JP5928018B2 - 電池パック - Google Patents

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Description

本発明は、電動工具等の電源として電動工具や充電器等の対象機器に着脱自在に設けられる電池パックに関する。
従来、電動工具等の電源として用いられる電池パックは、電動工具のグリップ部や充電器に着脱可能となっており、装着により電池パックのプラス及びマイナスの端子が、上記電動工具や充電器等の対象機器に設けられた端子と接触するように構成されている。
また、このような電池パックの取り付け構造として、電池パックを電動工具の取付部に対してスライドさせて装着するものが知られている。このようなスライド式の取り付け構造においては、特許文献1に示されるように、電池パックに係止フックを設け、この係止フックを電動工具の取付部に係止させることで、電池パックを取付部に取り付けることが一般的である。
そして、電池パックを取り外す際には、所定の操作によって係止フックの係合を解除するように形成する。例えば、この特許文献1記載の構造においては、係止解除ボタンを電池パックの両側部に設け、係止解除ボタンを電池パックの内側に押し込み操作したときに係止フックが係止解除方向に移動するようにしている。詳しくは、係止解除ボタンの傾斜した内側面が係止フックの受け部に当接し、これにより、傾斜係止解除ボタンが押し込み操作されたときに係止解除ボタンの内側面上を係止フックの受け部が摺動して、係止フックを係止解除方向に移動させるように形成している。
また、電池の残量を表示するための残量表示部を設けることも一般に行われている。こうした残量表示部を電池パック内に設ける場合、電池パックの端子等を設けた基板上にLEDなどを配設し、このLEDを外部から視認可能とすることが一般的である。
特開2008−103144号公報
上記した特許文献1記載のような構造においては、操作性の観点から、係止解除ボタンや係止フックを電池パックの前方(操作者に臨む面)に設けることが望ましい。
また、電池の残量などの情報を表示するための情報表示部を設ける際にも、視認性の観点から、情報表示部を電池パックの前方(操作者に臨む面)に設けることが望ましい。
しかしながら、情報表示部を電池パックの前方に設けた場合、係止解除ボタンや係止フックを後方にずらして配置したり、基板を小さくしたりしなければ、基板と係止解除ボタン等とが干渉してしまうという問題があった。
なお、情報表示部を、端子等を設けたメイン基板上に配設せず別の小さなサブ基板上に配設し、このサブ基板のみを電池パックの前方に設ける方法も考えられるが、この方法では部品点数が増えるため、コストが増大するという問題がある。
そこで、本発明は、メイン基板上に情報表示部を設けた電池パックにおいて、情報表示部とラッチ機構とをいずれも前方に配置したとしても、ラッチ機構の自由度や基板の大きさなどを極力制限することなくスペースを有効活用できる電池パックを提供することを課題とする。
本発明は、上記した課題を解決するためになされたものであり、以下を特徴とする。
(請求項1)
請求項1に記載の発明は、以下の点を特徴とする。
すなわち、請求項1に記載の電池パックは、電動工具等の対象機器の取付部に対してスライドさせて着脱可能な電池パックであって、バッテリセルと、前記バッテリセルを制御するための制御回路基板と、前記対象機器の取付部に電池パックを係合させるためのラッチ機構と、を備え、前記ラッチ機構は、前記対象機器の取付部との接触面において出没可能に配置されるストッパと、前記ストッパと前記対象機器の取付部との係合解除操作を行うためのラッチ操作部と、を有し、前記制御回路基板は、前記対象機器への電力供給に使用する接続端子を設けたメイン部と、前記バッテリセルの情報を表示するための情報表示部と、を有し、前記制御回路基板は、前記情報表示部が電池パックの取り外し方向側の面において視認可能となるように配設されるとともに、前記メイン部と前記情報表示部との間に前記ラッチ機構との干渉を避けるための切欠きが形成され、該切欠きの内部を通過するように前記ラッチ機構が配設されていることを特徴とする。
