DE2209632B2

DE2209632B2 - Steckkarten-Elektronikgehäuse, insbesondere für die Luft- und Raumfahrtelektronik

Info

Publication number: DE2209632B2
Application number: DE19722209632
Authority: DE
Inventors: Walter 7000 Stuttgart Fischer; Gerrit 8000 Muenchen Pahl; Hans-Joerg 8011 Grosshelfendorf Volland
Original assignee: Rfe Raumfahrtelektronik and Co Projektierung Entwicklung Fertigung 8011 Goeggenhofen GmbH
Current assignee: Rfe Raumfahrtelektronik and Co Projektierung Entwicklung Fertigung 8011 Goeggenhofen GmbH
Priority date: 1972-02-29
Filing date: 1972-02-29
Publication date: 1974-08-22
Also published as: DE2209632C3; DE2209632A1

Description

a) Gehäuseseitenwände (1), Deckel (2), Boden (3) und Stirnwände (4) aus Blech, das mit einem Versteifungssickenraster (8, 10, as 11) versehen ist, und wobei die Gehäusewände zur Kastenform verklebt, verschweißt, verlötet oder vernietet sind, wobei der Kasten um etwas mehr als Steckerbreite (6) höher als die Elektronikplatinen (15) und etwas breiter als diese bemessen ist,

b) an die Seitenwände (1) — und wahlweise auch an den Boden (3) — des Gehäuses tönen und senkrecht zur Gehäuse-Längsachse aufgeklebte, mit schwalbenschwanzförmigen Quernuten versehenen Führungsfederleisten (20).

c) In die Schwalbeoschwanzcuten der Führungsfederleisten (20) je nach Anzahl der Elektronikplatinen (15) nach Bedarf einlegbare und beliebig auswechselbare, im Querschnitt ebenfalls schwalbenschwanzförmig gebogene Führungsfedem aus federndem Blech (22), die ohne eingesteckte Elektronikplatinen (15) mit Spiel in den Nuten liegen und mit ihren Enden jeweils etwas seitlich über die Führungsfederleisten (20) hinausstehen, durch in diese einrastende, in die Basis der Führungsfedern (22) gepreßte Rastnasen (23) gegen Herausgleiten aus den Nuten gesichert sind und bei eingesteckten Elektronikplatinen (15) durch die Verformung der Führungsfedem (22) eine elektrisch-mechanische Verbindung (25,26) herbeiführen.

d) Unmittelbar über der oberen Stirnseite der eingesteckten Elektronikplatinen (15) derart an die Seitenwände (1) geklebte Mutterplatinenleisten (13) mit Winkelprofil, daß deren längerer Schenkel bis zu dem als Befestigungsflansch für den Deckel ausgebildeten oberen Rand des Kastens reicht und der kürzere, mit Löchern versehene Schenkel von der Wand nach innen ins Gehäuse steht.

e) Verschraubung von Elektronikplatinen (15) mit Mutterplatinen (12) in der Gehäusemiltelebene einerseits sowie von Elektronikplatinen (15) mit Mutterplatinen (12) und Mutterplatinenleiste (13) andererseits durch stirnseitig an jeder Elektronikplatine (15) herausstehende Befestigungsbolzen (16, 17), derart, daß diese dadurch geschaffenen Funktionsgruppen (12, 15) als Einheit von der Bodenseite her montier- und demontierbar sind und in eingebautem Zustand wesentlich zur Festigkeit mittragende Elemente sind.

2. Elektronikgehäuse nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an beliebige Stellen der Seitenwände (1) reliefartige Füße (5) entsprechend dem jeweiligen Befestigungslochbild vorzugsweise durch Klebung befestigt sind.

3. Elektronikgehäuse nach dem Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zum Anlegen unterschiedlicher Potentiale an Gehäuse und Masserand (24) der Elektronikplatinen die Führungsfederleisten (20) isoliert (21) im Gehäuse befestigt sind.

4. Elektronikgehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem durch den langen Schenkel der Mutterplatinenleiste (13) verstärkten Teil der Seitenwände (1) die Stecker (6, 7) eingesetzt sind.

5. Elektronikgehäuse nach dem Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Schwalbenschwanzprofil der Führungsfedem (22) eine etwas kleinere Basislänge als dasjenige der Nuten hat und etwas längere Schenkel aufweist als das Nutprofil, wobei die Schenkel im außerhalb der Nuten liegenden Teil zum abriebfreien Einschieben der Platinen (15) etwas nach außen gebogen sind.

