DE19812479C1 - Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Baugruppen - Google Patents
Gehäuse zur Aufnahme elektronischer BaugruppenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Baugruppen und motorisch angetriebener Aggre
gate mit einer oder mehreren Halterung(en) in welcher bzw. welchen eine oder meh
rere Festplatte(n) oder sonstige, jeweils einen Antriebsmotor aufweisende Bau
gruppe(n) gehaltert ist bzw. sind und ein
Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Baugruppen und motorisch angetriebener Aggre
gate mit einer oder mehreren Halterung(en) in welcher bzw. welchen eine oder meh
rere Festplatte(n) oder sonstige, jeweils einen Antriebsmotor aufweisende Bau
gruppe(n) unter Zwischenschaltung einer schwingungsdämpfenden Zwischenlage ge
haltert ist bzw. sind.
Zum Betrieb beispielsweise eines Personalcomputers dient üblicherweise ein soge
nannter Rechner, bei dem eine Festplatte, ein Rechenwerk, eine Floppy-Disk-Auf
nahme sowie sonstige Aggregate in einem quaderförmigen liegenden oder stehenden
Gehäuse untergebracht sind. In einem derartigen Gehäuse sind üblicherweise Lüfter
eingebaut, die während des Rechnerbetriebes zur Kühlung der im Gehäuse enthalte
nen elektronischen und mechanischen Baugruppen einen Luftstrom im Gehäuse auf
rechterhalten.
Von den Computerendanwendern wird die Geräuschentwicklung eines derartigen
Rechners häufig als unangenehm empfunden. Soweit es sich hierbei um von den
Lüftern ausgehende Geräusche handelt, liegen diese in einem mittleren Frequenzbe
reich und wirken daher subjektiv weniger störend als der, von dem Rechner abge
strahlte hochfrequente Schall und die durch Mischung entstehenden wechselnden
Geräusche (Schwebungen). Der hochfrequente Schall, dessen Frequenz sich bis 16
kHz erstrecken kann, geht hauptsächlich von dem Antriebsmotor für die eingebaute
Festplatte aus, welche mit sehr hoher Geschwindigkeit von dem Antriebsmotor an
getrieben wird. Wenngleich der vom Gehäuse sowie durch Kühlluftstromöffnungen
abgestrahlte hochfrequente Schall eine nur relativ geringe Amplitude besitzt, stört er
wegen seines ständigen Vorhandenseins und um so mehr dann, wenn in einem Raum
(z. B. Großraumbüro) mehrere Rechner mit entsprechender Schallabstrahlung im Ein
satz sind. In diesem Raum ist ein dauerndes hohes Pfeifen oder Trillern vorhanden,
welches die Gesundheit und Arbeitskraft der in dem Raum Arbeitenden fortwährend
beeinträchtigt.
Aus der Sicht der Computerhersteller entwickelt sich jedoch inzwischen ein weitaus
schwerwiegenderes Problem. PC's und Arbeitsstationen sind bedingt durch den star
ken Wettbewerb im Preis stark verfallen und gehören mittlerweile zu Massenfabri
katen. Andererseits sind bedingt durch den Wettbewerb die Gewährleistungsfristen
stark angestiegen. 36 Monate Garantiegewährleistung ist zumindest bei den großen
Anbietern mittlerweile weltweit üblich. Durch den schnellen technischen Fortschritt
hinsichtlich ständig steigender Computerleistung verfällt der Kaufpreis eines Com
puters binnen kürzester Zeit, noch weit vor Ablauf der Garantiegewährleistung. Dies
führt dazu, daß Hersteller und Lieferanten noch das Gewährleistungsrisiko tragen,
obwohl die Ware inzwischen weitgehend wertlos ist. Hauptursachen für einen Ge
währleistungsfall sind meistens die Komponenten im Rechner, welche mechanisch
bewegliche oder angetriebene Teile enthalten. In der Regel handelt es sich dabei um
Datenträgerlaufwerke, Tastaturen und Mäuse etc., welche durch die verschiedensten
Belastungen mehr oder weniger schnell abnutzen können. Der Ausfall des Massen
speichers, der Festplatte, führt sowohl beim Anwender als auch beim Herstel
ler/Lieferanten zu den größten Einzelschäden. Moderne Festplatten sind empfindlich
gegenüber Stoßeinwirkung und teilweise - bedingt durch hohe Aufnahmeleistung -
auch gegenüber Überhitzung. Schon geringe Stöße können zu einem Plat
ten/Lesekopf Zusammenstoß führen. Derartige Stoßeinwirkungen auf einen üblich
montierten Rechner sind für den Hersteller oder Lieferanten nicht nachweisbar und
führen bei derartigen Defekten automatisch zur Gewährleistungspflicht.
Zur Schalldämpfung von Computergehäusen, Kühlung von schwingenden Baugrup
pen und Stoßdämpfung empfindlicher Baugruppen bietet der Stand der Technik be
reits eine Fülle von einzelnen oder gar kombinierten Lösungen. Als Stand der Tech
nik werden die nachfolgenden Druckschriften als bekannt vorausgesetzt:
DE-GM 297 04 870, DE-OS 38 23 656, DE-GM 296 02 346, DE-OS 43 14 199, US-PS 5 192 143, US-PS 5 510 954, US-PS 5 596 483, US-PS 5 287 244, US-PS 5 214 549, US-PS 5 668 697, US-PS 5 654 875.
DE-GM 297 04 870, DE-OS 38 23 656, DE-GM 296 02 346, DE-OS 43 14 199, US-PS 5 192 143, US-PS 5 510 954, US-PS 5 596 483, US-PS 5 287 244, US-PS 5 214 549, US-PS 5 668 697, US-PS 5 654 875.
In der DE-GM 297 04 870 wird eine weitgehende Körperschallentkopplung durch
Aufhängung einer Festplatte in O-Ringen aus gummielastischem Material und Aus
kleidung der Gehäuseinnenseite mit Kork/Gummimatten erzielt. Nachteilig ist hier
bei, daß je nach Festplattentyp umständliche Einstellungen der Aufhängungen vor
genommen werden müssen. Ferner ist fraglich, ob ein Verrutschen der Baugruppe
beim Transport wirklich in allen Fällen verhindert werden kann. Diese Aufhängung
widerspricht den ausdrücklichen Herstellervorschriften zur stabilen Montage von
Festplatten. Eine in einem 5 1/2 Zoll Einbaurahmen gehalterte Festplatte sitzt unmit
telbar hinter der Rechnerfront in Standardgehäusen. Somit muß ständig eine Front
klappe geschlossen werden, um die Geräusche voll zu mindern. Eine in einem 5 1/2
Zoll Einbaurahmen gehalterte Festplatte kann nur noch mit einem Lüfter von unten
oder mit einem sehr kleinen Lüfter von der Seite gekühlt werden. Eine Belüftung von
unten ist in vielen Fällen nicht ausreichend. Die Festplattenhersteller schreiben in der
Regel vor, daß für eine sichere Kühlung ein Luftstrom sowohl über die Oberseite als
auch die Unterseite aufrecht erhalten werden muß. Da für die Festplatte keine weitere
passive Kühlung vorgesehen ist, kann ein Lüfterausfall bei vielen Festplatten zur
Überhitzung führen. Dies ist besonders dann fatal, wenn ein Rechner unbeaufsichtigt
arbeitet und auf eine Systemmeldung über einen Lüfterausfall nicht sofort reagiert
wird. Selbst wenn eine Lüfterausfallerkennung das Systeme automatisch herunter
fährt, ist dies gleichbedeutend mit einer Systemstörung, welche für einen weiteren
Betrieb unmittelbar behoben werden muß. Ferner entspricht die Verwendung von
Kork/Gummi nicht den UL Vorschriften zum Brandschutz in Elektrogeräten.
In der DE-OS 43 14 199 wird eine Einrichtung zur Wärmeabfuhr von schwingungs
gedämpften Baugruppen beschrieben, welche sich in einem geschlossenen Gehäuse
befinden. Es ist fraglich, ob die dort beschriebene Kühlmethode ausreicht, um Fest
platten mit einer Verlustleistung von bis zu 20 W durch ausschließlich konduktive
Wärmeabfuhr in hinreichendem Maße gut zu kühlen. Rechner werden mit einer Be
triebstemperatur von 35°C für mittlere Breitengrade spezifiziert und mit 40°C für
die wärmeren Regionen. Die im Massenmarkt erhältlichen Festplatten werden jedoch
nur mit einer maximalen zulässigen Oberflächentemperatur von 55-60°C angebo
ten. Die für maximale Lebensdauer spezifizierten Oberflächentemperaturen liegen
jedoch meistens 10-15°C unterhalb der maximal zulässigen Temperatur. Dies be
deutet, daß für lange Lebensdauer eine sehr effektive Kühlung vorgesehen werden
muß. Die hier beschriebene Methode ist auf Grund der Montageaufwendungen für
den Massenmarkt ohnehin unbrauchbar. Ferner dürfen Festplatten aus Gründen der
Herstellergewährleistung nicht mechanisch verändert werden. Ein effektiver Wärme
übergang mittels geflochtener Kupferlitze kann aber nur durch Löten oder Schwei
ßen an die Festplatte erfolgen.
In der US-PS 5 192 143 werden Stoßdämpfer für Festplatten beschrieben. Es ist nicht
erkennbar, ob diese Stoßdämpfer auch eine effektive Geräuschminderung bewirken.
Ferner wird bezweifelt, ob diese Stoßdämpfer ausreichen, eine Festplatte vor einem
Stoß von 30 g am Gehäuse im laufenden Betrieb ausreichend zu schützen. 30 g Stöße
entstehen schon, wenn ein Rechner mit einem Staubsauger angestoßen wird. Über
eine Kühlung der Festplatte ist dieser Veröffentlichung nichts zu entnehmen.
Der bisher beste bekannte Stand der Technik wird in den US-PS'en 5 510 945 und
5 596 483 beschrieben. Die dort erzielten Geräuschminderungen bleiben unerreicht.
