JP2010205726A - ハウジングカバーに電子監視装置を一体化して設けたバッテリーパック - Google Patents

Abstract

【課題】監視回路が振動がないように且つ周囲の影響から保護されてバッテリーパック内に簡単に保持されるように、電子作業機用バッテリーパック構成する。
【解決手段】ハウジングカバー（３）は、蓄電池（４）側の内面（１２）に、外側のシェルエッジ（１３）により画成されている受容シェル（１１）を有している。取り付けボード（２２）は前記受容シェル（１１）内に受容されており、該取り付けボード（２２）は前記受容シェル（１１）の底部（２５）に対し間隔（ａ）を有し、前記取り付けボード（２２）と前記受容シェル（１１）の前記底部（２５）と前記シェルエッジ（１３）との間に充填空間（３１）が画成されている。前記充填空間（３１）は硬化した注封材（３５）で充填されている。
【選択図】図５

Description

本発明は、請求項１の上位概念に記載の電気作業機用バッテリーパック、特に刈り込みばさみ、パワーチェーンソー、研削切断機、刈払い機等の手で操縦される作業機用のバッテリーパックに関するものである。

バッテリーパックは周知であり、バッテリーパックハウジング内に配置される多数の蓄電池から構成されている。これらの蓄電池は、所望のバッテリーパック電圧またはバッテリーパックパワーを調達できるように適当に互いに並列または直列に電気結合されている。

蓄電池としては、該蓄電池によって作動される機器の長い作動時間が得られるように、リチウム・イオン電池、リチウム・ポリマー電池等の電池が使用される。

リチウムをベースとした蓄電池は、一方では電池を破壊させるトータルディスチャージを確実に阻止するため、他方では過電流または高温の場合に電池を切って保護するため、監視回路が必要である。この種の保護回路は、取り付けボード上に配置される電子部品から構成され、蓄電池とともにバッテリーパックのハウジング内に配置される。

本発明の課題は、請求項１の上位概念に記載の電気作業機用バッテリーパックにおいて、監視回路が振動がないように且つ周囲の影響から保護されてバッテリーパック内に簡単に保持されるように、前記電気作業機用バッテリーパック構成することである。

この課題は、請求項１の特徴ある構成によって解決される。

ハウジングカバー内に形成される受容シェルはバッテリーパックハウジングの内部空間内にあり、監視回路の取り付けボードを受容している。取り付けボードはハウジングカバーの端面に対しほぼ平行に且つ受容シェルの底部に対し間隔をもって位置しており、その結果取り付けボードと受容シェルの底部と外側のシェルエッジとの間には充填空間が画成されている。合目的には、取り付けボードによって担持される電子監視装置の部品がこの充填空間内にあり、よって蓄電池とは逆の側にあるのがよい。この場合、充填空間は硬化した注封材によって充填されている。

受容シェルをハウジングカバー内に形成することにより、監視回路の電子部品の確実で完全な封緘が保障され、その結果これら部品はハウジングカバーと機械的に堅固に結合され、周囲の影響から完全に保護されている。

取り付けボードは、スペーサーを介して受容シェルの底部に対し所定の間隔をもって保持され、この場合、スペーサーがその自由端でもって取り付けボードの位置決め穴に遊びなしに係合して、取り付けボードを受容シェル内のその位置に関しアライニングするのが合目的である。これにより、充填空間を充填した後、監視回路の電子部品が完全に取り囲まれるよう保障されるような所定の充填空間が提供されている。

有利には、シェルエッジがハウジングカバーのカバーエッジの周の一部分によって形成されているのがよい。この場合、取り付けボードエッジは、シェルエッジとともに、好ましくは周回するように延在するスリットを画成する。シェルエッジは取り付けボードから突出していてよく、この場合シェルエッジには、取り付けボードエッジとオーバーラップする押さえ部材が設けられている。好ましくは反対側の取り付けボードエッジに、該取り付けボードエッジとオーバーラップする、特に弾性のあるロックフックが設けられている。これにより、取り付けボードは受容シェル内で挟持されて固定され、注封材を充填する際に取り付けボードが浮くことが押さえ部材とロックフックとにより確実に阻止されている。排出される空気と注封材とは、取り付けボードエッジとシェルエッジとの間に形成されたスリットを介して流出することができる。取り付けボード装備面上での個々の部品の緊密な完全な取り囲みが保証されている。