6. Elektronikgehäuse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Bodenflansch des Gehäusekastens, abgewandt von dessen Stirnseite, Gewindeleisten (27) angeklebt sind.

7. Elektronikgehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß an der Stirnseite jeder Platine (15) seitlich in Höhe der beiden Mutterplatinenleisten (13) je ein Befestigungsbolzen (16, 17) zur Verschraubung der Elektronikplatinen (15) "i't Mutterplatine (12) und Mutterplatinenleiste (13) einerseits sowie in der Mitte jeder Platine ein Befestigungsbolzen (16, 17) zur Verschraubung der Elektronikplatine (15) mit der Mutterplatine (12) andererseits vorgesehen ist.

8. Elektronikgehäuse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die stirnseitigen Befestigungsbolzen eine Kopfplatte (17) aufweisen, die so auf dem Bolzen stehen, daß ihre Ebene in der Längsachse des Bolzens (16) liegt, und in einer aus einer Längsbohrung oder einem Schlitz (18) mit anschließender Querbohrung (19) bestehenden Ausnehmung der Platinen (15) derart befestigt sind, vorzugsweise geklebt, daß die Kopfplatten (17) flach ir den etwas größer gebohrten Querlöchem (19' und der Hals jedes Bolzens (16) in der jeweils etwas größer bemessenen Längsbohrung odei dem Längsschlitz (18) liegt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Steckkarten Elektronikgehäuse, das entsprechend den Anforde

rungen, die in der Luft- und Raumfahrt an elektronische Geräteeinheiten gestellt werden, aus einem dünnwandigen Metallgehäuse zur Aufnahme von Elektronik-Schaltplatten oder Platinen besteht, wobei Gruppen von in Kartenform vorliegenden Elektronikplatinen, die an ihren obeien Stirnseiten mutterplaünenmäßig mechanisch und elektrisch zusammengefaßt sind, an ihrem Rand federnd gehalten sind.

Solche Gehäuse besitzen zwischen Deckel und PIatinenobefkante einen Raum für Verdrahtung und für das Anbringen von Steckern, die gewöhnlich im Dekkel sitzen; innerhalb des Gehäuses befinden sich nur gelötete Verbindungen. Steckkarten-Elektronikgehäuse für die Luft- und Raumfahrt sind in vielen unterschiedlich schüttelfcsten Ausführungen bekannt. Für die Zwecke der Luft- und Raumfahrt wurden sie — dem jeweils zur Verfügung stehenden Platz entsprechend — meist einzeln entworfer, und gebaut.

Es ist auch eine Reihe von Mißerfolgen, vor allem in der Raumfahrt, bekanntgeworden, die auf ein Versagen von elektronischen Geräten beruhten, da diese Geräte oft genug den hohen mechanischen Anforderungen in der Raumfahrt nicht gewachsen waren.

Von den Gehäusen solcher Geräte werden verlangt: Geringstes Eigengewicht bei bester Raumausnützung und hoher mechanischer Festigkeit gegen Schwingungen und Beschleunigungskräfte (bis 80 g).

Dabei ist es wünschenswert, wenn das Gehäuse an den in einem Gerät jeweils zu treibenden eicktronischen Aufwand bei oft kleinsten Serien ohne weiteres und ohne besondere Neuentwicklung anpaßbar ist und eine leichte Auswechselbarkeit einzelner Platinen und Funktionsgruppen sowie die Anpaßbarkeit des Gehäusekastens auch an schwierige Steckerkonfigurationen und Befestigungslochbilder möglich ist.

Eine Gehäuseform für die Raumfahrt, die den genannten Anforderungen Rechnung tragen soil, ist z.B. in der Firmenschrift »SEL in der Raumfahrt« (Ausgabe Nr. 1055 5691. We, unbekannten Ausgabedatums) auf den S. 10 und 11 abgebildet.

Dieses bekannte Gehäuse erfordert einen sehr hohen Fertigungsaufwand, da die tragenden Teile, nämlich der Gehäusekasten samt Deckel und Boden, sehr aufwendig aus dem vollen Material gefräst sind, um den auftretenden Kräften und elektrischen Störfeldern Widerstand leisten zu können. Die Befestigungsfüße im unteren Flansch sind ebenfalls aus dem Vollen gefräst.

