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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Aufnahme austauschbarer Elektronikbaugruppen eines Kraftfahrzeugs nach der Gattung des unabhängigen Anspruchs.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 102006013525 A1 ist ein Aufnahmegehäuse zum Aufnehmen einer Vielzahl von elektrischen Leiterplatten mit entsprechenden Plattensteckern bekannt. Das Innere des Körpers des Aufnahmegehäuses ist durch eine Vielzahl von Trennwänden derart geteilt, dass eine Vielzahl von Kammern zum Aufnehmen von Leiterplatten gebildet wird.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in einfacher Art und Weise die austauschbaren Elektronikbaugruppen noch besser zu schützen. 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 durch die Aufteilung des Gehäuses in einzelne Kammern diese sich einfacher zueinander abdichten lassen. Dadurch lassen sich eine geforderte Dichtigkeit (geforderte IP-Klassen) oder auch eine geforderte EMV-Absicherung einfacher erreichen. Bei dieser Anordnung kann das Gehäuse mit den entsprechenden Kammern selbst für den gegenseitigen EMV-Schutz der eingeschobenen Elektronikbaugruppen sorgen. Die Elektronikbaugruppen selbst können daher ohne eigene Schutzhülle auskommen. Auch separate Wartungsklappen für jede Kammer können vorgesehen werden mit verbesserten Möglichkeiten der Abdichtung.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung sind die Kammern jeweils einstückig ausgebildet. Dadurch lässt sich die Dichtigkeit auf einfache Art und Weise besonders sicher herstellen.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung weist die Kammer zumindest eine Befestigung und/oder zumindest eine mechanische Fixierung, insbesondere eine Schraubhülse, für einen Deckel und/oder für eine Vorderseite und/oder für eine rückseitige Gehäuseabdeckung auf. Damit können weitere Funktionen einfach in der Kammer integriert werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist zumindest eine Dichtung an der Kammer, insbesondere an deren Stirnseite und/oder deren Rückseite, vorgesehen. An diesen offenen Seiten, die mit einem umlaufenden Querschnitt ausgebildet sind, kann besonders einfach eine Dichtfunktion hergestellt werden. Bevorzugt können entsprechende Nuten oder Ähnliches zur Aufnahme der Dichtung an der Kammer vorgesehen werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist der Übergang zwischen einer Seitenwand und einer Zwischenwand bzw. einer Ober- oder Unterseite der Kammer abgerundet bzw. stetig ausgebildet. Damit lässt sich die Stabilität erhöhen. Zugleich können die Dichtungen ohne störende Knicke, die eventuell die Dichtwirkung oder Haltbarkeit negativ beeinträchtigen könnten, angeordnet werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist die mechanische Fixierung, insbesondere Schraubhülse, zwischen dem Übergang und der Seitenwand angeordnet. Durch die abgerundete Geometrie des Übergangs eignet sich dieser Bereich mit einer dickeren Wandstärke besonders gut, entsprechende Schraubhülsen oder Gewinde etc. dort vorzusehen.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung umfasst die Kammer Entwärmungsmittel, insbesondere zumindest eine Heatpipe oder einen Kühlkanal für ein Entwärmungsmittel wie beispielsweise Wasser oder Luft. Somit kann ein Konzept realisiert werden, bei dem jede Kammer eine eigene Entwärmung vorsieht und diese nicht über das komplette Gehäuse erfolgen muss. Die Kühlleitungen etc. können dicht nach außen geführt werden, wofür sich die Deckel besonders gut eignen.
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Besonders bevorzugt sind die Entwärmungsmittel durch die Stirnseite und/oder Rückseite der Kammer geführt.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung besteht die Kammer aus einem elektromagnetisch abschirmenden und/oder gegen Flüssigkeit abdichtenden und/oder aus einem stranggepressten Profil, insbesondere Aluminium. Damit lassen sich die gewünschten Sicherheitsklassen je nach Anforderung einfach erfüllen. Durch Strangpressen ist es besonders einfach möglich, Etagen zwischen den Einschubbereichen der einzelnen Kammern vorzusehen oder Gleichteile anzufertigen, die mechanisch ineinander greifen.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Kammer im Inneren zumindest eine Aufnahme, insbesondere eine Schiene oder ein Profil zur Aufnahme zumindest einer austauschbaren Elektronikbaugruppe aufweist. Damit lässt sich die Elektronikbaugruppe in die gewünschte Einbaulage insbesondere zur Kontaktierung der rückwärtigen Leiterplatte und zugehörigen Stecker bringen.