本発明は上記の通りであり、制御回路基板は、対象機器への電力供給に使用する接続端子を設けたメイン部と、バッテリセルの情報を表示するための情報表示部と、を有しているため、情報表示部用の基板を設けていないので、部品点数を増やす必要がなく、コストを抑制できる。また、メイン基板と情報表示部用の基板が一体であり基板全体としての強度が確保され、またメイン基板と情報表示部用の基板とをつなぐ線の断線などを考慮する必要がない。
また、メイン部と情報表示部との間に切欠きが形成され、該切欠きの内部を通過するようにラッチ機構が配設されているため、ラッチ機構を電池パックの取り外し方向寄りに配設した場合でもラッチ機構と基板とが干渉しない。よって、ラッチ機構の操作性と情報表示部の視認性とを両立することができるとともに、情報表示部を設けたことによるラッチ機構の自由度の制限を最小限に抑えることができる。
電池パックを取り付けた電動工具の外観斜視図である。 電動工具の取付部を示す図である。 電池パックの外観斜視図である。 電池パックの分解図である。 基板(電子部品含まず)の平面図である。 電池パックの内部構造を示す図である。 電池パックの平面図である。 通常時の電池パックを示す図であって、(a)A−A断面図、(b)B−B断面図、(c)C−C断面図である。 通常時の蓋部材と係合部材との関係を示す、電池パック上部の一部斜視断面図である。 係合部材が摺動した時の電池パックを示す図であって、(a)A−A断面図、(b)B−B断面図、(c)C−C断面図である。 係合部材が摺動した時の蓋部材と係合部材との関係を示す、電池パック上部の一部斜視断面図である。 係合部材が揺動した時の電池パックを示す図であって、(a)A−A断面図、(b)B−B断面図、(c)C−C断面図である。 係合部材が揺動した時の蓋部材と係合部材との関係を示す、電池パック上部の一部斜視断面図である。 電池パックを電動工具に取り付ける様子を示す図であって、(a)B−B断面図、(b)C−C断面図である。 電池パックを電動工具に取り付けた状態を示す図であって、(a)B−B断面図、(b)C−C断面図である。 電池パックを電動工具から取り外す様子を示す図であって、(a)B−B断面図、(b)C−C断面図である。
本発明の実施形態について、電動工具100としての電動回転工具を例にして、説明する。
本実施形態に係る電動工具100及び電池パック10は、図1に示すように、互いに着脱可能に形成されている。すなわち、電動工具100のグリップの下端部には、電池パック10を取り付けるための取付部101が形成されており、グリップの下端面と電池パック10の上端面とが接触するように電池パック10を取り付け可能となっている。
電動工具100の取付部101は、図2に示すように、グリップの下端部に設けられた底盤102と、この底盤102の両側に設けられた側下垂部103と、を備えている。
底盤102は、下面に沿って電池パック10の上面を摺動させるためのものであり、先端部102a付近の底面には、電池パック10を掛止するための被係合部106が凹設されている。被係合部106は、断面略V字状の窪みであり、先端部102a側の面が略垂直に形成されるとともに、反先端部102a側の面が傾斜して形成されている。また、この底盤102の底面には、電池パック10の接続端子51aと接続されて電力供給等を受けるための機器側端子107が設けられている。
側下垂部103は、底盤102の左右両端縁から下方に突出するように設けられており、電池パック10を取り付けたときに電池パック10の上側部に対して外側から当接するように形成されている。この側下垂部103の下端縁は、内側に突出して案内凸条104を形成しており、これにより、案内凸条104の上部にスライド溝105を形成している。この案内凸条104及びスライド溝105は、電池パック10の上側部に設けられたガイドレール部21及び溝22(後述)とスライド可能に係合させるためのものである。
一方、本実施形態に係る電池パック10は、図3に示すように、上記した案内凸条104及びスライド溝105と係合するガイドレール部21及び溝22が上側部に形成されている。このガイドレール部21及び溝22は、電池パック10の表面に両側に形成されており、このガイドレール部21及び溝22が設けられていることによって電池パック10を電動工具100の取付部101に対してスライドさせて着脱可能となっている。すなわち、ガイドレール部21が外側に突出することによりガイドレール部21の下部に溝22を形成しており、この溝22の開口端側から案内凸条104を差し込むことにより、案内凸条104及びスライド溝105とガイドレール部21及び溝22とが係合した状態で電池パック10をスライドさせることができる。
