JP2009110760A - 電池パック及びこれを備えた電動工具 - Google Patents

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Abstract

【課題】
電池パックに備えられている電極端子への保護性能を向上させること。
【解決手段】
横長形状の主ケース部21とこの主ケース部21に対して直交方向に突出形成された副ケース部22とで側面視L字型のケース体10を構成し、回路基板40に実装されている電極端子50A,50Bを主ケース部21の先端と副ケース部22の突出端との仮想線B内に位置しており、かつ、主ケース部21のうち副ケース部22側に設けている。そして、主ケース部21には、各電極端子50A,50Bに対応させてドライバドリル100の本体側電極端子180がケース体10内に進入可能となるスリット211A,211Bを形成した。
【選択図】 図2

Description

本発明は、電極端子への保護性能を向上させた電池パック及びこれを備える電動工具に関する。
電動工具に用いられる電池パックとして、例えば、特許文献1に記載されいているものが公知である。これは、電池ケース形状が側面視L字型とされており、この電池ケース上端には、電動工具本体に設けられた本体側電極端子に接続される電極端子が配置されている。
特開2006−302759号公報
上記従来の電池パックでは、例えば、電動工具から取り外した状態で横倒しの状態で置かれているときに電池パックに衝撃等が加えられた場合に、その衝撃が加えられた部位が電極端子付近であると衝撃が電極端子に及びやすくなり、結果として、電極端子が損傷・破損してしまう場合があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電極端子の保護性を向上させることができる電池パック及びこれを用いた電動工具を提供することである。
請求項1の発明では、差込操作により外部の電気機器に装着されるものであって、ケース体内部に電池セルを収容するとともに、ケース体に電池セルに連なる電極端子を外部の電極端子に対して接続可能に設けた電池パックにおいて、ケース体は、主ケース部と、主ケース部から突出形成されて外部の電気機器に差し込まれる副ケース部とから構成されており、電極端子は、主ケース部のうち副ケース部が形成されている側の上面に設けられていることを特徴としている。
請求項2の発明では、電極端子は、副ケース部の突出端と、副ケース部とで電極端子とを挟み込むように位置する主ケースの上面端部とを結ぶ仮想線よりも主ケース部側に位置していることを特徴としている。
請求項3の発明では、電極端子は、副ケース部の基端側に位置していることを特徴としている。
請求項4の発明では、ケース体には、電極端子が実装された回路基板が電極端子と外部の電極端子との接続方向と直交姿勢となるように収容されていることを特徴としている。
請求項5の発明では、電極端子は複数設けられており、主ケース部には、電極端子をそれぞれ隔離する隔壁が形成されていることを特徴としている。
請求項6の発明では、電極端子は複数設けられており、副ケース部から主ケース部の上面端部に向かう方向と直交する方向に複数が並べられた第1の電極端子群と、同じく複数が並べられた第2の電極端子群とから構成されていることを特徴としている。
請求項7の発明では、第1の電極端子群と第2の電極端子群との端子の向きが直交していることを特徴としている。
請求項8の発明では、隔壁と回路基板との間に介在され、隔壁間を密閉する密閉部材が設けられていることを特徴としている。
請求項9の発明では、回路基板は、電池セルに支持されていることを特徴としている。
請求項10の発明では、ケース体には、副ケース部の突出方向と交差方向へ突き出し形成されている突出部が形成されていることを特徴としている。
請求項11の発明では、電池セルとケース体との間には、緩衝部材が介在されていることを特徴としている。
請求項12の発明では、副ケース部が外部の電気機器に対して正規の差込深さに到達したときに外部の電気機器に設けられたロック受け部と係合するロック片が形成されているとともに、ロック片の撓み量を規制する撓み規制部材が形成されていることを特徴としている。
請求項13の発明では、請求項1から請求項12のいずれかに記載の電池パックを着脱可能に装着される電動工具であって、駆動源であるモータを収容する本体部と、本体部から延伸形成されるハンドル部と、ハンドル部内に副ケース部がハンドル部先端側から収容される収容部と、ハンドル部先端に形成されるとともに本体部からハンドル部に沿って配索された電源線を介してモータに接続され、副ケース部が収容部内に収容されたときに電極端子と接続される本体側電極端子とを備えたことを特徴としている。
