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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung für eine Arretierung einer Elektronikbaugruppe eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
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Stand der Technik
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Aus der
WO 2011/133777 A1 ist eine Keilverriegelung für die Verwendung eines Einplatinencomputers bekannt. Zur Verklemmung werden zwei sägezahnförmige Teilelemente gegeneinander verschoben.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine vereinfachte und insbesondere einfach zu fertigende Arretierung vorzusehen. Diese Aufgabe wird gelöst durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Vorrichtung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs 1 hat demgegenüber den Vorteil, dass insbesondere durch das Vorsehen zweier identischer Profilstücke der Keilarretierung das Herstellverfahren vereinfacht werden kann. Hierzu trägt auch eine geschickte Nutzung von Funktionsflächen bei. Gerade durch die Aufnahme des Verstellmittels in dem Gehäuse kann eine Verschiebung der Profilstücke der Keilarretierung mit hoher Kraft erfolgen. Damit können die Winkel der Keile an den Profilstücken beliebig eingestellt werden und müssen nicht bei 45° verbleiben. Ein eventuelles Anhaften kann über die hohe Kraft überwunden werden. Damit ist die Demontage sichergestellt. Außerdem kann durch eine Integration der Keilverstellung in das Gehäuse die Montage beschleunigt und der Platzbedarf reduziert werden. Vorteilhafterweise ist hierzu eine Gegenfläche am Gehäuse zur Abstützung des Endabschnitts eines der Profilstücke vorgesehen. Insbesondere durch die identischen Profilstücke kann eine besonders flexible Anpassung der Anzahl der Keile, deren Winkel und Breite vorgenommen werden.
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Besonders zweckmäßig ist die Keilarretierung an einem Randbereich des Gehäuses angeordnet, der mit einer Aufnahme eines weiteren Gehäuses zusammenwirkt, wobei das Gehäuse Bestandteil einer austauschbaren Elektronikbaugruppe ist, welche in Einschubrichtung in das weitere Gehäuse einschiebbar ausgebildet ist, wobei die beiden Profilstücke in Einschubrichtung relativ zueinander verschiebbar ausgebildet sind, sodass sich ein Abstand der Profilstücke quer zur Richtung der Relativbewegung bzw. der Einschubrichtung zueinander verändert. Die am Rand des Gehäuses integrierte Keilarretierung eignet sich insbesondere für austauschbare Elektronikbaugruppen sowohl zur Fixierung wie auch zur Verbesserung eines möglichen Wärmeübergangs zwischen Elektronikbaugruppe und weiterem Gehäuse.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest eine Fixiereinrichtung vorgesehen zur Fixierung der Keilarretierung mit dem Gehäuse. Dadurch kann auf einen zusätzlichen Schraubprozess bei der Herstellung verzichtet werden. Außerdem erleichtert die Fixiereinrichtung eine Endmontage eines zugehörigen Steuergeräts, indem bei den verschiedenen Prozessschritten die Keilarretierung nicht herausfallen kann. Dies ist auch für einen möglichen Austausch der Elektronikbaugruppe, deren Bestandteil die Keilarretierung ist, gleichermaßen von Bedeutung. Dadurch wird verhindert, dass die Keilarretierung beispielsweise ins Innere des weiteren Gehäuses fällt. Außerdem dient die Fixiereinrichtung dazu, eine gewisse Rückspannung auf die Profilstücke auszuüben, sodass nach Entspannung der Keilarretierung bzw. des zugehörigen Verstellmittels das Verspannen der Profilstücke aufgehoben und die Keilarretierung wieder in die Ausgangslage zurückversetzt werden kann. Besonders bevorzugt ist zur Aufnahme der Fixiereinrichtung eine Ausnehmung vorgesehen. Damit lässt sich die Fixiereinrichtung an der vorgesehenen Stelle besser befestigen. Besonders bevorzugt ist die Fixiereinrichtung mit einem der Profilstücke und dem Gehäuse verbunden, insbesondere so, dass die Fixiereinrichtung eine Kraft quer zur Einschubrichtung auf das Profilstück ausübt. Besonders bevorzugt ist hierbei eine Feder oder ein Clip vorgesehen. Damit kann in besonders