CN110832669A - 使用电池组的电气设备 - Google Patents
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Abstract
能够切换电池组的输出电压,从而在不同电压的电气设备中共用。一种电气设备,能够通过电气设备本体侧的触点端形状的不同,来自动切换包含五只电池电芯的上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的串联连接状态与并联连接状态,其中,对保持多个设备侧端子(572~578)的触点端支架550的形状进行了改良。触点端支架550是与电池组的连接端子建立电连接状态者,在触点端支架550设有沿前后方向延伸的平行的两个突出部566a、566b,在电气设备侧设有与这些突出部566a、566b嵌合的第二轨道槽。通过它们的嵌合,能够抑制触点端支架550与电池组的上下方向的相对移动,从而能够大幅抑制设备侧端子(572~578)的磨损。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有马达(motor)、照明等负载的电气设备与对此类电气设备供给电源的电池组(battery pack)。
背景技术
电动工具等电气设备将通过使用锂离子(lithium ion)电池等二次电池的电池组来驱动,正推进电气设备的无线(cord-less)化。例如,在通过马达来驱动前端工具的手持式电动工具中,使用收容有多个二次电池电芯(cell)的电池组,利用蓄积在电池组中的电能来驱动马达。电池组可装卸地构成于电动工具本体,一旦因放电而电压下降,便从电动工具本体拆卸电池组,并使用外部充电装置进行充电。
在无线型电动工具或电气设备中,要求确保规定的运行时间或确保规定的输出,伴随二次电池的性能提高,逐渐实现高输出化或高电压化。而且,随着将电池组作为电源的电气设备的开发,各种电压的电池组已商品化。通常,电池组的输出电压是固定的,但在专利文献1中提出一种电气设备用的电源装置,其在收容电池的壳体(housing)内设置多个电池单元(battery unit),并可通过连接部件来选择是将它们设为串联连接而输出,还是设为并联连接而输出,由此,能够支持不同电压的设备。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本专利特开2014-17954号公报
发明内容
发明所要解决的问题
对于用户(user)而言,在使用多个电气设备时,准备多种电池组较为繁琐,期望实现通过切换电压来应对不同电压的电气设备的、易用的电池组。并且,期望利用能够容易地安装于电气设备的电池组来实现电压切换式,而非利用专利文献1那样的与电气设备本体为分体型的电源装置。
本发明是有鉴于所述背景而完成,本发明的目的在于提供一种电池组以及使用此电池组的电气设备,所述电池组能切换输出电压,以便能够在不同电压的电气设备间共用。本发明的另一目的在于提供一种使用电池组的电气设备,所述电池组能够容易地进行与对应的电气设备相符的电压设定,从而能够有效地防止电压的设定失误。本发明的又一目的在于提供一种使用高功能电池组的电气设备。本发明的又一目的在于提供一种使用电池组的电气设备,所述电池组具有能够与电气设备本体侧的连接端子良好地嵌合的端子结构。
解决问题的技术手段
对本申请所公开的发明中的代表性特征说明如下。根据本发明的一个特征,一种电气设备,作为电动工具,电动工具具有:电池组;以及触点端支架(触点端部),与电池组的连接端子建立电连接状态,且保持多个设备侧端子,电气设备中,在电池组设置沿前后方向延伸且平行的两个突出部,在这些突出部分别设置与工具侧的轨道槽卡合的轨道部,在形成于这些突出部之间的开口部,设有与触点端支架嵌合的被卡合部。电池组具有:平行地设置的轨道面之间的上段面;较上段面呈阶差状下降的下段面;位于上段面与下段面的阶差部分的多个狭缝;以及连结狭缝间的开口部。而且,在触点端支架,设有用于与被卡合部卡合的卡合部。
根据本发明的另一特征,触点端支架是合成树脂的成形品,形成有垂直面与水平面,将板状的设备侧端子以与这垂直面及水平面正交的方式而铸入,由此来予以固定。设备侧端子为长方形状,其中一个长边与水平面接触,其中一个短边与垂直面接触,作为卡合部,设有从触点端支架的左右两端朝左右方向突出的突起。而且,在触点端支架形成引导面,所述引导面共同接触至设备侧端子的另一个长边的一部分并且连接于垂直面,且与水平面平行地配置,在引导面的左右两侧形成有卡合部。卡合部是以与引导面成为同一面的方式而形成,例如是直接形成在电池组的壳体上的凹部,卡合部位于凹部。进而,在电池组的开口部,设有用于覆盖内部基板的罩构件,在所述罩构件设置被卡合部,卡合部与被卡合部卡合。另外,在引导面的与电池组相向的面,也可设有与电池组的外壁面接触的自润滑性橡胶等缓冲材。
根据本发明的又一特征,一种电气设备,其包括:电池组,具有正极端子和负极端子,所述正极端子具有沿上下方向排列的两组臂部组,所述负极端子具有沿上下方向排列的两组臂部组;以及触点端支架,与电池组嵌合,且插入至上侧的臂部组间的板状的设备侧上侧端子、与插入至下侧的臂部组间的板状的设备侧下侧端子分离地以非连接状态而配置,在触点端支架的设备侧上侧端子与设备侧下侧端子之间,设有第一引导部,所述第一引导部引导上侧的臂部组与下侧的臂部组且包含绝缘体。而且,在触点端支架,设有与正极端子和负极端子卡合的绝缘材的引导部。进而,在触点端支架的上侧端子的上边与下侧端子的下边,设有第二引导部,所述第二引导部引导上侧的臂部组与下侧的臂部组且包含绝缘体。
发明的效果
根据本发明,无须依赖用于切换输出电压的机械开关机构,只要安装于电气设备本体便能够自动获得适当的输出电压,因此能够在不同电压的电气设备间共用电池组。而且,也能够将电压切换式的电池组直接连接于以往的低电压电气设备本体,因此能够实现既能确保与以往的电气设备本体用的兼容性,又能用于高电压电气设备本体的通用性高的电池组。进而,通过精心设计电池组的端子结构,能够避免与电气设备本体侧端子的接触不良的发生,防止电气设备本体侧的连接端子与电池组侧的连接端子的接触电阻的增大,抑制大电流流经时的端子部分产生的发热,从而能够有效地防止连接端子的损伤或熔断。进而,电池组向电气设备本体的安装方法与针对以往的电气设备本体的安装同样,因此能够实现具有与以往相同的易用性的支持双电源的电池组、以及使用此电池组的电气设备。
附图说明
图1是用于说明本发明的电池组向电动工具的安装状况的图。
图2是表示图1的电动工具本体1的电池组安装部10的形状的立体图。
图3是本发明的实施例的电池组100的立体图。
图4是图3的电池组100的展开立体图。
图5是用于说明使用图4的隔板445的电池电芯的堆叠状况及配线方法的展开立体图。
图6是表示图4的电力端子中的用于放电的正极端子对(162与172)与负极端子对(167与177)的单体形状的图。
图7是表示图4的电力端子(161与171、162与172、167与177)的单体形状的图,(1)是整体的立体图,(2)是整体的侧面图,(3)是整体的正面图。
图8是用于说明电气设备本体与电池组100的电力端子的连接状况的图,(1)表示与本实施例的电动工具本体30连接的状态的连接电路,(2)表示与以往的电动工具本体1连接的连接电路。
图9(1)是本实施例的电动工具本体30的触点端部50的立体图,(2)是短路条59单体的立体图,(3)是表示触点端部50与电池组100的电力端子的连接方法的图。
图10(1)是以往的电动工具本体1的触点端部20的立体图,(2)是表示触点端部20与电池组100的电力端子的连接状况的图。
图11是表示本实施例的信号端子零件240的单体形状的图,(1)是从左前上方观察的立体图,(2)是从右前下方观察的立体图。
图12是表示多个信号端子零件240向电路基板150的固定状况的图,(1)是从前方观察的图,(2)是从左观察信号端子零件240的图,(3)是从(1)的下侧观察的底面图。
图13是装配好图5的零件后的隔板445的侧面图,(1)是右侧面,(2)是左侧面图。
图14是表示将电路基板150固定于隔板445的状态的立体图(从左前上方观察的立体图)。
图15是表示将电路基板150固定于隔板445的状态的立体图(从右后上方观察的立体图)。
图16是用于说明电池组100的引出板461、466、471、476与正极端子(162、172)及负极端子(167、177)的连接方法的图。
图17是表示图15的连接端子群及配置在其周围的基板罩180的图,(1)是从左前上方观察的立体图,(2)是从右后上方观察的立体图,(3)是正面图。
图18是图17的基板罩180单体的图,(1)是从左前上方观察的立体图,(2)是从右前下方观察的立体图,(3)是正面图。
图19是表示图15的连接端子群及配置在其周围的基板罩180的图,(1)是俯视图,(2)是背面图。
图20是表示图15的连接端子群及配置在其周围的基板罩180的图,(1)是右侧面图,(2)是左侧面图。
图21是用于说明设备侧端子被插入至基板罩180的状况的图。
图22(1)是图3的上壳体110的立体图,(2)是从(1)的箭头B方向观察的基板罩180与端子部的箭头图。
图23是用于说明对电路基板150涂布树脂的涂布方法的图。
图24(1)、(2)是表示本实施例的第二实施例的触点端部200的立体图。
图25(1)、(3)是触点端部200的从其他角度观察的立体图,(2)是正面图。
图26(1)是本发明的第四实施例的触点端部50A的立体图,(2)、(3)是电力端子部的立体图。
图27是本发明的第四实施例的电池组与电气设备本体的概略电路图。
图28是用于说明图27中的短路条连接开关59d的动作、和扳机开关34与马达的动作的时机的图。
图29是表示本发明的第五实施例的18V用的触点端支架500的图,(1)是立体图,(2)是正面图。
图30是表示图29的触点端支架500的图,(1)、(3)是立体图,(2)是正面图。
图31是表示将图29的触点端支架500连接于以往的电池组15的状态的部分侧面图。
图32是表示本发明的第五实施例的36V用的触点端支架550的形状的图,(1)是从下观察的立体图,(2)是左侧面图。
图33是表示图32的触点端支架550的图,(1)是正面图,(2)是底面图,(3)是俯视图。
图34(1)是图32的触点端支架550的侧面图,(2)是从(1)的图中省略了基板罩180的侧面壁部的图示的侧面图。
图35(1)是表示在电池组100中安装有触点端支架550的状态的右侧侧面图,(2)是(1)的C-C部的剖面图。
图36是表示第五实施例的变形例的触点端部650的图,(1)是相当于图35的D-D部的部分的剖面图,(2)是(1)的局部放大图。
图37是表示将图36的触点端部650固定于基板罩680的变形例的图,(1)是相当于图35的D-D部的部分的剖面图,(2)是(1)的触点端部650的单体图,(3)是触点端部650的左侧面图。
图38(1)是图36的触点端部650的变形例,(2)是触点端部650的左侧面图。
图39是表示第五实施例的又一变形例的触点端部650B的图,(1)是正面图,(2)是左侧面图,(3)是与电池组100侧的连接端子处于嵌合状态的触点端部650B的左侧面图。
图40是用于说明第六实施例的电动工具的电池组860的安装状况的立体图。
图41是用于说明第六实施例的电池组向电动工具的安装状况的图。
图42是表示电力端子向电动工具本体的连接状态的立体图,(1)表示将电池组860安装于18V用电动工具本体801的状态,(2)表示将电池组860安装于36V用电动工具本体830的状态。
图43是用于说明将电池组860安装于36V规格的电动工具本体830时的状况的图。
图44是用于说明将电池组860安装于18V规格的电动工具本体801时的状况的图。
图45是表示电池组860侧的端子配置和电动工具本体830的端子形状及配置的俯视图。
具体实施方式
实施例1
以下,基于附图来说明本发明的实施例。以下的图中,对于同一部分标注同一符号,并省略重复说明。本说明书中,作为电气设备的一例,是例示利用电池组进行动作的电动工具来进行说明,将电动工具的本体侧的前后左右的方向设为图2所示的方向,且设以单个电池组观察时的前后左右、上下的方向是以电池组的安装方向为基准的图3所示的方向来进行说明。另外,为了便于说明,设电池组的安装方向是以不使电动工具本体侧移动而使电池组侧移动的状况作为基准的方向来进行说明。
图1是用于说明本实施例的电池组向电动工具的安装状况的图。作为电气设备的一形态的电动工具具有电池组,使用由马达提供旋转驱动力来驱动前端工具或作业设备。电动工具实现了各种种类,图1所示的电动工具本体1、30均被称作冲击工具。电动工具本体1、30是通过对未图示的起子头(bit)或套筒扳手(socket wrench)等前端工具施加旋转力或轴方向的冲击力来进行紧固作业的工具。这些电动工具本体1、30包括形成外形的作为外框的壳体2、32,在壳体2形成有把手部3、33。在把手部3、33的一部分且作业者握持时食指碰到的附近,设有扳机状的动作开关4、34,在把手部3、33的下方,形成有用于安装电池组15、100的电池组安装部10、40。
电动工具本体1是使用额定电压18V的电池组15的以往的电气设备。电池组15是以往的电池组,能够如箭头a的组合那样安装至支持18V的电气设备(电动工具本体1)的电池组安装部10。在电池组15的内部,仅收容有一组将五只额定3.6V的锂离子电池的电芯串联连接而成的电芯单元,或者收容有两组此种电芯单元且彼此并联连接。此处,所谓“电芯单元”,是指将多个电池电芯电连接而成者,作为“电芯单元”的示例,包含将多只电池电芯串联连接而成的连结体、或将多只电池电芯并联连接而成的连结体、或者将多个电池电芯串联且并联连接而成的连结体。电压18V意味着相对较低的电压,此处有时称作低电压。同样,额定电压18V的电动工具本体1或电气设备本体分别有时称作低电压电动工具本体或低电压电气设备本体。同样,标称电压18V的电池组15有时称作低电压电池组。
电动工具本体30是额定电压36V的电气设备本体,如箭头b1所示,将可输出36V的电池组100安装至电池组安装部40。电压36V意味着相对较高的电压,此处有时称作高电压。同样,额定电压36V的电动工具本体30或电气设备本体分别有时称作高电压电动工具本体或高电压电气设备本体。在电池组100的内部,收容有两组将五只额定3.6V的锂离子电池的电芯串联连接而成的电芯单元,通过两组电芯单元的连接方法的变更,能够切换18V输出与36V输出这两种输出。本实施例中,将电池组100构成为支持双电压,能实现低电压与高电压的输出,由此,既能如箭头b2所示那样将电池组100安装至支持18V的电动工具本体1,也能如箭头b1那样安装至支持36V的电动工具本体30。这样,能实现低电压与高电压的输出的电池组100在此处有时称作电压可变电池组。为了将电池组100如箭头b1、b2那样安装至不同电压的电动工具本体1、30,重要是:将电池组安装部10、40的轨道部或端子部的形状设为大致相同的形状;以及能切换电池组100的输出电压。此时,重要的是,电池组100的输出电压与所安装的电气设备本体或电动工具本体的额定电压切实地对应,以免产生电压设定失误(miss)。
图2是表示电动工具本体1的电池组安装部10的形状的立体图。此处所示的电动工具本体1为冲击起子,设有从壳体2的主体部分向下方延伸的把手部,在把手部的下侧形成有电池组安装部10。在把手部设有扳机开关4。在壳体2的前方侧,设有作为输出轴的砧座(未图示),在砧座的前端,设有用于安装前端工具9的前端工具保持部8。此处,作为前端工具9,安装有十字型起子头。并不仅限于电动工具,在使用电池组的所有电气设备中,形成与所安装的电池组的形状对应的电池组安装部10,以使得不适合电池组安装部10的电池组无法安装。在电池组安装部10,在左右两侧的内壁部分,形成有沿前后方向平行地延伸的轨道槽11a、11b,在它们之间设有触点端部20。触点端部20是通过合成树脂等非导体材料的一体成形而制造,在其中铸入有金属制的多个端子,例如正极输入端子22、负极输入端子27、LD端子(异常信号端子)28。触点端部20形成有成为安装方向(前后方向)的碰抵面的垂直面20a与水平面20b,水平面20b成为在电池组100的安装时,与上段面115(将以图3后述)邻接、相向的面。在水平面20b的前方侧,形成有与电池组100的隆起部132(将以图3后述)抵接的弯曲部12,在弯曲部12的左右中央附近,形成有突起部14。突起部14兼作在左右方向上一分为二地形成的电动工具本体1的壳体的螺固用螺丝柱(boss),并且还发挥限制电池组100朝向安装方向的相对移动的阻挡部的作用。
图3是本发明的实施例的电池组100的立体图。电池组100可相对于电池组安装部10、40(参照图1)而安装及拆卸,根据电动工具本体1或30侧的触点端形状,自动切换低电压(此处为18V)与高电压(此处为36V)的输出。而且,为了与以往的额定18V用的电池组15(参照图1)具备安装上的兼容性,电池组100的安装部分的形状是与以往的电池组15设为相同。电池组100的框体由可沿上下方向分割的下壳体101与上壳体110所形成。下壳体101与上壳体110是由不通电的构件例如合成树脂制,并通过四根未图示的螺丝彼此固定。上壳体110形成为了安装于电池组安装部10而形成有两根轨道138a、138b的安装机构。轨道138a、138b是以长边方向与电池组100的安装方向变得平行的方式,且以从上壳体110的左右侧面朝左右方向突出的方式而形成。轨道138a、138b的前方侧端部成为开放端,后方侧端部成为与隆起部132的前侧壁面连接的封闭端。轨道138a、138b是形成为与在电动工具本体1的电池组安装部10形成的轨道槽11a、11b(参照图2)对应的形状,在轨道138a、138b与轨道槽11a、11b嵌合的状态下,利用成为锁扣爪的卡止部142a(为右侧的卡止部,图3中看不到)、142b予以卡止,由此来将电池组100固定至电动工具本体1、30。当从电动工具本体1、30拆卸电池组100时,按住位于左右两侧的锁扣部141,由此,卡止部142a、142b移动至内侧而卡止状态得以解除,因此,在此状态下使电池组100朝与安装方向相反侧移动。
