特許 6726293 手持ち式工作機械のためのバッテリパック、及び、手持ち式工作機械

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6726293

(24)【登録日】2020年6月30日

(45)【発行日】2020年7月22日

(54)【発明の名称】手持ち式工作機械のためのバッテリパック、及び、手持ち式工作機械

(51)【国際特許分類】

   H01M 2/10 20060101AFI20200713BHJP

   B25F 5/00 20060101ALI20200713BHJP

【ＦＩ】

   H01M2/10 U

   H01M2/10 M

   B25F5/00 H

【請求項の数】11

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2018-545308(P2018-545308)

(86)(22)【出願日】2017年2月21日

(65)【公表番号】特表2019-512154(P2019-512154A)

(43)【公表日】2019年5月9日

(86)【国際出願番号】EP2017053879

(87)【国際公開番号】WO2017148739

(87)【国際公開日】20170908

【審査請求日】2018年8月28日

(31)【優先権主張番号】102016203427.8

(32)【優先日】2016年3月2日

(33)【優先権主張国】DE

(73)【特許権者】

【識別番号】591245473

【氏名又は名称】ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング

【氏名又は名称原語表記】ＲＯＢＥＲＴ ＢＯＳＣＨ ＧＭＢＨ

(74)【代理人】

【識別番号】100177839

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 玲児

(74)【代理人】

【識別番号】100172340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 始

(74)【代理人】

【識別番号】100182626

【弁理士】

【氏名又は名称】八島 剛

(72)【発明者】

【氏名】レイマン，マルツィン

(72)【発明者】

【氏名】クレー，クリストフ

(72)【発明者】

【氏名】セグレット，ミヒャエル

【審査官】 井原 純

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−２８９５７８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−０２３２８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１４６８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０８７７８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００７−５０８６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５２７４９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０３３０５７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２００９／００６１３０２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｍ ２／１０

Ｂ２５Ｆ ５／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

バッテリパックハウジング（１１０）と、複数のバッテリセル（４００）を受ける少なくとも１つのセルホルダ（６００）と、バッテリパック電子回路（８００）と、を有する、手持ち式工作機械（３００）のためのバッテリパック（１００）において、
前記バッテリパック電子回路（８００）が、フレキシブルな少なくとも１つのプリント配線板（８１２）を有しており、
前記フレキシブルなプリント配線板（８１２）が、複数の接点手段（８４０）を有しており、前記複数の接点手段（８４０）のそれぞれが、前記バッテリセル（４００）の個別電圧監視のために、対応する前記バッテリセル（４００）と電気的に接続されており、
前記複数の接点手段（８４０）のうちの少なくとも１つの接点手段（８４０）が、前記フレキシブルなプリント配線板（８１２）において舌片状に突出し、塑性変形によって曲げられた接点（８４２）である
ことを特徴とする、手持ち式工作機械（３００）のためのバッテリパック（１００）。

【請求項2】

前記複数の接点手段（８４０）のうちの２つの接点手段（８４０）が、前記フレキシブルなプリント配線板（８１２）において舌片状に突出し、塑性変形によって互いに向き合う状態に曲げられた接点（８４２）である
請求項１記載のバッテリパック（１００）。

【請求項3】

前記セルホルダ（６００）が、前記接点（８４２）が挿入された少なくとも１つの開口（６０２）を有している
ことを特徴とする、請求項１または２記載のバッテリパック（１００）。

【請求項4】

前記接点（８４２）の前記開口（６０２）へ挿入された状態での曲げ変形の角度（φ）が、１０°乃至２００°の値である
ことを特徴とする、請求項３記載のバッテリパック（１００）。

【請求項5】

前記接点（８４２）の塑性変形された曲げ変形部（８４３）が、２つの横断面増大部（８０５）によって挟まれた横断面減少部（８０３）を有する
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれか１項記載のバッテリパック（１００）。

【請求項6】

前記曲げ変形部（８４３）が、少なくとも領域的に金属によって構成されており、保護層（８０４）によって電気的に絶縁されている
ことを特徴とする、請求項５記載のバッテリパック（１００）。

