JP2010146879A - 電動工具のバッテリパック - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明に係る電動工具のバッテリパックは、ケース本体部12の内側に収納され、複数個の蓄電池を保持する電池ホルダ30と、蓄電池を電動工具に接続するための放電用端子Pt,Nt、あるいは充電器に接続するための充電用端子Pt,Ntと、蓄電池からの信号に基づいて蓄電池の充電、放電状態を監視する制御部とを備える電動工具のバッテリパックであって、電池ホルダ30とケース本体部12の内壁面との間に緩衝体75,15が配置されており、その緩衝体75,15の働きでケース本体部12の内壁面に対して電池ホルダ30及び蓄電池が非接触状態に保持されている。
【選択図】図1
Description
前記バッテリパックでは、複数個の蓄電池が縦向きの状態で電池ホルダに保持されており、それらの蓄電池が電池ホルダと共にケース本体部に収納されている。
請求項1の発明は、ケース本体部の内側に収納され、複数個の蓄電池を保持する電池ホルダと、前記蓄電池を電動工具に接続するための放電用端子、あるいは充電器に接続するための充電用端子と、前記蓄電池からの信号に基づいて前記蓄電池の充電、放電状態を監視する制御部とを備える電動工具のバッテリパックであって、
前記電池ホルダと前記ケース本体部の内壁面との間に緩衝体が配置されており、その緩衝体の働きで前記ケース本体部の内壁面に対して前記電池ホルダ及び蓄電池が非接触状態に保持されていることを特徴とする。
このため、少ない量の緩衝材で効率的に外部からの衝撃を受けられるようになる。
請求項3の発明によると、緩衝ブロックは、電池ホルダに設けられた軸部と嵌合する軸受け部を備えていることを特徴とする。このため、緩衝ブロックの固定が確実にできる。
請求項4の発明によると、第2の緩衝体は、前記ケース本体部の底面上に敷かれて少なくとも前記電池ホルダの下角部を受けることができるシート状に形成されていることを特徴とする。
このため、上下方向の衝撃を効果的に吸収できるようになる。
請求項6の発明によると、制御回路基板と端子台基板とがフレキシブル基板で接続されていることを特徴とする。
このため、制御回路基板と端子台基板とを多数本のケーブルで接続する場合と比較して配線スペースを小さくできる。
請求項7の発明によると、フレキシブル基板は、伸び縮み可能な形状に成形されていることを特徴とする。
このため、振動等で制御回路基板と端子台基板との距離が変化しても、制御回路基板、端子台基板に対するフレキシブル基板の接続不良が発生することがない。
請求項9の発明によると、前記端子台基板は、第3の緩衝体を介した状態で前記電池ホルダの上面に設けられていることを特徴とする。
請求項10の発明によると、電池ホルダは、蓄電池を横向きに収納できる構成で、横方向に分割可能に構成された第1ホルダ片と第2ホルダ片とから構成されていることを特徴とする。
このため、電池ホルダに蓄電池を収納し易くなる。
請求項11の発明によると、第1ホルダ片と第2ホルダ片とは片面開放形のケースで相互の開口縁が合わせられるように構成されており、前記第1ホルダ片と第2ホルダ片の側壁板は蓄電池の外周面の形状に合わせて凹凸の波状に形成されて、その側壁板の凹部の位置で前記第1ホルダ片の開口縁と第2ホルダ片の開口縁とが相互にネジ止めされる構成であることを特徴とする。
このため、ネジ等が電池ホルダの側壁から突出せず、電池ホルダのサイズをコンパクトにできる。
このため、蓄電池の短絡を防止できるとともに、電池ホルダと蓄電池間のガタを防止できる。
請求項13の発明によると、絶縁シートの表面には、絶縁紙が貼着されていることを特徴とする。
このため、絶縁シートの絶縁性が向上する。
以下、図1から図14に基づいて、本発明の実施形態1に係る電動工具のバッテリパックの説明を行なう。本実施形態に係るバッテリパックは大型電動工具に使用されるバッテリパックであり、充電器により充電可能に構成されている。ここで、図1は本実施形態に係るバッテリパックのケース本体部に対して蓋部が開かれた状態を表す全体斜視図、図2は蓋部の裏面斜視図等である。図3〜図8は電池ホルダの外形斜視図、分解斜視図等であり、図9〜図11は蓄電池の収納状態を表す斜視図、蓄電池の接続系統図等である。また、図12〜図14は蓄電池相互間を接続するリード板の斜視図、及び制御回路基板と端子台基板とを接続するフレキシブル基板の斜視図である。
なお、図中の前後左右及び上下は、バッテリパックの前後左右及び上下に対応している。
本実施形態に係るバッテリパック10は、図1に示すように、上部開放型のケース本体部12と、そのケース本体部12の開口12hを塞ぐ蓋部14とを備えている。ケース本体部12と蓋部14とは平面略角形に形成されており、そのケース本体部12に対して蓋部14が周囲8箇所でネジ止め可能に構成されている。即ち、ケース本体部12と蓋部14とが本発明のケース本体部に相当する。