Nachteilig ist jedoch, daß die Festplatte hermetisch verkapselt ist und somit keine
Möglichkeit der aktiven oder passiven direkten Luftkühlung bietet. Hier ist die
Kühlung der Festplatte ausschließlich nur über Wärmeableitung möglich. Der erfor
derliche Luftaustritt auf dem Rechnerdeck entspricht keinem Gehäusestandard. Der
geführte Luftstrom ist zu sehr abhängig von den eingesetzten Baugruppen und bereits
angewärmt, wenn er den dort beschriebenen Kühlkörper erreicht. Es besteht keine
redundante Kühlung. Zwei oder gar mehr nur sehr langsam drehende Lüfter und ein
durch Konvektion bewegter Luftstrom im Netzteil reichen insgesamt nur für einen
Rechner mit leistungsschwachen Komponenten aus. Das Verkapseln der Festplatte
schränkt die Kühlung derart ein, daß diese Methode für leistungsstarke Festplatten
nicht anwendbar ist. Die dort beschriebene, mit Flüssigkeit gefüllte Kühltasche, wird
mittels einer breiten flächigen Metallklanuner an die obere und untere Seite der Fest
platte angedrückt, um einen guten Wärmeübergang zu erzielen. Die Unterseite einer
Festplatte, egal welcher Bauart, enthält meistens eine Leiterplatte mit scharfkantigen
SMD Bauteilen und Steckerpins. Es kann hier nicht ausgeschlossen werden, daß die
Wirksamkeit dieser Kühlung durch Einreißen der Kühltasche bei der Fertigung oder
beim Transport oder im Betrieb gefährdet ist. Ferner erscheint die Montage und De
montage einer Festplatte hier aufwendig.
Aus dem bisherigen Erkenntnisstand der Technik ist kein Konzept erkennbar, wel
ches gleichzeitig folgende Kriterien zufriedenstellend erfüllt: 1) Für die subjektive
Wahrnehmung ausreichende Geräuschminderung. 2) Für das enge Temperaturspek
trum einer Festplatte, auch bei den leistungsstärksten Festplatten, ausreichende
Kühlung für eine lange Lebensdauer. 3) Für die Stoßempfindlichkeit der Festplatte
einen ausreichenden Schutz gegen die in einer typischen Arbeitsumgebung mögli
chen Stöße. 4) Eine Lösung für die vorstehend beschriebenen Notwendigkeiten unter
geringstem Einsatz von Material und Montagekosten. Vor allem ist aus dem bisheri
gen Erkenntnisstand kein einheitliches Konzept erkennbar, welches sowohl für die
Geräuschminderung als auch für die Kühlung eine modulare stufenweise Erweite
rung für die Vielzahl der am Markt erhältlichen Festplatten mit jeweils unterschiedli
chen Geräusch- und Temperaturentwicklungen ermöglicht.
Die Festplatte wird als Hauptursache für die Entstehung der subjektiv unangenehmen
Geräuschentwicklung betrachtet. Bei dem derzeitigen Stand der Festplattentechnik
ist dieser Umstand darin begründet, daß eine Festplatte vier voneinander unabhän
gige Geräuschquellen aufweist. Für die hohen Frequenzen sind zum einen die Lager
des Antriebs und des Mediums verantwortlich und zum anderen die im Antrieb er
zeugten Wechselmagnetfelder. Die niedrigen und auch energiereichen Schwingun
gen werden durch die fertigungsbedingten Unwuchttoleranzen des Mediums einer
seits und die Beschleunigungs- und Bremskräfte des Schreib-/Lesekopfs andererseits
erzeugt. Bedingt durch die weltweit geregelten Grenzwerte zur HF Abstrahlung von
elektronischen Geräten bleibt die Verwendung von Metallgehäusen für Rechner un
abdingbar zur effektiven EMV. Bei einer üblichen Metall-auf-Metall-Montage der
Festplatten im Gehäuse führt dies unweigerlich zu einer verstärkten Abstrahlung von
Geräuschen über die Metalloberflächen.
Zudem verursachen vor allem die energiereichen niedrigen Schwingungen dann je
nach Bauart der Gehäuse unkontrolliert unterschiedliche Anregungen der Bleche in
den unterschiedlichsten harmonischen Resonanzen der Grundfrequenz.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, an Gehäusen der vorstehend
erläuterten Arten Maßnahmen vorzusehen, welche die subjektiv unangenehme Schall
abstrahlung möglichst weitgehend unterdrücken und gleichzeitig die Festplatte vor
üblichen Stößen am Gehäuse schützen unter Berücksichtigung der Herstellereinbau
vorschriften für Festplatten und gleichzeitig effektive Kühlmaßnahmen vorzusehen,
welche eine thermische Selbstzerstörung der Festplatte bei Ausfall des Festplatten
lüfters verhindern ohne den laufenden Betrieb des Rechners zu stören. Ferner sollen
die zu treffenden Maßnahmen mit einem einheitlichen Konzept stufenweise modular
ausbaufähig ausgestaltet sein, so daß für die unterschiedlichen Leistungsklassen je
weils nur die angemessenen Maßnahmen verwirklicht werden müssen. Außerdem
soll die Ausgestaltung des Gehäuses es ermöglichen, daß sie in der Massenfertigung
sowohl hinsichtlich des Materialeinsatzes als auch der erforderlichen Montage
schritte kostengünstig hergestellt sind. In Verbindung mit dem angesprochenen mo
dularen Konzept soll so eine optimale Kostensenkung für eine Palette von Rechner
modellen aus einer Fertigung erreicht werden.
Die im folgenden erläuterten Lösungen dieser Aufgabenstellung und die speziellen Aus
führungsbeispiele wurden konstruktiv und somit geometrisch für ein Tower-Com
putergehäuse entwickelt. Dabei versteht es sich jedoch, daß eine Verwendung in
Desktop-Gehäusen oder weiteren alternativen Gehäusen grundsätzlich ebenfalls
möglich ist, indem die Geometrie und Anordnung der verwendeten Funktionsele
mente entsprechend konstruktiv angepaßt werden.
Das Grundprinzip, welches zur Reduzierung der Schallemission erfindungsgemäß
angewandt wird, ist die Entkopplung des Körperschalls aller im Rechner eingebau
ten, für die Geräuschentwicklung relevanten, ständig motorgetriebenen Baugruppen
von dem gemeinsamen Chassis. Zur effektiven Kühlung der Festplatte wird dabei
eine kombinierte Wärmeableitung und aktive und passive Luftkühlung angewandt.
Erfindungsgemäß wird die gestellte Aufgabe durch die in den unabhängigen Ansprüchen
1 und 23 beschriebenen Gegenstände gelöst.
Die Festplatte ist gemäß Anspruch 1 in einer Festplattenhalterung gehaltert, welche auf der vorde
ren Seite der Festplattenhalterung eine steife Trägerplatte aufweist, die beispiels
weise mit Nieten an der Festplattenhalterung vorgesehenen Befestigungskanten be
festigt ist und somit eine mechanische Einheit mit der Halterung bildet. Diese Einheit
wird bei der im folgenden noch beschriebenen Ausgestaltung vorzugsweise an die
Frontplatte des Chassis montiert. Es ist jedoch auch jede andere geeignete Halterung
im Gehäuse denkbar. Die Frontplatte ist vorzugsweise möglichst steif ausgebildet
oder - beispielsweise durch eine im Halterungsbereich vorgesehene Verstei
fungsplatte - zusätzlich versteift. Die in die Trägerplatte eingreifenden Befestigungs
elemente, wie Befestigungsschrauben o. dgl. stützen sich über eine steife Befesti
gungsplatte auf der Außenseite der Frontplatte ab. Zwischen der Trägerplatte des
Festplattenhalterung und der Innenseite der Frontplatte befindet sich ein Trägerplat
ten-Schwingungsdämpfer aus einem semielastischen Material und zwischen der Be
festigungsplatte und der Außenseite der Frontplatte befindet sich aus gleichem Mate
rial ein Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer. Das semielastische Material ist
dabei so beschaffen, daß es erheblich elastischer als die Frontplatte ist aber noch ge
nügend Tragkraft für die Festplattenhalterung mit der darin gehalterten Festplatte
aufweist. Ferner dienen die Befestigungskanten der Festplattenhalterung als Endan
schlag für die, in die Trägerplatte eingreifenden, Befestigungselemente. Somit ist
eine Justierung der Befestigungselemente nicht erforderlich. Gleichzeitig wird der
gesamte Schichtaufbau, bestehend aus Trägerplatte, versteifter Frontplatte, Befesti
gungsplatte und den beiden Schwingungsdämpfern mit den Befestigungselementen
derart abgestimmt, daß die beiden Schwingungsdämpfer unter leichter Vorspannung
stehen wenn die, in die Trägerplatte eingreifenden, Befestigungselemente am An
schlag sind. Durch die unter Vorspannung stehenden Dämpfer gelten die Befesti
gungselemente dann bedingt als fest mit der Befestigungsplatte verbunden. Somit
entsteht im Rahmen der hier auftretenden Schwingungskräfte eine stets bleibende,
relativ starre Verbindung zwischen Trägerplatte und Befestigungsplatte. Die steife
Ausgestaltung der beiden Platten bewirkt, daß die durch die Festplatte erzeugten
Schwingungen im wesentlichen nur vertikal in die Dämpfer eingeleitet werden.
Ferner sind die Befestigungen gegenüber insbesondere immer der Trag- oder
Halterschicht zwischen den beiden Dämpfern isoliert und vertikal zur Dämpferebene
beweglich oder mit Abstand versehen.
Die vorstehend erläuterte Versteifung der Frontplatte mittels einer Versteifungsplatte
im Halterungsbereich der Festplattenhalterung, kann insbesondere in der Massen
fertigung alternativ auch dadurch erzielt werden, daß die Halterungsfläche oder an
dere geeignete Halterung im Gehäuse durch verstrebte Tiefenprägungen im Blech die
erforderliche Steifigkeit erhält. Die vorstehend erläuterten Träger- und Befestigungs
platten können alternativ auch eine beliebige andere geometrische Gestalt annehmen,
welche die Aufgabe eines mittelbaren flächigen Kontaktes zu den Dämpferflächen
erfüllen. Der Flächenkontakt ist nicht zwingend planparallel. Auch die Dämpfer sind
nicht zwingend mit planparallelen oder regelmäßigen Oberflächen zu gestalten.
