TWI480134B - 具有相配電池之動力工具及電池 - Google Patents

Description

具有相配電池之動力工具及電池

本發明大致關於採用電池以提供各種工具運作動力的動力工具，且更具體地係關於電池-工具連接。

適合現今之較佳工具類型為可攜式的，例如燃燒動力緊固件驅動工具(combustion-powered fastener driving tool)，亦常指為燃燒工具(combustion tool)或燃燒製釘件(combustion nailer)。這類型工具係由伊利諾州Glenview的Illinois Tool Works公司所製造，且於共同受讓的美國專利號4,552,162、4,483,473、4,483,474、4,403,722與6,176,412中有所敘述，其全部以引用方式併入本文。

大致而言，燃燒工具包含一外罩，其圍住小的內部燃燒引擎。引擎係由加壓燃料氣體筒(亦稱作燃料電池)來供給動力。一強力且由電池供電的電子動力燃燒單元產生引燃的火花，而位在燃燒室中的風扇則提供室內高效燃燒以及促進驅氣兩者，前述驅氣包含燃燒副產物的排氣。引擎包含設置在汽缸內具有長形硬式驅動葉片的往復運動活塞。這類工具包含電子控制系統、火花產生器、電子風扇馬達以及其他電子構件，並由電池提供動力。

傳統動力工具電池較佳為可再充電的，且設置有一對電子接點，使得當電池完全插入工具時，它們能與一對工具接點完全連接，進而讓電池電子連接工具。

此外，傳統動力工具電池係建構成當電子連接至一對應動力工具時，可釋放地鎖合於該位置處。電子接點間的連接與鎖合的組合係設計成當遭受到可能造成斷電及/或動力中斷的環境應力以及操作震盪衝擊時，仍維持工具的操作。然而，傳統電池/工具連接並非總是有效。因此，這類電池-工具連接的一設計準則係當在抵擋這類工具所受到的環境應力與操作震盪衝擊力之時，維持電子連接的能力。

傳統動力工具電池亦建構成適當地分隔電子接點，以避免接點間意外的連接，造成電池短路。因此，電池的另一設計準則係避免不慎的電子連接在電池上的接點間形成。

本發明所提供的動力工具具有一相配電池，該動力工具的特色為具有一對母終端部的電池，該母終端部各夾鉗地接合對應的公工具接觸件。該電池終端部與相結合的工具接觸件係經建構與設置，以在電池完全插入且可釋放地鎖合於該工具中時，建立一電子連接。此外，所提供的終端部與工具連接係建構成抵抗可能造成電子斷開及/或動力中斷的環境應力，如工具的操作震盪衝擊力。由於所提供電池終端部以及相結合的工具接觸件的建構與設置，前述力適於強化存在的電子連接。所提供之工具的特徵亦在於一彈性止動結構，其與電池上的一對閂扣結合運作，以維持與電池工具的所需電子連接。此外，在電池上的終端部係整個位在電池外罩內側，提供了僅可經由插槽至終端部的通路。因此，降低了藉由例如以由金屬或另一導電材料所製成的其他工具來將電池放置於工具箱中，而意外使電池中兩終端部間產生連接，致使電池短路的可能性。

更具體地，本發明提供一種與一電池一同使用並與其電子連接的動力工具，該動力工具具有一工具外罩，其具有至少一大致為垂片形的電子工具接觸件。該電池具有一電池外罩；至少一電池槽，設置在該電池外罩中；以及至少一終端插槽，設置在該電池外罩內，其中每一終端插槽包含至少一終端部，以夾鉗地接合該些工具接觸件中的一相結合者。

現參照第1-3圖，一動力工具係標示為10，且較佳為詳述於上文所列出且以引用方式併入本申請案之專利的一般類型。動力工具10的工具外罩12形成一工具腔14，工具腔的大小與形狀係由工具外罩壁16來界定。工具外罩壁16a中之一者具有至少一個，但較佳為兩個閂接收開口18以及一壁凹陷區19。

