JP4896403B2 - 簡易接続コネクタと強制対流冷却性能を備えたモジュール式ｐｃ１０４シャシ - Google Patents

Description

本発明は複数の回路カードを収納するシャシに関し、特に、産業用標準ＰＣ１０４回路カード用シャシに関する。

現代の多くの電子応用技術において、回路は集積回路チップに印刷され、回路ボードに搭載して他の集積回路チップと電気的に接続される。回路ボードはコンピュータ制御及び/又は他の目的が関与するシステムに搭載できる。その後、システムの回路カードの動作に問題が発生すると、回路カードは新品と容易に交換できる。

回路カードの同時偏在性は回路カードの基準化をもたらした。その１つ、ＰＣ１０４基準はパソコンから飛行機部品、船舶部品、ロケット打ち上げ部品等の様々な環境で使用される。これら環境の一部では回路カードは激しい衝撃、振動、極高低温度の影響を受け、回路カードが損傷する場合がある。このような厳しい利用環境のため、回路カードを保護する必要性が存在する。

本発明の第１の目的は厳しい環境でのＰＣ１０４回路カードの作動性を維持することである。

本発明の別の目的は衝撃等が発生する環境でＰＣ１０４回路カードの作動性を維持することである。

本発明の別の目的は振動等が発生する環境でＰＣ１０４回路カードの作動性を維持することである。

本発明の別の目的は高温等の環境でＰＣ１０４回路カードの作動性を維持することである。

シャシは前面、裏側のコネクタ端部、及び側面と底面のハウジング壁部で成る。前面はケーブル規制ハンドル機構、Ｉ/Ｏコネクタ、搭載ハードウェア、設置ジャックタイプスクリューのごとき機能を含んでいる。コネクタ端部は整合ピン、Ｉ/Ｏコネクタピン及びＩ/Ｏコネクタピンガードを含む。

シャシは２本の長手枠と、それらを橋渡しする横ガード枠でなる上カバーを有している。上カバーはハウジングの側壁に長手枠を連結する固定具で固定される。

シャシはスペーサ、スペーサブラケット及びスタビライザーロッドを使用してスタックに回路カードを保持する。スタビライザーロッドは回路カードの穴に挿入されてシャシハウジングに取り付けられ、回路カードを確実に保持する。スペーサとスペーサブラケットは回路カード間のデッドスペースの緩衝性を維持する。このデッドスペースは回路カード同士の接触損傷を防止し、回路カード上や周囲での強制対流空気の通路を提供する。スタビライザーロッド、スペーサ、スペーサブラケットはステンレススチールで製造されており、シャシ及び回路カードスタックに頑丈さを提供しており、回路カードを保護する。

本発明は回路カードを受領し、保持し、電気的に連結させる回路カードシャシに関し、特に標準ＰＣ１０４回路カードに関する。本発明は特に、航空機システム、船舶、ロケット打ち上げシステム等の厳しい環境で利用されるＰＣ１０４回路カードで有効である。

本発明のＰＣ１０４回路カード用シャシ１００が図１で示される。シャシ１００は前面１０２、ハウジング１０４及びコネクタ端部１０６で形成される。図１は、前面１０２がケーブル規制機構１１０、Ｉ/Ｏコネクタ１１２、搭載ハードウェア１１４、モーメントピン１１５、及び設置ジャックタイプスクリュー１１６を含んでいることを示す。１好適実施例においては、シャシ１００は回路カードスタック１１９に１０枚までのＰＣ１０４タイプ回路カード１１８を保持できる。

図２aはコネクタ端部１０６を図示し、図２bは図２aの一部の拡大図である。それぞれのコネクタ端部１０６はコネクション整合ピン１２０、ピンガード１２２、Ｉ/Ｏコネクタ１２４、コネクタ整合ユニット１２６を含んでいる。１好適実施例では、２１２本のＩ/Ｏコネクタピン１２４がコネクタ端部１０６に存在する。あるいは、３１６本等の別数のＩ/Ｏコネクタピンが使用できる。コネクタ整合ユニット１２６はコネクタ端部１０６をハウジング１０４に接続する。同様に、固定具１２８はＩ/Ｏコネクタ１２４をコネクタ整合キット１２６とピンガード１２２に取り付ける。コネクタ端部１０６はシヤー整合ピン１２９をさらに含む。

