DE19501660A1 - Gehäuse für elektrische und elektronische Baugruppen - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gehäuse für elektri­ sche und elektronische Baugruppen bestehend aus einem oder mehreren Innenmodulen und zwei Endmodulen, die im wesentli­ chen eine rechteckige Form mit gleichen Abmessungen aufwei­ sen.

Derartige Gehäuse werden insbesondere zur Aufnahme von Microcomputern, bzw. Steuerungs- und Kontrollgeräten im Hubschrauber-Avionik- und Regelungsbereich eingesetzt, da hier besondere Anforderungen an eine hohe Packungsdichte des mechanischen und elektrischen bzw. elektronischen Auf­ baus besteht, sowie Anforderungen an eine einfache und fle­ xible Erweiterungs- und Austauschbarkeit von Systemkompo­ nenten und Anforderungen an eine flexible dem Elektroni­ kaufwand anpaßbare Gesamtgehäuseabmessungen, verbunden mit einer hohen mechanischen Robustheit und einer hohen EMV- Verträglichkeit durch eine sorgfältige HF-Abschirmung.

Aus dem DE-GBM-91 02 932 ist ein System aus stapelbaren Mo­ dulgehäusen zur Aufnahme von elektronischen Bauteilen, Bau­ gruppen oder Geräten bekannt, wobei jedes Modulgehäuse aus relativ schmalen Seitenwänden und großflächigen Deckelwän­ den besteht; zwei sich gegenüberliegende Seitenwände sind aufgebaut aus je einem ebenen Wandstreifen, der an seinen Enden in einen eine Ecksäule bildenden zylindrischen Ab­ schnitt übergeht und an dem anderen Ende des zylindrischen Abschnitts in eine rechtwinklig zum ebenen Wandstreifen orientierte Befestigungsstelle für eine der beiden zweiten gegenüberliegenden Seitenwände übergeht; die von den ersten gegenüberliegenden Seitenwänden gebildeten Ecksäulen sind aus der Ebene der übrigen Gehäuseseitenwände nach außen herausgerückt, während die im wesentlichen ebenen Deckel­ wände an ihrem Rand längs des gesamten oder eines Teils ih­ res Umfangs in Richtung zum Gehäuse inneren mit geringer Hö­ he abgewinkelt sind und in den Vierecken mit zylindrischen Stapelringen ausgebildet sind die den Ecksäulen der ersten gegenüberliegenden Seitenwänden angepaßt sind und mit die­ sen form- oder kraftschlüssig verbindbar sind.

Ein derartiges Modulgehäuse dient der Unterbringung elek­ tronischer Bauteile, Baugruppen bzw. Geräte, wie z. B. mit elektronischen Bauteilen bestückte Steckkarten oder Disket­ tenlaufwerke für datenverarbeitende Anlagen. Die Innenmaße bzw. die im Inneren des Modulgehäuses vorhandenen Aufnahme­ vorrichtungen sind dabei meistens mit genormten Abmessungen versehen. Das bekannte Modulgehäuse soll rationell herge­ stellt werden, einen robusten Aufbau aufweisen und leicht handhabbar sein.

Nachteilig an dem bekannten Modulgehäuse ist, daß es immer noch aus sechs verschiedenen Bauteilen zusammengesetzt wer­ den muß, von denen nur je zwei untereinander völlig iden­ tisch sein können, so daß ein derartiges Modulgehäuse nur schwierig zu erweitern und auch einzelne Systemkomponenten nur beschränkt austauschbar sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein für die spe­ ziellen Anforderungen im Hubschrauber-Avionik- und Rege­ lungsbereich einsetzbares Gehäuse für elektrische und elek­ tronische Baugruppen zu schaffen, das wegen der hohen Kom­ paktheit, d. h. einer großen Packungsdichte des mechanischen und elektrischen Aufbaus, eine besonders einfache und fle­ xible Erweiterung der Systemkomponenten bzw. deren Aus­ tauschbarkeit ermöglicht, das eine flexible, dem Elektroni­ kaufwand anpaßbare Gesamtgehäuseabmessung aufweist, das ei­ ne hohe mechanische Robustheit besitzt und aufgrund der vorgesehenen Abschirmung gegen Hochfrequenz eine besonders hohe EMV-Verträglichkeit aufweist.

Ausgehend von einem Gehäuse der eingangs genannten Art er­ folgt die Lösung dieser Aufgabe mit den im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen; vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Das erfindungsgemäße aus einzelnen Modulen zusammengesetzte Gehäuse ist nach dem Bausteinprinzip konzipiert, d. h. daß das Gesamtgehäuse durch Zusammenstecken der Einzelmodule hergestellt wird. Zur Erhöhung der Packungsdichte ist jedes einzelne Modul eine integrierte Einheit aus einer elektri­ schen oder elektronischen Komponente, d. h. einer Platine mit eingesetzten elektrischen oder elektronischen Baustei­ nen, aus einem Rahmengehäuse und aus einer Aufnahmevorrich­ tung für einen oder mehrere Steckverbindungen, die so pla­ ziert sind, daß sie mit mindestens einer Aufnahmevorrich­ tung für eine Steckverbindung des unmittelbar benachbarten Moduls fluchten. Dies bedeutet, daß mit dem Zusammenstecken zweier Module gleichzeitig die elektrische Verbindung, die mechanische Zusammenfügung und die HF-Abschirmung herge­ stellt wird, wobei diese Kombination im folgenden multi­ funktionale Steckverbindung genannt wird.