在上壳体110的前方侧,形成有平坦的下段面111,中央附近形成比下段面111形成得高的上段面115。下段面111与上段面115形成为阶梯状,它们的连接部分是成为铅垂面的阶差部114。阶差部114直至上段面115的前方侧部分成为狭槽(slot)群配置区域120。在狭槽群配置区域120,形成有从前方的阶差部114朝后方侧延伸的多个狭槽121~128。狭槽121~128是以沿电池组安装方向具有规定长度的方式切开的部分,在此切开部分的内部,配设可与电动工具本体1、30或外部的充电装置(未图示)的设备侧端子嵌合的多个连接端子(将以图4后述)。狭槽121~128是以能从下段面111侧将电动工具本体侧的触点端插入的方式,在与安装方向平行的上表面和铅垂面上分别形成切口。而且,在狭槽121~128的下侧且与下段面111之间,形成有沿横方向连续开口的开口部113。开口部113是配置在中央的沿铅垂方向延伸的凸肋状铅垂壁部185a的左右两侧形成为平面状者,平面状的部分是由基板罩180所形成。基板罩180是与上壳体110分体地制造的零件,但其详细形状将以图17至图21来后述。
狭槽121~128中,靠近电池组100的右侧轨道138a侧的狭槽121成为充电用正极端子(C+端子)的插入口,狭槽122成为放电用正极端子(+端子)的插入口。而且,靠近电池组100的左侧轨道138b侧的狭槽127成为负极端子(-端子)的插入口。电池组100中,通常是将用于传输电力的电力端子的正极侧与负极侧以充分远离的方式而配置,因此从位于左右中心的铅垂假想面观察,在右侧的充分远离的位置设有正极端子,在左侧的充分远离的位置设有负极端子。在正极端子与负极端子之间,配置有用于对电池组100和电动工具本体1、30或外部充电装置(未图示)的控制的、信号传递用的多个信号端子,此处,信号端子用的四个狭槽123~126设在电力端子群之间。狭槽123是备用的端子插入口,本实施例中未设端子。狭槽124是用于将作为电池组100的识别信息的信号输出至电动工具本体或充电装置的T端子用的插入口。狭槽125是用于输入来自外部充电装置(未图示)的控制信号的V端子用的插入口。狭槽126是用于输出电池温度信息的LS端子用的插入口,所述电池的温度信息是通过接触至电芯而设的未图示的热敏电阻(感温元件)而获得。在成为负极端子(-端子)的插入口的狭槽127的左侧,进而设有输出异常停止信号的LD端子用的狭槽128,所述异常停止信号是由电池组100内所含的后述电池保护电路输出。
在上段面115的后方侧,形成有以隆起的方式形成的隆起部132。隆起部132是其外形较上段面115朝上侧隆起的形状,在其中央附近形成有凹陷状的阻挡部131。阻挡部131在将电池组100安装于电池组安装部10时,成为突起部14(参照图2)的碰抵面,因此当电动工具本体1侧的突起部14插入至抵接于阻挡部131为止时,配设于电动工具本体1的多个端子(设备侧端子)与配设于电池组100的多个连接端子(将以图4后述)接触而成为导通状态。而且,电池组100的锁扣部141的卡止部142a(为右侧的卡止部,图3中看不到)、142b通过弹簧的作用而在轨道138a、138b的下部朝左右方向弹出,与形成于电动工具本体1的轨道槽11a、11b的未图示的凹部卡合,由此来防止电池组100的脱落。在阻挡部131的内侧,设有与电池组100的内部相连的作为冷却风导入口的狭缝(slit)134。而且,在所述电池组100被安装于电动工具本体1的状态下,狭缝134以无法从外部看到的方式被覆盖而成为封闭状态。狭缝134是在将电池组100连结于未图示的充电装置进行充电时,用于使冷却用的空气强制流入电池组100内部的风窗,被导入电池组100内的冷却风从设在下壳体101的前方壁的作为排气用风窗的狭缝104排出至外部。
图4是图3的电池组100的展开立体图。电池组100的框体是由可在上下方向分离的上壳体110与下壳体101所形成,在下壳体101的内部空间,收容有十只电池电芯。在下壳体101的前方侧壁面,形成有用于与上壳体110螺固用的两个螺丝孔103a、103b,未图示的螺丝以从下朝上方向贯穿的方式穿过螺丝孔103a、103b。在下壳体101的后方侧壁面,也形成有两个螺丝孔103c(图中看不到)、103d。多个电池电芯(未图示)在各五只地堆叠成两段的状态下,通过包含合成树脂制等非导体的隔板(separator)445而固定。隔板145是以只有成为电池电芯两端部的左右两侧开口的方式来保持多个电池电芯。
在隔板445的上侧,固定有电路基板150。电路基板150通过焊接来固定多个连接端子(161、162、164~168、171、172、177),并且进行这些连接端子与未图示的电路图案的电连接。在电路基板150,进而搭载电池保护IC或微型计算机、正温度系数(PositiveTemperature Coefficient,PTC)热敏电阻、电阻、电容器、保险丝、发光二极管等各种电子元件(此处未图示)。电路基板150的材质有被称作印刷基板者,即,在含浸有相对于原材料具有绝缘性的树脂的基板上,通过铜箔等导电体而印刷有图案配线,可使用单层基板、双面基板、多层基板。本实施例中,使用双面基板,在电路基板150的上表面(表面且从图4看到的上侧的面)与下表面(背面)形成配线图案。在电路基板150的前后方向的中央稍前侧,设有狭槽群配置区域160,在其中沿横方向排列固定有多个连接端子(161、162、164~168、171、172、177)。
正极端子(161、162、171、172)与负极端子(167、177)沿左右方向配置在远远隔开的部位,在它们之间,设有三个信号端子(T端子164、V端子165、LS端子166)。本实施例中,作为电力端子用的零件,使用在上侧的左右设有一组、在下侧的左右设有一组,合计设有两组沿水平方向延伸的臂部者,其详细形状将利用图11来后述。另外,关于信号端子(164~166、168),也能直接使用以往所用的、臂部在上下方向为一个的信号端子零件。但是,本实施例中,为了与正极端子(161、162、171、172)和负极端子(167、177)跟设备侧端子的嵌合状态等同,在信号端子侧也使用具有上下两个臂部的信号端子零件(将以图11后述)。
在负极端子对(167、177)的左侧,设有LD端子168。LD端子168也以具有上侧与下侧的两组臂部的方式而形成。所有信号端子(164~166、168)使各自的脚部从表面贯穿电路基板150上形成的多个安装孔151直至背面,并在背面侧通过焊接而固定。本实施例中,三个信号端子(164~166)的固定方法也具有特征,但其详细将以图11及图12来后述。如上所述,在电路基板150上搭载未图示的电子元件,将多个连接端子通过焊接而固定后,设置将以图17来后述的基板罩180,将电路基板150的表面通过树脂来加固后,通过未图示的螺丝固定于隔板445。另外,图4中省略了基板罩180的图示。
下壳体101是上表面开口的大致长方体的形状,包含底面、相对于底面而沿铅垂方向延伸的前表面壁101a、后表面壁101b、右侧侧壁101c及左侧侧壁101d。下壳体101的内部空间是设为适合于收容隔板445的形状,为了稳定地保持隔板445,形成有在底面内侧形成的多个固定用凸肋102、或者为了加强壁面而以沿铅垂方向连续的方式形成的多个凸肋105。在前表面壁101a的大致中央,设有狭缝104。上壳体110的狭缝134被用作流入口,所述流入口是用于在利用充电装置进行充电时,使从充电装置侧送出至电池组100的内部空间的冷却风流入,下壳体101的狭缝104被用作冷却风的排出口。
来自电池电芯侧的输出与电路基板150的连接是经由朝上方向呈板状延伸的连接用的引出接片461a、466a、471a、476a来进行。而且,来自串联连接的电池电芯的中间连接点的导线的端部494b、496b~499b以朝上方向延伸的方式而配置,并被焊接在电路基板上。进而,来自串联连接的电池电芯的中间连接点的中间引出接片462a、463a为了连接至电路基板150,而以朝上方向延伸的方式配置。在隔板445的上侧,形成有用于固定电路基板150的螺丝柱447a、447b。
接下来,使用图5的展开立体图来说明使用隔板445的电池电芯的堆叠状况及配线方法。隔板445将十只电池电芯146a~146e、147a~147e各五只地堆叠成上下两段。图5中表示了电池电芯146a~146e、147a~147e从隔板445引出的状态,但在装配时是插入至隔板445的圆筒状的空间446内,在露出至隔板左右两侧的端子间,通过连接板462~465、472~475来相互连接,并将引出板461、466、471、476连接于电池电芯。随后,为了绝缘,将绝缘片482a、482b贴附于连接板462~465、472~475或引出板461、466、471、476上。
各电池电芯的轴线以分别平行的方式而堆积,且将邻接的电芯的方向以交替相反的方式而配置,并使用金属制的连接板462~465、472~475来连接邻接的电池电芯的正极端子与负极端子。电池电芯的两侧端子与连接板462~465、472~475通过多处点焊而固定。此处,由设置在上段的五只串联连接的电池电芯形成上侧电芯单元146(将以图8后述),由设置在下侧的五只串联连接的电池电芯形成下侧电芯单元147(将以图8后述)。另外,此处所说的电芯单元的上侧、下侧,并非是指电池电芯位于下壳体101内的上段抑或是下段这一物理位置,而是将使两个电芯单元串联连接时,位于接地线侧的电芯单元称作“下侧电芯单元”,将串联连接时位于高电压侧的电芯单元称作“上侧电芯单元”,是以电性电位作为基准。本实施例的电池组中,上侧电芯单元146配置在上段,下侧电芯单元147配置在下段,但并不限于此配置,电池电芯的配置方法也可不分为上段与下段而是分为前侧与后侧。
电池电芯146a~146e、147a~147e使用被称作18650尺寸的直径18mm、长度65mm的可多次充放电的锂离子电池电芯(未图示)。本实施例中,为了能够对来自电池组100的输出电压进行切换,可选择多个电芯单元的串联连接电压(高电压侧输出)与并联连接电压(低电压侧输出)的形态。因而,依据本发明的思想,只要使各电芯单元中串联连接的电芯的只数相等,则电芯单元的数量为任意。所使用的电池电芯并不仅限于18650尺寸,也可为所谓的21700尺寸的电池电芯或其他尺寸的电池电芯。而且,电池电芯的形状并不仅限于圆筒形,也可为长方体、层叠(laminate)形状、其他形状。电池电芯的种类并不仅限于锂离子电池,也可使用镍氢电池电芯、锂离子聚合物电池电芯、镍镉电池电芯等任意种类的二次电池。在电池电芯的长度方向的两端设有两个电极。两个电极中的其中一个是正极,另一个是负极,但设置电极的位置并不仅限定于两端侧,只要能够在电池组内容易地形成电芯单元,则可为任意的电极配置。
上侧电芯单元146的正极使用形成有引出接片461a的引出板461而连接于电路基板150,上侧电芯单元146的负极使用形成有引出接片466a的引出板466而连接于电路基板150。同样地,下侧电芯单元147的正极使用形成有引出接片471a的引出板471而连接于电路基板150,下侧电芯单元147的负极使用形成有引出接片476a的引出板476而连接于电路基板150。在隔板445的上表面,形成有接片支架450~452、455~457,所述接片支架450~452、455~457用于保持将金属薄板予以弯折的形状的引出板461、466、471、476的接片。接片支架450~452、455~457是为了保持被弯折成L字状的引出接片461a、462a、463a、466a、471a、476a而形成的接片保持部,是在隔板445的成形时,作为具有支承面、背面、两侧侧面的凹部而一体成形,引出接片461a、462a、463a、466a、471a、476a分别嵌入所述凹部内。在隔板445的上部,形成有用于螺固电路基板150的两个螺丝柱447a、447b。引出板461、471与连接板463、465、473、475的右侧被绝缘片482a予以覆盖,引出板466、476与连接板462、464、472、474的左侧被绝缘片482b覆盖。绝缘片482a是不通电的材质,其内侧部分涂布有密封(seal)材。
接下来,使用图6来说明两组电力端子的形状。图6是图4所示的电路基板150的部分图,仅图示了被固定于电路基板150的正极端子对(上侧正极端子162与下侧正极端子172)与负极端子对(上侧负极端子167与下侧负极端子177)。输出用的正极端子被配置成,电性独立的上侧正极端子162与下侧正极端子172以电路基板150的安装位置观察时沿前后方向排列。它们是彼此靠近地配置的多个端子(162、172),作为用于电压切换的切换端子群发挥功能。上侧正极端子162与下侧正极端子172分别具有朝前方侧延伸的臂部组(臂部162a与162b、臂部172a与172b)。此处,臂部162a、162b与臂部172a、172b位于在上下方向隔开的位置,且设为其嵌合部的前后方向位置大致相同的形状。这些正极端子对(162、172)被配置在单个狭槽122内。负极端子对也与正极端子对的形状相同,包含上侧负极端子167与下侧负极端子177,这些负极端子对(167、177)被配置在单个狭槽127的内部。它们是彼此靠近地配置的多个端子(167、177),作为用于电压切换的切换端子群发挥功能。在狭槽127的内部,在上侧配置有上侧负极端子167的臂部组,在上侧负极端子167的臂部组的下侧配置有下侧负极端子177的臂部组。另外,尽管图6中未图示,但在放电用的正极端子对(上侧正极端子162与下侧正极端子172)的右侧,配置有充电用的正极端子对(上侧正极端子161与下侧正极端子171,参照图4)。充电用的正极端子对(161、171)的形状与上侧正极端子162和下侧正极端子172为同形状。
图7(1)是表示上侧端子零件260与下侧端子零件280的零件单体的立体图。上侧端子零件260是被用作上侧正极端子161、162及上侧负极端子167的共用零件,下侧端子零件280是被用作下侧正极端子171、172及下侧负极端子177的共用零件。上侧端子零件260与下侧端子零件280是将包含导电性金属的平板通过冲压加工来剪切后,弯曲成U字形而形成。上侧端子零件260是以成为U字状底部的面即桥(bridge)部262处于后侧的方式而弯折,在下侧端子零件280中,以桥部262处于后侧的方式而弯折。在上侧端子零件260中,形成有朝下侧端子零件280的上侧延伸的长的臂部265、266。从臂部265、266延伸的前后方向观察时,桥部262具有正交的面,此面成为沿铅垂方向延伸的铅垂面。
上侧端子零件260具有以弯折成U字状而变得平行的方式形成的右侧侧面263和左侧侧面264、与连接它们且成为后面的桥部262。在右侧侧面263与左侧侧面264的前方侧,分别设有从左右两侧朝向内侧来包夹设备侧端子的臂部265、266。以下述方式形成:从左侧侧面264的前方边部中的下侧直至靠近上端的位置为止,沿铅垂方向呈平面状地延伸,且从靠近上端的附近,以朝前方侧延伸方式形成臂部265、266。右侧侧面263的形状是与左侧侧面264成面对称地形成。臂部265是以从右侧侧面263的上侧前方边朝前侧延伸的方式而配置,臂部266是以从左侧侧面264的上侧前方边朝前侧延伸的方式而配置。这样,臂部265、266以从基体部261的前侧边部的上侧部分朝前方侧,即,沿着与电池组100的安装方向平行的方向延伸的方式而形成。臂部265、266沿左右方向观察时彼此相向,且被冲压加工成接近至最小间隔部分,即,与设备连接端子嵌合的嵌合部几乎要接触的位置为止,由此而具备弹性。此处,所谓冲压加工,是指使用冲压机械来进行的塑性加工,利用高的压力将金属板等原材料按压至模具,实施切断、冲裁、开孔等剪切加工,进而根据需要来进行弯曲加工或拉拔加工,由此来剪切、成形为所需的形状。本实施例中,上侧端子零件260与下侧端子零件280例如是用厚度0.8mm的平板来形成。由此,上侧正极端子161、162及上侧负极端子167具备高的机械强度,与设备侧端子嵌合时的嵌合压力变高。另外,也可在冲压加工后实施热处理或镀敷处理等。
下侧端子零件280也是同样地制造,具有基体部281,所述基体部281包含以弯折成U字状而变得平行的方式形成的右侧侧面283和左侧侧面284、与连接它们的桥部262,且从右侧侧面283与左侧侧面284的细长的上部附近朝前方侧,形成有臂部285、286。臂部285、286设为从左右两侧朝向内侧来包夹设备侧端子的形状。上侧的臂部组(265、266)的上端位置与下侧的臂部组(285、286)的下端位置的距离S构成为,与以往的18V用电池组中所设的电力端子的宽度大致等同。另一方面,上侧的臂部组(265、266)与下侧的臂部组(285、286)分别以在上下方向隔开规定的距离S1的方式而配置。在下侧的臂部组(285、286)的下方,形成有从前方侧大幅切开的切口部291。下侧端子零件280的后方侧以与上侧端子零件260的右侧侧面263、左侧侧面264隔开规定的间隙而不彼此接触的方式,沿前后方向排列固定。
图7(2)中,对脚部267、268的部分标注有影线,以明确地图示其范围。本说明书中所说的基体部261,是指从所安装的电路基板150的表面露出至上侧的部分,是指除了臂部265与266以外的部分。上侧端子零件260的基体部261包含右侧侧面263、左侧侧面264及桥部262。在基体部261的下边部更下方,连接有脚部267、268。右侧侧面263与左侧侧面264是沿铅垂方向延伸的大致长方形,在靠近上端的部分,以朝前方侧延伸的方式形成臂部265、266。在臂部265、266的后方侧根部附近即链线B2附近,宽度(上下方向的长度)大,且随着朝向前方而其宽度逐渐变小,在较假想线B1为更前方侧,宽度变为固定。在嵌合部265d、266d中,俯视时朝内侧弯曲成具有规定的曲率半径R1的曲面状。以从U字形的基体部的上方前边部朝前方延伸的方式形成臂部265、266,臂部265、266以在彼此不接触的状态下具备弹性的方式形成。