Bei symmetrischer Ausgestaltung der vorstehend erläuterten Dämpferschichten han
delt es sich um einen Tiefpaß mit frequenzunabhängiger Mitkopplung an der Front
platte zwischen beiden Dämpfern. Mitkopplung wird dadurch bedingt, daß zwei am
plitudengleiche, frequenzgleiche, um 180° phasenverschobene Schwingungen mit
entgegengesetztem Richtungsvektor auf die Frontplatte treffen. Bei mittleren oder
gar hohen Frequenzen spielt die Mitkopplung eine untergeordnete Rolle, da der
Dämpfungsfaktor dieses Tiefraßsystems hoch ist. Durch die großflächige Ausge
staltung der Dämpfer ist die Verwendung eines sehr weichen Dämpfermaterials mit
ausreichender Traglast möglich. Die steife Ausgestaltung der Träger und Befesti
gungsplatte bewirken eine starke Verteilung der vertikalen Schwingungsenergie
über die Fläche der Dämpfer. Ein derart ausgestaltetes Dämpfungssystem besitzt
auch bei tiefen Frequenzen noch einen ausreichenden Dämpfungsfaktor selbst unter
Mitkopplungsbedingung. Die tiefsten und energiereichsten Frequenzen in einer Fest
platte werden vom Schreib-/Lesekopf erzeugt. Jeder Festplattentyp hat sein eigenes,
charakteristisches Kopfschwingverhalten. Ausgesprochen wirkungsvoll kann das
vorstehend erläuterte Dämpfersystem die Kopfschwingung dann dämpfen, wenn die
Schichtstärke des Trägerplatten-Schwingungsdämpfers und die Schichtstärke des
Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfers in ihrem Verhältnis derart aufeinander
abgestimmt sind, daß bei der typischen Kopfschwingfrequenz die gedämpften
Schwingungen beider Dämpfer phasengleich mit entgegengesetztem
Richtungsvektor auf den Halterungsbereich der Frontplatte treffen. Unter diesen
Bedingungen findet an der Frontplatte dann eine Gegenkopplung des
Dämpfersystems statt. Diese frequenzabhängige Gegenkopplungsbedingung bewirkt
erfindungsgemäß eine nahezu (die erforderlichen unterschiedlichen Dämpfer
schichten verursachen eine Amplitudendifferenz) vollständige Selbstauslöschung
der Schwingung an der Frontplatte. Dies bedeutet, daß zwei phasengleiche
Schwingungen mit entgegengesetzter Richtung auf die Frontplatte treffen und somit
die Frontplatte nahezu nicht mehr in Bewegung gerät. Eine weitere Voraussetzung
für die Gegenkopplungsbedingung ist die Wahl eines Dämpfermaterials mit
ausgesprochen niedriger Fortpflanzungsgeschwindigkeit von Schwingungen
(erheblich niedriger als in z. B. Luft), um mit den hier möglichen Abmessungen der
Dämpfer einen Einfluß auf die Phase im Bereich einer Halbwelle nehmen zu können.
Durch die quasi starre Verbindung zwischen Trägerplatte und Befestigungsplatte,
wird sichergestellt, daß die dazu erforderliche Phasenbedingung stets aufrecht
erhalten bleibt (Phasenverschiebungssperre). Somit wird die Schwingungsenergie
wirksam gegen die versteifte Frontplatte und damit gegen das Chassis gedämpft.
Gleichzeitig wird das Eigenschwingen der Festplatte bzw. der Halterung auf ein zu
vernachlässigendes Minimum reduziert, obwohl die Festplatte relativ zum Gehäuse
weich montiert ist. Damit sind die Einbauvorschriften für Festplatten erfüllt. Eine
Festplatte muß derart montiert werden, daß eine Eigenschwingung vermieden wird,
um Korrekturpositionierungen der Schreib-/Leseköpfe zu verhindern, welche eine
Einbuße der Festplattenleistung bedeuten.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung erhält das vorstehend erläuterte
Dampfersystem eine Vorrichtung zum schnellen und einfachen Abgleich der für die
Gegenkopplung erforderlichen Gegentaktbedingung. Zwischen Befestigungsplatte
und Befestigungsplatten Schwingungsdämpfer wird eine Abstimmplatte eingefügt.
Die Abstimmplatte wird mittels der Befestigungselemente geführt. Mittig auf der
Außenseite der Befestigungsplatte befindet sich z. B. ein Gewindeansatz mit einer
Gewindebohrung für eine Schraube. Von außen kann nun mit einer entsprechenden
Schraube der Abstand zwischen Abstimmplatte und Befestigungsplatte reguliert
werden. Damit können die Vorspannung der beiden Dämpfer erhöht und somit auch
ihre Schichtstärken in einem begrenzten Maß variiert werden. Sofern also die Dämp
fer bereits grob auf ein richtiges Verhältnis dimensioniert sind, ermöglicht diese Vor
richtung eine Feinabstimmung, um die Phasenbedingung zu optimieren. Diese wei
tere Ausgestaltung ist nur für die höchsten Ansprüche erforderlich. In der Praxis hat
sich erwiesen, daß eine sehr gute Geräuschminderung auch mit grober Einstellung
erzielbar ist.
Von Vorteil kann es sein, wenn die beiden Dämpfer zur weiteren Verfeinerung ihrer
Dämpfungscharakteristika aus unterschiedlichen Materialien hergestellt oder die
Dämpfer aus mehreren Schichten mit unterschiedlichen Eigenschaften aufgebaut
werden. Um bei einer Gegentaktdämpfung in vertikaler Richtung frequenzunabhän
gig zu werden, kann ferner eine Konstruktion zweckmäßig sein, welche Trägerplatte
und Befestigungsplatte über Kreuz oder kraftumlenkend verbindet und somit von
vorne herein beide Platten immer nur entgegengesetzte Bewegungen ausführen. So
mit wäre bei symmetrischer Ausgestaltung der Dämpfer bei jeder Frequenz eine Ge
genkopplung der vertikal wirkenden Schwingungen gegeben. Die hierfür erforderli
che Konstruktion wird jedoch vergleichbar aufwendig zum Nutzen. Im Rahmen die
ser Erfindung hat sich gezeigt, daß die vorstehend erläuterte einfache Variante der
zeit völlig ausreichend und zudem auch noch sehr preiswert in der Massenfertigung
ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung können im Trägerplatten-
Schwingungsdämpfer und im Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer jeweils ent
sprechend der Traglastverteilung Löcher oder Öffnungen ausgespart sein. Diese
Maßnahme verursacht eine unterschiedliche Massenverteilung der Dämpfermasse
derart, daß auch bei nicht justierbaren Befestigungselementen die Festplatteneinheit
nach Montage einen rechtwinkeligen Sitz zur Frontplatte beibehält. Dabei ist die Ela
stizität der Dämpfer und somit die Tragfähigkeit so zu wählen, daß für die im Rah
men der Erfindungen erforderlichen unterschiedlichen Traglasten keine unterschied
liche Kompensierungen erforderlich werden. Somit wird in der Massenfertigung für
alle Bestückungsvarianten nur eine Ausgestaltung der Plattendämpfer erforderlich.
Durch die geschilderte Ausgestaltung der Erfindung wird durch entsprechende Di
mensionierung der Dämpferschichtstärke nun auch eine ausgesprochen wirksame
Dämpfung der Festplatte gegen Stöße an das Gehäuse erzielt. Durch die bereits er
läuterte Art der Aufhängung bildet sich an der Frontplatte eine Drehlagerung für die
Festplattenhalterung zwischen den beiden Gegentaktdämpfern sowohl in horizontaler
als auch in vertikaler Richtung. Bedingt durch die Ausgestaltung der Dämpferflächen
und die Position der Aufhängungspunkte der, in die Trägerplatte eingreifenden
Befestigungselemente wird die Stoßdämpfungswirkung derart gesteuert, daß in
vertikaler Richtung zur Festplatte mehr Bewegungsfreiheitsgrade entstehen als in ho
rizontaler Richtung. Somit erfolgt eine stärkere Stoßdämpfung in vertikaler Richtung
als in der horizontalen Richtung. Die Stoßempfindlichkeit einer Festplatte ist immer
am größten in vertikaler Richtung zum Medium, da sich die Schreib-/Leseköpfe ex
trem dicht über-dem Medium entlang bewegen.
Das erfindungsgemäße kostengünstige Dämpfersystem bewirkt also sowohl eine Ge
räuschminderung im Computer als auch eine ausgesprochen wirksame Stoßdäm
pfung und so einen Schutz der gegen Stöße empfindlichen Festplatte.
Die Festplattenhalterung kann je nach Anforderung unterschiedlich beschaffen sein
und kann neben der Halterung einer Festplatte auch zur Halterung weiterer Kompo
nenten dienen, wie nachstehend noch beschrieben wird. Je nach Bauart der Festplatte
und nach Art und Umfang der zusätzlich am oder in der Festplattenhalterung ge
halterten Komponenten und je nach Beschaffenheit des Festplattenhalterung-Werk
stoffes können die von der Festplatte ausgehenden hochfrequenten Schwingungen
durch Resonanzen mit der Halterung oder den anderen Komponenten oder deren
Kombinationen zu einer Verstärkung der hochfrequenten Geräusche führen. In sol
chen Fällen wird erfindungsgemäß durch eine weitere Ausgestaltung der Erfindung
zwischen die Festplatte und der Festplattenhalterung ein schwingungsdämpfende
Zwischenlage zwischengelegt, welches für hochfrequente Schwingungen eine hohe
Dämpfung besitzt, wobei in die Festplatte eingreifende Befestigungselemente sich an
der Festplattenhalterung über schwingungsentkoppelnde Unterlagen abstützen. Da
mit wird ein von der Festplattenhalterung und dem mit dieser verbundenen weiteren
Komponenten ausgehender hochfrequenter Schall so stark gedämpft, daß im Betrieb
des Rechners der übliche hohe Pfeifton kaum oder nicht mehr wahrnehmbar ist.
Auch hier ist es vorteilhaft, wenn Festplatte, schwingungsdämpfende Zwischenlage
und Festplattenhalterung in einem großflächigen Kontakt stehen, um die Schwin
gungsenergie über die Flächen gut zu verteilen, um damit eine maximale Ausbeute
der dämpfenden Wirkung zu erzielen. Als Unterlagen kommen vor allem Hartgum
mischeiben in Betracht, auf welche Unterlegscheiben beispielsweise aus Metall auf
gebracht sind. Für eine bessere Verteilung der Anpreßkraft der, in die Festplatte ein
greifende Befestigungen, auf die Seitenwände der Halterung, hat sich im Rahmen der
Erfindung eine Zusammenfassung der Unterlagen zu einem flächigen Bauelement als
vorteilhaft erwiesen. Die einzelnen Hartgummischeiben bilden nun für jede
Festplattenseite ein rechteckiges längliches Gummiteil mit mehreren, im speziellen
Fall z. B. drei Durchgangsöffnungen und ein entsprechend gleich geformtes Metall
stück mit ebenfalls drei Durchgangsöffnungen. Diese Konstruktion wird im folgen
den als Drehmomentverteilerbrücke bezeichnet. Die Drehmomentverteilerbrücke ist
derart beschaffen, daß sie die jeweiligen Anzugskräfte der Befestigungselemente
über die Hartgummiunterlage gleichmäßig auf die Halterungsseitenwand verteilt. Im
Rahmen der Erfindung hat sich ein 4 mm starkes Stahlblech als zweckmäßig erwie
sen. Mit anderen Ausgestaltungen wie zum Beispiel ein U-Profil aus dünnerem
Blech kann durchaus die gleiche Wirkung erzielt werden. Damit ist die Baugruppe
hinsichtlich Körperschall von der Festplattenhalterung nahezu vollständig isoliert.