Aufgrund dieser Ausgestaltung sind keinerlei Kabelverbin­ dungen zwischen den einzelnen Modulen mehr erforderlich. Die Abmessung des Gesamtgehäuses wächst mit der Anzahl der Steckmodule je nach den Anforderungen. Das Konzept der in­ tegrierten Module zusammen mit der multifunktionalen Steck­ verbindung bietet im Gegensatz zu offenen Modulen, d. h. of­ fenen Elektronikplatinen, die in ein starres, unflexibles Rahmengehäuse mit fester Rückwand oder komplexen Kabelver­ bindungen eingesteckt werden, den großen Vorteil, daß das Gesamtgehäuse äußerst flexibel ist bezüglich der Aufnahme der elektrischen oder elektronischen Bauteile, des Herstel­ lens, der Steckverbindung, der erfolgreichen HF-Abschirmung und dadurch der EMV-Festigkeit sowie der beliebigen Erwei­ terbarkeit. Die einzelnen Module sind völlig positionsunab­ hängig voneinander mit Ausnahme der beiden Endmodule, wobei die einzelnen Module leicht austauschbar sind. Ferner wird eine nicht unerhebliche Verpolungssicherheit beim Zusammen­ stecken gewährleistet; die Steckplätze sind nicht begrenzt und es ist keine Reservierung freier Steckplätze notwendig. Außerdem ist das Gehäuse aufgrund der besonderen Ausgestal­ tung der Modulränder spritzwasserfest, weist eine hohe Vi­ brations- und Schockfestigkeit auf, da die Elektronikplati­ ne rundum mit dem Rahmen eines jeden Moduls verbunden ist; eine exakte Zusammenfügung der einzelnen Module ist mit Hilfe eines einfachen aber sehr wirkungsvollen Zusammenbau­ gerätes möglich.

Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert, in der ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel dar­ gestellt ist. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines aus vier Modulen bestehenden Gehäuses,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch dieses Gehäuse,

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Innenmoduls,

Fig. 4a die Seitenansicht dieses Innenmoduls mit der Klemmanordnung,

Fig. 4b einen Schnitt durch das in Fig. 4a gezeigte Modul,

Fig. 5 ein Zusammenbaugerät zum Zusammenfügen zweier mit je einer Klemmanordnung versehenen Module,

Fig. 6 eine teilweise aufgeschnittene Ansicht durch drei benachbarte Module und

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines Moduls mit einer zusätzlichen Abschirmung.

In Fig. 1 ist perspektivisch ein Gehäuse dargestellt, das durch die Zusammenfügung von vier Modulen, d. h. zwei Innen­ modulen 3, 4 und zwei Endmodulen 1, 2 erhalten worden ist. Aufgrund der einheitlichen Ausrichtung der Elektronikplati­ nen innerhalb der Module ist eines der beiden Endmodule mit einem Deckel 24 abgeschlossen, der mit den Schrauben 25 am Endmodul 1 befestigt ist. Mit 5 und 6 sind zwei Befesti­ gungsschienen bezeichnet, die für den Einbau im Hubschrau­ ber benutzt werden.

Fig. 2 zeigt einen Längsschnitt durch das Gehäuse mit den vier Modulen 1 bis 4. In jedem einzelnen Modul ist eine Elektronikplatine 23 fest angeordnet, beispielsweise durch Verschmelzen, Verschrauben oder Verkleben entlang des Um­ fangsrandes auf einer Seite des Moduls. Auf jeder Elektro­ nikplatine 23 ist eine Vielzahl elektrischer und/oder elek­ tronischer Komponenten 9, 10, 11 befestigt, die über Steck­ verbindungen 8, 8′ zusammenwirken können. Die Vielzahl von Steckverbindungen 8, 8′ sind an geeigneten Stellen auf den Elektronikplatinen 23 dahingehend angeordnet, daß je zwei Steckverbindungen 8 bzw. 8′ zweier unmittelbar benachbarter Module miteinander fluchten, so daß die einzelnen Steckan­ schlüsse ineinander greifen, sofern zwei benachbarte Module zusammengefügt werden.

Fig. 3 zeigt eine Seitenansicht eines derartigen Moduls dessen Breitenabmessung z. B. 245 mm und dessen Höhenabmes­ sung z. B. 170 mm beträgt. Mit 8, 8′ sind auch hier die Steckverbindungen mit beiden Seiten einer Elektronikplatine auf verschiedenen Höhen bezeichnet und mit 7 die Öffnungen zur Aufnahme von Schraubbolzen.