また、この電池パック10の上面には、前述した被係合部106と係合するストッパ31が突出方向に付勢されている。このストッパ31は、ガイドレール部21及び溝22の延設方向と直交する方向に出没するように設けられている。これにより、ストッパ31と被係合部106とが係合する方向に、電池パック10を所定の位置までスライドさせると、ストッパ31が被係合部106に嵌り込み、電池パック10が取付部101にしっかりと固定されるようになっている。
なお、取付部101に固定された電池パック10を取り外す際には、ラッチ操作部42を電池パック10の内方に押し込み操作する必要がある。詳しくは後述するが、このラッチ操作部42は、図3に示すように、電池パック10の両側に相対するように2つ設けられている。
また、この電池パック10の前面(電池パック10の取り外し方向側の面)には、情報表示としての残量表示パネル28が設けられている。残量表示パネル28は、押下可能に弾性を持つボタン部28aと、透光性の素材を使用したLED窓28bと、を備えている。
ボタン部28aは、後述する表示スイッチ52bの前部にくるように配置されており、このボタン部28aをユーザが押下することで、後部の表示スイッチ52bの接点がオンになり、制御回路基板50に信号が出力される。なお、信号を受信した制御回路基板50は、バッテリセル12の残量をチェックし、情報表示の一例として残量に応じた残量表示を行う。
LED窓28bは、本実施形態においては3つ設けられており、それぞれが後述するLED52aの前部にくるように配置されている。表示スイッチ52bの接点がオンになり、制御回路基板50に信号が出力されると、制御回路基板50はバッテリセル12の残量に合わせてLED52aを点灯させるが、このLED52aの光はLED窓28bを介して外部から視認可能となっている。
図4は、上記した電池パック10の分解図である。この図4が示すように、電池パック10は、複数の電池13を接続して形成したバッテリセル12、このバッテリセル12を収容するケース本体11、前記ケース本体11の上部を覆う蓋部材20、前記したストッパ31を有する係合部材30、前記係合部材30を付勢するための押上部材36、前記押上部材36に対して付勢力を与える第1バネ37、前記係合部材30の作動を規制するための作動規制部材40、バッテリセル12を制御するための制御回路基板50、を備えて構成されている。
蓋部材20は、電池パック10の上部を覆う部材であり、ケース本体11に対してネジ固定されることによって他部材を収容するケースを形成するものである。この蓋部材20の両側部には、図4に示すように、前述したガイドレール部21や溝22が形成されている。また、このガイドレール部21及び溝22の終端部の延長線上には、前述したラッチ操作部42を外部に露出させるための操作用開口23が切欠かれて形成されている。また、上面には、前述したストッパ31を突出させるためのラッチ口24が開口している。また、蓋部材20び前面には、前述した残量表示パネル28が設けられている。
係合部材30は、図4に示すように、上部に山形に突出するストッパ31と、ストッパ31の後方に延設されたアーム32と、ストッパ31の下方に設けられた下垂部33と、を備えた部材である。ストッパ31は、前方の面が傾斜して形成されるとともに、後方が略垂直な面として形成されている。また、下垂部33は、下端に行くに従って後方に湾曲しており、突端33aが後方に設けられた当接部41(後述)に臨むように配置される。
押上部材36は、図4に示すように、上部の先端36aが曲面に形成された棒状の部材である。この押上部材36は、曲面に形成された先端36aが係合部材30と当接するとともに、下端に設けられた第1バネ37によって上方に付勢されており、間接的に係合部材30を上方へと付勢している。これにより、係合部材30のストッパ31は、ラッチ口24から突出する方向へと付勢されており、電動工具100の取付部101との接触面において出没可能に配置されている。なお、第1バネ37の下端は、ケース本体11に設けられた第1バネ受け部11aに支持されている。
