JP7214615B2

JP7214615B2 - 接続デバイス

Info

Publication number: JP7214615B2
Application number: JP2019220472A
Authority: JP
Inventors: 英太郎三宅; 大輔安藤
Original assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Current assignee: Toshiba Corp; Toshiba Electronic Devices and Storage Corp
Priority date: 2019-12-05
Filing date: 2019-12-05
Publication date: 2023-01-30
Anticipated expiration: 2039-12-05
Also published as: US11570918B2; US20210176877A1; US11202381B2; JP2021090009A; US20220071034A1

Description

この発明の実施形態は、第１部材と第２部材とを接続するための接続デバイスに関する。

電子機器、電気機器、その他の種々の機器は、筐体等を構成する第２部材と、蓋体等を構成する第１部材と、を接続するための接続構造（接続デバイス）を有している。接続デバイスとして、例えば、第２部材に設けられた受け部と、第１部材から延出し受け部に嵌合する係合爪と、を備えたものが広く用いられている。

係合爪は、通常、合成樹脂等により形成され弾性変形可能となっている。そのため、係合爪が受け部の係合突起に係合あるいは嵌合した状態で、係合爪に過剰な外力が作用すると、係合爪が弾性変形し係合突起から外れる不具合が発生する。一般的なL字型の係合爪においては、係合爪が外れる方向に大きな荷重が作用するとL字の内角部に応力が集中し、係合爪にクラックが発生する場合がある。この場合、係合爪が破損し係合突起から外れることがある。また、破損しない場合でも、係合爪が受け部から離間する方向に反ることで係合突起から外れることがある。

特許第５５２４３０１号公報特開平１１－２５１５１３号公報特許第３３６１２６６号公報

この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その課題は、係合爪の外れ、損傷を抑制し、強固な接続状態を安定して保持することが可能な接続デバイスを提供することにある。

実施形態によれば、接続デバイスは、第１部材から第１方向に延出した係合爪と、第２部材に設けられ前記係合爪が嵌合する受け部と、を備えている。前記係合爪は、それぞれ前記第１方向に延びているとともに互いに間隔を置いて対向した一対の側面と、前記係合爪の延出端部に設けられそれぞれ前記側面から前記第１方向と交差する方向に突出している一対の係合凸部と、を有し、前記係合凸部は、前記側面に連続しているとともに前記第１方向に対して傾斜して延在する傾斜面を有している。前記受け部は、前記係合爪が挿入される挿入口と、前記係合爪に対向する底面を有し前記係合爪を収容する収容部と、前記底面に突設された一対の係合突起であって、前記係合凸部の前記傾斜面に対向する係合面をそれぞれ有する一対の係合突起と、前記第１方向に沿って前記底面から前記係合突起の突出端に向かって傾斜して延在するガイド面を有するスロープと、を有している。

図１は、実施形態に係る接続デバイス（接続構造）を備えた半導体装置を示す斜視図。図２は、第２カバーを取外して示す前記半導体装置の分解斜視図。図３は、前記第２カバーを背面側から見た斜視図。図４は、前記第２カバーの係合爪部分を示す斜視図。図５は、前記半導体装置の筐体に設けられた受け部および係合爪を示す分解斜視図。図６は、前記係合爪が嵌合した状態の受け部を示す斜視図。図７Ａは、前記係合爪を前記受け部に嵌合する工程を概略的に示す断面図。図７Ｂは、前記嵌合工程において、前記係合爪が弾性変形した状態を模式的に示す断面図。図７Ｃは、前記嵌合工程において、前記係合爪が前記受け部の所定位置に嵌合した状態を概略的に示す断面図。図８は、嵌合した状態の前記係合爪および受け部を示す正面図。図９は、第１変形例に係る接続デバイスの係合爪を示す斜視図。

以下、図面を参照しながら、実施形態に係る接続デバイス（接続構造）を備える電気機器について説明する。なお、開示はあくまで一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更であって容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。

（実施形態）
電気機器の一例として、実施形態に係る半導体装置について詳細に説明する。
図１は、半導体装置の外観を示す斜視図、図２は、第２カバーを取外した状態の半導体装置の分解斜視図、図３は、第２カバーを背面側から見た斜視図である。
図１に示すように、半導体装置１０は、合成樹脂等により形成されたほぼ矩形箱状の筐体１２を備えている。筐体１２は、矩形板状のベース１４と、ベース１４上に固定された矩形状の枠体（ケース）１６と、ケース１６の上部開口を閉塞した第１カバー１８および第２カバー２０と、を有している。