An die Längsseitenwände sind innen durchgehende Reihen von Führungsfedern geschraubt, wobei die komplizierten Federnpakete chemisch gefräst sind und der Führung sowie der Halterung der Schaltplatten an ihrem Rande dienen. Dicht unterhalb des oberen Randes der Gehäuse sind an die Längswände auch bereits Profile als Mutterplatinenleisten geschraubt, deren nach innen stehender Schenkel mit Löchern versehen ist, in denen eine aus einem Stück bestehende Mutterplatine verschraubt ist. Mit der Mutterplatine sind die einzelnen Elektronikplatinen verlötet und mechanisch verbunden. Die Funtionseinheit kann nur äußerst umständlich zur Reparatur und eventuell Umrüstung ausgebaut werden.

In dem Gehäusedeckel, der auf den oberen Flanschrand des Gehäuses geschraubt ist, sind die Stecker eingesetzt. Diese bekannte Gehäuseform hat neben ihrer Aufwendigkeit in der Herstellung verschiedene Mängel. Die erforderlichen Festigkeitswerte und die Schüttelfestigkeit werden durch den starken, aus einem Stück gefrästen Außenkasten zwar eingehalten, doch ergibt sich auf Grund der Fertigungstechnik und der Nichtniiteinbeziehung der Elektronik- und Mutterplatinen in die Festigkeitsberechnung ein sehr hohes Eigengewicht des Gehäuses. Außerdem sind diese Gehäuse nicht geeignet, an Elektronik unterschiedlichen Unifanges angepaßt zu

ίο werden. Ausbauen der Funktionseinheit und das Auswechseln einzelner Platinen bereitet erhebliche Schwierigkeiten. Bereits ein geringfügig anderes Befestigungslochbild bedingt Änderung der gefrästen Außenkästen.

Die Steckerleisten können dort vorteilhaft nur im Deckel untergebracht werden, was relativ lange Drahtverbindungen bedingt, die elektrisch unvorteilhaft sind. Bei Abnahme des Deckels wird die Verdrahtung mechanisch unzulässig beansprucht. Durch

so die einzige Mutterplatine und die Art der Elektronikplatinen können Änderungen an einem integrierten Gerät nicht ohne weiteres vorgenommen werden. Vor allem kann die Plantinenhalterung trotz des großen Herstellungsaufwandes befestigungsmäßig nicht

as voll befriedigen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein für die Luftfahrt und vor allem die Raumfahrt geeignetes Gehäuse der obengenannten Art zu schaffen, das bei wesentlich geringerem Fenigungsaufwand an Elektronik unterschiedlichen Umfang anpaßbar und besonders wartungsfreundlich ist und ein minimales Gehäusegewicht besitzt.

Bei einem Steckkarten-Elektronikgehäuse, insbesondere für Luft- und Raumfahrtelektronik, bestehend aus einem Metallgehäuse zur Aufnahme von mehreren senkrecht zur Längsachse des Gehäuses einsteckbaren Elektronikplatinen, wobei die Platinen an ihrer Stirnseite mechanisch und elektrisch durch eine in Längsrichtung des Gehäuses etwas unterhalb des Deckels angeordnete Platine, der Mutterplatine, zu elektrischen Funktionsgruppen zusammengefaßt und die Platinen randseitig federnd in Führungsfedern gehalten sind, Elektronik- sowie Mutterplatinen mit einer innen um das Gehäuse in Höhe der Mutterplatinenebene laufenden Leiste verschraubt sind, zwischen Mutterplatine und Deckel ein Raum zur Aufnahme von Verdrahtung und Steckern vorgesehen ist und ein Deckel- und Bodenteil mit dem Gehäuse verschraubt sind, wird dies erreicht durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Gehäuseseitenwände, Stirnwände sowie Deckel und Boden aus Blech, das mit einem Versteifungssickenraster versehen ist, und wobei die Gehäusewände zur Kastenform verklebt, verschweißt, verlötet oder vernietet sind, wobei dei Kasten um etwas mehr als Steckerbreite höhei als die Elektronikplatinen und etwas breiter als diese bemessen ist.

