JP5939337B1

JP5939337B1 - 締結部品および締結部品の形成方法

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Publication number: JP5939337B1
Application number: JP2015109942A
Authority: JP
Inventors: 謙二奥村
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2015-05-29
Filing date: 2015-05-29
Publication date: 2016-06-22
Anticipated expiration: 2035-05-29
Also published as: WO2016194329A1; JP2016223514A; US20180156256A1; CN107614897A

Abstract

【課題】取り付け対象の部材に簡単に取り付けることができ、しかも、抜け止めに対する信頼性の向上と部品の小型化を図ることができる締結部品を提供する。【解決手段】締結部品１は、取り付け対象の部材に形成されている貫通孔に挿通されるピン本体３を有する。ピン本体３は、対を成す弾性部位１２Ａ，１２Ｂと、係止部１４Ａ，１４Ｂとを有している。弾性部位１２Ａ，１２Ｂは、ピン本体３が貫通孔に挿入する際に先端となる先端部１１から貫通孔に挿入する方向に沿う方向に伸長している間隙１３を介して並設され、かつ、先端が自由端と成し弾性変形する。係止部１４Ａ，１４Ｂは、各弾性部位１２Ａ，１２Ｂの自由端側から、弾性部位１２Ａ，１２Ｂの自由端の撓み変位方向に交差する方向に互いに逆向きに張り出している。【選択図】図１

Description

本発明は、例えば装置を構成する構成部材間を締結する部品に関する。

例えば、回路基板に搭載されている半導体素子等の発熱部品を冷却するために、回路基板にはヒートシンクが装着される場合がある。回路基板にヒートシンクを取り付ける構造には様々な構造が提案されている。特許文献１には、その提案の一つが開示されている。特許文献１では、次のような締結部品（プッシュピン）を利用してヒートシンクが回路基板に取り付けられている。すなわち、図１０は、特許文献１に開示されている締結部品を模式的に表す図である。

図１０の例では、ヒートシンク１００は、回路基板１０１の基板面に搭載された発熱部品（例えば半導体素子）１０２の上側に配置された状態でもって、締結部品１０４によって回路基板１０１に取り付けられる。ヒートシンク１００および回路基板１０１には、締結部品１０４が挿通される貫通孔１０６，１０７が形成されている。

締結部品１０４は、貫通孔１０６，１０７に挿通可能な軸本体１１０を有している。軸本体１１０の一端側は、当該軸本体１１０を貫通孔１０６，１０７に挿入する際に先端となる先端部１１１であり、貫通孔１０６，１０７に挿入しやすいように先細りテーパ形状となっている。軸本体１１０の他端側には鍔部１１２が形成されている。

さらに、軸本体１１０には、回路基板１０１の貫通孔１０７に挿通した際に回路基板１０１から図１０の下方側に突出する部分に、係止部１１３が形成されている。係止部１１３は複数の弾性片１１４を有している。これら弾性片１１４は、軸本体１１０の軸心に沿う方向に伸長しており、伸長先端側は自由端と成し、基端側は固定端と成している。弾性片１１４の伸長先端側は、基端側を基点にして、軸本体１１０の軸心に対して遠近する方向に弾性変形が可能である。なお、ここでは、弾性片１１４に押圧力が作用していない場合には弾性片１１４は図１０のような開いている態様となる。また、軸本体１１０の軸心に向かう方向の押圧力が弾性片１１４に作用することにより弾性片１１４の自由端側がその押圧力の作用方向に弾性変形し、弾性片１１４は閉じている態様となる。

係止部１１３は、弾性片１１４が閉じることにより、貫通孔１０６，１０７に挿通可能となる。また、貫通孔１０６，１０７を通り抜けた係止部１１３は、弾性片１１４が開くことにより、弾性片１１４の伸長先端が回路基板１０１における貫通孔１０７の開口端縁に係止する。これにより、締結部品１０４が貫通孔１０６，１０７から抜け落ちることが防止される（抜け止めされる）。

