KR20180000909U - 플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는 전동공구 - Google Patents

Abstract

본 고안은 배터리 팩을 그립부 안에 플러그 인 방식으로 탈착 가능하게 결합하는 전동공구에 관한 것으로서, 상기 배터리 팩은 2×2 배치로 배열된 네 개의 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 팩이 상기 그립부 안에 끼워져 결합되었을 때 상기 배터리 셀의 상단면이 상기 그립부에 오목하게 형성된 파지 오목부 아래에 위치하는 것을 특징으로 한다.

Description

플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는 전동공구{Power tool having plug in type battery pack}

본 고안은 배터리 팩을 구비하는 전동공구에 관한 것으로서, 전동공구의 그립부 안에 플러그 인 방식으로 결합되는 배터리 팩의 배터리 셀 개수를 네 개로 늘리면서도 그립감을 악화시키지 않고 작업 조작성까지 개선할 수 있는 플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는 전동공구에 관한 것이다.

전동공구는 내장된 배터리 또는 외부에서 공급되는 전원에 의하여 작동되는 모터가 케이스 내부에 장착되고, 모터의 회전축으로부터 연장된 공구장착용 소켓에 드릴, 드라이버, 그라인더 또는 원형 톱 등의 각종 공구를 장착한 구조로 이루어진다.

전동공구는 모터의 힘으로 공구를 작동시키기 때문에 수동공구에 비교할 수 없을 정도로 작업 효율이 뛰어나고, 따라서 요즘에는 일반 가정에서도 전동공구를 구입하여 사용하는 경우가 늘어나고 있다.

근래의 작업 현장에서는 전동공구 중에서도 배터리 팩을 착탈식으로 갈아끼우면서 장시간 동안 작업할 수 있는 휴대형 전동공구가 널리 사용되고 있다. 배터리 팩을 사용하는 전동공구는 전원 케이블을 외부전원에 연결하지 않고도 자유롭게 이동하면서 사용할 수 있기 때문에 작업 편의성이 매우 뛰어나지만, 작업 가능시간은 배터리 팩의 충전용량에 의해 결정되기 때문에 충전 없이 장시간 사용하기에는 한계가 있다. 따라서, 장시간 작업을 하기 위해서는 보조 배터리 팩을 몇 개씩 준비할 필요가 있는데, 일 회 충전으로 작업할 수 있는 시간을 늘리고 준비해야 할 보조 배터리 팩의 개수를 줄이기 위해서는 결국 배터리 팩을 크게 만드는 것이 유리하다.

특허문헌 1은 종래 가장 널리 사용되어 왔던 전동공구용 배터리 팩에 관한 것이다. 특허문헌 1의 도면 5를 참조하면, 전동공구의 그립부 하단에 커다란 배터리 팩을 슬라이드 방식으로 탈착하는 종래의 전동공구를 볼 수 있다. 그런데, 이러한 종래의 전동공구는 그립부의 하단에 무거운 배터리 팩이 달려있기 때문에 작업자가 장시간 작업을 하면 손과 팔의 피로도가 심해지는 문제가 있다. 작업자의 피로도는 작업효율에 나쁜 영향을 미치고 안전사고를 유발할 우려도 크기 때문에 이에 대한 개선이 요구되어 왔다.

도 1은 이러한 종래 대부분의 전동공구에 있어 그립부 하단에 커다란 배터리 팩을 슬라이드 방식으로 탈착하는 구조에서 벗어나, 그립부(3) 안으로 배터리 팩(4)을 삽입하는 방식으로 탈착하는 새로운 구조로 만들어진 전동공구(1)의 일례를 도시하고 있다. 이와 같이, 그립부(3) 안으로 배터리 팩(4)을 삽입하는 방식은 플러그 인 방식이라 부를 수 있는데, 이처럼 그립부(3) 안으로 무거운 배터리 팩(4)을 끼워넣으면 배터리 팩(4)의 무게가 작업자의 손 전체에 걸쳐 분산되기 때문에 작업자가 느끼는 무게감이 예전에 비해 상당히 개선되는 효과가 있다.