作動規制部材40は、係合部材30の作動を規制するための部材であり、図4に示すように、操作用開口23から操作可能に露出するラッチ操作部42と、ラッチ操作部42の内側に延出するように設けられた当接部41と、ラッチ操作部42の下方に設けられた支軸部43と、を備えている。この作動規制部材40は、ケース本体11に設けられた作動規制部材受け部11cに対して支軸部43が回動可能に軸支されている。また、この作動規制部材40は、当接部41付近が第2バネ38によって上方に付勢されており、通常時においてはラッチ操作部42が略垂直となる姿勢を保っている。この状態からラッチ操作部42を内方へと押し込み操作すれば、第2バネ38の付勢力に抗ってラッチ操作部42の上部が内側に倒れるように回動し、同時に当接部41が下方に変位するように形成されている。このようにラッチ操作部42を操作することで、前述したストッパ31と電動工具100の取付部101との係合解除を行うことができるように形成されている。なお、第2バネ38の下端は、ケース本体11に設けられた第2バネ受け部11bに支持されている。
本実施形態においては、上記した係合部材30、押上部材36、作動規制部材40などの部材によって、電動工具100の取付部101に電池パック10を係合させるためのラッチ機構が構成されている。このラッチ機構は、ユーザの操作性の観点から前側(電池パック10の取り外し方向寄り)に配設されている。
制御回路基板50は、蓋部材20とバッテリセル12との間に配設される基板であり、図4及び図5に示すように、電動工具100への電力供給に使用する接続端子51aを設けたメイン部51と、バッテリセル12の残量を表示するための残量表示部52と、を有している。
メイン部51は、制御回路基板50の大部分を占める領域であり、上述した接続端子51aのほかにも、バッテリセル12の充放電を制御するための各種の電子部品が実装されている。なお、このメイン部51に実装された接続端子51aは、蓋部材20の上面に形成された接続部20aのスリットの内側に配設されており、この接続部20aのスリットから電動工具100の機器側端子107が入り込むことで、電動工具100の機器側端子107と接続可能となっている。
残量表示部52は、バッテリセル12の残量を表示する3つのLED52aと、バッテリセル12の残量を表示するトリガとなる表示スイッチ52bと、を備えている。表示スイッチ52bが押下されると、バッテリセル12の残量がチェックされ、その結果に応じてLED52aが点灯する。例えば、残量が十分にある場合にはLED52aが3つすべて点灯し、残量がおおよそ半分以下の場合にはLED52aが2つ点灯し、残量がほとんどない場合にはLED52aが1つだけ点灯するなどの制御が行われる。
この制御回路基板50は、残量表示部52が前側にくるように電池パック10の内部に配設され、これにより、残量表示部52が電池パック10の前面に臨むように配設されている。上述したように、残量表示部52の前には残量表示パネル28が位置しているため、LED52aの光はLED窓28bを介して電池パック10の取り外し方向側の面(前面)において視認可能となっている。
また、この制御回路基板50には、図5に示すように、メイン部51と残量表示部52との間に切欠き53が形成されている。この切欠き53は、ラッチ機構と制御回路基板50との干渉を避けるためのものであり、図6に示すように、この切欠き53の内部を通過するようにラッチ機構を配設することで、ラッチ機構と制御回路基板50とが干渉しないように形成されている。本実施形態においては、図8等に示すように、係合部材30や押上部材36の一部が切欠き53の内部を通過するように配設されている。
ところで、上記した係合部材30は、電池パック10の内部において摺動可能かつ揺動可能に支持されている。
すなわち、係合部材30は、図8(c)及び図9に示すように、前方を蓋部材20の支持壁25にサポートされるとともに、後方を当接部41にサポートされており、更に、係合部材30の下方には係合部材30が摺動可能な空間としての摺動スペース10aが設けられている。これにより、係合部材30は、図10及び図11に示すように、支持壁25と当接部41との間を上下に摺動可能となっている。なお、通常時においては、係合部材30は押上部材36(第1バネ37)によって上方へと付勢され、ストッパ31が前記取付部101に対して係合可能となるように付勢されている。そして、この付勢力に抗って係合部材30を摺動させることにより、図10及び図11に示すように、ストッパ31がラッチ口24の内部に没入して退避可能に形成されている。