また、軸本体１１０の鍔部１１２側は、コイル状のばね１１５と嵌合している。ばね１１５は、鍔部１１２とヒートシンク１００の貫通孔１０６の開口端縁部との間に圧縮状態で配置され、鍔部１１２と、ヒートシンク１００とに付勢力を付与する。このばね１１５の付勢力と、この付勢力に基づいた係止部１１３から回路基板１０１への押圧力とによって、締結部品１０４は、回路基板１０１とヒートシンク１００とに固定される。

特開２０１４−１８３２５８号公報

図１０に表される締結部品１０４において、係止部１１３の弾性片１１４は、弾性変形が可能であることと、締結部品１０４を抜け止めできる力でもって回路基板１０１を押圧することとを実現する大きさが必要である。このために、締結部品１０４には、小型化が難しいという問題がある。

また、締結部品１０４の軸本体１１０を貫通孔１０６，１０７に挿通する場合には、複数の弾性片１１４が弾性変形する大きな押し込み力でもって軸本体１１０を貫通孔１０６，１０７に押し込む必要がある。その押し込み力に起因した衝撃がヒートシンク１００や回路基板１０１に加わることによりヒートシンク１００や回路基板１０１に悪影響を及ぼす虞がある。

本発明は上記課題を解決するために考え出された。すなわち、本発明の主な目的は、取り付け対象の部材に簡単に取り付けることができ、しかも、抜け止めに対する信頼性の向上と部品の小型化を図ることができる締結部品の技術を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の締結部品は、
取り付け対象の部材に形成されている貫通孔に挿通されるピン本体を有し、
前記ピン本体は、
前記貫通孔に挿入する際に先端となる先端部から前記貫通孔に挿入する方向に沿う方向に伸長している間隙を介して並設され、かつ、前記先端が自由端と成し弾性変形する対を成す弾性部位と、
前記各弾性部位の自由端側から、当該弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する方向に互いに逆向きに張り出している係止部と
を有しており、
前記各係止部は、前記弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する張り出し方向とは逆方向に変位するように前記各弾性部位が弾性変形することによって前記貫通孔に挿入可能になり、かつ、前記ピン本体が挿通している前記貫通孔の開口端縁に係止することによって前記ピン本体が前記貫通孔から抜け出ることを防止する。

また、本発明の締結部品の形成方法は、
取り付け対象の部材に形成されている貫通孔に挿通されるピン本体には、
前記貫通孔に挿入する際に先端となる先端部から前記貫通孔に挿入する方向に沿う方向に伸長している間隙を介して並設され、かつ、前記先端が自由端と成し弾性変形する対を成す弾性部位を形成し、
さらに、前記各弾性部位の自由端側から、当該弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する方向に互いに逆向きに張り出している係止部を形成する。

本発明によれば、取り付け対象の部材に簡単に取り付けることができ、しかも、抜け止めに対する信頼性の向上と部品の小型化を図ることができる締結部品を提供できる。

本発明に係る第１実施形態の締結部品を説明する三面図である。第１実施形態の締結部品を表す模式的な斜視図である。第１実施形態の締結部品を説明する図である。第１実施形態の締結部品における弾性部位の係止部を説明する図である。さらに、第１実施形態の締結部品における弾性部位の係止部を説明する図である。さらにまた、第１実施形態の締結部品における弾性部位の係止部を説明する図である。第１実施形態の締結部品の使用態様の一例を説明する図である。さらに、図７における締結部品の使用態様を説明する図である。本発明に係る第２実施形態の締結部品を説明する三面図である。特許文献１における締結部品の構成を説明する図である。

以下に、本発明に係る実施形態を図面を参照しつつ説明する。

＜第１実施形態＞
図１は、本発明に係る第１実施形態の締結部品を模式的に表す三面図である。図２は、図１における第１実施形態の締結部品を図１の下方側から見た斜視図である。第１実施形態の締結部品１は、ピン本体３と、鍔部４とを有している。