請求項14の発明では、ハンドル部には、電源線が収容部へ侵入することを規制する侵入規制手段が形成されていることを特徴としている。
請求項1の発明によれば、電池パックが横倒しで載置された状態で外部から衝撃が加えられることがあったとしても、その衝撃が直接的に電極端子に加えられることを抑制することができ、電極端子の破損・損傷を効果的に抑制することができる。また、請求項2の発明によれば、電極端子が仮想線内に位置していることで振動や使用者の不注意等によって電池パックが倒れたりすることがあっても、その衝撃が主ケース部または副ケース部で吸収されるため、電極端子に直接的に衝撃が及び難くなり電極端子の破損・損傷をより効果的に抑制できる。さらに、請求項3の発明のように、電極端子を副ケース部の基端側に位置させれば、電極端子が主ケース部と副ケース部との間に挟まれた形となり、衝撃が直接的に加えられることを極めて抑制できる。
請求項4の発明によれば、外部の電極端子と電極端子とを接続する過程で発生する電極端子の実装部位への剥離力の発生を防止でき、電極端子の実装状態を安定的に維持できる。
請求項5の発明によれば、外部の電極端子と電極端子とが接続される過程で、隣接する端子が互いに接触したり、あるいは、振動等によって隣接する端子が接触することを防止することができる。
請求項6の発明によれば、複数の電極端子を互いに並列させた2つの電極端子の群として配置していることで、電極端子のすべてを並列させた場合に比べて主ケース部の上面端部方向と直交する寸法を小さくすることができる。また、請求項7のように互いの電極端子群の向きを直交させることで、その寸法をさらに小さくすることができる。
請求項8の発明によれば、隔壁と回路基板との隙間が埋められて電池パック内部とが隔絶されることで、隔壁内に侵入した粉塵や水分が電池パック内に入り込むことがなく、防水性、防塵性を確保することができる。
請求項9の発明によれば、外部の電極端子と電極端子とを接続する過程で発生する回路基盤への応力による回路基盤の変形を防止できる。
請求項10の発明は、電池パックに内蔵される電池の電池種によって、突出部の形成位置を異ならせた構成としている。従って、例えば、公称電圧が異なる複数種類の電池パックについて、公称電圧の低い電池パックについては、突出部の突出位置を副ケース部の基端側に配置する一方、公称電圧の高い電池パックについては、逆にその突出位置を副ケース部の先端側に配置するようにする。そして、電池パックが装着される電気機器側については、電池パックが正規装着されたときに、当該電気機器に使用できる最大電圧の電池パックに形成された突出部に当接可能なストッパー等を形成しておく。
これにより、電気機器には、その使用可能な電圧の範囲内にある電池パックを装着することができるとともに、使用可能な電圧を超える電池パックが装着されることを防止することができる。従って、電気機器に対して不適合な電池パックを間違えて装着されることを防止することができる。
請求項11の発明によれば、緩衝部材により外部から加えられる衝撃が緩和されることで、ケース体内部を保護することができる。さらに、電極端子と外部の電極端子とを接続する際に発生する回路基板への応力をも緩和することができる。
請求項12の発明によれば、ロック片が必要な範囲内で撓み変形することを許容しつつ、その変形量が過度となることを防止してロック片の損傷あるいは破損から保護することができる。
請求項13の発明によれば、本発明の電池パックを用いる電動工具として好適である。また、請求項14の発明のように構成すれば、収容部への電線の侵入を回避できるため、電池パックの副ケース部を収容部内に収容する際に電線が干渉することがなく、収容操作を円滑に行うことができるとともに電線の断線の虞をなくすることができる。
本発明をドライバドリルに適用した一実施形態について図1ないし図5を参照して説明する。なお、図1において、矢印により上下前後方向を示すとともに、矢印Iの方向を電池パック1の差込方向(挿入方向)とする。図1に示すように、ドライバドリル100は側面視T字状に形成されており、横長形状の本体部内110には、駆動源であるモータ120が横置きで収容されている。本体部110の中央下端位置からは作業者が当該ドライバドリル100を把持するためのハンドル部130が下方へ延伸形成されている。また、ハンドル部130下端には矩形状の台座140が形成されており、この台座140の下側から電池パック1がドライバドリル100に装着されている。