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Besonders zweckmäßig sind Aufnahme und/oder Befestigung einteiliger Bestandteil des Gehäuses und/oder der Kammer. Dadurch erhöht sich die Stabilität der Anordnung weiter.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist die Kammer mechanisch verbindbar mit einer weiteren Kammer ausgebildet, insbesondere unter Verwendung von zumindest einer Aufnahme und/oder zumindest eines Gegenstücks an der einen Kammer sowie der weiteren Verwendung von zumindest einem Gegenstück und/oder zumindest einer Aufnahme an der weiteren Kammer, wobei Aufnahme und Gegenstück deart ausgebildet sind, dass sie zum Zwecke einer mechanischen Verbindung der beiden Kammern ineinander greifen. Damit lässt sich besonders einfach ein modulares Konzept erreichen, bei dem nach Bedarf eine gewünschte Anzahl von Kammern flexibel besonders einfach aneinandergefügt werden kann. Entsprechende Gleichteile, die ineinandergreifen, können besonders einfach insbesondere durch Strangpressen gefertigt werden.
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In einer zweckmäßigen Weiterbildung ist vorgesehen, dass zumindest eine mit dem Gehäuse lösbar verbundene Vorderseite vorgesehen ist, über die Zugriff auf die im Inneren der Kammern anordenbaren austauschbaren Elektronikbaugruppen möglich ist und/oder dass eine rückseitige Gehäuseabdeckung vorgesehen ist und/oder dass zumindest eine quer zu einer Einschubrichtung der Elektronikbaugruppen ausgerichtete Leiterplatte, die zur Kontaktierung der austauschbaren Elektronikbaugruppe dient, vorgesehen ist. Damit lassen sich besonders einfach die entsprechenden Abdichtungen bzw. Abschirmungen der Elektronikbaugruppen ebenso wie auch deren Kontaktierung erreichen.
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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 Schrägansicht auf ein Gehäuse mit drei Kammern,
- 3 eine Frontalansicht auf ein Gehäuse mit vier Kammern,
- 4 eine Frontalansicht auf ein Gehäuse, zusammengesetzt aus drei Einzelkammern sowie
- 5 eine Frontalansicht auf ein Gehäuse mit vier Kammern und jeweils eingeschobenen Elektronikbaugruppen.
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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 eine Vorrichtung 10 zumindest zwei Elektronikbaugruppen 25, im Ausführungsbeispiel drei 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. Die Elektronikbaugruppen 25 lassen sich in Einschubrichtung 35 in das Gehäuse 11 einschieben. Das Gehäuse 11 umfasst mehrere Kammern 13. Die Kammern 13 sind jeweils so ausgebildet, dass eine Kammer 13 jeweils zumindest eine austauschbare Elektronikbaugruppe 25 umschließt. Im Inneren des Gehäuses 11 sind jeweils zwei Kammern 13 durch eine Zwischenwand 17 voneinander getrennt. Die Kammern 13 erstrecken sich jeweils komplett entlang der Längsseite bzw. parallel zur Einschubrichtung 35 des Gehäuses 11 und umschließen jeweils die in der Kammer 13 anordenbare Elektronikbaugruppe 25 entlang der Einschubrichtung 35 nahezu vollständig. Die Stirnseite und Rückseite der Kammer 13 ist jeweils offen ausgebildet. Das Gehäuse 11 bzw. die Kammern 13 weisen jeweils zwei Seitenflächen 14 auf. Die vorzugsweise einstückig ausgebildete Kammer 13 umfasst zumindest teilweise die Seitenflächen 14 sowie zumindest einen Zwischenboden 17 und/oder zumindest eine Oberseite oder Unterseite der jeweiligen Kammer 13.
