JP5605588B2 - 電池パック及びこれを備えた電動工具 - Google Patents

Description

本発明は、電極端子への保護性能を向上させた電池パック及びこれを備える電動工具に関する。

電動工具に用いられる電池パックとして、例えば、特許文献１に記載されているものが公知である。これは、電池ケース形状が側面視Ｌ字型とされており、この電池ケース上端には、電動工具本体に設けられた本体側電極端子に接続される電極端子が配置されている。

特開２００６−３０２７５９号公報

上記従来の電池パックでは、例えば、電動工具から取り外した状態で横倒しの状態で置かれているときに電池パックに衝撃等が加えられた場合に、その衝撃が加えられた部位が電極端子付近であると衝撃が電極端子に及びやすくなり、結果として、電極端子が損傷・破損してしまう場合があった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、電極端子の保護性を向上させることができる電池パック及びこれを用いた電動工具を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は、上側ケース半体と、該上側ケース半体の下側に位置する下側ケース半体とを合体して形成されるケース体と、該ケース体に収容される電池セルと、該電池セルに電気的に接続される複数の電極端子と、を有する電池パックであって、前記上側ケース半体は、前記電池パックが電動工具に接続されたときに該電動工具の本体側電極端子が前記ケース体の内部に進入して前記電極端子との接続を許容する開口と、該開口が形成される段部と、該段部を境にして高く形成される領域と、を有し、前記段部を境にして高く形成される該領域において、前記電極端子に対応する位置に開口が形成された密閉部材を設け、前記上側ケース半体の内側から下方に延びる上側ケース半体の一部と前記密閉部材とで前記電極端子の周囲を密閉するように構成したことを特徴としている。

また、本発明は、駆動源であるモータを収容する本体部と、前記モータと電気的に接続される本体側電極端子と、前記本体部から延伸形成されるハンドル部と、該ハンドル部の下端に形成され電池パックが装着される台座と、を備えた電動工具であって、前記電池パックは、上側ケース半体と、該上側ケース半体の下側に位置する下側ケース半体とを合体して形成されるケース体と、該ケース体に収容される電池セルと、該電池セルに電気的に接続される複数の電極端子と、を備え、前記上側ケース半体は、前記電池パックが前記電動工具に接続されたときに前記本体側電極端子が前記ケース体の内部に進入して前記電極端子との接続を許容する開口と、該開口が形成される段部と、該段部を境にして高く形成される領域と、を有し、前記段部を境にして高く形成される該領域において、前記電極端子に対応する位置に開口が形成された密閉部材を設け、前記上側ケース半体の内側から下方に延びる上側ケース半体の一部と前記密閉部材とで前記電極端子の周囲を密閉するように構成したことを特徴としている。

本発明によれば、粉塵や水分が電池パック内に入り込むことがなく、防水性、防塵性を確保することができる。

本実施形態に係るドライバドリルの内部構成を示した側断面図である。 電池パックの内部構成を示した分解斜視図である。 電池パックの前面形状を示した平面図である。 図１におけるＡ−Ａ線断面図である。 電池パックのうちロック片周辺構造を示した一部斜視図である。

本発明をドライバドリルに適用した一実施形態について図１ないし図５を参照して説明する。なお、図１において、矢印により上下前後方向を示すとともに、矢印Iの方向を電池パック１の差込方向（挿入方向）とする。図１に示すように、ドライバドリル１００は側面視Ｔ字状に形成されており、横長形状の本体部内１１０には、駆動源であるモータ１２０が横置きで収容されている。本体部１１０の中央下端位置からは作業者が当該ドライバドリル１００を把持するためのハンドル部１３０が下方へ延伸形成されている。また、ハンドル部１３０下端には矩形状の台座１４０が形成されており、この台座１４０の下側から電池パック１がドライバドリル１００に装着されている。