ケース本体部12の底面12bには、ゴム製のラバーシート15が敷かれており、そのラバーシート15が敷かれたケース本体部12内に蓄電池Seを保持する電池ホルダ30が収納されている。電池ホルダ30には、図9、図10に示すように、例えば、20本(No.1〜No.20)の円柱形の蓄電池Seが三段重ねの状態で収納されている。20本の蓄電池Seは、図11(A)(B)に示すように、2本づつ平列に接続されており、その並列に接続された2本の蓄電池Seの組が10組直列に接続されている。そして、20本の蓄電池Seの集合体における正側(図11(A)(B)における+側)がプラスケーブルP、ヒューズFを介して正側の充放電端子Ptに接続されている。また、前記蓄電池Seの集合体における負側(図11(A)(B)における−側)がマイナスケーブルNによって負側の充放電端子Ntに接続されている。正側、負側の充放電端子Pt,Ntは充電器(図示省略)の正側、負側の板状端子、あるいは電動工具(図示省略)の正側、負側の板状端子に接続可能なように構成されている。
即ち、ゴム板31が本発明の第3の緩衝体に相当する。
前記蓋部14の左右のスライドレール16には、充電器、あるいは電動工具に設けられた連結部(図示省略)が前方から嵌合し、さらにその連結部が嵌合状態でストッパ部16uに当接するまで前記スライドレール16に沿って後方にスライド可能に構成されている。
上記構成により、前記充電器、あるいは前記電動工具の連結部を蓋部14のスライドレール16に対して前方から嵌合させ、ストッパ部16uに当接するまで後方にスライドさせることで、前記充電器、あるいは前記電動工具の板状端子及びコネクタがバッテリパック10の充放電端子Pt,Nt及び出力コネクタ23にそれぞれ接続される。
電池ホルダ30は、図6に示すように、蓄電池Seを横向きの三段重ね状態に保持するとともに、蓄電池Seの周囲でほぼ均等な空気の流れを作るフロープレート40と、それらの蓄電池Seの左端面、右端面の電極周縁を覆う絶縁板51と、前記蓄電池Seの左端面側、右端面側で各々の蓄電池Seを電気的に接続する導電性のリード板101〜120と、前記リード板101〜120の外側から蓄電池Seの左端面、右端面を覆う弾性を有する絶縁シート52と、それらの蓄電池Seを左方向、右方向から覆う左ホルダ片33、右ホルダ片34とを備えている。
フロープレート40は、図9、図10に示すように、上段のNo.14〜No.20蓄電池Seの上面に被せられる第1プレート部41と、上段のNo.14〜No.20蓄電池Seと中段のNo.8〜No.13蓄電池Se間に挟まれる第2プレート部42と、中段のNo.8〜No.13蓄電池Seと下段のNo.1〜No.7蓄電池Se間に挟まれる第3プレート部43とを備えている。第1プレート部41は、左ホルダ片33、右ホルダ片34の後部上面の空気流入口35(図6等参照)から流入した空気を前方に流れ易くするためのプレートである。第1プレート部41は、前側が徐々に幅広となるように、かつ上段の蓄電池Seの外周面に沿うように波板状に形成されている。第1プレート部41の左右両側には、図10に示すように、空気を前後方向にガイドするガイド壁41wが形成されている。さらに、第1プレート部41の前後方向における複数箇所には、空気を下方に導く貫通穴41a,41b,41cが形成されている。
第2プレート部42、第3プレート部43は、上側と下側の蓄電池Seの外周面に沿うように平面略角形の波板状に形成されており、空気を上下方向に通す複数の貫通穴42h,43hと空気を前後方向にガイドする複数のセパレータ42s,43sとを備えている。
リード板101〜120は、図11(A)に示すように、各々の蓄電池Seを接続する18個の中間リード板102〜105、107〜120と、20本の蓄電池Seの集合体における正側に設けられた正側リード板101と、負側に設けられた負側リード板106とから構成されている。
前記18個の中間リード板102〜105、107〜120は等しい構成のため、代表して中間リード板102について説明する。中間リード板102は、図6、図9、図11(A)に示すように、下段のNo.2蓄電池Seの負極と中段のNo.9蓄電池Seの正極を接続するとともに、この部位の電圧信号を制御回路基板26(後記する)に入力するための導体である。中間リード板102は、図12(A)に示すように、No.2蓄電池SeとNo.9蓄電池Seとを接続するためのリード板本体部102mと、制御回路基板26に接続される帯板状の信号用端子部102sとから構成されている。
なお、信号用端子部102sを略Z字形に曲げて成形する代わりに、図12(B)に示すように、信号用端子部102sを略半円形に曲げ成形することも可能である。
正側リード板101は、図13に示すように、No.1蓄電池SeとNo.8蓄電池Seとを接続するためのリード板本体部101mと、前記プラスケーブルPが接続される一対の電源端子部101pとから構成されている。このように、電源端子部101pを二つ設けることで、個々の電源端子部101pの幅寸法を小さくでき前記プラスケーブルPのハンダ付けが容易になる。