그러나, 그립부의 크기는 작업자가 편안하게 손으로 움켜잡을 수 있는 정도의 크기로 제한되기 때문에, 그립부 안에 끼워지는 배터리 팩의 크기는 줄어들 수밖에 없다. 즉, 특허문헌 1과 같은 종래의 전동공구에 사용되는 배터리 팩에는 네 개의 배터리 셀이 들어가는데(특허문헌 2 참조), 도 1의 플러그 인 방식의 배터리 팩(4)에는 세 개의 배터리 셀(5)을 넣는 것이 한계였다. 이는 네 개의 배터리 셀로 배터리 팩을 구성하면 그립부의 크기가 손으로 잡기에는 부적당할 정도로 커지기 때문이다.

또한, 도 1의 플러그 인 방식의 배터리 팩(4)은 배터리 셀(5)의 개수가 줄어듦에 따라 종래에 비해 배터리 팩(4) 자체의 무게가 줄어드는 것은 물론 그립부(3)에서 무게가 분산되기 때문에 오히려 작업하기가 어색할 정도로 무게감이 너무 떨어지는 경향도 있다. 즉, 그립부(3) 위쪽의 전동공구 본체(2)의 무게에 비해 그립부(3)에서의 무게감이 너무 가볍기 때문에 편중된 무게중심으로 인해 작업성이 나빠지는 문제점도 제기되었다.

따라서, 플러그 인 방식의 배터리 팩을 가진 전동공구에 있어, 충전 용량을 종래 수준으로 회복시키면서도 그립감은 떨어뜨리지 않고, 나아가 작업성을 위해 무게중심을 낮춘다는 측면에서 배터리 팩을 개선할 필요성이 매우 높다.

한국공개특허 제10-2015-0101626호 (2015.09.04 공개) 한국등록실용신안 제20-0476198호 (2015.02.06 공고)

본 고안은 위와 같은 문제를 해결하기 위한 것으로서, 플러그 인 방식의 배터리 팩을 가진 전동공구의 충전 용량을 종래 수준으로 회복시키면서도 그립감은 양호하게 유지하는 것은 물론 작업성까지 개선할 수 있는 새로운 구조의 전동공구를 제공하는 것에 그 목적이 있다.

본 고안은 배터리 팩을 그립부 안에 플러그 인 방식으로 탈착 가능하게 결합하는 전동공구에 관한 것으로서, 상기 배터리 팩은 2×2 배치로 배열된 네 개의 배터리 셀을 포함하고, 상기 배터리 팩이 상기 그립부 안에 끼워져 결합되었을 때, 상기 배터리 셀의 상단면이 상기 그립부에 오목하게 형성된 파지 오목부 아래에 위치하는 것을 특징으로 한다.

본 고안의 일 실시형태에 따르면, 상기 2×2 배치로 배열된 네 개의 배터리 셀은 정사각형 배치를 이룬다.

그리고, 본 고안은 상기 배터리 팩의 하단면에 결합되는 무게추를 더 포함할 수 있다.

여기서, 상기 무게추는 상기 배터리 팩의 하단면에 대해 슬라이드 방식으로 탈착 가능하게 결합할 수 있다.

상기와 같은 구성을 가진 본 고안의 전동공구는 배터리 팩을 플러그 인 방식으로 그립부 안에 끼워넣는 구조로 되어 있으면서도 배터리 팩이 네 개의 배터리 셀을 포함하고 있어 종래 슬라이드 방식의 배터리 팩을 가진 전동공구 대비 동등 수준의 충전 용량을 확보하는 한편, 그립부를 길게 만드는 동시에 배터리 셀의 상단면이 그립부에 오목하게 형성된 파지 오목부 아래에 위치하도록 함으로써 그립감이 저하되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

또한, 본 고안의 전동공구는 종래의 플러그 인 방식의 배터리 팩을 구비한 전동공구에 비해 그립부를 길게 형성하였기 때문에 그립부에서의 무게중심이 낮아져 보다 안정적으로 전동공구를 조작하는 것이 가능해진다.

아울러 배터리 팩의 하단에 무게추를 추가 장착할 수 있게 되어 있어, 사용자가 자신의 취향에 맞게 무게중심을 조절하여 사용하는 것이 가능해진다.

도 1은 종래의 플러그 인 방식의 배터리 팩을 구비한 전동공구의 일례를 도시한 도면.
도 2는 본 고안에 따른 플러그 인 방식의 배터리 팩을 구비한 전동공구를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 전동공구 그립부 안에 배터리 팩이 배치되는 구조를 도시한 도면.
도 4는 배터리 팩의 하단에 무게추를 추가할 수 있는 본 고안의 일 실시형태를 도시한 도면.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시형태에 대하여 상세히 설명한다.

