JPWO2016121461A1 - 電池パック及び電動工具 - Google Patents

Abstract

全体サイズの大型化を抑制しつつ基板の大型化に対応可能な電池パックを提供するため、電池パックの上ケース４には、電池パックを装着先の機器に係止するラッチ部材２０が設けられる。ラッチ部材２０は、装着先の機器のラッチ受部と係合する爪部２１と、ラッチ部材２０を上ケース４の内側に向けて押し込むための操作部２２と、爪部２１及び操作部２２を連結する連結部２３とを含む。連結部２３には第１の凹部２３ａが設けられる。ラッチ部材２０が上ケース４の内側に向けて押し込まれると、基板７と垂直な方向から見て、基板７と連結部２３の第１の凹部２３ａが互いに重なる。

Description

本発明は、例えばコードレス電動工具に着脱可能に装着される電池パック及び電動工具に関する。

コードレス電動工具は、駆動源であるモータに電力を供給するための電池パックを着脱自在に装着する。電池パックは、充電可能なリチウム電池等の二次電池セルを内蔵する。電池パックは、例えば、工具本体のハンドル部の下端部（電池取付部）に、レール部に沿って横方向にスライドさせて装着され、ラッチ機構により装着状態が維持される。具体的には、電池パックに設けられたラッチ部材の爪部と、工具本体に設けられたラッチ凹部とが係合し、電池パックが工具本体から外れないようになっている。

特開２００２−２６０６１９号公報

近年、電池パックの大容量化が進んでおり、マイコン等のＩＣを内蔵する電池パックが増えている。これに伴い、電池パックに設けられる基板を大きくする必要が出てきているが、電池パック内に余分なスペースはほとんど無い。一方、基板を大きくするために電池パックが大型化するのは望ましくない。

本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、全体サイズの大型化を抑制しつつ基板の大型化に対応可能な電池パックを提供することにある。

本発明のある態様は、電池パックである。この電池パックは、電池ケースと、前記電池ケースに収容された電池セル及び基板と、前記電池ケースに設けられたラッチ部材と、前記ラッチ部材を前記電池ケースから外側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、前記ラッチ部材は、前記電池ケースから外側に突出した爪部と、前記付勢手段による付勢に抗して前記ラッチ部材を前記電池ケースの内側に向けて押し込むための操作部と、前記電池ケース内を通って前記爪部と前記操作部とを連結する連結部と、を含み、前記連結部に第１の凹部が設けられ、前記ラッチ部材が前記電池ケースの内側に向けて押し込まれると、前記基板と垂直な方向から見て、前記基板と前記連結部の前記第１の凹部が互いに重なる。

前記基板の、前記連結部の前記第１の凹部と重なる部分に、素子が搭載され又はパターンが形成されていてもよい。

前記ラッチ部は、前記連結部と反対側において前記操作部から前記電池ケース内に延びるガイド部を含み、前記ガイド部に第２の凹部が設けられ、前記ラッチ部材が前記電池ケースの内側に向けて押し込まれると、前記基板と垂直な方向から見て、前記基板と前記ガイド部の前記第２の凹部が互いに重なってもよい。

前記ラッチ部材と前記基板が相互に接触しなくてもよい。

前記ラッチ部材は、前記付勢手段の両側においてそれぞれ前記電池ケースに接触することで、前記基板と垂直な方向から見た回動範囲が規制されてもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

本発明によれば、全体サイズの大型化を抑制しつつ基板の大型化に対応可能な電池パックを提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る電池パック１の分解斜視図。 電池パック１の上ケース４の、ラッチ部材２０を取り付けた状態の下方斜視図。 図２のＡ−Ａ要部拡大断面図。 電池パック１のラッチ部材２０の第１の斜視図。 同第２の斜視図。 同第３の斜視図。 同第４の斜視図。 上ケース４の、ラッチ部材２０が押し込まれていない状態の底面図。 上ケース４の、ラッチ部材２０が押し込まれた状態の底面図。 図９のＢ−Ｂ断面図。 図１２及び図１３に示す断面図における切断面説明図。 ラッチ部材２０が右回りに回動した状態における上ケース４の、図１１のＣ−Ｃ線で切断した要部断面図。 ラッチ部材２０が左回りに回動した状態における、図１１のＤ−Ｄ線で切断した上ケース４の要部断面図。 比較例に係る電池パックにおいてラッチ部材８２０が右回りに回動した状態における上ケース８０４の要部断面図。 比較例に係る電池パックにおいてラッチ部材８２０が左回りに回動した状態における上ケース８０４の要部断面図。 電動工具に対する電池パック１の装着説明図。 図１６に示す電動工具の電池取付部１０ｂの拡大図。 本発明の実施の形態２に係る電池パック２の分解斜視図。 電池パック２の上ケース４の、ラッチ部材２０を取り付けた状態の底面図。 上ケース４の下方斜視図。 電池パック２のラッチ部材２０の第１の斜視図。 同第２の斜視図。 電池パック２のプレート９の斜視図。 図１９のＥ−Ｅ断面図。 上ケース４の、ラッチ部材２０が押し込まれていない状態の底断面図。 上ケース４の、ラッチ部材２０が押し込まれた状態の底断面図。 図１９のＦ−Ｆ断面図。 ラッチ部材２０が右回りに回動した状態における上ケース４の底面図。 本発明の実施の形態３に係る電池パックの上ケース４の底面図。