Das mechanische Design eines Einzelmoduls 3 geht aus den Fig. 4a und 4b hervor. Diese Figuren lassen besonders gut erkennen, daß jedes einzelne Modul entlang eines umlaufen­ den Randes mit einer konvexen Klemmanordnung 13 versehen ist, wohingegen der gegenüberliegende umlaufende Rand des­ selben Innenmoduls mit einer umlaufenden konkaven, komple­ mentären, d. h. an Gestalt und Form der konvexen Klemmanord­ nung angepaßten Klemmanordnung 13′ versehen ist. Die Klem­ manordnungen 13, 13′ mit denen zwei unmittelbar benachbarte Module ineinander greifen und fest zusammengefügt werden, können nach dem herkömmlichen Nut- und Federsystem ausge­ staltet sein, wie es in Fig. 6 dargestellt ist, oder aber auch jedes andere beliebige Profil aufweisen, das einen si­ cheren Klemmsitz des einen Moduls im benachbarten Modul ge­ währleistet, wenn diese mit einer gewissen Kraft zusammen­ gedrückt werden. Mit 7 sind sechs Innenöffnungen zur gegen­ seitigen Verschraubung der Module bezeichnet. Davon sind vier in den Vierecken eines Moduls und zwei in der Mitte der längeren Seitenwände angebracht. Diese einzelnen Öff­ nungen in den Modulen 1 bis 4 fluchten miteinander zur Auf­ nahme von zusätzlichen Befestigungsbolzen 26 (siehe Fig. 6).

Zum Zusammenfügen zweier benachbarter Module eignet sich das in Fig. 5 schematisch dargestellte Gerät, das aus einer Bodenplatte 14, einer feststehenden senkrechten Platte 15, bzw. 16 und einer beweglichen Platte 16 bzw. 15 besteht so­ wie einem Spindeltrieb 17 der für eine Relativbewegung der beiden Platten 15, 16 zueinander hin, bzw. voneinander weg sorgt. Nach dem Einsetzen zweier Module 3, 4 auf die einan­ der zugewandten Innenflächen der Platten 15, 16 in entspre­ chende Halterungen 18, 19 wird der Spindeltrieb in Bewegung gesetzt und beispielsweise die Platte 16 mit dem zugehöri­ gen Modul 4 verschoben bis die Klemmanordnungen 13, 13′ in­ einandergreifen und für einen sicheren Halt des einen Mo­ duls am anderen Modul sorgen. Durch entgegengesetzte Ver­ drehung des Spindeltriebs 17 wird in diesem Fall die Platte 16 von dem im entstehen begriffenen Gehäuse entfernt, bis ein weiteres Modul eingesetzt und durch wiederum entgegen­ gesetzte Drehbewegungen des Spindeltriebs an das Modul 4 angedrückt werden kann.

Zur HF-Abschirmung sind sämtliche Module mit einer gegen sie wirkenden Abschirmung versehen, beispielsweise durch Vernickelung der Modulgehäuseoberflächen.

Die beiden das Gehäuse beidseitig abschließenden Endmodule 1, 2 (Fig. 1) sind auf ihrer Außenseite geschlossen und weisen entlang des Randes, der dem nächsten Modul zugewandt ist, entweder eine konkave oder eine konvexe Klemmanordnung 13 oder 13′ auf (siehe Fig. 6).

Zusätzlich kann die EMV-Verträglichkeit durch weitere Ab­ schirmungen 20, 21 innerhalb der Module erhöht werden (siehe Fig. 3 und 7).

Außer der bereits erwähnten Hubschrauber-Avionik eignet sich das erfindungsgemäße Gehäuse auch noch für die Haus­ leittechnik und für die Automobilindustrie zur Aufnahme von Steueranordnungen.

Claims (3)

1. Gehäuse für elektrische und elektronische Baugruppen, bestehend aus einem oder mehreren Innenmodulen und zwei Endmodulen, die im wesentlichen eine rechteckige Form mit gleichen Abmessungen aufweisen, gekennzeichnet durch die folgende Kombination:
jedes Modul ist mit einer elektrischen und/oder elektronischen Komponente versehen,
jedes Modul ist mit mindestens einer Steckverbindung versehen, die derart plaziert ist, daß sie mit mindestens einer Steckverbindung des unmittelbar benachbarten Moduls fluchtet,
jedes Modul ist mit einer gegen HF wirkenden Abschirmung versehen, in Form einer geeigneten Behandlung der Modulgehäuseoberfläche (z. Vernickelung),
der eine Rand eines jeden Innenmoduls ist mit einer umlaufenden konvexen Klemmanordnung versehen und der gegenüberliegende Rand desselben Innenmoduls ist mit einer umlaufenden konkaven komplementären Klemmanordnung versehen,
der eine Rand eines jeden Außenmoduls ist entweder mit einer konkaven oder mit einer konvexen Klemmanordnung versehen.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die vier Ecken eines jeden Moduls mit Bohrungen zur Aufnahme von Befestigungsbolzen im Gehäuseinneren versehen sind.

3. Gehäuse nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenseite der Endmodule mit Gewindebohrungen versehen sind. Diese dienen zur Montage und Demontage der einzelnen Module und zum Anbringen von Befestigungswinkel für den Einbau in der Betriebsumgebung.