ハンドル部130内部には、後述する電池パック1の副ケース部22を収容する収容空間130A(収容部)が形成されている。また、モータ120から引き出された電線150をハンドル部130下端にまで引き出すための電線通路160が隔壁170(侵入規制手段)を介在させた状態で収容空間130Aに沿って形成されており、この電線150が当該電線通路160内を通ってハンドル部130下端にまで伸びている。台座140下面には、電池パック1の電極端子50A,50Bが接続される雄型の本体側電極端子180が下方に向いた姿勢で配置されており、この本体側電極端子180とモータ120とが電線150を介して電気的に接続された状態となっている。従って、電池パック1の副ケース部22をハンドル部130の収容空間130Aに進入させた後、進入動作が停止したところで両端子50、180が接続されることとなる。
図2から図4に示すように、電池パック1のケース体10は、上下に2分割されたケース半体11,12を合体させることで形成されている。このケース体10は、横長形状の主ケース部21とこの主ケース部21から上方へ(主ケース部21に対して直交方向に)突出した副ケース部22とで構成されており、側面視L字型の形態とされている。
このケース体10内部には、3本の電池セル31,32,33、電池セル31,32,33の保護機能を備えた保護回路が実装された回路基板40、及び、ドライバドリル100の本体側電極端子180に接続される複数の電極端子50A,50Bが収容されている。3本の電池セル31,32,33は、2本を並列状態で横置きとする一方、1本を縦置きとするL字型に配置されており、横置きされた電池セル31,32がケース体10のうち主ケース部21内に収容されているとともに、縦置きされた電池セル33が副ケース部33内に収容されている。また、横置きされた電池セル31,32の下側及び縦置きされた電池セル33の上側にはそれぞれ弾性変形可能な緩衝部材60,61が設けられている。
横置きの電池セル31,32の上側には板面を当該電池セル31,32の円周面に対面させた状態で回路基板40が配置されており、この回路基板40は横置きの電池セル31,32に取り付けられた支持部材70にねじ止めにより固定されて横置きの電池セル31,32と回路基板40とが一体化されている。また、図示しない電線を介して回路基板40と3本の電池セル31,32,33とが電気的に接続されている。
回路基板40には、雌型の電極端子50A,50Bが本体側電極端子180を上方から受け入れられるようにして実装されている。電極端子50A,50Bは7本実装されており、このうち5本の電極端子50A(第1の電極端子群)が横置きの電池セル31,32の並び方向に沿って互いに隣接した状態で一列に並べて配置されている。また、残り2本の電極端子50B(第2の電極端子群)が縦置きの電池セル33と5本の電極端子50Aとの間に配置されている。電極端子50Aは、その端子片が左右に並ぶようにその向きが決定されており、電極端子50Bは、電極端子50Aの向きに対して直交方向となるように向きが決定されている。これら7本の電極端子50A,50Bは回路基板40上において縦置きの電池セル33側に密集した状態で位置している。従って、電極端子50A,50Bは、主ケース 部21の先端と副ケース部22の突出端との仮想線Bよりも主ケース部21側であって、かつ、主ケース部21のうち副ケース部22側に設けられた形となっている。
これらの電極端子50A,50Bには、それぞれ充電電力供給、電池温度出力、電池種別出力、エラー出力等の機能が割り当てられている。そして、これらの電極端子50A及び電極端子50Bのうち、最も遠い位置関係にある一対の電極端子50A,50Bが充電電力供給用の電極端子として機能しており、これらがドライバドリル100の本体側電極端子180に接続されて、ドライバドリル100に電力供給されるようになっている。また、各電極端子50A,50Bは、充電器に接続されて充電されるときには、各電極端子50A,50Bから充電器に対して信号が出力されるようになっている。