ピン本体３は、図３に表されるような取り付け対象の部材９に形成されている貫通孔１０に挿通される部位である。このピン本体３には、貫通孔１０に挿入する際に先端となる先端部１１から挿入方向Ｓに沿う方向に伸長している間隙（スリット）１３が形成されている。この間隙１３によって、ピン本体３には、間隙１３を介して並設されている対を成す弾性部位１２Ａ，１２Ｂが形成されている。これら弾性部位１２Ａ，１２Ｂは、先端側が自由端と成し、弾性変形可能となっている。この第１実施形態では、弾性部位１２Ａ，１２Ｂの自由端における撓み変位方向は、間隙１３に対して遠近する方向α（図１参照）である。なお、図１、図２および図３に表されている弾性部位１２Ａ，１２Ｂは、弾性変形していない状態である。

各弾性部位１２Ａ，１２Ｂの自由端側（先端側）には、当該弾性部位１２Ａ，１２Ｂから外向きに突出している係止部１４Ａ，１４Ｂが設けられている。ここで、図１に表されるように、弾性部位１２Ａ，１２Ｂの自由端が撓み変位する方向を方向αとし、方向αに直交する方向を方向βとする。係止部１４Ａ，１４Ｂは、間隙１３に対してほぼ線対称的な形状を備えているが、弾性部位１２Ａ，１２Ｂが弾性変形していない状態において、互いに方向βにずれるように配置されている。この状態において、係止部１４Ａ，１４Ｂは、ピン本体３が挿通される貫通孔１０の開口端縁に図３および図４に表されるように係止する。

また、弾性部位１２Ａ，１２Ｂは、間隙１３を狭め、かつ、係止部１４Ａ，１４Ｂの方向βのずれを無くすように弾性変形することによって、係止部１４Ａ，１４Ｂを図６の平面図に表されるような位置合わせ状態にできるように設計されている。つまり、図５のモデル図に表されるように、弾性部位１２Ａ，１２Ｂは、係止部１４Ａ，１４Ｂの方向βのずれを無くすγ方向に、かつ、間隙１３を狭めるδ方向に（つまり、Ｐ方向に）弾性変形できることによって、係止部１４Ａ，１４Ｂを位置合わせ状態にできる。係止部１４Ａ，１４Ｂは、そのような位置合わせ状態において、図６の平面図に表されるように、貫通孔１０に挿通可能になる。

係止部１４Ａ，１４Ｂの大きさおよび形状は、上記のように貫通孔１０の開口端縁に係止し、かつ、貫通孔１０に挿通できるように、貫通孔１０の大きさおよび形状を考慮して設計される。

弾性部位１２Ａ，１２Ｂの先端面は、傾斜がついているテーパ面と成している。この第１実施形態では、当該テーパ面は、円錐面状の曲面と成している。図１に表されるように、テーパ面の円錐頂点位置Ｏtは、ピン本体３の中心軸Ｏpからずれている。

この第１実施形態では、そのテーパ面は、ピン本体３を貫通孔１０に挿入する場合に弾性部位１２Ａ，１２Ｂの弾性変形をガイドする傾斜となっている。すなわち、テーパ面は、貫通孔１０の開口端縁に摺動しながら図５に表されるＰ方向の押圧力を受けることができる傾斜がついている。このため、テーパ面は、係止部１４Ａ，１４Ｂが貫通孔１０に挿入可能になるように弾性部位１２Ａ，１２Ｂの弾性変形をガイドできる。

図７は、第１実施形態の締結部品１を利用して、ヒートシンク１６が、取り付け対象の部材である回路基板９に搭載される形態例を表すモデル図である。図８は、ヒートシンク１６を回路基板９に取り付けている締結部品１を模式的に表す側面図である。図７および図８の例では、回路基板９に発熱部品（例えば半導体素子）１７が搭載されており、ヒートシンク１６は、その発熱部品１７を回路基板９と挟持する態様でもって回路基板９に配設される。それら回路基板９およびヒートシンク１６には、それぞれ、締結部品１のピン本体３を挿通する貫通孔１０，１８が形成されている。ヒートシンク１６が回路基板９に配設される場合には、それら貫通孔１０，１８の中心軸が同軸となるように位置合わせが行われる。