また、係合部材30は、図8(c)に示すように、通常時においては、作動規制部材40の当接部41が係合部材30の下垂部33の突端33aに臨む位置に配置されることにより揺動が規制されているものの、当接部41が変位することで揺動可能なものである。すなわち、図12(c)に示すように、係合部材30の下垂部33の突端33aの後方には、係合部材30が揺動可能な空間としての揺動スペース10bが設けられている。これにより、ラッチ操作部42を内方へと押し込み操作して当接部41を下方に変位させ、係合部材30の揺動の規制が解除されたときに、係合部材30は揺動可能となるように形成されている。このとき、係合部材30は、図13に示すように回動軸部32aを支点として揺動する。すなわち、係合部材30は、蓋部材20の縦溝27の側面に位置する係合部材受け部26に回動軸部32aが軸支されていることにより、後端部を支点として揺動する。これにより、ストッパ31がラッチ口24の内部に没入して退避するように形成されている。このとき、係合部材30は、第1バネ37の付勢力に抗って押上部材36をやや下方に押しつけながら揺動する。押上部材36の先端36aが曲面となっているのは、係合部材30が揺動する際の摺動抵抗を小さくして、係合部材30の揺動をスムーズにするためである。
次に、上記した電池パック10を電動工具100に取り付ける様子について説明する。
図14に示すように、電池パック10を取付部101に対して取り付け方向D1にスライドさせると、取付部101の先端部102aがストッパ31の傾斜面31aに当接し、この傾斜面31aをスライド方向に押圧する。このスライド方向に加えられた力は、ストッパ31の傾斜面31aによってストッパ31を退避させる方向(下向き)の力に変換され、ストッパ31が内方へと押し込まれる。更に電池パック10を取り付け方向D1にスライドさせると、ストッパ31は完全にラッチ口24の内部に没入して退避させられる。
更に電池パック10を取り付け方向D1にスライドさせ、ストッパ31が被係合部106の位置に来るまでスライドさせると、ストッパ31が取付部101(被係合部106)に対して係合可能となるように付勢されているため、図15に示すように、被係合部106に対してストッパ31が係合し、取り付けが完了する。
なお、ストッパ31の後面は略垂直であるため、電池パック10を取り外し方向D2にスライドさせる力が働いたとしても、このスライド方向に働く力がストッパ31を退避させる方向の力に変換される(下向きの分力が加わる)ことはない。このため、係合部材30の揺動が規制されている状態においてはストッパ31を退避させることはできないため、電池パック10が取付部101から外れることはない。
次に、上記した電池パック10を電動工具100から取り外す様子について説明する。
電池パック10を電動工具100から取り外す際には、まずラッチ操作部42を操作して係合部材30の揺動の規制を解除する。
係合部材30の揺動の規制を解除した上で電池パック10を取付部101から取り外す方向D2にスライドさせると、図16に示すように、取付部101の被係合部106の後部(取り外し方向D2に見れば前部)がストッパ31の垂直面31bに当接してスライド方向に押圧する。これにより、係合部材30が揺動し、ストッパ31が内方へと押し込まれる。更に電池パック10を取り外し方向D2にスライドさせると、ストッパ31は完全にラッチ口24の内部に没入して退避させられる。これにより、被係合部106とストッパ31とのが係合が解除され、電池パック10を取付部101から取り外すことができる。なお、取り外しが完了すれば、第1バネ37の付勢力により、係合部材30は図8に示すような通常時の位置に戻る。
本実施形態は上記の通りであり、制御回路基板50は、電動工具100への電力供給に使用する接続端子51aを設けたメイン部51と、バッテリセル12の残量を表示するための残量表示部52と、を有しているため基板全体としての強度が確保され、残量表示部52用の基板を設けていないので、部品点数を増やす必要がなく、コストを抑制できる。また、メイン基板と残量表示部52用の基板とをつなぐ線の断線などを考慮する必要がない。
また、メイン部51と残量表示部52との間に切欠き53が形成され、該切欠き53の内部を通過するようにラッチ機構が配設されているため、ラッチ機構を電池パック10の取り外し方向寄りに配設した場合でもラッチ機構と制御回路基板50とが干渉しない。よって、ラッチ機構の操作性と残量表示部52の視認性とを両立することができるとともに、残量表示部52を設けたことによるラッチ機構の自由度の制限を最小限に抑えることができる。
