DE102018008828B4

DE102018008828B4 - Device

Info

Publication number: DE102018008828B4
Application number: DE102018008828.7A
Authority: DE
Inventors: Sebastian SICKER; Matthias Hartmann
Original assignee: Diehl Aerospace GmbH
Current assignee: Diehl Aerospace GmbH
Priority date: 2018-11-09
Filing date: 2018-11-09
Publication date: 2023-12-14
Anticipated expiration: 2038-11-10
Also published as: DE102018008828A1

Abstract

Gerät (22), mit einem elektronischen Gerätemodul (2) zum Festeinbau an einer Tragstruktur (4) eines Flugzeuges (6), und mit einer Kühleinheit (14) zur Kühlung des Gerätemoduls (2),
- wobei das Gerätemodul (2) ein Gehäuse (8) und einen zumindest in einem Betriebszustand zu kühlenden elektronischen Gerätekern (10) enthält, der im Gehäuse (8) angeordnet ist, wobei der Gerätekern (10) im Gehäuse (8) aufgenommen ist,
- wobei das Gerätemodul (2) eine mechanische Koppelstruktur (12) aufweist, die zur Befestigung der Kühleinheit (14) vermittels einer an der Kühleinheit (14) ausgebildeten Gegenstruktur (13) ausgebildet ist,
- wobei das Gerätemodul (2) eine, zumindest mit dem Gerätekern (10) thermisch gekoppelte, Kühlschnittstelle (16) aufweist, die zur thermischen Kopplung mit der Kühleinheit (14) vermittels einer an der Kühleinheit (14) ausgebildeten Gegenschnittstelle (17) ausgebildet ist,
- wobei die Kühleinheit (14) ein Befestigungsmittel (24) zum bestimmungsgemäßen Festeinbau des Gerätemoduls (2) vermittels der Kühleinheit (14) an der Tragstruktur (4) aufweist.

Device (22), with an electronic device module (2) for permanent installation on a support structure (4) of an aircraft (6), and with a cooling unit (14) for cooling the device module (2),
- wherein the device module (2) contains a housing (8) and an electronic device core (10) to be cooled at least in one operating state, which is arranged in the housing (8), the device core (10) being accommodated in the housing (8),
- wherein the device module (2) has a mechanical coupling structure (12) which is designed to fasten the cooling unit (14) by means of a counter-structure (13) formed on the cooling unit (14),
- wherein the device module (2) has a cooling interface (16), which is thermally coupled at least to the device core (10), and which is designed for thermal coupling to the cooling unit (14) by means of a counter interface (17) formed on the cooling unit (14). ,
- wherein the cooling unit (14) has a fastening means (24) for the intended permanent installation of the device module (2) by means of the cooling unit (14) on the support structure (4).

Description

Die Erfindung betrifft ein elektronisches Gerät, das für den Festeinbau in einem Flugzeug bzw. an einer Tragstruktur des Flugzeuges vorgesehen ist. Das Gerät bedarf zumindest im Betrieb einer Kühlung.The invention relates to an electronic device that is intended for permanent installation in an aircraft or on a supporting structure of the aircraft. The device requires cooling at least during operation.

Aus der DE 10 2016 006 703 A1 ist ein derartiges Gerät in Form eines Projektors zur Erzeugung einer Lichtprojektion in einem Innenraum eines Flugzeuges, insbesondere in der Passagierkabine, bekannt.From the DE 10 2016 006 703 A1 Such a device is known in the form of a projector for generating a light projection in an interior of an aircraft, in particular in the passenger cabin.

In der Praxis hat sich gezeigt, dass manch derartige Geräte im Betrieb gekühlt werden müssen, um nicht zu überhitzen.In practice it has been shown that some such devices need to be cooled during operation so as not to overheat.

Aus der US 2002 / 0 033 992 A1 ist eine Projektoranordnung bekannt. Eine SLM-(spatial light modulator)-Einheit ist in einer im Wesentlichen versiegelten Kammer eingeschlossen. Ein Wärmepfad für jeden SLM ist vorgesehen, wobei die Warmepfadverbindung durch die Wand der Kammer führt.A projector arrangement is known from US 2002/0 033 992 A1. An SLM (spatial light modulator) unit is enclosed in a substantially sealed chamber. A thermal path for each SLM is provided, with the thermal path connection passing through the wall of the chamber.

Aus der US 2017 / 0 214 892 A1 ist ein Projektor mit einer Kühleinheit bekannt. In der Kühleinheit ist eine zu kühlende optische Anordnung von einer Trennwand der Kühleinheit umgeben und eingehaust.A projector with a cooling unit is known from US 2017/0 214 892 A1. In the cooling unit, an optical arrangement to be cooled is surrounded and housed by a partition wall of the cooling unit.

Aus der US 2002 / 0 041 362 A1 ist es bekannt, einen Zentrifugen-Lüfter um eine Lichtquelle eines Projektors herum vorzusehen und einen Abluftkanal mit einem gebogenen Abschnitt am Lüfter anzuschließen.From US 2002/0 041 362 A1 it is known to provide a centrifuge fan around a light source of a projector and to connect an exhaust duct with a curved section to the fan.

Aufgabe der Erfindung ist es, die Kühlung eines entsprechenden Gerätes zu bewerkstelligen.The object of the invention is to achieve the cooling of a corresponding device.

Die Aufgabe wird gelöst durch ein elektronisches Gerätemodul als Teil eines Gerätes gemäß Patentanspruch 1. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.The object is achieved by an electronic device module as part of a device according to patent claim 1. Preferred or advantageous embodiments of the invention result from the further claims, the following description and the attached figures.