Somit wird einerseits die Abstrahlfläche für hochfrequente Schwingungen auf die
Oberfläche der Festplatte begrenzt und andererseits erfolgt eine zusätzliche Dämp
fung. Besonders vorteilhaft ist nun die Tatsache, daß die Berührungsfläche der Fest
platte zum umgebenden Luftmedium auf das Minimum der Festplattenoberfläche re
duziert ist.
Mit den vorstehend erläuterten Maßnahmen und der aus den Zeichnungen ersichtli
chen Anordnung der Baugruppen, wird mit Hilfe der Trägerplatte und dem um die
Festplatte liegenden Schacht, welcher durch die Festplattenhalterung und den dar
über liegenden Käfig gebildet wird, der von der Festplatte an die umgebende Luft
abgegebene, hochfrequente Schall, von der Gehäusefront weg in Richtung zur Ge
häuserückseite reflektiert. Sofern erforderlich, kann die Innenseite des Gehäusedeckels
und die Bodenplatte des Chassis wenigstens teilweise mit einem flammhem
menden Schichtwerkstoff ausgekleidet werden, um die Geräuschentwicklung weiter
zu mindern. Mit dieser dritten Maßnahme wird das Maximum an Geräuschminde
rung im Rahmen der Erfindung erzielt.
Das Gehäuse nach Anspruch 23 löst die gestellte Aufgabe dadurch,
daß die schwingungsdämpfende Zwischenlage
zusätzlich eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist, daß die Zwischenlage aus einem
elastisch verformbaren Material hergestellt ist, daß die Zwischenlage mindestens je
weils einen großflächigen Kontakt zu zwei Seitenwänden der Halterung aufweist,
daß zumindest Teile der Oberflächen der Halterung der im Gehäuse herrschenden
Luftzirkulation ausgesetzt sind, und daß die Halterung(en) aus einem gut wärmelei
tenden Werkstoff hergestellt ist bzw. sind. Die größten Wärmequellen in der Fest
platte werden durch den Antrieb für das Festplattenmedium und den Servo der
Schreib-/Leseköpfe gebildet. Diese sind in der Regel fest mit einem Druckgußteil
verbunden, welches den Festplattenkörper bildet. Der beste mögliche Wärmeabgriff
erfolgt an den beiden Längsseiten des Festplattenkörpers, welche auch zur Befesti
gung dienen und - in bedingtem Maße - noch an der Rückseite. Da die Längsseiten
der Festplatten jedoch in der Regel Unebenheiten aufweisen, wird es erfindungsge
mäß erforderlich, die Befestigung derart zu gestalten, daß die Halterungsseitenwände
mit ausreichendem Anpreßdruck die schwingungsdämpfende Wärmeleitzwischen
lage an die Festplattenlängsseiten drückt, um einen möglichst guten Flächenkontakt
zur Festplatte herzustellen. Begünstigt wird diese Tatsache dadurch, daß die gleiche
Maßnahme, in der vorstehend erläuterten hochfrequenten Schwingungsdämpfung,
ebenfalls erforderlich ist und somit kein konstruktiver Widerspruch zur Kombination
beider Maßnahmen vorliegt. Es hat sich im Rahmen dieser Erfindung herausgestellt,
daß eine schwingungsdämpfende Zwischenlage mit guter Wärmeleitfähigkeit von
einer Stärke von ca. 0.45 mm ausreichend ist, um ausreichend zu dämpfen, die
Unebenheiten durch entsprechenden Anpreßdruck auszugleichen und eine hohe
Wärmeableitung an die Festplattenhalterung herzustellen. Vorzugsweise kommt im
Rahmen dieser Erfindung ein Aluminium-Werkstoff für die Festplattenhalterung
zum Einsatz. Die Aluminium-Festplattenhalterung bildet mit der guten thermischen
Verbindung zur Festplatte eine deutliche Vergrößerung der Festplattenoberfläche. In
sofern hat eine aus Aluminium gefertigte Festplattenhalterung nebst der Halterungs
funktion auch noch die Funktion eines Kühlkörpers. Sofern sich die Festplattenhalte
rung wenigstens teilweise im Luftstrom der oder des Gehäuselüfters befindet, reicht
diese passive Kühlung für Festplatten kleinerer und mittlerer Leistung in vielen
Fällen aus.
Im Rahmen dieser Erfindung ist es zweckmäßig, für die schwingungsdämpfende
Zwischenlage ein Bandmaterial aus silikongummiertem Isoliermaterial zu verwen
den. In der Massenfertigung sind jedoch andere Verarbeitungsmöglichkeiten denk
bar. Es ist jedoch auch vorstellbar, daß das Silikonmaterial im Siebdruckverfahren
direkt auf das Halterungsblech (vor dem Abkanten) aufvulkanisiert wird. Ferner ist
eine Beschichtung auf die Festplattenlängsseiten vorstellbar. Insofern wird das Sili
konband im weiteren auch allgemein als Zwischenschicht bezeichnet.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung, kann die Kühlleistung je
nach Bedarf nun schrittweise erweitert werden. Gemäß bevorzugter Ausgestaltung
der Erfindung werden zur Steigerung der Kühlleistung, Kühlrippen oder Kühlkörper
an einer Festplattenhalterungsaußenwand befestigt. Diese Kühlelemente ragen
zweckmäßig wenigstens teilweise in den, von dem oder den Gehäusehauptlüfter(n)
erzeugten, Luftstrom. Vorzugsweise werden im Rahmen dieser Erfindung die Kühl
rippen an der Bodenplatte der Festplattenhalterung montiert. Somit kann die von
beiden Halterungsseitenwänden abgeleitete Warme auf kürzestem Wege unmittelbar
bei Erreichen der Bodenplatte in den Kühlkörper geleitet werden. Auch Festplatten
halterungen aus Kupferwerkstoff oder anderen gut wärmeleitenden Materialien sind
hier vorstellbar. Im Rahmen dieser Erfindung hat sich als vorteilhaft erwiesen, den
Kühlkörper in metallischer Anlage fest mit der Festplattenhalterung über Ver
schraubungen zu verbinden. Die, in den Kühlkörper eingreifende Befestigungsele
mente, stützen sich über eine Drehmomentausgleichsplatte an der Innenseite des
Halterungsbodens ab. Mit entsprechendem Anzugsdrehmoment drückt die Drehmo
mentausgleichsplatte den Halterungsboden fest an den Kühlkörper. Es besteht somit
kaum noch ein Wärmeübergangswiderstand zwischen Festplattenhalterung und
Kühlköper. Auch andere Verbindungstechniken mit guter thermischer Übergangs
wirkung zwischen Kühlkörper und Halterung sind hier vorstellbar. Ferner können
Kühlkörper und Halterung auch als integrales Druckgußteil gefertigt sein. Es ist je
doch anzunehmen, daß die Flexibilität einer schnellen, geometrischen Anpassung in
der laufenden Fertigung vorteilhaft ist.
Im Rahmen einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung kann alternativ zu den vor
stehend erläuterten Kühlkörpern (oder) zusätzlich eine gesteigerte Kühlleistung mit
tels eines an der Halterungsseitenwand angebrachten Lüfters erzielt werden. Hierzu
werden an der Halterungsseitenwand oberhalb und unterhalb der Festplatte jeweils
eine Gruppe von Durchgangsöffnungen vorgesehen, welche zusammengenommen
einen Durchgang für den vom Lüfter erzeugten Luftstrom bilden. Um den, vom
Lüfter erzeugten, Luftstrom vollständig durch die Gruppen von Durchgangsöffnun
gen zu führen, wird von einer Dichtung als Unterlage zwischen Seitenwand und
Lüfter Gebrauch gemacht. Hiermit sind die Herstellervorschriften zur Belüftung
mittels eines Luftstromes oberhalb und unterhalb der Festplatte erfüllt. Die in die
Halterungsseitenwand eingreifenden Befestigungselemente für den Lüfter stützen sich
am Lüfter direkt ab und werden durch Löcher in der Dichtung geführt. Zweckmäßig
werden in die Halterungsseitenwände hierfür Gewinde oder selbstschneidende Ge
winde eingetrieben. Sofern die Befestigungselemente der Festplatte sich über eine
Drehmomentverteilerbrücke abstützen, muß die Dichtung wenigstens an einer Stelle
einen Durchgang für die Brücke aufweisen. Die Gruppe von Durchgangsöffnungen
zwischen Festplatte und Bodenplatte weist einen höheren Abstand zwischen den
Durchgangsöffnungen auf, um an dieser Stelle des Durchgangs noch wenigstens teil
weise eine Wärmeableitung zu ermöglichen. Somit wird ein ausreichender Luftstrom
oberhalb und unterhalb der Festplatte erzeugt. In der maximalen Ausbaustufe der
vorstehend erläuterten Kühlung ermöglicht die Erfindung, daß selbst bei Ausfall des
Festplattenlüfters die derzeit stärksten 1 Zoll Bauhöhe Festplatten auch bei einer
Umgebungstemperatur von 40°C nicht ihre zulässige Höchsttemperatur überschrei
ten. Weitaus wichtiger erscheint jedoch die Tatsache, daß auch die stärksten Fest
platten bei intaktem Kühlsystem bis zu den extremsten Umgebungstemperaturen
immer noch in der Nähe von der vom Hersteller spezifizierten Temperatur für maxi
male Lebensdauer gehalten werden können. Insofern wird an dieser Stelle ein ganz
entscheidender Beitrag für die Lebensdauer der Festplatten geleistet. Selbstverständ
lich beschränkt sich diese Kühlmethode nicht nur auf 1 Zoll Bauhöhe Festplatten.
Durch entsprechend erweiterte geometrische Ausgestaltungen ist diese Methode auch
für die am Markt erhältlichen 1,6 Zoll Bauhöhe Festplatten anwendbar.