脚部267、268插入至电路基板150的安装孔(贯穿孔),使脚部267、268从电路基板150的安装面(表面)突出至与安装面为相反侧的面(背面),在背面,脚部267、268被焊接至电路基板150。而且,通过焊接,将臂部265、266与搭载于电路基板150的电池电芯或电子元件等予以电连接。此处,脚部267、268的高度H1形成为比电路基板150的厚度大且小于两倍的程度。在右侧侧面263与左侧侧面264的后边的下侧部分,如箭头262a所示,桥部262以朝后方侧弯曲的方式而突出,因此所述突出部分被用于上侧端子零件260和下侧端子零件280向电路基板150安装时的上下方向定位用。在右侧侧面263与左侧侧面264的下侧部分的前方侧,形成有沿水平方向呈凸状地延伸的部分,所述凸状部分形成朝内侧弯折的弯折部263a(图中看不到)、264a。在弯折部263a、264a的弯曲部的上侧与下侧,为了使弯折加工变得容易而形成有大致圆形的裁切部。弯折部263a、264a与阶差部262a是为了与电路基板150的安装孔附近的上表面接触,以进行上侧端子零件260的上下方向的定位而形成。
基体部261侧视呈倒立的大致L字状。臂部265、266的后方部分从后方侧的连接部附近朝向前方而形成右侧侧面263、左侧侧面264呈同一面状地延伸的平面部265a、266a。臂部265、266的前端部分形成以大的曲率半径R1朝外侧扩展的方式弯曲的嵌合部265d、266d。嵌合部265d、266d的内侧的曲面部分与电动工具本体1、30的端子接触,由此,上侧端子零件260将与电动工具本体1、30侧的连接端子电性导通。嵌合部265d、266d的内侧设为下述形状,即,在电池组100已从电动工具本体1、30拆卸的状态下具有微小的间隙。嵌合部265d、266d的前方侧以随着朝向前方而间隔急遽变宽的方式形成,引导电动工具本体1、30侧的端子。
下侧端子零件280具有以弯折成U字状而变得平行的方式形成的右侧侧面283和左侧侧面284、与连接它们的桥部282,从右侧侧面283与左侧侧面284的细长的上部,以朝向前方且斜上侧延伸的方式设有臂部285、286。臂部285、286的上下方向的宽度在前后方向大致固定,在较假想线B1为前方侧以沿水平方向延伸的方式形成,但在较假想线B1为后方侧是倾斜地配置。在下侧端子零件280的臂部组(285、286)的下方,形成有从前方侧大幅切开的切口部291。以此方式形成的结果是,上侧端子零件260的臂部265、266的长度(前后方向长度且较B2为前方)比下侧端子零件280的臂部285、286的长度(前后方向长度且较箭头291位置为前方侧)长。对于此种前后方向的长度不同的臂部组,也优选使上侧端子零件260的嵌合部的嵌合压力与下侧端子零件280的嵌合压力相同。这是因为,若不使嵌合压力变得均等,则与电动工具本体1、30侧的平板状设备侧端子的接触电阻会发生变化,从而有可能产生细微的发热差异,或者因长期使用造成的磨损状况不同。本变形例中,为了取得上侧端子零件260与下侧端子零件280的嵌合压力的平衡,使电池组的非安装状态下的初始间隙间隔不同。即,在电池组100未安装于电动工具本体1或30的状态(拆卸状态)下,左右臂部265、266的最小间隔与臂部285、286的间隔不同。此处,上侧端子零件260的臂部265与266的间隔为0.2mm,与此相对,下侧端子零件280的臂部285与286的最小间隔为0.5mm。
为了使嵌合压力变得均匀,也对上侧端子零件260与下侧端子零件280的形状作了精心设计。即,如图7(2)所示,原本在上侧端子零件260中应形成虚线264b那样的大致直角的内角,但在此处,设为下述形状,即,使虚线264b的轮廓朝箭头264e的方向延伸,追加侧视呈二等边三角形状的加强面264c。其结果,所述内角部分的轮廓如箭头264d那样变得倾斜,通过其形状变更,上侧端子零件的臂部265、266的安装刚性提高。配合上侧端子零件260的内角部分的形状变更,将下侧端子零件280的外角部分的形状从虚线284b的部分向箭头284e的方向切除,由此成为设有侧视呈二等边三角形状的切除部284c的形状。其结果,所述外角部分的轮廓变得如箭头284d那样,使下侧端子零件的臂部285、286的刚性下降。对于箭头264d与箭头284d所示的轮廓部分,以下述方式来决定它们的轮廓,即,以侧视时彼此大致平行的方式隔开一定的间隔。另外,若形成切除部284c,则桥部282的上下方向的长度将变短。但是,由于下侧端子零件280小,因此与上侧端子零件260相比,在强度方面也足够强,因此通过它们的形状变更,正好取得强度上的平衡。这样,对于上侧端子零件260,通过追加加强面264c来变更内角部分的形状,对于下侧端子零件280,通过借助形成切除部284c而进行强度调整来变更外角部分的形状,由此,取得两者的强度平衡,能够使臂部265与266、285与286对本体侧端子的嵌合压力变得大致等同。
图7(3)是从正面观察上侧端子零件260与下侧端子零件280的图。在电池组100的非安装时的状态下,上下臂部组的最小间隔不同。即构成为:跟上侧的臂部265与266的左右方向的间隔相比,下侧的臂部285与286的左右方向的间隔大。其设为跟上下排列配置的臂部265与266、臂部285与286的安装方向(前后方向)的长度成反比的关系。长的臂部265与266在初始状态下以窄的间隔相向。相反,短的臂部285与286以宽的间隔相向。
如上所述,电力端子是使用板厚0.8mm的厚的上侧端子零件260与下侧端子零件280。关于信号端子零件,由于仅有微小电流流经,因此只要与以往的电池组15同样,利用厚度0.3mm左右的金属板来制造即可。本变形例中,有大电流流经的电力端子的刚性进一步提高,不仅在作业中,而且经过长期使用仍能够良好地维持嵌合状况。另外,要使上下臂部组的嵌合压力大致相同,并不仅限定于嵌合部的间隙调整与安装根部附近的形状变更,通过其他变更,尤其是板厚的调整、端子零件的材料选择等也能够达成。
接下来,使用图8来说明将电池组100安装于电动工具本体1、30时的、电动工具本体1、30侧的触点端部20的形状、以及与电池组100的连接端子的连接状态。图8(1)是表示将电池组100安装至36V用电动工具本体30的状态的图。如前所述,在电池组100的内部收容有十只电池电芯,其中的五只构成上侧电芯单元146,剩余的五只构成下侧电芯单元147。电动工具本体30通过与上侧正极端子162和上侧负极端子167嵌合来使驱动部35动作。此时,电动工具本体30中所设的短路条形成虚线59所示的电连接电路,因此上侧电芯单元146与下侧电芯单元147成为串联连接状态。即,上侧电芯单元146的负极与下侧电芯单元147的正极相连接,作为电池组100的正极输出而连接上侧电芯单元146的正极,作为负极输出而连接下侧电芯单元147的负极。这样,输出上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的串联输出即额定36V。
图8(2)是表示将电池组100安装于18V用电动工具本体1的状态的图。在18V用电动工具本体1中,设有与上侧正极端子162和下侧正极端子172同时嵌合的大小的正极输入端子(将以图10来后述)。同样地,设有与上侧负极端子167和下侧负极端子177同时嵌合的大小的负极输入端子(将以图10来后述)。即,成为如下所述的并联连接状态,即:上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的正极以彼此连接的状态成为正极输出,上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的负极以彼此连接的状态成为负极输出。其结果,当连接于电动工具本体1时,自动输出额定18V。通过像这样变更与进行电池组100的电压切换的切换端子群(162、167、172、174)的连接关系,从而能切换从电池组100获得的输出电压。
图9中,(1)是本实施例的电动工具本体30的触点端部50的立体图,(2)是短路条59单体的立体图,(3)是表示触点端部50与电池组100的电力端子的连接方法的图。在额定36V的电动工具本体30的触点端部50,作为电力用的输入端子,形成有小的受电用的正极输入端子52的端子部52a与负极输入端子57的端子部57a且设在上侧。在安装时,正极输入端子52的端子部52a仅嵌合于上侧正极端子162,负极输入端子57的端子部57a仅嵌合于上侧负极端子167。另一方面,在电动工具本体30的触点端部,设有使下侧正极端子172与下侧负极端子177短路的短路条59(59a~59c)。如图9(2)所图示,短路条59是包含金属制导电构件的短路元件,且是弯曲成“コ”形状的构件。在短路条59的连接部59a的一端侧形成有端子部59b,且配置在端子部52a的下侧。在短路条59的连接部59a的另一端侧形成有端子部59c,端子部59c配置在端子部57a的下侧。端子部59b与下侧正极端子172嵌合,端子部59c与下侧负极端子177嵌合。短路条59以与正极输入端子52或负极输入端子57等其他设备侧端子一同被铸入合成树脂制基台51(将以图7来后述)中的方式而固定。此时,短路条59不与其他金属端子(52、54~58)接触。而且,短路条59只是用于使下侧正极端子172与下侧负极端子177短路,因此不需要进行向电动工具本体的控制电路等的配线。
正极输入端子52是由端子部52a、配线部52c及连结部(图中看不到)所形成,所述端子部52a是与上侧正极端子162嵌合的部分且形成为平板状,所述配线部52c用于焊接与电动工具本体30侧的电路基板侧进行接线的导线,所述连结部是连接端子部52a与配线部52c之间并且被铸入合成树脂制基台51中的部分。负极输入端子57也与正极输入端子52同样,端子部57a的高度是设为与其他端子部(54a~56a、58a)相比为一半左右或者小于一半的程度的大小。其他端子部(54a~56a、58a)为信号传递用的端子,经由配线部54c~56c、58c并通过导线(未图示)而连接于电动工具本体30侧的控制电路基板。在触点端部50的合成树脂制基台51的前侧与后侧,设有用于由壳体予以夹持的凹部51b与51c。
图9(3)中,在安装电池组100时,当使电池组100相对于电动工具本体30而沿着插入方向相对移动时,正极输入端子52与端子部59b穿过同一狭槽128(参照图3)而插入至内部,并分别嵌合于上侧正极端子162与下侧正极端子172。此时,正极输入端子52以将上侧正极端子162的嵌合部间扩张开的方式被压入至上侧正极端子162的臂部162a与162b之间,短路条59的端子部59b以将下侧正极端子172的臂部172a与172b之间扩张开的方式被压入。同样地,负极输入端子57与端子部59c穿过同一狭槽127(参照图3)而插入至内部,并分别嵌合于上侧负极端子167与下侧负极端子177。此时,负极输入端子57的端子部57a以将嵌合部间扩张开的方式被压入至上侧负极端子167的臂部167a与167b之间。进而,短路条59的端子部59c以将下侧负极端子177的臂部177a与177b之间扩张开的方式而压入。
端子部52a、57a、59b、59c的板厚稍大于各臂部的嵌合部的初始间隙(未安装电池组100时的间隙),因此规定的嵌合压力作用于端子部52a、57a、59b、59c的各个与上侧正极端子162、下侧正极端子172、上侧负极端子167、下侧负极端子177的嵌合点。此种连接的结果为,电动工具本体30的设备侧端子(端子部52a、57a、59b、59c)与电池组的电力端子(上侧正极端子162、下侧正极端子172、上侧负极端子167、下侧负极端子177)以接触电阻小的状态而良好地接触。这样,电动工具本体30具有:第三端子(52a),插入至单个狭槽(122)而仅与第一及第二端子(162、172)中的第一端子(162)连接;以及第四端子(59b),插入至单个狭槽(122)而仅与第二端子(172)连接,当电池组100连接于电动工具本体30时,在单个狭槽121内,第一及第三端子(162与52a)彼此连接而均成为第一电位,第二及第四端子(172与59b)彼此连接而均成为与第一电位不同的第二电位。负极端子对(167、177)侧也成为同样的连接状态,因此通过图9(1)的连接形态的实现,从而实现上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的串联连接的输出,即从电池组100输出额定36V。
另一方面,当在以往的18V用电动工具本体1中安装电池组100时,成为图10那样的连接关系。当电池组100被安装于电动工具本体1时,正极输入端子22的端子部22a以将上侧正极端子162与下侧正极端子172的开口端部这两者扩张开的方式被嵌合压入,正极输入端子22的端子部22a的上侧的一部分区域与上侧正极端子162接触,下侧一部分区域与下侧正极端子172接触。这样,通过使端子部22a同时嵌合于上侧正极端子162的臂部162a、162b与下侧正极端子172的臂部172a、172b,两个正极端子(162与172)成为短路状态。同样地,负极输入端子27的端子部27a以将上侧负极端子167与下侧负极端子177的开口端部这两者扩张开的方式被嵌合压入,负极输入端子27的端子部27a的上侧一部分区域与上侧负极端子167接触,下侧一部分区域与下侧负极端子177接触。这样,通过使端子部27a同时嵌合于上侧负极端子167的臂部167a、167b与下侧负极端子177的臂部177a、177b,从而两个负极端子(167与177)成为短路状态,对电动工具本体1输出上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的并联连接的输出即额定18V。正极输入端子22的端子部22a与负极输入端子27的端子部27a包含具有一定厚度的金属板。因而,重要的是,上侧正极端子162、上侧负极端子167的臂部的嵌合压力与下侧正极端子172、下侧负极端子177的臂部的嵌合压力为同等。
如上所述,本实施例的电池组100通过安装于18V用电动工具本体1或36V用电动工具本体30的任一者中,从而自动切换电池组100的输出,因此能够实现支持多种电压的易用的电池组100。其电压切换并非在电池组100侧进行,而是根据电动工具本体1、30侧的触点端部的形状来自动进行,因此完全没有产生电压设定失误之虞。而且,在电池组100侧,不需要设置机械开关之类的专用的电压切换机构,因此结构简单而故障的可能性低,能够实现长寿命的电池组。使所述下侧正极端子172与下侧负极端子177短路的短路条59能够安装在与18V用电池组现有的触点端部20相同的空间内,因此能够以与以往具有兼容性的大小来实现电压切换式的电池组。进而,当使用外部的充电装置来进行充电时,可通过图10(2)那样的连接方法来充电,因此不需要准备进行高电压/低电压这两种电压的充电的充电装置。
在使用外部充电装置(未图示)来对电池组100进行充电时,能够利用与以往的18V用电池组相同的充电装置来进行充电。此时的充电装置的触点端成为与图10(1)等同的形状,但是取代放电用的正极端子(162、172),而将充电用的正极端子(上侧正极端子161、下侧正极端子171)连接于充电装置(未图示)的正极端子。此时的连接状况也与图10(1)所示的连接关系大致等同。这样,设为使上侧电芯单元146与下侧电芯单元147并联连接的状态而利用18V用的充电装置来进行充电,因此存在下述优点,即,当对本实施例的电池组100进行充电时,不需要准备新的充电装置。
接下来,使用图11来说明三个端子(164~166)中所用的零件,即信号端子零件240的形状。信号端子零件240是通过一片金属板的冲压加工而制造,从将金属薄板以作为U字状的底部分的桥部242成为后侧的铅垂面的方式予以弯曲的基体部241,臂部组(臂部基部245、246)朝前方侧延伸,臂部基部245以分离为上下的臂部组(臂部251、253)的方式而形成,臂部基部246通过形成沿水平方向延伸的切槽246b,从而以分离为上下的臂部组(252、254)的方式而形成。用于冲压加工的金属板是厚度0.3mm的平板,可比用于电力端子的上侧端子零件260、下侧端子零件280的板厚0.5mm薄。上侧及下侧的臂部组形成为同一形状,前后方向的长度、上下方向的宽度、板厚等相同。在上侧的臂部组(臂部251与252)及下侧的臂部组(臂部253与254),分别形成有嵌合部(251d、253d等),但为了嵌合部而弯曲的形状也是上下相同,左右的臂部呈面对称的形状。另一方面,脚部249、250的安装位置以在前后方向大幅错开的方式而配置。基体部241的下边部分的形状左右不同,右侧侧面243与左侧侧面244的形状不对称。脚部249与从前的脚部250的位置相比,朝前侧大幅错开地配置,脚部249与250在前后方向大幅隔开距离。这样,脚部249与脚部250并非在左右方向上邻接地排列,而是以前后错开的方式配置,因此,在右侧侧面243的下边附近,形成朝前方大幅延伸的延伸部243a,脚部249以从其前端部分朝下方向延伸的方式形成。脚部249与脚部250分别从表面贯穿电路基板150上形成的贯穿孔(未图示)直至背面侧,并通过对突出至背面侧的部分进行焊接而固定于电路基板150,上侧的臂部组(臂部251与252)和下侧的臂部组(臂部253与254)与搭载于电路基板150的电子元件电连接。
在脚部249的上方,形成有弯折部243b,所述弯折部243b用于限制向电路基板150的安装孔151(参照图4)插入的插入量且朝左方向弯折。在弯折部243b的弯曲部分的上侧与下侧,为了使弯折加工变得容易而形成为剪切成半圆形的裁切部243c、249a。对于后方侧的脚部250向电路基板150的定位,使用在脚部250的前方侧与后方侧形成的阶差部250a、250b。阶差部250a是通过使左侧侧面244的下边部分朝前方侧延伸而形成,阶差部250b是利用弯曲成U字状的桥部242的下侧边部而形成。这样,阶差部250a、250b抵接于电路基板150的表面,由此,能够决定脚部250的上下方向的安装位置。脚部249与250的前后方向的安装位置是由电路基板150的安装孔151(参照图4)的位置来规定。
