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Die
Erfindung geht aus von einer Leiterplattenhaltevorrichtung mit einem
Gehäuse,
einer Leiterplatte, einem Führungselement
zur Führung
der Leiterplatte in einer Führungsrichtung
an ein Kontaktelement heran und einem Befestigungsmittel, das in
einer Befestigungsrichtung entlang der Leiterplatte angeordnet ist,
zur Befestigung der Leiterplatte im Gehäuse.
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Die
Erfindung geht außerdem
aus von einem Befestigungsmittel zum Befestigen einer Leiterplatte in
einer Leiterplattenhaltevorrichtung mit einem Zugsegment und einem
Klemmsegment, die jeweils an einem Stützelement angeordnet sind und
jeweils eine Schrägfläche aufweisen,
wobei die beiden Schrägflächen einander
zugewandt sind und bei einem Bewegen des Klemmsegments auf das Zugsegment
zu aneinander entlanggleiten.
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Aufwändige elektronische
Geräte
umfassen in der Regel mehrere Leiterplatten, die üblicherweise in
einem Gehäuse
in Form eines Einschubs in Position gehalten werden. Die von elektronischen
Bauelementen auf den Leiterplatten erzeugte Wärme wird mit Hilfe von Belüftungsöffnungen
im Gehäuse
durch Konvektion oder von einer von einem Gebläse unterstützten Luftströmung aus
dem Einschub abtransportiert. Durch eine immer dichtere Bestückung von
Leiterplatten mit immer schneller getakteten, komplexeren und mehr
Wärme abstrahlenden Elektronikbauelementen
muss zur Gewährleistung
eines sicheren Betriebs immer mehr Wärme aus einem Einschub herausgeführt werden.
Es ist hierbei nicht unüblich, dass
ein Einschub mit den Abmessungen eines größeren und dicken Buches im
Betrieb eine elektrische Leistung von 45 Watt in Wärme umwandelt,
die aus dem Einschub herausgeführt
werden muss. In der Regel wird solche Wärme durch einen von einem Ventilator
erzwungenen Luftstrom durch den Einschub aus dem Einschub herausgeführt.
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Bei
besonders wichtigen elektronischen Geräten, wie beispielsweise Steuerungen
in einem Verkehrsflugzeug, verlangen Sicherheitsvorschriften, dass
diese Geräte
auch bei einem Ausfall der zur Kühlung
benötigten
Ventilatoren noch eine Weile, beispielsweise fünfzehn Minuten, voll funktionsfähig bleiben.
Solche Geräte
müssen
ein Gehäuse
um eine Leiterplattenanordnung aufweisen, das eine genügend freie
Luftdurchströmung
erlaubt, um zumindest einen Großteil
von durch die Leiterplatten erzeugter Wärme aus dem Gehäuse abfließen zu lassen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Leiterplattenhaltevorrichtung
anzugeben, die eine gute freie Luftdurchströmung erlaubt. Aufgabe der Erfindung
ist es außerdem,
ein hierfür
geeignetes Befestigungsmittel anzugeben.
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Die
erstgenannte Aufgabe wird durch eine Leiterplattenhaltevorrichtung
der eingangs genannten Art gelöst,
bei der erfindungsgemäß die Befestigungsrichtung
in einem Winkel von mehr als 20° zur Führungsrichtung
angeordnet ist.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
Erfindung geht von der Überlegung
aus, dass ein Gehäuse
oder ein Einschub für
eine oder mehrere Leiterplatten üblicherweise
an der dem Bediener abgewandten Seite ein Kontaktelement in Form
eines Steckanschlusses zum Einstecken einer Leiterplatte aufweist.
Zum Führen
der Leiterplatte zu diesem Steckanschluss weist ein solches Gehäuse Führungselemente,
beispielsweise Nuten, in der Ober- und Unterseite des Gehäuses auf,
in die eine Leiterplatte eingeschoben werden kann. Zum festen Fixieren
der Leiterplatte im Gehäuse können dann
entlang der Ober- und Unterkante der Leiterplatte längliche
Befestigungsmittel angeordnet werden. Durch solche Befestigungsmittel
wird an der Ober- und Unterseite des Gehäuses ein gewisser Raum eingenommen,
durch den eine Luftdurchströmung
und somit ein Wärmeabtransport
aus dem Gehäuse
erschwert wird.
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Die
Erfindung geht des Weiteren von der Überlegung aus, dass Befestigungsmittel
zum festen Fixieren einer Leiterplatte im Gehäuse üblicherweise eine längliche
Form aufweisen, die sich in Befestigungsrichtung entlang der Ober-
und Unterseite des Gehäuses
erstreckt.
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Unter
Beibehaltung üblicher
und kostengünstiger
Befestigungsmittel kann die Luftdurchströmung, gegenüber einer wie oben beschriebenen
Anordnung der Befestigungsmittel, erheblich gesteigert werden, wenn
die Befestigungsmittel sich nicht oder nur teilweise entlang der
Ober- und Unterseite des Gehäuses
erstrecken. Die Befestigungsmittel sind somit außerhalb der Waagerechten angeordnet,
so dass durch Konvektion bewegte Luft an den Befestigungsmitteln
vorbeistreichen kann.