Zur Nachrüstung von Gehäusen können Bausätze geschaffen werden, die eine Fest
plattenhalterung aus Aluminium, gegebenenfalls einen Kühlkörper, eine schwin
gungsdämpfende Zwischenlage mit hoher Dämpfung gegen hochfrequenten Körper
schall, einen Trägerplatten-Schwingungsdämpfer und einen Befestigungsplatten-
Schwingungsdämpfer mit hoher Dämpfung gegen niederfrequenten Körperschall mit
Befestigungsplatte und gegebenenfalls schwingungsdämpfenden Unterlagen nebst
passenden Befestigungsschrauben aufweisen. Weitere Ausgestaltungen der Erfin
dung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen sowie der beigefügten
Zeichnung nachfolgend im einzelnen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines in der erfindungsgemäßen
Weise ausgebildeten Gehäuses nach Abnahme des Gehäuse-Deckels;
Fig. 2 eine Schnittansicht der Festplatteneinheit von hinten, bestehend aus
Lüfter, Dichtung, Festplattenhalterung, Trägerplatte, Festplatte,
schwingungsdämpfende Wärmeleitzwischenlage, Befestigungs
elementen der Festplatte, Kühlkörper, Befestigungselementen des
Kühlkörpers, mit je einer Schnittebene durch die Befestigungsele
mente des Kühlkörpers und einer Schnittebene durch die mittleren
Befestigungselemente der Festplatte;
Fig. 3 eine Seitenansicht der Festplattenhalterung ohne Lüfter, welcher
mit den für tiefe Frequenzen geeigneten Gegentaktdämpfern an die
Frontplatte befestigt ist, wobei die Trägerplatte, der Trägerplatten-
Schwingungsdämpfer, die Versteifungsplatte, der Befestigungs
platten-Schwingungsdämpfer, die Befestigungsplatte und eine Be
festigungsschraube im Schnitt dargestellt sind;
Fig. 4 eine perspektivische Innenansicht eines Gehäusedeckels mit
Schalldämmung;
Fig. 5 und 6 jeweils eine schematische Darstellung einer Hartgummiunterlage
als Schwingungsentkopplung der Festplattenbefestigungen im
Längsmittelschnitt bzw. Draufsicht;
Fig. 7 und 8 jeweils eine schematische Darstellung einer Drehmomentverteiler
brücke als Unterlage für die Festplattenbefestigungen im Längs
mittelschnitt bzw. Draufsicht;
Fig. 9 und 10 Trägerplatten-Schwingungsdämpfer bzw. Befestigungsplatten-
Schwingungsdämpfer mit Kompensationslöchern in Draufsicht;
Fig. 11 eine Schnittansicht durch ein abstimmbares Dämpfungssystems im
Vergleich zu Fig. 3 in vergrößertem Maßstab; und
Fig. 12 und 13 eine Draufsicht bzw. eine in der Schnittführung der Fig. 3 entspre
chende Schnittansicht einer alternativ in der in den Fig. 2 und 3
gezeigten Baugruppe aufgebauten Baugruppe.
Das in seiner Gesamtheit mit 1 bezeichnete quaderförmige Gehäuse aus üblichem
Blech weist ein Rahmenwerk 2 auf, an dessen Vorderseite eine Frontplatte 3 mit
nicht dargestellten Bedienungselementen sowie eine Bodenplatte 4 befestigt sind. Im
hinteren oberen Teil des Gehäuses 1 ist ein Hauptlüfter 5 eingebaut, der die Innenluft
durch ein Netzteil 53 und weiter durch in der Rückwand 6 befindliche Schlitze 7 aus
dem Gehäuse 1 hinausbläst. Der Zusatzlüfter 9, welcher im unteren Teil der Front
platte 3 angebracht ist, saugt die Außenluft über nicht dargestellte Schlitze in der
Frontplatte 3 an und bläst diese in den Innenraum des Gehäuses 1 hinein. Durch die
Anordnung des Hauptlüfters 5 und des Zusatzlüfters 9 wird der Kühlluftstrom etwa
diagonal durch das Innere des Gehäuses 1 geleitet. Der Käfig 29 enthält eine Floppy
disk-Aufnahme mit eingebauter Floppydisk 45.
Eine im dargestellten Fall käfigartige Festplattenhalterung 10, bestehend aus einer
Seitenwand 12 mit Befestigungskante 71, einer der Seitenwand 12 gegenüberlie
genden Seitenwand 14 mit Befestigungskante 73, einer Bodenplatte 16 mit Befesti
gungskante 72, wird durch die, in die Befestigungskante 71 eingreifenden, Nieten 22,
24, durch die, in die Befestigungskante 73 eingreifenden, Nieten 26, 28 und die, in
die Befestigungskante 72 eingreifenden, nicht dargestellten Nieten, an der Träger
platte 50 befestigt. Eine Festplatte 20 wird zwischen den beiden Seitenwänden 12
und 14 mittels Schrauben 11, 13, 15, 17, 19, 21 in der Festplattenhalterung 10 ge
haltert. Die Festplatte 20 umfaßt unter anderem einen nicht dargestellten Antrieb,
welcher das Speichermedium mit den üblichen hohen Drehzahlen antreibt und einen
nicht dargestellten Servo, welcher den Schreib-/Lesekopf antreibt.
Die vorstehend erläuterte Einheit bestehend aus einer Festplattenhalterung 10 mit
Trägerplatte 50 und der darin montierten Festplatte 20, wird - wie insbesondere Fig.
3 erkennen läßt - mit einer Versteifungsplatte 52 derart an der Frontplatte 3 mit befe
stigt, daß zwischen der Trägerplatte 50 und der Frontplatte 3 mit Versteifungsplatte
52 ein Trägerplatten-Schwingungsdämpfer 51 angeordnet ist. Die Fläche des Träger
platten-Schwingungsdämpfers 51 erstreckt sich im wesentlichen über die gesamte
Fläche der Trägerplatte 50 und trennt diese körperschallmäßig von der Frontplatte 3
mit Versteifungsplatte 52. Die, in die Trägerplatte 50 eingreifenden, als Schrauben
ausgebildete Befestigungselemente 23, 25 und 27 zur Montage der vorstehend er
läuterten Einheit, stützen sich über eine Befestigungsplatte 55 und einen zwischen
der Befestigungsplatte 55 und der Frontplatte 3 angeordneten Befestigungsplatten-
Schwingungsdämpfer 74 an der Außenseite der Frontplatte 3 ab. Die Fläche des Be
festigungsplatten-Schwingungsdämpfers 74 erstreckt sich im Wesentlichen über die
gesamte Fläche der Befestigungsplatte 55 und trennt diese körperschallmäßig von
der Frontplatte 3. Die Befestigungselemente 23, 25, 27 sind gegenüber der Front
platte 3 und Versteifungsplatte 52 isoliert und gut beweglich.
Der Trägerplatten-Schwingungsdämpfer 51 besitzt eine Schichtstärke von ca. 16 mm
und der Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer 74 besitzt eine Schichtstärke von
ca. 8 mm. Beide Dämpfer 51 und 74 bestehen aus einem identischen semielastischen,
weichen Werkstoff. Damit besitzen beide Dämpfer 51 und 74 vorzügliche dämp
fende Eigenschaften im unteren Frequenzbereich. Die, in die Trägerplatte eingreifen
den, Befestigungselemente (Befestigungsschrauben) 23, 25 und 27 halten beide
Dämpfer 51 und 74 unter leichter Vorspannung wenn sie bei Montage Anschlagpo
sition haben. Die Befestigungskanten 71, 72 und 73 der Festplattenhalterung 10 bil
den den Anschlag für die Befestigungselemente 23, 25 und 27. Somit besteht eine
durch die vorstehend erläuterte Vorspannung erzeugte quasi starre Verbindung zwi
schen Trägerplatte 50 und Befestigungsplatte 55 mittels der Befestigungselemente
23, 25 und 27. Durch die Dimensionierung der beiden Dämpfer 51 und 74 werden
nun die, durch die Festplatte 20 erzeugten, niederfrequenten Schwingungen gut ge
gen die Frontplatte 3 mit Versteifungsplatte 52 gedämpft. Auf die Frontplatte 3 wirkt
nur eine von der gedämpften Schwingung des Befestigungsplatten-Schwingungs
dämpfers 74 und des Trägerplatten-Schwingungsdämpfers 51 gebildete Restschwin
gungsenergie. Somit wird die, an das Rahmenwerk 2 und damit das gesamte Gehäuse
1 weitergeleitete, Schwingungsenergie auf ein Minimum reduziert. Insbesondere
werden damit auch die Eigenschwingungen der Festplatte 20 auf ein Minimum redu
ziert.
In einer weiteren Ausgestaltung der vorstehend erläuterten Gegentaktdämpfung ist
die Phasenverschiebung des Dämpfersystems, wie in Fig. 11 dargestellt, einstellbar
ausgeführt, was eine Optimierung der vorstehend erläuterten Gegentaktkopplung er
laubt. Zwischen Befestigungsplatte 55 und Befestigungsplatten-Schwingungsdämp
fer 74 wird eine Abstimmplatte 75 eingefügt. Die Abstimmplatte wird durch nicht
dargestellten Bohrungen auf den nicht dargestellten Schäften der Befestigungsele
mente 23, 25, 27 geführt. In der geometrischen Mitte der Befestigungsplatte 55 be
findet sich eine, nicht im einzelnen dargestellte, Bohrung mit einem Gewindeaufsatz
77. Die, in den Gewindeaufsatz 77 eingreifende, Stellschraube 76 durchsetzt die Be
festigungsplatte 55 und stützt sich auf der Abstimmplatte 75 ab. Durch Drehen der
Stellschraube 76 läßt sich die Abstimmplatte 75 von der Befestigungsplatte 55 ab
drücken. Dies verursacht eine Veränderung der Schichtstärke des Befestigungsplat
ten-Schwingungsdämpfers 74 und des Trägerplatten-Schwingungsdämpfers 51.
Analog wird wie in Fig. 12 abgebildet, die Abstimmplatte 75 gegen die Frontplatte 3
nach außen verstellbar angeordnet.
Die vorstehend erläuterte Halterungsanordnung der Festplattenhalterung 10 mit darin
gehalterter Festplatte 20 und weiteren nachstehend noch erläuterten Komponenten,
bestehend aus Trägerplatte 50, Trägerplatten-Schwingungsdämpfer 51, Ver
steifungsplatte 52, Frontplatte 3, Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer 74 und
Befestigungen 23, 25 und 27 bilden, bedingt durch die Elastizität der beiden Dämp
fer 51 und 74, um die Frontplatte 3 nunmehr auch eine Drehlagerung mit kleinem
Auslenkwinkel in vertikaler und horizontaler Richtung zum Gehäuse 1. Wird das
Gehäuse 1 von außen angestoßen, wirken die beiden Dämpfer 51 und 74 gleichzeitig
auch als Stoßdämpfer zum Schutz der Festplatte 20, da die Festplattenhalterung 10
mit darin gehalterten Festplatte 20 sowohl in vertikaler als auch in horizontaler
Richtung eine gedämpfte Auslenkungsbewegung vollziehen kann.