Das elektronische Gerätemodul ist zum Festeinbau, also zum unbeweglichen oder beweglichen mechanischen festen Einbau bzw. einer entsprechenden Befestigung an einer Tragstruktur eines Flugzeuges vorgesehen bzw. bestimmt. Das Gerätemodul enthält ein Gehäuse und einen elektronischen Gerätekern, der zumindest in dessen Betriebszustand bzw. bei Bedarf zu kühlen bzw. zu entwärmen ist. Der Gerätekern ist am Gehäuse angeordnet. Das Gehäuse ist dabei insbesondere offen oder geschlossen. Das Gehäuse ist insbesondere als Rahmen oder sonstiger Träger oder Halter oder auch als geschlossenes Gehäuse im engeren Sinne ausgeführt. Der Gerätekern ist insbesondere im oder am Gehäuse befestigt, insbesondere im Gehäuse aufgenommen. Insbesondere ist nicht nur der Gerätekern, sondern auch weitere Komponenten des Gerätemoduls, insbesondere das gesamte Gerätemodul, zu kühlen.The electronic device module is intended or intended for permanent installation, i.e. for immovable or movable mechanical fixed installation or a corresponding attachment to a support structure of an aircraft. The device module contains a housing and an electronic device core, which is to be cooled or cooled at least in its operating state or if necessary. The device core is located on the housing. The housing is in particular open or closed. The housing is designed in particular as a frame or other support or holder or as a closed housing in the narrower sense. The device core is in particular attached in or on the housing, in particular accommodated in the housing. In particular, not only the device core, but also other components of the device module, in particular the entire device module, must be cooled.

Das Gerätemodul weist eine mechanische Koppelstruktur auf. Diese dient bzw. ist ausgebildet zur mechanischen Befestigung einer bestimmungsgemäßen Kühleinheit am Gerätemodul. Die Befestigung geschieht vermittels einer Gegenstruktur an der Kühleinheit, die mit der Koppelstruktur mechanisch verbunden bzw. an dieser befestigt wird. Die Kühleinheit ist also eine solche für das Gerätemodul. Die am Gerätemodul montierte Kühleinheit kühlt dann im Betrieb den Gerätekern, ggf. indirekt über das Gehäuse, ggf. auch weitere Komponenten im Gehäuse oder das gesamte Gehäuse samt Einbauten. Insbesondere weist das Gehäuse die Koppelstruktur auf. Die Kühleinheit weist insbesondere eine für den bestimmungsgemäßen Einsatz des Gerätemoduls im Flugzeug ausreichende Kühlleistung auf.The device module has a mechanical coupling structure. This serves or is designed for the mechanical attachment of a designated cooling unit to the device module. The attachment is done by means of a counter-structure on the cooling unit, which is mechanically connected to or attached to the coupling structure. The cooling unit is therefore one for the device module. The cooling unit mounted on the device module then cools the device core during operation, possibly indirectly via the housing, possibly also other components in the housing or the entire housing including internals. In particular, the housing has the coupling structure. In particular, the cooling unit has sufficient cooling capacity for the intended use of the device module in the aircraft.

„Bestimmungsgemäß“ heißt, dass die Kühleinheit auf ein bestimmtes oder einen bestimmten Typ von Gerätemodul, Passagierkabine und Flugzeug konstruktiv abgestimmt ist und für den Einsatz dort vorgesehen ist; z.B. für die dadurch bestimmten Geometrieanforderungen usw. ausgelegt ist.“Intended” means that the cooling unit is designed for a specific or specific type of device module, passenger cabin and aircraft and is intended for use there; e.g. is designed for the resulting geometric requirements etc.

Das Gerätemodul weist eine Kühlschnittstelle auf. Die Kühlschnittstelle ist zumindest mit dem Gerätekern thermisch gekoppelt, insbesondere auch mit den weiteren zu kühlenden Komponenten, wie sie oben erläutert wurden. Die Kühlschnittstelle ist außerdem zur thermischen Kopplung mit der bestimmungsgemäßen Kühleinheit ausgebildet. Hierzu weist die Kühleinheit eine entsprechende Gegenschnittstelle auf. Die Kühlschnittstelle dient daher zur thermischen Verbindung des Gerätemoduls mit einer thermischen Gegenschnittstelle der Kühleinheit, um in einem so erwirkten thermischen Verbindungszustand Wärme vom Gerätemodul, Gehäuse, Gerätekern usw. an die Kühleinheit abzuführen.The device module has a cooling interface. The cooling interface is thermally coupled at least to the device core, in particular also to the other components to be cooled, as explained above. The cooling interface is also designed for thermal coupling with the intended cooling unit. For this purpose, the cooling unit has a corresponding counter interface. The cooling interface therefore serves to thermally connect the device module to a thermal counter-interface of the cooling unit in order to dissipate heat from the device module, housing, device core, etc. to the cooling unit in a thermal connection state achieved in this way.

Die Koppelstruktur und/oder die Kühlschnittstelle und/oder die Kühleinheit können dabei jeweils auch mehrteilig ausgeführt sein. Z.B. können zwei Einzelstrukturen als jeweilige Teil-Kühleinheiten an zwei Koppelstrukturen und zwei Schnittstellen jeweils mit dem Gerätemodul verbunden sein.The coupling structure and/or the cooling interface and/or the cooling unit can each also be designed in several parts. For example, two individual structures can be connected as respective partial cooling units to two coupling structures and two interfaces, each with the device module.

Ein Gerät, zum Beispiel ein Projektor, ergibt sich aus der Kombination bzw. dem Zusammenbau des Gerätemoduls mit der Kühleinheit. Aufgrund der Teilung in Gerätemodul und Kühleinheit können Geräte flexibel und nach Bedarf aus diesen beiden Teileinheiten kombiniert werden.A device, for example a projector, results from the combination or assembly of the device module with the cooling unit. Due to the division into device module and cooling unit Devices can be combined flexibly and as required from these two sub-units.