图11(2)是从前方下侧观察信号端子零件240单体的图。由本图可知的是,在臂部基部245的前方侧,形成沿水平方向延伸的切槽245b,由此被分离为上下的臂部组(臂部251、253)。而且,右侧的脚部249以比左侧的脚部250大幅朝前方侧偏离的方式而配置。其结果,即使对四个臂部251、252、253、254施加有针对上方向或下方向的力,也能够将信号端子零件240牢固地保持于电路基板。对臂部251、252、253、254施加的外力在将电池组100安装于电动工具本体1、30时,是以将臂部组推向后方侧的方式而施加,此力为使信号端子零件240倒向后方的方向。相反地,在从电动工具本体1、30拆卸电池组100时,成为将臂部组推向前方侧的力,此力为使信号端子零件240倒向前方的方向。这样,通过使脚部249、250的位置在前后方向错开,能够有效地阻挡在电池组100的安装时与拆卸时施加的外力,从而能够大幅强化信号端子零件240的安装刚性,因此能够提高电池组100的耐久性。进而,臂部组也是分为上侧与下侧这两段地形成,因此即使在电动工具的动作中受到各种振动或受到外力,也能够通过臂部的四个接触区域来维持与电动工具本体侧端子的良好的接触状态。此处所谓“接触区域”,是指将电池组100安装于电动工具本体时,信号端子零件240的臂部251、252、253、254与输入端子(例如正极输入端子52与负极输入端子57)相接触的区域。另一方面,制造所述信号端子零件240时所需的、电路基板150的安装孔的数量或焊接部位的数量与以往相同,因此能够抑制制造成本的上升。
本实施例的信号端子零件240不仅起到刚性提高,也起到其他效果。以往的信号端子零件(未图示)设有两处焊接至电路基板而电性/机械安装的脚部,但所述脚部是在左右方向并列设置,脚部之间狭窄,因而焊接部分连在一起的情况多,无法进行使信号用的图案通过左右脚部之间的配线。本实施例的电池组100中,使信号端子零件240的其中一个脚部249配置在前侧,使另一个脚部250位于后侧,从而使两个脚部隔开地配置。由此,信号端子零件240的各脚部的距离变宽,从而容易进行多条配线或者对主电流流经的粗的图案进行配线。此种信号端子零件240适合于本实施例的电池组100,即,相对于以往的电池组欲实现高功能化,且以电压比来看促进小型化的情况。尤其,当提高了电压且实现电压切换功能时,在电路基板150上搭载的电子元件增加。因此,必须实现图案配线的效率化,并且加粗主电流流经的配线。本实施例中,对于电路基板150,使用比以往所用的基板大型的基板,且不仅在连接端子群的后侧,在前侧区域也搭载电子元件。此时,在信号端子零件240的下侧也配置配线图案。使用图12来说明其配置方式。
图12是表示多个信号端子零件240向电路基板150的固定状况的图,(1)是从前方观察的图,(2)是从左观察信号端子零件240的图。信号端子零件240为共用零件,作为T端子164、V端子165、LS端子166而在电路基板150上沿左右方向排列固定。信号端子零件240在臂部的中央附近以产生间隔S2的方式形成切口部,因此成为上侧的臂部组(251、252)与下侧的臂部组(253、254)存在上下两段的形状。在未安装设备侧端子的状态下,上侧的臂部组(251、252)与下侧的臂部组(253、254)最接近的部分(嵌合部)以隔开微小的间隙或抵接的方式而配置。各个脚部249、250贯穿电路基板150的安装孔(参照图4)而突出至下侧,并通过焊料256而固定于电路基板150的下侧(背面)。
在图12(2)的侧面图中,位于前方的脚部249与位于后方的脚部250之间以隔开距离S3的方式而构成。距离S3可大于脚部249与250的间隔(左右方向的距离)。通过像这样形成如箭头257那样的间隙,从而容易在此间隙部分配设电路图案。图12(3)是从下侧观察图12(1)的电路基板150的底面图。在电路基板150的背面150b,为了焊接信号端子零件240而在中央形成有贯穿孔,在贯穿孔的周围,形成大致四边形的配置焊接用铜箔的焊盘(land)153a~155a、153b~155b。从焊盘153a~155a、153b~155b朝向上侧电芯单元146或下侧电芯单元147的连接用的配线图案位于电路基板150的表面侧,在(3)图中看不到。左侧脚部用的焊盘153a~155a与右侧脚部用的焊盘153b~155b以前后偏离的方式而配置。其结果,在焊盘153a~155a与焊盘153b~155b之间,能够如图那样配置多个配线图案157~159。此处,图示了配线图案157~159设有各三条,但也可设为一条粗的配线,或者设为其他条数的组合。这样,在前后方向错开配置的脚部249、250之间配置配线图案,因此能够在保持邻接的信号端子164与165、165与166的间隔跟以往相同的状态下,设置对信号端子164~166的后方侧与前方侧进行连接的多个配线图案157~159。另外,作为增加对信号端子164~166的后方侧与前方侧进行连接的配线图案数的其他方法,也可并用设置图12(2)中以虚线所示的裁切部243c的方法。在右侧侧面243的下边附近且与电路基板150接触的部分,形成以虚线所示的朝上切开的裁切部243c。于是,箭头257所示的部分成为与电路基板150隔开距离的间隙。在此间隙与电路基板150之间,能够与图12(3)的配线图案157~159同样地配置电路图案。这样,不仅在电路基板的背面侧150b,在表面侧150a也能够配置对信号端子164~166的后方侧与前方侧进行连接的多个配线图案,因此能提高电路基板150的执行效率。
图13是装配好图5所示的零件后的隔板445的侧面图,(1)是右侧面,(2)是左侧面图。此处,为了便于说明,连接端子群仅图示了放电用的正极端子(162、172)与负极端子(167、177)这两组,省略了其他的连接端子(161、164~166、168、171)的图示。上侧电芯单元146包含配置在上段侧的电池电芯146a~146e,通过从正极侧的引出板461朝上方延伸的引出接片461a、及从负极侧的引出板466朝上方延伸的引出接片466a而连接于电路基板150。在电路基板150上,开设有狭缝状的贯穿孔(未图示),引出接片461a、466a的上部从下侧贯穿所述贯穿孔直至上侧,并从电路基板150的表面露出于上侧。通过对此部分进行焊接,来进行电路基板150与引出接片461a、466a的电连接。同样,下侧电芯单元147包含配置在下段侧的电池电芯147a~147e,通过从设在两端的引出板471、476朝上方延伸的连接用的引出接片471a、476a而连接于电路基板150。在电路基板150上开设有狭缝状的贯穿孔(未图示),引出接片471a、476a的上部从下侧贯穿所述贯穿孔直至上侧,并从电路基板150的表面露出于上侧。通过对此部分进行焊接,来进行电路基板150与引出接片471a、476a的电连接。
在图13(1)所示的连接板463,设有朝上方延伸的中间引出接片463a,在图13(2)所示的连接板462,设有朝上方延伸的中间引出接片462a。中间引出462a、463a是如下所述的金属薄板的弯折体,即,使板状构件从配置在上段侧的连接板462、463朝上侧延伸,沿着电路基板150而朝内侧弯折,并再次朝上侧弯折,由此来形成中间引出接片462a、463a。在电路基板150上开设有狭缝状的贯穿孔(未图示),中间引出接片462a、463a的上部从下侧贯穿所述贯穿孔至上侧,并从电路基板150的表面露出于上侧。中间引出接片462a、463a通过焊接至电路基板150而固定。中间引出接片462a、463a的宽度(前后方向的距离)形成得小于图13(1)的引出接片461a或图13的引出接片466a的宽度(前后方向长度)。这是因为,引出接片461a、466a、471a、476a是电力输出用的端子且是有大电流流经的端子,与此相对,中间引出接片462a、463a是为了测定中间电位而连接的端子,只有微弱的电流流经。在设于上段侧的其他连接板464与连接板465,也可形成中间引出接片。但是,此处,由于形成配线图案的关系,是设置连接端子464a、465a并通过未图示的导线来与电路基板150连接。对于设在下段侧的连接板472~475,由于难以通过引出接片来与电路基板150连接,因此设置连接端子472a~475a并利用导线496~499来与电路基板150连接。
图14是表示将电路基板150固定于隔板445的状态的立体图,表示从左前上方观察的状态。在电路基板150上,狭缝状的贯穿孔152c、152b的上部从电路基板150的表面露出于上侧。通过对此部分进行焊接,来进行电路基板150与引出接片471a、476a的电连接。这样,上侧电芯单元146的电池电芯146a~146e串联连接,下侧电芯单元147的电池电芯147a~147e串联连接,但连接有用于对连接板462~464及连接板472~474的电位进行测定的导线496~499(但在图14中看不到497、499)。图4所示的导线的端部494b、496b、497b、498b、499b被焊接至电路基板150。这些导线先进行电路基板侧的焊接,将电路基板150固定于隔板445后,将导线的与端部494b、496b、497b、498b、499b为相反侧的端部焊接至连接板464、465、472~475。另一方面,靠近电路基板150的连接板462、463并非使用导线连接于电路基板150,而是弯折成L字状,垂直板部分使用朝上方延伸的中间引出接片462a、463a而直接连接。
上侧电芯单元146的输出(+输出、-输出)用的引出接片461a、466a是设为正视或后视呈大致L形形状的形状,其长边方向以与大致长方形的电路基板150的长边变得平行的方式而配置。引出接片461a、466a是如下所述的金属薄板的弯折体,即,使引出板461、466的被固定于电池电芯的端子的面朝上侧延伸并朝内侧弯折,使隔板的上表面稍稍向水平方向内侧延伸,在适当的部位朝上方向弯折成L字状,由此,将弯折的铅垂壁部分设为引出接片461a、466a。但是,对于配置在下段的电池电芯而言,电池电芯用的电极位于上段,因此无法采用同样的引出方法。这是因为:尽管也并非不能采用,但要在配置于上侧电芯部分的电极的连接接片上重叠引出板,必须确保充分的绝缘性。因此,本实施例中,使来自下侧电芯的端子面471b(也参照图13(1))的引出板471朝前方侧延伸后,朝左侧弯折成直角而形成侧面部471c,并使侧面部471c朝上侧延伸。即,使引出板471顺着隔板445的俯视为短边侧的侧面朝上方向延伸,并从隔板445的前侧侧面朝后方侧弯折而形成水平面部471d,使水平面部471d朝上侧成直角地延伸成接片状,从而形成引出板471a。引出板471a是从背面贯穿电路基板150上形成的狭缝状的贯穿孔152c至表面并焊接。引出接片471a、476a的长边方向以与大致长方形的短边变得平行的方式而配置。通过以此方式形成,能够将来自下段侧电池电芯的引出板471不会干涉到上段侧电池电芯的引出板地予以配置。
来自下段的负极端子的引出板476也是以同样的方法而引出,并引出至引出接片476a为止。这样,对于隔板,不仅利用左右两侧侧面,还利用前侧侧面及后侧侧面来朝上方向引出,由此,能够将来自配置在下段的电池电芯的输出效率良好地引出至上段电池电芯的上侧部分即隔板的上表面部。本实施例中,在引出板471,进而设有散热部471h,所述散热部471h是设为以从虚线所示的部分朝左侧延伸的方式而将表面积扩大的面。此散热部471h是由于引出板471由金属薄板所形成,因而为了利用此散热部471h来冷却温度上升的电池电芯而形成。散热部471h的设置位置正好是与下壳体101的狭缝104(参照图4)相向的位置,因此在散热方面有利。另外,在电池电芯的温度上升不成问题的情况下,则不需要设置引出板471的虚线更左侧部分(散热部471h)。在引出板471,进而形成有使连接路径的宽度大幅缩窄的部分,即保险丝部471e。保险丝部471e是从引出板471的右侧形成切除部471f,从左侧形成切除部471g,使剩余部分的宽度(左右方向宽度)足够窄,通过此部分,使引出板471具备作为电力保险丝的功能。在保险丝部471e中有规定电流以上流过规定时间以上的情况下,保险丝部471e最先熔断,由此,阻断来自电池组100的输出路径中的其中一个(来自下段电芯单元的输出)。同样的保险丝功能也同样设在来自上侧电芯单元146的正极端子的引出板461(参照图13(1))的引出接片461a附近。用于连接邻接的电池电芯的电极间的长圆状的连接板462、464、473、474是由不锈钢等的金属薄板所形成,通过相对于电池电芯进行点焊(spot welding)而固定。
上侧电芯单元146设有引出接片461a作为正输出用,且设有引出接片466a作为负输出用。而且,下侧电芯单元147设有引出接片471a作为正输出用,且设有引出接片476a作为负输出用。本实施例中,对引出接片461a、466a、471a、476a的设置位置也作了精心设计。将电路基板150的左右中心线或正极端子对(162、172)与负极端子对(167、177)的中心线设为虚线所示的左右中心线A1。而且,将使上侧正极端子162与下侧正极端子172的脚部间的中心位置、和上侧负极端子167与下侧负极端子177的脚部间的中心位置这两个中心位置连结的线设为虚线所示的假想线A2。在画出这些左右中心线A1与前后方向的脚部中心线A2时,上侧电芯单元146的正极的引出接片461a位于上侧正极端子162的脚部所处的区域内,下侧电芯单元147的正极的引出板471a位于下侧正极端子172的脚部所处的区域内。通过像这样配置引出接片461a、471a,能够通过配置在电路基板150上的配线图案来效率良好地连接引出接片461a与上侧正极端子162、引出板471a与下侧正极端子172。同样,下侧电芯单元147的负极的引出接片476a位于上侧负极端子167的脚部所处的区域内,上侧电芯单元146的负极的引出接片466a位于下侧负极端子177的脚部所处的区域内。通过像这样配置引出接片476a、466a,能够通过配置在电路基板150上的配线图来效率良好地与上侧负极端子167、下侧负极端子177连接。
图15是表示将电路基板150固定于隔板445的状态的立体图,表示从右后上方观察的状态。此处,也能够确认对图14中看不到的导线497、498(参照图14)的端部497b、498b的焊接部位。沿电路基板150的前后方向观察,在中央附近的左右缘部,形成有用于电路基板150相对于隔板445的定位的凹部150c、150d,形成于隔板445的凸部445c、445d卡合于这些凹部。而且,在隔板445的前方侧,形成有保持电路基板150的前端的突顶部445e,抵接于电路基板150的前缘部。另外,在引出板461,形成有与电池电芯的电极平行地延伸的端子面461b、及从端子面461b向隔板445的上侧朝直角方向弯折的水平面部461c,使水平面部461c朝上侧成直角地延伸成接片状,从而形成引出接片461a。保险丝部461d形成将水平面的一部分从前方侧大幅剪切的切除部461e,由此来减小保险丝部461d的宽度(前后方向的距离)。不仅是引出板461,其他引出板466、471、476或连接板462~465、472~475也是通过对不锈钢等的薄板进行冲压加工而形成。因而,在上侧电芯单元146与下侧电芯单元147,无须附加分体式的保险丝元件。在电路基板150,形成有与隔板445的螺丝柱447a、447b连通的螺丝孔445a、445b(未图示),通过螺丝145来将电路基板150固定于隔板445。
图16是用于说明电池组100的引出板461、466、471、476与正极端子(162、172)及负极端子(167、177)的连接方法的图。(1)是从前方侧观察的图,(2)是从后方侧观察的图。省略了连接端子群中的放电用的正极端子(162、172)和负极端子(167、177)以外的连接端子的图示。成为上侧电芯单元146的+输出的引出接片461a通过上侧正极端子162的后方侧的区域②而连接于电路基板150。因而,如虚线所示,引出接片461a与上侧正极端子162能够通过直线的短的距离来连接。成为上侧电芯单元146的-输出的引出接片466a通过下侧负极端子177的前方侧的区域③而连接于电路基板150。因而,如虚线所示,引出接片466a与下侧负极端子177能够通过直线的短的距离而连接。成为下侧电芯单元147的+输出的引出接片471a通过下侧正极端子172的前方侧的区域①而连接于电路基板150。因而,如虚线所示,引出接片471a与下侧正极端子172能够通过直线的短的距离而连接。成为下侧电芯单元147的-输出的引出接片476a通过上侧负极端子167的后方侧的区域④而连接于电路基板150。因而,如虚线所示,引出接片476a与上侧负极端子167能够通过直线的短的距离而连接。如上所述,能够如电路基板150上所示的虚线那样直线连接至电力用的连接端子(162、167、172、177),因此能够效率良好地配置粗的配线图案,而无须使这些配线图案交叉。
图17是表示连接端子群(161~162、164~168)及配置在其周围的基板罩180的形状的图,(1)是从左前上方观察的立体图,(2)是从右后上方观察的立体图。此处省略了电路基板150的图示,但在将多个连接端子群(161~162、164~168、171、172、177)的脚部通过焊接而固定于电路基板150后,在连接端子的周围安装基板罩180。基板罩180是通过非导体例如合成树脂的一体成形而制造,以覆盖连接端子的周围尤其是脚部周围的方式进行保护,以免邻接的连接端子间引起电气短路。设置基板罩180的目的是为了利用绝缘体来将连接端子间分隔开来。因而,配置多个沿铅垂方向延伸的分隔壁182~189,它们在前方侧通过连结构件181而连结。连结构件181的平坦的上表面181a以与上壳体110的下段面111(参照图3)成同一面的方式而形成,使得从下段面111直到连结构件181为止的本体侧触点端部的相对移动变得容易。连结构件181的水平壁以从电路基板150浮起的状态受到保持,且以在连结构件181的水平壁下表面与电路基板150之间产生间隙的方式而形成多个脚部181b~181f。而且,在连结构件181的左右两端,形成有以包夹电路基板150的左右两边的方式而嵌合的对位用的嵌合凸肋191a(参照图17(2))、191b。而且,在连结构件181的左右中央附近,铅垂壁部185a延伸至前方侧,以分隔上表面181a的中央。所述铅垂壁部185a的前端被用于未图示的外部充电装置的安装时的对位用。