einfacher Art und Weise die Rückspannung aufgebracht werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist als Verstellmittel eine Schraube, insbesondere eine Bundschraube mit einem Schraubenkopf und/oder einem Bund vorgesehen. Diese eignet sich besonders für eine hohe Kraftaufbringung auf das zu verstellende Profilstück. So ist der Bund als Abstützstelle gegen das Gehäuse gedacht beim Verspannen der Keilarretierung. Beim Entspannen wiederum fungiert der Schraubenkopf selbst als Abstützung. Damit lassen sich in einem Verstellmittel zwei Funktionen besonders gut realisieren. Besonders bevorzugt wirkt der Schraubenkopf und/oder der Bund mit der Aufnahme des Gehäuses und/oder mit einem Endstück des Profilstücks zusammen zur Erzeugung einer Relativbewegung.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung weisen die beiden Profilstücke ein identisches Profil auf. Damit können besonders bevorzugt die beiden Profilstücke aus ein und demselben Profilteil gefertigt werden, was die Herstellkosten weiter reduziert. Besonders bevorzugt kann das Profilteil aus einem Strangpressprofil durch Vereinzelung hergestellt werden. Die beispielsweise durch Sägen vereinzelten Profilstücke müssen auf der gesägten Seite nicht nachbearbeitet werden bzw. besitzen keine speziellen Anforderungen, da diese keine Funktionsfläche darstellt. Die Funktionsflächen können als Ganzes bzw. als Bestandteil des Profilteils beschichtet oder randschichtbehandelt werden, was den Herstellprozess weiter vereinfacht. Optional könnte auch ein Form-Walzenfräser zur Herstellung des Profilteils verwendet werden.
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Weitere zweckmäßige Weiterbildungen ergeben sich aus weiteren abhängigen Ansprüchen und aus der Beschreibung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnung
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Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Gesamtansicht eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung mit mehreren austauschbaren Elektronikbaugruppen in der Explosionsdarstellung,
- 2 eine perspektivische Ansicht einer auf einem Gehäuse montierten Keilarretierung,
- 3 eine Seitenansicht der montierten Keilarretierung im entspannten Zustand oben und im arretierten Zustand unten sowie
- 4 eine perspektivische Ansicht einer Ausgangsform für die Herstellung der Profilstücke der Keilarretierung.
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Ausführungsform der Erfindung
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Die Erfindung ist anhand mehrerer Ausführungsbeispiele schematisch dargestellt und wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
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In 1 umfasst die Vorrichtung 10 zumindest zwei Elektronikbaugruppen 25 und ein diese zumindest teilweise umgebendes Gehäuse 11. Je nach Anwendungsfall können noch weitere Elektronikbaugruppen 25 austauschbar in dem Gehäuse 11 angeordnet werden. Das Gehäuse 11 weist zwei Seitenflächen 14 auf. Das Gehäuse 11 wird an der Rückseite über eine rückseitige Gehäuseabdeckung 22, insbesondere durch eine mechanische Fixierung wie beispielsweise eine Verschraubung, geschlossen. Parallel zu der rückseitigen Gehäuseabdeckung 22 und senkrecht zu den austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 bzw. senkrecht zu einer Einschubrichtung 35 der Elektronikbaugruppen 25 ist zumindest eine Leiterplatte 34 angeordnet. An der Leiterplatte 34 sind Steckverbindungen 31 vorgesehen, die eine elektronische Kontaktierung zwischen den einzelnen Elektronikbaugruppen 25 und der Leiterplatte 34 über zumindest eine Steckverbindung 50 herstellen. Auf der Leiterplatte 34 sind beispielhaft weitere nicht eigens dargestellte Elektronikbauteile vorgesehen, die beispielsweise die Kommunikationsabläufe steuern. Über die Leiterplatte 34 können Stecker für die Kontaktierung nach außen platziert werden. Optional können an der Vorderseite der Leiterplatte 38 Stecker 62 angebracht sein, die dann durch entsprechende Öffnungen (ebenfalls gestrichelt angedeutet) in der Vorderseite 20 ragen.