【請求項7】

前記接点（８４２）が、挟み込まれているか、溶接されているか、または、はんだ付けされて、前記バッテリセル（４００）と電気的に接続された
ことを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項記載のバッテリパック（１００）。

【請求項8】

前記フレキシブルなプリント配線板（８１２）が、複数の電気部品を有している
ことを特徴とする、請求項１から７のいずれか１項記載のバッテリパック（１００）。

【請求項9】

前記フレキシブルなプリント配線板（８１２）が、少なくとも１つの切欠（８１６）を有しており、前記セルホルダ（６００）が、少なくとも１つの位置決め部材（６０４）を有しており、前記位置決め部材（６０４）は、前記切欠（８１６）に係合する
ことを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項記載のバッテリパック（１００）。

【請求項10】

前記フレキシブルなプリント配線板（８１２）に、抵抗が装着されている
ことを特徴とする、請求項１から９のいずれか１項記載のバッテリパック（１００）。

【請求項11】

手持ち式工作機械（３００）であって、
ハンドル（３１５）を備えたハウジング（３０５）と、該ハウジング（３０５）内に配置された、機械的なインターフェース（３２０）を駆動するための駆動モータ（３３５）と、前記ハウジング（３０５）内に配置された電子回路（３７０）と、を有しており、
請求項１から１０のいずれか１項記載のバッテリパック（１００）が取り付けられている、
手持ち式工作機械（３００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、請求項１記載の手持ち式工作機械のためのバッテリパックに関する。

【背景技術】

【0002】

電動式の手持ち式工作機械は、基本的に公知であり、配電網接続部を介して電流が供給される。代替的に、バッテリ装置は作業時に高い自由度を可能にする。何故ならば、バッテリ装置は特に電力電源に依存しないからである。このような形式で、例えば現場作業も快適に実施することができるので、手持ち式工作機械の運転時に、何度もバッテリパックの装填が行われる。

【0003】

このような形式のバッテリパックは基本的に公知であり、通常は並列および／または直列接続で接続された再充電可能な複数の蓄電池、例えば３つの直列接続された円柱形状の、例えばそれぞれ３．６Ｖを有する、総電圧が１０．８ＶであるＬｉ−Ｉｏｎｅｎ−Ｚｅｌｌｅｎ「リチウムイオン電池」を有している。従って、本出願の枠内でバッテリパックとは、好適には電気的に回路接続された複数のバッテリセルより成る、手持ち式工作機械を運転するために必要なエネルギを提供する電気エネルギを蓄えることができ、かつ手持ち式工作機械の室内またはインターフェース等に交換可能に取り付け可能な蓄電池パケットと解釈される。

【0004】

バッテリセルは、バッテリパック電子回路に接続されなければならず、複数のバッテリセルの場合、これらのバッテリセルは一方では相互に、他方ではバッテリパック電子回路に接続されなければならない。この場合、直列接続のために部分的に、バッテリセルのそれぞれ相補的な極にはんだ付けされ、これらのバッテリセルを相互に接続するいわゆる導電板および／またはケーブルが使用される。導電板および／またはケーブルは、導電接続部、通常ははんだ付けまたは溶接接続部を介して、セル接続部材に接続されている。

【0005】

前記従来技術の欠点は、セルの相互の接続が複雑であり、時間がかかる組立ステップを必要とし、得られた接続の形式は、強い機械的な負荷に対して耐えることは容易ではないので、組立プロセスが高価であり、費用がかかり、しかも接続部は故障しやすい、という点にある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明の課題は、前記欠点を改良して、バッテリパック内の電気的な接続並びにバッテリパックの組み立てが簡略化されるような、冒頭に述べた形式の手持ち式工作機械のためのバッテリパックを提供することである。さらに、バッテリパックは良好な組み立て可能性を有していて、この場合、できるだけ適応性があり、かつ安価で簡単に組み立てられるものでなくてはならない。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この課題は、請求項１に記載したバッテリパックによって解決される。本発明の好適な実施形態、変化例および変化実施態様は、従属請求項に記載されている。