Der Gerätekern ist im Gehäuse, d.h. in dessen Innerem aufgenommen und so geschützt. Hierfür bietet sich insbesondere ein geschlossenes Gehäuse an. Aufgrund der externen Kühleinheit sind insbesondere keine Kühlschlitze oder entsprechende Öffnungen am Gehäuse notwendig. Der Gerätekern ist damit besonders wirksam geschützt.The device core is housed in the housing, i.e. inside it, and is thus protected. A closed housing is particularly suitable for this. Due to the external cooling unit, no cooling slots or corresponding openings on the housing are necessary. The device core is therefore particularly effectively protected.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist das Gerätemodul ein Projektor bzw. ein Projektormodul zur Erzeugung einer Lichtprojektion in einem Innenraum des Flugzeuges und der Gerätekern ist ein Projektorkern. Der Projektorkern weist dabei insbesondere eine Lichtquelle (z.B. eine LED, Glühbirne usw,), eine Strahlenoptik (z.B. Linsen, Filter usw.) und einen Bildgeber (z.B. ein LCD-/TFT-Element usw.) auf. Der Projektorkern ist insbesondere eine sogenannte projection engine. Besonders für Projektoren führt die oben genannte Kombinierbarkeit der Teileinheiten dazu, dass für einen speziellen Einsatzzweck ein optimaler Projektor als Gesamtgerät aus Gerätemodul und Kühleinheit gestaltet werden kann. Derartige Projektoren dienen zum Beispiel zur Wiedergabe von Videofilmen, von sonstigen Stand- oder Bewegtbildern, generell von Information oder zur einfachen Beleuchtung in Form einer besonders leistungsfähigen bzw. flexiblen Leuchte. In a preferred embodiment, the device module is a projector or a projector module for generating a light projection in an interior of the aircraft and the device core is a projector core. The projector core has in particular a light source (e.g. an LED, light bulb, etc.), beam optics (e.g. lenses, filters, etc.) and an imager (e.g. an LCD/TFT element, etc.). The projector core is in particular a so-called projection engine. Particularly for projectors, the above-mentioned combinability of the subunits means that an optimal projector can be designed as a complete device consisting of a device module and a cooling unit for a specific application. Such projectors are used, for example, to display video films, other still or moving images, information in general or for simple lighting in the form of a particularly powerful or flexible lamp.

Gemäß der Erfindung ist das Gerätemodul ausschließlich über die Koppelstruktur vermittels der Kühleinheit an der Tragstruktur fest im Flugzeug einbaubar. Insbesondere ist also nur die Kühleinheit, jedoch weder das Gehäuse noch der Gerätekern selbst mit einem entsprechenden bestimmungsgemäßen Befestigungsmittel für die Tragstruktur ausgerüstet. Die vorliegenden Aussagen beziehen sich dabei nur auf eine „bestimmungsgemäße“ Befestigung mittels speziell angepasster und dafür vorgesehener Befestigungsmittel und Tragstrukturen, die insbesondere nach dem Schlüssel-Schloss-Prinzip aufeinander abgestimmt sind. Lediglich beispielhaft sei eine Hutschiene als Tragstruktur und eine entsprechende Hutschienenklemme als Befestigungsmittel genannt. Die Aussagen beziehen sich also nicht auf eine beliebige Befestigung mit zum Beispiel Gurten, Schrauben, Klebstoff etc.; eine solche wäre schließlich für jedwedes Objekt, also auch für ein Gerätemodul möglich.According to the invention, the device module can be permanently installed in the aircraft exclusively via the coupling structure by means of the cooling unit on the support structure. In particular, only the cooling unit, but neither the housing nor the device core itself, is equipped with a corresponding fastening means for the support structure. The present statements only refer to “intended” fastening using specially adapted fasteners and support structures intended for this purpose, which are coordinated with one another in particular according to the key-lock principle. A top-hat rail as a supporting structure and a corresponding top-hat rail clamp as a fastening means are merely examples. The statements do not refer to any fastening with, for example, straps, screws, glue, etc.; This would ultimately be possible for any object, including a device module.

Die Aufgabe der Erfindung wird gelöst durch ein Gerät gemäß Patentanspruch 1. Das Gerät enthält ein erfindungsgemäßes Gerätemodul und die oben genannte Kühleinheit zur Kühlung des Gerätemoduls, wobei Kühleinheit die oben genannte Gegenstruktur und die oben genannte Gegenschnittstelle aufweist. Das erfindungsgemäße Gerät kann sich dabei zunächst auch im zerlegten Zustand befinden, das heißt es weist zunächst nur die genannten Komponenten (Gerätemodul, Kühleinheit) des gesamten Gerätes auf, die jedoch noch nicht endgültig zum eigentlichen Gerät zusammengefügt sind. Das eigentliche endmontierte Gerät entsteht schlussendlich erst bei der mechanischen Verbindung und thermischen Kopplung zwischen Gerätemodul und Kühleinheit.The object of the invention is solved by a device according to claim 1. The device contains a device module according to the invention and the above-mentioned cooling unit for cooling the device module, the cooling unit having the above-mentioned counter structure and the above-mentioned counter interface. The device according to the invention can initially also be in a disassembled state, which means that it initially only has the components mentioned (device module, cooling unit) of the entire device, which, however, have not yet been finally assembled into the actual device. The actual final assembled device is ultimately created when there is a mechanical connection and thermal coupling between the device module and the cooling unit.

Das Gerät und zumindest ein Teil dessen Ausführungsformen sowie die jeweiligen Vorteile wurden sinngemäß bereits im Zusammenhang mit dem erfindungsgemäßen Gerätemodul erläutert.The device and at least some of its embodiments as well as the respective advantages have already been explained in connection with the device module according to the invention.