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Die Vorderseite 20 räumt Zugriff zu den im Inneren der Vorrichtung 10 angeordneten austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 ein. Die Vorderseite 20 ist über mechanische Fixierungen zu öffnen und zu verschließen. An der Innenseite der Seitenflächen 14 des Gehäuses 11 sind jeweils mehrere Aufnahmen 18 vorgesehen als Beispiel für einen möglichen Einschubmechanismus. Diese im wesentlichen schienenförmigen Aufnahmen 18 dienen der reversiblen Aufnahme, Einschub und/oder Verklemmung der austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 in Einschubrichtung 35 durch eine Keilarretierung 58. Die Elektronikbaugruppe 25 kann beispielsweise eine oder mehrere Leiterplatten 38 bzw. eine Elektronikeinheit umfassen. Die Elektronikeinheiten mit zugehörigen Elektronikbauteilen umfassen insbesondere Hochleistungs-Rechnerkerne, die im Kraftfahrzeug besonders rechenintensive Funktionen übernehmen. Hierbei kann es sich beispielsweise um autonome oder teilautonome Fahrfunktionen, Infotainment, Kommunikationsschnittstellen zwischen verschiedenen Bussystemen (Ethernet, CAN, LIN etc.) bzw. Gateway-Funktionalitäten, bestimmte Sicherheitsanwendungen zur Einräumung einer Berechtigung, um beispielsweise auch von außerhalb auf das Kraftfahrzeug zuzugreifen, oder weitere im Kraftfahrzeug mit insbesondere hoher Rechenleistung verbundene Operationen handeln. Bei den Elektronikbauteilen handelt es sich besonders bevorzugt um leistungsstarke Prozessoren, Multikern-Prozessoren oder hochintegrierte Schaltungen (SoC, System-on-Chip), die sich durch hohe Verlustleistungen auszeichnen.
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Die Leiterplatte 38 der Elektronikbaugruppe 25 wird von zumindest einer Seite durch ein Gehäuse 52 bzw. eine Gehäusehälfte 52 zumindest teilweise umschlossen. In den Seitenbereichen läuft die Gehäusehälfte 52 in entsprechenden Überständen aus, die auf die Aufnahmen 18 im Gehäuse 11 gelegt bzw. in die Aufnahmen 18 eingeschoben werden können. Die Gehäusehälfte 52 umschließt in diesem Ausführungsbeispiel die Leiterplatte 38, 40 seitlich beinahe vollständig.
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Das Ausführungsbeispiel gemäß 2 zeigt einen perspektivischen Ausschnitt einer Keilarretierung 58, die seitlich an einem Gehäuse 52 angeordnet ist. Das Gehäuse trägt bzw. umschließt zumindest teilweise eine Leiterplatte 38. die Leiterplatte 38 kann auf das beispielsweise als Gusskörper ausgebildete Gehäuse 52 geschraubt (nicht ausdrücklich gezeigt) werden. Die Baugruppe des Gehäuses 52 wird erweitert durch beispielsweise vier baugleiche vorzugsweise L-förmige Profilstücke 58.1,58.2, zwei auf der linken Seite wie in 2 dargestellt und identisch auf der gegenüberliegenden Seite (nicht dargestellt). Die beiden Profilstücke 58.1,58.2 werden lediglich quasi verkehrt herum zueinander (mit entsprechenden Endstücken 59 jeweils auf gegenüberliegenden Seiten angeordnet) bzw. aufeinander auf das Gehäuse 52 gelegt. In einem der Profilstücke 58.1 befindet sich ein Gewinde 63 mit darin einschraubbarem Verstellmittel 48 wie später näher erläutert.
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Das Gehäuse 52 steht seitlich bezogen auf die Einschubrichtung 35 der Elektronikbaugruppe 25 über, um mit den Aufnahmen 18 im Gehäuse 11 im Sinne einer Verklemmung zusammenwirken zu können. Der seitlich überstehende Teil des Gehäuses 52 dient der Aufnahme der Keilverstellung 58. Hierzu umfasst das Gehäuse 52 eine Gegenfläche 55 am hinteren Ende des Gehäuses 52, bezogen auf die Einschubrichtung 35. An der Vorderseite des seitlich überstehenden Teils des Gehäuses 52 ist eine Aufnahme 53 für ein Verstellmittel 48, im Ausführungsbeispiel beispielhaft eine Schraube bzw. eine Bundschraube, angeordnet. Die Aufnahme 53 dient dem Verstellmittel 48 als Gegenfläche, um eine Kraft in oder entgegen der Einschubrichtung 35 auf die Keilarretierung 58 auszuüben, um die Keilarretierung 58 zu arretieren oder zu lösen.