ベース１４の内面上には、それぞれ複数の半導体素子が実装された図示しない複数の回路基板が配置され、筐体１２内に収納されている。第１カバー１８は、矩形板状に形成されている。第１カバー１８は、ケース１６の長辺側の一対の側壁に取付けられケース１６の上部開口の大部分を覆っている。第１カバー１８は、接着あるいは係合爪によりケース１６の側壁に固定される。

図１および図２に示すように、第２カバー（第１部材）２０は、ほぼ矩形板状に形成されている。第２カバー２０は、後述する接続デバイスにより、ケース１６の側壁に接続および固定され、ケース１６の上部開口を覆っている。合成樹脂で形成された第２カバー２０に接続ターミナル等の金属部品を設けてもよく、あるいは、例えば、インサートモールド等により、第２カバー２０と金属部品とを一体に成形する構成としてもよい。本実施例では、第２カバー２０上に一対のターミナル２２が設置されている。図３に示すように、第２カバー２０の背面には、それぞれターミナル２２に接続された一対の導通部材２４が設けられている。ターミナル２２および導通部材２４は、銅等の導電金属により一体に成形されている。ターミナル２２は、導通部材２４を介して筐体１２内の回路基板に電気的に接続される。また、ターミナル２２は、図示しない接続端子あるいはバスバーをねじ止めするためのねじ孔２２ａを有している。

図２および図３に示すように、第２カバー２０は、長手方向の両端部からほぼ垂直に延出した一対の係合爪３０を一体に有している。ケース（第２部材）１６の長辺側の側壁に一対の受け部５０が設けられている。一対の係合爪３０をそれぞれ受け部５０に嵌合することにより、第２カバー２０はケース１６に取付け固定される。係合爪３０および受け部５０は、本実施形態における接続デバイス（接続構造）を構成している。

次に接続デバイスについて詳細に説明する。
図４は、第２カバーの係合爪部分を拡大して示す斜視図である。
図示のように、係合爪３０は、ほぼ矩形の板状に形成され、第２カバー２０に固定された基端、所定長さ延出した延出端と、延出端部から幅方向の両側に突出している一対の係合凸部３２と、を有している。係合爪３０は、第２カバー２０の底面に対してほぼ垂直に、かつ、ケース１６の側壁とほぼ平行に延出している。すなわち、係合爪３０は、ほぼ矩形状の平坦な第１主面３０ａ、第１主面３０ａとほぼ平行に対向する第２主面３０ｂ、および、係合爪３０の延出方向Ａに沿って延在しているとともに互いに間隔を置いて対向する一対の側面３１、を有している。第１主面３０ａおよび第２主面３０ｂは、第２カバー２０の底面に対してほぼ垂直に、かつ、ケース１６の側壁内面とほぼ平行に、延在している。一対の側面３１は、第２カバー２０の底面に対してほぼ垂直に、かつ、第１主面３０ａおよび第２主面３０ｂと直交している。一例では、係合爪３０の幅（一対の側面３１間の間隔）Ｗ１は１０ｍｍ程度に形成され、係合爪３０の板厚は１ｍｍ程度に形成されている。

係合爪３０は、延出端部の両側面から幅方向の両側に突出した一対の係合凸部３２を一体に有している。一対の係合凸部３２を含む延出端部の幅Ｗ２は、他の部分の幅Ｗ１よりも大きい。幅Ｗ２は、幅Ｗ１の１．１～１．３倍に設定され、一例では、１２ｍｍに設定されている。これにより、各係合凸部３２の突出高さ（側面３１に対する突出高さ）は１ｍｍ程度に設定されている。
係合凸部３２は、側面３１に連続しているとともに延出方向Ａに対し傾斜して延在する傾斜面３２ａと、傾斜面３２ａから係合爪３０の延出端まで延出方向Ａと平行に延びる端面３２ｂと、を有している。側面３１と傾斜面３２ａとの成す角度θは、９０°よりも大きく、例えば、１２０～１６０°程度に設定されている。本実施形態では、角度θは、１５０°に設定している。
係合爪３０は、合成樹脂、例えば、ポリアミド、により第２カバー２０と一体に成形され、第１主面３０ａおよび第２主面３０ｂと交差する方向に弾性変形可能となっている。なお、第２カバー２０と別体に形成された係合爪３０を第２カバー２０に固定する構成としてもよい。

図５は、係合爪および受け部を示す斜視図である。図示のように、ケース１６の側壁１６ａに設けられた受け部５０は、側壁１６ａの内面１７ａに立設された一対のガイドリブ５２と、ガイドリブ５２の間に設けられた一対の係合突起５４と、側壁１６ａの内面１７ａから係合突起５４まで傾斜して延びる一対のスロープ５８と、を有している。
一対のガイドリブ５２は、それぞれ側壁１６ａの上端縁に対してほぼ垂直に延在し、ガイドリブ５２間の間隔は、係合爪３０の延出端部の幅Ｗ２よりも僅かに大きく設定されている。一対のガイドリブ５２の上端部および側壁１６ａの内面１７ａにより、係合爪３０の挿入口６０が規定されている。