図３ａはシャシ１００の一部分解図であり、上カバー１３０を示す。上カバー１３０は２本の長手枠１３２と長手枠１３２を横断方向に架け渡す保護ガード１３４とで構成される。長手枠１３２は穴１３７を有しており、それらの穴に固定具が挿入され、上カバー１３０をハウジング１０４に連結する。搭載ブラケット１３６は前面１０２及び/又はシャシ１００の前面端部でハウジング１０４に搭載され、シャシ１００の接続端部でコネクタ端部１０６及び／又はハウジング１０４に接続される。

ブラケット１３６は固定ロッド１３８を受領する開口部を有しており、スタビライザーロッド１３８をシャシ１００の縦方向に延ばす。図３bは図３aの一部の拡大図であり、スペーサ１４０と、スペーサブラケット１４２がスタビライザーロッド１３８に搭載されていることを示す。

スタビライザーロッド１３８、スペーサ１４０、スペーサブラケット１４２はステンレススチールで製造され、ＰＣ１０４回路カードスタック１１９を形成する。スタビライザーロッド１３８は回路カード１１８の開口部を通って回路カード１１８を貫通し、スペーサ１４０とスペーサブラケット１４２はスタビライザーロッド１３８に搭載され、回路カード１１８間にデッドスペースを提供し、回路カードスタック１１９を形成する。搭載ブラケット１３６を介してハウジング１０４に取り付けられたスタビライザーロッド１３８を通って回路カードスタック１１９がハウジング１０４に固定される。ゴムパッド（図３aと図３bでは図示せず）が長手枠１３２と保護ガード１３４の下側に置かれる。

シャシ１００の底部は図４に図示されている。ハウジング１０４は底面に空流スロット１５０を有している。ハウジング１０４の底部と回路カードスタック１１９の間にはシャシ１００の縦方向にケーブル配線スペース１５２が提供される。ケーブル配線スペース１５２はシャシ前面１０２に配線されるか、コネクタ端部１０６でのブラインドコネクタに配線されるネットワークや他の配線を収容する。

また図５aの拡大図である図５bで示すようにハウジング１０４の底部と回路カードスタック１１９との間にはゴムパッド１６０が提供されている。図５aはシャシ１００の断面図であり、ケーブル配線スペース１５２とモーメントピン１１５を明示する。

シャシ１００は航空機やロケット打ち上げシステムのごとき厳しい条件で使用されるシステムに搭載できる。図６aは特定設置条件における複数の回路カードスタック１１９の利用を図示する。図６aは３体の回路カードスタック１１９の３列１７０を図示する。図６bは図６aの拡大図であり、３体の回路カードスタック１１９の３列１７０の最上列と、回路カードスタック１１９周囲の温度を維持するために回路カードスタック１１９を循環する空気循環を示す。

シャシ１００の構造デザインと材質はシャシ１００に剛性を与え、厳しい環境で回路カードスタック１１９を保護する。特に、シャシ１００のデザインは回路カードスタック１１９を過剰な振動、衝撃、温度から保護する。シャシ１００の構造とデザインはさらにＩ/Ｏコネクタピン１２４とピン受領ソケットのブラインド係合を可能にする。すなわち、狭い、アクセスが困難な場所等においてＩ/Ｏコネクタピン１２４を受領ソケットに視覚的にガイドする能力がないときに利用される。

シャシ１００の衝撃抵抗特性は主としてシャシ１００が製造されている材料により提供される。特に、シャシ１００の大部分はアルミ合金で製造される。好適実施例ではアルミ合金は精密鋳造法に適したものである。例えば、Ａ３５７Ｔ６クラス１０でＣグレードアルミ合金（ＳＡＥＡ２１１８０）である。アルミ合金はシャシ１００の重量にはさほど影響を及ぼさないで、十分な強度をシャシ１００のさほど重要ではない部分に提供する。

