JP2009212054A - バッテリーパック - Google Patents

Abstract

【課題】
コンパクトで製造コストを安くし、安定した装着ができるバッテリーカバーを有するバッテリーパックを提供する。
【解決手段】
複数の電池セルと、電池セルに接続される雌型端子と、雌型端子を配置する複数のスリットが設けられた段差部を有するハウジングと、これらスリットを覆うバッテリーカバー３を有するバッテリーパックにおいて、バッテリーカバー３は、第１の平面部６と、鉛直面部７と、第２の平面部９を有する、断面が略クランク状であり、第１の平面部６と鉛直面部７の接合部に、これら両面にまたがる垂直リブ４を形成した。バッテリーカバー３の装着時には、垂直リブ４がバッテリーパックのスリット内に配置された雌型端子に嵌合することにより、雌型端子のバネ性によりバッテリーカバー３がバッテリーパックに保持される。
【選択図】 図３

Description

本発明は、コードレス電動工具等に用いられるバッテリーパックに関し、特に、バッテリーパックを工具本体から取り外したときに端子部に異物が入らないようにするバッテリーカバーを有するバッテリーパックに関する。

コードレスの電気機器は、電源コードがないことから使い勝手が良く、電源が無い場所でも使えるため広く使用されている。コードレスの電気機器には、主電源となる充電式の電池が本体に内蔵されるものもあれば、本体に着脱可能に取付けられるものもある。コードレスの電動工具など、使用時間が長くなる電気機器においては、バッテリーパックを交換しながら使うために、着脱可能なバッテリーパックを使うことが多い。バッテリーパックには、電気機器と接続するための端子（電極）が設けられる。バッテリーパックを、充電のためにコードレス電動工具から外したり、電池残量がなくなったときの交換用の予備として運搬したりする時など、電気機器本体から取り外した状態においては、端子間をショートさせないように、特許文献１に開示されるように、端子部分を覆うためのバッテリーカバーを付けることが推奨されている。

従来のバッテリーカバーを図７〜図９を用いて説明する。図７は電気機器とバッテリーパックの着脱のしかたを示す図である。図８は従来のバッテリーカバーを取付けた状態のバッテリーパックを示す上面図である。図９は、図８のＢ−Ｂ部の断面図である。

図７において、バッテリーパック３０の上側ハウジング３２には、装着される電気機器２１側のリブ３４と対応し、装着のための位置決めをするためのレール３５が設けられ、レール３５は装着時に電気機器２１のハウジング３３の底部に形成されたリブ３４と嵌合する。図７では、電気機器２１として電動インパクトドリルの例を示しているが、電気機器２１の種類としてはこれに限られるものではなく、着脱式の外部電池によって動作するものであれば、任意の電気機器、電動工具、電動装置を用いることができる。バッテリーパック３０は、レール３５がリブ３４に沿うようにして図７の左方向に移動されることにより、電気機器２１にセットされる。上側ハウジング３２に形成される窪み部が、ハウジング３３の突き当て部３６に当接するまで挿入されると、ハウジング３３側に配設されたバッテリークリップ３７とバッテリーパック３０の上側ハウジング３２内に配設された端子３８が嵌合する。また、バッテリーパック３０の係止部４２がばねの作用によりレール３５と垂直方向に飛び出して、ハウジング３３に形成された図示しない凹部と係合することにより、バッテリーパック３０の脱落が防止される。

図８の点線及び図９において示すように、上側ハウジング３２の上面側には複数のスリット５１が設けられ、このスリット５１内に端子３８が設けられる。端子３８は、例えば、雌型の金属製の端子であり、そのばね性を用いて雄型端子であるバッテリークリップ３７を保持することにより電気機器２１の電気回路に導通し、バッテリーパック３０の電力が電気機器２１に供給される。供給される電力のＯＮ及びＯＦＦは、電気機器２１のスイッチ２９により制御される。