【0008】

本発明によれば、手持ち式工作機械のためのバッテリパックが、バッテリパックハウジングと、少なくとも１つのバッテリセルを受ける少なくとも１つのセルホルダと、バッテリパック電子回路とを有しており、この場合、バッテリパック電子回路が、フレキシブルな、特に曲げやすい少なくとも１つのプリント配線板を有していることが意図されている。好適な形式で、フレキシブルなプリント配線板は、少なくとも領域的に、フレキシブルなプリント配線板の曲げ変形部が、組み立てられた状態で形成可能であるように、整えられている曲げ強さを有する。この場合、フレキシブルなプリント配線板の曲げ変形は、プリント配線板の中心平面が曲げ変形の領域内で初期位置に対して角度φだけ変形可能なように、行われると、有利である。このような形式で、フレキシブルなプリント配線板がバッテリパックハウジング若しくはセルホルダの幾何学的形状に可変に適合させられることが保証され得る。さらに、フレキシブルなプリント配線板上に複数の様々な電気部品を位置決めすることができ、これらの電気部品は、通常は位置的に互いに分離されて配置されていて、例えば様々な操作エレメント、発光表示器、電圧タップ、温度センサ、バッテリパック電子回路の多様な機能群、無線モジュールのためのアンテナ、ワイヤレス充電モジュールのための接続部および／または充電コイルとの接続部である。従って、本発明によれば、バッテリパックハウジング内の配線の複雑さおよび／またははんだ付け接続部の数は低減され、これによって組み立て費用およびひいてはコストは削減され、バッテリパックは比較的に頑丈で長持ちする。

【0009】

選択的に、セルホルダは、互いに並列および／または直列接続で接続された複数のバッテリセルを有していてよい。バッテリセルは、好適な実施例では、長手方向軸線に対して平行に延在するそれぞれ１つの外周面を有しており、この場合、この外周面は、長手方向軸線に対して垂直に位置する２つの端面によって仕切られており、この場合、これらの周面および端面がバッテリセルの外側カバーを形成する。

【0010】

バッテリパック電子回路はさらに、バッテリパックと手持ち式工作機械との間の電気的な接続を形成するための接点エレメントを備えた少なくとも１つのプリント配線板を有している。

【0011】

この場合、プリント配線板は、通常は、複数の個別の導電路若しくは接触面を有するベース材料より成っている。導電路は、大抵は、例えば接続接点若しくは接点手段を除いてプリント配線板の全面を覆うはんだレジストを備えた保護層によって保護されている。プリント配線板は電子部品のための担体として適していて、一般的に電子部品を装着する前に、しかも接触面もしくは導電路の製造直後に、自由な接触面および銅めっきされた孔内に保護層が備えられ、この保護層は、装着時に形成されるべきすべての接点手段若しくは接続接点が電気的にもまた機械的にもすべての要求を満たすように保証するものでなければならない。

【0012】

本発明によれば、フレキシブルなプリント配線板に、バッテリセルに対応する少なくとも１つの接点手段が配置されており、この接点手段は、追加的な導線を介しての個別のバッテリセルとバッテリパック電子回路との接触接続を省くことができるように、対応するバッテリセルと電気的に接触接続する。このような形式の接触接続を得るために、バッテリセルのための接点手段は、好適な形式で、フレキシブルなプリント配線板の曲げやすい舌片状接点の形で、好適には、フレキシブルなプリント配線板の、互いに向き合って配置された曲げやすい２つの舌片状接点の形で構成されており、この場合、接点手段は、曲げ変形部の領域で初期位置に対して角度φだけ変形させることができる。この場合、角度φは、１０°乃至２００°の間の値、好適には３０°乃至１９０°、特に好適には１８０°の値を有している。