於一較佳實施例中，工具腔14接收一大致相同形狀與大小的電池，其標示為20，並具有一電池前端22、電池外罩24，電池外罩24則包含電池外罩頂部26與電池外罩底部28。電池外罩頂部26大至呈箱形，定義出電池頂部開口端27。至少一個，但較佳為兩個電池槽前凸條29係設置在電池外罩頂部26上靠近電池前端22處(第2圖顯示為隱藏的)。偏壓構件接收元件30(第1圖顯示為隱藏的)則設置在電池外罩頂部26內鄰近電池前端22處。

電池外罩底部28大致為托盤形，並具有電池外罩底表面31與周邊電池底部側壁32。至少一電池槽後凸條33係相對於電池前端22，設置在電池外罩底表面31上(第5圖)。

一按鈕開口34與至少一個但較佳為兩個閂扣開口35係設置在電池外罩底表面31(第3圖)上。於一較佳實施例中，閂扣開口35係沿著電池外罩底部28的相對延長的電池底部側壁32a設置，並靠近電池前端22，而按鈕開口34大致位在電池外罩底表面31中央於電池前端22處。在電池外罩底部28的較短電池底部側壁32b上，相對於電池前端22，則為兩相隔大致平行的插槽36(第4圖)。

電池外罩頂部26與電池外罩底部28兩者利用超音波焊接或者是包含但不限於化學黏著劑、螺紋固定件等類似的固定技術相互黏附。一旦接合後，電池外罩部份26、28定義出內部電池腔38。至少為一個，但較佳為五個之多的電池槽39係設置在電池腔38內(在第2圖中所顯示的一槽為隱藏的)。於一較佳實施例中，電池槽39為可再充電的鎳金屬氫化物(Nickel Metal Hydride,NiMH)電池，儘管任一提供動力的類似電池技術可視為合適的。較佳為五個電池槽39係設置在電池腔38內，進而藉由電池槽前凸條29與電池槽後凸條33兩者將電池槽39結合與保持在適當的位置處。

現參照回第1、4-5圖，本發明電池20於電池腔38中具有一樞軸構件40，且其至少部份地封閉在電池外罩24內。於一較佳實施例中，樞軸構件40大致為“U”形，並具有一樞軸構件中心部42位在兩大致平行的樞軸構件腳44之間，且大致垂直或橫跨兩樞軸構件腳。當注意的是視應用而定，其他形狀亦適合使用。共同申請之美國專利申請案序號____________，標題為動力工具的電池(Battery For A Power Tool)(申請人案號21616/0901/79332)，進一歩描述了具有樞軸構件40的電池20，其以引用方式併入本文。

樞軸構件40具有兩側，樞軸構件第一側46面對電池外罩底表面31的內部表面，並具有一致動器按鈕48，其較佳在樞軸構件中心部42上。此外，至少一個較佳為兩個閂扣元件50較佳各在對應的樞軸構件腳44上，且係位在樞軸構件第一側46上。一閂扣第一側52面對電池前端22，並具有大致垂直於電池外罩底表面31的斜度。閂扣第二側54位在相對於第一閂扣側處，並具有一相對於電池外罩底表面31定義出鈍角的斜面。較佳為致動器按鈕48延伸過按鈕開口34的程度較各閂扣元件50延伸過對應閂扣開口35的程度更遠。較佳者亦為致動器按鈕48具有較閂扣元件50表面積大的表面積。

樞軸構件第二側56具有一偏壓構件結構58，其於一較佳實施例中為一圓釘形。偏壓構件結構58係與一彈簧60結合，其固定在電池腔38內，在偏壓構件接收元件30的相對端處。當注意習知的任一偏壓裝置乃視為等同於彈簧60。

現參照回第4與5圖，在各樞軸構件腳44的末端為樞軸構件腳延伸部62，其各與對應的容納樞軸點或托座64結合。至少一個但較佳為兩個間隔的終端插槽66係界定於電池腔38中電池底部28上，且各與對應的樞軸點64結合，並於相對端與對應插槽36結合。在較佳實施例中，各終端插槽66係對準對應的樞軸點64以及對應的樞軸構件腳44。