一方、スタビライザーロッド１３８、スペーサ１４０、及びスペーサブラケット１４２はステンレスで製造される。この材料はアルミ合金よりもさらに頑丈である。ステンレスの追加強度は固定ロッド１３８、スペーサ１４０、及びスペーサブラケット１４２に必要である。なぜなら、スタビライザーロッド１３８は回路カードスタック１１９をハウジング１０４に取り付け、スペーサ１４０とスペーサブラケット１４２は回路カードスタック１１９の回路カード１１８間の保護スペースを維持するからである。保護スペースはシャシ１００が衝撃を受けたとき等に回路カード１１８間の接触破損を防止する。

シャシ１００の振動抵抗特性は、スタビライザーロッド１３８及び上面カバー１３０下と回路カードスタック１１９とハウジング１０４のベース部分との間に置かれるゴムパッド１６０で提供される。スタビライザーロッド１３８は回路カード１１８の開口部を通って回路カード１１８を貫通する。

スタビライザーロッド１３８は前面１０２とコネクタ端部１０６への固定を介して頑丈に保持されており、回路カード１１８を同様に頑丈に保持し、シャシ１００の振動による回路カード１１８の損傷を防ぐ。回路カード１１８を衝撃から守ることに加えて、スペーサ１４０とスペーサブラケット１４２は、固定された回路カード１１８間に保護スペースを提供することで、回路カード１１８間を振動から保護する。

回路カードスタック１１９は上カバー１３０によって、さらに衝撃等から保護される。長手枠１３２は保護ガード１３４と共同で穴１３７を通る固定具を介して上カバー１３０をハウジング１０４へ取り付け、ハウジング１０４とスタビライザーロッド１３８の固定を補助する。ハウジング１０４とスタビライザーロッド１３８の安定性並びに堅固性は、シャシ１００の保護特性を増加させる。さらに、保護ガード１３４は、あらゆる直接的な悪影響から回路カードスタック１１９の損傷を防止する。

シャシ１００が、回路カードスタック１１９を熱から保護する性能は、主に上カバー１３０の開放性と、ハウジング１０４の底部に設けられた空流スロット１５０による。空流スロット１５０と上カバー１３０の開放性により、強制対流空気は、回路カード１１８上を通ってシャシ１００を通り抜けることができる。

この冷却空気流は冷却ファンによって発生させることができ、空気流によって除去された熱を熱交換器を介して冷却できる。さらに、ハウジング１０４下側の空流スロット１５０は、上カバー１３０の開放性と共同で、シャシ１００の熱除去性能を損なわずに複数のシャシ１００の積み重ねを可能にする。これは主に、空流スロット１５０と上カバー１３０の開放性との整合性による。

シャシ１００のデザインが、回路カードスタック１１９を過度の振動、衝撃及び温度から保護することは、シャシ１００のプロトタイプを用いた数回の試験で確認された。垂直方向へ１６０ｇ、横方向へ１００ｇの衝撃負荷がシャシ１００へ適用された（全サイン波動ＩＡＷ Ｍｉｌ−Ｓ−９０１Ｄ）。振動抵抗性を試験するため、ランダムな衝撃負荷１１ｇ−ｒｍｓが９０秒間シャシ１００に適用された。

これら試験の結果、回路カード１１８も回路カードスタック１１９も、継続的操作性が示すように、損傷を受けなかった。上カバー１３０、空流スロット１５０及び回路カード１１８間のデッドスペースを含むシャシ１００のデザインが、回路カード１１８周りの温度維持を可能にする。ある試験では、回路カードスタック１１９内の温度は５０℃の操作環境中に７０℃を超えなかった。この温度は回路カード１１８に有害ではないことが分かった。