ハンドル部１３０内部には、後述する電池パック１の副ケース部２２を収容する収容空間１３０Ａ（収容部）が形成されている。また、モータ１２０から引き出された電線１５０をハンドル部１３０下端にまで引き出すための電線通路１６０が隔壁１７０（侵入規制手段）を介在させた状態で収容空間１３０Ａに沿って形成されており、この電線１５０が当該電線通路１６０内を通ってハンドル部１３０下端にまで伸びている。台座１４０下面には、電池パック１の電極端子５０Ａ，５０Ｂが接続される雄型の本体側電極端子１８０が下方に向いた姿勢で配置されており、この本体側電極端子１８０とモータ１２０とが電線１５０を介して電気的に接続された状態となっている。従って、電池パック１の副ケース部２２をハンドル部１３０の収容空間１３０Ａに進入させた後、進入動作が停止したところで両端子５０、１８０が接続されることとなる。

図２から図４に示すように、電池パック１のケース体１０は、上下に２分割されたケース半体１１，１２を合体させることで形成されている。このケース体１０は、横長形状の主ケース部２１とこの主ケース部２１から上方へ（主ケース部２１に対して直交方向に）突出した副ケース部２２とで構成されており、側面視Ｌ字型の形態とされている。

このケース体１０内部には、３本の電池セル３１，３２，３３、電池セル３１，３２，３３の保護機能を備えた保護回路が実装された回路基板４０、及び、ドライバドリル１００の本体側電極端子１８０に接続される複数の電極端子５０Ａ，５０Ｂが収容されている。３本の電池セル３１，３２，３３は、２本を並列状態で横置きとする一方、１本を縦置きとするＬ字型に配置されており、横置きされた電池セル３１，３２がケース体１０のうち主ケース部２１内に収容されているとともに、縦置きされた電池セル３３が副ケース部２２内に収容されている。また、横置きされた電池セル３１，３２の下側及び縦置きされた電池セル３３の上側にはそれぞれ弾性変形可能な緩衝部材６０，６１が設けられている。

横置きの電池セル３１，３２の上側には板面を当該電池セル３１，３２の円周面に対面させた状態で回路基板４０が配置されており、この回路基板４０は横置きの電池セル３１，３２に取り付けられた支持部材７０にねじ止めにより固定されて横置きの電池セル３１，３２と回路基板４０とが一体化されている。また、図示しない電線を介して回路基板４０と３本の電池セル３１，３２，３３とが電気的に接続されている。

回路基板４０には、雌型の電極端子５０Ａ，５０Ｂが本体側電極端子１８０を上方から受け入れられるようにして実装されている。電極端子５０Ａ，５０Ｂは７本実装されており、このうち５本の電極端子５０Ａ（第１の電極端子群）が横置きの電池セル３１，３２の並び方向に沿って互いに隣接した状態で一列に並べて配置されている。また、残り２本の電極端子５０Ｂ（第２の電極端子群）が縦置きの電池セル３３と５本の電極端子５０Ａとの間に配置されている。電極端子５０Ａは、その端子片が左右に並ぶようにその向きが決定されており、電極端子５０Ｂは、電極端子５０Ａの向きに対して直交方向となるように向きが決定されている。これら７本の電極端子５０Ａ，５０Ｂは回路基板４０上において縦置きの電池セル３３側に密集した状態で位置している。従って、電極端子５０Ａ，５０Ｂは、主ケース 部２１の先端と副ケース部２２の突出端との仮想線Ｂよりも主ケース部２１側であって、かつ、主ケース部２１のうち副ケース部２２側に設けられた形となっている。

これらの電極端子５０Ａ，５０Ｂには、それぞれ充電電力供給、電池温度出力、電池種別出力、エラー出力等の機能が割り当てられている。そして、これらの電極端子５０Ａ及び電極端子５０Ｂのうち、最も遠い位置関係にある一対の電極端子５０Ａ，５０Ｂが充電電力供給用の電極端子として機能しており、これらがドライバドリル１００の本体側電極端子１８０に接続されて、ドライバドリル１００に電力供給されるようになっている。また、各電極端子５０Ａ，５０Ｂは、充電器に接続されて充電されるときには、各電極端子５０Ａ，５０Ｂから充電器に対して信号が出力されるようになっている。

