JP2007009998A - フローティングナット、プリント基板及び構造体 - Google Patents

Abstract

【課題】 累積公差を吸収可能なフローティングナットとプリント基板、及びプリント基板間のコネクタにストレスを生じさせること無く筐体に固定できる構造体を得る。
【解決手段】 まず、筐体６にコネクタｆ２の実装されたプリント基板５を固定した状態で、コネクタｆ１付きのプリント基板３を、コネクタｆ１、ｆ２同士で嵌め合わせることで接続する。次に、筐体６に筐体８をインロー（即ち、互いの凹凸部）g1、g2を利用して嵌め込む。そして、ネジ９，１０を、筐体８のネジ穴h1、h2を介してコネクタ付きプリント基板３のフローティングナット穴ｉ１、ｉ２に差込み、フローティングナット４ａ、４ｂと螺着させることで、プリント基板３を筐体８に締め付け固定する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、フローティングナット、及びそれを取り付けたプリント基板、並びにフローティングナットを用いてコネクタの実装されたプリント基板を筐体に固定した構造体に関するものである。

まず、背景技術として、プリント基板にナットを単体で半田付けにて実装し、電子部品をプリントプリント基板に固定することを特徴とする方法があった（特許文献１参照）。

この方法によると、ナットはあくまでプリント基板上に固定された状態で位置が決まるため、電子部品との固定にネジを使用した場合、ネジの中心軸が、プリント基板の穴径公差、プリント基板の設置誤差、ナットの外形寸法公差、ナットの設置誤差、電子部品の穴位置の寸法公差などの累積公差による中心軸ズレが生じる。これにより、電子部品のネジ穴とプリント基板上のナットとの中心軸ズレにより取付けることができない、又は無理に取付けることにより電子部品にストレスが加わり信頼性が落ちるという問題が生じていた。

一方、上記のような累積公差を吸収するため、フローティングナットを用いる方法が提案されてきた。従来のフローティングナットは、主に、板金部品に対してかしめ付ける方法によって構成された特徴を持っている（特許文献２参照）。

しかし、かしめ付けでは、かしめる部品に対して大きな応力がかかるため、電子部品を実装した基板等に対しては、基板上の配線パターン及び電子部品の破損等の不安要素が生じ、信頼性に欠けるといった問題があった。
又、かしめ付けを行う構造上、部品の外形が大きくなってしまう特徴を持つため、電子部品を基板に配置設計する場合には、配置面積を考慮するうえで大きな妨げになる問題があった。

又、基板間コネクタを用いて２枚の基板を固定する方法として、それぞれの基板と筐体をタッピンネジによって固定し、コネクタ同士を嵌め合わせる方法を一般的に用いている。但し、この基板間コネクタが面実装タイプの場合には、コネクタ同士の嵌め合い許容値は非常にシビアな値であった。
このシビアな許容値内に納めるため、累積公差を吸収させる方法として、従来は、例えばフローティングコネクタの使用、及び筐体同士の嵌め合いインローのクリアランス量に余裕を持たせる事などで対応している（特許文献３参照）。

しかし、フローティングコネクタはその構造上、外形が大きく、実装面積に制約が発生する。又、フローティングコネクタは種類が少なく、選定範囲が狭くなる。
又、筐体のインローのクリアランスによって累積公差を吸収する方法では、そのクリアランス量が筐体同士の嵌め合いズレに繋がる為、筐体を嵌め合わせた場合に製品としてのデザイン性及び見栄えが悪くなるといった問題点がある。

特開平９−１３７８１５号公報 特開２００３−１８１５８７号公報 特開２００３−２９５９０９号公報

本発明は、上記従来技術における問題点を解決するためになされたものであって、累積公差を吸収可能なフローティングナット及びそれを取り付けたプリント基板、並びに、複数のプリント基板がコネクタにより互いに接続されているにもかかわらず、当該コネクタにストレスを与えることなく筐体にプリント基板を固定可能な構造体を得ることを目的とする。

本発明に係るフローティングナットは、貫通形成された取付け部材とこの取付け部材により覆われることで可動領域が確保されたナットとを備えたプリント基板用のものである。

本発明に係るプリント基板は、前記フローティングナットが取付け部材により取り付けられているものである。

本発明に係る構造体は、それぞれコネクタを実装した複数のプリント基板が筐体に収められたものであって、前記複数のプリント基板は前記コネクタ同士が接続されることで互いに電気的に接続され、かつ、前記複数のプリント基板のいずれか一つは前記フローティングナットを用いて前記筐体に固定されているものである。

本発明に係るフローティングナット及びプリント基板によれば、累積公差を吸収できるという効果を奏する。

又、本発明に係る構造体によれば、複数のプリント基板がコネクタにより互いに接続されているにもかかわらず、当該コネクタにストレスを与えることなく筐体にプリント基板を固定することができるという効果を奏する。

実施の形態
図１は、本実施の形態におけるフローティングナットの平面図（ａ）、Ａ−Ａ断面図（ｂ）、正面図（ｃ）、Ｂ−Ｂ断面図（ｄ）、及び側面図（ｅ）を表している。この図に示されるように、ナット１が包み込む様に貫通形成された取付け金具２に覆われている。そのため、ナット１が取付け金具２に覆われた可動領域内でフローティングし自由に位置を変えることができる。Ａ−Ａ断面（ｂ）及びB−Ｂ断面（ｄ）に示すクリアランス量α１、α２は、ナット１がフローティングできる距離であり、この可動領域内でナットは可動となる。このクリアランス量によって、従来技術における部品間の組み合わせによる累積公差を、ネジの進入した位置にナットがフローティングする事で、吸収する効果がある。

図２は、図１示した本実施の形態におけるフローティングナットの廻り止め効果を説明するための図である。
図２に示す様に、取付け金具２に覆われた可動領域内でナット１が廻ろうとした時、ナット１の外径寸法ａと取付け金具２の外径寸法ｂとの関係がａ＞ｂとなっているため、ナット１の廻り止めの効果がある。これにより、工具によってナットを保持しなくてもネジの締め付け固定が可能となる。

図３は、本実施の形態における図１、２にて示したフローティングナット４をプリント基板３に取り付ける状態を示す図である。
この図に示すように、プリント基板３の穴ｄ１、ｄ２にフローティングナット４のリードピンｃ１、ｃ２を挿入し、このリードピンｃ１、ｃ２をフローティングナット本体が実装される面とは反対側の面ｅ１、ｅ２で半田付けすることによってプリント基板３に固定している。これにより、かしめ付け等に用いる特別な工具を使用する必要もなく、又かしめ付け構造に比べて構造が単純であることからフローティングナット４の外形をコンパクトにすることが可能となり、プリント基板３へのその他の部品（例えば、コネクタｆ１）の実装面積を広く使うことができる効果がある。

図4は、本実施の形態にかかる構造体の構成を示す図であり、当該構造体が分解された状態の図である。この図においては、図３に示したフローティングナット４とコネクタｆ１を実装したプリント基板３を用いた構成例を示している。
以下に、当該構造体の構成を説明するため、当該構造体の製造工程を順を追って説明する。まず、筐体６にコネクタｆ２の実装されたプリント基板５を固定した状態で、図3に示したコネクタｆ１付きのプリント基板３を、コネクタｆ１、ｆ２同士で嵌め合わせることで接続する。次に、筐体６に筐体８をインロー（即ち、互いの凹凸部）ｇ１、ｇ２を利用して嵌め込む。そして、ネジ９，１０を、筐体８のネジ穴ｈ１、ｈ２を介してコネクタ付きプリント基板３のフローティングナット穴ｉ１、ｉ２に差込み、フローティングナット４ａ、４ｂと螺着させることで、プリント基板３を筐体８に締め付け固定する。

本実施の形態に係る構造体においては、コネクタｆ１、ｆ２を直接嵌め合わせた場合においても、コネクタｆ１、ｆ２及びプリント基板３，５にストレスの無い状態で、プリント基板３を筐体８にフローティングナット４ａ、４ｂを介して固定することができる。
更に、コネクタｆ１、ｆ２を嵌め合わせた場合に、プリント基板３のネジ位置であるフローティングナット穴ｉ１、ｉ２と筐体８のネジ穴位置ｈ１、ｈ２にズレを生じさせていたとしても、ナット１がフローティングすることで、コネクタｆ１、ｆ２にストレスが加えること無くそのままの位置で固定できる。よって、コネクタｆ１、ｆ２同士の嵌め合わせに接触信頼性を得られる効果がある。

又、本実施の形態においては、バネ性を持った取付け金具を使用し、その弾性力を利用いてフローティングナット４をプリント基板３に取り付けてもよく、このようにすることで取り付け作業性が向上する。
又、取付け金具２とプリント基板３とにそれぞれネジ穴を設けて、これにネジを通してフローティングナット4をプリント基板3に取り付けても良い。このようにすることで、半田やリードピンを用いた固定方法に比べて、フローティングナット４（４ａ、４ｂ）をより強固にプリント基板３に固定することができる。

以上のように、本発明にかかるフローティングナットはプリント基板を固定する部品に適している。又、本発明にかかるプリント基板はコネクタを用いた接続に適している。又、本発明にかかる構造体は、複数のプリント基板を電気的に接続させて筐体内に収めた電気的装置に適している。

本実施の形態にかかるフローティングナットの構成を示す図である。 本実施の形態にかかるフローティングナットの廻り止め効果を説明するための図である。 本実施の形態にかかるフローティングナットをプリント基板に取り付ける状態を示す図である。 本実施の形態にかかる構造体の構成を示す図である。

符号の説明

１ ナット
２ 取付け金具
３ プリント基板
４、４ａ、４ｂ フローティングナット
５ 基板
６、８ 筐体
９、１０ ネジ
ａ ナットの最大径
ｂ 可動領域の最小径
ｃ１、ｃ２ リードピン
ｄ１、ｄ２ 穴
ｅ１、ｅ２ フローティングナット本体が実装される面とは反対側の面
ｆ１、ｆ２ コネクタ
ｇ１、ｇ２ インロー
ｈ１、ｈ２ ネジ穴
ｉ１、ｉ２ フローティングナット穴
α１、α２ クリアランス量

Claims (4)

1. 貫通形成された取付け部材とこの取付け部材により覆われることで可動領域が確保されたナットとを備えたプリント基板用のフローティングナット。
2. 可動領域の最小径がナットの最大径よりも小さいことを特徴とする請求項１に記載のフローティングナット。
3. 請求項１又は２に記載のフローティングナットが、取付け部材により取り付けられていることを特徴とするプリント基板。
4. それぞれコネクタを実装した複数のプリント基板が筐体に収められた構造体であって、
   前記複数のプリント基板は前記コネクタ同士が接続されることで互いに電気的に接続され、かつ、前記複数のプリント基板のいずれか一つは請求項１又は２に記載のフローティングナットを用いて前記筐体に固定されていることを特徴とする構造体。

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