基板罩180也起到作为覆盖部的功能,封闭未被使用的区域(图3的狭槽123)的开口。如图17(1)、(2)所示,在与狭槽123对应的部分,形成有铅垂壁部184a、184d与在后方侧连结它们的封闭板184c。这样,基板罩180封闭未被使用的区域(图3的狭槽123)部分,垃圾或粉尘难以从空余狭槽进入电池组100的壳体内部。
如通过图17(2)可理解的,多个分隔壁182~189的后方位置较各个连接端子(161~168)的后方位置而位于更后侧。此处,省略了电路基板150的图示,但各个分隔壁182~189的下边部分延伸至与电路基板150的表面抵接的位置。在分隔壁188的左侧(参照图17(1))与分隔壁182的右侧部分,形成有阶差部192a、192b。阶差部192a、192b成为以图29说明的触点端部的突出部516a、516b所接触的抵接部。用于传输电力的电力端子(161、162、167)是由比仅传递信号的信号端子(164~166、168)厚的金属板所形成。本实施例的电力端子具有电性独立的上侧端子(161、162、167)与下侧端子(171、172、177,均参照图14),且分别具有在左右方向邻接的臂部组。基板罩180保护电力端子不会与在左右方向邻接的端子(电力端子或信号端子)发生短路,并且防止与在上下方向邻接的上侧端子(161、162、167)的臂部组和下侧端子(171、172、177,均参照图14)的臂部组发生短路。因而,基板罩180中的与电力端子邻接的分隔壁(182、183、184、187、188)设为朝上方向高的壁,并且如图17(1)所示,进而形成有也沿水平方向延伸的水平壁部182b、183b、183c、184b、187b、188b。
图17(3)是连接端子群(161~162、164~168)与基板罩180的正面图。分隔壁部中的配置在信号端子间的分隔壁185、186设为距上表面181a为高度H2的低的壁部,其上端位置成为比信号端子(164~166)或LD端子168的下侧的臂部低的位置。与此相对,与电力端子用邻接的分隔壁182~184、187~189成为距上表面181a的高度为H3的高的壁部,其上端位置较下侧正极端子171、172或下侧负极端子177的上端位置位于上侧,且较上侧正极端子161、162或上侧负极端子167的臂部位于下侧。
连接端子群中的电力端子如利用图6~图12所说明的,上侧正极端子161、162与下侧正极端子171、172的脚部沿前后方向排列,且各个臂部组以在上下方向分隔的方式而配置。同样,上侧负极端子167与下侧负极端子177的脚部沿前后方向排列,且各个臂部组以在上下方向分隔的方式而配置。当将电池组100安装于额定18V的电气设备本体时,上侧正极端子161、162、上侧负极端子167的臂部的电位与下侧正极端子171、172、下侧负极端子177的电位相同,因此上侧端子零件与下侧端子零件即使接触也无问题。但是,当将电池组100安装于额定36V的电气设备本体时,上侧正极端子161、162与下侧正极端子171、172的电位不同,上侧负极端子167与下侧负极端子177的电位也不同,因此重要的是防止上下臂部间的接触引起的短路。而且,设为难以引起因异物插入造成的短路的形状也重要。因此,本实施例的基板罩180中,关于以朝上方向延伸的方式而形成的多个分隔壁182~189中的、与电力端子(正极端子、负极端子)邻接的分隔壁182~184、187、188,以成为高度H3的方式而使上端位置大幅形成至上方,朝后方侧也大幅延伸。进而,还形成有从分隔壁182~184、187、188的铅垂壁部182a、183a、184a、187a、188a的上端位置也朝左右水平方向延伸的水平壁部182b、183b、183c、184b、187b、188b。
分隔壁182具有铅垂壁部182a与水平壁部182b,其剖面形状呈L字形。水平壁部182b是设为下述形状,即,以从铅垂壁部182a的上端附近到达邻接的电力端子(上侧正极端子161、下侧正极端子171)的臂部之间的空间内的方式而沿水平方向延伸。而且,分隔壁183具有T字形的剖面形状,由铅垂壁部183a与从铅垂壁部183a的上端部朝两方向延伸的水平壁部183b、183c所形成。水平壁部183b朝与邻接的水平壁部182b靠近的一侧延伸,且前端到达上侧正极端子161与下侧正极端子171的臂部之间的空间内。同样地,水平壁部183c朝与邻接的水平壁部184b靠近的一侧延伸,且前端到达上侧正极端子162与下侧正极端子172的臂部之间的空间内。当如图17(3)那样从前方观察正极端子群时,上侧正极端子161的右侧侧面位置与下侧正极端子171的右侧侧面位置位于同一位置。水平壁部182b的左端位置182c以较上侧正极端子161和下侧正极端子171的右侧侧面位置而处于左侧的方式,即,延伸至进入到上侧正极端子161的臂部161a的下侧部分的程度的长度。另外,水平壁部182b位于下侧正极端子171的臂部171a的上侧。
根据图17(2)可知的是,铅垂壁部182a与水平壁部182b的前后方向的长度形成得长于下侧正极端子171的前后方向的长度,其前端位置位于与下侧正极端子171的臂部的前端大致相同的位置,后端位置较下侧正极端子171的后端位置位于后方侧。这样,铅垂壁部182a覆盖下侧正极端子171的右侧侧面整体与左侧侧面整体,且上侧部分除了左右中央附近的供设备侧端子插入的空间以外也予以覆盖。此处,仅提及了下侧正极端子171部分的铅垂壁部182a与水平壁部182b的形状,但对于下侧正极端子172,也设置覆盖右侧侧面整体和左侧侧面整体与除了中央部分的上侧部分的分隔壁183、184,因此即使对下侧正极端子171、172施加外力,而施加有使它们弯曲的力,也能够通过基板罩180来有效地保持,从而能够大幅降低输电用的下侧端子零件与上侧端子零件意外短路之虞。
对于负极端子侧(167、177),也与正极端子侧(161、162、171、172)作同样的考虑,在负极端子的左右两侧设有大的分隔壁187、188。分隔壁187是与分隔壁182同样的形状,由铅垂壁部187a与水平壁部187b所形成,其剖面形状设为L字状。水平壁部187b以从铅垂壁部187a的上端部分朝负极端子侧延伸的方式而形成。分隔壁188是与分隔壁187左右对称地形成,因此由铅垂壁部188a与水平壁部188b所形成。水平壁部187b与188b是设为前端部分进入到上侧负极端子167的臂部组与下侧负极端子177的臂部组之间的空间内的程度的大小。这样,以覆盖作为电力端子的负极端子(167、177)周围的方式形成分隔壁187、188,因此即使上侧负极端子167或下侧负极端子177承受强的外压而沿前后方向移动(弯曲),也能够通过水平壁部187b与188b等壁部的存在,来大幅降低发生短路现象的可能性。
信号端子群(164~166)之间的分隔壁185、186仅朝上方向具有低的高度H2,这是因为:信号端子群(164~166)中只有小电力的信号流经,因此短路时的危险程度大幅小于电力端子侧,因而绝缘的必要性低。而且因为:信号端子群(164~166)各自为一个零件,且上侧的臂部与下侧的臂部为同电位,因此担心上下臂部间的短路的必要性低。分隔壁184包含铅垂壁部184a、184d,将它们之间通过封闭板184c和后方连接板184e而连接。封闭板184c是沿铅垂及左右方向延伸的平板,起到对上侧正极端子162与T端子164之间的空余空间(图3的空余狭槽123的内部空间)进行封闭的作用。在铅垂壁部184a的上端附近,形成朝正极端子侧延伸的水平壁部184b。
连结构件181将位于连接端子间的铅垂壁部182a、183a、184a、184d、185、186、187a、188a的前边部分予以连接。形成连结构件181的上表面181a的水平壁成为较电路基板150浮起的状态。铅垂壁部182a、183a、184d、185、186、187a、188a、189的下侧缘部以接触至未图示的电路基板150的方式而定位。在所述连结构件181的下侧部分,也填满有以图23来后述的覆盖电路基板150上表面的液体状的固化性树脂之后而加固。通过固化性树脂的固化,多个铅垂壁部182a、183a、184a、184d、185、186、187a、188a、189的下端附近与电路基板150牢固地固定。在连结构件181的前方壁面,形成有多个脚部181b~181f,这些脚部181b~181f之间成为切口部。这样,并非将脚部181b~181f设为沿左右方向连续的壁部,切口部的形成是为了使液体状的树脂均等地遍布电路基板150的后方部分与前方部分。液体状的树脂的粘度相对较低,因此树脂通过脚部181b~181f之间而流向前后方向(详细将后述)。
图18是基板罩180单体的图,(1)是从左前上方观察的立体图。在(1)中,水平壁部182b、183b、183c、184b、187b、188b的前后方向的长度L1是设为与图7所示的上侧端子零件260的臂部265、266和下侧端子零件280的臂部285、286的长度对应的程度。此处,设为下述程度的长度,即:水平壁部183b、183c、184b、187b、188b的前端较图7所示的上侧端子零件260的臂部265、266和下侧端子零件280的臂部285、286的前端位置而位于前方,且后端较图7所示的上侧端子零件260的右侧侧面263和左侧侧面264而位于后方侧。在分隔壁184,形成有沿铅垂方向延伸的封闭板184c,在其后侧还形成有后方连接板184e。在后方连接板184e与封闭板184c之间形成空间184f。
图18(2)是从右前下方观察基板罩180单体的立体图。由本图可知的是,分隔壁182~189的底边位置设为与脚部181b~181f的底边位置相同,它们以底边部分与电路基板150的表面接触的方式载置基板罩180。在脚部181b及181f,进而形成有朝下方向突出的两个嵌合凸肋191a、191b,电路基板150位于相向的嵌合凸肋191a、191b之间的空间内,由此来进行基板罩180的左右方向的定位。在铅垂壁部184a、184d之间设有底板184g,对未被使用的狭槽123(参照图3)的下表面进行封闭。
图18(3)是基板罩180单体的正面图。基板罩180是通过下述方式来安装,即,在将连接端子群固定至电路基板150后,即,如图14所示将连接端子群(161~162、164~168、171~172、177)固定至电路基板150后,使电路基板150从前侧朝连接端子群的方向滑动。因而,基板罩180能够不与连接端子群的臂部或右侧侧面、左侧侧面接触而安装,并且在安装后,也成为在通常时不会与连接端子群的臂部或右侧侧面、左侧侧面接触的位置关系。嵌合凸肋191a、191b的高度H7是与未图示的电路基板150的板厚设为等同或比其更高。
图19是表示连接端子群及配置在其周围的基板罩180的图,(1)是俯视图,(2)是背面图。充电用的正极端子对(161、171)是较邻接配置的正极端子对(162、172)朝前方侧稍稍偏移地配置。这是因为受空间限制,要避开正极端子对(161、171)正后方的锁扣机构(未图示)的移动范围。因而,若无空间限制,则正极端子对(161、171)以与正极端子对(162、172)及负极端子对(167、177)的前端位置对齐的方式来配置为佳。而且,LD端子168在尺寸上与其他信号端子(T端子164、V端子165、LS端子166)不同,形成为稍小。这也是因为受空间限制,由于未图示的锁扣机构会到达LD端子168的正后方,因而要对其避开。由于LD端子168构成得较小的关系,分隔壁189也使前后方向的长度形成得较小。
图20(1)是连接端子群及配置在其周围的基板罩180的右侧面图。此处,在基板罩180部分,除了左右中央附近的铅垂壁部185a以外,标注影线而与连接端子部区别开来图示。根据此图可知的是,下侧正极端子171的右侧的大致整体被基板罩180的分隔壁182覆盖。而且,上侧正极端子161也是除了后端部分以外,较臂部组(161a、161b)为下侧部分被覆盖。另外,图中省略了电路基板150的图示,因此能看到上侧正极端子161的脚部与下侧正极端子171,但实际上这些脚部是配置在电路基板的贯穿孔的内部。图20(2)是左侧面图。此处,在LD端子168的左侧也设有分隔壁189,因此大部分的部分被覆盖。而且,根据图可理解:分隔壁188的上端位置上方位置到达上侧负极端子167的臂部167b与下侧负极端子177的臂部177b之间。
图21是用于说明将设备侧端子插入至基板罩180的状况的图,表示了上侧正极端子162与下侧正极端子172的附近。在位于上侧正极端子162的左右两侧的分隔壁183与184,以进入上侧正极端子162的臂部162a、162b与下侧正极端子172的臂部172a、172b之间的方式而形成有水平壁部183c、184b。水平壁部183c、184b的左右方向的间隔为L2。如虚线所示,正极输入端子52的端子部52a在水平壁部183c、184b之间插入臂部组162a、162b间。此处,端子部52a的厚度为TH1,因此成为TH1<L2的关系,L2是设为TH1的两倍左右的间隔。其结果,即使暴力插入端子部52a或者有某些异物插入,也能够有效地抑制臂部162a、162b的最小间隔部分及臂部172a、172b的最小间隔部分朝左右方向分离L2以上的现象。而且,由于构成为,水平壁部183c、184b的前端位置相对于与臂部162a、162b的前端位置而位于朝前方为距离F1处,因此当电气设备本体侧的正极输入端子的端子部52a被插入时,通过水平壁部183c、184b而在臂部162a、162b之间切实地受到引导。通过像这样构成水平壁部183c、184b的间隔或前端位置,能够防止臂部162a、162b与臂部172a、172b的损伤,将上侧正极端子162与下侧正极端子172的嵌合状况长期确保为良好。
图22是仅抽取图3的上壳体110的图,是用于说明上壳体110的上段面115的形状的图。图22(1)是上壳体110的立体图,(2)是从(1)的箭头B方向观察的透视图。对(1)中呈阶差状的部分标注影线,以明确地图示其范围。如利用图17(3)所说明的那样,电力端子(161、162、167)以比信号端子(164~166、168)朝上方向高出距离H的方式而形成。这是因为,电力端子是由比信号端子厚的板材所形成。因而,以往的上壳体的上段面的形状中,电力端子(161、162、167)的上端部会干涉到上段面的内壁。因此,本实施例中,以上壳体110的上段面115的沿上下方向观察的内侧壁面的位置局部地朝上侧错开的方式而构成,以获得电力端子(161、162、167)上部的间隙(clearance)。也可考虑采用仅使内侧壁面的位置朝上方向凹陷的凹部的方法,但若直接采用上段面115的画面形状,则上壳体110的上段面115的一部分的厚度将不足,有局部性地强度下降之虞。因此,本实施例中,使上段面115的外侧面且电力端子(161、162、167)所处的附近的上部形成朝向外侧突出的凸部115a、115b。像这样以使上段面115的壁面的一部分朝上侧错开的方式构成,因此能够在内侧部分扩大收容空间,也能够防止壁面强度的下降。本实施例中,以上段面115的外壁面的突出高度H4比内壁面的凹陷高度H5小的方式构成,因此能够在上段面115将凸部115a、115b的尺寸抑制得小,从而控制在能够无障碍地安装到以往的电动工具本体1中的范围内。而且,上段面115并非同一面,而是以形成局部性的阶差部而阴影部的高度变高的方式形成阶差,由此,与以往的同一平面状的上壳体相比,在强度上能够等同或者更高。
接下来,使用图23来说明对电路基板150A涂布树脂的涂布方法。图23是电路基板150A的立体图,此处,搭载于电路基板150A的连接端子群与基板罩180A的形状与图4所示的电路基板150的结构稍稍不同,但关于树脂的涂布方法,其方法相同。在电路基板150A的上表面(表面),设有用于搭载未图示的多个电子元件的主区域156a与副区域156b。主区域156a较连接端子群位于后方侧,在此处搭载包含微计算机的保护管理IC(后述)。副区域156b是较连接端子群为前方侧的区域。此处,利用固化性树脂来覆盖所搭载的电子元件的整体。固化性树脂是从液体状态固化者,例如可使用氨基甲酸酯树脂。为了使液体的氨基甲酸酯树脂均等地布满电路基板150A的上表面,首先在搭载于电路基板150A的元件群的外缘部分,附着粘合树脂155,所述粘合树脂155起到防止液体状树脂流出的堤坝的作用。粘合树脂155例如是使从管状的容器内通过细小的抽出口呈圆柱状抽出的粘合剂沿着想要布满氨基甲酸酯树脂的区域的外缘而连续地附着。此时,重要的是沿着外缘部分无缝隙地附着粘合剂,其中一端部与另一端部以接触至基板罩180的方式而形成。这样,使作为外框的粘合树脂155附着于要流入树脂的外缘部分的大致一周,随后,使处于液体状态的氨基甲酸酯树脂流入电路基板150A的上表面内侧。
流入的氨基甲酸酯树脂的量是设为充分填满由粘合树脂155所包围的范围的量。此时,在不想用树脂覆盖的部位,利用粘合树脂155a~155c来包围所述部位的外缘,以免流入它们外侧的树脂到达由粘合树脂155a~155c所包围的范围内。另外,流入氨基甲酸酯树脂的位置只要设为主区域的以箭头156a所示的附近,树脂便不会流入由粘合树脂155a所包围的范围内。而且,基板罩180A在上表面的水平壁面浮起的状态下,其下侧部分的后方侧壁面处于开口状态,前方侧成为壁面,通过在此一部分形成切口部,能够使树脂从主区域156a良好地流入副区域156b。这样,利用树脂来覆盖电路基板150A的元件搭载面整体后使其硬化,由此,在电路基板150A的表面侧,以均匀的高度利用树脂来无间隙地覆盖对象范围内,从而能够保护所搭载的电子元件不受水或尘埃的影响。另外,在使用双面基板来作为电路基板150A的情况下,也可在背面侧也通过同样的流程来以树脂覆盖。而且,对于未利用粘合树脂155a~155c来进行树脂填充的部分例如螺丝孔附近或导线的焊接部,也可在螺丝紧固完成的后工序时、焊接完成的后工序时涂布树脂。