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Die Keilarretierung 58 bzw. die entsprechenden Profilstücke 58.1,58.2, die die Keilarretierung 58 bilden, weisen zumindest eine Ausnehmung 62 für eine Fixiereinrichtung 56 auf. Die Ausnehmungen 62 sind als quer zur Einschubrichtung 35 verlaufende Vertiefungen ausgebildet, die mit der Außenkontur der Fixiereinrichtung 56 übereinstimmen. Als Fixiereinrichtung 56 ist beispielsweise ein Clip, eine Klammer oder eine Feder, vorzugsweise U-förmig ausgebildet, vorgesehen. Auch auf dem Gehäuse 52 können entsprechende Aufnahmeflächen für die Fixiereinrichtung 56 vorgesehen sein, insbesondere am überstehenden Teil des Gehäuses 52. Über die Fixiereinrichtung 56 werden die beiden Profilstücke 58.1,58.2 der Keilarretierung 58 gehalten, was die Montage der Arretierung 58 an der Elektronikbaugruppe 25 bzw. ein Einschub in das Gehäuse 11 erleichtert. Dies vereinfacht insbesondere die Endmontage des Steuergeräts, damit bei verschiedenen Prozessschritten in der Fertigung keine Bauteile herausfallen können. Des weiteren müssen die Keilarretierungen 58 auch an der Elektronikbaugruppe 25 bzw. am Gehäuse 52 fixiert sein, um ein Auswechseln der austauschbar ausgebildeten Elektronikbaugruppe 25 beispielsweise in einer Werkstatt zu erleichtern, insbesondere um das Hineinfallen der Keilarretierung 58 ins Innere des Gehäuses 11 sicher auszuschließen. Eine weitere Aufgabe der Fixiereinrichtung 56 ist die Erzeugung einer Kraft bzw. einer Rückspannung auf die Keilarretierung 58 bzw. auf zumindest eines der Profilstücke 58.2, insbesondere quer zur Einschubrichtung 35. Nach Entspannen des Verstellmittels 48 dient die Rückstellkraft dazu, die Keilarretierung 58 wieder in die Ausgangslage zurückzuführen, also die Höhe Z quer zur Einschubrichtung 35 zu reduzieren und somit die zuvor verklemmte und somit befestigte Elektronikbaugruppe 25 zur Entnahme freizugeben.
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Die Keilarretierung 58 umfasst zumindest zwei Profilstücke 58.1, 58.2. Die Profilstücke 58.1,58.2 weisen jeweils einen vorzugsweise L-förmigen Endabschnitt 59 auf. Der Endabschnitt 59 des einen Profilstücks 58.2 wirkt mit der Gegenfläche 55 am Gehäuse 52 zusammen. Bewirkt eine Betätigung des Verstellmittels 48 eine Verschiebung des weiteren Profilstücks 58.2 in Einschubrichtung 35, so wird dieses weitere Profilstück 58.2 gegen diese Gegenfläche 55 gedrückt. Wie später noch genauer gezeigt ist die Gegenfläche 55 jedoch so ausgestaltet, dass die Gegenfläche 55 eine Bewegung des Profilstücks 58.2 quer zur Einschubrichtung 35, also nach oben bzw. unten zulässt. Durch die entsprechende Bewegung des weiteren Profilstücks 58.2 quer zur Einschubrichtung 35 kann eine Verpressung bzw. Arretierung der Keilarretierung 58 gegenüber den Aufnahmen 18 (oder sonstigen Gegenflächen im Gehäuse 11) oder ein entsprechendes Lösen erfolgen. Das untere Profilstück 58.1 umfasst ebenfalls einen vorzugsweise L-förmigen Endabschnitt 59, der jedoch zur Vorderseite (der Elektronikbaugruppe 25) hin orientiert ist und benachbart zur Aufnahme 53 des Gehäuses 52 angeordnet ist. In dem Endabschnitt 59 des Profilstücks 58.1 ist eine Aufnahme 63 für das Verstellmittel 48 vorgesehen, vorzugsweise handelt es sich um ein Gewinde für ein als Schraube ausgeführtes Verstellmittel 48. Das Verstellmittel 48 ist besonders bevorzugt als Bundschraube ausgeführt, wobei ein Kopf 50 der beispielhaft als Verstellmittel 48 ausgeführten Schraube mit der Aufnahme 53 des Gehäuses 52 zusammenwirkt, um das Eindrehen der Bundschraube 48 in Einschubrichtung 35 zu begrenzen, wenn der Kopf 50 auf die Aufnahme 53 trifft. Das Endstück 59 des Profilstücks 58.1 wiederum wirkt mit einem Bund 50 bzw. einem überstehenden Bereich des Verstellmittels 48 zusammen, der eine Kraft auf das Profilstück 58.1 in Einschubrichtung 35 ausüben kann. Dadurch kann das Profilstück 58.1 in Einschubrichtung 35 verschoben werden. Dadurch werden auch Keilabschnitte 61, die Bestandteil des Profilstücks 58.1 sind, relativ zu entsprechenden Keilabschnitten 61 des weiteren Profilstücks 58.2 verschoben.