一対の係合突起５４は、側壁１６ａの内面１７ａに突設され、それぞれガイドリブ５２に内側面に当接している。係合突起５４は、ガイドリブ５２の突出高さよりも小さい突出高さに形成されている。一対の係合突起５４の間隔は、係合爪３０の幅Ｗ１よりも大きく、かつ、延出端部の幅Ｗ２よりも小さく設定されている。係合突起５４の突出高さは、係合爪３０の板厚以上に形成されていることが望ましい。

スロープ５８は、挿入口６０の近傍で側壁の内面１７ａから係合突起５４の突出端まで傾斜して延びる帯状のガイド面（傾斜面）５８ａと、内面１７ａに対してほぼ垂直に起立した側面５８ｂと、を有している。ガイド面５８ａは、延出方向（挿入方向）Ａに延在し、内面１７ａから離れる方向に傾斜して延び、係合突起５４の端面に繋がっている。側面５８ｂは、ガイドリブ５２と平行に、すなわち、延出方向Ａに延びている。
一対のスロープ５８の間の間隔は、係合爪３０の幅Ｗ１よりもやや大きく、延出端部の幅Ｗ２よりも充分に小さく形成されている。

係合突起５４は、側面５８ｂの下端からガイドリブ５２の近傍まで傾斜して延びる係合面５４ａを有している。係合面５４ａは、側壁１６ａの内面１７ａに対しほぼ垂直に起立している。側面５８ｂ（延出方向Ａ）と係合面５４ａとの成す角度θは、前述した係合爪３０の傾斜面の角度θとほぼ同一に形成されている。
側壁１６ａの内面１７ａ、一対のスロープ５８の間の領域、一対の係合突起５４の間の領域、および一対のガイドリブ５２の間の領域により、係合爪３０を収容する収容部７０が形成されている。

図６は、係合爪３０が受け部５０に装着、嵌合された状態を示すケースの斜視図、図７Ａ，７Ｂ、７Ｃは、係合爪３０を受け部５０に接続する工程をそれぞれ模式的に示す断面図、図８は、係合爪３０と受け部５０との嵌合状態を示すケース側壁の正面図である。
第２カバー２０をケース１６に接続、固定する場合、図５および図７Ａに示すように、一対の係合爪３０がケース１６の受け部５０の上方に位置するように第２カバー２０を配置した後、第２カバー２０をケース１６に向かって押し下げる。延出方向（挿入方向）Ａに沿って、一対の係合爪３０をそれぞれ挿入口６０から受け部５０に挿入する。

図７Ｂに示すように、係合爪３０の下降に伴い、一対の係合凸部３２が一対のスロープ５８のガイド面５８ａ上を摺動する。これにより、係合爪３０は、スロープ５８の傾斜に沿って側壁１６ａの内面１７ａから離れる方向に弾性変形する。図７Ｃに示すように、係合爪３０が更に押し込まれ、係合凸部３２が係合突起５４を乗り越えると、係合爪３０は元の平坦な形状に復帰する。
これにより、図６および図８に示すように、係合爪３０は、受け部５０の収容部７０に収容され、一対の係合凸部３２が受け部５０の係合突起５４に引っ掛る。すなわち、各係合凸部３２の傾斜面３２ａが係合突起５４の係合面５４ａに隣接、対向し、係合面に係合する。このようにして、一対の係合爪３０がケース１６の受け部５０にそれぞれ嵌合することにより、第２カバー２０はケース１６に接続および固定される。

上記構成の接続デバイスによれば、係合爪３０は、平板状に形成され、幅方向に対向する２つの係合凸部３２を有し、これら２つの係合凸部３２を受け部５０側の一対の係合突起５４に係合する構成としている。このような構成の場合、係合爪３０を受け部から引き抜く方向の外力が作用すると、２つの係合凸部３２が一対の係合突起５４に押し当たる。この際、２つの係合凸部３２に作用する力が互いに相殺され、特に、係合凸部３２を反らす力が互いに相殺され、係合凸部３２が反らなくなる。そのため、係合凸部３２の傾斜面３２ａと係合爪３０の側面３１との成す角度θを９０°よりも大きく、例えば、１５０°程度に大きくしても、係合凸部３２が係合突起５４から外れることがない。そして、角度θを９０°よりも大きく設定することにより、傾斜面３２ａと側面３１との交差部に作用する応力が緩和され、クラックの発生を抑制することが可能となる。以上のことから、本実施形態によれば、係合爪３０の外れ、損傷を抑制し、強固な接続状態を保持することが可能な接続デバイスが得られる。