ピン本体３は、弾性部材であるコイル状のばね２０が装着されている状態で、先端部１１から、ヒートシンク１６の貫通孔１８と回路基板９の貫通孔１０に順に挿通される。この際、ピン本体３の先端のテーパ面と貫通孔１０，１８の開口端縁との摺動によって、弾性部位１２Ａ，１２Ｂが図５に表されるような押圧力Ｐによって弾性変形し、図６のように係止部１４Ａ，１４Ｂが位置合わせ状態となる。これにより、ピン本体３は貫通孔１０，１８に挿通できる。ピン本体３の係止部１４Ａ，１４Ｂが貫通孔１０，１８を抜け、弾性部位１２Ａ，１２Ｂに押圧力が作用していない状態になると、係止部１４Ａ，１４Ｂが貫通孔１０の開口端縁に係止する。

この第１実施形態では、鍔部４は、ヒートシンク１６の貫通孔１８の開口端縁に沿う方向にピン本体３から外向きに張り出し、かつ、ピン本体３に装着されているばね２０を係止できる大きさを持つ態様を備えている。ピン本体３の係止部１４Ａ，１４Ｂが貫通孔１０の開口端縁に係止している状態において、ばね２０は、鍔部４とヒートシンク１６の貫通孔１８の開口端縁との間において圧縮状態で配置される。これにより、ばね２０による付勢力が、鍔部４と、貫通孔１８の開口端縁とに作用する。この付勢力は、ピン本体３を挿入方向Ｓとは逆向きに移動させる方向（つまり、貫通孔１０，１８から抜く方向）の力であるが、係止部１４Ａ，１４Ｂが貫通孔１０の開口端縁に押し付けられて係止するので、ピン本体３は抜け止めされる。また、その係止部１４Ａ，１４Ｂが貫通孔１０の開口端縁を押圧する力と、ばね２０による付勢力とによって、締結部品１は、回路基板９とヒートシンク１６に強固に取り付けられる。

この第１実施形態の締結部品１は、上記のように構成されており、次のような効果を得ることができる。すなわち、締結部品１における係止部１４Ａ，１４Ｂは、弾性部位１２Ａ，１２Ｂの自由端の撓み変位方向αに交差する方向βに、互いに逆向きに突出している。このため、例えば、落下等に因る衝撃が回路基板９に加えられたことにより弾性部位１２Ａ，１２Ｂが撓み変位方向αに弾性変形したとしても、係止部１４Ａ，１４Ｂは、回路基板９の貫通孔１０の開口端縁に係止している状態が解消してしまう事態を防止できる。これにより、締結部品１が回路基板９から脱落する事態を防止できる。

また、この第１実施形態では、係止部１４Ａ，１４Ｂは、互いに方向βにずれて配置されている。このため、そのずれ量に応じた分、係止部１４Ａ，１４Ｂは、張り出し量を大きくすることができる。このことも、係止部１４Ａ，１４Ｂが、回路基板９の貫通孔１０の開口端縁に係止している状態が解消してしまう事態を防止できる有効な要因となる。

この第１実施形態の締結部品１は、上記のように係止部１４Ａ，１４Ｂの係止状態が解消されてしまう事態を防止できる構成を、簡単な構成でもって実現している。

また、係止部１４Ａ，１４Ｂの係止状態が解消されてしまう事態を防止できることにより、締結部品１は、樹脂材料により形成されたとしても、金属により形成された場合と同等の取り付けに対する信頼性を得ることができる。これにより、締結部品１は、樹脂材料により形成することによって、信頼性を低下することなく、安価に作製することができる。