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In 3 ist das Wirkprinzip noch näher gezeigt. Es ist entspricht demjenigen einer auch als Wedge-Lock bezeichneten Arretierung. Es ist ersichtlich, wie die Bundschraube durch Herausdrehen aus dem unteren Profilstück 58.1 (entsprechend über das Gewinde 63 das untere Profilstück 58.1 nach links treibt und über die einseitig angebrachten Schrägen bzw. Keilabschnitte 61 das weitere Profilstück 58.2 über die identischen Keilabschnitte 61 bzw. Schrägen nach oben befördert und zeitgleich eine Kraft auf einen Gegenpart (beispielsweise die Aufnahmen 18 des Gehäuses 11) ausübt. Zum Entspannen der Keilarretierung 58 wird die Bundschraube 48 wieder in das Profilstück 58.1 gedreht, sodass das bzw. die Profilstücke 58.1, 58.2 wieder aus der Klemmlage befördert werden. Der Bund 51 der als Verstellmittel 48 verwendeten Bundschraube ist als Abstützstelle gegen das Gehäuse 52 in Verbindung mit der vorgesehenen Aufnahme 53 vorgesehen beim Verspannen der Arretierung 58. Beim Entspannen wiederum fungiert der Kopf bzw. Schraubenkopf 50 des Verstellmittels 48 selbst als Abstützung.
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Durch die Verwendung identischer bzw. nahezu identischer Profilstücke 58.1,58.2 kann eine günstige Herstellung der Keilarretierung 58 erreicht werden. Beispielsweise kann die Keilarretierung 58 als Strangpressprofil, insbesondere aus Aluminium, gefertigt werden wie dies in 4 beispielhaft gezeigt ist. In ist das Ausgangsmaterial für die späteren Profilstücke 58.1,58.2 der Keilarretierung 58 in seiner Ausgangsform zu sehen, wie es aus einer Strangpressanlage herauskommt bzw. hergestellt wird. Beispielsweise könnte dieses Ausgangsmaterial noch beschichtet oder randschichtbehandelt werden, um die Reibflächen (Keilabschnitte bzw. Schrägen 61) zu stärken. Dieses Profil kann beispielsweise über Sägen vereinzelt werden. Die gesägte Seite muss nicht nachbearbeitet werden bzw. besitzt keine speziellen Anforderungen, da diese keine Funktionsfläche darstellt. Nach oder vor der Vereinzelung zu den streifenförmigen Profilstücken 58.1,58.2 werden die Gewinde 63 als einfacher Formprozess eingebracht.
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Als weitere Herstelleroption kann ein Form-Walzenfräser verwendet werden. Hier bestünde der Vorteil in einer identischen Schräge 61, die sich gegenseitig berühren und damit die Gleichmäßigkeit des Verpressens der beiden Profilstücke 58.1,58.2 zueinander verbessern könnte.
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Die Vorrichtung 10 kommt insbesondere bei austauschbaren Elektronikbauelementen im Kraftfahrzeugbereich zum Einsatz. In den austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 mit hohen Kühlanforderungen können insbesondere rechenintensive Funktionen im Kraftfahrzeugbereich realisiert werden wie beispielsweise teilautonomes oder autonomes Fahren, Kommunikationsmodule, Gateway-Funktionalitäten, Infotainment, Sicherheitsanwendungen etc. Solche Funktionen können jeweils in einer austauschbaren Elektronikbaugruppe 25 realisiert sein. Die Austauschbarkeit erlaubt auch ein späteres Nachrüsten von aktueller Hardware, indem Elektronikbaugruppen 25 leicht ausgetauscht werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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