コネクタ端部１０６には簡易整合接続具が備え付けられており、視覚的にガイドする必要なく、Ｉ／Ｏコネクタ１２４を受領ユニットにカップリングさせる。特に、１あるいはそれ以上の回路カード１１８をシャシ１００に配置し、シャシ１００に電気連結するように定位置に押し入れ、ケーブル配線スペース１５２を通って走る配線を介してコネクタ端部１０６のＩ／Ｏコネクタに接続することができる。

シャシ１００を挿入するスペースへのアクセスが困難な場合には、受領ユニットの開口部がコネクタピン１２０を受領するようにコネクタ整合ユニット１２６とコネクタ整合ピン１２０を配置することができ、その結果、Ｉ／Ｏコネクタ１２４が受領ユニットのスロット又はソケットに係合する。さらに、シヤー整合ピン１２９を受領ユニットの受領穴に係合させることで、シャシ１００の簡易係合特性を補助する。さらに、受領ユニットへ貫通しているため、シヤーピン１２９はシャシ１００が剪断力を受けた場合にも、シャシ１００を定位置に保持する。

Ｉ／Ｏコネクタピン１２４の数は重要であり（別の２つの実施例では２１２本と３１６本のピン）、Ｉ／Ｏコネクタピン１２４を個々の受領ソケットに挿入するには、１ピンあたり略１ポンドの圧力を要し、シャシ１００を設置するには総計で略２００〜３００ポンドの圧力が必要となる。その結果、前面１０２に位置されるジャックタイプスクリュー１１６は、受領ユニットの螺子状開口部へ締め込まれ、シャシ１００を定位置に引き入れて、全てのＩ／Ｏコネクタピン１２４を適切に接続する。

前面１０２の裏面に位置するモーメントピン１１５は、ジャックスクリュー１１６を締めた結果生じるトルクを打ち消す。すなわち、モーメントピン１１５が無ければ、シャシ１００は、直線的にスライドする代わりに受領ユニット内へ引き上げられる傾向を有するであろう。

本発明のＰＣ１０４回路カードシャシの斜視図である。 本発明のＰＣ１０４回路カードシャシの後部斜視図である。 図２aのＰＣ１０４回路カードシャシの後部拡大図である。 本発明のＰＣ１０４回路カードシャシの分解図である。 図３aの一部拡大図である。 本発明のＰＣ１０４回路カードシャシの底面図である。 本発明の回路カードシャシの断面図である。 図５aの一部拡大図である。 産業上利用される複数の本発明の回路カードシャシを示す。 図６aの一部拡大図であり、本発明の回路カード上で回路カードシャシを通過する強制対流空気通路を示す。

符号の説明

１００ 回路カード用シャシ
１０４ ハウジング
１０６ コネクタ端子
１１２ Ｉ/Ｏコネクタ
１１５ モーメントピン
１１６ ジャックタイプスクリュー
１１９ 回路カードスタック
１２０ コネクション整合ピン
１２２ ピンガード
１２９ シア整合ピン
１３０ 上カバー
１３２ 長手枠
１３６ ブラケット
１３８ 固定ロッド
１４０ スペーサ
１５０ 空流スロット

Claims (19)