Bei dem erfindungsgemäßen Gerät weist die Kühleinheit ein Befestigungsmittel zum bestimmungsgemäßen Festeinbau des Gerätemoduls vermittels der Kühleinheit an der Tragstruktur auf. Das Befestigungsmittel ist damit auf die Tragstruktur abgestimmt, zum Beispiel nach dem oben genannten Schlüssel-Schloss-Prinzip. Insbesondere weist dabei das zugehörige Gerätemodul kein entsprechendes Befestigungsmittel auf. Die Befestigung des Gerätes (im zusammengebauten Zustand) im Flugzeug erfolgt daher ausschließlich über die Befestigung der Kühleinheit. Somit wird das Gerätemodul von der entsprechenden Befestigung unabhängig und ist somit universell mit verschiedenen Kühleinheiten einsetzbar bzw. an unterschiedlichen Tragstrukturen befestigbar.In the device according to the invention, the cooling unit has a fastening means for the intended permanent installation of the device module by means of the cooling unit on the support structure. The fastening means is therefore coordinated with the supporting structure, for example according to the key-lock principle mentioned above. In particular, the associated device module does not have a corresponding fastening means. The device (when assembled) is attached to the aircraft exclusively by attaching the cooling unit. This means that the device module becomes independent of the corresponding attachment and can therefore be used universally with different cooling units or attached to different support structures.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kühleinheit eine passive Kühleinheit. „Passiv“ bedeutet, dass die Kühlung ohne aktive Hilfsmittel bzw. ohne Energiezufuhr erfolgt, insbesondere durch natürliche Konvektion und Strahlung, insbesondere mittels Lamellen- und/oder Stiftkühlkörper bewerkstelligt ist. Es ergeben sich die üblichen Vorteile einer passiven Kühlung, z.B. ist keine Energie zur Kühlung zuzuführen.In a preferred embodiment, the cooling unit is a passive cooling unit. “Passive” means that the cooling takes place without active aids or without energy supply, in particular through natural convection and radiation, in particular using fin and/or pin heat sinks. The usual advantages of passive cooling arise, e.g. no energy needs to be supplied for cooling.

In einer alternativen Ausführungsform ist die Kühleinheit eine aktive Kühleinheit. „Aktiv“ bedeutet, dass der Kühleinheit zur Kühlung Energie zuzuführen ist. Insbesondere weist die Kühleinheit dann einen mit Fremdenergie angetriebenen Lüfter auf. Es ergeben sich die üblichen Vorteile einer aktiven Kühlung, z.B. kann dadurch der Bauraum für die Kühleinheit gegenüber einer passiven Kühlung mit gleicher Kühlleistung reduziert werden.In an alternative embodiment, the cooling unit is an active cooling unit. “Active” means that energy must be supplied to the cooling unit for cooling. In particular, the cooling unit then has a fan driven by external energy. The usual advantages of active cooling result, e.g. the installation space for the cooling unit can be reduced compared to passive cooling with the same cooling capacity.

Ein Gerätesystem enthält die Kühleinheit und das Gerätemodul eines erfindungsgemäßen Gerätes, wobei die Kühleinheit (noch) nicht mit dem Gerätemodul verbunden ist, also das Gerät diesbezüglich nicht endmontiert ist. Das Gerätesystem enthält also das Gerätemodul des Gerätes und die Kühleinheit des Gerätes, die hier eine erste Kühleinheit darstellt, jeweils als separate Komponenten. Das Gerätesystem enthält als weitere Komponente mindestens eine zweite Kühleinheit für das selbe Gerätemodul. Jede der Kühleinheiten ist wahlweise mit dem Gerätemodul verbindbar, um so ein jeweiliges (endmontiertes) Gerät zu bilden. Das Gerätesystem stellt somit einen Modulsatz zur Erstellung eines Gerätes dar, bei dem eine Auswahl einer gewünschten Kühleinheit für das selbe Gerätemodul stattfinden kann. Es ergeben sich die üblichen Vorteile modularer Systeme, insbesondere kann ein einziger Typ von Gerätemodul vorgehalten werden, um in Kombination mit verschiedenen Kühleinheiten verschiedene Geräte für jeweilige Einbausituationen / -bedingungen schaffen zu können.A device system contains the cooling unit and the device module of a device according to the invention, whereby the cooling unit is not (yet) connected to the device module, i.e. the device is not finally assembled in this regard. The device system therefore contains the device module of the device and the cooling unit of the device, which here represents a first cooling unit, each as separate components. The device system contains at least one additional component second cooling unit for the same device module. Each of the cooling units can optionally be connected to the device module to form a respective (finally assembled) device. The device system thus represents a module set for creating a device in which a desired cooling unit can be selected for the same device module. The usual advantages of modular systems arise, in particular a single type of device module can be kept in order to be able to create different devices for respective installation situations/conditions in combination with different cooling units.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen mindestens zwei der Kühleinheiten unterschiedliche Kühlleistungen auf. Das Gerätesystem dient damit zur wahlweisen bedarfsgerechten Erstellung unterschiedlicher Geräte, die hinsichtlich des Gerätemoduls identisch, hinsichtlich der Kühlleistungen jedoch unterschiedlich sind.In a preferred embodiment, at least two of the cooling units have different cooling capacities. The device system is therefore used to create different devices as needed, which are identical in terms of the device module, but differ in terms of cooling performance.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist mindestens eine der Kühleinheiten eine aktive und mindestens eine der Kühleinheiten eine passive Kühleinheit. Das Gerätesystem dient damit zur wahlweisen bedarfsgerechten Erstellung unterschiedlicher Geräte, die aktiv oder passiv gekühlt sind.In a preferred embodiment, at least one of the cooling units is an active cooling unit and at least one of the cooling units is a passive cooling unit. The device system is used to create different devices that are actively or passively cooled, depending on your needs.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen mindestens zwei der Kühleinheiten unterschiedliche Bauräume auf. Die Unterschiedlichkeit besieht sich hierbei auf Form, Größe, Ausdehnung usw. des Bauraumes. Das Gerätesystem dient damit zur wahlweisen bedarfsgerechten Erstellung unterschiedlicher Geräte, die hinsichtlich des Gerätemoduls identisch, hinsichtlich ihres Bauraumes jedoch unterschiedlich sind.In a preferred embodiment, at least two of the cooling units have different installation spaces. The difference here relates to the shape, size, extent, etc. of the installation space. The device system is therefore used to create different devices as needed, which are identical in terms of the device module, but different in terms of their installation space.