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Das Gehäuse 11 wird an der Rückseite über eine rückseitige Gehäuseabdeckung 22, insbesondere durch eine mechanische Fixierung wie beispielsweise eine Verschraubung, geschlossen. Alternativ könnten auch einzelne Deckel für jede Kammer 13 vorgesehen sein. Parallel zu der rückseitigen Gehäuseabdeckung 22 und senkrecht zu den austauschbaren Elektronikbaugruppen 25 bzw. senkrecht zu der 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 bzw. der jeweiligen Kammer 13 sind jeweils 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. 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 kann von zumindest einer Seite durch ein Gehäuse 52 bzw. eine Gehäusehälfte 52 zumindest teilweise umschlossen sein. In den Seitenbereichen kann die Gehäusehälfte 52 in entsprechenden Überständen auslaufen, die auf die Aufnahmen 18 im Gehäuse 11 gelegt bzw. in die Aufnahmen 18 eingeschoben werden können. Da die Schutzfunktion der Elektronikbaugruppe 25 durch die jeweilige Kammer 13, beispielsweise das Abdichten sowohl gegen Feuchtigkeit wie auch gegen elektromagnetische Strahlung, übernommen wird, kann ggf. auf das Gehäuse bzw. die Gehäusehälfte 52 der Elektronikbaugruppe 25 verzichtet werden. Ebenfalls muss dieses Gehäuse 52 nicht mehr die Abdichtung (gegen Feuchtigkeit und/oder gegenüber elektromagnetischer Wellen) übernehmen. Dadurch kann die Elektronikbaugruppe 25 weiter vereinfacht werden.
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2 zeigt eine perspektivische Schrägansicht des Gehäuses 11 mit drei Kammern 13, die jeweils von Zwischenwänden 17 voneinander getrennt werden. Die Kammern 13 weisen einen im wesentlichen rechteckförmigem Querschnitt auf. Die Kammern 13 sind jeweils einstückig ausgebildet und Bestandteil des Gehäuses 11. Die Kammern 13 weisen quer zur Einschubrichtung 35 jeweils einen umlaufenden und geschlossenen Querschnitt auf. Dank des geschlossenen Querschnitts erfolgt eine abschirmende und/oder abdichtende Wirkung der Kammer 13 quer zur Einschubrichtung. Der Querschnitt der Kammer 13 ist im Ausführungsbeispiel im Wesentlichen rechteckförmig ausgebildet. Der Querschnitt entlang der Einschubrichtung 35 ändert sich nicht. Dadurch eignet sich das Strangpressen für die Herstellung der Kammern 13 bzw. des Gehäuses 11. Die Kammern 13 sind an der Stirn- und/oder Rückseite in Einschubrichtung 35 jeweils geöffnet ausgebildet.
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Seitlich an den vier Ecken des Gehäuses 11 sind jeweils Befestigungen 12 vorgesehen zur Aufnahme in einem fahrzeugseitigen Gegenhalter. Beispielhaft sind die Befestigungen 12 als Schienen ausgeführt, die entlang der Einschubrichtung 35 verlaufen. Im Ausführungsbeispiel geht die Zwischenwand 17 bzw. Oberseite oder Unterseite der Kammer 13 jeweils gerundet bzw. stetig in die Seitenwand 14 der Kammer 13 über. An der Stirnseite des Gehäuses 11 sind jeweils im Bereich der Zwischenwände 17 bzw. der Oberseite und der Unterseite des Gehäuses 11 mechanische Fixierungen 24 beispielsweise in Form von Schraubhülsen vorgesehen zur Befestigung der Vorderseite 20 und/oder der rückseitigen Gehäuseabdeckung 22 und/oder zur Befestigung einzelner die jeweilige Kammer 13 verschließender Deckel. Auf der Seite, auf der die jeweiligen Elektronikbaugruppe 25 in die jeweilige Kammer 13 eingeschoben werden kann, kann jede Kammer 13 für die zugehörige Elektronikbaugruppe 25 durch einen eigenen (Wartungs)-Deckel oder Gehäusewand zum Beispiel mittels einer Dichtung 26, besonders bevorzugt eine Radialdichtung, gegen das Gehäuse 11 abgedichtet werden. Auf der Seite der rückwärtigen Leiterplatte 34 ist entweder ebenfalls eine eigene Dichtung 26 für jede Kammer 13 vorzusehen. Alternativ könnte auch eine einzige Gehäuseabdeckung 22 für sämtliche Kammern 13 vorgesehen sein. In diesem Fall sind die Kammern 13 nicht mehr untereinander IP- geschützt, sondern nur noch EMV-geschützt.