实施例2
图24(1)、(2)是表示本实施例的第二实施例的触点端部200的立体图。触点端部200是被用于额定36V的电气设备者,端子的配置或基本形状与图9所示的形状相同,对于相同的零件标注有相同的符号编号。触点端部200能够在36V用电动工具本体30中取代触点端部50而安装。此时,电池组100的连接端子形状可相同。图24中,对金属端子所露出的部分标注了影线,以容易区别的方式图示了树脂部分与金属部分。此处不同的是,对金属制的端子部52a、54a~58a与短路条的端子部59b、59c进行保持的合成树脂制的基台201的形状。基本形状等同,具有上表面201a,在上表面201a附近的前侧与后侧,形成有与上表面201a平行的凹部201c、201d,但在端子部52a~58a的后端根部附近,形成有树脂的覆盖部202a、204a~206a、208a。覆盖部是通过合成树脂来以金属表面不会露出至外部的方式予以覆盖的部分,在与电池组100的连接端子不会发生干涉的后端根部附近,通过与基台201一体成形而形成。在短路条59的端子部59b、59c的后端根部附近,也同样形成有覆盖部202b、207b。
第二实施例中,进而在相当于未设端子的空余狭槽123(参照图3)的位置,形成有合成树脂制的分隔部210。分隔部210是用于使正极输入端子52和短路条59的端子部59b难以与其他端子部发生短路的包含绝缘原材料的分隔板。金属的端子部52a、54a~58a、59b、59c的材质为弹簧用磷青铜,高强度且耐弯曲,耐磨损性高。端子部52a、54a~58a、端子部59b、59c通过铸入合成树脂制的基台201而被牢固地固定,尤其,上边部分也被铸入基台201内。但是,关于端子部59b、59c,只是从触点端部200的后方垂直面朝前方延伸,而上边部分或下边部分处于开放状态。分隔部210是通过与基台201一体成形而形成的壁状部分,分隔部210的上下方向的大小是较邻接的端子部(54a)朝下方向与前方向更大地形成。
图25(1)、(3)是触点端部200的从其他角度观察的立体图,(2)是正面图。根据(1)及(3)的图可知的是,此处,在树脂制的覆盖部204a、205a、206a、208a的下侧根部附近,形成有沿水平方向延伸的水平保持部204b、205b、206b、208b。根据(2)的正面图可知的是,水平保持部204b、205b、206b、208b的下表面是以沿高度方向观察时成为同一面的方式而对齐地形成,在电池组100的安装时,这些下表面位于与基板罩180(参照图17)的上表面181a靠近或抵接的位置。通过像这样使水平保持部204b、205b、206b、208b的下表面靠近或抵接于基板罩180,从而能提高邻接的金属端子间的电气绝缘性,并且能限制触点端部200相对于电池组100而沿上下方向相对移动的范围。另外,在水平保持部204b、205b、206b、208b的左右方向之间,分别隔开有规定的间隙202c~207c。电池组100侧的连接端子是从左右方向夹着触点端部200的端子部的形状,因此通过电池组100的安装操作,附着于金属端子部分的垃圾或尘埃将被朝向后方侧推出,从而垃圾或尘埃容易附着于金属端子的后方根部附近。因此,形成间隙202c~207c,以使这些附着的垃圾或尘埃容易朝下方向掉落。根据图25(2)的正面图能够确认的是,水平保持部204b、205b、206b、208b的左右方向宽度形成为从前方朝向后方变宽的所谓锥形状。另一方面,在短路条的端子部59b、59c的下表面未形成水平保持部。这是因为,使端子部59b、59c容易朝下方向变形,将在因电池组100的掉落等导致施加有强的冲击时难以与端子部52a、57a发生接触。
分隔部210在左右侧视时为大致长方形,以其上边210a与基台201接触的方式而一体成形,成为根部部分的后边210d接触至基台201。下边210c是与水平保持部203b一体地形成。这样,分隔部210能够在基台201的成形时同时形成。分隔部210的厚度TH(左右方向的宽度TH)比作为金属部分的端子部52a、54a~58a的板厚T6形成得厚。分隔部210的高度H6与触点端部200的垂直壁200a的高度相同,前后方向长度L6(参照图25(1))与触点端部200的水平壁200b的长度大致相同。而且,分隔部210跟端子部52a~58a、59b、59c相比,朝前方向长,朝下方向也大。另外,分隔部210只是在电池组100向电动工具本体30的安装时,插入至空余狭槽123(参照图3)的内部,不与电池组100的任何连接端子抵接。另外,对于基板罩180(参照图17)的分隔壁184,可使封闭板184c的位置朝后方错开,以免在分隔部210的插入时发生干涉。沿上下方向配置有两个的小型的正极端子部(52a、59b)有时会因电池组100的掉落等的大的冲击而发生大的变形,但由于材质的关系,正极端子部(52a、59b)的弹性变形区域相当大,尽管变形但难以弯折。本实施例中,正极端子部(52a、59b)在朝内侧(端子部54a侧)变形时将抵接于分隔部210,从而能够限制其变形范围。
实施例3
图26是本发明的第三实施例。此处所示的触点端部50A是使图9所示的触点端部50的形状局部变形者,对于使用相同的构成零件的部位标注有相同的符号编号。此处,将作为电力端子的正极输入端子52A的端子部52f跟图25的端子部52a相比,设为仅前侧一半的长度,将短路条的端子部79b跟图25的端子部59b相比,设为仅后侧一半的长度。这样,缩短端子部52f与端子部79b的长度,因此端子部52f与短路条的端子部79b沿上下方向观察以及沿前后方向观察时不重合。如箭头50d那样,在端子部52f的后方侧未设金属端子。负极输入端子57A侧也同样,端子部58f与短路条的端子部79c以朝前后方向偏离的方式而配置,沿上下方向观察以及沿前后方向观察时,端子部58f与端子部79c不重合。如箭头50e那样,在端子部58f的后方侧未设金属端子。
图26(2)、(3)是与触点端部50A对应的上侧端子零件220和下侧端子零件230的立体图。此处,与图7所示的上侧端子零件260和下侧端子零件280的同样之处在于:上侧端子零件220与下侧端子零件230的脚部在前后方向分隔地配置;以及臂部组(225、226)与臂部组(235、236)在上下方向分隔地配置。但是,上侧的臂部组(225、226)的前后方向的长度短,下侧的臂部组(235、236)的前后方向的长度变长。图26(3)表示使以往的触点端部20(参照图10)嵌合于(2)所示的上侧端子零件220与下侧端子零件230的状态。此处,当插入正极输入端子22的端子部22a时,上侧端子零件220的嵌合区域与下侧端子零件230的嵌合区域的前后方向的位置成为隔开距离L7的位置,但只要使臂部组(225、226)的嵌合压力与臂部组(235、236)相等,便能够实现与第一实施例的上侧端子零件260和下侧端子零件280同样的功能。
实施例4
接下来,使用图27及图28来说明本发明的第四实施例。图27是第四实施例的电池组与电气设备本体的概略电路图。电池组100是与利用图3~图22所说明的第一实施例的电池组相同的结构。此处仅示出了电池组100的电路图。电气设备本体相对于第一实施例,特征在于,在短路条59的中途设有开关电路即短路条连接开关59d。除此以外的结构无变更。马达等驱动部是由包含微计算机的控制部予以控制。在所述驱动部,连接有正极输入端子52与负极输入端子57,在它们的电路中,设有扳机开关等动作开关34。短路条连接开关59d是用于建立或解除短路条59的其中一个端子部59b与另一个端子部59c的电连接的、追加的切换开关。通过像这样对短路条59设置切换开关,能够实现多种使用方法。
第一个用法是构成为,短路条连接开关59d联动于扳机开关34而变为导通或断开。例如,在电气设备本体为冲击起子之类的具有扳机开关34的情况下,即使将电池组100安装于电动工具本体,由于扳机开关34仍保持为断开,因而成为上侧电芯单元146的负极与下侧电芯单元147的正极未连接的状态,不会对正极输入端子52与负极输入端子57供给电力。第二个用法是在将短路条连接开关59d使用电气设备本体的主开关来使用的情况。在使用电池组100的电气设备中,有时不使用扳机开关而仅有主开关。此时,既可将短路条连接开关59d用作主开关,也可构成为与主开关联动地动作。不论是第一种及第二种用法中的哪一种,在保管时或运输时,上侧电芯单元146与下侧电芯单元147均切实地保持为非连接状态,因此特别有助于电池组100的安全性提高。而且,由于并非仅利用扳机开关34来进行导通或断开控制,在短路条59侧也能进行导通或断开控制,因此在需要紧急停止的情况下,电气设备本体侧的微计算机能够通过控制短路条连接开关59d来阻断电力供给。也可构成为,扳机开关34与短路条连接开关59d完全联动而无延迟时间(delay time)地进行扳机开关34的通断切换与短路条连接开关59d的通断切换。此时,既可通过机械机构来实现通断联动,也可通过电气电路结构来在同一时机实现通断。进而,也可控制成,使用电气电路结构来使与扳机开关34的通断切换对应的短路条连接开关59d的通断切换稍许错开。图28表示此种使短路条连接开关59d的通断切换与扳机开关34的通断切换稍许错开的方法。
图28(1)是表示短路条连接开关59d的动作(连接动作196)与扳机开关34的动作(扳机动作197)的时机的图。各个横轴表示时间(单位:秒),以相同的比例(scale)一同图示。(1)是表示短路条连接开关59d的动作(连接动作196)与扳机开关34的动作(扳机动作197)的时机的图。当使用电动工具时,通过将未图示的主开关设为导通,从而与其联动地将短路条连接开关59d设为导通。随后,在时刻t2、t4、t6、t8,作业者将扳机开关34设为导通,由此,马达旋转。当在时刻t3、t4、t7、t9,作业者将扳机开关设为断开时,马达的旋转停止。当作业者在时刻t10将未图示的主开关设为断开时,与其联动地,短路条连接开关59d也变为断开,因此电池组100的上侧电芯单元146与下侧电芯单元147成为非连接状态。因而,即使保持将电池组100插入至电动工具本体的状态,只要将主开关设为断开,上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的串联连接便成为解除状态。
图28(2)是表示并非在作业中需要连续操作的扳机开关而电动工具是磨光机或圆盘锯之类的具有仅导通或断开的切换开关的电动工具时的、短路条连接开关59d、微计算机、马达的控制时机的图。在电气设备本体为磨光机或电动圆盘锯那样不具备需要作业者持续操作的扳机开关34的机型时,能够使短路条连接开关59d作为电动工具的主开关发挥功能。此时,在时刻t11,主开关(短路条连接开关59d)变为导通,电动工具成为可使用的状态。于是,也对电动工具本体侧的控制部中所含的微计算机供给动作电压,因此微计算机198启动。启动的微计算机198使马达旋转,但使其时机稍许延迟而在时刻t12启动。当在时刻t20,作业结束时,作业者将主开关(短路条连接开关59d)切换至断开侧。于是,对微计算机的电力供给阻断,因此微计算机与马达停止。如上所述,相对于短路条连接开关59d的导通,在马达启动之前设有少许的时滞,由此,能够抑制过大电流集中于短路条连接开关59d的触点部分。而且,通过将作为主开关的短路条连接开关59d设为断开,能够切实地确保电池组100的输出未被供给至正极输入端子52与负极输入端子57的状态。这样,只要将主开关设为断开,则上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的串联连接便处于解除状态,因此也有助于提高运输时的安全性。
实施例5
接下来,使用图29~图39来说明电气设备本体侧的触点端支架(500、550)的形状。图29(1)中,触点端支架500是能够取代以往的电气设备本体的触点端部20(参照图10)而安装的新颖的形状,为额定18V用。图10所示的触点端部20是固定端子的合成树脂制的基台21小的形状,但在第五实施例的触点端支架500中,形成水平面501a的水平壁501沿前后左右方向形成得较大。触点端支架500包含用于固定电气设备本体侧的多个端子(522、524~528)的构件,通过合成树脂等非导体的一体成形来铸入具有平板状端子部的金属零件,由此来予以固定。在触点端支架500中,沿左右方向配置有平板状的正极输入端子522、T端子524、V端子525、LS端子526、负极输入端子527、LD端子528。在电池组100中,还存在充电用的正极端子(图14所示的161、172),但此处所示的触点端支架500是用于放电专用的电气设备,因此未设置与充电用的正极端子(图4的161、171)嵌合的端子。从触点端支架500的基体部510朝前方延伸的多个端子(522、524~528)的后边部分与上边侧的一部分以被铸入水平壁501的方式而牢固地固定。在水平壁501的后方侧,形成有用于将触点端支架500固定于电气设备本体侧的壳体的弯曲凸肋503a~503d。在与弯曲凸肋503a、503d相向的位置,形成有与弯曲凸肋503a、503d反向地弯曲的弯曲凸肋504a、504b。在多个弯曲凸肋503a~503d、504a、504b之间,嵌插圆柱状的构件,由此,触点端支架500的后方侧被固定于电气设备本体侧的壳体。此时,触点端支架500的前方侧通过扣止爪502而扣止于电气设备本体侧的壳体。在多个端子(522、524~528)的下边侧且靠近垂直面501b的部分,形成有左右方向细长的水平面515。水平面515是与基体部510一体成形地制造者,是横方向长的矩形状的水平板。在水平面515的右侧端部,形成有较基体部510的右端进一步朝右侧突出的突出部516a。同样,形成有较基体部510的左端进一步朝左侧突出的突出部516b。
图29(2)是触点端支架500的左侧面图。在18V用的触点端支架中,在多个端子(522、524~528)的下边部分形成有沿横方向连续的水平面515,在水平面515的左右两端形成有突出部516a、516b。在被铸入长方体状的基体部510中的多个端子(522、524~528)的后端部分,形成有用于焊接的连接部(522b、524b、527b等)。在连接部(522b、524b、527b等)的下侧的弯曲凸肋503d和与弯曲凸肋503d相向的弯曲凸肋504b的内部,能够插入左右方向细长的圆筒构件,并通过螺丝等来将圆筒构件固定至电气设备本体的壳体。
图30是表示触点端支架500的图,(1)是正面图,(2)是底面图。触点端支架500在连接端子(522、524~528)的下边的底面部510b之下,进而形成有水平面(水平壁)515。在水平面515的左右方向中央附近,形成有呈凹状切除的凹部516。凹部516是以下述方式形成的切口,即,在安装有触点端支架500时,不会与电池组100的铅垂壁部185a(参照图3)发生干涉。端子(522、524~528)的后边部分和上边部分的一部分被铸入基体部510,下边后方侧的一部分被铸入水平壁515,因此端子(522、524~528)不会在左右方向晃动而牢固地得到固定。在基体部510中,以贯穿至后方侧的方式铸入有多个端子(522、524~528)。此时,在水平面515的后方侧的基体部510中,形成有未被树脂材料填满的空洞部532~538、544~546。这些空洞部是对于覆盖被铸入内部的端子(522、524~528)不需要的部分,是为了触点端支架500的轻量化而形成。图30(3)是俯视图,是露出至电动工具本体1的壳体3的内部空间的部分。第五实施例的触点端支架500相对较大,在水平面501a的上表面,形成朝上侧变高的阶差面506。水平面501a的外周侧缘部被形成于电动工具本体1的壳体3的开口部分所夹持,由此被固定于电动工具本体1。此时,也可使包含橡胶的密封构件(未图示)介在于水平壁501的外周面,以填埋触点端支架500与壳体3之间的间隙。
图31是表示在使用触点端支架500的电动工具本体中安装有以往的电池组15的状态的局部侧面图。以往的电池组15中,在电池组15的电路基板16上固定有连接端子18。连接端子18的大小是与正极输入端子522的端子部对应的大小。连接端子18具有朝向电池组的安装方向前侧延伸的左右两侧的臂部18a、18b(图中看不到18b),以正极输入端子522的端子部被夹在这些臂部18a、18b之间的方式,来达成良好的电气接触状态。当将以往的电池组15安装于电气设备本体时,水平面515位于与上壳体110(参照图3)的上段面115靠近之处,垂直面501b来到与阶差部114(参照图3)相向的位置。此时,连接端子18的臂部18a、18b以从左右包夹板状的正极输入端子522的方式而嵌合,由此来建立电连接状态。以往的触点端部20(参照图10)中,未形成水平面515,因此会在箭头517所示的部分产生间隙。但是,本实施例中,由于水平面515接触或靠近基板罩19,因此触点端支架500与基板罩19的间隙成为被填埋的状态,从而限制电池组15的连接端子群相对于电动工具本体1侧能够相对移动的范围。因而,电动工具运行时的臂部18a、18b的嵌合部分与正极输入端子522的端子部的相对移动量也受到大幅限制,能够抑制臂部18a、18b与正极输入端子522的端子部的嵌合部位的摩擦的产生,从而能够使电气稳定而延长电池组15或电动工具本体1的寿命。另外,触点端支架500相对于电池组15的朝向上方向的移动也能够通过突出部516a、516b(参照图29)来限制,但突出部516a、516b的作用将利用图36来后述。
图32是表示本发明的第五实施例的36V用的触点端支架550的形状的图,(1)是从下观察的立体图,(2)是左侧面图。与图29所示的18V用的触点端支架550的差别细微,也可以说树脂部分的形状相同。唯一的差别在于:正极输入端子572和负极输入端子577与第一实施例同样,是使用上下方向的宽度窄的端子;以及在正极输入端子572与负极输入端子577的下侧部分,以平行的方式设有短路条的端子部588b、588c。图32(2)的侧面形状也大致同样,在连接端子群的下侧形成有水平面565,在其左右两侧形成有突出部566a、566b。