Bei einer Schichtstärke von beispielsweise 16 mm für den Trägerplatten-Schwin
gungsdämpfer 51 und eine Schichtstärke von 8 mm für den Befestigungsplatten-
Schwingungsdämpfer 74 hat sich gezeigt, daß Stöße in vertikaler Richtung an das
Gehäuse 1 um bis zu 90% oder um den Faktor 10 verringert auf die Festplatte 20
einwirken. Vor allem werden die gefährlichen Anstiegsflanken einer Bremsbe
schleunigung deutlich verringert. Dies ermöglicht insgesamt etwas mehr Bremsbe
schleunigung an der Festplatte 20. Ein Stoß von 30 g am Gehäuse 1 bedeutet ein Stoß
von etwa 3 g an der Festplatte 20 mit stark verminderter Anstiegsflanke der Bremsbe
schleunigung. Diese Maßnahme ist ausreichend um die Festplatte 20 wirksam vor
typischen, im realen Büroalltag auftretenden Stößen gegen das Gehäuse 1 zu schüt
zen.
Um einen rechtwinkeligen Sitz, der vorstehend erläuterten Festplatteneinheit, relativ
zur Frontplatte 3 zu ermöglichen, werden die beiden Dämpfer 51 und 74 gemäß Fig.
9 und Fig. 10 mit den, der Traglastverteilung entsprechenden, Kompensations-
Durchgangsöffnungen 31 versehen.
Wie insbesonders Fig. 2 erkennen läßt, ist zwischen Festplatte 20 und der Festplat
tenhalterung 10 eine breite schwingungsdämpfende Zwischenlage 30 allseits der
beiden nicht dargestellten Festplatten-Längsseiten und Rückseite, d. h. längs der
beiden Seitenwände 12, 14 sowie längs der Trägerplatte 50, zwischengelegt. Die
Breite der schwingungsdämpfenden Zwischenlage erstreckt sich im Wesentlichen
über die gesamte Bauhöhe der Festplatte 20 und bewirkt bei gutem Flächenkontakt
eine Dämpfung der Festplatte 20 im hochfrequenten akustischen Spektrum.
Zur Körperschallentkopplung der Festplatte 20 von der Festplattenhalterung 10 stüt
zen sich die, in die Festplatte eingreifenden, Befestigungsschrauben 11, 13, 15, 17,
19, 21 an der Festplattenhalterung 10 über die beiden Drehmomentverteilerbrücken
61 und 63 und die zwischen die Drehmomentverteilerbrücke 61 und der Seitenwand
12 angebrachten schwingungsentkoppelnde Gummiunterlage 62 und die zwischen
die Drehmomentverteilerbrücke 63 und der Seitenwand 14 angebrachten schwin
gungsentkoppelnde Gummiunterlage 64 ab. Die beiden Gummiunterlagen 62, 64 und
die beiden Drehmomentverteilerbrücken 61, 63 sind in ihrer Fläche jeweils gleich
ausgeführt und im einzelnen in den Fig. 5, 6 und 7, 8 dargestellt. So besteht die
Unterlage 62 aus Hartgummi. Aus der Oberfläche der Hartgummiunterlage 62 erhe
ben sich mittige Ansätze 37, welche in nicht dargestellte Bohrungen in der Seiten
wand 12, 14 hineinragen. Die Unterlage 62 ist mittig zu den Ansätzen 37 mit Durch
gangsbohrungen 35 für die Schrauben 11, 13, 15, 17, 19 und 21 versehen. Die mitti
gen Ansätze 37 verhindern eine Berührung der Befestigungsschrauben 11, 13, 15, 17,
19, 21 mit den beiden Seitenwänden 12, 14. Werden die Befestigungsschrauben 11,
13, 15, 17, 19, 21 angezogen, spannen die beiden Drehmoment-Verteilerbrücken 61,
63 über die beiden Hartgummiunterlagen 62, 64 die beiden Seitenwände 12, 14 und
die schwingungsdämpfende Zwischenlage 30 fest und flächig an die beiden nicht
dargestellten Längsseiten der Festplatte 20. Somit werden die hochfrequenten aku
stischen Schwingungen der Festplatte 20 mit der Zwischenlage 30 gedämpft und mit
den beiden Hartgummiunterlagen 62, 64 von der Festplattenhalterung 10 entkoppelt.
Die gedämpften hochfrequenten Schwingungen der Festplatte 20 können jetzt nur
noch über die Oberseite 78 und nicht dargestellte Unterseite der Festplatte 20 an das
umgebende Luftmedium im Gehäuse 1 abgestrahlt werden.
Mit den Seitenwänden 12, 14, der Bodenplatte 16, der Trägerplatte 50 und dem Kä
fig 29 mit Floppy-Laufwerk 45, bildet sich ein Schacht um die Festplatte mit Öff
nung in Richtung zur Rückwand 6 des Gehäuses 1. Somit wird der verbleibende
Anteil des, an die Luft abgegebenen hochfrequenten, Schalls der Festplatte 20 von
der Frontplatte 3 weg in Richtung zur Rückwand 6 reflektiert. Nun kann eine weitere
Schalldämmung dadurch erreicht werden, wenn der dreiseitige Deckel 8 des Gehäu
ses 1 gemäß Fig. 4 innen wenigstens teilweise mit schallabsorbierenden Verbund
werkstoffplatten 46, 47, 48, 49 ausgekleidet ist, von denen jede aus einer Lage Bitu
men, einer Schaumstofflage und einer Polyurethanschicht besteht. Eine weitere Ver
bundwerkstoffplatte 32 ist gemäß Fig. 1 auf der Bodenplatte 4 aufgebracht.
Messungen in einem reflexionsarmen Raum mit schallharter Unterlage zwischen dem
Rechner und dem Meßmikrofon an dem erfindungsgemäß ausgestattetem Gehäuse 1
einschließlich Deckel 8 haben ergeben, daß bei einer Ausrüstung des Rechners mit 4
Lüftern und einer 1 Zoll Bauhöhe Festplatte 20 vom Typ Seagate Cheetah
5T34501W (10.000 Upm) in einem Abstand von einem Meter vor der nicht darge
stellten Frontblende des geschlossenen Gehäuses 1 ein Betriebsgeräusch ohne Fest
plattenzugriffe von 36 dB(A) zu verzeichnen war. Bei Dauerzugriff auf die Festplatte
20, wurde ein Pegel von 37 dB(A) gemessen. Ohne Zusatzlüfter 9 konnte sogar ein
Betriebsgeräusch ohne Festplattenzugriffe von nur 32 dB(A) verzeichnet werden.
Das oben erwähnte, als schwingungsdämpfende Zwischenlage 30 eingesetzte,
0.45 mm starke silikongummierte Isoliermaterial besitzt außerdem gute Wärmeleit
eigenschaften, wie sich aus seiner Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,0021 cal/cm s°C
ergibt. Damit bewirkt das silikongummierte Isoliermaterial nicht nur eine ausge
zeichnete Dämpfung für hochfrequenten Körperschall, sondern auch eine zusätzliche
Wärmeableitung der von der Festplatte 20 ausgehenden Abwärme unmittelbar an die
beiden Seitenwänden 12, 14 der Festplattenhalterung 10 und auch unmittelbar an die
Trägerplatte 50. Somit wird nebst Verringerung der vorstehend erläuterten akusti
sehen Oberfläche der Festplatte 20, gleichzeitig die thermische Oberfläche der Fest
platte 20 vergrößert. Besteht die Festplattenhalterung 10 aus einem Aluminium
werkstoff und sitzt wenigstens teilweise im Luftstrom der Gehäuselüfter 5 und 9,
kann bereits eine Festplatte 20 kleinerer Leistung, wirksam passiv gekühlt werden.
Somit erhält die Festplattenhalterung 10 mit seinen Seitenwänden 12, 14 und seiner
Bodenplatte 16 den Charakter eines Kühlkörpers.
Als Steigerung der Maßnahmen zur Kühlung einer Festplatte 20 ist an der Boden
platte 16 der beiden Halterungsseiten 12, 14 ein Kühlkörper 18 mit mehreren Kühl
rippen gut wärmeleitend befestigt. Die, in den Kühlkörper 18 eingreifenden, Befesti
gungselemente 56, 57 und weitere, nicht dargestellte, Befestigungselemente oder
eine Mehrzahl solcher Befestigungselemente, stützen sich über eine Drehmoment
verteilerplatte 70 an der Innenseite der Bodenplatte 16 ab und sorgen durch eine hin
reichende Anpreßkraft für einen wirksamen Wärmeübergang zwischen der Boden
platte 16 und dem Kühlkörper 18. Somit wird ein Hauptwärmeableitpfad gebildet,
der auf kürzestem Weg von den beiden, nicht dargestellten, Längsseiten der Fest
platte 20, über die Wärmeleitzwischenlage 30, an die Seitenwände 12, 14 der Halte
rung 10 und mit der Bodenplatte 16 direkt in den Kühlkörper 18 verläuft. Sofern es
erforderlich ist, kann zwischen Bodenplatte 16 und Kühlkörper 18 ein Wärmeleiter
60 angebracht sein. Der Wärmeleiter 60 kann aus jeglichem für diese Zwecke geeig
netem Material beschaffen sein. Die Kühlrippen des Kühlkörpers 18 befinden sich
wie insbesondere Fig. 1 zeigt, wenigstens teilweise in dem diagonalen Kühlluftstrom
der Gehäuselüfter 5 und 9 mit den erwähnten Einlaßöffnungen an der Unterseite der
Frontplatte 3 und den erwähnten Auslaßschlitzen 7 an der Rückwand 6. Der Kühl
körper 18 trägt erheblich zur Wärmeableitung und damit zur Kühlung der Festplatte
20 bei.
Alternativ zum Kühlkörper 18 oder zusätzlich zur weiteren Steigerung der Kühllei
stung wird an der Seitenwand 12 ein Festplattenlüfter 40 seitlich zur Festplatte 20
montiert. Hierzu wird an der Seitenwand 12 ein entsprechender Durchgang erforder
lich, um die vom Lüfter 40 angesaugte Luft an die Festplatte 20 weiterzuleiten. Wie
in Fig. 3 dargestellt, befinden sich je eine Gruppe von Durchgangsöffnungen 41 und
42 oberhalb und unterhalb der Festplatte 20. Zwischen den Durchgangsöffnungen der
Gruppe 42 befinden sich Zwischenräume 43, welche noch eine ausreichende Wär
meableitung durch das Metall der Seitenwand 12 an die Bodenplatte 16 an diesen
Stellen gestatten. Ferner sind zur Befestigung des Festplattenlüfters 40 Treibgewinde
36 an der Seitenwand 12 vorgesehen. Wie in Fig. 2 erkennbar, stützen sich die, in die
Treibgewinde 36 an der Seitenwand 12 eingreifenden, Lüfterbefestigungselemente
65, 67 sowie weitere, nicht dargestellte, Befestigungselemente direkt am Lüfter ab.