さらに、この第１実施形態では、ピン本体３の先端部１１には、テーパ面が形成されている。このテーパ面は、貫通孔１０，１８への挿入により貫通孔１０，１８の開口端縁に摺動しながらＰ方向の押圧力（つまり、係止部１４Ａ，１４Ｂが位置合わせ状態となるように弾性部位１２Ａ，１２Ｂを弾性変形する力）を受けることができる傾斜を有している。このため、締結部品１は、ピン本体３の先端部１１に係止部１４Ａ，１４Ｂが形成されているが、先端部１１のテーパ面によって、特別な道具や治具を利用することなく、ピン本体３を貫通孔１０，１８に押し込むことにより、簡単に取り付けることができる。

よって、第１実施形態の締結部品１は、取り付け対象の部材に簡単に取り付けることができ、しかも、抜け止めに対する信頼性の向上と部品の小型化を図ることができる。

＜第２実施形態＞
以下に、本発明に係る第２実施形態を説明する。

図９は、第２実施形態の締結部品を模式的に表す三面図である。

この第２実施形態の締結部品３０は、取り付け対象の部材に形成されている貫通孔に挿通するピン本体３１を有する。ピン本体３１には、第１実施形態と同様に、貫通孔に挿入する際に先端となる先端部３２から貫通孔に挿入する方向に沿う方向に伸長している間隙３３が形成され、当該間隙３３によって、対を成す弾性部位３４Ａ，３４Ｂが形成されている。弾性部位３４Ａ，３４Ｂの先端側は自由端と成し、当該弾性部位３４Ａ，３４Ｂは、弾性変形する。この第２実施形態では、弾性部位３４Ａ，３４Ｂの自由端は、図９に表される方向αに弾性変位しやすく構成されている。

弾性部位３４Ａ，３４Ｂの自由端側には係止部３５Ａ，３５Ｂが突き出し形成されている。すなわち、係止部３５Ａ，３５Ｂは、弾性部位３４Ａ，３４Ｂの自由端側から当該自由端の撓み変位方向αに交差する方向βに沿って、互いに逆向きに張り出した態様を備えている。係止部３５Ａ，３５Ｂは、ピン本体３１が挿通されている貫通孔の開口端縁に係止し、これにより、ピン本体３１が貫通孔から抜け出ることを防止する。かつ、係止部３５Ａ，３５Ｂは、弾性部位３４Ａ，３４Ｂが係止部３５Ａ，３５Ｂの係止状態を解消する方向に弾性変形することによって、貫通孔に挿入可能になる形状および大きさを有している。

この第２実施形態では、係止部３５Ａ，３５Ｂは、弾性部位３４Ａ，３４Ｂの自由端の撓み変位方向αに交差する方向βに張り出している。このため、第１実施形態と同様に、落下等による外力によって弾性部位３４Ａ，３４Ｂが撓み変形しても、撓み変位方向は係止部３５Ａ，３５Ｂの張り出し方向とは異なる方向であるから、係止部３５Ａ，３５Ｂの係止状態が解消されてしまう事態を防止できる。これにより、締結部品３０は、取り付けに対する信頼性を高めることができる。また、締結部品３０は簡素な構造であることから、小型化を図ることが容易であるし、取り付け対象の部材に容易に取り付けることができる。

＜その他の実施形態＞
なお、この発明は第１と第２の実施形態に限定されず、様々な実施の態様を採り得る。例えば、第１実施形態では、係止部１４Ａ，１４Ｂの形状は円形状（扇形状）であり、第２実施形態では、係止部３５Ａ，３５Ｂの形状は四角形状である。これに対し、係止部は、少なくとも、弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する方向に張り出して貫通孔の開口端縁に係止できる態様を備えていればよく、係止部の形状は限定されない。

また、第１実施形態と第２実施形態では、係止部１４Ａ，１４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂの張り出し方向βは、弾性部位の自由端の撓み変位方向αに直交する方向である。これに対し、その係止部の張り出し方向は、撓み変位方向αに交差していればよく、直交する方向に限定されない。例えば、貫通孔の開口形状は、製造手法に起因して円形であることが多いが、貫通孔の開口形状が円形以外の形状である場合も想定される。このような場合には、その貫通孔の開口形状を考慮して、係止部の張り出し方向が弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する適宜な方向となるように係止部が設計される。