バッテリーパック３０を電気機器２１から取り外す場合は、リリースボタン４３を押して係止部４２のレール３５と垂直方向への飛び出しを解除することによって電気機器２１とバッテリーパック３０のロック状態を解除し、バッテリーパック３０を装着時と反対方向に移動させる。取り外し後に、バッテリーパック３０を外した状態のままにすると、スリット５１を介して電極３８が外部に露出したままになるため、異物が入る可能性がある。そのため、従来ではスリット５１の全体を覆うように、上側ハウジング３２の上面にバッテリーカバー２を被せて、異物混入防止を図っている。バッテリーカバー２は、プラスチックなどの非導電性の材料で一体成型され、図９に示すように電気機器２１のリブ３４と同形の内壁を有する折り曲げ部を有することにより、レール３５を上側から下側にかけて取り囲むように嵌合させる。バッテリーカバー２の大きさは図８から理解できるように、バッテリーパック３０の上面の大きさとほぼ同じである。

特開平７−２９６７９１号公報

上述した構成のバッテリーカバー２の場合、バッテリーパック３０の上面全体をほぼ覆うようにしたため、バッテリーカバー２が大きくなり、製造原価が高くなっていた。また、バッテリーカバー２は、レール３５との嵌めあい力により保持されるため、バッテリーパック３０の輸送中の振動等によりバッテリーカバー２が外れないように強固な材質で製造する必要があり、強固にするためには、製造原価が更に高騰してしまう。さらに、バッテリーパック３０を電気機器２１に装着して使用する際には、バッテリーカバー２は外された状態で保管されるので、その寸法が大きいと邪魔になりやすい。

本発明の目的は、バッテリーパックの電極に異物が入らないようにするバッテリーカバーを、バッテリーパックの端子のばね性を利用して保持するようにしたバッテリーパックを提供することである。

本発明の別の目的は、バッテリーパック単体で運搬や取扱時に、装着されたバッテリーカバーが外れにくくしたバッテリーパックを提供することである。

本発明のさらに別の目的は、バッテリーカバーの大きさをできるだけ小さくして、製造コストを安くするとともに、保管時に邪魔にならないようにしたバッテリーパックを提供することである。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの特徴を説明すれば、次の通りである。

本発明の一つ特徴によれば、複数の電池セルと、電池セルに接続される雌型端子と、雌型端子を配置する複数のスリットが設けられた段差部を有するハウジングと、バッテリーパックが電気機器に装着されない際にスリットを覆うための着脱可能なバッテリーカバーを有するバッテリーパックにおいて、バッテリーカバーは、第１の平面部と鉛直面部を有する断面が略Ｌ字状であり、第１の平面部と鉛直面部の接合部に、これら両面にまたがるリブが形成され、装着時にリブがスリット内の雌型端子に嵌合されることにより、端子のばね性を用いてバッテリーカバーが保持されるように構成した。

本発明の別の特徴によれば、バッテリーカバーは、前記第１の平面部と平行であって前記鉛直面部により第１の平面部と接続される第２の平面部を有する、断面形状がいわゆるクランク状の形状であり、第１の平面部はハウジングの段差部の上段面に当接し、第２の平面部はハウジングの下段面に当接するようにして、バッテリーカバーがバッテリーパックに装着されるように構成した。

本発明の別の特徴によれば、バッテリーパックのハウジングのスリットの両側に、バッテリーパックを電気機器に装着するための２本のレールが、スリットと平行に設けられ、バッテリーカバーの幅は複数のスリット群の幅よりも大きく、２本のレールの間隔よりも小さくなるようにした。

本発明の別の特徴によれば、バッテリーカバーの第２の平面部の後端は、バッテリーカバーがバッテリーパックに装着された際に、バッテリーパックのハウジングの外周端に届かない長さであり、バッテリーカバーの第１の平面部の先端は、バッテリーカバーが装着された際に、バッテリーパックに設けられたストッパ部に当接するようにした。バッテリーパックの段差部の上段面には、内部に通風するための通風孔が設けられ、バッテリーカバーの装着時にはバッテリーカバーによって通風孔がふさがれるようにした。

本発明のさらに別の特徴によれば、バッテリーカバーの鉛直面に、第１の平面部と平行であって、第２の平面部と反対方向に伸び、段差部に形成される窪みに挿入される水平リブを設けた。また、バッテリーカバーのバッテリーパックのハウジングと当接しない側には、補強のためのリブを形成した。