Zwischen dem Lüfter 40 und der Seitenwand 12 befindet sich eine Dichtung 44, wel
che den Luftstrom vollständig durch die Lochgruppen 41 und 42 durchschleust. Die
Befestigungselemente 65, 67 sowie weitere, nicht dargestellte Befestigungselemente
werden durch die Dichtung 44 geführt. Sofern die Festplatte 20 mit Drehmoment
verteilerbrücken 61, 63 und entsprechenden Unterlagen 62, 64 befestigt wird, wird
wenigstens an einer Stelle an der Dichtung 44 ein entsprechender nicht dargestellter
Durchgang erforderlich. In Verbindung mit dem bereits erwähnten Schacht um die
Festplatte 20, wird nun über die gesamte Oberseite 78 und nicht dargestellte Unter
seite der Festplatte 20 ein Luftstrom aufrechterhalten. Da der Lüfter 40 dem Gehäu
selüfter 9 und damit dem nicht dargestellten Lufteinlaß am nächsten liegt, wird die
Festplatte 20 wirkungsvoll mit nicht vorgewärmter Frischluft gekühlt. An der Sei
tenwand 12 befindet sich ein Gewinde 38 zur Aufnahme eines gegebenenfalls erfor
derlichen, nicht dargestellten Thermosensors zur Steuerung einer Temperaturüber
wachungen oder eines Variolüfters.
Eine alternative Möglichkeit der schwingungsdämpfenden Montage der Halterung 10
im Gehäuse 1 ist in den Fig. 12 und 13 veranschaulicht.
Wie insbesondere aus Fig. 12 deutlich hervorgeht, kann die Festplattenhalterung 10
auch aus einem breitflächigen U-Blech bestehen. Die beiden Schenkel des U bilden
die Halterungsseitenwände 12 und 14 und der Stegteil des U bildet nun eine, in die
Halterung 10 integrierte, Trägerplatte 50 mit einem ausreichenden Abstand zur nicht
dargestellten Rückseite der Festplatte 20. Die Trägerplatte 50 wird hier zwischen
Trägerplatten-Schwingungsdämpfer 51 und Befestigungsplatten-Schwingungs
dämpfer 74 gehaltert. Die Befestigungsplatte 55 sitzt nun auf der Innenseite der
Trägerplatte 50 und stützt sich von dort über den Befestigungsplatten-Schwingungs
dämpfer 74 an der Rückseite der Trägerplatte 50 ab. Die nun in die
Befestigungsplatte 55 eingreifenden Befestigungselemente 23, 25, 27 stützen sich
entweder an der Frontplatte 3 oder an einer noch vorgeschalteten Abstimmplatte 75
ab. Der Trägerplatten-Schwingungsdämpfer 51 sitzt auch hier zwischen Trägerplatte
50 und Frontplatte 3. Eine derartige Konstruktionsvariante empfiehlt sich z. B. dann,
wenn zwischen Frontplatte 3 und nicht dargestellter Frontblende nur wenig Platz zur
Verfügung steht. Dementsprechend ragt die Festplatteneinheit tiefer in das Innere des
Gehäuses 1.
Wie insbesondere Fig. 13 zeigt, werden die Halterungsseitenwände 12, 14 direkt an
einen dazwischen passenden Kühlkörper 18 seitlich angeflanscht. Auch hier ist
denkbar, daß die Halterungsseitenwände 12, 14 unten je eine Befestigungskante er
halten, um dann wieder mit einem breiteren Kühlkörper 18 bestückt zu werden. In
beiden Fällen bildet nun der Kühlkörperrücken den Halterungsboden 16.
Die für die Festplatte 20 erzielbare Kühlleistung richtet sich nach der Dimensionier
ung von Kühlkörper 18, Halterung 10 und Bestückung der Lüfter 9 und/oder Lüfter
40. Messungen an den im Rahmen der Erfindung ausgeführten Dimensionierungen
ergaben eine maximale Kühlleistung ohne Lüfter 9 und 40 von 1.2 K/W und mit bei
den Lüftern 9 und 40 eine Kühlleistung von 0.5 K/W. Da diese Kühlmethode noch
Reserven für höhere Kühlleistungen hat, können auch Festplatten mit einer Aufnah
meleistung von 20 W bis 25 W unter gleichen Anforderungen sicher gekühlt werden.
Eine grobe Kalkulation für die Massenfertigung ergaben Produktionsmehrkosten
zwischen 8 und 25 US$ je nach Ausbaustufe. In dieser Kalkulation sind die Mehrko
sten für Material und Montageaufwand gegenüber herkömmlicher Bauweise berück
sichtigt worden. In bestimmten Grenzfällen, bei welchen die Aluminium-Halterung
10 und die Zwischenlage 30 einen Lüfter 40 ersetzen können, sind bei einer Massen
produktion keine oder nur geringe Mehrkosten erforderlich.
Unter dem Gesichtspunkt der Senkung von Gewährleistungskosten und vorteilhaften,
gesundheitsunschädlichen Eigenschaften für den Anwender (Ruhe am Computer-
Arbeitsplatz) muß streng angenommen werden, daß sich bei Einsatz dieser Erfindung
sowohl die Kosten auf der Herstellerseite als auch die Kosten bei der Anwenderseite,
auf längere Sicht betrachtet senken.
1
Gehäuse
2
Rahmenwerk
3
Halterungsfläche
4
Gehäusebodenplatte
5
Hauptlüfter
6
Rückwand
7
Auslaßschlitze
8
Gehäusedeckel
9
Zusatzlüfter
10
Festplattenhalterung
11
Befestigungsschraube
12
Seitenwand
13
Befestigungsschraube
14
Seitenwand
15
Befestigungsschraube
16
Bodenplatte
17
Befestigungsschraube
18
Kühlkörper
19
Befestigungsschraube
20
Festplatte
21
Befestigungsschraube
22
Niete
23
Befestigungsschraube
24
Niete
25
Befestigungsschraube
26
Niete
27
Befestigungsschraube
28
Niete
29
Käfig
30
Schwingungsdämpfende Zwischenlage
31
Kompensationslöcher
32
Verbundwerkstoffplatte
34
Bohrung
35
Bohrung
36
Treibgewinde
37
Mittiger Ansatz
38
Gewinde
40
Festplattenlüfter
41
Lüfter-Durchgangsöffnungen
42
Lüfter-Durchgangsöffnungen
43
Zwischenraum
44
Dichtung
45
Floppy Laufwerk
46
Verbundwerkstoffplatte
47
Verbundwerkstoffplatte
48
Verbundwerkstoffplatte
49
Verbundwerkstoffplatte
50
Trägerplatte
51
Trägerplatten-Schwingungsdämpfer
52
Versteifungsplatte
53
Netzteil
54
Niete
55
Befestigungsplatte
56
Maschinenschraube
57
Maschinenschraube
60
Wärmeleiter
61
Drehmoment-Verteilerbrücke
62
Schwingungsdämpfende Unterlage
63
Drehmoment-Verteilerbrücke
64
Schwingungsdämpfende Unterlage
65
Lüfterbefestigung
67
Lüfterbefestigung
69
Niete
70
Drehmomentausgleichsplatte
71
Halterungsbefestigungskante
72
Halterungsbefestigungskante
73
Halterungsbefestigungskante
74
Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer
75
Abstimmplatte
76
Stellschraube
77
Gewindeaufsatz
78
Festplattenoberseite
Claims (37)
1. Gehäuse (1) zur Aufnahme elektronischer Baugruppen und motorisch angetriebener Aggre
gate mit einer oder mehreren Halterung(en) (10), in welcher bzw. welchen eine oder meh
rere Festplatte(n) (20) oder sonstige, jeweils einen Antriebsmotor aufweisende Bau
gruppe(n) gehaltert ist bzw. sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung(en) (10) jeweils starr mit einer Trägerplatte (50) verbunden ist bzw. sind,
daß zwischen der jeweiligen Trägerplatte (50) und einer geeigneten Halterungsfläche (3) am Gehäuse (1), ein zumindest partiell flächig anliegender Trägerplatten-Schwingungsdämpfer (51) angeordnet ist,
daß die jeweilige Trägerplatte (50) über Befestigungselemente (27, 25, 23) mit jeweils einer beabstandeten Befestigungsplatte (55) verbunden ist, und
daß entweder zwischen der jeweiligen Befestigungsplatte (55) und der Halterungsfläche (3) am Gehäuse (1) oder zwischen der jeweiligen Befestigungsplatte (55) und der Trägerplatte (50) ein Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer (74) zumindest partiell flächig anliegend angeordnet ist.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halterung(en) (10) jeweils starr mit einer Trägerplatte (50) verbunden ist bzw. sind,
daß zwischen der jeweiligen Trägerplatte (50) und einer geeigneten Halterungsfläche (3) am Gehäuse (1), ein zumindest partiell flächig anliegender Trägerplatten-Schwingungsdämpfer (51) angeordnet ist,
daß die jeweilige Trägerplatte (50) über Befestigungselemente (27, 25, 23) mit jeweils einer beabstandeten Befestigungsplatte (55) verbunden ist, und
daß entweder zwischen der jeweiligen Befestigungsplatte (55) und der Halterungsfläche (3) am Gehäuse (1) oder zwischen der jeweiligen Befestigungsplatte (55) und der Trägerplatte (50) ein Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer (74) zumindest partiell flächig anliegend angeordnet ist.
2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Trägerplatten-Schwingungs
dämpfer (51) und/oder der Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer (74) aus semielasti
schem Werkstoff besteht bzw. bestehen.
3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte(n) (50) in
tegraler Teil der jeweiligen Halterung (10) ist bzw. sind.
4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger
platte(n) (50) und die Befestigungsplatte(n) (55) jeweils unter Zwischenschaltung des Trä
gerplatten-Schwingungsdämpfers (51) bzw. des Befestigungsplatten-Schwingungs
dämpfers (74) jeweils auf gegenüberliegenden Seiten der Halterungsfläche (3) am Gehäuse
(1) vorgesehen sind.
5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Träger
platte(n) (50) und die Befestigungsplatte(n) (55) auf der gleichen Seite der Halterungsfläche
(3) am Gehäuse (1) angeordnet sind, wobei der Trägerplatten-Schwingungsdämpfer (51)
zwischen der Trägerplatte und der Halterungsfläche (3) am Gehäuse (1) und der Befesti
gungsplatten-Schwingungsdämpfer (74) zwischen der Trägerplatte (50) und der Befesti
gungsplatte (55) angeordnet ist.
6. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungs
fläche (3) die Gehäuse-Frontplatte ist.
7. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Frontplatte (3)
im Bereich der Halterung des Trägerplatten-Schwingungsdämpfers (51) durch eine Verstei
fungsplatte (52) flächig stabilisiert ist.
8. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte
(50) und die Befestigungsplatte (55) durch die Befestigungselemente in solchem Abstand
gehalten sind, daß der Trägerplatten-Schwingungsdämpfer (50) und der Befestigungsplat
ten-Schwingungsdämpfer (74) unter einer Druckvorspannung stehen.
9. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die die Träger
platte (50), den Trägerplatten-Schwingungsdämpfer (51), die Frontplatte (3) mit der
gegebenenfalls vorgesehenen Versteifungsplatte (52), den Befestigungsplatten-
Schwingungsdämpfer (74) und die Befestigungsplatte (55) verbindenden
Befestigungselemente als Befestigungsschrauben (27, 25, 23) ausgebildet sind, deren Kopf
jeweils auf der Außenseite einer der äußeren Platten abgestützt ist, während der
Gewindeschaft ohne Gewindeeingriff durch Durchgangsbohrungen in den weiteren
Bauteilen geführt und mit dem freien Gewindeschaftende in jeweils eine Gewindebohrung
in der der schraubenkopfseitig vorgesehenen äußeren Platte gegenüberliegenden äußeren
Platte eingeschraubt ist.
10. Gehäuse nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft jeder Befestigungs
schraube (23, 25, 27) isoliert und längsverschieblich durch die zugeordnete(n) Bohrung(en)
in zwischen den äußeren Platten angeordneten metallischen Platte(n) geführt ist.
11. Gehäuse nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (50) starr
mit der Halterung (10) verbunden ist, und daß die Gewindebohrungen für die Befestigungs
schrauben (23, 25, 27) in der Trägerplatte (50) vorgesehen sind.
12. Gehäuse nach Anspruch 8 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (50) starr
mit der vorderen Wand der Halterung (10) verbunden ist, und daß die Länge der Befesti
gungsschrauben (23, 25, 27) so bemessen ist, daß der Trägerplatten-Schwingungsdämpfer
(51) und der Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer (74) nach dem Einschrauben der
Befestigungsschrauben (23, 25, 27) in die Gewindebohrungen in der Trägerplatte (50) bis in
Anlage ihrer freien Gewindeschaftenden an der Halterung-Vorderwand unter der vorgese
henen Druck-Vorspannung stehen.
13. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke
und/oder die Materialeigenschaften des Trägerplatten-Schwingungsdämpfers (51) und des
Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfers (74) so gewählt sind, daß das von der Träger
platte (50), dem Trägerplatten-Schwingungsdämpfer (51), dem Befestigungsplatten-
Schwingungsdämpfer (74) und der Befestigungsplatte (55) gebildete Dämpfersystem im
kritischen Frequenzbereich der Festplatte ein im wesentlichen unter Gegenkopplungsbedin
gungen schwingendes Tiefraß-System bildet.
14. Gehäuse nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerplatte (50) und die Be
festigungsplatte (55) mechanisch derart über Kreuz oder kraftumlenkend verbunden sind,
daß die beiden Platten jeweils nur entgegengesetzt gerichtete Bewegungen ausführen kön
nen.
15. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß im Trägerplatten-Schwingungs
dämpfer (51) und im Befestigungsplatten-Schwingungsdämpfer (74) jeweils
in unterschiedlichen Bereichen Aussparungen oder Löcher (31) derart vorgesehen sind, daß
die von der Halterung (10) und der Festplatte (20) gebildete Festplatteneinheit nach ihrer
Montage im Gehäuse im wesentlichen rechtwinklig zur Frontplatte ausgerichtet ist.
16. Gehäuse nach einem der Ansprüche 12 bis 15, gekennzeichnet durch Mittel zur Verände
rung der Druck-Vorspannung des Trägerplatten-Schwingungsdämpfers (51) und des Befe
stigungsplatten-Schwingungsdämpfers (74).
17. Gehäuse nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Trägerplatte (50)
und dem Trageiplatten-Schwingungsdämpfer (51) oder der Befestigungsplatte (55) und
dem Befestigungsplatten Schwingungsdämpfer (74) eine flachig am jeweils anschließenden
Schwingungsdämpfer anliegende Abstimmplatte (75) vorgesehen ist, und daß eine an der
Träger- oder Befestigungsplatte einerseits und der Abstimmplatte andererseite angreifende
Zustelleinrichtung vorgesehen ist, mittels welcher die Abstimmplatte (75) von der zugehöri
gen Träger- oder Befestigungsplatte weg in Richtung auf den Schwingungsdämpfer verstell
bar ist.
18. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der
jeweiligen Festplatte (20) oder Baugruppe und der zugeordneten Halterung (10) eine aus ei
nem hohe Dämpfung für hochfrequente Schwingungen aufweisenden Material hergestellte
schwingungsdämpfende Zwischenlage angeordnet ist.
19. Gehäuse nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die schwingungsdämpfende Zwi
schenlage von einem Band (30) gebildet wird.
20. Gehäuse nach Anspruch 18 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Festplatte mittels in
sie eingreifender Befestigungselemente (Schrauben 11, 13, 15, 17, 19, 21) gehaltert ist, wel
che an der Halterung (10) über schwingungsdämpfende Elemente (Drehmomentenverteiler
brücken 61, 62; 63, 64) abgestützt sind.
21. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusedeckel
(8) des Gehäuses (1) wenigstens teilweise mit einem schallabsorbierenden Material aus
gekleidet ist.
22. Gehäuse nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß das schallabsorbierende Material
(46, . . ., 49) aus einem Schichtwerkstoff besteht, der eine Lage Bitumen, eine Lage Schaum
stoff und eine Polyurethan-Schicht aufweist.
23. Gehäuse (1) zur Aufnahme elektronischer Baugruppen und motorisch angetriebener Aggre
gate mit einer oder mehreren Halterung(en) (10), in welcher bzw. welchen eine oder meh
rere Festplatte(n) (20) oder sonstige, jeweils einen Antriebsmotor aufweisende Bau
gruppe(n) unter Zwischenschaltung einer schwingungsdämpfenden Zwischenlage (30) ge
haltert ist bzw. sind,
dadurch gekennzeichnet,
daß die schwingungsdämpfende Zwischenlage (30) zusätzlich eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist,
daß die Zwischenlage (30) aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt ist,
daß die Zwischenlage (30) mindestens jeweils einen großflächigen Kontakt zu zwei Längs seiten der Festplatte (20) und einen großflächigen Kontakt zu zwei Seitenwänden (12, 14) der Halterung (10) aufweist,
daß zumindest Teile der Oberflächen der Halterung (10) der im Gehäuse herrschenden Luft zirkulation ausgesetzt sind und
daß die Halterung (en) (10) aus einem gut wärmeleitendem Werkstoff hergestellt ist (sind).
dadurch gekennzeichnet,
daß die schwingungsdämpfende Zwischenlage (30) zusätzlich eine gute Wärmeleitfähigkeit aufweist,
daß die Zwischenlage (30) aus einem elastisch verformbaren Material hergestellt ist,
daß die Zwischenlage (30) mindestens jeweils einen großflächigen Kontakt zu zwei Längs seiten der Festplatte (20) und einen großflächigen Kontakt zu zwei Seitenwänden (12, 14) der Halterung (10) aufweist,
daß zumindest Teile der Oberflächen der Halterung (10) der im Gehäuse herrschenden Luft zirkulation ausgesetzt sind und
daß die Halterung (en) (10) aus einem gut wärmeleitendem Werkstoff hergestellt ist (sind).
24. Gehäuse nach einem der Ansprüche 18 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß das schwin
gungsdämpfende Band (30) ein silikongummiertes Isoliermaterial ist, welches etwa eine
Härte von 75 shore A besitzt.
25. Gehäuse nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß das schwingungsdämpfende Band
(30) eine Stärke von etwa 0,45 mm aufweist.
26. Gehäuse nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß das schwin
gungsdämpfende Band (30) eine Wärmeleitfähigkeit von etwa 0,0021 cal/cm s C aufweist.
27. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß an einer Seiten
wand (12) der Halterung seitlich neben der Festplatte (20) ein Lüfter (40) angeordnet ist.
28. Gehäuse nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß in der den Festplattenlüfter (40)
halternden Seitenwand (12) der Halterung (10) zwei Gruppen von Durchgangsöffnungen
(40, 41) als Durchlässe für vom Lüfter (40) aus dem Gehäuse angesaugte Luft in das Halte
rungsinnere vorgesehen sind, welche so angeordnet sind, daß der durch die erste Gruppe von
Durchgangsöffnungen (41) eintretende Teil-Luftstrom im wesentlichen über die Oberseite
(78) der Festplatte (20) und der über die zweite Gruppe von Durchgangsöffnungen (42) ein
tretende Teil-Luftstrom über die Unterseite der Festplatte strömt.
29. Gehäuse nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchgangsöffnungen (42)
der zweiten, die Luft über die Unterseite der Festplatte (20) führenden Gruppe einen größe
ren Abstand voneinander als die Durchgangsöffnungen (41) der ersten Gruppe haben.
30. Gehäuse nach einem der Ansprüche 27 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß an der Fest
plattenhalterung (10) ein Thermo-Sensor zur Temperaturüberwachung angebracht ist.
31. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß an der Festplat
tenhalterung (10) wenigstens ein mit Kühlrippen versehener Kühlkörper (18) vorgesehen ist.
32. Gehäuse nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (18) mit von der
Bodenplatte (16) der Halterung (10) vortretenden Kühlrippen angeordnet ist.
33. Gehäuse nach einem der Ansprüche 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrip
pen des Kühlkörpers (18) wenigstens teilweise in den Kühlluftstrom des Gehäuse-Haupt
lüfters (5) und/oder einen zusätzlichen Gehäuse-Lüfter (9) vortreten.
34. Gehäuse nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (18) mit für die
Optimierung des Wärmeübergangs ausreichender Anpreßkraft an der ihn haltenden Wand
der Halterung (10) angeordnet ist.
35. Gehäuse nach Anspruch 20 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (30)
unter ausreichender Anpreßkraft zur Gewährleistung des Flächenkontakts zwischen den
Längsseiten der Festplatte (20) und den Seitenwänden (12, 14) der Halterung (10) angeord
net ist.
36. Gehäuse nach Anspruch 23 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der Kühlkörper (18) inte
graler Bestandteil der Halterung (10) ist.
37. Gehäuse nach Anspruch 23 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Festplatte (20)
und Halterung (10) über die Zwischenlage (30) an den jeweiligen Montageseiten mindestens
zwei Wärmeübergänge vorgesehen sind.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19812479A DE19812479C1 (de) | 1997-10-25 | 1998-03-21 | Gehäuse zur Aufnahme elektronischer Baugruppen |
EP98958855A EP1048192A2 (de) | 1997-10-25 | 1998-10-21 | Gehäuse zur aufnahme elektronischer baugruppen |
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