現參照第6圖，各終端插槽66具有至少一終端部68，終端部68具有一終端前端70，以及連接終端第一元件72與一終端第二元件74的終端面71。於一較佳實施例中，與下方外罩28形成一體的塑膠定位器76，則在終端第一元件72與終端第二元件74間適配地穿過終端面71而被接收，以助於適當地將終端部68定位在終端插槽66內。終端元件72、74皆在接點78處，較佳靠近終端前端70處偏壓在一起，使得終端元件與工具接觸件80夾鉗地接合。於一較佳實施例中，終端元件72、74為葉片形，形成「鬱金香葉」的構造，且工具接觸件80為鏟形或垂片形(tab-shaped)。較佳為終端元件72、74各具有分叉外翻端82，其大致始於接點78處，於終端前端70處形成進出口84，以促進與對應工具接觸件80的接合，進而將工具接觸件夾鉗在終端元件72、74間的接點處。因此，各終端元件72、74與大致平面的終端件80之對應側接合。

將了解當終端部68經由進出口84與對應的工具接觸件80接合時，工具接觸件的平面係垂直於由工具10所產生經常往復操作之震盪力的方向。本發明終端部68的構造特徵為當施加該力時，則增強了在工具10與電池20間的電子連接，因為工具接觸件80係視震盪衝擊的方向，而壓抵著終端元件72、74之至少一者。因此，終端部68與工具接觸件80的建構與設置能允許更多確實且一致的電子連接。

較佳為第一終端插槽66係如藉由將終端部68之元件72、74中的一者，以一導線(未繪示)焊接而連接至電池槽39的正極引線，以及第二終端插槽66以一第二導線(未繪示)相似地連接至電池槽39的負極引線。此外，較佳為工具接觸件80電子連接至工具10，如藉由將其焊接至安裝在工具外罩12上的工具動力連接件86(第5圖)。

現參照第1圖，當使用者將電池20插入工具10中時，電池20係以電池外罩底表面31面對工具外罩壁16a，以及電池前端22最遠離工具腔14的方式，導入工具腔14中。由於彈簧60所施加的偏壓力，閂扣元件50延伸穿過閂扣開口35，致使閂扣第二側54與工具外罩壁16a的一邊緣產生接觸。一開始，此接觸防止電池20進一歩往工具腔14中移動。然而，當使用者在工具腔14的方向上於電池20上施加足夠的壓力時，閂扣第二側54的斜度特性會接合工具外罩壁16a，克服了彈簧60的偏壓力，迫使閂扣元件50縮回。當閂扣元件50充分地縮回時，電池20能夠往工具腔14中進一歩移動，於此期間各閂扣元件50持續壓抵工具外罩壁16a內側。

當電池20完全插入工具腔14內時，工具外罩12的壁凹陷區19提供了一缺口，以幫助使用者使用致動器按鈕48。另外，閂扣元件50對準閂接收開口18，以使閂扣元件50經由彈簧60的偏壓力從其凹陷狀態回復，並延伸穿過閂接收開口。因此，電池20係處於可釋放鎖合位置，防止其從工具腔14移出。

現在參照第5圖，當電池20完全插入工具腔14時，至少為一個但較佳為兩個彈性的、較佳為類橡膠的止動結構88接合電池。止動結構或緩衝件88較佳固定至支架90，支架90係安裝於工具外罩12上，且當電池20完全插入時與電池底部側壁32b相對。當電池20在鎖合位置時，止動結構或緩衝件88與延伸穿過對應閂接收開口18的閂扣元件50結合運作，以防止電池20移動超過較佳位置，且更在使用動力工具10時提供震盪吸收。當理解在達到鎖合位置時，電池20較佳藉由使終端部68以及經由相結合的插槽36延伸至終端插槽66中的工具接觸件80接合，而電子連接至工具10。