In einer bevorzugten Ausführungsform weisen mindestens zwei der Kühleinheiten unterschiedliche Befestigungsmittel zur Befestigung an - insbesondere unterschiedlichen - Tragstrukturen auf. Das Gerätesystem dient damit zur wahlweisen bedarfsgerechten Erstellung unterschiedlicher Geräte, die hinsichtlich des Gerätemoduls identisch, hinsichtlich ihres Befestigungsmittels und damit ihrer bestimmungsgemäßen Montagemöglichkeiten im Flugzeug jedoch unterschiedlich sind. Die Montage der unterschiedlichen Geräte mit dem gleichen oder selben Gerätemodul kann somit innerhalb des Flugzeuges an unterschiedlichen Montageposition oder auch in unterschiedlichen Flugzeugen bzw. Flugzeugtypen erfolgen.In a preferred embodiment, at least two of the cooling units have different fastening means for fastening to - in particular different - support structures. The device system is therefore used to create different devices as needed, which are identical in terms of the device module, but are different in terms of their fastening means and thus their intended mounting options in the aircraft. The assembly of the different devices with the same or the same device module can therefore take place within the aircraft at different assembly positions or in different aircraft or aircraft types.

Die Erfindung beruht auf folgenden Erkenntnissen, Beobachtungen bzw. Überlegungen und weist noch die nachfolgenden Ausführungsformen auf. Die Ausführungsformen werden dabei teils vereinfachend auch „die Erfindung“ genannt. Die Ausführungsformen können hierbei auch Teile oder Kombinationen der oben genannten Ausführungsformen enthalten oder diesen entsprechen und/oder gegebenenfalls auch bisher nicht erwähnte Ausführungsformen einschließen.The invention is based on the following findings, observations and considerations and also has the following embodiments. To simplify matters, the embodiments are sometimes also called “the invention”. The embodiments can also contain parts or combinations of the above-mentioned embodiments or correspond to them and/or possibly also include previously unmentioned embodiments.

Die Erfindung beruht auf der Idee, ein luftfahrttaugliches Gerät, insbesondere eine Projektionseinheit für die Flugzeugkabine, zu entwickeln und technisch zu verifizieren. Dabei ist das Gerät so zu entwerfen, das in unterschiedlichen Einbaulagen/-bedingungen die Funktion gewährleistet ist.The invention is based on the idea of developing and technically verifying a device suitable for aviation, in particular a projection unit for the aircraft cabin. The device must be designed in such a way that functionality is guaranteed in different installation positions/conditions.

Die Erfindung beruht auf der grundlegenden Idee,

1.) ein/einen - insbesondere existierendes/existierenden - Gerätemodul bzw. Gerätekern zu verwenden,
2.) ein luftfahrttaugliches Gehäuse (bzw. Basiseinheit, Gerätemodul) zu entwickeln, um das Gerätemodul bzw. den Gerätekern zu schützen. Die Basiseinheit (Gerätemodul) bietet dabei die Schnittstelle (Koppelstruktur / Kühlschnittstelle) zu einer austauschbaren Kühleinheit.
3.) eine austauschbare Kühleinheit zu entwickeln, welche an der Basiseinheit befestigt werden kann bzw. - insbesondere bei endmontiertem Gerät - befestigt ist und thermisch angekoppelt ist. Die Kühleinheit kann dabei sowohl aktiv als auch passiv sein.

The invention is based on the basic idea,

1.) to use a device module or device core - in particular an existing device module,
2.) to develop an aviation-grade housing (or base unit, device module) to protect the device module or the device core. The base unit (device module) provides the interface (coupling structure/cooling interface) to an exchangeable cooling unit.
3.) to develop an exchangeable cooling unit, which can be attached to the base unit or - especially when the device is finally assembled - is attached and is thermally coupled. The cooling unit can be both active and passive.

Gemäß der Erfindung kann - durch die austauschbare Kühleinheit - das Grundgerät (Gerätemodul) in verschiedenen Einbaulagen/-bedingungen im Flugzeug, insbesondere in einer Flugzeugkabine, verwendet werden. Dazu ist lediglich eine, an die unterschiedlichen Einbaulagen/-bedingungen optimierte austauschbare Kühleinheit (aktiv oder passiv) notwendig.According to the invention - through the replaceable cooling unit - the basic device (device module) can be used in different installation positions/conditions in the aircraft, in particular in an aircraft cabin. All that is required is a replaceable cooling unit (active or passive) that is optimized for the different installation positions/conditions.

Die Erfindung besteht somit unter anderem darin,

- ein Grundgerät (Gerätemodul, zum Beispiel Projektor) zu entwickeln, welches in allen (zumindest allen projektierten) Einbaulagen/-bedingungen verwendet werden kann,
- eine austauschbare Kühleinheit vorzusehen, welche auf die (konkrete bzw. projektierte bzw. spezielle) Einbaulage/-bedingung optimiert ist,
- durch die austauschbare Kühleinheit auch die mechanische Schnittstelle zum Flugzeug bzw. zur Kabine bereitzustellen.