【0013】

好適な形式で、バッテリパック電子回路は、マイクロコントローラまたは個別電池電圧監視のための選択的な切換回路を有しており、この場合、マイクロコントローラは接点手段に電気的に接続されていて、このために、個別のバッテリセルの少なくとも１つの運転パラメータが少なくとも１つの接点手段を介して検出されるように構成されている。この接続は、そのまま直に製作されるか、または信号評価のための別の素子を介して製作されてもよい。バッテリパック電子回路のマイクロコントローラによって、特に充電状態が個別のバッテリセルの電圧を介して監視され、相応の制御によって制御され得る。個別電圧監視によって、バッテリセルとフレキシブルなプリント配線板との間の接続に基づいて、すべてのバッテリセルが規定通りに充電されるかどうか、若しくは場合によってはバッテリセルが処理できない充電電圧に達するかどうかが確認され得る。このような形式で長時間にわたって相応のバッテリパックの良好な使用可能性が得られる。

【0014】

好適な変化実施例によれば、セルホルダが、このセルホルダ内に舌片状接点を挿入するための少なくとも１つの開口を有しており、この場合、個別のバッテリセルは舌片状接点を介してフレキシブルなプリント配線板に直接接続される。好適な形式で、舌片状接点は、工具を用いてセルホルダの開口を通してセル通路内に挿入され、バッテリセルの挿入時に、約１８０°折り曲げられる。この作業時に、舌片状接点における接触面、特に銅面の形成が重要となる。大きい接触面は、曲げ変形作業中により強い塑性変形を生ぜしめ、この場合、舌片状接点は、端部がセル通路壁の方向を向くように丸くなるが、これはバッテリセルを後で挿入する際に不都合に作用し得る。塑性変形が弱すぎると、舌片状接点は挿入後に再びその初期位置にばね弾性的に戻り、これによって、接点手段は同様にセル通路壁の近傍に位置し、かつ／または先端の領域だけが変形したままとなる。

【0015】

その対策として、接触面が形成され、この接触面は少なくとも領域的に、特に舌片状接点が曲げられるべき箇所が金属面によって形成されており、この場合、接触面は少なくとも曲げ変形部の領域内で保護層によって少なくとも十分に電気的に絶縁されている。本発明によれば、フレキシブルなプリント配線板の舌片状接点は、一方ではフレキシブルなプリント配線板の弾性変形が可能であり、他方では舌片状接点が曲げ変形部の領域内に、十分に電気的に絶縁された保護層を備えた金属面の形の接触面を有しているように構成されており、この保護層は、特に曲げ変形部の領域内における接触面の横断面減少部によって、フレキシブルなプリント配線板の機械的な弱い箇所を規定するように構成されている。相応に、曲げ変形部の領域内で、接触面はまず横断面増大部、次いで横断面減少部、次いで横断面増大部と連続するように意図されている。幅の広い接触面は、より高い弾性的な変形予備部を有していて、これに対して横断面減少部は、曲げ変形の領域を規定する機械的な弱い箇所として役立つ。舌片状接点の接触面は、このような形式で、曲げ変形部の領域内で塑性変形可能であり、これに対して、舌片状接点およびフレキシブルなプリント配線板のその他の領域内では十分に弾性的なままである。

【0016】

さらに、接触面が保護層を有していない舌片状接点の領域と、保護層を備えている舌片状接点の領域との間の移行部は、保護層の端部と舌片状接点の接触面の横断面増大部とが同時に設けられているのではなく、保護層が舌片状接点の接触面と部分的に重なるように、構成されていることが意図されていてよい。さらに、保護層の輪郭が舌片状接点の長手方向に対して垂直な真っすぐなラインを描くのではなく、湾曲していれば、有利である。このような形式で、曲げ強さの鋭角な移行部が発生することはなく、ひいては剥き出しの機械的な弱い箇所が生じることもない。同じ理由から、保護層の下にある接触面が舌片状接点の長手方向に対して垂直に延在するラインに沿って終わるのではなく、湾曲して延在するラインに沿って終わっていれば、有利である。このような形式で、舌片状接点の長手方向で、一方では接触面の緩やかな増大、他方では保護層の緩やかな減少が得られる。