如上文所提及的，電池20的一設計準則為抵擋工具10所受到的環境應力與操作震盪衝擊力的能力。由緊固件驅動所產生的工具10之操作震盪衝擊而導致的運動方向係大致橫切電池20的插入方向。因此，閂扣元件50的作動亦橫切於震盪衝擊，因而將電池20保持在工具腔14內。此外，延伸穿過閂接收開口18的閂扣元件50與彈性止動結構88結合運作，以進一歩將電池20固定於工具腔14內。

當需移除電池20時，藉由按壓致動器按鈕48，致使樞軸構件40繞樞軸點64旋轉，進而使閂扣元件50陷入，來讓電池20從鎖合位置脫離。當閂扣元件50充分地陷入時，閂扣第一側52不再與工具外罩壁16a接觸，因而能工具腔14從移除電池20。指柄92係設置在電池外罩頂部26上靠近電池前端22處，以幫助使用者移除電池20。

在習知技術中已知可再充電電池可使用獨立式電池充電器充電。然而，在習知技術中亦知一旦電池已達到特定溫度，電池不應持續充電。因此，溫度感應器(未繪示)係如習知技術設置在電池槽39上。感應器係以導線(未繪示)藉由例如焊接連接至電池槽39的負極引線，且亦連接至較佳位在電池外罩底表面31上的溫度接點94。較佳地，溫度接點94係位在電池外罩底表面31中央靠近具有終端插槽66的末端處。較佳溫度感應器94係使用導線(未繪示)藉由如焊接連接至電池槽39的負極引線。