主ケース部21の上面には段部21Aが形成されており、この段部21Aを境にして、当該主ケース部21の中央位置から副ケース部22までの領域における高さ寸法が、主ケース部21の先端側の高さ寸法よりも大となっている。この段部21Aには、横置きの電池セル31,32の並び方向に沿って5本のスリット211Aが形成されているとともに、これら5本のスリット211Aと副ケース部22との間にさらに2本のスリット211Bが形成されている。これらのスリット211A,211Bのうち、スリット211Aは前方および上方に開口するL字型の開口形状とされているとともに、スリット211Bは前方のみが開口した形状とされている。これらのスリット211A,211Bはケース半体11,12を合体させたときに電極端子50A,50Bの位置に対応して配置されており、本体側電極端子180が電極端子50A,50Bに接続されるときには、本体側電極端子180がこれらのスリット211A,211Bを介してケース体10内に進入可能となっている。
図4に示すように、主ケース部21の内面側には、隣接する電極端子50A,50Bをそれぞれ隔離する隔壁212が形成されている。この隔壁212は、各スリット211A,211B間に設けられており、主ケース部21内面から回路基板40側へ伸設されている。なお、図示はしないが、電極端子50Aと電極端子50Bとを隔離するための隔壁も同様に形成されている。
隔壁212と回路基板40との間には、ゴムやシリコン等の弾性体で構成されたシート状の密閉部材80が設けられている。この密閉部材80は、隔壁212と回路基板40との隙間寸法よりも大となる厚みを有しているとともに、各電極端子50A,50Bに対応する位置に開口が形成されている。したがって、各開口に電極端子50A,50Bを通した状態で回路基板40と隔壁212とに挟まれた状態で配置され、弾発力が発揮されて各隔壁212間が密閉されるとともに、隔壁212に囲まれた空間と電池パック1内部とが遮断された状態となっている。
図5に示すように、副ケース部22の基端側には、副ケース部22の突出方向と直交方向に膨出形成された挿入規制用凸部22Aが設けられているとともに、ドライバドリル100の収容空間130A内には挿入規制用凸部22Aに対応した挿入規制部(不図示)が形成されている。この挿入規制用凸部22Aの膨出位置は、電池パック1内に内蔵される電池の電池種に応じて決定されており、例えば、公称電圧の低い電池パック1については、挿入規制用凸部22Aの膨出位置を副ケース部22の基端側に配置する一方、公称電圧の高い電池パック1については、逆にその膨出位置を副ケース部22の先端側に配置するようにする。そして、電池パック1が装着されるドライバドリル100側については、電池パック1が正規装着されたときに、当該ドライバドリル100に使用可能な電池パック1のうち最も公称電圧の高いものに形成された挿入規制用凸部22Aに係合する挿入規制部を形成しておく。
また、主ケース部21の左右端後方側には、副ケース部22がドライバドリル100の収容空間130A内に収容されたときに、当該ドライバドリル100に形成されているロック受け部に係止可能な1対のロック片213が左右対称位置に形成されている。このロック片213は、電池パック1側に撓み変形可能な状態で上方へ向けて延伸形成されており、その延伸長さは副ケース部22の基端よりもわずかに上方位置となるような長さに設定されている。また、主ケース部21と副ケース部22との境界領域のうち、両ロック片213に対応する位置に、それぞれのロック片213側へ突出形成された撓み規制部材214が形成されている。この撓み規制部材214によって、ロック片213の電池パック1側への撓み変形量が所定量に規制されるようになっている。
本実施形態の電池パック1では、電極端子50A,50Bは、主ケース部21の前端と副ケース部22の突出端との仮想線Bよりも主ケース部21側であって、かつ、主ケース部21のうち副ケース部22側に設けられた形となっている。これにより、電池パック1が横倒しで載置された状態で外部から衝撃が加えられることがあったとしても、その衝撃が直接的に電極端子50A,50Bに加えられることを抑制でき、電極端子50A,50Bの破損・損傷を効果的に抑制できる。また、緩衝部材60,61が設けられていることで、電池パック1に強い衝撃が加えられたとしても電池セル31,32,33に対する衝撃力を緩和することができる。また、本実施形態では、複数の電極端子50A,50Bを互いに並列させた2つの電極端子の群として配置していることで、電極端子50A,50Bのすべてを並列させた場合に比べて主ケース部21の横幅寸法を小さくすることができる。また、電極端子50Aと電極端子50Bとで端子の向きを直交させることで、その寸法をさらに小さくすることができる。