合目的には、受容シェルの底部に、充填空間の全高にわたって延在する密封要素により取り囲まれる表示要素および／または操作要素が設けられているのがよい。密封要素は発泡材、特に微孔性ゴムから成り、取り付けボードと受容シェルの底部との間で締め付け保持される。これにより密封要素の確実な位置決めが保証されているので、注封材を流し込む際に該密封要素の位置は変化しない。

本発明の他の構成では、取り付けボード装備面に、接続導線用の少なくとも１つの接続プラグが設けられている。その結果、注封材が硬化した後、接続プラグは接続導線とともに、硬化した注封材のなかにある。したがってプラグ結合部自体は腐食等の周囲の影響から保護されているので、厳しい使用条件でも、プラグの電気接触が保証される。

本発明の他の構成は他の請求項、以下の説明および図面から明らかである。図面には、以下に詳細に述べる本発明の実施形態が図示されている。

カバーを備えたバッテリーパックハウジングを有するバッテリーパックの斜視図である。 図１のカバーの平面図である。 図１の切断面ＩＩＩ−ＩＩＩによるカバーの部分断面図である。 図２のカバーの内部構成図である。 図４の切断面Ｖ−Ｖによる断面図である。 図４の切断面ＶＩ−ＶＩによる断面図である。 取り付けボードと受容シェルの底部との間にあって注封材により充填される充填空間の図６による断面図である。 注封材で完全に充填された受容シェルの図６による断面図である。

図１はバッテリーパック１の概略斜視図である。この種のバッテリーパックは電気作業機、特にパワーチェーンソー、刈り込みばさみ、切断研削機、刈払い機、縁刈り機、丸太カッター、送風機、噴霧機、掃除機、地下穿孔機、多機能アタッチメント用コンビネーションモータ装置、清掃機、電動くわ、ロータリー耕うん機、高圧クリーナー、芝刈り機、土掻き機、チッパー、湿式または乾式吸引機等の電気作業機、好ましくは携帯可能な作業機用のエネルギー源として用いられる。

バッテリーパック１は、ハウジング２と、ハウジング２を密閉しているハウジングカバー３とから成り、バッテリーハウジング２の内部には多数の個々の蓄電池４が縦置きまたは横置きで配置されている。これらの蓄電池４は、リチウム・イオン電池、リチウム・ポリマー電池、或いは燐酸鉄電池を使用して、３ボルトと５ボルトの間の電池電圧で、特に３．６ボルトと３．７ボルトの間の電池電圧で、たとえば２．２アンペア時のパワーにおいてたとえば３６ボルトのバッテリーパックの電圧が得られるように、互いに電気的に導通されている。蓄電池４相互の結線を変更することにより、同じパワーまたはより高いパワーでより低い電圧またはより高い電圧を得ることができる。

本実施形態では、バッテリーパック１のハウジングカバー３は、固定ねじ５を用いてバッテリーハウジング２に固定されている。リベット結合、ロック結合、接着、溶接等の他の固定態様でも合目的である。適当に固定したハウジングカバー３の端面６には、表示操作域７が形成されている。図示した実施形態では、表示操作域７は４つの表示窓８と１つの操作域９とから構成されている。表示操作域７は可撓性のフィルム１０でマスキングされており、その結果周囲に対し完全に密封されている。

図３ないし図６が示すように、ハウジングカバー３は、蓄電池４側の内面１２に、受容シェル１１を備えている。受容シェル１１は（図３および図４を参照）外側のシェルエッジ１３によって画成されている。シェルエッジ１３は、ほぼ長方形のハウジングカバー３の幅側１４では堅牢に形成されているが、長手側１５では一部がカバーエッジ１６によって形成されている。したがって、周回するように延在している閉じたシェルエッジ１３はハウジングカバー３のカバーエッジ１６の全周の一部にわたって形成されている。

一方の長手側１６には、シェルエッジ１３に、該シェルエッジ１３を越えて受容シェル１１内へ突出している押さえ部材１７が複数個形成されている。反対側の長手側１５には、矢印方向１９において弾性的に後退することができ、好ましくは受容シェル１１内にあるロックフック１８が設けられている。ロックフック１８は受容シェル１１の底部２５で保持されている。

シェルエッジ１３には、複数個の押さえ部材１７の間に位置するように凹部２０が形成されている。凹部２０は密封要素２１を位置正確に位置決めするために用いる。

受容シェル１１内には取り付けボード２２が受容されている。取り付けボード２２は、バッテリーパック１に取り付けられている蓄電池４を監視する監視および／または制御回路を担持している。取り付けボード装備面２４には前記回路の電子部品２３がある。取り付けボード装備面２４は受容シェル１１の底部２５側にあり、この場合取り付けボード２２を受容シェル１１内で位置決めするためにスペーサー２６が設けられている。スペーサー２６の自由端４９は位置決め心棒として取り付けボード２２の複数個の位置決め穴２７に係合している。図示した実施形態では、取り付けボード２２は２つの位置決め穴２７によって受容シェル１１内に位置正確にアライメントされており、この場合位置決め穴２７は取り付けボード２２の反対側の端部に設けられている。

スペーサー２６の、ほとんど遊びなしに、好ましくは緊密に位置決め穴２７に嵌合している端部４９は、取り付けボード装備面２４に当接しており、その結果取り付けボード２２は受容シェル１１の底部２５に対し所定の間隔ａで位置決めされている。間隔ａは、どの電子部品２３も受容シェル１１の底部２５に当接しないように選定されている。

スペーサー２６によって位置正確に受容シェル１１内に位置決めされる取り付けボード２２は、その取り付けボードエッジ２８，２９がシェルエッジ１３に対し間隔ｓを有しており、これにより、取り付けボードエッジ２８と２９の間に（好ましくは周回するように延在して）スリット３０が形成されている。前記間隔ｓはほぼ０．５ｍｍないし３ｍｍ、好ましくはほぼ１．５ｍｍの最大サイズを有している。

シェルエッジ１３は、特に図５が示すように、張出し量ｖだけ取り付けボード２２または取り付けボート背面４６から突出している。この張出し量ｖはほぼ０．５ｍｍないし２．５ｍｍの範囲、特にほぼ１．６ｍｍである。

受容シェル１１とシェルエッジ１３との上記構成および受容シェル１１に挿着されている取り付けボード２２により、充填空間３１が形成されている。この充填空間３１は、実質的に最小高さａを有し、合目的には、周回するように延在しているスリット３０を介して通気される。

合目的には、取り付けボード２２の適当な箇所に通気穴３２を設け、且つ、充填空間３１を硬化した注封材３５で充填させるための注入穴３３を（できるだけ中心部に）設けるのが合目的である。注封材３５は熱伝導性があるのが有利である。取り付けボード装備面２４には、（表示窓２８に対向して）たとえばＬＥＤのような照射手段３６が配置されている。照射手段３６は表示窓８を介して外部から確認することができる。取り付けボード２２には、さらに、操作域９を介して外部から操作されるキー３４が保持されている。表示要素３７として利用されるＬＥＤ３６と操作要素３８とが注封材３５によって使用不能にならないよう保証するため、密封要素２１が設けられている。密封要素２１は成形部材として、たとえばパッキンフレームとして、パッキンエッジまたはパッキンリップ等を適当に備えている。本実施形態では、密封要素２１は成形部材であり、好ましくは発泡材、特に微孔性ゴムから成っている。密封要素２１は表示要素３７または操作要素３８を完全に取り囲んでおり、その結果、このようにして分離された空間は注封材の侵入を受けない。密封要素２１は（図６を参照）充填空間３１の全高ａにわたって延在しており、取り付けボード２２と受容シェル１１の底部２５との間に好ましくは締め付け保持されている。図６からわかるように、密封要素２１はその高さがほぼ３０％ないし５０％だけ押しつぶされ、または圧縮され、特にほぼ４０％押しつぶされ、または圧縮される。これは本実施形態ではほぼ１．２ｍｍの寸法に相当している。充填空間３１の高さａは０．５ｍｍないし３ｍｍの範囲であり、好ましくは高さａの最小値はほぼ１．８ｍｍである。種々の高さａは受容シェル１１の底部２５での高さずれｚによって生じる。

取り付けボード２２に監視および／または制御回路を取り付けるため、取り付けボード装備面２４を備えた取り付けボード２２を前もって受容シェル１１に挿着しておく。その際、まず取り付けボード縦エッジのうちの１つの取り付けボード縦エッジ２９を押さえ部材１７の下へ設置する。この場合、位置決め細条部３９は受容シェル１１内での取り付けボード２２の精密なアライメントを容易にさせる。この時点で、取り付けボード２２を、押さえ部材１７の下にある取り付けボードエッジ２９を中心にして受容シェル１１の内側へ回動させる。その際、位置決め心棒としてのスペーサー２６の自由端４９が取り付けボード２２の位置決め穴２７に係合し、好ましくは緊密に嵌合する。ロックフック１８が取り付けボードエッジを介してスナップバックできるようになるまで、ロックフック１８を取り付けボードエッジにより弾性的に押し戻す。これにより取り付けボード２２は受容シェル１１内で位置正確に且つ紛失不能に保持される。

取り付けボード２２を受容シェル１１に挿着する場合も、注封材３５を充填空間３１内へ充填する場合も、密封要素２１がスリップしないよう保証するため、密封要素２１は位置固定部分４０によりハウジングカバー３の長手側１５でシェルエッジ１３の凹部２０に係合する。凹部２０は２つの押さえ部材１７の間のほぼ中央にある。

取り付けボード２２を挟着させた後、密封要素２１の密封材を寸法ｍだけ圧縮させる。これにより密封要素２１は充填空間３１内でさらに位置固定され、同時に密封が保証される。
この時点で、注入穴３３を介して液状の注封材を充填空間３１内へ充填させる。注封材は充填空間３１内全体に分布し、電子部品２３を完全に取り囲む。この場合、注封材がスリット３０内で上昇するまで注封材を充填させる。図４と図７は注封材で充填した充填空間３１の断面図を示すもので、この場合注封材は、取り付けボード２２のエッジ領域にあって開口しているすべての管路が確実に閉鎖されるほどの距離でスリット３０内を上昇している。受容シェル１１の充填レベルは、合目的には、取り付けボード２２の背面４６の高さにあり、一方取り付けボード２２の背面４６下方であっても有利である。

前記注入穴とは択一的な注入穴として、或いは、前記注入穴に対し補助的な注入穴として、ロックフック１８の両側に残っていて、取り付けボートエッジ２９とカバーエッジ１６との間にある自由部分４４（図４）を利用することができる。密封要素２１の位置固定部分４０の領域にも同様に注封材３５が充填されて、取り付けボードエッジ２９の領域で開口している管路を閉鎖させるようになっている。

取り付けボード２２が液状注封材３５上に浮く現象は、押さえ部材１７とロックフック１８によって効果的に阻止されている。取り付けボード２２の面４１内での位置変化は、位置決め穴２７に係合しているスペーサー２６の自由端４９によって阻止されているとともに、取り付けボードエッジ２８および２９とシェルエッジ１３との間のスリット３０内にある位置決め細条部３９によっても阻止されている。

図３からわかるように、取り付けボード装備面２４には、接続導線４３のためのプラグ４２またはブッシュが設けられている。プラグ４２またはブッシュは充填空間３１内にあるので、該プラグ４２またはブッシュはその上に取り付けられるブッシュまたはプラグとともに注封され、その結果接続導線４３はそのプラグまたはブッシュとともに注封材３５に完全に封じ込められ、固定されている。

図４が示すように、ロックフック１８の両側には、接続導線４３を案内するための自由部分４４が設けられている。自由部分４４は受容シェル１１の内側にあり、よって注封材３５を充填する場合には、同様に注封材で充填され、これによりロックフック１８とカバーエッジ１６との間にある自由空間４５も充填される。これにより、そこで硬化した注封材３５が遮断閂として、矢印方向１９でのロックフック１８の待避運動を阻止することが達成される。

図４は注封材３５で充填された充填空間３１を示すものであるが、硬化した注封材はスリット３０内へ侵入しているが、取り付けボード２２の背面４６はあふれていない。

図８が示すように、取り付けボードの背面４６も注封材３５によって完全に覆われるほどの大量の注封材３５を受容シェル１１内に充填するのが合目的な場合がある。これにより受容シェル１１はシェルエッジ３１の上稜４７に至るまで注封材で完全に充填されるので、取り付けボード２２は硬化した注封材によって完全に封じ込められる。合目的には、特に受容シェル１１の幅側１４に、場合によっては侵入した注封材を受容するために用いるそれぞれ１つの溢流溝４８を配置するのがよい。接続導線４３を、適当な箇所で取り付けボードエッジ２８，２９とシェルエッジ１３との間のスリット３０から突出させて、バッテリーケース内部での導線の任意の長さを短くするのが合目的である。

１ バッテリーパック
２ バッテリーパックハウジング
３ ハウジングカバー
４ 蓄電池
１１ 受容シェル
１２ ハウジングカバーの内面
１３ シェルエッジ
１７ 押さえ部材
１８ ロックフック
２０ 凹部
２１ 密封要素
２２ 取り付けボード
２３ 電子部品
２４ 取り付けボード装備面
２５ 受容シェルの底部
２６ スペーサー
２７ 位置決め穴
２８，２９ 取り付けボードエッジ
３０ スリット
３１ 充填空間
３５ 注封材
３７ 表示要素
３８ 操作要素
４０ 位置固定部分
４２ 接続プラグ
４３ 接続導線