본 고안의 실시형태를 설명함에 있어서 당업자라면 자명하게 이해할 수 있는 공지의 구성에 대한 설명은 본 고안의 요지를 흐리지 않도록 생략될 것이다. 또한 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 부여할 것이며, 도면을 참조할 때에는 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등이 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있음을 고려하여야 한다.

그리고, 본 고안의 실시예의 구성 요소를 설명하는 데 있어서, 제 1, 제 2, A, B, (a), (b) 등의 용어를 사용할 수 있다. 이러한 용어는 그 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하기 위한 것일 뿐, 그 용어에 의해 해당 구성 요소의 본질이나 차례 또는 순서 등이 한정되지 않는다. 어떤 구성 요소가 다른 구성요소에 "연결", "결합" 또는 "접속"된다고 기재된 경우, 그 구성 요소는 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되거나 접속될 수 있지만, 각 구성 요소 사이에 또 다른 구성 요소가 개재되면서 간접적으로 "연결", "결합" 또는 "접속"될 수도 있다고도 이해되어야 할 것이다.

도 2는 본 고안에 따른 플러그 인 방식의 배터리 팩을 구비한 전동공구를 도시한 사시도로서, 이를 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명한다.

본 고안은 배터리 팩(20)을 그립부(14) 안에 플러그 인 방식으로 탈착 가능하게 결합하는 전동공구(10)에 관한 것이다.

여기서, 본 고안의 전동공구(10)에 적용되는 배터리 팩(20)은 네 개의 배터리 셀(22)을 포함하고 있으며, 이에 따라 전술한 특허문헌 2와 같은 종래의 전동공구와 동일하게 하나의 배터리 팩(20)에 네 개의 배터리 셀(22)이 구비됨으로써 도 1의 종래 플러그 인 방식의 배터리 팩을 구비한 전동공구보다 배터리 팩(20)의 충전용량을 증대시키는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 배터리 팩(20)의 충전용량을 늘리게 되면 일 회 충전으로 작업할 수 있는 시간을 연장시키는 것은 물론 준비해야 할 보조 배터리 팩(20)의 개수를 줄일 수 있게 되어 장시간 작업에 매우 유리해진다.

여기서 더 나아가, 도 3에 도시된 것과 같이, 본 고안은 네 개의 배터리 셀(22)을 2×2 배치로 배터리 팩(20)에 배열하는 한편, 배터리 팩(20)이 그립부(14) 안에 끼워져 완전히 결합되었을 때 배터리 셀(22)의 상단면이 그립부(14) 상부, 즉 본체(12)와 그립부(14)가 연결된 목 부분에 오목하게 형성된 파지 오목부(16) 아래에 위치하도록 구성하고 있다.

이는 사용자가 전동공구(10)를 손으로 잡았을 때 이를 지탱하기 위해 가장 중요한 부분은 엄지와 검지 사이의 'V' 자 부분(합곡 또는 호구 등으로 불리는 부분)이므로, 이 'V' 자 부분이 그립부(14)를 자연스럽게 감쌀 수 있도록 그립부(14) 상부에 파지 오목부(16)를 마련한 것이다.

또한, 배터리 팩(20)에 네 개의 배터리 셀(22)이 들어감에 따라 배터리 팩(20)의 둘레가 예전(배터리 셀이 세 개인 배터리 팩)보다 굵어질 수밖에 없으므로, 파지 오목부(16) 아래에 배터리 셀(22)의 상단면이 위치하도록 함으로써 파지하기에 적합한 파지 오목부(16)의 크기를 확보하였다.

즉, 본 고안의 전동공구(10)는 그립부(14) 안에서 배터리 팩(20)이 차지하는 공간과 파지 오목부(16)가 서로 겹치지 않도록 함으로써, 예전보다 두꺼워진 배터리 팩(20)을 적용하더라도 손으로 움켜잡기에 불편함이 없도록 한 것이다.