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Die
Luftdurchströmung
durch das Gehäuse wird
gegenüber
einer Positionierung der Befestigungsmittel parallel zur Führungsrichtung
bereits signifikant erhöht,
wenn das Befestigungsmittel in einem Winkel von mehr als 20° zur Führungsrichtung,
also aus der Waagerechten heraus, angeordnet ist. Die Oberseite
und/oder Unterseite des Gehäuses
wird auf diese Weise nicht mehr oder nur noch zu einem kleinen Teil
vom Befestigungsmittel abgedeckt, so dass Wärme abtransportierende Kühlluft durch
die mit Öffnungen
versehene Ober- und Unterseite des Gehäuses hindurchströmen kann.
Es kann eine gute Luftströmung
quer zur Führungsrichtung
erreicht werden.
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Es
können
eine oder mehrere Leiterplatten im Gehäuse angeordnet sein, die durch
ein oder mehrere Führungselemente
an das Kontaktelement herangeführt
werden können.
Solche Führungselemente
sind üblicherweise
Nuten, in die eine Kante der Leiterplatte eingeschoben wird. Es
sind jedoch auch anders geformte Führungselemente, beispielsweise
Ausformungen aus dem Gehäuse
oder mehrere einzelne kleine Elemente denkbar. Das Befestigungsmittel
kann ein einzelnes längliches
Element oder ein aus mehreren Teilen zusammengesetztes längliches
Element oder eine längliche
Anordnung von mehreren Einzelelementen in einer Linie sein. Die
Befestigungsrichtung entspricht der Längsrichtung des Befestigungsmittels.
Das Befestigungsmittel kann entlang der Leiterplatte und hierbei
unmittelbar oder mittelbar an der Leiterplatte angeordnet sein,
wobei die Befestigungsrichtung im Wesentlichen parallel zur Fläche der
Leiterplatte ist. Durch das Befestigungsmittel wird die Leiterplatte
im Gehäuse
befestigt, also fest im Gehäuse
fixiert.
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Eine
besonders gute Luftströmung
durch das Gehäuse
kann erreicht werden, wenn die Befestigungsrichtung in einem Winkel
von mehr als 85°,
insbesondere senkrecht zur Führungsrichtung
angeordnet ist. Bei einem senkrecht oder weitgehend senkrecht angeordneten
Befestigungsmittel kann durch das Gehäuse strömende Luft entlang des Befestigungsmittels
strömen,
ohne von diesem wesentlich in seiner Strömung behindert zu werden.
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Vorteilhafterweise
ist das Befestigungsmittel in einem Bereich der Leiterplatte abgestützt, der
mindestens 2 cm vom Rand der Leiterplatte entfernt ist. Vibrationen
aus diesem inneren Bereich der Leiterplatte können abgedämpft und Wärme kann über das Befestigungsmittel
von diesem inneren Bereich der Leiterplatte abgeführt werden.
Bei Fahrzeugen und insbesondere bei Flugzeugen kann die Leiterplatte einer
starken Vibration ausgesetzt sein. Um einen zuverlässigen Betrieb
der Elektronik auf der Leiterplatte zu gewährleisten, kann es notwendig
sein, durch Vibrationen hervorgerufenen elastischen Verformungen
der Leiterplatte so weit wie möglich
entgegenzuwirken. Dies kann durch ein Abstützen des möglichst starr ausgeführten Befestigungsmittels
im inneren Bereich der Leiterplatte weitgehend erreicht werden.
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Zusätzlich kann
das Befestigungsmittel gut wärmeleitend
ausgeführt
sein, so dass Wärme
aus der Leiterplatte durch das Befestigungsmittel abgeführt werden
kann. Das Befestigungsmittel kann hierbei zweckmäßigerweise in einem Bereich
der Leiterplatte angeordnet sein, in dem die meiste Wärme pro Leiterplattenfläche durch
Elektronikbauelemente erzeugt wird.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass
zwei Leiterplatten durch das Befestigungsmittel aneinander abgestützt sind.
Es kann ein fester Verbund der beiden Leiterplatten gebildet werden,
in dem keine der beiden Leiterplatten unabhängig von der andern flattern
kann. Dies gilt umso mehr, wenn das Befestigungsmittel im inneren
Bereich der Leiterplatten angeordnet ist. Die Abstützung kann
mittelbar oder unmittelbar erfolgen.