以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

実施の形態１ 図１は、本発明の実施の形態１に係る電池パック１の分解斜視図である。本図において上下方向を定義する。図２は、電池パック１の上ケース４の、ラッチ部材２０を取り付けた状態の下方斜視図である。図３は、図２のＡ−Ａ要部拡大断面図である。図４は、ラッチ部材２０の第１の斜視図であり、図５は同第２の斜視図、図６は同第３の斜視図、図７は同第４の斜視図である。

電池パック１は、例えばコードレス電動工具に着脱可能に装着され、駆動源であるモータに電力を供給する。電池パック１は、電池ケース３と、電池セル６と、基板７と、付勢手段としてのスプリング８と、プレート（スプリングガイド部材）９と、ラッチ部材２０と、を備える。電池ケース３は、上ケース４及び下ケース５を組み合わせたものである。図１に示すように、上ケース４は、左右両側にそれぞれ、電池側レール部４ａ及び電池側係合溝部４ｂを有する。電池側レール部４ａ及び電池側係合溝部４ｂは、電池パック１を機器にスライド装着する際のガイドとなる。

電池セル６及び基板７は、電池ケース３に収容される。電池セル６は、例えば充電可能なリチウム電池等の二次電池セルである。基板７には、マイコンや保護回路等のＩＣや各種素子（電子部品）が搭載され、また導電パターンが形成される。スプリング８は、ラッチ部材２０を上ケース４から外側に向けて付勢する。プレート９は、上ケース４にネジ止め等により固定され、上ケース４と共にスプリング８を支持（ガイド）する。ラッチ部材２０は、上ケース４の両側面にそれぞれ設けられ、電池パック１を装着先の機器（例えば電動工具）に係止する。なお、２つのラッチ部材２０は相互に面対称形状であり、図４〜図７は一方の（図１の左側に現れる）ラッチ部材２０を図示している。

図４〜図７に示すように、ラッチ部材２０は、爪部２１と、操作部２２と、連結部（腕部）２３と、ガイド部（案内リブ）２４と、を含む。爪部２１は、上ケース４の電池側係合溝部４ｂから外側に突出し、装着先の機器のラッチ受部（ラッチ凹部）に引っ掛かる（係合する）ことで、電池パック１を装着先の機器に係止する。操作部２２は、上ケース４から外側に突出する。使用者が操作部２２を押すと、スプリング８の付勢に抗してラッチ部材２０が上ケース４の内側に押し込まれ（スライド移動し）、ラッチ部材２０の爪部２１と装着先の機器のラッチ受部との係合が解除され、電池パック１を装着先の機器から取り外すことができる。

連結部２３は、上下方向から見て例えば略Ｌ字状であり、上ケース４内を通って爪部２１と操作部２２とを連結する。連結部２３には、第１の凹部（段差部）２３ａ及び回り止め用リブ２３ｂが設けられる。第１の凹部２３ａは、後述のように、ラッチ部材２０が上ケース４の内側に向けて押し込まれた際にラッチ部材２０と基板７が相互に干渉することを防止する。回り止め用リブ２３ｂは、後述のように、ラッチ部材２０が回動した際に上ケース４の回り止め用リブ（案内リブ）４ｃと係合してラッチ部材２０の回動を規制する。