图33是表示图32的触点端支架550的图,(1)是正面图,(2)是底面图,(3)是俯视图。此处,正极输入端子572与负极输入端子577跟其他端子(574~578)相比,上下方向的宽度形成得较小,在正极输入端子572的下侧形成有端子部588b,在负极输入端子577的下侧形成有端子部588c。端子部588b与588c是被铸入触点端支架550的基体部560内部的短路条的两侧端部,它们电连接。图33(2)的底面部的形状也与图30所示的触点端支架550大致相同。基体部560铸入有多个端子(572、574~578)与未图示的短路条。在水平面565的后方侧,形成有多个空洞部582~588、594~596。这些空洞部是对于覆盖被铸入内部的端子(522、524~528)不需要的部分,为了触点端支架500的轻量化而形成。图33(3)是俯视图,是露出至电动工具本体30的壳体32的内部空间的部分。在作为触点端支架550的上表面的水平面551a,形成有阶差面556。
图34是用于说明使用触点端支架550的电动工具本体与本实施例的电池组100的连接端子的连接状态的图。图34(1)是侧面图,(2)是省略了(1)中的基板罩380的侧面壁部的图示的侧面图。此处,上侧正极端子162仅嵌合于正极输入端子572,下侧正极端子172连接于短路条的端子部588b。水平面565位于与上壳体110(参照图3)的下段面111及基板罩380的上表面381a接触或靠近之处。在触点端支架550中,也形成有水平面565与突出部566a、566b,因此能够限制触点端支架550相对于电池组100的上下方向移动。
接下来,使用图35来说明触点端支架550相对于电池组的相对移动量的限制的其他方法。图29~图34的方法是仅限制触点端支架500、550相对于电路基板16、150而接近的方向的移动,即朝向下方向的移动,因此,在触点端支架500、550形成有水平面515、565。但是,若仅设置水平面515、565,则无法限制触点端支架500、550朝向远离电路基板16、150的方向的相对移动,即朝向上方向的移动。触点端支架550是由电动工具本体30的壳体32予以保持。此时,根据电动工具本体或电气设备本体的种类,触点端支架550的固定方法不同。通常是在分割式壳体的分割面,设置用于夹持触点端支架500的开口部,将触点端支架500包夹至所述开口部内。此时,为了提高防水性或防止振动传递,不仅需要将开口部与触点端支架500牢固地固定的方法,而且有时要使橡胶制的密封构件介在而以轻微的可动状态来保持。此时,当电动工具被置于作业时的大的振动产生状态时,触点端支架550会以与电动工具本体侧壳体不同的周期而极轻微地,即在密封构件的可动范围内振动,从而发生电池组100的连接端子与板状的设备侧端子之间的相对移动。为了抑制所述连接端子与设备侧端子的相对移动,考虑提高电池组100的连接端子的嵌合压力,但此时,电池组100的安装及拆卸变难。因此,本实施例中,在水平面515、565的左右两端附近,形成朝右方向突出的突出部516a、566a,并形成朝左方向突出的突出部516b、566b,由此,触点端支架550相对于电池组100的朝向上方向的移动也得到抑制。要限制触点端支架500、550朝向上方向的移动,需要从上侧保持突出部516a、516b、566a、566b的碰抵构件(被卡合部)。此处,作为被卡合部,在本实施例中,在上壳体110的一部分形成凸部,或者在基板罩380形成凸部,使突出部516a、516b或突出部566a、566b抵接于所述凸部的下侧。
图35(1)中表示了在电池组100中安装有触点端支架550的状态的右侧侧面图。此处,触点端支架550的水平面551a与上壳体110的上段面115相向。电池组100通过轨道机构而安装于电动工具本体30。图35(2)是(1)的C-C部的剖面图。此处,形成于触点端支架550的多个设备侧端子(572、574~578、588b、588c)与电动工具本体1侧的连接端子(参照图4)嵌合。在设备侧端子(572、574~578、588b、588c)的下表面形成有水平面565,水平面565抵接于基板罩380的上表面381a。但是,在箭头590a、590b附近,触点端支架550的横侧与上壳体110处于非接触状态。
图36(1)是表示第五实施例的变形例的触点端部650的图,(1)是相当于图35的D-D部的部分的剖面图,(2)是(1)的局部放大图。如根据此图可理解的,在触点端部650,沿左右方向设有突出部666a、666b。在上壳体110,设有沿前后方向延伸的平行的两个突出部139a、139b,且设有轨道138a、138b,所述轨道138a、138b是从这些朝上方向突出的突出部各自的上端附近朝左右两侧突出,且与电动工具侧的轨道槽卡合。而且,在形成于突出部139a、139b之间的开口部,设有成为与触点端部650嵌合的被卡合部的凸肋140a、140b,防止触点端部650相对于电池组100的朝向上方向的相对移动。触点端部650相对于电池组100的朝向下方向的相对移动是通过突出部139a、139b抵接于在基板罩380的上表面381a的左右端部所形成的阶差部386a、386b来限制。此处,只要将形成阶差部分的凸肋140a、140b的下表面与突出部139a、139b的上表面的间隔设为3.0mm,将突出部666a、666b的高度设为2.5mm左右,便能够顺利地进行电池组100对电动工具本体30的安装及拆卸,并且能够有效地抑制触点端支架550的上下方向的晃动。
图37是表示将触点端部650固定于基板罩680的变形例的图,(1)是相当于图35的D-D部的部分的剖面图,(2)是(1)的触点端部650的单体图,(3)是触点端部650的左侧面图。此处,在基板罩680的两侧端部,形成有用于与触点端部650的突出部666a、666b嵌合的引导用轨道695a、695b。引导用轨道695a、695b是沿前后方向延伸的凹状的第二轨道槽,当触点端部650以从电池组100的前侧滑动的方式相对移动时,触点端部650的突出部666a、666b成为进入引导用轨道695a、695b内的形态。即,电动工具本体1、30除了以安装用的轨道机构即轨道138a、138b与轨道槽11a、11b来卡合以外,还使第二轨道机构的突出部666a、666b与引导用轨道695a、695b嵌合,由此来限制触点端部650与电池组100的相对移动。若以图37(3)的侧面图来看,触点端部650的形状与图29~图34所示的第五实施例的触点端支架500、550的形状不同,形成得较小。但是,构成连接端子的金属制的端子部(例如正极输入端子672与短路条的端子部688b)的大小相同。而且,在多个金属端子的下侧形成有水平面665,进而,在水平面665的左右两端形成突出部666a、666b,这也与图29~图34所示的第五实施例的触点端支架500、550的形状相同。通过以此方式形成,能够有效地抑制相对于电动工具本体、或者安装电池组的电气设备本体而安装的触点端部650朝向上下方向的相对移动范围。
图38是使缓冲材690介在于图37的触点端部650A的水平面665的下表面665a的图。缓冲材690只要是具备良好的滑动性以使得在电池组100向电动工具本体的安装时不会造成大的阻力,且具有充分的弹性的构件即可。此处,在触点端部650A的平坦的下表面665a,通过双面胶带等粘接构件而贴附有缓冲材690。而且,在下表面665a的左右中央附近,形成有在前后方向具有规定长度地形成的凸部665b。凸部665b是与基体部660一体地制造者,是保护缓冲材690不会受到过度压缩的阻挡部。若以图38(2)的侧面图来看,则缓冲材690较突出部666b位于后方侧且基体部660的下侧。但是,缓冲材690的左右方向的合计长度可为下表面665a的左右方向区域的一半以下左右。
图39是表示第五实施例的又一变形例的触点端部650B的图,(1)是正面图,(2)是左侧面图,(3)是与电池组100侧的连接端子处于嵌合状态的触点端部650B的左侧面图。此处,使合成树脂制的引导部692a~692c介在于正极输入端子672与短路条的端子部688b的上下缘部。同样,使合成树脂制的引导部697a~697c介在于负极输入端子677与短路条的端子部688c的上下缘部。引导部697a~697c是以合成树脂等非导体来制造,既可包含与基体部660独立的构件,也可与基体部660通过一体成形而制造。引导部692a~692c与引导部697a~697c如图39(2)的侧面图所示,从正极输入端子672的前端更前侧部分连续形成至与垂直壁661b接触为止。因而,金属端子部分如图39(2)所示,正极输入端子672露出于引导部692a与692b之间,短路条的端子部688b露出于引导部692b与692c之间。通过像这样形成引导部692a~692c与引导部697a~697c,从而如图39(3)所示,以由引导部692a~692c予以引导的方式,在引导部692a、692b之间引导上侧正极端子162的臂部162a、162b,在引导部692b与692c之间引导下侧正极端子172的臂部172a、172b。通过此结构,在安装时能够将电池组100侧的连接端子切实地引导至触点端部650B的规定位置,进而,能够大幅抑制在电动工具的运行时,触点端部的设备侧端子与电池组侧的连接端子因滑动而磨损的现象。
实施例6
接下来,使用图40~图45来说明本发明的第六实施例。第一实施例中,作为电力端子(正极端子与负极端子),分别设置上侧端子(162、167)与下侧端子(172、177),当电池组被安装于低电压电动工具本体时,上侧端子与下侧端子共同连接于低电压电动工具本体的电力端子。而且,当电池组被安装于高电压电动工具本体时,仅有上侧端子与下侧端子中的其中一个连接于高电压电动工具本体的电力端子,未连接于电力端子的另一个端子间通过短路条而短路。与此相对,在第六实施例中,作为电力端子的臂部的配置,并非在上下方向分隔地配置,而是在前后方向分隔地配置。
图40是用于说明第六实施例的电动工具的电池组860的安装状况的立体图。电动工具包含电动工具本体801与被安装于此电动工具本体801的电池组860,使用马达的旋转驱动力来驱动前端工具或作业设备。电动工具本体801包括形成外形的作为外框的壳体802,在壳体802形成有把手部803,在把手部803的上端附近,设有供作业者操作的扳机开关804,在把手部803的下方,形成有用于安装电池组860的电池组安装部810。
此处,将电池组860的安装方向818与第一实施例同样地设为使电池组860靠近电动工具本体801的方向来进行说明。这只是为了便于说明而如此定义,实际上,通过保持电池组860并使电动工具本体801朝前方移动,能够实现与箭头818的移动为相同方向的相对移动。另外,本说明书中,电池组860的前后左右方向是以安装方向为基准来决定。另一方面,电动工具本体侧是以作业者握持时的方向为基准来定义前后左右。因而要注意的是,在电气设备为冲击起子等电动工具本体的情况下,如图40那样,彼此的前后方向的朝向变得相反。
电池组860的形状与第一实施例中说明的电池组15、100的不同之处在于连接端子的配置和锁扣机构。在电池组860的左右两侧,形成有轨道864a、864b(图中看不到864b)。锁扣按钮865是形成在电池组860的后表面上部,在左右中央仅设有一个大的按钮。当电池组860被安装于电动工具本体830时,按下锁扣按钮865后,使电池组860朝与箭头818相反的方向移动(或者,使电动工具本体830以远离电池组860的方式移动),由此便能够拆下电池组860。
图41是用于说明第六实施例的电池组向电动工具的安装状况的图。电动工具本体801、830设有壳体802、832、把手部803、833、扳机开关804、834,在把手部803、833的下方,形成有用于安装电池组860的电池组安装部810、840。
电动工具本体801是以额定电压18V来动作,电动工具本体830是以额定电压36V来动作。在电池组860的内部,收容有两组将五只额定3.6V的锂离子电池的电芯串联连接而成的电芯单元,通过将两组电芯单元的连接变更为串联或并联,从而能够切换低电压(18V)与高电压(36V)的输出这两种。电池组860构成为支持双电压,因此既能如箭头b4那样安装于支持36V的电动工具本体830,也能够如箭头b3所示那样安装于支持18V的电动工具本体801。在电动工具本体801的电池组安装部810,在左右两侧的内壁部分形成有沿前后方向平行地延伸的轨道槽811a、811b,在由左右的轨道槽811a、811b所包围的空间部分设有触点端部820。触点端部820是通过合成树脂等非导体材料的一体成形而制造,形成有成为安装方向(前后方向)的碰抵面的垂直面820a与水平面820b,水平面820b是在电池组860的安装时,与电池组860的上段面862邻接、相向的面。在触点端部820,设有金属制的多个端子,例如正极输入端子822、负极输入端子827、LD端子(异常信号端子)828。正极输入端子822、负极输入端子827是由金属的平板所形成,安装方向的长度具有第一实施例的触点端部20(参照图2)的两倍以上的长度。LD端子828被配置在负极输入端子827的右侧。
电池组860的上侧在前方侧形成有平坦的下段面861,且中央附近形成比下段面861形成得高的上段面862。下段面861与上段面862的连接部分形成为阶差状,在阶差状部分,配置有用于插入设备侧端子的狭槽群。狭槽群是形成有:前后方向长的切口那样的大的狭槽872、877与它们的一半左右的长度的狭槽878。狭槽872成为正极端子用的第一狭槽,狭槽877成为负极端子用的第二狭槽,狭槽878成为LD端子用的第三狭槽。在所述被切开的狭槽872、877的内部,设有可与电动工具本体801、830侧的设备侧端子嵌合的多个连接端子。另外,此处仅设有三个狭槽,但也可构成为进一步设置狭槽。在上段面862的右侧侧面与左侧侧面,形成有轨道864a、864b。轨道864a、864b是朝右方向及左方向突出的凸部。在上段面862的后方侧,设有隆起部863,在其后方侧设有锁扣按钮865。
电动工具本体830是以额定电压36V来动作。根据与第一实施例同样的思想,电动工具本体830在前后方向分隔地设有被插入至正极侧狭槽872与负极侧狭槽877的两组连接端子。与正极侧狭槽872对应的连接端子是配置在前方侧的短路条的其中一个端子部859b与配置在后方侧的正极输入端子852。同样地,与负极侧狭槽877对应的连接端子是配置在前方侧的短路条的其中一个端子部859c与配置在后方侧的负极输入端子857。第一实施例中,使正极输入端子与短路条、负极输入端子与短路条在上下方向隔开距离而配置,但在本实施例中,是将它们在前后方向配置,即,以沿与电池组860的安装方向平行的方向隔开规定距离的方式而配置。
图42是表示电力端子向电动工具本体的连接状态的立体图,(1)表示将电池组860安装于36V用电动工具本体830的状态,(2)表示将电池组860安装于18V用电动工具本体801的状态。此处,电池组860的安装方向是以虚线所示的两个箭头方向。在电池组860的正极侧狭槽872的内部,以在前后方向隔开的方式而配置有前侧正极端子882与后侧正极端子892,以作为电力的切换端子群。同样,在负极侧狭槽877的内部,以在前后方向隔开的方式而配置有前侧负极端子887与后侧负极端子897,以作为电力的切换端子群。在电池组860的内部,收容有包含五只锂离子电池电芯的上侧电芯单元146与下侧电芯单元147。上侧电芯单元146的正极输出连接于后侧正极端子892,负极输出连接于前侧负极端子887。下侧电芯单元147的正极输出连接于前侧正极端子882,负极输出连接于后侧负极端子897。
电动工具本体830的设备侧端子包含正极输入端子852、负极输入端子857及短路条859。它们的功能与第一实施例的结构基本相同,且构成为,电动工具本体的端子群(852、857、859b、859c)如箭头855那样相对移动,从而如虚线箭头所示那样安装于电池组860的连接端子群(882、887、892、897)。对于电动工具本体的端子群(852、857、859b、859c),并无触点端部850(参照图41)的整体图示而仅图示了金属端子部分。正极输入端子852是弯折成曲轴状的金属板材,在一端侧形成有与前侧正极端子882嵌合的端子部852a,在另一端侧形成有朝向马达836侧的配线用端子部852c。端子部852a与配线用端子部852c之间为沿横方向延伸的连接部852b,连接部852b整体、端子部852a的后方侧一部分和配线用端子部852c的前方侧一部被铸入触点端部850(参照图41)的合成树脂部分。负极输入端子857也为同样的形状,在一端侧形成有与前侧负极端子887嵌合的端子部857a,在另一端侧形成有朝向马达836侧的配线用端子部857c。正极输入端子852与负极输入端子857是设为面对称的形状。端子部857a与配线用端子部857c之间为沿横方向延伸的连接部857b,连接部857b整体、端子部857a的后方侧一部分和配线用端子部857c的前方侧一部分被铸入触点端部850的合成树脂制的基台。短路条859的水平部分是与正极输入端子852的连接部852b和负极输入端子857的连接部857b一同被完全铸入触点端部850中,因此端子部852a、857a、859b、859c的相对位置,尤其是前后及左右方向的位置不会发生变化。
在电池组860的安装时,短路条859的端子部859b嵌合于后侧正极端子892,端子部859c嵌合于后侧负极端子897。而且,正极输入端子852与前侧正极端子882嵌合,负极输入端子857与前侧负极端子887嵌合。其结果,形成上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的串联连接电路,对电动工具本体830侧供给额定36V的电压。