【0017】

特に、フレキシブルなプリント配線板が各バッテリセルのために２つの舌片状接点を有していて、この場合、これらの舌片状接点が好適にはセルホルダの互いに向き合う開口を通してセル通路の互いに向き合う側に挿入され、それによってバッテリセルの挿入時にフレキシブルなプリント配線板の両方向に均一な引張力が発生するようになっていれば、有利である。好適な形式で、２つの舌片状接点の一方が接触面を有していない場合も、対称的な引張力の利点が得られる。好適な変化実施例によれば、舌片状接点はバッテリセルと電気的に接触接続するために、挟み込まれているか、溶接されているかまたははんだ付けされている。選択的に、バッテリセルとの圧着コンタクトで冷間溶接またはこれと類似の素材結合を行う形式で、舌片状接点の接触面を被覆することも可能である。一般的に、このような、開口を通してガイドされた舌片状接点としての接点手段の構成、およびこの舌片状接点のバッテリセルとの機械的な結合並びに電気的な結合は、舌片状接点がセル通路の領域内でバッテリセルによって挟み込まれて支持され、それによって、特に振動、例えば手持ち式電動工具、特に打撃穿孔機またはハンマドリルにおいて運転中に発生するような振動を補正することができる、という利点を有している。

【0018】

選択的に、フレキシブルなプリント配線板の少なくとも１つの接点手段が開口を通してセルホルダのセル通路内に挿入され、ここでバッテリセルに適合させられるのではなく、セルホルダ内のセル通路の範囲内にそれぞれ１つの破断部を配置し、この破断部を通して接点手段が、バッテリセルと接触接続させるために、セル通路内の完全に中央に挿入されるようにすることも可能である。特に好適な実施形態では、少なくとも１つのバッテリセルが概ね絶縁被覆を有していないか若しくは領域的にのみ絶縁被覆を有していて、この場合、絶縁被覆は、少なくとも接点手段がバッテリセルと接触接続する領域内に少なくとも１つの切欠を有している。

【0019】

好適な実施形態によれば、複数のバッテリセル間の接触接続は上記方法および形式で行われ、この場合、セル接続部材が、片側で溶接接続と組み合わせてバッテリセルのプラス極に配置されているかまたは両側に配置されている。

【0020】

特に好適な実施例では、フレキシブルなプリント配線板は片側がプリントされたプリント配線板である。何故ならば、片側がプリントされたプリント配線板は、両側がプリントされたプリント配線板よりも、大抵は製作するのに好都合だからである。片側がプリントされたフレキシブルなプリント配線板においては、接点手段若しくはセル接続部材および／または表示器および操作エレメントを備えた領域が必要とされる。

【0021】

好適な変化実施例では、フレキシブルなプリント配線板が少なくとも１つの切欠、好適には複数の切欠を有しており、この場合、セルホルダが少なくとも１つの対応する位置決め部材、好適には複数の対応する位置決め部材を有しており、この場合、位置決め部材は組み立てられた状態で、セルホルダにおけるフレキシブルなプリント配線板の位置が固定されるように、フレキシブルなプリント配線板の切欠内に係合する。

【0022】

好適な形式で、フレキシブルなプリント配線板は複数の電気部品、特に少なくとも１つの操作エレメント、少なくとも１つの発光表示器、少なくとも１つの温度センサおよび／またはその他の表面実装されたデバイスを有している。表面実装されたデバイス（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ、短縮してＳＭＤ）は、プリント配線板上の装着密度を高め、例えば誘導式充電モジュールを追加的な電流および信号ラインで接続することによって、装着密度をいわば任意に拡張することができる。