さらに、第１実施形態では、弾性部位１２Ａ，１２Ｂの先端面は、テーパ面となしている。これに対し、例えば締結部品の大きさによっては、弾性部位を容易に弾性変形できる場合があり、このような場合には、弾性部位の先端面はテーパ面でなくともよい。

さらに、本発明に係る締結部品を構成する材料は、例えば要望される価格や強度等に応じて、樹脂材料であってもよいし、金属であってもよい。

１，３０締結部品
３，３１ピン本体
４鍔部
１２Ａ，１２Ｂ，３４Ａ，３４Ｂ弾性部位
１４Ａ，１４Ｂ，３５Ａ，３５Ｂ係止部
１０，１８貫通孔

Claims

取り付け対象の部材に形成されている貫通孔に挿通されるピン本体を有し、
前記ピン本体は、
前記貫通孔に挿入する際に先端となる先端部から前記貫通孔に挿入する方向に沿う方向に伸長している間隙を介して並設され、かつ、前記先端が自由端と成し弾性変形する対を成す弾性部位と、
前記各弾性部位の自由端側から、当該弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する方向に互いに逆向きに張り出している係止部と
を有しており、
前記各係止部は、前記弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する張り出し方向とは逆方向に変位するように前記各弾性部位が弾性変形することによって前記貫通孔に挿入可能になり、かつ、前記ピン本体が挿通している前記貫通孔の開口端縁に係止することによって前記ピン本体が前記貫通孔から抜け出ることを防止し、
前記各弾性部位の自由端の先端面は、前記貫通孔の挿入方向に対して傾斜しているテーパ面である円錐面状の曲面と成し、当該テーパ面は、前記貫通孔に挿入する場合に、当該貫通孔の開口端縁に摺動しながら押圧力を受けることによって前記弾性部位が弾性変形し前記係止部が前記貫通孔に挿入可能に変位するように前記弾性部位の弾性変形をガイドする傾斜を有し、当該テーパ面における円錐頂点位置は、前記ピン本体の中心軸からずれている締結部品。
前記各係止部は、前記弾性部位の自由端の撓み変位方向にも張り出している態様を備えており、当該各係止部は、前記張り出している方向とは逆方向に変位するように前記弾性部位が弾性変形することによって前記貫通孔に挿入可能になる請求項１に記載の締結部品。
取り付け対象の部材に形成されている貫通孔に挿通されるピン本体には、
前記貫通孔に挿入する際に先端となる先端部から前記貫通孔に挿入する方向に沿う方向に伸長している間隙を介して並設され、かつ、前記先端が自由端と成し弾性変形する対を成す弾性部位を形成し、
さらに、前記各弾性部位の自由端側から、当該弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する方向に互いに逆向きに張り出している係止部を形成し、
前記各係止部は、前記弾性部位の自由端の撓み変位方向に交差する張り出し方向とは逆方向に変位するように前記各弾性部位が弾性変形することによって前記貫通孔に挿入可能になり、かつ、前記ピン本体が挿通している前記貫通孔の開口端縁に係止することによって前記ピン本体が前記貫通孔から抜け出ることを防止し、
前記各弾性部位の自由端の先端面は、前記貫通孔の挿入方向に対して傾斜しているテーパ面である円錐面状の曲面と成し、当該テーパ面は、前記貫通孔に挿入する場合に、当該貫通孔の開口端縁に摺動しながら押圧力を受けることによって前記弾性部位が弾性変形し前記係止部が前記貫通孔に挿入可能に変位するように前記弾性部位の弾性変形をガイドする傾斜を有し、当該テーパ面における円錐頂点位置は、前記ピン本体の中心軸からずれている締結部品の形成方法。