請求項１の発明によれば、断面が略Ｌ字状のバッテリーカバーの接合部に、これら両面にまたがるリブが形成され、リブがバッテリーパックのスリット内の雌型端子に嵌合するので、バッテリーカバーを雌型端子のバネ性により容易に、確実に保持することができる。

請求項２の発明によれば、バッテリーカバーは、第１の平面部と平行であって鉛直面により前記第１の平面部と接続される第２の平面部を有する、断面形状がいわゆるクランク状の形状であるので、バッテリーカバーを安定して、確実に装着することができる。

請求項３の発明によれば、バッテリーカバーの幅は、バッテリーパックに設けられた複数のスリット群の幅よりも大きく、２本のレールの間隔よりも小さくしたので、バッテリーカバーをコンパクトに構成できる。

請求項４の発明によれば、バッテリーカバーの後端は、装着された際に、ハウジングの外周端に届かない長さであるので、バッテリーパックの移動時に外れることが少なくなる。

請求項５の発明によれば、バッテリーカバーの前端は、装着された際に、バッテリーパックのストッパ部の窪みに当接するので、装着時にバッテリーカバーの前端が持ち上げられてバッテリーパックより外れることが防止できる。

請求項６の発明によれば、装着時にバッテリーカバーによってバッテリーパックの通風孔がふさがれるようにしたので、保管時に通風口から埃が入ることを防止できる。

請求項７の発明によれば、垂直リブに加えて、バッテリーカバーの鉛直面に水平リブを設けたので、バッテリーカバーを鉛直方向に持ち上げてもバッテリーカバーが外れないので、安定してバッテリーパックを保持することができる。

請求項８の発明によれば、バッテリーカバーの一面に補強のためのリブを構成したので、薄い板厚でも強固なバッテリーカバーを実現できる。

本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。

本発明になる電動工具を図１〜図５を用いて説明する。なお、以下の図において、従来例と同一の機能を有する部分には同一の符号を付す。図１は、本発明の実施形態に係るバッテリーカバーとバッテリーパックを示す上面図である。図２は、バッテリーカバー装着時におけるバッテリーパックの全体を示す斜視図である。図３は、本発明の実施形態に係るバッテリーカバー３の斜視図である。図４は、バッテリーカバー装着時における図１のＡ−Ａ部の断面図である。図５は、本発明の実施形態に係るバッテリーカバー３の側面図である。

図１、２においてバッテリーパック３０の構造は図７〜９で説明したものと同一構成である。バッテリーパック３０は、内部に複数の電池セル（図示せず）を有し、複数の端子３８からその電力が取り出される。電池の種類としては、ニッカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など、任意の二次電池を用いることができるが、一次電池を用いるようにしてもよい。複数の端子３８に対応して、端子の種類を示す端子マーク５４が上側ハウジング３１に設けられる。図１では、端子３８として７つの雌型端子が設けられ、「Ｃ＋」端子は充電用の＋端子であり、「＋」端子は出力用の＋端子であり、「ＬＤ」端子は、電気機器本体を停止させる端子で過電流、過放電時に停止させるために用いられる。「Ｔ」端子は、電池識別用端子であり、「Ｖ」端子はＬＳ切替端子であり、「ＬＳ」端子は電池温度検出及び過電圧検出用の端子であり、「−」端子は充電及び放電用の−端子である。

バッテリーパック３０は、上側ハウジング３２と下側ハウジング３１である上下分割式のハウジングにより構成され、上側ハウジング３２の上面には、下段面５３と、上段面５４と、これらをつなぐ段差部５２が形成される。スリット５１は、電気機器２１のハウジング３３に配設されたバッテリークリップ３７と端子３８が嵌合するために上段面５４から段差部５２に跨ぐように、即ち、側面だけでなく上面も開放する形状である。しかし、これに限られるものではなく、電気機器２１側の形状に合わせて、上段面５４だけにスリットが開放する形状、或いは、段差部５２（側面）だけにスリットが開放する形状にしても良い。