또한, 네 개의 배터리 셀(22)을 2×2 배열로 배터리 팩(20) 상에 배치함으로써 가능한 배터리 팩(20)의 두께를 슬림화시켰으며, 이러한 네 개 배터리 셀(22)의 배열은 중지 이하의 손가락으로 잡았을 때 충분한 안정감을 가질 수 있게 된다.

본 고안의 일 실시형태에서는 2×2 배열로 배치된 네 개의 배터리 셀(22)이 정사각형 배열을 이루도록 함으로써 중지 이하의 세 개 손가락이 불편함이 없이 그립부(14)를 감쌀 수 있도록 하였다.

위와 같은 본 고안의 그립부(14)와 배터리 팩(20)의 구조 및 배치에 따르면, 파지 오목부(16) 아래에 배터리 셀(22)의 상단면이 위치하는 것과 함께 네 개의 배터리 셀(22)이 2×2 배열로 배터리 팩(20) 상에 배치되어 있기 때문에 상당히 우수한 그립감을 제공하는 것이 가능해진다.

또한, 본 고안의 전동공구(10)는 배터리 셀(22)의 상단면이 파지 오목부(16) 아래에 위치하도록 구성되었기 때문에 종래에 비해 그립부(14)가 길게 형성된다. 이와 같이, 플러그 인 방식의 배터리 팩(20)을 적용하는 구조에 있어서 그립부(14)를 길게 만들면 그립부(14)에서의 무게중심이 낮아져 본체(12)와의 무게 균형이 향상되며, 이는 사용자가 보다 안정적으로 전동공구(10)를 조작할 수 있는 취급성의 향상이라는 효과로도 이어진다.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안은 배터리 팩(20)의 하단면에 무게추(30)를 추가로 장착할 수 있는 구조로 만들어질 수도 있다. 무게추(30)는 그립부(14)에서의 무게 중심을 더욱 낮추기 위한 것이다. 무게추(30)를 추가로 장착할 수 있게 되면, 사용자가 자신의 취향에 맞게 무게중심을 조절하여 전동공구(10)를 사용할 수 있게 된다는 점에서 조작성의 향상에 긍정적인 효과가 있다.

여기서, 도 4에 예시된 구조처럼, 배터리 팩(20)의 하면에는 결합턱(26)을 형성하고, 무게추(30)의 상면에는 대응하는 결합홈(32)을 형성함으로써 배터리 팩(20)의 하단면에 대해 무게추(30)를 슬라이드 방식으로 탈착 가능하게 결합하는 구조로 만들 수 있을 것이다.

물론 이러한 결합 구조 이외에 무게추(30)를 배터리 팩(20)의 하단면에 탈착 가능하게 결합시키는 다양한 구조가 있을 수 있으며, 본 고안이 도시된 실시형태에 국한되지 않음은 물론이다.

그리고, 설명되지 않은 도면부호 '24'는 배터리 팩(20)이 그립부(14)에 결속된 상태를 해제할 수 있게 하기 위한 탈착 버튼을 표시한 것이다. 이러한 탈착 버튼(24)은 널리 알려진 공지의 기술이므로 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

본 고안의 다른 실시예에 따르면, 무게추(30)는 제2 배터리 팩으로 구현될 수 있다. 무게추(30)가 상기 제2 배터리 팩으로 구현되는 경우, 도 4에 예시된 구조와 같이 무게추(30) 케이스 내부에 하나 이상의 베터리 셀이 다양한 형태로 내장될 수 있다. 상기 제2 배터리 팩은 전동공구(10)와 전기적으로 연결될 수 있다. 또한, 상기 제2 배터리 팩은 배터리 팩(20)과 전기적으로 연결될 수 있다.

이러한 본 고안의 다른 실시예에 따른 전동공구(10)는, 스위치 회로와 배터리 제어부를 구성으로 더 포함할 수 있다. 상기 스위치 회로는 배터리 팩(20) 및 상기 제2 배터리 팩 간의 전기적 연결 및 차단을 제어하도록 동작할 수 있다. 또한, 상기 스위치 회로는 배터리 팩(20) 및 전동공구(10) 간의 전기적 연결 및 차단을 제어하도록 동작할 수 있다. 또한, 상기 스위치 회로는 상기 제2 배터리 팩 및 전동공구(10) 간의 전기적 연결 및 차단을 제어하도록 동작할 수 있다. 상기 스위치 회로는 전동공구(10)의 그립부나 본체 하우징 등에 내장되어 상기와 같은 전기적 연결에 대한 제어동작을 수행할 수 있다.