ガイド部２４は、連結部２３と反対側において操作部２２から上ケース４内に延び、後述のように、ラッチ部材２０が回動した際に上ケース４の回り止め用リブ（案内リブ）４ｄと係合してラッチ部材２０の回動を規制する。ガイド部２４には、第２の凹部（段差部）２４ａ及び係止凸部２４ｂが設けられる。第２の凹部２４ａは、後述のように、ラッチ部材２０が上ケース４の内側に向けて押し込まれた際にラッチ部材２０と基板７が相互に干渉することを防止する。係止凸部２４ｂは、上ケース４の内壁と係合し、連結部２３と共にラッチ部材２０を上ケース４に係止する。

図８は、上ケース４の、ラッチ部材２０が押し込まれていない状態の底面図である。図９は、上ケース４の、ラッチ部材２０が押し込まれた状態の底面図である。なお、図８及び図９では、ラッチ部材２０をハッチングにより強調表示している。図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。図８〜図１０に示すように、ラッチ部材２０が上ケース４の内側に向けて押し込まれると、基板７と垂直な方向から見て、基板７とラッチ部材２０の連結部２３の第１の凹部２３ａが互いに重なる。同様に、基板７とラッチ部材２０のガイド部２４の第２の凹部２４ａも互いに重なる。ラッチ部材２０と基板７は好ましくは相互に接触しない。基板７の、連結部２３の第１の凹部２３ａと重なる部分には、好ましくは素子７ａが搭載され、また必要に応じて不図示の導電パターンが形成される。基板７の、ガイド部２４の第２の凹部２４ａと重なる部分にも、不図示の素子が搭載され又は不図示の導電パターンが形成されてもよい。

図１１は、図１２及び図１３に示す断面図における切断面説明図である。図１２は、ラッチ部材２０が右回りに回動した状態における上ケース４の、図１１のＣ−Ｃ線で切断した要部断面図である。図１３は、ラッチ部材２０が左回りに回動した状態における、図１１のＤ−Ｄ線で切断した上ケース４の要部断面図である。なお、図１２及び図１３では、ラッチ部材２０をハッチングにより強調表示している。図１２に示すように、ラッチ部材２０が下方から見て右回りに回動すると、ラッチ部材２０の連結部２３の回り止め用リブ２３ｂが上ケース４の回り止め用リブ４ｃと接触し、かつラッチ部材２０のガイド部２４の先端角部が上ケース４の回り止め用リブ４ｄと接触し、それ以上の右回りの回動が規制される。図１３に示すように、ラッチ部材２０が下方から見て左回りに回動すると、ラッチ部材２０の連結部２３が上ケース４の回り止め用リブ（案内リブ）４ｅと接触し、かつラッチ部材２０のガイド部２４の中間角部（凸部）が上ケース４の回り止め用リブ４ｄと接触し、それ以上の左回りの回動が規制される。このように、ラッチ部材２０は、操作部２２（スプリング８）の両側においてそれぞれ上ケース４の回り止め用リブに接触することで、基板７と垂直な方向（上下方向）から見た回動範囲が規制される。

図１４は、比較例に係る電池パックにおいてラッチ部材８２０が右回りに回動した状態における上ケース８０４の要部断面図である。図１５は、比較例に係る電池パックにおいてラッチ部材８２０が左回りに回動した状態における上ケース８０４の要部断面図である。これらの図に示すように、比較例では、上ケース８０４とラッチ部材８２０との接触点が片側に寄っており、２箇所の接触部間の距離が短いため、大きな摩擦が発生し、コンクリートなどの粉塵が接触部に入り込んだ状態でラッチ部材８２０を操作すると接触部に傷がつき、操作性が悪くなってしまう問題があった。これに対し本実施の形態では、上ケース４とラッチ部材２０との接触点が操作部２２に対して両側に分かれ、２箇所の接触部間の距離が長いため、粉塵侵入による操作性悪化が抑制される。

図１６は、電動工具に対する電池パック１の装着説明図である。図１７は、図１６に示す電動工具の電池取付部１０ｂの拡大図である。電動工具のハウジング１０は、モータ等を内蔵する筒状部１０ｅを有し、筒状部１０ｅの中間部からハンドル部１０ａが下方に延びる。ハンドル部１０ａの下端部には、電池取付部１０ｂが設けられる。電池取付部１０ｂの両内側面にはそれぞれ、工具側レール部１０ｃ及び工具側係合溝部１０ｆが設けられる。工具側レール部１０ｃには、電池パック１のラッチ部材２０の爪部２１と係合するラッチ凹部（ラッチ受部）１０ｄが設けられる。電池パック１を電池取付部１０ｂに取り付ける際には、電池パック１の電池側係合溝部４ｂに電池取付部１０ｂの工具側レール部１０ｃが進入するように電池パック１をハウジング１０に対して横方向（上下方向と略垂直な方向）に、すなわち電池側レール部４ａの長手方向に沿ってスライドさせていき、ラッチ部材２０の爪部２１と電動工具のラッチ凹部１０ｄとを係合させる。

