegen der Kühlkörper 24 und das zweite Befestigungselement 34 über die Auflageflächen 26a, 36a direkt aneinander an. Das heißt, die Abstützflächen 26a und 36a berühren sich. Die erste Führungsstruktur 5 und die zweite Führungsstruktur 6 sind entlang der Einsteckrichtung R an gegenüberliegenden Enden des Kühlkörpers 24 und des Computermoduls 10 ausgebildet. Die erste Führungsstruktur 5 ist beispielsweise zur Frontseite 21 d ausgerichtet, während die zweite Führungsstruktur 6 beispielsweise zur Rückseite 21 c ausgerichtet ist.
Die dritte Führungsstruktur 7 ist durch ein drittes Führungselement 37 der Befestigungseinrichtung 30 und ein drittes Führungselement 17 des Computermoduls 10 gebildet. Wie in 2 und 3 gezeigt ist das dritte Führungselement 37 vorliegend von dem zweiten Befestigungselement 34 umfasst. Das dritte Führungselement 17 umfasst eine Abstützfläche 17a und das dritte Führungselement 37 umfasst eine Abstützfläche 37a. Im zusammengebauten Zustand liegen das Computermodul 10 und das zweite Befestigungselement 34 über die Abstützflächen 17a, 37a direkt aneinander an. Das heißt, die Abstützflächen 17a und 37a berühren sich. Die zweite Führungsstruktur 6 und die dritte Führungsstruktur 7 sind senkrecht zur Einsteckrichtung R an gegenüberliegenden Enden des zweiten Befestigungselements 34 ausgebildet. Vorliegend ist die zweite Führungsstruktur 6 ist beispielsweise zur Unterseite 21b ausgerichtet, während die dritte Führungsstruktur 7 beispielsweise zur Oberseite 21 a ausgerichtet ist.
Wie in 2 und 3 gezeigt, sind alle Abstützflächen 15a, 25a, 26a, 36a, 17a, 37a schräg zur Einführrichtung R angeordnet oder ausgerichtet. Dabei ist die Schrägstellung der ersten Führungselemente 15a, 25a so ausgestaltet, dass das Computermodul 10 zum Bilden der ersten Führungsstruktur 5 einen Hinterschnitt zum Eingreifen des Kühlkörpers 24 ausbildet. Zudem sind die Abstützflächen 26a, 36a so ausgestaltet, dass der Kühlkörper 24 zum Bilden der zweiten Führungsstruktur 6 einen Hinterschnitt zum Eingreifen des zweiten Befestigungselements 34 ausbildet. Somit sind die Abstützflächen 15a und 25a im Vergleich zu den Abstützflächen 26a, 36a entlang der Einsteckrichtung in verschiedene Richtungen schräggestellt. Dabei laufen die Abstützflächen 15a, 25a relativ zu den Abstützflächen 26a, 36a zur Durchgangsbohrung 11 hin voneinander weg beziehungsweise von der Durchgangsbohrung 11 weg aufeinander zu. Für den Kühlkörper 24 ergibt sich somit ein Grundkörper, der sich von der Durchgangsbohrung 11 weg verjüngt. Durch diese Ausgestaltung der zweiten und dritten Führungsstruktur 5, 6 bilden die Befestigungseinrichtung 30 der Kühlkörper 24 und das Computermodul 10 aus der Seitperspektive im befestigten Zustand gemäß 3 ein Schwalbenschwanzprofil, wie es von einer Schwalbenschwanzverbindung bekannt ist.
Durch die Schrägstellung der Abstützflächen 26a, 36a relativ zu den Abstützflächen 17a, 37a bilden das zweite und dritte Führungselement 6, 7 des zweiten Befestigungselements 34 eine Spannaufnahme zum Aufnehmen des Kühlkörpers 24 mit dem zweiten Führungselement 26 einerseits und des Computermoduls 10 mit dem dritten Führungselement 17 andererseits. Die Abstützflächen 26a, 36a und 17a, 37a verlaufen dabei in Einsteckrichtung R aufeinander zu. Die Abstützflächen 36a und 37a münden in der Aufnahmeöffnung der Mutter, die das zweite Befestigungselement 34 bildet. Durch die Spannaufnahme 35 kann das Computermodul 10 zusätzlich mit dem Kühlkörper 24 verspannt werden, und zwar nach Art eines sogenannten Spannkegels.