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Außerdem wird
vorgeschlagen, dass zwischen der Leiterplatte und dem Befestigungsmittel ein
Abstandselement angeordnet ist. Alternativ kann das Abstandselement
auch zwischen dem Befestigungsmittel und einer Gehäusewand
angeordnet sein. Auf diese Weise können einheitliche Befestigungsmittel
verwendet werden, unabhängig
vom Abstand zweier Leiterplatten oder einer Leiterplatte und einer
Gehäusewand
voneinander. Abstandselemente können
einfach und preiswert in verschiedenen Größen angefertigt werden, so
dass mehrere voneinander unterschiedlich beabstandete Leiterplatten
mit jeweils gleichen Befestigungsmitteln zu einem stabilen Verbund
zusammengefügt
werden können.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist das Abstandselement
als Kühlelement
zur Kühlung
der Leiterplatte vorgesehen. Das Abstandselement ist hierbei aus
einem gut wärmeleitenden Material,
beispielsweise Metall, gefertigt und kann mit einer im Vergleich
zum Volumen großen
Oberfläche
versehen sein. Auf diese Weise kann durch das Abstandselement Wärme aus
der Leiterplatte abgeführt
und auf eine Gehäusewand übertragen
oder – bei
einer großen
Oberfläche
des Abstandselements – an
die Umgebungsluft abgegeben werden.
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Eine
gute Wärmeabfuhr
aus der Leiterplatte und ein Beschädigungsschutz der Elektronikbausteine
bei einem Einschieben der Leiterplatte in das Gehäuse kann
dadurch erreicht werden, dass das Abstandselement eine Beabstandungshöhe aufweist, die
größer als
die Hälfte
des Abstands zwischen einer Leiterplatte und einer Gehäusewand
oder zwischen zwei Leiterplatten ist. Das Abstandselement steht
somit weit aus einer Seitenfläche
der Leiterplatte heraus, wobei die Beabstandungshöhe die Abmessung
des Abstandselements senkrecht zu dieser Seitenfläche der
Leiterplatte ist.
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Vorteilhafterweise
umfasst die Leiterplattenhaltevorrichtung ein Haltemittel, das an
einem Element aus der Gruppe bestehend aus Leiterplatte, Gehäuse und
Abstandselement befestigt ist und das zum formschlüssigen Halten
des Befestigungsmittels auf diesem Element vorgesehen ist. Das Haltemittel kann
somit an der Leiterplatte oder dem Gehäuse oder dem Abstandselement
befestigt sein, wobei es auch möglich
ist, dass beim Vorhandensein mehrerer Haltemittel diese an unterschiedlichen
Elementen angeordnet sind. Das Haltemittel kann somit bereits vor
der Montage der Leiterplattenhaltevorrichtung an der Leiterplatte,
dem Gehäuse
oder dem Abstandselement befestigt sein, so dass das Befestigungsmittel während der
Montage der Leiterplattenhaltevorrichtung in einfacher Weise an
der vorgesehenen Stelle des Elements angeordnet werden kann.
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Zweckmäßigerweise
ist das Halteelement zum Einschieben des Befestigungsmittels in
Befestigungsrichtung vorgesehen. Auf diese Weise kann eine sehr
einfache Montage des Befestigungsmittels und somit der Leiterplatte
im Gehäuse
erreicht werden. Nach einem Anordnen der Leiterplatte im Gehäuse kann
das Befestigungsmittel in das Halteelement eingeschoben werden und
beispielsweise anschließend
verspannt werden, so dass die Leiterplatte fest im Gehäuse angeordnet
ist.
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Eine
einfache Befestigung der Leiterplatte durch das Befestigungsmittel
kann erreicht werden, indem das Befestigungsmittel als ein Klemmelement ausgestaltet
ist. Durch eine Geometrieänderung
des Befestigungsmittels kann die Leiterplatte im Gehäuse an der
dafür vorgesehenen
Stelle eingeklemmt und somit fest fixiert werden.
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Die
auf das Befestigungsmittel gerichtete Aufgabe wird durch ein Befestigungsmittel
der eingangs genannten Art zum Befestigen einer Leiterplatte in
einer Leiterplattenhaltevorrichtung gelöst, das erfindungsgemäß einen
Fuß zum
formschlüssigen
Einschieben in ein Haltemittel aufweist. Das Befestigungsmittel kann
einfach im Gehäuse
befestigt werden, wobei es unabhängig
von einem Führungselement
ist und somit an weitgehend beliebiger Stelle und Stellung angeordnet
werden kann.
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Zweckmäßigerweise
weist das Befestigungsmittel eine Befestigungsrichtung größter Ausdehnung
auf, wobei der Fuß in
Befestigungsrichtung einen gleichförmigen Querschnitt aufweist.
Das Befestigungsmittel kann in ein Haltemittel, beispielsweise eine
Schiene, eingeschoben werden.