儘管已於此揭示本發明用於動力工具中的電池之特定實施例，任何熟習此技藝者當知在不脫離本發明其較廣的態樣以及如下述申請專利範圍所界定者，當可作各種之更動與潤飾。

10．．．動力工具

12．．．工具外罩

14．．．工具腔

16．．．工具外罩壁

16a．．．工具外罩壁

18．．．閂接收開口

19．．．壁凹陷區

20．．．電池

22．．．電池前端

24．．．電池外罩

26．．．電池外罩頂部

27．．．電池頂部開口端

28．．．電池外罩底部

29．．．電池槽前凸條

30．．．偏壓構件接收元件

31．．．電池外罩底表面

32．．．周邊電池底部側壁

32a．．．電池底部側壁

32b．．．電池底部側壁

33．．．電池槽後凸條

34．．．按鈕開口

35．．．閂扣開口

36．．．插槽

38．．．電池腔

39．．．電池槽

40．．．樞軸構件

42．．．樞軸構件中心部

44．．．樞軸構件腳

46．．．樞軸構件第一側

48．．．致動器按鈕

50．．．閂扣元件

52．．．閂扣第一側

54．．．閂扣第二側

56．．．樞軸構件第二側

58．．．偏壓構件結構

60．．．彈簧

62．．．樞軸構件腳延伸部

64．．．樞軸點

66．．．終端插槽

68．．．終端部

70．．．終端前端

71．．．終端面

72．．．終端第一元件

74．．．終端第二元件

76．．．塑膠定位器

78．．．接點

80．．．工具接觸件

82．．．分叉外翻端

84．．．進出口

86．．．工具動力連接件

88．．．止動結構或緩衝件

90．．．支架

92．．．指柄

94．．．溫度接點

第1圖係包含本發明電池之動力工具的片段側視圖；

第2圖係本發明電池右側視圖；

第3圖係本發明電池底視圖；

第4圖係本發明電池下方部份的上視圖，且部份經移除以清晰表示；

第5圖係第4圖之電池的上視圖，其些許旋轉，且部份經移除以清晰表示；以及

第6圖係繪示於第5圖中部份終端插槽的放大視圖。

10．．．動力工具

12．．．工具外罩

14．．．工具腔

16．．．工具外罩壁

16a．．．工具外罩壁

18．．．閂接收開口

19．．．壁凹陷區

20．．．電池

22．．．電池前端

24．．．電池外罩

26．．．電池外罩頂部

27．．．電池頂部開口端

28．．．電池外罩底部

29．．．電池槽前凸條

30．．．偏壓構件接收元件

31．．．電池外罩底表面

32．．．周邊電池底部側壁

32a．．．電池底部側壁

34．．．按鈕開口

35．．．閂扣開口

38．．．電池腔

48．．．致動器按鈕

50．．．閂扣元件

52．．．閂扣第一側

54．．．閂扣第二側

92．．．指柄

Claims (10)

1. 一種與一動力工具一同使用並與該電力工具電子連接的電池，該動力工具具有至少一個電子工具接觸件，該電池包含：一電池外罩，該電池外罩包含至少一個插槽；至少一個電池槽，設置在該電池外罩中；以及至少一個終端插槽，設置在該電池外罩中且相鄰於該至少一個插槽而放置，其中每一該終端插槽包含至少一個終端部，該至少一個終端部與該至少一個插槽間隔開，以夾鉗地接合該至少一個工具接觸件中的一相關者，該至少一個工具接觸件插入通過該至少一個插槽。
2. 如申請專利範圍第1項所述之電池，其中每一該終端部具有一終端第一元件與一終端第二元件，該些元件係在一靠近一終端前端的接點處偏壓在一起，藉此每一該終端部係建構成與該至少一個工具接觸件中的一對應者相配。
3. 如申請專利範圍第2項所述之電池，其中該終端第一元件與該終端第二元件各具有分叉外翻端，該等分叉外翻端大致始於該接點處，於該終端前端處形成一進出口，以促進與該至少一個工具接觸件之一對應者的接合。
4. 如申請專利範圍第3項所述之電池，其中該些終端部係經建構與設置以與該至少一個工具接觸件夾鉗地接合，使該夾鉗動作係垂直於一由該工具所產生之操作震盪力的方向。
5. 如申請專利範圍第4項所述之電池，其中該工具接觸件為平面的，且每一該終端部夾鉗地接合該接觸件的一平側。
6. 如申請專利範圍第2項所述之電池，其中該工具接觸件係大致為垂片形(tab-shaped)，且該終端第一元件與該終端第二元件係大致為葉片形，其係經建構與設置，以將該工具接觸件夾鉗地接合於該等元件間。
7. 如申請專利範圍第6項所述之電池，其中每一該終端部具有一終端面，連接該終端第一元件與該終端第二元件，該面適配地接收一安裝在該電池外罩上的塑膠定位器，每一該終端部具有分叉外翻端，該等分叉外翻端大致始於該接點處，於該終端前端處形成一進出口，以促進與該工具接觸件的接合。
8. 一種與一電池一同使用並與該電池電子連接的動力工具，該動力工具包含：一工具外罩，該工具外罩具有至少一個大致為垂片 形的電子工具接觸件；該電池具有一電池外罩，該電池外罩界定出一插槽；至少一個電池槽，設置在該電池外罩中；以及至少一個終端插槽，設置在該電池外罩中且相鄰於該插槽而放置，其中每一該終端插槽包含至少一個終端部，該至少一個終端部與該插槽間隔開，以夾鉗地接合該至少一個工具接觸件中的一相關者；以及其中該至少一個工具接觸件插入通過該插槽且與該對應的終端部相配。
9. 如申請專利範圍第8項所述之動力工具，更包含至少一個止動結構設置在該工具外罩內，且當該電池於一插入位置時與該電池結合。
10. 如申請專利範圍第9項所述之動力工具，其中該工具外罩具有至少一個閂接收開口，以及該電池具有一偏壓的樞軸構件，該樞軸構件具有至少一個閂扣元件，當該電池在該插入位置時，每一閂扣元件延伸穿過該對應閂接收開口，藉此該電池係保持在該牢固於該至少一個閂扣元件與該至少一個止動結構間的鎖合位置中。