主ケース部２１の上面には段部２１Ａが形成されており、この段部２１Ａを境にして、当該主ケース部２１の中央位置から副ケース部２２までの領域における高さ寸法が、主ケース部２１の先端側の高さ寸法よりも大となっている。この段部２１Ａには、横置きの電池セル３１，３２の並び方向に沿って５本のスリット２１１Ａが形成されているとともに、これら５本のスリット２１１Ａと副ケース部２２との間にさらに２本のスリット２１１Ｂが形成されている。これらのスリット２１１Ａ，２１１Ｂのうち、スリット２１１Ａは前方および上方に開口するＬ字型の開口形状とされているとともに、スリット２１１Ｂは前方のみが開口した形状とされている。これらのスリット２１１Ａ，２１１Ｂはケース半体１１，１２を合体させたときに電極端子５０Ａ，５０Ｂの位置に対応して配置されており、本体側電極端子１８０が電極端子５０Ａ，５０Ｂに接続されるときには、本体側電極端子１８０がこれらのスリット２１１Ａ，２１１Ｂを介してケース体１０内に進入可能となっている。

図４に示すように、主ケース部２１の内面側には、隣接する電極端子５０Ａ，５０Ｂをそれぞれ隔離する隔壁２１２が形成されている。この隔壁２１２は、各スリット２１１Ａ，２１１Ｂ間に設けられており、主ケース部２１内面から回路基板４０側へ伸設されている。なお、図示はしないが、電極端子５０Ａと電極端子５０Ｂとを隔離するための隔壁も同様に形成されている。

隔壁２１２と回路基板４０との間には、ゴムやシリコン等の弾性体で構成されたシート状の密閉部材８０が設けられている。この密閉部材８０は、隔壁２１２と回路基板４０との隙間寸法よりも大となる厚みを有しているとともに、各電極端子５０Ａ，５０Ｂに対応する位置に開口が形成されている。したがって、各開口に電極端子５０Ａ，５０Ｂを通した状態で回路基板４０と隔壁２１２とに挟まれた状態で配置され、弾発力が発揮されて各隔壁２１２間が密閉されるとともに、隔壁２１２に囲まれた空間と電池パック１内部とが遮断された状態となっている。

図５に示すように、副ケース部２２の基端側には、副ケース部２２の突出方向と直交方向に膨出形成された挿入規制用凸部２２Ａが設けられているとともに、ドライバドリル１００の収容空間１３０Ａ内には挿入規制用凸部２２Ａに対応した挿入規制部（不図示）が形成されている。この挿入規制用凸部２２Ａの膨出位置は、電池パック１内に内蔵される電池の電池種に応じて決定されており、例えば、公称電圧の低い電池パック１については、挿入規制用凸部２２Ａの膨出位置を副ケース部２２の基端側に配置する一方、公称電圧の高い電池パック１については、逆にその膨出位置を副ケース部２２の先端側に配置するようにする。そして、電池パック１が装着されるドライバドリル１００側については、電池パック１が正規装着されたときに、当該ドライバドリル１００に使用可能な電池パック１のうち最も公称電圧の高いものに形成された挿入規制用凸部２２Ａに係合する挿入規制部を形成しておく。

また、主ケース部２１の左右端後方側には、副ケース部２２がドライバドリル１００の収容空間１３０Ａ内に収容されたときに、当該ドライバドリル１００に形成されているロック受け部に係止可能な１対のロック片２１３が左右対称位置に形成されている。このロック片２１３は、電池パック１側に撓み変形可能な状態で上方へ向けて延伸形成されており、その延伸長さは副ケース部２２の基端よりもわずかに上方位置となるような長さに設定されている。また、主ケース部２１と副ケース部２２との境界領域のうち、両ロック片２１３に対応する位置に、それぞれのロック片２１３側へ突出形成された撓み規制部材２１４が形成されている。この撓み規制部材２１４によって、ロック片２１３の電池パック１側への撓み変形量が所定量に規制されるようになっている。