【0023】

さらに、個別電圧監視装置が、通常は、電気抵抗を含有する入力フィルタを介してバッテリパック電子回路に接続される。バッテリセルは、その高いキャパシタンスおよび低い内部抵抗に基づいて、大きい電流を提供することができる。例えばメタルダストの汚れによる故障時に機能不良が発生しないようにするために、この電流を同時に減衰する複数の入力フィルタ抵抗を、セルタップのできるだけ近くにもってくれば、好適である。フレキシブルなプリント配線板は、例えば前記抵抗、操作エレメントとしてのボタンスイッチおよび／または例えばＬＥＤの形の発光表示器等の、様々な表面実装されたデバイスの装着を可能にする。

【0024】

基本的に、バッテリパック内に様々な実施例のセルホルダを使用することができるので、様々な直径および長さを有するバッテリセルを受けることができ、様々なバッテリパック内でのセルホルダの使用が保証され得る。

【0025】

バッテリパックのためのバッテリセルとして、例えばＬｉｔｈｉｕｍ−Ｉｏｎｅｎ（Ｌｉ−Ｉｏｎ）「リチウムイオン」、Ｎｉｃｋｅｌ−Ｃａｄｍｉｕｍ（ＮｉＣｄ）「ニッケルカドミウム」、Ｎｉｃｋｅｌ−Ｍｅｔａｌｌｈｙｄｒｉｄ（ＮｉＭＨ）「ニッケル金属水素化物」またはＬｉｔｈｉｕｍ−Ｐｏｌｙｍｅｒ（ＬｉＰｏ）「リチウムポリマー」等の様々な材料を有する様々なバッテリ形式が、例えば円形、角柱形または角形の様々な構造形式で、またはその他の選択的なシステム、例えば燃料電池に使用されてよい。好適には特にリチウムイオン電池が使用される。何故ならば、特にリチウムイオン電池において、複数のバッテリセルを、複数のバッテリセルが並列接続で接続されているバッテリセルブロックに統合することができるからである。この場合、セルホルダが、様々な直径および長さを有するバッテリセルを受けることができれば、特に有利である。これによって、セルホルダ若しくはセル支持体を様々なバッテリパックに使用することができる。

【0026】

本発明によるフレキシブルなプリント配線板を有するバッテリパックの前記最適化された実施形態によって、特にバッテリパック若しくはセルホルダの組み立て、並びに様々な構成部材、特にセルホルダ、プリント配線板、ケーブルガイド、セル接続部材および／またはバッテリパックハウジング内の電子回路固定部の位置決めおよび組み立てが著しく改善される。

【0027】

本発明によるバッテリパックは、工具システムに設けられてもよい。相応に、手持ち式工作機械に解除可能に接続可能なバッテリパックを有する手持ち式工作機械は、本発明の別の対象も形成し、この場合、手持ち式工作機械は、バッテリパックのインターフェースと電気的および／または機械的に接続するために、少なくとも１つの対応する対向接点エレメントを有していて、バッテリパックは取り付けられた状態で、手持ち式工作機械に電気的に接続されている。

【0028】

手持ち式工作機械とは、運動例えば回転運動および／または振動運動せしめられる、駆動モータによって駆動可能な、工具支持体を有する一般的なすべての手持ち式工作機械、例えばロッドドライバ、バッテリ式ドリル、ハンマドリル、多機能工具、ハンディクリーナ、攪拌機および／またはドライバトリルであると解釈されるべきである。電気エネルギの伝達とは、この関連性において特に、手持ち式工作機械にバッテリを介しておよび／または電気ケーブル接続を介してエネルギが供給される、と解釈されるべきである。

【0029】

電動機とは、全く一般的にすべての形式の電力消費装置、例えばＥＣモータ、リニア駆動装置、ランプ、ポンプ、ファン、コンプレッサ等であると解釈されるべきである。ブラシレスＥＣモータの利点は特に、一方ではほぼメンテナンスフリーであり、バッテリ運転中のその高い効率によってバッテリ充電毎のより長い作業時間が可能であり、それによって特に効果的である、という点にある。さらに、ＥＣモータを有する手持ち式工作機械は非常にコンパクトで組み立てが容易であり、この場合、特に好適には熱損失の発生も少なく、それによって、機器は、比較可能な機器のように熱くなることはなく、従って長持ちする。