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In beiden Fällen bringt eine Abtrennung der Kammern 13 den zusätzlichen Vorteil, dass jede Kammer 13 einzelnen abgedichtet werden kann. Damit ist eine Lösung einfacher umzusetzen, bei der nicht das Gehäuse 11 für die Entfernung der Verlustleistung aus den Kammern 13 der Elektronikbaugruppen 25 zuständig ist, sondern jede Kammer 13 eine eigene Entwärmung in Form von Wasserkühlung oder Luftkanälen mit sich bringt. In diesem Fall müssen die Kühlleitungen, Heatpipe oder Luftkanäle dicht nach außen geführt werden, wofür sich die jeweiligen Deckel der zugehörigen Kammern 13 besonders gut eignen.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 3 ist in der Frontalansicht das Gehäuse 11 gezeigt, welches vier durch jeweilige Zwischenwände 17 getrennte Kammern 13 umfasst. Die Kammern 13 sind jeweils an der Vorder- und Rückseite geöffnet. An den Ecken des Gehäuses 11 sind jeweils die schienenförmigen Befestigungen 12 zur Aufnahme in einem fahrzeugseitigen Gegenhalter angeordnet. Das Gehäuse 11 mit den entsprechenden Kammern 13 ist wiederum einstückig ausgebildet. Schematisch dargestellt sind auch die in den Bereichen der Zwischenwände 17 bzw. Ober-oder Unterseite des Gehäuses 11 angeordneten Schraubhülsen als Bestandteil der mechanischen Fixierung 24 zur Befestigung der Vorderseite 20 und/oder der Rückseite 22 und/oder der jeweiligen Deckel für die zugehörigen Kammern 13. Für jede Kammer 13 ist jeweils eine Dichtung 26 vorgesehen, die die Öffnung der Kammer 13 umschließt zur Abdichtung mit einem Deckel und/oder der Vorderseite 20 und/oder der Rückseite 22. Die Dichtung 26 steht in Einschubrichtung 35 etwas über. Zur Aufnahme der Dichtung 26 kann eine entsprechende Aufnahmenut in der Kammer 13 und/oder im jeweiligen Deckel und/oder der Vorderseite 20 und/oder der Rückseite 22 vorgesehen sein. Aufgrund des abgerundeten bzw. stetigen Übergangs der Ober- oder Unterseite der Kammer 13 in die jeweilige Seitenwand 14 kann auch die Dichtung entlang dieser abgerundeten Öffnung der Kammer 13 knickfrei geführt werden.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 4 ist das Gehäuse 11 aus mehreren einzelnen vorzugsweise einstückigen Kammern 13 gebildet, die miteinander befestigt sind. Die Befestigung erfolgt im Ausführungsbeispiel durch ein Ineinanderschieben von Aufnahmen 33 für entsprechende Gegenstücke 35 in jeweils benachbarten Kammern 13. Die Aufnahmen 33 der einen Kammer 13 umschließen die entsprechenden Gegenstücke 35 der benachbarten Kammer 13 und umgekehrt, sodass eine mechanische Verbindung zwischen zwei benachbarten Kammern 13 erfolgt. An jeder Seitenwand 14 einer Kammer 13 ist eine Befestigung 12 zur Aufnahme in einem fahrzeugseitigen Gegenhalter vorgesehen. Angedeutet weiterhin ist eine stirnseitig radial umlaufende Dichtung 26 zur Abdichtung entsprechender Deckel und/oder Vorderseite 20 und/oder Rückseite 22. Die Befestiung weist in Einschubrichtung 35 denselben Querschnitt auf.
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Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 5 umfasst das Gehäuse 11 vier Kammern 13. In jede der Kammern 13 ist eine Elektronikbaugruppe 25 eingeschoben. Die Elektronikbaugruppe 25 steht randseitig etwas über, um dort jeweils in die seitlichen Aufnahmen 18, die den Randbereich der Elektronikbaugruppe 25 umschließen, eingeschoben zu werden. Stirnseitig sind wieder entsprechende Dichtungen 26 vorgesehen.
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Als Herstellerverfahren des Gehäuses 11 bzw. der Kammern 13 eignet sich beispielsweise Strangpressen. Hierbei ist es leicht möglich, Etagen bzw. Zwischenwände 17 zur Bildung entsprechender Kammern 13 für die Aufnahme der Elektronikbaugruppen 25 vorzusehen. Ebenfalls könnten entsprechende Gleichteile zur Bildung der Kammern 13 wie im Ausführungsbeispiel gemäß 4 gezeigt besonders einfach angefertigt werden, die mechanisch ineinander greifen. Damit kann der Raum für jede einzelne Elektronikbaugruppe 25 leicht gegenüber der Außenwelt als auch aus EMV-Gründen untereinander abgedichtet werden. Das Gehäuse 11 bzw. die Kammern 13 bestehen aus einem die elektromagnetischen Wellen geeignet abschirmenden Material.
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Seitlich wiederum sind nun als Fixiermittel 24 bereits in die Hülsen eingeschraubte Schrauben dargestellt. Die Wartungsklappen bzw. Deckel hingegen sind nicht gezeigt.
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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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- DE 102006013525 A1 [0002]