本実施形態の電池パック１では、電極端子５０Ａ，５０Ｂは、主ケース部２１の前端と副ケース部２２の突出端との仮想線Ｂよりも主ケース部２１側であって、かつ、主ケース部２１のうち副ケース部２２側に設けられた形となっている。これにより、電池パック１が横倒しで載置された状態で外部から衝撃が加えられることがあったとしても、その衝撃が直接的に電極端子５０Ａ，５０Ｂに加えられることを抑制でき、電極端子５０Ａ，５０Ｂの破損・損傷を効果的に抑制できる。また、緩衝部材６０，６１が設けられていることで、電池パック１に強い衝撃が加えられたとしても電池セル３１，３２，３３に対する衝撃力を緩和することができる。また、本実施形態では、複数の電極端子５０Ａ，５０Ｂを互いに並列させた２つの電極端子の群として配置していることで、電極端子５０Ａ，５０Ｂのすべてを並列させた場合に比べて主ケース部２１の横幅寸法を小さくすることができる。また、電極端子５０Ａと電極端子５０Ｂとで端子の向きを直交させることで、その寸法をさらに小さくすることができる。

また、電池パック１内に設けられた密閉部材８０によって、隔壁２１２間の空間と電池パック１内が隔絶されているため、隔壁２１２内に侵入した粉塵や水分が電池パック１内に入り込むことがなく、防水性、防塵性を確保することができる。

電池パック１をドリルドライバ１００に装着する際には、上述したように、副ケース部２２をハンドル部１３０の収容空間１３０Ａ内に進入させる。このとき、電線１５０は隔壁１７０を介して形成されている電線通路１６０内にあることから、この電線１５０が副ケース部２２の収容空間１３０Ａへの進入を阻害することがなく進入動作の円滑化を図ることができるとともに、副ケース部２２へ電線１５０が干渉することによる断線の虞がない。

仮に、ドライバドリル１００の使用可能な電圧を超える公称電圧を有する電池パック１をドライバドリル１００に装着しようとするときには、電池パック１の挿入規制用凸部２２Ａがドライバドリル１００側の挿入規制部にあたることで、正規の装着状態となることが阻止されるため、ドライバドリル１００に対して不適合な電池パック１を装着するといった誤挿入を防止することができる。

電池パック１のドリルドライバ１００への装着時において、副ケース部２２の収容空間１３０Ａへの差込深さが所定の差込深さに近づいて本体側電極端子１８０と電極端子５０Ａ，５０Ｂとが接続される過程では、両端子５０，１８０間に一定の摩擦力が発生し、当該摩擦力に抗いながら両端子５０，１８０の接続深さが増大していく。

従って、接続深さが増大する時には、回路基板４０に対して押圧力が発生するが、横置きの電池セル３１，３２とケース体１０との間に設けられた緩衝部材６０によって回路基板４０への押圧力が吸収されるためその押圧力が低減される。さらには、緩衝部材６０で吸収しきれない押圧力が発生したとしても、回路基板４０は支持部材７０により電池セル３１，３２に一体化されているため、その押圧力によって変形することがなく回路基板４０の損傷を回避できる。

また、回路基板４０が両端子５０，１８０の接続方向と直交姿勢でケース体１０内に収められているため、本体側電極端子１８０と電極端子５０Ａ，５０Ｂとを接続する過程で発生する電極端子５０Ａ，５０Ｂの実装部位への剥離力の発生を防止でき、電極端子５０Ａ，５０Ｂの実装状態を安定的に維持できる。

さらには、隔壁２１２によって各電極端子５０Ａ，５０Ｂが隔離されているため、両端子５０，１８０の接続時に電極端子５０Ａ，５０Ｂが変形することで隣接する電極端子５０Ａ，５０Ｂが接触したり、あるいは、振動等によって隣接する電極端子５０Ａ，５０Ｂが接触することを防止することができる。