【0030】

本発明のその他の特徴、使用可能性および利点は、図面に示された本発明の実施例の、以下の説明から得られる。この場合、図示の特徴は記載された特性だけを有するものであって、上記その他の改良形の特徴と組み合わせて使用することもでき、本発明をいずれかの形に限定することは想定されていない、ということに注意されたい。

【図面の簡単な説明】

【0031】

【図1】本発明によるバッテリパックを備えた手持ち式工作機械の一例を示す図である。

【図2】本発明によるバッテリパックの第一実施例の分解した斜視図である。

【図3】フレキシブルなプリント配線板の第一実施例の斜視図である。

【図4】本発明によるバッテリパックのためのセルホルダの第一実施例の斜視図である。

【図5】図３に示したフレキシブルなプリント配線板が組み込まれている、図４に示したセルホルダの斜視図である。

【図6】セルホルダ内への舌片状接点の導入を示す図である。

【図7】舌片状接点の接触面の第一実施例の詳細図である。

【図8】舌片状接点のカバー面の第一実施例の詳細図である。

【発明を実施するための形態】

【0032】

本発明を以下に好適な実施例を用いて詳しく説明する。この場合、同じ特徴のためには同じ符号が使用される。図面は概略的である。

【0033】

図１は、手持ち式工作機械３００として構成された電動工具を示し、この電動工具は例えばバッテリ式ドライバドリルとして構成されている。相応に、手持ち式工作機械３００は図示の実施例では配電網に依存しない電力供給のためにバッテリパック１００に機械的かつ電気的に接続されている。しかしながら、本発明はバッテリ式ドライバドリルに限定されるものではなく、むしろ、図示のように、手持ち式工作機械が配電網に依存しない電力供給部としてのバッテリパック１００により駆動されるかまたは配電網に依存する電流供給部により駆動されるかどうかとは無関係に、様々な手持ち式工作機械３００に使用されてよい、ということを指摘しておく。手持ち式工作機械３００は、駆動モータ３３５によって生ぜしめられたトルクを、ハウジング３０５内に配置された、軸線ｘを中心にして回転する駆動軸に伝達するための伝動装置３３０とハンドル３１５とを有しており、前記駆動軸に図示していない工具のための工具受け部３２０が固定されている。ハウジング３０５内に電子回路３７０が配置されており、この電子回路３７０は、駆動モータ３３５および／または伝動装置３３０に電子的および機械的に接触している。ハンドル３１５は、手持ち式工作機械３００の使用者の手のための支持面として用いられ、大抵は、長手方向軸線ｙと、軸線ｘに沿って工具受け部３２０の方向に向いている前面側３１７と、後面側３１６と、２つの側面３１８とを有している。

【0034】

ハンドル３１５の領域内に、駆動モータ３３５のエネルギ供給のための第１の操作部材３１０が配置されており、この場合、第１の操作部材３１０は、使用者が手動でアクセスするためにハウジング３０５から突き出しており、従って、それ自体公知の方法および形式で第１の操作部材３１０の押圧運動によって、好適な形式で第１の操作部材３１０の調節ストロークに依存して駆動モータの開ループ制御および／または閉ループ制御が可能であり、また駆動モータ３３５のための電圧供給もオン／オフされ得る。さらに、手持ち式工作機械３００は、手持ち式工作機械３００の駆動モータ３３５の回転方向を調節するための、スライドスイッチの形の第２の操作部材３１２を有している。第２の操作部材３１２は、特に手持ち式工作機械３００の工具受け部３２０の駆動軸の回転軸線ｘに対して垂直に移動可能に配置されており、それによって第２の操作部材３１２は、操作時に、第１の位置と第２の位置と第３の位置との間で往復移動させることができる。この場合、それぞれ第１および第２の位置が駆動モータの回転方向を決定する。これによって、手持ち式工作機械３００の使用者は、既に第２の操作部材３１２の位置により、どの作業モードで手持ち式工作機械３００が作業するかを確認することができる。追加的に第２の切換部材は、第１の位置と第２の位置との間に第３の位置、例えば中間位置を有しており、この場合、この第３の位置で、モータ電流の電気的、電気機械的および／または機械的な中断が行われる。従って例えば、第１の切換部材３１０の操作を機械的に遮断することができ、この場合、第２の操作部材３１２は、第３の位置への移動時に第１の切換部材３１０を錠止するように作用する。この場合、第２の操作部材３１２は、図示のようにスライドスイッチとしてまたは選択的にタンブラスイッチとして構成されていてよい。