各々の電源端子部101pの基端部には円弧状に曲げられた曲げ部101rが形成されており、この曲げ部101rにより各々の電源端子部101pはリード板本体部101mに対して直角方向に延びるように形成されている。また、各々の電源端子部101pの先端部分にプラスケーブルPが接続される折り返し部101xが設けられている。さらに、電源端子部101pとリード板本体部101mとの境界位置には、電源端子部101pの横に半円状の切欠き101cが形成されている。これにより、電源端子部101pとリード板本体部101mとの境界部分に加わる応力を分散できるようになる。また、電源端子部101pの基端部が円弧状に曲げられているため、この部分で衝撃を吸収できるようになる。
図6に示すように、中間リード板102〜105、107〜120と、正側リード板101、及び負側リード板106がNo.1〜No.20蓄電池Seの左端面、右端面にセットされた状態で、それらのリード板101〜120には絶縁性の絶縁シート52が被せられる。絶縁シート52は、左ホルダ片33の内側底面とNo.1〜No.20蓄電池Seの左端面間、及び右ホルダ片34の内側底面とNo.1〜No.20蓄電池Seの右端面間に配置されて、蓄電池Seと左右のホルダ片33,34間のガタ防止を図るとともに、各リード板101〜120間の短絡防止を図るシートである。
左右の絶縁シート52には、各リード板101〜120の信号用端子部102sと電源端子部101pに対応する位置に、それらの信号用端子部102s、電源端子部101pが通される開口52hが形成されている。
左ホルダ片33、右ホルダ片34は、図3、図5に示すように、電池ホルダ30のハウジングを構成する部材である。左ホルダ片33、右ホルダ片34は、ほぼ左右対称に形成されて、その左ホルダ片33の開口縁33eと右ホルダ片34の開口縁34eとが、図7(A)に示すように、左右方向から合わせられるように構成されている。図7(B)に示すように、左ホルダ片33の開口縁33eには、右ホルダ片34の開口縁34eに形成された複数の位置決め穴34hと嵌合する複数の位置決め突起33pが形成されている。これにより、左ホルダ片33の開口縁33eと右ホルダ片34の開口縁34eとを常に一定の位置関係で合わせることが可能になる。なお、図7(B)は図7(A)のB矢視拡大図である。
即ち、左ホルダ片33が本発明の第1ホルダ片に相当し、右ホルダ片34が本発明の第2ホルダ片に相当する。
ここで、左ホルダ片33と右ホルダ片34とは、位置決め突起33pと位置決め穴34h等を除く部分が左右対称に形成されているため、以下、代表して右ホルダ片34の構成について説明を行う。
右ホルダ片34のホルダ底板部340は内側面が前述の絶縁性の絶縁シート52で覆われるように構成されており、その絶縁シート52の開口52hに重なる位置にリード板用開口343が形成されている。リード板用開口343は、前述のリード板101〜120の各信号用端子部102s及び各電源端子部101pが通される開口であり、図8(C)に示すように、開口周縁がホルダ底板部340の表側で若干突出している。また、ホルダ底板部340の裏側(内側面)では、リード板用開口343の開口周縁343kが、図8(D)に示すように、凹角錐状に窪んでいる。このため、右ホルダ片34にNo.1〜No.20蓄電池Seの右側半分を収納する際に、リード板101〜120の各信号用端子部102s及び各電源端子部101pをホルダ底板部340のリード板用開口343に通しやすくなる。なお、図8(C)(D)は、図8(A)のC矢視拡大図、図8(B)のD矢視拡大図を表している。
右ホルダ片34のホルダ底板部340の表面と、左ホルダ片33のホルダ底板部330の表面、即ち、電池ホルダ30の左右両側には、図1、図3等に示すように、各々の蓄電池Seの電圧等に基づいて充放電状態を監視する制御回路の基板26(制御回路基板26)が取付けられている。
左側の制御回路基板26には、左ホルダ片33のリード板用開口333(図6参照)から突出した中間リード板102〜105、107〜110の信号用端子102sが電気的に接続される。また、左側の制御回路基板26には、図4、図5等に示されるように、左ホルダ片33のリード板用開口333から突出した正側リード板101の電源端子部101pと負側リード板106の電源端子部106pとが電気的に絶縁された状態で挿通されている。そして、前述のように正側リード板101の電源端子部101pと負側リード板106の電源端子部106pとにそれぞれプラスケーブルPとマイナスケーブルNとが接続される。ここで、プラスケーブルPの途中に設けられたヒューズFは、図5等に示すように、電池ホルダ30の前端面の窪み部に配置されている。
右側の制御回路基板26には、右ホルダ片34のリード板用開口343(図8参照)から突出した中間リード板111〜120の信号用端子が電気的に接続される。
左右の制御回路基板26は、図1、図3等に示すように、フレキシブル基板60によって出力コネクタ23を備える端子台基板22と電気的に接続されている。