Wird nun zum Befestigen des Computermoduls 10 die Schraube mit der Mutter verschraubt, greifen die Führungselemente 15, 25, 26, 36, 17, 37 ineinander, sodass die jeweiligen Abstützflächen 15a, 25a, 26a, 36a, 17a, 37a aneinander entlang gleiten. Aufgrund der Schrägstellung wird das Computermodul 10 dadurch in Richtung des Kühlkörpers 24 gepresst, sodass die Kontaktflächen 18 und 28 aneinander anliegen. Je weiter die Schraube und Mutter festgezogen werden, desto höher wird die Befestigungskraft V und desto weiter wird das Computerelement durch die Schrägstellung der Abstützflächen 15a, 25a, 26a, 36a, 17a, 37a in Richtung des Kühlkörpers 24 gepresst oder gedrückt, sodass sich die gewünschte Anpresskraft A einstellt. Die Anpresskraft A kann im befestigten Zustand zum Beispiel mehr als 1000 Newton, zum Beispiel 1,3 Kilonewton, betragen.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel hält der Baugruppenträger 20 nur den Kühlkörper 24, aber überträgt selbst keine Befestigungskräfte auf das Computermodul 10. Der Baugruppenträger 20 wird somit nicht zur Befestigung des Computermoduls 10 eingesetzt.
Alternativ zu den in den Fig. gezeigten Ausführungsbeispielen kann die Rechenvorrichtung 1 zum Beispiel mehrere Computermodule 10, beispielsweise zwei oder vier Computermodule 10 aufweisen. Entsprechend kann der Baugruppenträger 20 mehrere, beispielswiese zwei oder vier, Aufnahmebereiche 22 umfassen, wobei jedem Computermodul 10 genau ein Aufnahmebereich zugeordnet ist.
Zusätzlich oder alternativ können anstelle einer Befestigungseinrichtung 30 mehrere Befestigungseinrichtungen 30 für ein Computermodul 10 vorgesehen sein. Zum Beispiel können pro Computermodul 10 zwei oder drei Befestigungseinrichtungen 30 für die Befestigung genutzt werden. Dadurch kann erreicht werden, dass eine möglichst homogene Kraftverteilung der Anpresskraft A senkrecht zur Einsteckrichtung R für die Befestigung erreicht wird. Die Anzahl und Position der Befestigungseinrichtungen 30 können in Abhängigkeit von einer Dimensionierung des Computermoduls 10 gewählt sein.
Die Rechenvorrichtung 1, wie sie in den Ausführungsbeispielen gemäß den Fig. gezeigt ist, kann zum Beispiel in einem Kraftfahrzeug als zentraler Bordcomputer eingesetzt werden.
Insgesamt zeigen die Ausführungsbeispiele ein Befestigungskonzept für eine Computerblade (Computermodul 10) in einem Computerrack (Baugruppenträger 20).
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 202006008778 U1 [0005]
DE 10322039 A1 [0006]

Claims

Rechenvorrichtung (1) umfassend - zumindest ein Computermodul (10), - einen Baugruppenträger (20) mit zumindest einem Aufnahmebereich (22) zum Aufnehmen des jeweiligen Computermoduls (10), wobei in dem jeweiligen Aufnahmebereich (22) ein Kühlkörper (24) zum Kühlen des Computermoduls (10) angebracht ist, gekennzeichnet durch - eine Befestigungseinrichtung (30) zum Befestigen des Computermoduls (10) in dem Aufnahmebereich (22) mittels einer Klemmverbindung an dem Kühlkörper (24), wobei - die Befestigungseinrichtung (30) dazu eingerichtet ist, zum Befestigen des Computermoduls (10) an dem Kühlkörper (24) eine Befestigungskraft (V) bereitzustellen, die in Richtung einer vorgegebenen Einführrichtung (R) des Computermoduls (10) zum Aufnehmen in den Aufnahmebereich (22) wirkt, und - zumindest der Kühlkörper (24) und das Computermodul (10) jeweils ein erstes Führungselement (15, 25) aufweisen, wobei die ersten Führungselemente (15, 25) eine komplementäre erste Führungsstruktur (5) ausbilden und beim Befestigen des Computermoduls (10) mittels der Befestigungseinrichtung (30) ineinander greifen, sodass im befestigten Zustand eine Anpresskraft (A) zwischen dem Computermodul (10) und dem Kühlkörper (24) vorliegt.