上側ハウジング３２の着脱側と反対の端部は、図２の隆起部４６で示すように、その外形が上段面５４より隆起しており、その中央付近に窪み状のストッパ部４１が形成される。窪み部には、バッテリーパック３０の内部とつながる通風口４０が設けられる。通風口４０は、バッテリーパック３０が図示しない充電器に接続された時に、ファンによって通風口４０から通風口４５に冷却風を送るために用いられる。通風口４０には、防塵ネット等の図示しない防塵部材が、両面テープ等でバッテリーパック３０の内側に取り付けられる。レール３５は電気機器２１側の一対のリブ３４と係合するもので、その側部には、レール部から鉛直方向に突出可能で、突出した状態で電気機器２１に設けられた係止爪部たる凹部（図示せず）と係止可能な係止部４２が設けられる。

バッテリーカバー３は、例えば塩化ビニル樹脂や、その他のプラスチック素材などの非導電性の材料から製造されるのが好ましく、図２の斜視図から理解できるように、バッテリーカバー３の外周には、厚さ方向（上下方向）に伸びるエッジ１１が一体成型にて形成される。また、中央部には２本の補強リブ９が形成される。さらに、バッテリーカバー３の後端部３ｂには補強リブ１０が形成される。尚、本明細書では、バッテリーカバー３の装着方向１２（図１）でみて、バッテリーカバー３の端部３ａを前側、端部３ｂを後側として説明する。これらエッジ１１や補強リブ９、１０によって、少ない材料で強度の高いバッテリーカバーを製造することができる。２本の補強リブ９は、バッテリーカバー３の前後方向の強度を増すために設けたものである。補強リブ１０は、バッテリーカバー３の後端面３ｂにおいての強度を増すために設けたものであるが、バッテリーカバー３を取り外す時のための、ハンドル部として指がかかりやすいようにする機能も兼ねる。尚、どの位置にどのようなリブを設けるかは、対応するバッテリーパック３０の形状や、バッテリーカバー３の形状や材質などを考慮して任意に設定すればよく、本実施形態で示す形状に限定されるものではない。

本実施形態によるバッテリーカバー３は、図３、図５で示すように、第１の平坦部たる上段部６と、第２の平坦部たる下段部９が鉛直部７によって接続された、横から見た断面がクランク状の形状であり、上段部６と鉛直部７を跨いで、２つの垂直リブ４が設けられる。上段部６の先端部３ａ寄りの約半分は、幅が狭くなっている。バッテリーカバー３の装着時には、垂直リブ４が金属製の端子３８に挿入されて勘合し、端子３８ばね性を用いてバッテリーカバー３が保持される。

図４は、バッテリーカバー装着時における図１のＡ−Ａ部の断面図であり、バッテリーカバー３の垂直リブ４は、複数のスロット５１に設けられる端子３８のうち、正極の出力端子と、負極の出力端子に挿入される。これは、複数の端子のうち、金属片などの異物が入った際に一番影響が大きい端子に垂直リブ４を入れることにより、異物等の進入の可能性を最も減少させるためである。尚、垂直リブ４の本数は、本実施例では２本であるが、３本以上であっても良い。１本でも発明の効果を得ることはできるが、装着時の安定性の面から２〜３本が最適である。

バッテリーカバー３のスリット部付近の幅、即ちＡ−Ａ断面におけるバッテリーカバー３の幅Ｗは、図４に示すようにレール３５の幅Ｗ２よりも狭く、複数のスリットのうち、最も外側に位置するスリット間の幅Ｗ１よりも広い。このように、バッテリーパック３０のレール３５を用いることなく、端子３８を使ってバッテリーカバー３を保持することにより、バッテリーカバー３の幅方向のサイズをコンパクトにすることができる。

また、バッテリーカバー３は、２本の垂直リブ４で端子３８によって保持され、バッテリーカバー３の外周部付近でなく、中央付近で保持されることとなるので、バッテリーカバー３を必要以上に大きくする必要が無い。例えば、図２において、バッテリーカバー３の後端部３ｂは、上側ハウジング３１の下段面の端部４４あるいは上側ハウジング３１の外周面よりも端子３８に近い側で終わるようにすれば十分であり、端部３ｂが端部４４（図２）と一致させる必要はなく、或いは、上側ハウジング３１の外周面と同じ位置になるように伸ばす必要もない。このように構成することによって、複数のスリット５１を覆うバッテリーカバーとしての機能を保ちつつ、小さく構成できる。