フレキシブル基板60は、図5、図14に示すように、フィルム状の基板本体部62と、その基板本体部62に埋め込まれた複数本の信号線(図示省略)とから構成されている。基板本体部62は、端子台基板22の前側で電池ホルダ30の上面を横断するように配置される主基板63と、その主基板63から分岐する分岐基板64とからなり、その主基板63の左右両側に左右の制御回路基板26とそれぞれ接続されるコネクタ部65が形成されている。また、分岐基板64の先端に端子台基板22と接続される中央コネクタ部66が形成されている。主基板63の途中位置には、その主基板63が長手方向(左右方向)に伸び縮みが可能なように、略U字形の曲がり部63uが形成されている。また、分岐基板64の途中位置には、その分岐基板64が長手方向(左右方向)に伸び縮みが可能なように、略S字形の曲がり部64sが形成されている。
電池ホルダ30には、制御回路基板26の上側の四隅に緩衝機構70が設けられている。
緩衝機構70は、図3(A)(B)等に示すように、電池ホルダ30の左右側面から直角に突出する軸部71と、その軸部71を二方から囲むL字形壁部73と、前記軸部71に装着される角形の緩衝ブロック75とから構成されている。緩衝ブロック75は、図3(B)に示すように、中央に軸受部75jを備えており、その軸受部75jに軸部71が通されるように構成されている。また、緩衝ブロック75の外周面75rがL字形壁部73に形成された複数本の突条73tに当接するように構成されている。ここで、前記L字形壁部73は前記制御回路基板26の位置よりも外側に突出するように構成されている。そして、前記緩衝ブロック75の外側の端面75tがL字形壁部73よりも外側に突出しており、その端面75tがテーパー状に形成されている。
即ち、前記緩衝機構70の緩衝ブロック75が本発明における第1の緩衝体に相当し、ラバーシート15が本発明の第2の緩衝体に相当する。
本実施形態に係るバッテリパック10によると、電池ホルダ30が緩衝機構70、ラバーシート15(緩衝体)を介してケース本体部12の内側に収納され、電池ホルダ30とケース本体部12の内壁面とが非接触状態に保持されている。このため、バッテリパック10のケース本体部12に対して外部から衝撃が加わった場合に、その衝撃が緩衝機構70、ラバーシート15(緩衝体)の変形により吸収され、蓄電池Se及び電池ホルダ30に対して加わる衝撃を緩和できる。
また、緩衝機構70は、電池ホルダ30の上部四隅に配置されているため、 このため、少ない量の緩衝材で効率的に外部からの衝撃を受けられるようになる。
また、左右の制御回路基板26と端子台基板22とがフレキシブル基板60により接続されているため、制御回路基板26と端子台基板22とを多数本のケーブルで接続する場合と比較して配線スペースを小さくできる。
また、フレキシブル基板60は、長手方向に伸び縮み可能な形状に成形されているため、振動等で制御回路基板26と端子台基板22との距離が変化しても、制御回路基板26、端子台基板22に対するフレキシブル基板60の接続不良が発生しない。
また、左ホルダ片33と右ホルダ片34との側壁部は蓄電池Seの外周面の形状に合わせて凹凸の波板状に形成されており、左ホルダ片33の側壁部の凹部位置と右ホルダ片34の側壁部の凹部位置とが相互にネジ止めされる構成である。このため、ネジが電池ホルダ30の側面から突出することがなく、電池ホルダ30のサイズをコンパクトにできる。
また、左ホルダ片33の内側底面と蓄電池Seの左端面間、及び右ホルダ片34の内側底面と蓄電池Seの右端面間には、絶縁性の絶縁シート52が配置されているため、蓄電池Se間の短絡を防止できるとともに、電池ホルダ30と蓄電池Se間のガタを防止できる。
なお、絶縁シート52の表面に絶縁紙を貼着すれば、絶縁シート52の絶縁性がさらに向上する。
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、蓄電池Seを20本備えるバッテリパック10を例示したが、蓄電池Seの本数は適宜変更可能である。
また、緩衝機構70を軸部71、L字形壁部73、角形の緩衝ブロック75とから構成する例を示したが、L字形壁部73の形状や緩衝ブロック75の形状を適宜変更することも可能である。
また、電池ホルダ30の下面とケース本体部12の底面12b間にゴム製のラバーシート15を配置する例を示したが、ラバーシート15の代わりに電池ホルダ30の下面四隅をゴム製のブロック等で支持する構成も可能である。
14・・・・蓋部
15・・・・ラバーシート(第2の緩衝体)
22・・・・端子台基板
26・・・・制御回路基板
30・・・・電池ホルダ
31・・・・ゴム板(第3の緩衝体)
33・・・・左ホルダ片(第1ホルダ片)
34・・・・右ホルダ片(第2ホルダ片)
52・・・・絶縁シート
60・・・・フレキシブル基板
75・・・・緩衝ブロック(第1の緩衝体)
Nt・・・・充放電端子(充電用端子、放電用端子)