そして、副ケース部２２を収容空間１３０Ａ内に差し込んだときの差込深さが所定の差込深さに到達すると、主ケース部２１の側面が台座１４０内面に当接するとともに、電池パック１のロック片２１３がドライバドリル１００側のロック受け部に係止することで抜け止め状態で装着される。

電池パック１をドライバドリル１００から取り外すときには、電池パック１のロック片２１３を電池パック１側に押し込んで撓ませることで、ロック受け部との係合状態を解除し、この状態を維持したまま副ケース部２２を収容空間１３０Ａから引き出す。この際に、ロック片２１３の撓み変形量が撓み規制部材２１４によって規制されるため、必要以上に撓むことがなく、ロック片２１３の損傷・破損を防止することができる。

本発明は、上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）上記実施形態では、副ケース部２２を主ケース部２１の後端側に配置した構成を示したが、例えば、副ケース部２２を主ケース部２１の中央側に配置した構成としてもよい。
（２）また、上記実施形態では、電動工具としてドライバドリル１００の例を示したが、駆動源をモータ１２０とする電動工具であれば、他の種類の電動工具にも適用することができる。
（３）また、上記実施形態では、各電極端子５０Ａ，５０Ｂ間に隔壁２１２を設けた構成を示したが、例えば、充電電力供給用の電極端子５０Ａ，５０Ｂの周囲にのみ隔壁を設ける構成としてもよい。

１…電池パック
２１…主ケース部
２２…副ケース部
３１，３２，３３…電池セル
４０…回路基板
５０Ａ，５０Ｂ…電極端子
６０，６１…緩衝部材
７０…支持部材
８０…密閉部材
１００…ドライバドリル
１１０…本体部
１２０…モータ
１３０…ハンドル部
１３０Ａ…収容空間（収容部）
１５０…電線
１７０…隔壁
２１１Ａ，２１１Ｂ…スリット
２１２…隔壁
Ｂ…仮想線

Claims (2)

1. 上側ケース半体と、該上側ケース半体の下側に位置する下側ケース半体とを合体して形成されるケース体と、
   該ケース体に収容される電池セルと、
   該電池セルに電気的に接続される複数の電極端子と、
   を有する電池パックであって、
   前記上側ケース半体は、前記電池パックが電動工具に接続されたときに該電動工具の本体側電極端子が前記ケース体の内部に進入して前記電極端子との接続を許容する開口と、該開口が形成される段部と、該段部を境にして高く形成される領域と、を有し、
   前記段部を境にして高く形成される該領域において、前記電極端子に対応する位置に開口が形成された密閉部材を設け、前記上側ケース半体の内側から下方に延びる上側ケース半体の一部と前記密閉部材とで前記電極端子の周囲を密閉するように構成したことを特徴とする電池パック。
2. 駆動源であるモータを収容する本体部と、
   前記モータと電気的に接続される本体側電極端子と、
   前記本体部から延伸形成されるハンドル部と、
   該ハンドル部の下端に形成され電池パックが装着される台座と、
   を備えた電動工具であって、
   前記電池パックは、
   上側ケース半体と、該上側ケース半体の下側に位置する下側ケース半体とを合体して形成されるケース体と、
   該ケース体に収容される電池セルと、
   該電池セルに電気的に接続される複数の電極端子と、を備え、
   前記上側ケース半体は、前記電池パックが前記電動工具に接続されたときに前記本体側電極端子が前記ケース体の内部に進入して前記電極端子との接続を許容する開口と、該開口が形成される段部と、該段部を境にして高く形成される領域と、を有し、
   前記段部を境にして高く形成される該領域において、前記電極端子に対応する位置に開口が形成された密閉部材を設け、前記上側ケース半体の内側から下方に延びる上側ケース半体の一部と前記密閉部材とで前記電極端子の周囲を密閉するように構成したことを特徴とする電動工具。