また、電池パック1内に設けられた密閉部材80によって、隔壁212間の空間と電池パック1内が隔絶されているため、隔壁212内に侵入した粉塵や水分が電池パック1内に入り込むことがなく、防水性、防塵性を確保することができる。
電池パック1をドリルドライバ100に装着する際には、上述したように、副ケース部22をハンドル部130の収容空間130A内に進入させる。このとき、電線150は隔壁170を介して形成されている電線通路160内にあることから、この電線150が副ケース部22の収容空間130Aへの進入を阻害することがなく進入動作の円滑化を図ることができるとともに、副ケース部22へ電線150が干渉することによる断線の虞がない。
仮に、ドライバドリル100の使用可能な電圧を超える公称電圧を有する電池パック1をドライバドリル100に装着しようとするときには、電池パック1の挿入規制用凸部22Aがドライバドリル100側の挿入規制部にあたることで、正規の装着状態となることが阻止されるため、ドライバドリル100に対して不適合な電池パック1を装着するといった誤挿入を防止することができる。
電池パック1のドリルドライバ100への装着時において、副ケース部22の収容空間130Aへの差込深さが所定の差込深さに近づいて本体側電極端子180と電極端子50A,50Bとが接続される過程では、両端子50,180間に一定の摩擦力が発生し、当該摩擦力に抗いながら両端子50,180の接続深さが増大していく。
従って、接続深さが増大する時には、回路基板40に対して押圧力が発生するが、横置きの電池セル31,32とケース体10との間に設けられた緩衝部材60によって回路基板40への押圧力が吸収されるためその押圧力が低減される。さらには、緩衝部材60で吸収しきれない押圧力が発生したとしても、回路基板40は支持部材70により電池セル31,32に一体化されているため、その押圧力によって変形することがなく回路基板40の損傷を回避できる。
また、回路基板40が両端子50,180の接続方向と直交姿勢でケース体10内に収められているため、本体側電極端子180と電極端子50A,50Bとを接続する過程で発生する電極端子50A,50Bの実装部位への剥離力の発生を防止でき、電極端子50A,50Bの実装状態を安定的に維持できる。
さらには、隔壁212によって各電極端子50A,50Bが隔離されているため、両端子50,180の接続時に電極端子50A,50Bが変形することで隣接する電極端子50A,50Bが接触したり、あるいは、振動等によって隣接する電極端子50A,50Bが接触することを防止することができる。
そして、副ケース部22を収容空間130A内に差し込んだときの差込深さが所定の差込深さに到達すると、主ケース部21の側面が台座140内面に当接するとともに、電池パック1のロック片213がドライバドリル100側のロック受け部に係止することで抜け止め状態で装着される。
電池パック1をドライバドリル100から取り外すときには、電池パック1のロック片213を電池パック1側に押し込んで撓ませることで、ロック受け部との係合状態を解除し、この状態を維持したまま副ケース部22を収容空間130Aから引き出す。この際に、ロック片213の撓み変形量が撓み規制部材214によって規制されるため、必要以上に撓むことがなく、ロック片213の損傷・破損を防止することができる。
本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
(1)上記実施形態では、副ケース部22を主ケース部21の後端側に配置した構成を示したが、例えば、副ケース部22を主ケース部21の中央側に配置した構成としてもよい。
(2)また、上記実施形態では、電動工具としてドライバドリル100の例を示したが、駆動源をモータ120とする電動工具であれば、他の種類の電動工具にも適用することができる。
(3)また、上記実施形態では、各電極端子50A,50B間に隔壁212を設けた構成を示したが、例えば、充電電力供給用の電極端子50A,50Bの周囲にのみ隔壁を設ける構成としてもよい。
本実施形態に係るドライバドリルの内部構成を示した側断面図である。 電池パックの内部構成を示した分解斜視図である。 電池パックの前面形状を示した平面図である。 図1におけるA−A線断面図である。 電池パックのうちロック片周辺構造を示した一部斜視図である。
符号の説明
1…電池パック
21…主ケース部
22…副ケース部
31,32,33…電池セル
40…回路基板
50A,50B…電極端子
60,61…緩衝部材
70…支持部材
80…密閉部材
100…ドライバドリル