Pt・・・・充放電端子(充電用端子、放電用端子)
Se・・・・蓄電池
Claims (13)
- ケース本体部の内側に収納され、複数個の蓄電池を保持する電池ホルダと、前記蓄電池を電動工具に接続するための放電用端子、あるいは充電器に接続するための充電用端子と、前記蓄電池からの信号に基づいて前記蓄電池の充電、放電状態を監視する制御部とを備える電動工具のバッテリパックであって、
前記電池ホルダと前記ケース本体部の内壁面との間に緩衝体が配置されており、その緩衝体の働きで前記ケース本体部の内壁面に対して前記電池ホルダ及び蓄電池が非接触状態に保持されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項1に記載の電動工具のバッテリパックであって、
第1の緩衝体は、前記電池ホルダの上部四隅に配置された4個の緩衝ブロックを備えていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項2に記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記緩衝ブロックは、電池ホルダに設けられた軸部と嵌合する軸受け部を備えていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の電動工具のバッテリパックであって、
第2の緩衝体は、前記ケース本体部の底面上に敷かれて少なくとも前記電池ホルダの下角部を受けることができるシート状に形成されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記制御部を構成する制御回路基板が前記電池ホルダの左右両側に配置されており、前記充放電用端子を備える端子台基板が前記電池ホルダの上面に配置されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項5に記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記制御回路基板と前記端子台基板とがフレキシブル基板で接続されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項6に記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記フレキシブル基板は、伸び縮み可能な形状に成形されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項5から請求項7のいずれかに記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記端子台基板は前記電池ホルダに対し、変位可能に構成されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項8に記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記端子台基板は、第3の緩衝体を介した状態で前記電池ホルダの上面に設けられていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項1から請求項9のいずれかに記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記電池ホルダは、前記蓄電池を横向きに収納できる構成で、横方向に分割可能に構成された第1ホルダ片と第2ホルダ片とから構成されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項10に記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記第1ホルダ片と第2ホルダ片とは片面開放形のケースで相互の開口縁が合わせられるように構成されており、
前記第1ホルダ片と第2ホルダ片の側壁板は前記蓄電池の外周面の形状に合わせて凹凸の波状に形成されて、その側壁板の凹部の位置で前記第1ホルダ片の開口縁と第2ホルダ片の開口縁とが相互にネジ止めされる構成であることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項10又は請求項11のいずれかに記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記第1ホルダ片の内側底面と前記蓄電池の一端面間、及び前記第2ホルダ片の内側底面と前記蓄電池の他端面間には、弾性を有する絶縁シートが配置されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。 - 請求項12に記載の電動工具のバッテリパックであって、
前記絶縁シートの表面には、絶縁紙が貼着されていることを特徴とする電動工具のバッテリパック。
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