1. 回路カード用シャシであって、
   ハウジングと、
   該ハウジングに取り付けられた上カバーと、
   前記ハウジングの前端に取り付けられた前面部と、
   前記ハウジングの後端に取り付けられたコネクタ端部と、
   第１端部で前記前面部に、第２端部で前記コネクタ端部へ接続された少なくとも４本のスタビライザーロッドと、
   前記スタビライザーロッドに設けられた１あるいは複数のスペーサと、
   を含んでおり、
   前記前面部は、
   該前面部に取り付けられるネジであって前記シャシを受け入れる受領ユニットにシャシを引き入れるように前記受領ユニットに締め付けられるネジであるジャックタイプスクリューと、
   前記シャシが前記受領ユニット内で回転することを防止すべく前記シャシと受領ユニットの間に設けられ、前記ジャックタイプスクリューを締め付ける結果生じるトルクを打ち消す１あるいは複数のモーメントピンと、
   を含んでおり、
   前記コネクタ端部は、
   Ｉ／Ｏコネクタピンと、
   前記Ｉ／Ｏコネクタピンを前記受領ユニットの受領ソケットに整合させるべく前記ハウジングに受領されるコネクション整合ピンと、
   前記シャシと前記受領ユニットとの結合を補助するシヤー整合ピンと、
   前記Ｉ／Ｏコネクタピンが取り付けられ、該ピンを保護するピンガードと、
   を含んでおり、
   前記上カバーは、
   ２つの長手枠と、
   該２つの長手枠を横断する方向に該２つの長手枠に掛け渡される、１あるいは複数の横ガード枠と、
   を含んでおり、前記ハウジングは該ハウジングの下側に空流スロットを含むことを特徴とする回路カード用シャシ。
2. 回路カードはＰＣ１０４基準に従って製造されていることを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
3. 上カバーの下と、回路カードとハウジングとの間にそれぞれ取り付けられたゴムパッドをさらに含んでいることを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
4. 回路カードとハウジングの間にケーブル配線スペースをさらに含んでいることを特徴と
   する請求項１記載の回路カード用シャシ。
5. スタビライザーロッドは回路カードを貫通することで回路カードスタックを形成することを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
6. シャシは航空機システムに挿入されることを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
7. シャシはロケット打ち上げシステムに挿入されることを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
8. 強制対流空気は上カバーと空流スロット間を循環することを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
9. シャシと回路カードは略９０秒間のランダムな振動負荷１１ｇ−ｒｍｓに抵抗できる強度を有することを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
10. シャシと回路カードは垂直方向１６０ｇ及び横方向１００ｇの衝撃負荷に抵抗できる強度を有することを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
11. 回路カードスタック内の温度は５０℃の操作環境中に７０℃を超えないことを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
12. 強制対流空気はシャシを通って回路カード間を循環し、空気はシャシから除去され熱交換器内で冷却されることを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
13. コネクション整合ピンとシヤー整合ピンはＩ／Ｏコネクタと受領ユニットの簡易係合を可能にすることを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
14. ジャックタイプスクリューはシャシのＩ／Ｏコネクタが受領ユニットと係合するように前記シャシに充分な圧力を適用し、さらにモーメントピンはシャシの設置適正ラインの逸脱を防止することを特徴とする請求項１記載の回路カード用シャシ。
15. 回路カード用シャシであって、
    ハウジングと、
    該ハウジングに取り付けられた上カバーと、
    前記ハウジングの前端に取り付けられた前面部と、
    前記ハウジングの後端に取り付けられたコネクタ端部と、
    少なくとも４本のスタビライザーロッドを含み、多数の回路カードを積み重ねる手段と、
    前記回路カードを前記前面部と前記コネクタ端部とに結合する手段と
    前記前面部はコネクタピンが受領ユニットへ押しつけられるように前記シャシを設置する手段をさらに含んでおり、
    前記上カバーと前記ハウジングは、前記回路カード回りの温度を維持すべく強制空気対流の流れを可能とする手段をさらに含むことを特徴とする回路カード用シャシ。
16. 回路カードはＰＣ１０４基準に従って製造されることを特徴とする請求項１５記載の回路カード用シャシ。
17. 回路カードを振動や悪影響から守るクッション手段をさらに含んでいることを特徴とする請求項１５記載の回路カード用シャシ。
18. さらに、前記回路カードと前記ハウジングとの間のパッドを含み、前記回路カードは、前記ハウジング及び上カバーに間接的に接触し、前記少なくとも４本のスタビライザーロッドと前記パッドとを介して前記ハウジングに支持されている、請求項１に記載の回路カード用シャシ。
19. さらに、前記回路カードと前記ハウジングとの間のパッドを含み、前記回路カードは、前記ハウジング及び上カバーに間接的に接触し、前記少なくとも４本のスタビライザーロッドと前記パッドとを介して前記ハウジングに支持されている、請求項１５に記載の回路カード用シャシ。

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