The invention therefore consists, among other things, in

- to develop a basic device (device module, for example projector) which can be used in all (at least all planned) installation positions/conditions,
- to provide an exchangeable cooling unit that is optimized for the (specific or planned or special) installation position/condition,
- also provide the mechanical interface to the aircraft or cabin through the replaceable cooling unit.

Gemäß der Erfindung ergibt sich damit ein variables Kühlkonzept für ein luftfahrttaugliches elektronisches Gerät. Eine austauschbare Kühleinheit (aktiv oder passiv) ist vorgesehen, um je nach Bedarf und Gegebenheit der Einbaubedingungen ein elektronisches Gerät (bzw. Gerätemodul) kühlen zu können. Zusätzlich bietet die Kühleinheit die mechanische Schnittstelle zum Flugzeug. Das elektronische Gerätemodul (Basiseinheit) bleibt unverändert.According to the invention, this results in a variable cooling concept for an electronic device suitable for aviation. An exchangeable cooling unit (active or passive) is provided to suit the needs and installation conditions to be able to cool an electronic device (or device module). In addition, the cooling unit provides the mechanical interface to the aircraft. The electronic device module (base unit) remains unchanged.

Weitere Merkmale, Wirkungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der Erfindung sowie der beigefügten Figuren. Dabei zeigen, jeweils in einer schematischen Prinzipskizze:

1 ein elektronisches Gerätemodul gemäß der Erfindung,
2 ein Gerät mit passiver Kühleinheit und Gerätemodul aus 1 und damit einen Teil eines erfindungsgemäßen Gerätesystems,
3 ein alternatives Gerät mit demselben Gerätemodul aus 1 und 2, aber aktiver Kühleinheit und damit einen anderen Teil des erfindungsgemäßen Gerätesystems.

Further features, effects and advantages of the invention result from the following description of a preferred exemplary embodiment of the invention and the attached figures. Show, each in a schematic principle sketch:

1 an electronic device module according to the invention,
2 a device with a passive cooling unit and device module 1 and thus a part of a device system according to the invention,
3 an alternative device with the same device module 1 and 2 , but active cooling unit and thus another part of the device system according to the invention.

1 zeigt ein elektronisches Gerätemodul 2 (Basiseinheit) zum Festeinbau (in der Figur symbolisch durch einen Doppelpfeil angedeutet) an einer Tragstruktur 4 eines nicht weiter dargestellten Flugzeuges 6. Eine tatsächliche Befestigung ist allerdings hier nicht vorhanden. Das Gerätemodul 2 ist ein Projektor zur Erzeugung einer nur angedeuteten Lichtprojektion 20 in einem Innenraum des Flugzeuges 6. Das Gerätemodul 2 enthält ein Gehäuse 8 sowie einen (hier nur gestrichelt angedeuteten) Gerätekern 10, der am - hier im - Gehäuse 8 angeordnet und somit geschützt ist. Der Gerätekern 10 ist also im Gehäuse 8 aufgenommen. Im Beispiel ist der Gerätekern 10 ein Projektorkern bzw. eine projection engine. 1 shows an electronic device module 2 (base unit) for permanent installation (symbolically indicated in the figure by a double arrow) on a support structure 4 of an aircraft 6, not shown. However, there is no actual attachment here. The device module 2 is a projector for generating an only indicated light projection 20 in an interior of the aircraft 6. The device module 2 contains a housing 8 and a device core 10 (here only indicated by dashed lines), which is arranged on - here in - the housing 8 and is therefore protected is. The device core 10 is therefore accommodated in the housing 8. In the example, the device core 10 is a projector core or a projection engine.

Das Gerätemodul 2 enthält eine mechanische Koppelstruktur 12, hier zweigeteilt, in Form von je vier Gewindebohrungen auf jeder der Seitenwände 18a,b (in 1 ist nur eine der beiden sichtbar). Die Koppelstruktur 12 dient zur mechanischen Befestigung einer Kühleinheit 14 (siehe 2 und 3) am Gehäuse 8 bzw. am Gerätekern 10. Hierzu weist die Kühleinheit 14 eine (zweigeteilte) Gegenstruktur 13 auf. Die Koppelstruktur 12 bildet damit eine mechanische Schnittstelle zur (austauschbaren, siehe unten) Kühleinheit 14.The device module 2 contains a mechanical coupling structure 12, here divided into two, in the form of four threaded holes on each of the side walls 18a, b (in 1 only one of the two is visible). The coupling structure 12 is used to mechanically fasten a cooling unit 14 (see 2 and 3 ) on the housing 8 or on the device core 10. For this purpose, the cooling unit 14 has a (two-part) counterstructure 13. The coupling structure 12 thus forms a mechanical interface to the (replaceable, see below) cooling unit 14.

Beim Betrieb des Gerätemoduls 2 ist der Gerätekern 10 zu kühlen. Das Gerätemodul 2 weist daher außerdem eine zweigeteilte Kühlschnittstelle 16 auf, hier in Form der Flachseiten der beiden Seitenwände 18a,b des Gehäuses 8. Die Kühlschnittstelle 16 ist mit dem Gerätekern 10 thermisch gekoppelt, um Abwärme vom Gerätekern 10 zur Kühlschnittstelle 16 abzutransportieren. Die Kühlschnittstelle 16 dient zur thermischen Kopplung mit der (montierten) Kühleinheit 14, um die abtransportierte Abwärme an die Kühleinheit 14 weiterzugeben. Hierzu weist die Kühleinheit 14 eine Gegenschnittstelle 17 (Anlagefläche zur flächigen Anlage an der Seitenwand 18a,b) auf.When operating the device module 2, the device core 10 must be cooled. The device module 2 therefore also has a two-part cooling interface 16, here in the form of the flat sides of the two side walls 18a, b of the housing 8. The cooling interface 16 is thermally coupled to the device core 10 in order to transport waste heat from the device core 10 to the cooling interface 16. The cooling interface 16 serves for thermal coupling with the (mounted) cooling unit 14 in order to pass on the removed waste heat to the cooling unit 14. For this purpose, the cooling unit 14 has a counter interface 17 (contact surface for flat contact with the side wall 18a, b).