なお、上記した実施形態においては、ラッチ操作部42の操作によってストッパ31が揺動可能となるラッチ機構を例に挙げたが、本発明の実施形態としてはこれに限らない。例えば、ラッチ操作部42の操作によってストッパ31が直接的に揺動又は摺動することにより、ストッパ31と取付部101との係合解除を行うような態様としてもよい。
また、上記した実施形態においては、制御回路基板50に孔状の切欠き53を設けることとしているが、本発明の実施形態としてはこれに限らず、一部が開放したような形状の切欠き53を設けて、この切欠き53の内部を通過するようにラッチ機構を配設してもよい。
また、上記した実施形態においては、ラッチ機構のうちで係合部材30や押上部材36の一部が切欠き53の内部を通過することしたが、本発明の実施形態としてはこれに限らない。すなわち、ラッチ機構の構造や制御回路基板50の形状に応じて、適宜切欠き53の形状や切欠き53を通過するラッチ機構の部位を調整すればよい。
また、上記した実施形態においては、蓋部材20の上面のラッチ口24からストッパ31を突出させて、取付部101の被係合部106と係合させる構成としたが、これに限らない。例えば、蓋部材20の両側の溝22の位置にストッパ31を突出させた構成にするとともに、取付部101のスライド溝105に被係合部106を設けることによって、ストッパ31と被係合部106とを係合させる構成としてもよい。この態様においても、ラッチ操作部42でストッパ31を退避可能に構成すればよい。
また、上記した実施形態においては、ラッチ操作部42を電池パック10の両側に設けたが、これに限らず、側部以外の位置にラッチ操作部42を配置してもよい。
また、上記した実施形態においては、ラッチ操作部42は押し込み操作により作動することとしたが、これに限らない。例えば、ラッチ操作部42を上下にスライドさせたり、回動させたりすることによってストッパ31と取付部101との係合解除を行うような態様としてもよい。
10 電池パック
10a 摺動スペース
10b 揺動スペース
11 ケース本体
11a 第1バネ受け部
11b 第2バネ受け部
11c 作動規制部材受け部
12 バッテリセル
13 電池
20 蓋部材
20a 接続部
21 ガイドレール部
22 溝
23 操作用開口
24 ラッチ口
25 支持壁
26 係合部材受け部
27 縦溝
28 残量表示パネル
28a ボタン部
28b LED窓
30 係合部材
31 ストッパ
31a 傾斜面
31b 垂直面
32 アーム
32a 回動軸部
33 下垂部
33a 突端
36 押上部材
36a 先端
37 第1バネ
38 第2バネ
40 作動規制部材
41 当接部
42 ラッチ操作部
43 支軸部
50 制御回路基板
51 メイン部
51a 接続端子
52 残量表示部(情報表示部)
52a LED
52b 表示スイッチ
53 切欠き
100 電動工具
101 取付部
102 底盤
102a 先端部
103 側下垂部
104 案内凸条
105 スライド溝
106 被係合部
107 機器側端子
D1 取り付け方向
D2 取り外し方向

Claims (1)

  1. 象機器の取付部に対してスライドさせて着脱可能な電池パックであって、
    バッテリセルと、
    前記バッテリセルを制御するための制御回路基板と、
    前記対象機器の取付部に電池パックを係合させるためのラッチ機構と、
    を備え、
    前記ラッチ機構は、前記対象機器の取付部との接触面において出没可能に配置されるストッパと、前記ストッパと前記対象機器の取付部との係合解除操作を行うためのラッチ操作部と、を有し、
    前記制御回路基板は、前記対象機器への電力供給に使用する接続端子を設けたメイン部と、前記バッテリセルの情報を表示するための情報表示部と、を有し、
    前記制御回路基板は、前記情報表示部が電池パックの取り外し方向側の面において視認可能となるように配設されるとともに、前記メイン部と前記情報表示部との間に切欠きが形成され、該切欠きの内部を通過するように前記ラッチ機構が配設されていることを特徴とする、電池パック。
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