6n b) An die Seitenwände und auch an den Boder aufgeklebte Paare von mit schwalbenschwanzförmigen Quernuten versehenen Führungsfederleisten,
c) In die Schwalbenschwanznuten der Führungsfederleiiten je nach Anzahl der Eiektronikplat ten nach Bedarf einlegbare, beliebig auswechselbare, im Profil ebenfalls schwalbenschwanzför mig gebogene Führungsfedern aus federnden

Blech, wobei die Führungsfedern ohne einge- -*oM,t» Piotinpn mit Sniel in den Nuten liegen

die Führungsfederleisten hinausstehendurchη diese einrastende, in die Basis des Federprofifc der Führungsfedern J^gSS

SrSS

Verfonnung der ^^,

trisch-mechanische Verbindung nerbeitu das Schwalbenschwanzprofil der Federn Querschnitt betrachtet eine e^as fernere sislänge als dasjenV do Nrt»J^ längere Schenkel als .*»
wobei die^Schenkel im^_ρ liegenden Teil zum *nebfr«en

^^TS^hSJ minder festem Blech, und der vena g _{benpnfalls der} schweiß-, Lot- oder

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im SÄ«r Vorteil ist darin zu sehen, daß die _{Mehrzahl d}„ _{TeUe a}i_s Meterware vorgefertigt und ™» _{werden können ΜΓ Herste}llung von

^_{sen bdiebi Größe}. _Bei dieser neuen Tech-

nik der Gehäusegestaltung wird gleichzeitig em ver J^ _{der Elektronikp]iatinen in} den

Federleisten und die Möglichkeit besserer elektn-Abschirmung der Elektronik sowie gleichze.t.g

in -türlicher Größe zur Auslegung für gro-

Ob₆₁Tn

e) Verschraubung von
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tSÄSS ^ erfindungsgemaßen Ge- »5 häusJinn^icherGröße^leinererElektronikum-

mit fang _{wie Λ} ^ _{sowohl {ür das}

^ g^ _p ^ „j,_Fj_g.₂ergibt,

^raufsicht der in Fig.l dargestellten Gc

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Nach einer vorteühaften Weiterbildung des «fin-Macn einer voricuu^i beliebigen Stellen

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?J^S^dSSSf>22taS?SS die klebt Günstige ««™~ ^f Ghäses in Form

Anlegung untSschiedli-

⁴⁵ 6^S^liäugsschni« durch das Gehäuse mit ^J^ _eiagesetzt!n Funktionsgruppen. Nicht dargestellt sind die elektrischen Verbindungen von Elektronikplatire-Mutterplatme und Mutterplatine-Stekker sowie die elektronischen Bauteile,

Teil-Schnitt durch das Gehäuse mit Blick

auf eine Platine. Nicht dargestellt sind die elekm-

sehen Vertindungen und die elektronischen Bauteile,

Fig.8 Sctadtf durch Führungsfeder mit einge-

schobener Elektronikplatme und lose eingelegter

erfindungsgemäßen platinen, riebt dargestellt die elektrischen Veto

BoSS^e in te Ebene der Koptplatte

was mehr als Bolzendurchmesser mit anschließender

5 SSti ;

Platine zwei seiUichmHöhe 8 Sicken raster im fcnenteil

te ^SLL angebrach« Bolzen »»de«, 9 |cta ™ S™'

Minelbolzen znr Betestignng der PIaWe an der Mn.- 10 |«

stigkeit des Gesamtgehäuses einzubeziehen. Die da- 15 Elektronikplatme

16 Hals des Befestigungsbolzens

17 Kopfplatte des Befestigungsbolzens

18 Schlitz oder Bohrung in Platine

19 Bohrung in Platine

20 Führungsfedernleiste S

21 Isolation der Führungsfedernleiste

22 Führungsfedern

23 Rastnasen der Führungsfedern

24 Masserand der Elektronikplatine

25 Elektrisch-mechanische Beriihrstelle von Führungsfeder mit Führungsfedernleiste

26 Elektrisch-mechanische Beriihrstelle vom Masserand der Elektronikplatine mit Führungsfeder

27 Bodengewindeleiste

Beschreibung der Figuren

F i g. 1 zeigt die Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles des erfindungsgemäßen Gehäuses für großen Elektronikumfang mit dem Seitenteil 1 und dem Sickenraster 8, dem Deckel 2, dem Boden 3, dem Stirnteil 4 und den Verstärkungssicken 9, den Einzelfüßen 5, welche an verschiedene Stellen befestigbar sind, und den Steckern 6 mit den jeweiligen erforderlichen Durchbrüchen 7, welche durch die innen eingeklebte Mutterplatinenleiste 13 verstärkt sind (s. F i g. 6 und 7).