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Zeichnung
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Gleichartige Bauteile sind jeweils mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es
zeigen:
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1 eine aus dem Stand der
Technik bekannte Leiterplattenhaltevorrichtung,
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2 eine erfindungsgemäße Leiterplattenhaltevorrichtung,
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3 eine Detailansicht der
Leiterplattenhaltevorrichtung aus 2,
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4 einen Schnitt durch in
einer Leiterplattenhaltevorrichtung befestigte Leiterplatten,
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5 ein Befestigungsmittel
im entspannten Zustand,
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6 ein Befestigungsmittel
im gespannten Zustand,
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7 einen Schnitt durch das
Befestigungsmittel aus 6,
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8 einen weiteren Schnitt
durch das Befestigungsmittel aus 6,
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9 eine schematische Darstellung
des Befestigungsvorgangs eines Befestigungsmittels in einem Gehäuse oder
an einer Leiterplatte,
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10 eine perspektivische
Darstellung eines Teils eines Haltemittels,
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11 eine Detailansicht auf
ein Gehäuse,
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12 ein Detail aus einer
aus dem Stand der Technik bekannten Leiterplattenhaltevorrichtung in
einer Schnittdarstellung, 13 eine
Detailansicht auf eine erfindungsgemäße Leiterplattenhaltevorrichtung
in Schnittdarstellung,
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14 eine Seitenansicht auf
ein Detail eines Befestigungsmittels und
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15 ein Detail eines Werkzeugs
zur Montage eines Befestigungsmittels.
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1 zeigt eine Leiterplattenhaltevorrichtung 2,
wie sie aus dem Stand der Technik bekannt ist, mit einem Gehäuse 4,
in dem drei Leiterplatten 6 angeordnet sind. Die Leiterplatten 6 sind
in jeweils zwei Führungselementen 8 gehaltert,
die der Übersichtlichkeit
halber nicht in 1, sondern
in 12 in geschnittener
Ansicht dargestellt sind. Die Führungselemente 8 sind
als Nut in der Oberwand 10 und Unterwand 12 des
Gehäuses 4 ausgestaltet. Zum
Anordnen der Leiterplatten 6 im Gehäuse 4 kann eine Vorderwand 14 des
Gehäuses 4 geöffnet und
die Leiterplatten 6 in Führungsrichtung 16,
von den Führungselementen 8 gehalten,
in das Gehäuse 4 eingeschoben
werden. Die Führungselemente 8 führen hierbei
die Leiterplatten 6 an jeweils ein Kontaktelement 18 heran,
mit dem die Leiterplatten 6 kontaktiert werden können. Der Übersichtlichkeit
halber ist nur ein Kontaktelement 18 gezeigt. Zum festen Fixieren
der Leiterplatten 6 im Gehäuse 4 sind Befestigungsmittel 20 vorgesehen,
deren Funktionsweise in Zusammenhang mit den 5 und 6 näher beschrieben
ist.
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Die
Oberwand 10 und Unterwand 12 des Gehäuses 4 weisen
jeweils Belüftungsöffnungen 22 auf, durch
die im Gehäuse 4 befindliche
Warmluft aus dem Gehäuse 4 heraus-,
bzw. Kaltluft in das Gehäuse 4 hereinströmen kann.
Aus der Anordnung in 1 ist
erkennbar, dass die Befestigungsmittel 20, die sowohl an
der Oberwand 10 als auch an der Unterwand 12 jeweils
in Führungselementen 8 angeordnet
sind, einen nicht unerheblichen Teil der Oberwand 10 und
Unterwand 12 überdecken,
so dass der für
Belüftungsöffnungen 22 zur
Verfügung
stehende Platz in der Unterwand 12 und Oberwand 10 in
erheblichem Maße
begrenzt wird. Hierdurch wird eine Durchströmung des Gehäuses 4 und
insbesondere eine ungezwungene Strömung durch das Gehäuse 4 in
erheblichem Umfang beeinträchtigt.
Zur Kompensation dieses Nachteils können die Belüftungsöffnungen
in manchen Fällen
nicht beliebig groß gefertigt werden,
da sie eine vorgegebene Größe nicht überschreiten
dürfen,
um nicht unerwünschte
elektromagnetische Strahlung in das Gehäuse zu lassen.
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Dieses
Problem wird mit einer Leiterplattenhaltevorrichtung 24,
wie sie in 2 gezeigt
ist, behoben. Diese Leiterplattenhaltevorrichtung 24 umfasst
ebenfalls ein Gehäuse 26 mit
einer Oberwand 28 und einer Unterwand 30, in die
jeweils als Nuten ausgestaltete Führungselemente 32,
wie sie in 13 in Schnittdarstellung
gezeigt sind, angeordnet sind. Analog wie zu 1 beschrieben, kann eine Vorderwand 34 des
Gehäuses 26 abgenommen
und durch die entstehende Öffnung
Leiterplatten 36 in Führungsrichtung 38 in
das Gehäuse 26 eingeschoben
werden. Die Leiterplatten 36 werden hierbei von den Führungselementen 32 an
Kontaktelemente 40 herangeführt und können an diesen eingesteckt
werden. Wiederum ist der Übersichtlichkeit
halber nur ein Kontaktelement 40 gezeigt.
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Zum
Befestigen der Leiterplatten 36 im Gehäuse 26 können Befestigungsmittel 42 in
Befestigungsrichtung 44 in das Gehäuse 26 eingeschoben werden.
Die Befestigungsmittel 42 können hierbei durch Öffnungen 46,
wie sie in 9 dargestellt
sind, durch die Oberwand 28 des Gehäuses 26 hindurchgeführt werden.
Die Befestigungsmittel 42 stützen sich an den Leiterplatten 36,
den Seitenwänden 50 des
Gehäuses 26 oder
Abstandselementen 48 ab, die in 4 in einer übersichtlichen Art und Weise dargestellt
sind.
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Die
Befestigungsrichtung 44 ist parallel zu den länglich ausgestalteten
Befestigungsmitteln 42 und steht senkrecht zur Führungsrichtung 38,
die parallel zu den Führungselementen 32 ausgerichtet
ist. Die Befestigungsrichtung 44 ist parallel zur Längserstreckung
der Befestigungsmittel 42 zu denken. Die Richtung 44 muss
hierbei nicht parallel zu einer Richtung angeordnet sein, in der
die Befestigungsmittel 42 in das Gehäuse 26 eingeführt werden.
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Es
ist erkennbar, dass durch die senkrechte Ausrichtung der Befestigungsmittel 42 in
der Oberwand 28 und der Unterwand 30 wesentlich
mehr Raum für
Belüftungsöffnungen 52 bleibt,
als in der Leiterplattenhaltevorrichtung 2 aus 1. Durch das Gehäuse 26 strömende Luft
wird durch die Befestigungsmittel 42 nicht oder nur in
geringem Umfang behindert, so dass die Leiterplatten 36 in
der Leiterplattenhaltevorrichtung 24 in effektiver Weise
umströmt
werden können.
Die das Gehäuse 26 durchströmende Kühlluft umströmt auch
die Abstandselemente 48, die, wie in 4 gezeigt, als Kühlelemente ausgestaltet und
zur Aufnahme von Wärme
aus einer Leiterplatte 36 und zur Abgabe dieser Wärme an die Umgebungsluft
vorgesehen sind. Auf diese Weise kann die zur Kühlung verwendete Oberfläche einer Leiterplatte 36 in
erheblichem Umfang vergrößert und
somit eine effektive Kühlung
der Leiterplatte 36 erreicht werden.
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Außerdem wird
durch die Abstandselemente 48 ein Kontakt von den äußeren Leiterplatten 36 zu den
Seitenwänden 50 des
Gehäuses 26 erreicht. Dieser
Kontakt kann zur Ableitung von Wärme
aus den Leiterplatten 36 in die meist großflächigen Seitenwände 50 genutzt
werden. Hierdurch kann eine erheblich größere Wärmeabstrahlung der Gehäuseoberfläche erreicht
werden, als wenn eine direkte Kontaktierung der Leiterplatten 36 nur
mit der Oberwand 28 und der Unterwand 30 möglich ist,
wie in 1. Insbesondere
bei Ausfall eines Gebläses
kann eine große
Wärmeableitung
aus den Leiterplatten 36 gewährleistet werden.
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Zur
Freigabe von Raum für
Belüftungsöffnungen 52 ist
es nicht zwingend notwendig, dass die Ausrichtung der Befestigungsmittel 42 und
mithin die Befestigungsrichtung 44 senkrecht zur Führungsrichtung 38 ausgerichtet
ist. Eine befriedigende Durchströmung
des Gehäuses 26 kann
bereits dann erreicht werden, wenn die Befestigungsrichtung 44 in einem
Winkel von mehr als 20° zur
Führungsrichtung 38 angeordnet
ist und die Befestigungsmittel 42 somit schräg im Gehäuse 26 angeordnet
sind. Die Oberwand 28 und Unterwand 30 des Gehäuses 26 sind
auch in diesem Zustand bereits für
Belüftungsöffnungen 52 weitgehend
freigegeben und das Gehäuse
durchströmende
Kühlluft 26 kann
die Befestigungsmittel 42 in ausreichendem Umfang umströmen.
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Eine
Detailansicht auf die Leiterplattenhaltevorrichtung 24 mit
abgenommener Oberwand 28 ist in 3 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt.
Die im Gehäuse 26 angeordneten
Leiterplatten 36 bilden zusammen mit den Befestigungsmitteln 42 und
den Abstandselementen 48 einen festen Verbund, der sich
an den beiden Seitenwänden 50 des Gehäuses 26 stabil
abstützt.
Hierbei stützen
sich jeweils zwei Leiterplatten 36 durch ein Befestigungsmittel 42 aneinander
ab. Die Leiterplatten 36 sind somit durch die Führungselemente 32 und
zusätzlich durch
die Befestigungsmittel 42 abgestützt und somit versteift. Sie
sind auf diese Weise sehr fest im Gehäuse 26 fixiert und
besonders stabil gegen ein Aufschwingen gelagert.
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Die
Befestigungsmittel 42 sind mit einem Abstand 54 von
2,5 cm von den Rändern 56 der
Leiterplatten 36 entfernt und parallel zu diesen Rändern 56 angeordnet.
Sie stützen
auf diese Weise einen Bereich der Leiterplatte, der mehr als 2,5
cm von den Rändern 56 und
im mittleren Bereich der Leiterplatte 36 mehr als 2,5 cm
von allen Rändern
der Leiterplatte 36 entfernt ist. Die Leiterplatten 36 sind
somit in einem inneren Bereich direkt oder indirekt an den Seitenwänden 50 des
Gehäuses
abgestützt.
Hierdurch können
Vibrationen vorteilhaft abgedämpft
werden.
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4 zeigt beispielhaft Möglichkeiten
zur Anordnung von Befestigungsmitteln 42 in Verbindung mit
Abstandselementen 48, 58, 60, 62 zur
Befestigung von Leiterplatten 36 im Gehäuse 26. Im linken Segment 64 der
Leiterplattenanordnung in 4 ist an
einer der Seitenwände 50 des
Gehäuses 26 ein Haltemittel 66 befestigt,
beispielsweise durch einen Wärmeleitkleber,
durch Lötung,
Nietung oder durch eine andere übliche
Befestigung. Das Haltemittel 66, das in 9 in einer perspektivischen Ansicht dargestellt
ist, umfasst ein zweifach umgebogenes Blech, in das ein Fuß 68 des
Befestigungsmittels 42 der Länge nach einschiebbar ist.
Das Haltemittel 66 weist an seinem unteren Ende einen Anschlag 70 auf (7), der ein Durchrutschen
des Befestigungsmittels 42 bis auf die Unterwand 30 des
Gehäuses 26 verhindert.
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In 4 rechts vom Befestigungsmittel 42 des
Segments 64 ist ein Abstandselement 48 angeordnet,
das an der Leiterplatte 36 befestigt ist, beispielsweise
durch Anlöten
oder Ankleben mit einem Wärmeleitkleber
oder durch eine Verschraubung oder Ähnliches. Das Abstandselement 48 weist
Kühlrippen
auf und ist mit einer im Verhältnis
zu seinem Volumeninhalt großen
Oberfläche
ausgestattet. Es dient als Kühlelement
zur Kühlung
der Leiterplatte 36.
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Vor
dem Verklemmen des Befestigungsmittels 42 mit dem Abstandselement 48,
dessen Mechanismus in Verbindung mit den 5 und 6 beschrieben
ist, weist das Befestigungsmittel 42 einen kleinen Abstand
zum Abstandselement 48 auf. Erst nach dem Verklemmen liegt
das Befestigungsmittel 42 am Abstandselement 48 an
und drückt
dieses nach rechts.
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Im
von links aus gesehen zweiten Segment 72 der Leiterplattenanordnung
in 4 ist das Befestigungsmittel 42 direkt
auf die Leiterplatte 36 aufgebracht, beispielsweise durch
Wärmeleitverklebung oder
Lötung.
In diesem Fall ist das Abstandselement 58 mit einem Fuß 74 ausgestattet,
der in das zweifach umgebogene Haltemittel 66 eingeschoben
werden kann. Das Haltemittel 66 ist wiederum fest an der Leiterplatte 36 befestigt.
Bei dieser Anordnung, wie auch der Anordnung im benachbarten Segment 76, kann
das Befestigungsmittel 42 jeweils als Kühlelement Verwendung finden
und an den Leiterplatten 36 erzeugte Wärme an die Umgebung abgeben.
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Im
Segment 76 ist ein Abstandselement 60 mit vier
Kühlrippen
gezeigt, durch das bei einer senkrechten Anordnung besonders effektiv
Kühlluft
von unten nach oben hindurchströmen
und auf diese Weise vom Abstandselement 60 abnehmen kann. Das
Abstandselement 60 ist an der rechts vom Abstandselement 60 benachbarten
Leiterplatte 36 befestigt und trägt an seiner linken Seite ein
Haltemittel 66, in das ein Fuß 68 des Befestigungsmittels 42 eingeschoben
ist. Beim Verklemmen des Befestigungsmittels 42 drücken Klemmsegmente 78 (5 und 6) gegen die links benachbarte Leiterplatte 36 und
drücken
diese nach links. Zugsegmente 80, 82, 84 drücken den
Fuß 68 gegen
das Abstandselement 60 nach rechts.
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Die
in Segment 86 dargestellte Anordnung von Befestigungsmittel 42 und
Abstandselement 62 entspricht im Wesentlichen der Anordnung
aus Segment 64, wobei das Abstandselement 62 anstatt
auf einer Leiterplatte 36 auf einer Seitenwand 50 des
Gehäuses 26 befestigt
ist und als Vierkantrohr ausgestaltet ist.
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Die
in den Segmenten 64, 72, 76 und 86 dargestellten
und beschriebenen Anordnungen sind zweckmäßigerweise so in einer Leiterplattenhaltevorrichtung 24 verwendet,
dass innerhalb der Leiterplattenhaltevorrichtung 24 nur
ein Anordnungstyp verwendet wird. Es ist auch möglich, die vier beschriebenen
oder andere geeignete Anordnungen bei spezifischen Anwendungen gemischt
zu verwenden.
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Die
Abstandselemente 48, 58, 60 und 62 weisen
zweckmäßigerweise
eine Beabstandungshöhe 110 auf,
die größer ist
als die Hälfte
des Abstands zwischen den Leiterplatten 36. Dadurch können Elektronikbauelemente
geschützt
und viel Wärme von
den Leiterplatten 36 abgeführt werden. Die Beabstandungshöhe 110 ist
zweckmäßigerweise
mindestens so hoch wie die Bestückungshöhe der entsprechenden
Leiterplatte 36 mit Elektronikbauelementen 108 (13), wodurch ein guter Schutz
der Elektronikbauelemente 108 erreicht werden kann.
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Aus 4 ist ersichtlich, dass
die Befestigungsmittel 42 in Verbindung mit den Abstandselementen 48, 58, 60 und 62 Bereiche
der Leiterplatten 36 voneinander abtrennen. So werden in 4 oberhalb der Befestigungsmittel 42 und
der Abstandselemente 48, 58, 60, 62 liegende
Bereiche von den unterhalb liegenden Bereiche abgetrennt. Diese
Trennung kann zur Abschirmung elektrischer Funktionskreise verwendet
werden, bei der die Funktionskreise beispielsweise bezüglich elektromagnetischer
Strahlung weitgehend voneinander abgeschirmt werden oder bezüglich der
Wärmeabfuhr
bzw. Luftdurchströmung.
Ein Funktionskreis kann auf diese Weise gegenüber einem anderen Funktionskreis
oder mehrerer Funktionskreise abgeschirmt werden.
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In
den 5 bis 8 ist die Funktionsweise
eines als Klemmelement ausgestalteten Befestigungsmittels 42 gezeigt.
Auf einem als Schiene ausgestalteten Stützelement 88 mit einem
angeformten Fuß 68 sind
Klemmsegmente 78 und Zugsegmente 80, 82, 84 angeordnet.
Das Zugsegment 84 ist durch einen Haltebolzen 90 mit
dem Stützelement 88 fest
verbunden. Zum Vergrößern der
in den 5 bis 8 senkrecht nach unten dargestellten
Höhe des
Befestigungsmittels 42 und zum Verklemmen einer Leiterplatte 36 innerhalb
einer Leiterplattenanordnung kann eine Klemmschraube 92,
die in eine Gewindebohrung 94 des Stützelements 88 eingeführt ist,
angezogen werden. Hierdurch gleiten die Schrägfläche 96 des Zugsegments 80 an
der Schrägfläche 98 des Klemmsegments 78 entlang,
wodurch das Zugsegment 80 nach rechts und damit unter das
linke Klemmsegment 78 gezogen wird. Das linke Klemmsegment 78 wird
nach außen
gedrückt.
Hierdurch wird auch das Zugsegment 82 ein Stück weit
nach rechts geschoben, das sich wiederum in analoger Weise wie beschrieben
unter das rechte Klemmsegment 78 schiebt und dieses nach
außen
drückt.
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Der
Fuß 68 des
Befestigungsmittels 42 ist so ausgeformt, dass er in ein
Haltemittel 66 eingeschoben werden kann (9). Außerdem weist der Fuß 68 eine
Flachseite 100 auf (8),
die mittels Verklebung, Verlötung
oder dergleichen an einer Leiterplatte oder einer Gehäusewand
befestigt werden kann.
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Aus
der Darstellung in 9 ist
zu entnehmen, wie das Befestigungsmittel 42 durch die Öffnungen 46 in
der Oberwand 28 des Gehäuses 26 in
an der Seitenwand 50 oder an der Leiterplatte 36 befestigte
Haltemittel 66 eingeschoben werden kann. Die Haltemittel 66 können beispielsweise
mittels einer oder mehrerer Lötbeine 102 an
der Leiterplatte 36 angelötet sein (10). Die Öffnungen 46 können nach
dem Einführen
der Befestigungsmittel 42 in das Gehäuse 26 verschlossen
werden, um einer unerwünschten
Einstrahlung von elektromagnetischer Strahlung durch die Öffnungen 46 in
das Gehäuse 26 hinein
entgegenzuwirken. Das Verschließen
der Öffnungen 46 kann
mittels einer Metallklebefolie 104 (11) oder mittels eines Verschlussclips 106 oder in
einer anderen, dem Fachmann sinnvoll erscheinenden Art und Weise
geschehen.
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In 12 und 13 sind in schematischer Art und Weise
Schnitte durch Details der Leiterplattenhaltevorrichtung 2 (12) und der Leiterplattenhaltevorrichtung 24 (13) gezeigt. In die Unterwand 12 und 30 des
Gehäuses 4 bzw. 26 sind
Längsnuten eingefräst, die
als Führungselemente 8 bzw. 32 dienen.
In diese Führungselemente 8, 32 sind
die Leiterplatten 6, 36 in der Weise einführbar, dass
sie zum Kontaktelement 18 bzw. 40 hingeführt werden
(1 und 2). Zur Aufnahme der Befestigungsmittel 20 müssen die
Nuten recht tief ausgeführt
und die Unterwand 12 dick ausgestaltet sein. Hierdurch
geht Bestückungsraum
für schematisch
dargestellte Elektronikbauelemente 108 verloren. In der
in 13 dargestellten
erfindungsgemäßen Lösung können die Nuten
sehr flach sein, da die Leiterplatten 36 durch die Befestigungsmittel 42 und
die Abstandselemente 48 innerhalb des Gehäuses 26 stabil
befestigt werden. Hierdurch kann der Bauraum für Elektronikbauelemente 108 dichter
an den Rand der Leiterplatten 36 ausgedehnt werden. Die
Nuten können
auch durch andere, dem Fachmann geeignet erscheinende Führungselemente 32 ersetzt
werden, beispielsweise durch auf die Unterwand 30 (und
die Oberwand 28) aufgesetzte Führungselemente 32,
wie Winkelstücke,
Profilstücke,
Stifte und Ähnliches.
-
Ebenso
wie in 4 ist zu sehen,
dass die Abstandselemente 48 eine Beabstandungshöhe 110 aufweisen,
die größer ist
als die Hälfte
des Abstands zwischen den Leiterplatten 36. Die Beabstandungshöhe 110 entspricht
der sehr schematisch dargestellten Bestückungshöhe der Leiterplatten 36 auf
der jeweils rechten Seite. Auf dieser Seite sind die hohen und ggf.
verdrahteten Elektronikbauelemente 108 angeordnet, wohingegen
auf der linken Seite jeweils die mit ihrer Oberfläche befestigten
flachen Elektronikbauelemente 108 (SMD: Surface Mounted
Device) angeordnet sind.
-
In
den 14 und 15 ist ein mögliches
Prinzip zur Montage und Demontage der Befestigungsmittel 42 dargestellt.
Nach Einschieben des Befestigungsmittels 42 durch die Öffnung 46 in
das Haltemittel 66 kann die Klemmschraube 92 mit
Hilfe eines beispielhaft angeführten
Montagewerkzeugs 112, das nach dem Prinzip eines bekannten
Druckbleistifts aufgebaut ist, angezogen werden. Hierzu weist das
Montagewerkzeug 112 eine Schraubenzieherspitze 114 auf,
die in einen entsprechenden Schlitz der Klemmschraube 92 hineingesenkt
werden kann. Zur Demontage der Klemmschraube 92 kann die Klemmschraube 92 mit
Hilfe der Schraubenzieherspitze 114 gelöst und anschließend durch
die Greifer 116 des Montagewerkzeugs 112 herausgehoben werden.
Zum Herausheben greifen die Greifer 116 in eine Aushebephase 118 der
Klemmschraube 92 ein. Hierfür können durch Lösen des
Drucks auf das Montagewerkzeug 112 die Greifer 116 zusammengeführt werden,
die auf diese Weise in die Aushebephase 118 eingreifen.
Die Klemmschraube 92 kann ohne weiteres durch die Öffnung 46 herausgehoben
werden.
-
- 2
- Leiterplattenhaltevorrichtung
- 4
- Gehäuse
- 6
- Leiterplatte
- 8
- Führungselement
- 10
- Oberwand
- 12
- Unterwand
- 14
- Vorderwand
- 16
- Führungsrichtung
- 18
- Kontaktelement
- 20
- Befestigungsmittel
- 22
- Belüftungsöffnung
- 24
- Leiterplattenhaltevorrichtung
- 26
- Gehäuse
- 28
- Oberwand
- 30
- Unterwand
- 32
- Führungselement
- 34
- Vorderwand
- 36
- Leiterplatte
- 38
- Führungsrichtung
- 40
- Kontaktelement
- 42
- Befestigungsmittel
- 44
- Befestigungsrichtung
- 46
- Öffnung
- 48
- Abstandselement
- 50
- Seitenwand
- 52
- Belüftungsöffnung
- 54
- Abstand
- 56
- Rand
- 58
- Abstandselement
- 60
- Abstandselement
- 62
- Abstandselement
- 64
- Segment
- 66
- Haltemittel
- 68
- Fuß
- 70
- Anschlag
- 72
- Segment
- 74
- Fuß
- 76
- Segment
- 78
- Klemmsegment
- 80
- Zugsegment
- 82
- Zugsegment
- 84
- Zugsegment
- 86
- Segment
- 88
- Stützelement
- 90
- Haltebolzen
- 92
- Klemmschraube
- 94
- Gewindebohrung
- 96
- Schrägfläche
- 98
- Schrägfläche
- 100
- Flachseite
- 102
- Lötbein
- 104
- Metallklebefolie
- 106
- Verschlussclips
- 108
- Elektronikbauelement
- 110
- Beabstandungshöhe
- 112
- Montagewerkzeug
- 114
- Schraubenzieherspitze
- 116
- Greifer
- 118
- Aushebephase