本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。

(1) ラッチ部材２０の連結部２３が第１の凹部２３ａを有し、ラッチ部材２０が上ケース４の内側に向けて押し込まれると基板７と垂直な方向から見て基板７と第１の凹部２３ａが互いに重なり、基板７と連結部２３の相互干渉が防止されるため、第１の凹部２３ａを有さない従来のラッチ部材と異なり、電池パック１の全体サイズの大型化を抑制しつつ基板７の大型化に対応可能となる。ラッチ部材２０のガイド部２４が第２の凹部２４ａを有することも同様の効果を奏する。

(2) ラッチ部材２０の連結部２３に第１の凹部２３ａを設けることで基板７の大型化に対応しているため、連結部の肉厚を全体的に薄くする場合と異なり、ラッチ部材２０の機械的強度を高くすることができる。すなわち、連結部の肉厚を全体的に薄くした構成であると、電池パック１の落下等により衝撃が加わった際に連結部に大きな曲げ応力が加わり連結部が破損する可能性があるが、本実施の形態では、連結部２３は第１の凹部２３ａの上方が圧肉部となっているため、衝撃による連結部２３の破損を抑制することができる。

(3) ラッチ部材２０を押し込んでもラッチ部材２０と基板７が相互に接触しないため、ラッチ部材２０の操作により基板７に力が加わらず、ラッチ部材２０の操作による基板７の破損を抑制できる。

(4) 基板７は、連結部２３の第１の凹部２３ａと重なる部分に素子７ａを搭載しており、第１の凹部２３ａによって拡幅可能となった部分を有効に利用して多機能化ないし高機能化が可能となる。

(5) ラッチ部材２０が操作部２２の両側においてそれぞれ上ケース４に接触し、２箇所の接触部間の距離を長く確保できるため、粉塵侵入による操作性悪化を抑制することができる。

実施の形態２ 図１８は、本発明の実施の形態２に係る電池パック２の分解斜視図である。図１９は、電池パック２の上ケース４の、ラッチ部材２０を取り付けた状態の底面図である。図２０は、上ケース４の下方斜視図である。図２１は、電池パック２のラッチ部材２０の第１の斜視図である。図２２は、同第２の斜視図である。図２３は、電池パック２のプレート９の斜視図である。図２４は、図１９のＥ−Ｅ断面図である。図２５は、上ケース４の、ラッチ部材２０が押し込まれていない状態の底断面図である。図２６は、上ケース４の、ラッチ部材２０が押し込まれた状態の底断面図である。図２７は、図１９のＦ−Ｆ断面図である。図２８は、ラッチ部材２０が右回りに回動した状態における上ケース４の底面図である。

本実施の形態では、実施の形態１と異なり、ラッチ部材２０が軸部２２ａを有する。軸部２２ａは、操作部２２から上ケース４の内側に向けて延びる。操作部２２の軸部２２ａの周囲は、スプリング座面２２ｂとなっている。上ケース４は、ラッチ部材２０の軸部２２ａを受けるラッチ軸受け面４ｆを有する。プレート９は、上ケース４のラッチ軸受け面４ｆと共にラッチ部材２０の軸部２２ａを受けるラッチ軸受け面９ｂを有する。上ケース４のプレート合わせ面４ｇと、プレート９の上ケース合わせ面９ａとが相互に接触する。図２０に現れる上ケース４のラッチ用開口部４ｈは、ラッチ部材２０の操作部２２を上ケース４の外側に延出させるものである。

図２５及び図２６に示すように、ラッチ部材２０は、軸部２２ａが上ケース４とプレート９にガイドされ、軸部２２ａの長さ方向に沿ってスライドする。また、図２８に示すように、ラッチ部材２０が回動すると、軸部２２ａの両側がそれぞれ上ケース４に接触し、それ以上の回動が規制される。なお、図２８ではラッチ部材２０が下方から見て右回りに回動した場合を示しているが、左回りに回動した場合も同様に軸部２２ａの両側がそれぞれ上ケース４に接触する。

本実施の形態では、実施の形態１と比較してラッチ部材２０が回動した際の２箇所の接触部の距離は短くなるものの、接触部となる軸部２２ａは粉塵が侵入しにくい部分であるため、粉塵侵入による操作性悪化が起こりにくい。本実施の形態のその他の点は実施の形態１と同様であり、同様の効果を奏することができる。