F i g. 2 zeigt die Seitenansicht eines an einem kleineren Elektronikumfang angepaßten Gehäuses, welches aur den gleichen Profilteilen gefertigt wurde.

F i g. 3 zeigt die Stirnansicht des in F i g. 1 und 2 gezeigten erfindungsgemäßen Gehäuses. Dieses Stirnteil 4 ist ein von der Gehäusegröße unabhängig vorgefertigtes Teil.

Fig.4 zeigt die Draufsicht auf das Gehäuse mit dem Deckel 2 und dem Versteifungssickenraster 10, welches die Möglichkeit offen läßt, noch zusätzlich Stecker 6 im Deckel 2 unterzubringen, falls spezielle Anforderungen dies notwendig machen.

F i g. 5 zeigt in der Darstellung den Blick vom Deckel auf eine eingesetzte Mutterplatine 12 mit den Befestigungsschrauben 14. Nicht dargestellt sind dl· übrigen Funktionsgruppen (Mutterplatine 12 un< Elektronikplatine 15), um den Blick auf die Füh rungsfederleisten 20 und deren Isolation 21 am Bo den 3 nicht zu verdecken. Dargestellt ist auch ei Schnitt durch einen Fuß 5, wie er an die Seitenwand! 1 geklebt wird und ein Blick auf die Gewindeleiste 27, die zur Verschraubung des Bodens 3 dienen.

F i g. 6 zeigt einen Teil-Schnitt durch das Gehäus< mit nur teilweise dargestellten Platinen IS und Mut terplatinen 12. Deutlich zu sehen ist das Verstei fungssickenraster 10 des Deckels 2 bzw. 11 des Bo dens3. Angedeutet sind die elektrisch-mechanischei Berührstellen 25 und 26, die in der F i g. 8 in ihre Wirkungsweise näher beschrieben sind.

F i g. 7 zeigt einen Schnitt durch das Gehäuse ml· der bevorzugten Ausführung der Halterung durch die stirnseitigen Metallgewinde-Bolzen 16, 17. Diese Art der Befestigung integriert die Mutterplatine 12 um Elektronikplatinen 15 in die Statik mit ein, da si Schubkräfte übertragbare Teile sind. Das auf Gram der elektrischen Anforderungen schon vorhanden Material ist also kein unnützer Ballast mehr. Dargestellt ist auch der durch die Mutterplatinenleiste 13 verstärkte Teil der Gehäusedurchbrüche 7 für di Stecker 6 sowie die Rastnasen 23 der Fühningsfederr 22, die ein Herausgleiten aus den Führungsfederleisten 20 verhindern, ebenso sieht man die Isolation 2. der Führungsfederleisten 20, die in Verbindung mit dem um die Platine 15 umlaufenden Masserand IA eine zusätzliche elektrische Abschirmung herbeiführen. Man sieht auch die am unteren Teil der Seitenwände 1 separat angeklebten Bodengewindeleister 27.

F i g. 8 zeigt den Wirkungsmechanismus der Führungsfedern 22 in stufenweiser Darstellung. Durcl diese Formgebung ist ein sicherer mechanischer unc elektrischer Kontakt 25, 26 gewährleistet.

F i g. 9 schließlich zeigt das erfindungsgemäße Ge häuse in perspektivischer Ansicht.

Hierzu 9 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Steckkarten-Elektronikgehäuse, insbesondere für Luft- und Raumfahrtelektronik, bestehend aus einem Metallgehäuse zur Aufnahme von mehreren senkrecht zur Längsachse des Gehäuses einsteckbaren Elektronikplatinen, wobei die Platinen an ihrer Stirnseite mechanisch und elektrisch durch eine in Längsrichtung des Gehäuses etwas unterhalb des Deckels angeordnete Platine, der Mutterplatine, zu elektrischen Funktionsgruppen zusammengefaßt und die Platinen randseitig federnd in Führungsfedem gehalten sind, Elektronik- sowie Mutterplatinen mit einer innen um das Gehäuse in Höhe der Mutterplatinenebene laufenden Leiste verschraubt sind, zwischen Mutterplatine und Deckel ein Raum zur Aufnahme von Verdrahtung uüd Steckern vorgesehen ist und ein Deckel und Bodenteil mit dem Gehäuse verschraubt sind, gekennzeichnet ao durch die Kombination folgender Merkmale: