JP4399409B2 - バッテリ式電動工具 - Google Patents

Description

本願は、バッテリ式電動工具に係り、特に、電動工具のハウジングに蓄電池を収納したバッテリパックを着脱自在に装着する際の、当該電動工具のハウジング側の端子とバッテリパック側の端子の接続構造に関する。

従来から、電動工具の駆動源としてバッテリパックを使用し、当該バッテリパックを電動工具に対して装着したバッテリ式電動工具が知られている。当該バッテリパックを電動工具に対して装着する際の端子の接続には、様々な方式が用いられている。

例えば、下記特許文献１に記載の電動工具におけるバッテリパックの接続構造は、電動工具の下方からバッテリパックを挿入して当該バッテリパックを電動工具のハウジングに装着するとともに、電動工具側の端子台に設けられた端子にバッテリパックの端子を電気的に接続するようになっている。また、この電動工具におけるバッテリパックの接続構造は、電動工具側の端子台とバッテリパックの上端面との間にスペーサ（緩衝材）を備えるようにして、作業時に発生する振動や衝撃などによってもバッテリパックは、がたつくことなく電動工具にしっかりと固定された状態を維持し、接触不良などチャタリングの発生を防止するようになっている。

また、従来技術に係る他のバッテリ式電動工具の端子構造として、下記特許文献２に記載のものが知られている。下記特許文献２に記載のバッテリ式電動工具の端子構造は、バッテリパック側の端子を電動工具側の端子の挿入方向に２個連続して配置し、当該電動工具側の端子の長さにより接点荷重を変更することができるようになっており、電圧や電流、振動レベル等に応じた接点荷重をバッテリパック側の端子の長さで変更してチャタリングの発生を防止するようになっている。

特開平８−２２９８５３号公報 特開２００１−５７２０４号公報

電動工具は、その性質上、使用時において振動や衝撃が加わり、特にバッテリ式電動工具は、上述したようにバッテリパック側の端子とハウジング側の端子を接続する接点部分でチャタリング（接点同士のこすれや瞬間的な離反など）が生じて接触不良を起こしやすい。このような症状が発生すると、接触抵抗が増加し、当該接点部分が発熱を起こして端子部分が溶けたり、バッテリに負担がかかり、蓄電池の寿命を短くさせたりしてしまう。

このような症状を解決すべく、例えば、特許文献１に開示されているようにバッテリパックとハウジングとの取付部分に緩衝材を備え、バッテリがハウジングにばたつくことなく一体的に保持され、接触不良などを生じにくくさせている。

また、例えば、特許文献２に開示されているように接触端子を挟持する挟持体を複数設け、接触端子の長さを変更することで当該接触端子の接点荷重を変更し当該接触端子を確実に挟持するようにして接触不良などを生じにくくさせている。

また、従来のチャタリング防止する端子構造は、特許文献２に記載のように板ばねなどを機械的に固定することが多く、比較的複雑になっており、製造工程の増加による作業者の負担の増加、製造コストの増加、生産性の悪化につながっていた。

そこで、本願は、簡単な構成で好適な接続状態を維持できるバッテリ式電動工具を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、電源用の接続端子（２６）を備えたハウジング（１０）と、当該接続端子と接続される電源供給用の接続端子（３７）と充電用の接続端子（３８）を並べて配置した端子台（３６）を備えたバッテリパック（３０）と、を具備し、前記ハウジングにバッテリパックが取り付けられる際に前記電源用の接続端子が電源供給用の接続端子と電気的に接続されるバッテリ式電動工具において、前記端子台に並べて配置された接続端子間に弾性部材（４５）が挟持されて配置されていることを特徴とする。

また、請求項２に係る発明は、電源用の雄端子（２６）を備えたハウジング（１０）と、前記雄端子を挟持する一対の弾性端子部材（３９、４０）からなる電源供給用の雌端子（３７）と充電用の雌端子（３８）を並べて配置した端子台（３６）を備えたバッテリパック（３０）と、を具備し、前記ハウジングにバッテリパックが取り付けられる際に前記電源用の雄端子が電源供給用の雌端子の一対の弾性端子部材により挟持されて電気的に接続されるバッテリ式電動工具において、前記電源供給用の雌端子と充電用の雌端子との間に弾性部材（４５）が挟持されて配置されていることを特徴とする。

また、請求項３に係る発明は、請求項２に記載のバッテリ式電動工具において、前記一対の弾性端子部材は、双方の弾性端子部材の間隔が徐々に狭まるように曲折され、互いの弾性端子部材が接触後は離反する方向へ折り返されて形成される窪み部（５０）を有しており、前記弾性部材は、円柱状の弾性部材であって、前記電源供給用の雌端子と充電用の雌端子を構成する弾性端子部材の窪み部に前記弾性部材の外周面が密着して配置されていることを特徴とする。

請求項１に係る発明によれば、ハウジングに対してバッテリパックを取り付け、電源用の接続端子と電源供給用の接続端子とが接続された状態において、通常、バッテリパック側の接続端子がハウジング側の接続端子に接触する接触力に弾性部材から押圧される押圧力が加わり、バッテリパック側の接続端子をハウジング側の接続端子に常に押圧した状態に維持できるので、当該接続端子同士の接触力を高めることが可能となっている。また、弾性部材の組付けは、端子台に並べて配置される接続端子の間に挿入し配置するだけで良いので、組付けが容易にできる。よって、簡易な構成で、振動などによるチャタリングを効果的に抑止することができる。また、弾性部材は、簡易な加工のみで良く、また、容易に組み付けできるので、製造コストの低減、生産性の向上を効果的に図れる。

請求項２に係る発明によれば、ハウジングに対してバッテリパックを取り付け、雄端子と雌端子とが接続された状態において、通常、雌端子によって挟まれる挟持力に弾性部材から押圧される押圧力が加わり、雌端子を雄端子側に常に押圧した状態に維持できるので、雄端子と雌端子との接触力を高めることが可能となっている。また、弾性部材の組付けは、並べて配置される雌端子の間に挿入し配置するだけで良いので、組付けが容易にできる。よって、簡易な構成で、振動などによるチャタリングを効果的に抑止することができる。

また、請求項３に係る発明によれば、窪み部に円筒状の弾性部材を配置するだけで、雌端子を雄端子側に常に押圧した状態に維持できるので、簡易な構成で振動などによるチャタリングの発生を効果的に抑止することができる。

以下、図面を参照して本願発明を実施するための最良の形態について説明する。なお、以下に示すバッテリ式電動工具は、インパクトドライバとして構成される場合を例示して説明するものであるが、本願に係るバッテリ式電動工具は、このような形態に限定されるものではなく、ドリル、スクリュードライバ、レンチ、鋸、ハンマドリル、グラインダ、ミキサ、トリマなどのあらゆるバッテリ式電動工具に適用することが可能である。

図１はバッテリ式電動工具のハウジングに対してバッテリパックが装着された状態を示している。このバッテリ式電動工具１は、主要な構成部材として、電動工具の駆動機構部５を収容するハウジング１０と、ハウジング１０に着脱自在に設置されることによって当該駆動機構部５に対する駆動電力の供給を行うバッテリパック３０と、を備えている。

バッテリ式電動工具１の駆動機構部５は、駆動源としてのモータ１１と、モータ１１のモータ出力軸１２に連結した減速用の遊星歯車列１３と、遊星歯車列１３を経由して伝達されるモータ１１の駆動力によって回転駆動されるスピンドル１４と、スピンドル１４に連結されたインパクト機構１５とによって構成されている。そして、モータ１１が回転すると遊星歯車列１３を介してモータ１１の回転力がスピンドル１４に伝達され、当該スピンドル１４が所定の回転数で回転するようになっている。

また、インパクト機構１５は、アンビル１５ａとハンマ１５ｂとを備えており、ねじ締め作業において、不図示の工具を経てアンビル１５ａに一定以上の外部トルク（ねじ締め抵抗）が付加されると、ハンマ１５ｂがアンビル１５ａに対して回転方向に打撃され、これにより強固なねじ締めを行うことができるようになっている。

ハウジング１０は、その下端部にバッテリパック３０を設置する際の設置基準となる設置基準面２０を有している。図２に示すように、この設置基準面２０には、左右（図２中では上下）両端部に沿って一対のスライドレール２１が設置されている。そして、この設置基準面２０に対してバッテリパック３０の上端面がスライド移動するとともに、スライドレール２１に沿うようにバッテリパック３０が移動して、図１に示すように、ハウジング１０の下端部にバッテリパック３０が取り付けられるようになっている。また、スライドレール２１には、バッテリパック３０を固定するための係合部２２が形成されている。

図２に示すように、ハウジング１０の設置基準面２０には、一対のスライドレール２１間に端子ホルダ２５を備えている。端子ホルダ２５には、一対の電源用の雄端子２６が設けられている。当該雄端子２６の一方の端部は、端子ホルダ２５の両側端部からスライドレール２１に沿って露出して配置され、雄端子２６の他方の端部はリード線を介して駆動機構部５と接続されている。当該雄端子２６は、バッテリパック３０から供給される電力を駆動機構部５に送る電源用の接続端子として機能する。前記一方の端部が後述するバッテリパック３０に設けられている電源用の雌端子３７と接続することによって、駆動機構部５は駆動電力の供給を受けることができるように構成されている。また、端子ホルダ２５内には弾性部材２７が設けられている。この弾性部材２７は、バッテリパック３０がハウジング１０に装着されたときに、バッテリパック３０を押圧することによって、安定したバッテリパック３０の固定を行うという機能を果す部材である。

図３に示すように、バッテリパック３０は、ハウジング１０の下端部に形成されている一対のスライドレール２１を抱持することによって、バッテリパック３０の設置基準面２０に沿ったスライド移動を実現する左右一対の抱持部３１を備えている。当該抱持部３１は充電可能な複数の蓄電池５１を収容するケーシング３９の上端部左右に一体的に形成されている。かかる一対の抱持部３１は、スライドレール２１を外側から抱え持つことができるように略逆Ｌ字状をした内側摺動面３１ａを有している。この内側摺動面３１ａとスライドレール２１とが摺動することによって、ハウジング１０に対するバッテリパック３０のスライド移動が可能となっている。

また、図４に示すように、バッテリパック３０の上方両側部（図中上下両端部）には、図２に示すスライドレール２１の係合部２２に係合・離脱自在な一対の係合爪３２が設置されている。係合爪３２は、一端部に係合部２２と係合・離脱する爪部３２ａが形成されており、他端部にはユーザが係合爪３２を操作する際に押圧することになる操作部３２ｂが形成されている。このように構成される係合爪３２は、係合爪３２が配置される位置の内側に立設される回動軸３３を中心として回動自在に設置されており、さらにこの係合爪３２は、回動軸３３とトーションスプリング３４を介して取り付けられている。したがって、係合爪３２は、常にトーションスプリング３４の弾性力によって爪部３２ａがバッテリパック３０の中心方向に回動する方向に力を受けている。

一方、矢印Ｃの方向から操作部３２ｂに対して外力が加えられると、トーションスプリング３４はスプリングの中心軸周りにねじり荷重を受けることになるので、矢印Ｃで示す外力がトーションスプリング３４の弾性力を越えた場合には、爪部３２ａがバッテリパック３０の外側方向に回動することになる。よって、爪部３２ａがスライドレール２１の係合部２２から解放され、これによりバッテリパック３０をハウジング１０から離脱させることが可能となっている。

また、バッテリパック３０の上端面には、一対の抱持部３１の中間位置に本願の端子台として機能する端子ホルダ３６を備えており、この端子ホルダ３６内には、外側に配置される電源供給用の一対の雌端子３７と、内側に配置される充電用の一対の雌端子３８が設けられている。

双方の雌端子３７、３８は、スライドレール２１に沿って平行に配置されている。また、双方の雌端子３７、３８は、一対の弾性端子部材３９、４０からなり、当該弾性端子部材３９、４０は、前方に行くに従って双方の弾性端子部材３９、４０の間隔が徐々に狭まるように曲折され、互いの部材が接触後は離反方向へ折り返されて形成されている。

ここでは、端子ホルダ３６内の外側に配置されている一対の雌端子３７が正負の電源供給用の接続端子であり、当該電源供給用の端子の内側に配置されている一対の雌端子３８が蓄電池の温度検出信号の送信用などにも使用される充電用の接続端子である。なお、本実施形態において、この充電用の接続端子は、電動工具を使用する際には、使用されず、充電時において、他の充電用機器の充電用端子と接続されて使用されるものである。

これら電源供給用の一対の雌端子３７は、ハウジング１０にバッテリパック３０が装着されたときに、ハウジング１０の端子ホルダ２５に設けられている電源用の一対の雄端子２６と接続し、駆動電力の供給を行うことになる。

さらに、端子ホルダ３６の中央位置には、前方に突出する凸部４１が形成されている。この凸部４１は、ちょうどハウジング１０に設置される弾性部材２７と対向する位置に設置されており、ハウジング１０にバッテリパック３０を装着したときに、凸部４１が弾性部材２７を押圧して弾性力を受けるように構成されている。この凸部４１の効果によって、ハウジング１０に対するバッテリパック３０の装着は、ガタツキなどの無いより安定したものとなる。

また、電源供給用の雌端子３７と充電用の雌端子３８との間には、断面形状が円形をした円柱状の弾性部材４５が単に挿入され配置されている。この弾性部材４５によって、当該弾性部材４５と接触する一方の弾性端子部材４０を他方の弾性端子部材３９側に押圧するようになっている。当該弾性部材４５は、例えば、絶縁性を有するシリコンゴムなどの材質からなる市販の棒材が適用され、当該双方の雌端子３７、３８間に挟持されるように適宜その長さなどが設計される。これによって、バッテリパック３０側の電源供給用の雌端子３７がハウジング１０側の電源用の雄端子２６を挟持して電気的に接続される際に、当該弾性部材４５の押圧力によって、当該雄端子２６と雌端子３７とが確実に接触することとなり、振動などによるチャタリングの発生を簡易な構成で効果的に抑止することができる。

また、本実施形態においては、電源供給用の雌端子３７及び充電用の雌端子３８が、一対の弾性端子部材３９、４０からなり、その弾性端子部材３９、４０は、互いの部材が接触する位置に窪み部５０を有しているため、その窪み部５０に弾性部材４５の外周面が密着するように配置することが可能となっている。よって、弾性部材４５は、市販の弾性を有する円柱状の材料を適宜所定の長さに加工して双方の雌端子３７、３８間に単に挿入し配置するだけでよいため、部品の製造、組付けも容易である。よって、簡単な構造でチャタリングを有効に防止することが可能となる。

なお、図示しないが、弾性部材４５は、端子ホルダ３６の内側両側壁と電源供給用の雌端子３７との間に挿入し配置するようにしても構わない。弾性部材４５は、少なくとも電源供給用の雌端子３７を構成する一方の弾性端子部材を他方の弾性端子部材側に押圧するように配置されていれば構わない。よって、電源供給用の雌端子３７と充電用の雌端子３８との間、及び端子ホルダ３６の内側両側壁と電源供給用の雌端子３７との間の両方に設けても構わない。

バッテリパック３０は、図５に示すように、上ケース３０ａと下ケース３０ｂとから構成されるケーシング３９を有しており、当該下ケース３０ｂ側に蓄電池５１が複数積層して配置されている。上ケース３０ａの上方内部には、端子ホルダ２５を収容する凹部３０ｃを有しており、当該凹部３０ｃに電源供給用の雌端子３７と充電用の雌端子３８が配置されている。当該雌端子３７、３８は、図４、５に示すように、前後、左右、上方向が上ケース３０ａにより覆われて端子ホルダ２５に設けられている。また、上述したように雌端子３７、３８間に配置される弾性部材４５は、単に、雌端子３７、３８間に挿入し配置しただけのものであるが、上下、前後、左右方向への移動が上ケース３０ａや端子ホルダ２５によって規制されるため、作業時の振動や衝撃などにより正規の位置から移動しにくくなっている。このように、弾性部材４５は、雌端子３７、３８間に単に挿入し配置されたものであるが、その組付性は良いものとなっている。また、雌端子３７、３８間に弾性部材４５を配置することにより、本実施形態のバッテリ式電動工具は、作業時に発生する振動や衝撃を当該弾性部材４５が吸収するなど、当該振動などによる雌端子３７、３８の取付ガタや劣化（破損）などの発生を効果的に抑止することが可能である。

また、蓄電池５１の個数については、所望の締め付けトルクや作業対象物、作業時間などに応じて任意に設定することができる。また、バッテリパック３０の下方の外郭部分を構成するケーシング３９の容量も、蓄電池５１の個数に応じて適宜設定すればよい。

次いで、ハウジングに対するバッテリパックの装着動作について図１、６を用いて説明する。

以上のように構成されたバッテリ式電動工具１は、バッテリパック３０の上端面をハウジング１０下端の設置基準面２０に対してスライドさせ、当該バッテリパック３０をハウジング１０に装着すると、バッテリパック３０の端子ホルダ３６に設けられた電源供給用の雌端子３７にハウジング１０側の電源用の雄端子２６が挿入され、当該雄端子２６が電源供給用の雌端子３７の一対の弾性端子部材３９、４０によって挟持されて電気的に接続される。その際、電源用の雄端子２６は電源供給用の雌端子３７の接触部を押し広げながら挿入される。また、電源用の雄端子２６と電源供給用の雌端子３７の接触部分は、弾性部材４５によって一方の弾性端子部材４０を雄端子２６側に常に押圧した状態で保持される。よって、電動工具の使用による衝撃などにより発生し易いチャタリングを効果的に防止できる。

また、弾性部材４５は、その弾性力によって、常に、電源供給用の雌端子３７の一方の弾性端子部材４０を他方の弾性端子部材３９側に押圧するようになっているので、バッテリパック３０の着脱動作の繰返しによる、雌端子３７を構成する弾性端子部材３９、４０の広がりを有効に防止することができる。

なお、本願は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々の形態で実施することができ、本実施形態では、バッテリパック３０をハウジング１０の下端面（設置基準面２０）に対してスライド装着するようになっているが、当該バッテリパック３０をハウジング１０の下方から上方に移動して装着するようにしたバッテリ式電動工具にも適用可能である。

バッテリ式電動工具の全体構成を示す立断面側面図である。 ハウジングを底面側から見た場合の外観底面図である。 図１におけるＡ−Ａ断面を示す立断面正面図である。 ハウジング側の端子部分以外を省略した図１におけるＢ−Ｂ断面を示す横断面平面図である。 バッテリパックの内部構造を示す立断面側面図である。 図１におけるＢ−Ｂ断面を示す横断面平面図である。

符号の説明

１ バッテリ式電動工具
１０ ハウジング
２６ 電源用の雄端子
３０ バッテリパック
３６ 端子ホルダ
３７ 電源供給用の雌端子
３８ 充電用の雌端子
３９、４０ 弾性端子部材
４５ 弾性部材
５０ 窪み部

Claims (3)

1. 電源用の接続端子を備えたハウジングと、当該接続端子と接続される電源供給用の接続端子と充電用の接続端子を並べて配置した端子台を備えたバッテリパックと、を具備し、前記ハウジングにバッテリパックが取り付けられる際に前記電源用の接続端子が電源供給用の接続端子と電気的に接続されるバッテリ式電動工具において、
   前記端子台に並べて配置された接続端子間に弾性部材が挟持されて配置されていることを特徴とするバッテリ式電動工具。
2. 電源用の雄端子を備えたハウジングと、前記雄端子を挟持する一対の弾性端子部材からなる電源供給用の雌端子と充電用の雌端子を並べて配置した端子台を備えたバッテリパックと、を具備し、前記ハウジングにバッテリパックが取り付けられる際に前記電源用の雄端子が電源供給用の雌端子の一対の弾性端子部材により挟持されて電気的に接続されるバッテリ式電動工具において、
   前記電源供給用の雌端子と充電用の雌端子との間に弾性部材が挟持されて配置されていることを特徴とするバッテリ式電動工具。
3. 前記一対の弾性端子部材は、
   双方の弾性端子部材の間隔が徐々に狭まるように曲折され、互いの弾性端子部材が接触後は離反する方向へ折り返されて形成される窪み部を有しており、
   前記弾性部材は、
   円柱状の弾性部材であって、
   前記電源供給用の雌端子と充電用の雌端子を構成する弾性端子部材の窪み部に当該弾性部材の外周面が密着して配置されていることを特徴とする請求項２に記載のバッテリ式電動工具。

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