次に、変形例に係る接続デバイスについて説明する。なお、以下に述べる変形例において、前述した実施形態と同一の部分には、実施形態と同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略あるいは簡略化する場合がある。
（変形例）
図９は、第１変形例にかかる接続デバイスの係合爪を示す斜視図である。図示のように、係合爪３０は、延出端部に形成された厚肉部（補強リブ）３４を有していてもよい。補強リブ３４は、係合爪３０の第１主面３０ａに突設されている。補強リブ３４は、係合爪３０の延出方向Ａと直交する方向、すなわち、係合爪３０の幅方向に延在し、係合爪３０の延出端部および一対の係合凸部３２に重ねて設けられている。補強リブ３４は、係合爪３０と一体に成形されている。
補強リブ３４を設けることにより、係合爪３０の捩れを抑制することができ、一層、外れ難い強固な接続を保持することができる。

なお、本発明の実施形態および変形例を説明したが、この実施形態および変形例は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
例えば、第１部材に設けられる係合爪は、一対に限らず、１つ、あるいは、３つ以上としてもよい。接続デバイスの係合爪および受け部を設ける部材は、カバー（蓋体）および筐体との組合せに限定されることはなく、他の部材、例えば、プラグに係合爪を設け、筐体側のソケットに受け部を設ける構成としてもよい。その他、第１部材および第２部材は、種々の部材に適用可能である。接続デバイスを構成する要素の材料、形状、大きさ等は、上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて種々変更可能である。
係合爪は、板状に限らず、円柱形状、楕円柱形状等の柱状に形成されていてもよい。また、係合爪は、湾曲あるいは屈曲した第１主面と平坦な第２主面とを有する構成としてもよい。係合爪の第２主面を湾曲面とした場合、受け部５０の収容部の底面（例えば、側壁の内面）を係合爪に合わせて湾曲した底面としてもよい。

１２…筺体、１４…ベース、１６…ケース、１６ａ…側壁、１８…第１カバー、
２０…第２カバー（第１部材）、３０…係合爪、３０ａ…第１主面、３１…側面、
３２…係合凸部、３２ａ…傾斜面、３４…補強リブ、５０…受け部、
５２…ガイドリブ、５４…係合突起、５４ａ…係合面、５８…スロープ、
５８ａ…傾斜面、５８ｂ…側面、６０…挿入口、７０…収容部

Claims

第１部材から第１方向に延出した係合爪と、第２部材に設けられ前記係合爪が嵌合する受け部と、を備え、
前記係合爪は、それぞれ前記第１方向に延びているとともに互いに間隔を置いて対向した一対の側面と、前記係合爪の延出端部に設けられそれぞれ前記側面から前記第１方向と交差する方向に突出している一対の係合凸部と、を有し、前記係合凸部は、前記側面に連続しているとともに前記第１方向に対して傾斜して延在する傾斜面を有し、
前記受け部は、前記係合爪が挿入される挿入口と、前記係合爪に対向する底面を有し前記係合爪を収容する収容部と、前記底面に突設された一対の係合突起であって、前記係合凸部の前記傾斜面に対向する係合面をそれぞれ有する一対の係合突起と、前記第１方向に沿って前記底面から前記係合突起の突出端に向かって傾斜して延在するガイド面を有するスロープと、を有している接続デバイス。
前記係合爪の前記側面と前記傾斜面とが成す角度は９０°よりも大きい請求項１に記載の接続デバイス。
前記角度は、１２０～１５０°に形成されている請求項２に記載の接続デバイス。
前記受け部は、それぞれ前記第１方向に沿って前記底面から前記係合突起の突出端に向かって傾斜して延在するガイド面を有する一対のスロープを有し、
前記一対のスロープの間の間隔は、前記係合爪の前記一対の側面の間の間隔よりも大きく、前記一対の係合凸部の間の間隔よりも小さい
請求項１に記載の接続デバイス。
前記係合爪は、前記一対の側面と交差する第１主面と、前記第１主面に対向する第２主面とを有している請求項１から４のいずれか１項に記載の接続デバイス。
前記係合爪は、合成樹脂により形成され、前記第１主面と交差する方向に弾性変形可能である請求項５に記載の接続デバイス。
前記係合爪は、前記第１主面および前記一対の係合凸部に重ねて設けられた補強リブを有している請求項５に記載の接続デバイス。