图42(2)表示电池组860被安装于低电压的电动工具本体801的状况。正极输入端子822是弯折成曲轴状的金属板材,在一端侧形成有与前侧正极端子882及后侧正极端子892同时嵌合的端子部822a,在另一端侧形成有朝向马达806侧的配线用端子部822c。端子部822a与配线用端子部822c之间为沿横方向延伸的连接部822b,连接部822b整体、端子部822a的一部分和配线用端子部822c的一部分被铸入触点端部820的合成树脂部分。同样,负极输入端子827也形成为曲轴状,且形成与前侧负极端子887及后侧负极端子897同时嵌合的端子部827a、配线用端子部827c和连接部827b。其结果,将对电动工具本体801侧供给额定18V的电压。此处,端子部822a是形成为与前侧正极端子882和后侧正极端子892同时嵌合的充分的长度,端子部827a是形成为与前侧负极端子887和后侧负极端子897同时嵌合的充分的长度。
后侧正极端子892是设为从设备侧端子插入方向(虚线箭头所示的方向)观察的形状为倒立的Ω形形状。此处,形成有用于固定于电路基板的长方形的平板部892a,且形成有从平板部892a的左右两侧边部朝上方向弯折的两个臂部892b、892d。两个臂部892b、892d以随着朝向上方向而彼此接近的方式弯曲,在臂部892b、892d的上端部分,形成有接触端子部892c、892e(均参照图45)。接触端子部892c、892e是以变得平行的方式隔开规定间隔而配置的大致长方形的电极,其前侧及后侧以远离相向的接触端子部的方式而弯曲,设为设备侧端子容易从前向后方向嵌合的形状。被用作后侧正极端子892的金属端子零件是在前侧正极端子882、前侧负极端子887、后侧负极端子897中也共同使用的共用零件,通过未图示的螺丝或/及焊接而固定于电路基板(未图示)。
图43是用于说明将电池组860安装于36V规格的电动工具本体830时的状况的图。当从图42(1)的状态进一步使电动工具本体830以接近电池组860的方式而相对移动时,首先,短路条859的端子部859b、859c与前侧正极端子882和前侧负极端子887嵌合。在此时间点,上侧电芯单元146的正极与下侧电芯单元147的负极为非连接状态,因此电池组860的电力不会传递至电气设备本体831侧。
当电动工具本体830与电池组860沿箭头855的方向进一步相对移动时,短路条859穿过前侧正极端子882与前侧负极端子887,而朝后侧正极端子892与后侧负极端子897的方向接近。此时,短路条859不接触任何连接端子,正极输入端子852未抵接于前侧正极端子882,负极输入端子857未抵接于前侧负极端子887。因而,在此时间点,上侧电芯单元146与下侧电芯单元147也为非连接状态,因此电池组860的电力不会传递至电气设备本体831。
当电动工具本体830与电池组860朝箭头855的方向进一步相对移动时,短路条859将嵌合于后侧正极端子892与后侧负极端子897。同时,正极输入端子852的端子部852a嵌合于前侧正极端子882,负极输入端子857的端子部857a嵌合于前侧负极端子887。其结果,实现上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的串联连接状态,对正极输入端子852与前侧负极端子887间供给额定36V的直流。
图44是用于说明将电池组860安装于18V规格的电动工具本体801时的状况的图。当从图42(2)所示的状态进一步使电动工具本体801以接近电池组860的方式相对移动时,如图44(1)至(2)那样,端子部822a、827a与前侧正极端子882和前侧负极端子887嵌合。在此时间点,上侧电芯单元146的正极与下侧电芯单元147的负极为非连接状态,因此电池组860的电力不会传递至电动工具本体801。
在图44(2)中,当电动工具本体801与电池组860沿箭头825的方向进一步相对移动时,前后方向长的端子部822a、827a一边接触前侧正极端子882和前侧负极端子887,一边朝后侧正极端子892与后侧负极端子897的方向接近。图44(2)的状态下,端子部822a、827a未抵接于后侧正极端子892与后侧负极端子897。因而,在此时间点,上侧电芯单元146的正极与下侧电芯单元147的负极也为非连接状态,因此电池组860的电力不会传递至电动工具本体801。
当电动工具本体801与电池组860沿箭头825的方向进一步相对移动时,端子部822a、827a抵接于后侧正极端子892与后侧负极端子897。此时,端子部822a、827a处于也与前侧正极端子882和前侧负极端子887嵌合的状态,因此上侧电芯单元146与下侧电芯单元147的并联连接电路建立,对正极输入端子822与负极输入端子827间供给额定18V的直流。
图45是电池组860侧的端子配置与电动工具本体830的端子形状的俯视图。为了说明各端子的大小或配置,使各零件的缩尺率一致地图示。在前侧正极端子882、后侧正极端子892、前侧负极端子887、后侧负极端子897,分别设有在左右方向分隔地相向的接触端子部882c、882e、892c、892e、887c、887e、897c、897e。接触端子部882c、892c、887c、897c连接于右侧的臂部882b、892b、887b、897b,接触端子部882e、892e、887e、897e连接于左侧的臂部882d、892d、887d、897d。这些接触端子部的前后方向的长度L7充分小于前侧正极端子882与后侧正极端子892的间隔L8。另外,所有的端子零件(882、892、887、897)为共用,因此接触端子部882c、882e、892c、892e、887c、887e、897c、897e的前后方向长度同为L7。前侧负极端子887与后侧负极端子897也成为相同的间隔L8。短路条859的端子部的前后方向的长度L9构成为,充分小于前侧端子(882、887)与后侧端子(892、897)的间隔L8。若以此方式形成,则能够有效防止在电池组860的安装时,因短路条859而使前侧端子(882、887)与后侧端子(892、897)间短路之虞。正极输入端子852的端子部852a与负极输入端子857的端子部857a的长度可至少设为L9以上。
图45(2)是表示电池组860被安装于电动工具本体830时的状态的图。此处,短路条859的水平部分859a看起来像露出,但水平部分859a被铸入未图示的触点端部的树脂部的内部,因此不会露出至外部。如上所述,作为电力端子(正极端子与负极端子),是在前后方向分开配置,因此无须依赖用于切换输出电压的机械开关机构,只要安装于电气设备本体,便能够自动获得适当的输出电压。而且,能够在不同电压的电气设备间共用电池组。
以上,基于实施例说明了本发明,但本发明并不限定于所述实施例,可在不脱离其主旨的范围内进行各种变更。例如,所述实施例中,以18V与36V的电压切换式的电池组进行了说明,但切换的电压比并不仅限于此,也可为通过串联连接与并联连接的组合来切换的其他电压比。
符号的说明
1:电动工具本体
2:壳体
3:把手部
4:扳机开关(动作开关)
5:马达(驱动部)
8:前端工具保持部
9:前端工具
10:电池组安装部
11a、11b:轨道槽
12:弯曲部
14:突起部
15:电池组
16:电路基板
18:连接端子
19:基板罩
20:触点端部
20a:垂直面
20b:水平面
21:基台
22:正极输入端子
22a:端子部
24:T端子
24a:端子部
25:V端子
25a:端子部
26:LS端子
26a:端子部
27:负极输入端子
27a:端子部
28:LD端子
28a:端子部
30:电动工具本体
32:壳体
33:把手部
34:扳机开关(动作开关)
35:马达(驱动部)
40:电池组安装部
45:马达
50、50A:触点端部
51:基台
51b:凹部
52、52A:正极输入端子
52a、52b:端子部
52c:配线部
52f:端子部
54:T端子
54a:端子部
54c:配线部
55:V端子
55a:端子部
56:LS端子
56a:端子部
56c:配线部
57、57A:负极输入端子
57a:端子部
58:LD端子
58a:端子部
58c:配线部
58f:端子部
59:短路条
59a:连接部
59b、59c:端子部
59d:短路条连接开关
79b、79c:(短路条的)端子部
100:电池组
101:下壳体
101a:前表面壁
101b:后表面壁
101c:右侧侧壁
101d:左侧侧壁
102:固定用凸肋
103a~103d:螺丝孔
104:狭缝(风窗)
105:凸肋
110:上壳体
111:下段面
113:开口部
114:阶差部
115:上段面
115a、115b:凸部
120:狭槽群配置区域
121~128:狭槽
131:阻挡部
132:隆起部
134:狭缝(风窗)
138a、138b:轨道
139a:突出部
140a、140b:凸肋(被卡合部)
141:锁扣
142a、142b:卡止部
146:上侧电芯单元
146a~146e:电池电芯
147:下侧电芯单元
147a~147e:电池电芯
496~499:导线
150、150A:电路基板
150a:表面侧
150b:背面侧
150c、150d:凹部
151:安装孔
152a~152f:贯穿孔
153a、153b:焊盘
155:粘合树脂
155a~155c:粘合树脂
156a:(使树脂流入的)主区域
156b:(使树脂流入的)副区域
157:配线图案
160:狭槽群配置区域
161:上侧正极端子
161a、161b:臂部
162:上侧正极端子
162a、162b:臂部
164:T端子
165:V端子
166:LS端子
167:上侧负极端子
167a、167b:臂部
168:LD端子
171、172:下侧正极端子
171a、171b、172a、172b:臂部
177:下侧负极端子
177a、177b:臂部
180、180A:基板罩
181:连结构件
181a:上表面
181b~181f:脚部
182:分隔壁
182a:铅垂壁部
182b:水平壁部
182c:左端位置
183:分隔壁
183a:铅垂壁部
183b、183c:水平壁部
184:分隔壁
184a、184d:铅垂壁部
184b:水平壁部
184c:封闭板
184e:后方连接板
184f:空间
184g:底板
185、186:分隔壁
185a:铅垂壁部
187:分隔壁
187a:铅垂壁部
187b:水平壁部
188:分隔壁
188a:铅垂壁部
188b:水平壁部
191a、191b:嵌合凸肋
192a、192b:阶差部
196:(短路条连接开关59的)连接动作
197:扳机动作
198:微计算机(的动作)
199:马达(的动作)
200:触点端部
200a:垂直壁
200b:水平壁
201:基台
201a:上表面
201c:凹部
202a、202b:覆盖部
203b:水平保持部
204a~208a:覆盖部
204b:水平保持部
210:分隔部
210a:上边
210c:下边
210d:后边
220:上侧端子零件
230:下侧端子零件
240:信号端子零件
241:基体部
242:桥部
243:右侧侧面
243a:延伸部
243b:弯折部
243c:裁切部
244:左侧侧面
245:臂部基部
245b:切槽
246:臂部基部
246b:切槽
249、250:脚部
250a、250b:阶差部
251~254:臂部
256:焊料
260:上侧端子零件
261:基体部
262:桥部
262a:阶差部
263:右侧侧面
263a:弯折部
264:左侧侧面
264c:加强面
265:臂部
265a:平面部
265d:嵌合部
266:臂部
267:脚部
280:下侧端子零件
281:基体部
282:桥部
283:右侧侧面
284:左侧侧面
284c:切除部
285、286:臂部
291:切口部
380:基板罩
381a:上表面
386a:阶差部
445:隔板
445a:螺丝孔
445c、445d:凸部
445e:板部
446:空间
447a、447b:螺丝柱
450:接片支架
461、466:引出板
461a、466a:引出接片
461b:端子面
461c:水平面部
461d:保险丝部
461e:切除部
462、463、464、465:连接板
462a、463a:中间引出接片
464a、465a:连接端子
471、476:引出板
471a、476a:引出接片
471b:端子面
471c:侧面部
471d:水平面部
471e:保险丝部
471f、471g:切除部
471h:散热部
472、473、474、475:连接板
472a~475a:连接端子
482a、482b:绝缘片
496~499:导线
494b、496b~498b:(导线的)端部
500:触点端支架
501:水平壁
501a:水平面
501b:垂直面
502:扣止爪
503a~503d:弯曲凸肋
504a、504b:弯曲凸肋
506:阶差面
510:基体部
510b:底面部
515:水平面(水平壁)
516:凹部
516a、516b:突出部
522:正极输入端子
524:T端子
525:V端子
526:LS端子
527:负极输入端子
528:LD端子
532:空洞部
550:触点端支架
551a:水平面
556:阶差面
560:基体部
565:水平面(引导面)
572:正极输入端子
577:负极输入端子
582:空洞部
588b、588c:端子部
650、650A、650B:触点端部
660、660A:基体部
661b:垂直壁
665:水平面
665a:(水平面的)下表面
665b:凸部
666a、666b:突出部(卡合部)
672:正极输入端子
677:负极输入端子
680:基板罩
688b、688c:端子部
690:缓冲材
692a、692c:(第二)引导部
692b:(第一)引导部
695a、695b:引导用轨道
697a、697b:引导部
801:电动工具本体
802:壳体
803:把手部
804:扳机开关
806:马达
810:电池组安装部
811a:轨道槽
818:安装方向
820:触点端部
820a:垂直面
820b:水平面
822:正极输入端子
822a:端子部
822b:连接部
822c:配线用端子部
827:负极输入端子
827a:端子部
827b:连接部
827c:配线用端子部
828:LD端子
830:电动工具本体
836:马达
850:触点端部
852:正极输入端子
852a:端子部
852c:配线用端子部
857:负极输入端子
857a:端子部
857b:连接部
857c:配线用端子部
859:短路条
859a:水平部分
859b、859c:端子部
860:电池组
861:下段面
862:上段面
863:隆起部
864a、864b:轨道
865:锁扣按钮
872:正极侧狭槽
877:负极侧狭槽
878:狭槽
882:前侧正极端子
882b、882d:臂部
882c、882e:接触端子部(嵌合部)
887:前侧负极端子
892:后侧正极端子
892a:平板部
892b:臂部
892d:接触端子部
897:后侧负极端子
Claims (13)
1.一种电气设备,作为电动工具,所述电动工具具有:
电池组;以及
触点端支架,与所述电池组的连接端子建立电连接状态,且保持多个设备侧端子,
所述电气设备的特征在于,
在所述电池组设置沿前后方向延伸且平行的两个突出部,在所述突出部分别设置与工具侧的轨道槽卡合的轨道部,在形成于所述突出部之间的开口部,设有与所述触点端支架嵌合的被卡合部。
2.根据权利要求1所述的电气设备,其特征在于,
所述电池组具有:平行地设置的轨道面之间的上段面;较所述上段面呈阶差状下降的下段面;位于所述上段面与所述下段面的阶差部分的多个狭缝;以及连结所述狭缝间的所述开口部。
3.根据权利要求1或2所述的电气设备,其特征在于,
在所述触点端支架,设有与所述被卡合部卡合的卡合部。
4.根据权利要求3所述的电气设备,其特征在于,
所述触点端支架是合成树脂的成形品,形成有垂直面与水平面,将板状的所述设备侧端子以与所述垂直面及所述水平面正交的方式而铸入,由此来予以固定,
所述设备侧端子为长方形状,其中一个长边与所述水平面接触,其中一个短边与所述垂直面接触,
作为所述卡合部,设有从所述触点端支架的左右两端朝左右方向突出的突起。
5.根据权利要求4所述的电气设备,其特征在于,
在所述触点端支架形成引导面,所述引导面共同接触至所述设备侧端子的另一个所述长边的一部分并且连接于所述垂直面,且与所述水平面平行地配置,
在所述引导面的左右两侧形成有所述卡合部。
6.根据权利要求5所述的电气设备,其特征在于,
所述卡合部是以与所述引导面成为同一面的方式而形成。
7.根据权利要求5或6所述的电气设备,其特征在于,
所述被卡合部是直接形成在所述电池组的壳体上的凹部,
所述卡合部位于所述凹部。
8.根据权利要求4或5所述的电气设备,其特征在于,
在所述电池组的所述开口部,设有用于覆盖内部基板的罩构件,在所述罩构件设置所述被卡合部,所述卡合部与所述被卡合部卡合。
9.根据权利要求5所述的电气设备,其特征在于,
在所述引导面的与所述电池组相向的面,设有与所述电池组的外壁面接触的缓冲材。
10.根据权利要求9所述的电气设备,其特征在于,
所述缓冲材为自润滑性橡胶。
11.一种电气设备,其特征在于包括:
电池组,具有分别具备臂部组的正极端子及负极端子;以及
触点端支架,保持与所述电池组嵌合的板状的设备侧端子,
在所述触点端支架,设有与所述正极端子和所述负极端子卡合的绝缘材的引导部。
12.一种电气设备,其特征在于包括:
电池组,具有正极端子和负极端子,所述正极端子具有沿上下方向排列的两组臂部组,所述负极端子具有沿上下方向排列的两组臂部组;以及
触点端支架,与所述电池组嵌合,且插入至上侧的所述臂部组间的板状的设备侧上侧端子与插入至下侧的所述臂部组间的板状的设备侧下侧端子分离地以非连接状态而配置,
在所述触点端支架的所述设备侧上侧端子与所述设备侧下侧端子之间,设有第一引导部,所述第一引导部引导上侧的所述臂部组与下侧的所述臂部组且包含绝缘体。
13.根据权利要求12所述的电气设备,其特征在于,
在所述触点端支架的所述上侧端子的上边与所述下侧端子的下边,设有第二引导部,所述第二引导部引导上侧的所述臂部组与下侧的所述臂部组且包含绝缘体。
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