2 zeigt ein erfindungsgemäßes Gerät 22 mit dem Gerätemodul 2 aus 1 sowie einer Kühleinheit 14 zur Kühlung des Gerätemoduls 2 bzw. des Gerätekerns 10. Die Kühleinheit 14 ist hier zweiteilig ausgeführt, wobei jeweils ein Teil an einer der Seitenwände 18a,b mechanisch befestigt ist. Im Folgenden wird nur der erste Teil der Kühleinheit 14 an der Seitenwand 18a erläutert, die Ausführungen gelten sinngemäß auch für den zweiten Teil an der Seitenwand 18b. 2 shows a device 22 according to the invention with the device module 2 1 and a cooling unit 14 for cooling the device module 2 or the device core 10. The cooling unit 14 is designed here in two parts, with one part being mechanically fastened to one of the side walls 18a, b. Only the first part of the cooling unit 14 on the side wall 18a is explained below; the statements also apply mutatis mutandis to the second part on the side wall 18b.

Zur mechanischen Kopplung mit der Koppelstruktur 12 weist die Kühleinheit 14 eine Gegenstruktur 13 auf, hier eine Befestigungsplatte und vier Schrauben zur Verschraubung in den oben genannten Gewindebohrungen. Zur thermischen Kopplung mit der Kühlschnittstelle 16 weist die Kühleinheit 14 die Gegenschnittstelle 17, hier eine flächige Anlagefläche für die Seitenwand 18a, auf.For mechanical coupling with the coupling structure 12, the cooling unit 14 has a counterstructure 13, here a fastening plate and four screws for screwing into the threaded holes mentioned above. For thermal coupling with the cooling interface 16, the cooling unit 14 has the counter interface 17, here a flat contact surface for the side wall 18a.

Die Kühleinheit 14 weist außerdem ein Befestigungsmittel 24 zur Befestigung der Kühleinheit 14 an der Tragstruktur 4 auf. Auch das Befestigungsmittel 24 ist hier zweigeteilt, d.h. jeder Teil der Kühleinheit 14 ist für sich mit einem Befestigungsmittel 24 ausgerüstet. Im Beispiel ist daher nicht das Gerätemodul 2 selbst unmittelbar mechanisch an der Tragstruktur 4 befestigt, sondern vermittels der Koppelstruktur 12 und Gegenstruktur 13 an der Kühleinheit 14 befestigt. Erst letztere ist an der Tragstruktur 4 befestigt, sodass eine indirekte Befestigung des Gerätemoduls 2 über die Kühleinheit 14 an der Tragstruktur 4 erfolgt. Das Gerätemodul 2 ist also ausschließlich über die Koppelstruktur 12 vermittels der Kühleinheit 14 an der Tragstruktur 4 fest im Flugzeug eingebaut.The cooling unit 14 also has a fastening means 24 for fastening the cooling unit 14 to the support structure 4. The fastening means 24 is also divided into two parts here, i.e. each part of the cooling unit 14 is equipped with a fastening means 24. In the example, the device module 2 itself is therefore not directly mechanically attached to the support structure 4, but is attached to the cooling unit 14 by means of the coupling structure 12 and counter-structure 13. Only the latter is attached to the support structure 4, so that the device module 2 is indirectly attached to the support structure 4 via the cooling unit 14. The device module 2 is therefore permanently installed in the aircraft exclusively via the coupling structure 12 by means of the cooling unit 14 on the support structure 4.

In 2 ist die Kühleinheit 14 eine passive Kühleinheit, die ihre Kühlleistung durch Kühlrippen 26 und Konvektion von kühlender Luft bzw. Abstrahlung von Wärme erzielt.In 2 the cooling unit 14 is a passive cooling unit that achieves its cooling performance through cooling fins 26 and convection of cooling air or radiation of heat.

3 zeigt eine alternative Ausführung eines Geräts 22 mit dem selben Gerätemodul 2 aus 2. Die Kühleinheit 14 aus 2 ist hier durch eine alternative Kühleinheit 14 (ebenfalls zweiteilig wie in 2) ersetzt, welche als aktive Kühleinheit 14 ausgeführt ist. Diese bewirkt ihre Kühlleistung hauptsächlich durch einen elektrischen Ventilator 28. 3 shows an alternative version of a device 22 with the same device module 2 2 . The cooling unit 14 off 2 is here by an alternative cooling unit 14 (also in two parts as in 2 ), which is designed as an active cooling unit 14. This achieves its cooling performance mainly through an electric fan 28.

Gegenstruktur 13 und Gegenschnittstelle 17 sind wie in 2 ausgeführt. Das (hier auch nur symbolisch angedeutete) Befestigungsmittel 24 ist allerdings von dem aus 2 verschieden und dient dazu, das selbe Gerätemodul 2 dank der anderen Kühleinheit 14 nun auch an einer anderen Tragstruktur 4 des Flugzeugs 6 zu befestigen.Counter structure 13 and counter interface 17 are as in 2 executed. However, the fastening means 24 (which is also only indicated symbolically here) is from that 2 different and serves to attach the same device module 2 to another support structure 4 of the aircraft 6 thanks to the other cooling unit 14.