Rechenvorrichtung (1) nach Anspruch 1, wobei die Befestigungseinrichtung (30) zum Bereitstellen der Klemmverbindung zumindest ein Befestigungselement (31, 34) aufweist, und das Computermodul (10) zumindest eine zugeordnete sich entlang der Einführrichtung (R) erstreckende Durchgangsbohrung (11) zum Durchführen eines Abschnitts des zumindest einen Befestigungselements (31, 34) aufweist.
Rechenvorrichtung (1) nach Anspruch 2, wobei die Befestigungseinrichtung (30) zumindest zwei komplementäre Befestigungselemente (31, 34) umfasst, welche entlang der Einführrichtung (R) an gegenüberliegenden Enden des Computermoduls (10) und des Kühlkörpers (24) angeordnet sind.
Rechenvorrichtung (1) nach Anspruch 3, wobei das eine der Befestigungselemente (31) ein ein Außengewinde aufweisendes erstes Schraubelement und das andere der Befestigungselemente (34) ein zugeordnetes ein Innengewinde aufweisendes zweites Schraubelement ist.
Rechenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Führungselemente (15, 25, 26, 36, 17, 37) der jeweiligen komplementären Führungsstruktur (6, 7, 8) eine jeweilige Abstützfläche (15a, 25a, 26a, 36a, 17a, 37a) zum Abstützen der Führungselemente (15, 25, 26, 36, 17, 37) gegeneinander aufweisen, wobei die Abstützflächen (15a, 25a, 26a, 36a, 17a, 37a) schräg zur Einführrichtung (R) verlaufen.
Rechenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Kühlkörper (24) und die Befestigungseinrichtung (30) jeweils ein zweites Führungselement (26, 36) aufweisen, wobei die zweiten Führungselemente (26, 36) eine komplementäre zweite Führungsstruktur (6) ausbilden und beim Befestigen des Computermoduls (10) mittels der Befestigungseinrichtung (30) ineinander greifen, sodass im befestigten Zustand die Anpresskraft (A) zwischen dem Computermodul (10) und dem Kühlkörper (24) auch mittels der zweiten Führungsstruktur (6) erzeugt wird, wobei die erste und zweite Führungsstruktur (5, 6) entlang der Einsteckrichtung (R) des Computermoduls (10) an gegenüberliegenden Enden des Kühlkörpers (24) angeordnet sind.
Rechenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Computermodul (10) zum Bilden der ersten Führungsstruktur (6) einen Hinterschnitt zum Eingreifen des Kühlkörpers (24) aufweist und/oder der Kühlkörper (24) zum Bilden der zweiten Führungsstruktur (6) einen Hinterschnitt zum Eingreifen der Befestigungseinrichtung (30) aufweist.
Rechenvorrichtung (1) nach einem der Ansprüche 6 oder 7, wobei das Computermodul (10) und die Befestigungseinrichtung (30) jeweils ein drittes Führungselement (17, 37) aufweisen, wobei die dritten Führungselemente (17, 37) eine komplementäre dritte Führungsstruktur (7) ausbilden und beim Befestigen des Computermoduls (10) mittels der Befestigungseinrichtung (30) ineinander greifen, sodass im befestigten Zustand die Anpresskraft (A) zwischen dem Computermodul (10) und dem Kühlkörper (24) auch mittels der dritten Führungsstruktur (7) erzeugt wird, wobei die zweite und dritte Führungsstruktur (6, 7) senkrecht zur der Einführrichtung (R) des Computermoduls (10) an gegenüberliegenden Enden der Befestigungseinrichtung (30) angeordnet sind.
Rechenvorrichtung (1) nach den Ansprüchen 6 und 8, wobei das zweite und dritte Führungselement (36, 37) der Befestigungseinrichtung (30) eine Spannaufnahme zum Aufnehmen des Kühlkörpers (24) mit dem zweiten Führungselement (26) einerseits und des Computermoduls (10) mit dem dritten Führungselement (17) andererseits ausbilden.
Kraftfahrzeug mit einer Rechenvorrichtung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.