상기 배터리 제어부는 배터리 팩(20) 및 상기 제2 배터리 팩과 전기적으로 연결되어 각 배터리 팩의 방전 상태를 감지한다. 상기 배터리 제어부는 배터리 팩(20)과 상기 제2 배터리 팩이 직렬 또는 병렬 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어할 수 있다. 이러한 경우 배터리 팩(20)과 상기 제2 배터리 팩 간의 직렬이나 병렬 연결을 통해 배터리 용량을 증설하거나 전력세기를 높이도록 동작할 수 있다. 또한, 상기 배터리 제어부는 평상시 배터리 팩(20)과 상기 제2 배터리 팩 간의 전기적 연결이 차단되도록 상기 스위치 회로를 제어할 수 있다. 이러한 경우 배터리 팩(20)이 방전 상태로 진입하게 되면, 상기 배터리 제어부는 배터리 팩(20)과 전동공구(10) 간의 전기 연결을 차단하고, 상기 제2 배터리 팩이 전동공구(10)로 전기를 공급하도록 스위치 회로를 제어할 수 있다. 이와 같이 무게추(30)가 제2 배터리 팩으로 구현되는 경우, 무게중심의 하단 형성으로 인한 그립감의 안정성을 고취함과 동시에 배터리 용량을 증설하는 효과도 도모할 수 있다.

이상 본 고안의 바람직한 실시예 및 실시형태가 도시되고 설명되었지만, 본 고안이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 고안의 원칙이나 정신에서 벗어나지 않으면서 본 실시예를 변형할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 고안의 권리범위는 청구항의 기재내용과 그 균등물에 의해 정해질 것이다.

10: 전동공구 12: 본체
14: 그립부 16: 파지 오목부
20: 배터리 팩 22: 배터리 셀
24: 탈착 버튼 26: 결합턱
30: 무게추 32: 결합홈

Claims (6)

1. 배터리 팩을 그립부 안에 플러그 인 방식으로 탈착 가능하게 결합하는 전동공구에 있어서,
   상기 배터리 팩은 2×2 배치로 배열된 네 개의 배터리 셀을 포함하고,
   상기 배터리 팩이 상기 그립부 안에 끼워져 결합되었을 때, 상기 배터리 셀의 상단면이 상기 그립부에 오목하게 형성된 파지 오목부 아래에 위치하는 것을 특징으로 하는 플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는 전동공구.
2. 제1항에 있어서,
   상기 2×2 배치로 배열된 네 개의 배터리 셀은 정사각형 배치를 이루는 것을 특징으로 하는 플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는 전동공구.
3. 제1항에 있어서,
   상기 배터리 팩의 하단면에 결합되는 무게추를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는 전동공구.
4. 제3항에 있어서,
   상기 무게추는 상기 배터리 팩의 하단면에 대해 슬라이드 방식으로 탈착 가능하게 결합하는 것을 특징으로 하는 플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는 전동공구.
5. 제3항에 있어서,
   상기 무게추는 상기 제2 배터리 팩이고, 상기 제2 배터리 팩은 상기 전동공구 또는 상기 배터리 팩과 전기적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는 전동공구.
6. 제5항에 있어서,
   상기 전동공구는,
   상기 배터리 팩 및 상기 제2 배터리 팩 간의 전기적 연결 및 차단과, 상기 배터리 팩 및 상기 전동공구 간의 전기적 연결 및 차단과, 상기 제2 배터리 팩 및 상기 전동공구 간의 전기적 연결 및 차단을 각각 제어하는 스위치 회로; 및
   상기 배터리 팩 및 상기 제2 배터리 팩과 전기적으로 연결되어 상기 각 배터리 팩의 방전 상태를 감지하고, 상기 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩이 직렬 연결되도록 상기 스위치 회로를 제어하거나, 상기 배터리 팩과 상기 제2 배터리 팩 간의 전기적 연결을 차단한 후 상기 전동공구로 전기를 공급하는 상기 배터리 팩이 방전되면 상기 제2 배터리 팩의 전기가 상기 전동공구로 공급되도록 상기 스위치 회로를 제어하는 배터리 제어부
   를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플러그 인 타입 배터리 팩을 구비하는
   전동공구.

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