Die 2 und 3 zusammen zeigen ein Gerätesystem 30, welches vorliegend das einzige bzw. selbe Gerätemodul 2 sowie die beiden unterschiedlichen Kühleinheiten 14 aus den 2 (erste Kühleinheit 14) und 3 (zweite Kühleinheit 14) enthält. Gerätemodul 2 und Kühleinheiten 14 sind dabei im Gerätesystem 30 noch nicht verbunden, sondern liegen als Einzelteile bzw. Module bzw. Komponenten vor. Jede der Kühleinheiten 14 ist jeweils mit dem Gerätemodul 2 mechanisch und thermisch verbindbar.The 2 and 3 together show a device system 30, which in the present case has the only or the same device module 2 as well as the two different cooling units 14 from the 2 (first cooling unit 14) and 3 (second cooling unit 14). Device module 2 and cooling units 14 are not yet connected in the device system 30, but are present as individual parts or modules or components. Each of the cooling units 14 can be mechanically and thermally connected to the device module 2.

Dank des Gerätesystems 30 wird daher die austauschbare Kühleinheit 14 (2,3) über eine geeignete Schnittstelle (Koppelstruktur 12, Kühlschnittstelle 16) mit einer Basiseinheit (selbes Gerätemodul 2, hier Projektor) mit einem Gehäuse 8 mit für den Anwendungsfall ausreichender Steifigkeit inklusive Leuchtmittel 32 (z.B. LED, light emitting diode) und Optik 34, verbunden. Die austauschbare Kühleinheit 14 bietet den Vorteil, dass diese auf die individuellen Einbaulagen/-bedingungen angepasst werden kann ohne dass dafür ein neues Grundgerät (Gerätemodul 2) benötigt wird. Die Kühleinheit 14 kann dabei passiv, d.h. durch natürliche Konvektion und Strahlung mittels Lamellen-, Stift-Kühlkörper (bzw. hier Kühlrippen 26), ausgeführt werden als auch aktiv mit zusätzlichem Lüfter (Ventilator 28). Des Weiteren verfügt die austauschbare Kühleinheit 14 über die mechanische Schnittstelle (Befestigungsmittel 24) zur Kabine (Tragstruktur 4).Thanks to the device system 30, the replaceable cooling unit 14 ( 2 , 3 ) via a suitable interface (coupling structure 12, cooling interface 16) with a base unit (same device module 2, here projector) with a housing 8 with sufficient rigidity for the application, including light source 32 (e.g. LED, light emitting diode) and optics 34. The replaceable cooling unit 14 offers the advantage that it can be adapted to the individual installation positions/conditions without the need for a new basic device (device module 2). The cooling unit 14 can be designed passively, ie through natural convection and radiation using fins, pin heat sinks (or here cooling fins 26), or actively with an additional fan (fan 28). Furthermore, the replaceable cooling unit 14 has the mechanical interface (fastening means 24) to the cabin (support structure 4).

Die beiden Kühleinheiten 14 unterscheiden sich dadurch, dass die erste eine passive, die zweite eine aktive Kühleinheit 14 ist und dass sie unterschiedliche Bauräume (erste: größer, zweite: kleiner) aufweisen und dass sie unterschiedliche Befestigungsmittel 24 aufweisen.The two cooling units 14 differ in that the first is a passive cooling unit 14, the second is an active cooling unit 14 and that they have different installation spaces (first: larger, second: smaller) and that they have different fastening means 24.

BezugszeichenlisteReference symbol list

22: GerätemodulDevice module
44: TragstrukturSupport structure
66: FlugzeugAirplane
88th: GehäuseHousing
1010: GerätekernDevice core
1212: Koppelstrukturcoupling structure
1313: GegenstrukturCounterstructure
1414: KühleinheitCooling unit
1616: KühlschnittstelleCooling interface
1717: GegenschnittstelleCounter interface
18a,b18a,b: SeitenwandSide wall
2020: LichtprojektionLight projection
2222: GerätDevice
2424: BefestigungsmittelFasteners
2626: Kühlrippecooling fin
2828: Ventilatorfan
3030: GerätesystemDevice system
3232: LeuchtmittelLight bulbs
3434: Optikoptics

Claims

Device (22), with an electronic device module (2) for permanent installation on a support structure (4) of an aircraft (6), and with a cooling unit (14) for cooling the device module (2), - wherein the device module (2) contains a housing (8) and an electronic device core (10) to be cooled at least in one operating state, which is arranged in the housing (8), the device core (10) being accommodated in the housing (8), - wherein the device module (2) has a mechanical coupling structure (12) which is designed to fasten the cooling unit (14) by means of a counter-structure (13) formed on the cooling unit (14), - wherein the device module (2) has a cooling interface (16), which is thermally coupled at least to the device core (10), and which is designed for thermal coupling with the cooling unit (14) by means of a counter interface (17) formed on the cooling unit (14). , - wherein the cooling unit (14) has a fastening means (24) for the intended permanent installation of the device module (2) by means of the cooling unit (14) on the support structure (4).

Device (22). Claim 1 , characterized in that the device module (2) is a projector for generating a light projection (20) in an interior of the aircraft (6) and the device core (10) is a projector core.

Device (22) according to one of the Claims 1 until 2 , characterized in that the cooling unit (14) is a passive cooling unit (14).

Device (22) according to one of the Claims 1 until 2 , characterized in that the cooling unit (14) is an active cooling unit (14).

Device (22) according to one of the preceding claims, characterized in that the cooling unit (14) is replaceable.

Device (22) according to one of the preceding claims, characterized in that the housing (8) has two side walls (18a, b) and the cooling unit (14) is designed in two parts, with one part on one of the side walls (18a, b). is mechanically fastened, with the coupling structure (12), the counterstructure (13) and the cooling interface (16) also being designed in two parts.

Device (22). Claim 6 , characterized in that the mechanical coupling structure (12) is designed in the form of four threaded holes on each of the side walls 18a, b and the counter structure 13 is a fastening plate and the cooling unit 14 has four screws for screwing into the threaded holes.