Claims (19)

1. ハウジングカバー（３）を備えたハウジング（２）と、該ハウジング（２）内に配置され、互いに電気的に導通接続されている複数個の蓄電池（４）と、前記ハウジング（２）内に設けられ、取り付けボード（２２）上に配置される、前記蓄電池（４）の作動パラメータを監視するための回路とを備えた、電気作業機用のバッテリーパックにおいて、
   前記ハウジングカバー（３）が、前記蓄電池（４）側の内面（１２）に、外側のシェルエッジ（１３）により画成されている受容シェル（１１）を有していること、
   前記取り付けボード（２２）が前記受容シェル（１１）内に受容されており、該取り付けボード（２２）は前記受容シェル（１１）の底部（２５）に対し間隔（ａ）を有し、前記取り付けボード（２２）と前記受容シェル（１１）の前記底部（２５）と前記シェルエッジ（１３）との間に充填空間（３１）が画成されていること、
   前記充填空間（３１）が硬化した注封材（３５）で充填されていること、
   を特徴とするバッテリーパック。
2. 前記充填空間（３１）内に、電子回路の、前記取り付けボード（２２）によって担持される電子部品（２３）があ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. 前記取り付けボード（２２）が、前記電子部品（２３）を有している取り付けボード装備面（２４）でもって、前記受容シェル（１１）の前記底部（２５）に対向していることを特徴とする、請求項１または２に記載のバッテリーパック。
4. 前記取り付けボード（２２）が、スペーサー（２６）により、前記受容シェル（１１）の前記底部（２５）に対し最小設定間隔（ａ）で保持されていることを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
5. 前記スペーサー（２６）がその自由端（４９）でもって前記取り付けボード（２２）の位置決め穴（２７）に好ましくは遊びなしに係合してい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. 前記シェルエッジ（１３）が前記ハウジングカバー（３）のカバーエッジ（１６）の周の一部分によって形成されていることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
7. 取り付けボードエッジ（２８，２９）が、前記シェルエッジ（１３）とともに、好ましくは周回するように延在するスリット（３０）を画成していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
8. 前記シェルエッジ（１３）が前記取り付けボード（２２）から突出していることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
9. 前記シェルエッジ（１３）に、前記取り付けボードエッジ（２９）とオーバーラップする押さえ部材（１７）が設けられていることを特徴とする、請求項１から８までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
10. 前記受容シェル（１１）が、前記取り付けボードエッジ（２９）とオーバーラップする、好ましくは弾性のあるロックフック（１８）を有していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
11. 前記ロックフック（１８）と前記押さえ部材（１７）とが互いに対向しあっている前記取り付けボードエッジ（２９）に係合していることを特徴とする、請求項９または１０に記載のバッテリーパック。
12. 前記受容シェル（１１）の前記底部（２５）に、表示要素（３７）および／または操作要素（３８）が配置され、該表示要素（３７）および／または操作要素（３８）が、前記自由空間（３１）の高さ（ａ）を越えて延在する密封要素（２１）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
13. 前記密封要素（２１）が発泡材、特に微孔性ゴムから成っていることを特徴とする、請求項１２に記載のバッテリーパック。
14. 前記密封要素（２１）が位置固定部分（４０）によって前記シェルエッジ（１３）の凹部（２０）に係合していることを特徴とする、請求項１２または１３に記載のバッテリーパック。
15. 前記密封要素（２１）が前記取り付けボード（２２）と前記受容シェル（１１）の前記底部（２５）との間で締め付け固定されていることを特徴とする、請求項１２から１４までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
16. 前記取り付けボード装備面（２４）に、接続導線（４３）を備えた接続プラグ（４２）が設けられ、該接続プラグ（４２）が前記接続導線（４３）とともに、硬化した前記注封材（３５）によって取り囲まれていることを特徴とする、請求項１から１５までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
17. 前記受容シェル（１１）が外側の溢流溝（４８）を有していることを特徴とする、請求項１から６までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
18. 前記注封材（３５）が前記取り付けボード（２２）を完全に取り囲んでいることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。
19. 前記取り付けボード（２２）に、前記注封材（３５）のための注入穴（３３）および／または通風穴（３２）が形成されていることを特徴とする、請求項１から１７までのいずれか一つに記載のバッテリーパック。

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