以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。

ラッチ部材２０の連結部２３の第１の凹部２３ａ及びガイド部２４の第２の凹部２４ａは、実施の形態で示したような段差形状（断面Ｌ字状）に限定されず、例えば溝状（断面コの字状）であってもよい。基板７の大型化への対応という観点では、ラッチ部材２０が回動した際の２箇所の接触部は、図１４及び図１５に示す比較例と同様であってもよい。

また、上記した実施の形態１及び２では、ラッチ部材２０は上ケース４に対して平行に移動するように構成したが、図２９に示すように、回動式のラッチ部材３０であってもよい。図２９は上ケース４の底面図であり、ラッチ部材３０を上ケース４の内側に押した状態を示している。ラッチ部材３０は操作部３１を上ケース４側に押し込むと、爪部３３が回動軸３２を中心に上ケース４側に回動する。ラッチ部材３０は、回転軸３２に支持される軸部３４と、軸部３４と爪部３３とを連結する連結部３５と、ラッチ部材３０を上ケース４の外側に付勢するスプリング３７とを有する。この連結部３５にも上記した実施の形態の凹部（段差部）２３ａと同様に凹部３６を設けることで、上記した実施の形態と同様の効果を奏することができる。

１,２…電池パック、３…電池ケース、４…上ケース、４ａ…電池側レール部、４ｂ…電池側係合溝部、４ｃ,４ｄ,４ｅ…回り止め用リブ（案内リブ）、４ｆ…ラッチ軸受け面、４ｇ…プレート合わせ面、４ｈ…ラッチ用開口部、５…下ケース、６…電池セル、７…基板、７ａ…素子、８…スプリング（付勢手段）、９…プレート（スプリングガイド部材）、９ａ…上ケース合わせ面、９ｂ…ラッチ軸受け面、１０…ハウジング、１０ａ…ハンドル部、１０ｂ…電池取付部、１０ｃ…工具側レール部、１０ｄ…ラッチ凹部（ラッチ受部）、１０ｅ…筒状部、１０ｆ…工具側係合溝部、２０…ラッチ部材、２１…爪部、２２…操作部、２２ａ…軸部、２２ｂ…スプリング座面、２３…連結部（腕部）、２３ａ…第１の凹部（段差部）、２３ｂ…回り止め用リブ、２４…ガイド部（案内リブ）、２４ａ…第２の凹部（段差部）、２４ｂ…係止凸部、３０…ラッチ部材、３１…操作部、３２…回動軸、３３…爪部、３４…軸部、３５…連結部、３６…凹部、８０４…上ケース、８２０…ラッチ部材

Claims (5)

1. 電池ケースと、
   前記電池ケースに収容された電池セル及び基板と、
   前記電池ケースに設けられたラッチ部材と、
   前記ラッチ部材を前記電池ケースから外側に向けて付勢する付勢手段と、を備え、
   前記ラッチ部材は、前記電池ケースから外側に突出した爪部と、
   前記付勢手段による付勢に抗して前記ラッチ部材を前記電池ケースの内側に向けて押し込むための操作部と、
   前記電池ケース内を通って前記爪部と前記操作部とを連結する連結部と、を含み、
   前記連結部に第１の凹部が設けられ、前記ラッチ部材が前記電池ケースの内側に向けて押し込まれると、前記基板と垂直な方向から見て、前記基板と前記連結部の前記第１の凹部が互いに重なる、電池パック。
2. 前記基板の、前記連結部の前記第１の凹部と重なる部分に、素子が搭載され又はパターンが形成されている、請求項１に記載の電池パック。
3. 前記ラッチ部は、前記連結部と反対側において前記操作部から前記電池ケース内に延びるガイド部を含み、
   前記ガイド部に第２の凹部が設けられ、前記ラッチ部材が前記電池ケースの内側に向けて押し込まれると、前記基板と垂直な方向から見て、前記基板と前記ガイド部の前記第２の凹部が互いに重なる、請求項１又は２に記載の電池パック。
4. 前記ラッチ部材と前記基板が相互に接触しない、請求項１から３のいずれか一項に記載の電池パック。
5. 前記ラッチ部材は、前記付勢手段の両側においてそれぞれ前記電池ケースに接触することで、前記基板と垂直な方向から見た回動範囲が規制される、請求項１から４のいずれか一項に記載の電池パック。

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