また、バッテリーカバー３を小さくすることの効果として、その後端部３ｂが、レール３５の端部（図２で矢印３５ａ付近）と上側ハウジング３２の前端部（図２で矢印３１ａで示す部分付近）を結ぶ線よりも外側（上側）に突出しないか、又は、ほとんど突出しないため、バッテリーカバー３を付けた状態でバッテリーパック３０をカバンや道具入れなどの運搬具の中で、転がってしまった場合でもバッテリーカバー３が外れるおそれが極めて少なくなる。

図６は、本発明の第２の実施形態に係るバッテリーカバー１３の斜視図である。本実施形態によるバッテリーカバー１３では、上段部６と鉛直部７から伸びる２本の垂直リブ４を有する点で第１の実施形態と同じである。第２の実施形態ではさらに、２つに分かれた水平リブ５が形成され、図５で示す端子群と上側ハウジング３２のスリット５１を画定する壁３９の下側に入り込むように構成した。図４から理解できるように、図１のＡ−Ａ部の断面部においては、複数の壁３９の下側は空洞になっている。従って、ここに水平リブ５が潜り込むようにしたので、バッテリーカバー３の装着時にバッテリーカバー３を上方向に移動させても、水平リブ３が端子部分に形成されたバッテリーカバー３が外れることを防止できる。尚、垂直リブ４と水平リブ５の一部を相互に接続するようにすれば、バッテリーカバー３の剛性をさらに高めることができるが、一体成型による製造上の容易性のために接続しなくても良い。また、本実施形態では、製造上の容易さから水平リブ５を２つに分けて形成したが、これらをつなげて一つのリブとしたり、３つ以上のリブとしても良い。また、水平リブ５の幅方向の長さを図６に示す例よりも短くしても良い。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、バッテリーカバーを、バッテリーパックの端子のばね性を利用して保持するようにしたので、外れにくくて安定性のあるバッテリーカバーを有するバッテリーパックを提供できる。

また、バッテリーカバー３の幅方向が狭められ、後端部が従来のものに比べて短く構成されたので、運搬や取扱時にバッテリーカバーが外れにくいばかりか、製造コストを安くでき、保管時にも邪魔にならないバッテリーカバーを有するバッテリーパックを提供できる。

以上、本発明を示す実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。

例えば、上述のバッテリーパック３０は、２本のレール３５が上側ハウジング３２の上面に形成されるタイプのものであるが、レール３５の位置が違うタイプのバッテリーパック、例えば、ハウジングの側面に有るタイプでも良いし、またその向きが水平方向ではなく、鉛直方向のバッテリーパックであっても、雌型端子を有するバッテリーパックであれば任意の形状のバッテリーパックに適用することができる。

さらに、本実施形態では、バッテリーパック３０側の端子を雌型端子とし、バッテリーカバー３、１３側のリブ４を雄型形状としたが、これらの関係を逆にしても良く、バッテリーパック３０側の端子を雄型端子とし、バッテリーカバー３、１３側に雌型形状を形成してもよい。

さらに、本実施形態では、バッテリーカバー３、１３側のリブ４が、その上段部６と鉛直部７に接続されるように形成したが、これに限定されるものではなく、上段部６だけから伸びる形状、あるいは鉛直部７だけから伸びる形状であっても良い。

本発明の実施形態に係るバッテリーカバーとバッテリーパックを示す上面図である。 本発明の実施形態に係るバッテリーカバー装着時におけるバッテリーパックの全体を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るバッテリーカバー３の斜視図である。 バッテリーカバー装着時における図１のＡ−Ａ部の断面図である。 本発明の実施形態に係るバッテリーカバーの側面図である。 本発明の別の実施形態に係るバッテリーカバー３の斜視図である。 電気機器とバッテリーパックの着脱のしかたを示す図である。 従来のバッテリーカバーを取付けた状態のバッテリーパック３０を示す上面図である。 図８のＢ−Ｂ部の断面図である。