110…本体部
120…モータ
130…ハンドル部
130A…収容空間(収容部)
150…電線
170…隔壁
211A,211B…スリット
212…隔壁
B…仮想線

Claims (14)

  1. 差込操作により外部の電気機器に装着されるものであって、ケース体内部に電池セルを収容するとともに、前記ケース体に前記電池セルに連なる電極端子を外部の電極端子に対して接続可能に設けた電池パックにおいて、
    前記ケース体は、主ケース部と、前記主ケース部から突出形成されて前記外部の電気機器に差し込まれる副ケース部とから構成されており、
    前記電極端子は、前記主ケース部のうち前記副ケース部が形成されている側の上面に設けられていることを特徴とする電池パック。
  2. 前記電極端子は、前記副ケース部の突出端と、前記副ケース部とで前記電極端子とを挟み込むように位置する主ケースの上面端部とを結ぶ仮想線よりも主ケース部側に位置していることを特徴とする請求項1に記載の電池パック。
  3. 前記電極端子は、前記副ケース部の基端側に位置していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電池パック。
  4. 前記ケース体には、前記電極端子が実装された回路基板が前記電極端子と前記外部の電極端子との接続方向と直交姿勢となるように収容されていることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれかに記載の電池パック。
  5. 前記電極端子は複数設けられており、
    前記主ケース部には、前記電極端子をそれぞれ隔離する隔壁が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれかに記載の電池パック。
  6. 前記電極端子は複数設けられており、
    前記副ケース部から前記主ケース部の前記上面端部に向かう方向と直交する方向に複数が並べられた第1の電極端子群と、同じく複数が並べられた第2の電極端子群とから構成されていることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれかに記載の電池パック。
  7. 前記第1の電極端子群と前記第2の電極端子群との端子の向きが直交していることを特徴とする請求項6に記載の電池パック。
  8. 前記隔壁と前記回路基板との間に介在され、前記隔壁間を密閉する密閉部材が設けられていることを特徴とする請求項4または請求項5に記載の電池パック。
  9. 前記回路基板は、前記電池セルに支持されていることを特徴とする請求項5から請求項8のいずれかに記載の電池パック。
  10. 前記ケース体には、前記副ケース部の突出方向と交差方向へ突き出し形成されている突出部が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれかに記載の電池パック。
  11. 前記電池セルと前記ケース体との間には、緩衝部材が介在されていることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれかに記載の電池パック。
  12. 前記副ケース部が前記外部の電気機器に対して正規の差込深さに到達したときに前記外部の電気機器に設けられたロック受け部と係合するロック片が形成されているとともに、前記ロック片の撓み量を規制する撓み規制部材が形成されていることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれかに記載の電池パック。
  13. 請求項1から請求項12のいずれかに記載の電池パックを着脱可能に装着される電動工具であって、
    駆動源であるモータを収容する本体部と、
    前記本体部から延伸形成されるハンドル部と、
    前記ハンドル部内に前記副ケース部が前記ハンドル部先端側から収容される収容部と、
    前記ハンドル部先端に形成されるとともに前記本体部から前記ハンドル部に沿って配索された電源線を介して前記モータに接続され、前記副ケース部が前記収容部内に収容されたときに前記電極端子と接続される本体側電極端子とを備えたことを特徴とする電動工具。
  14. 前記ハンドル部には、前記電源線が前記収容部へ侵入することを規制する侵入規制手段が形成されていることを特徴とする請求項13に記載の電動工具。
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