符号の説明

２、３、１３ バッテリーカバー
３ｂ （バッテリーカバーの）前端部
３ａ （バッテリーカバーの）後端部
４ 垂直リブ ５ 水平リブ
６ （バッテリーカバーの）上段部 ７ （バッテリーカバーの）鉛直部
８ （バッテリーカバーの）下段部 ９、１０ 補強リブ
２１ 電気機器
２９ スイッチ ３０ バッテリーパック ３１ 上側ハウジング
３２ 下側ハウジング ３３ ハウジング ３４ リブ
３５ レール ３６ 突き当て部 ３７ バッテリークリップ
３８ 端子 ３９ 壁 ４０、４５ 通風口 ４１ ストッパ部
４２ 係止部 ４３ リリースボタン ４４ 段差部
４６ 隆起部 ４７ 端子マーク ５１ スリット
５２ 段差部 ５３ 下段面 ５４ 上段面

Claims (9)

1. 複数の電池セルと、該電池セルに接続される雌型端子と、
   該雌型端子を配置する複数のスリットが設けられた段差部を有するハウジングと、
   前記スリットを覆うための着脱可能なバッテリーカバーを有するバッテリーパックにおいて、
   前記バッテリーカバーは、第１の平面部と鉛直面部を有する断面が略Ｌ字状であり、前記第１の平面部と前記鉛直面部の接合部に、これら両面にまたがるリブが形成され、装着時に前記リブが前記スリット内の前記雌型端子に嵌合することにより、前記バッテリーカバーが保持されることを特徴とするバッテリーパック。
2. 前記バッテリーカバーは、前記第１の平面部と平行であって前記鉛直面により前記第１の平面部と接続される第２の平面部を有し、
   前記第１の平面部は前記ハウジングの段差部の上段面に当接し、前記第２の平面部は前記ハウジングの下段面に当接するようにして、前記バッテリーカバーが前記バッテリーパックに装着されることを特徴とする請求項１に記載のバッテリーパック。
3. 前記ハウジングのスリットの両側に、前記バッテリーパックを電気機器に装着するための２本のレールが、前記スリットと平行に設けられ、前記バッテリーカバーの幅は前記複数のスリット群の幅よりも大きく、前記２本のレールの間隔よりも小さいことを特徴とする請求項２に記載のバッテリーパック。
4. 前記バッテリーカバーの第２の平面部の後端は、前記バッテリーカバーが前記バッテリーパックに装着された際に、前記ハウジングの外周端に届かない長さであることを特徴とする請求項３に記載のバッテリーパック。
5. 前記バッテリーパックには、前記段差部の上段面から隆起する隆起部と、該隆起部により囲まれるストッパ部が形成され、前記バッテリーカバーの第１の平面部の先端は、前記バッテリーカバーが前記バッテリーパックに装着された際に、前記ストッパ部に当接することを特徴とする請求項４に記載のバッテリーパック。
6. 前記バッテリーパックの前記段差部の上段面には、内部に通風するための通風孔が設けられ、前記バッテリーカバーの装着時には前記バッテリーカバーによって前記通風孔がふさがれることを特徴とする請求項５に記載のバッテリーパック。
7. 前記バッテリーカバーの鉛直面に、前記第１の平面部と平行であって、前記第２の平面部と反対方向に伸び、前記段差部に形成される窪みに挿入される水平リブを設けたことを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
8. 前記バッテリーカバーの前記バッテリーパックのハウジングと当接しない側には、補強のためのリブが形成されることを特徴とする請求項６に記載のバッテリーパック。
9. 複数の電池セルと、雌型端子を配置する複数のスリットが設けられた段差部が形成されたハウジングと、
   前記バッテリーパックが電気機器に装着されない時に、前記雌型端子を覆う着脱可能なバッテリーカバーを有するバッテリーパックにおいて、
   前記バッテリーカバーは前記段差部に対応する段差部を有し、前記バッテリーカバーの段差部に前記雌型端子のばね性を用いて保持するためのリブを設けたことを特徴とするバッテリーパック。