【0035】

第１の操作部材３１０および第２の操作部材３１２は、第１の操作部材３１０もまた第２の操作部材３１２も人差し指または中指で操作することができるように、回転軸線ｘに沿って配置されている。この場合、第１の操作部材３１０と第２の操作部材３１２との間の間隔は、手持ち式工作機械３００の片手操作が可能であるように、選択されている。２つの操作部材３１０，３１２はさらに、回転軸線ｘの下の領域に配置されていて、ハウジング３０５から突き出している。

【0036】

図１に示した位置で、バッテリパック１００は手持ち式工作機械３００のハンドル３１５に固定されていて、錠止手段によって錠止されている。バッテリパック１００をハンドル３１５の下側に配置したことによって、手持ち式工作機械３００の操作が妨げられることはない。詳細が示されていない錠止手段は、特に錠止部材および操作部材２２０を有している。操作部材２２０を操作することによって、バッテリパック１００は手持ち式工作機械３００のハンドル３１５から解除することができる。さらに、手持ち式工作機械３００はインターフェース３８０を有している。

【0037】

図１に示したバッテリパック１００はスライド式バッテリパックとして構成されていて、手持ち式工作機械３００のインターフェース３８０に対応するインターフェース１８０を有している。スライド式バッテリパックに対して選択的に、回転式または旋回式バッテリパックとして構成することも可能であり、この場合、バッテリパック１００は、旋回軸線に向き合う側で、係止、ねじ固定、締付または緊締によって手持ち式工作機械３００のハウジング３０５に解除可能に固定されていてよい。このような形式で、ハウジング３０５からのバッテリパックの可能な脱落を効果的に防ぐことができる。

【0038】

バッテリパック１０を手持ち式工作機械３００または充電器に解除可能に取り付けるために、バッテリパック１００は、手持ち式工作機械３００の対応するインターフェース３８０または充電器の対応するインターフェースに解除可能に機械的および電気的に接続するためのインターフェース１８０を有している。バッテリパック１００を取り付ける際に、手持ち式工作機械３００または充電器の受け手段、例えばガイド溝およびガイドリブが、バッテリパック１００の対応するガイド部材を受けるためにこれらのガイド部材に係合せしめられ、この場合、バッテリパック１００は受け手段に沿って差し込まれ、バッテリパック１００のインターフェース１８０は手持ち式工作機械３００の対応するインターフェース３８０内または充電器の対応するインターフェース内にスライドされる。これらのインターフェース１８０，３８０を介して、バッテリパック１００は、手持ち式工作機械３００および／または充電器に対応配設され得る。

【0039】

手持ち式工作機械３００のハンドル３１５にバッテリパック１００を錠止するために、バッテリパック１００はハンドル３１５に沿って、つまりハンドル３１５の縦方向ｙに対して概ね垂直に向けられた、ハンドル３１５の下側の外側面に沿ってスライドされる。図１に示された位置で、バッテリパック１００は錠止手段によってハンドル３１５に錠止されている。錠止手段は、特に図２に示された錠止部材２１０および操作部材２２０を有している。操作部材２２０を操作することによって、バッテリパック１００は手持ち式工作機械３００のハンドル３１５から解除され得る。バッテリパック１００のロック解除後に、バッテリパックはハンドル３１５から外すことができる。バッテリパック１００を手持ち式工作機械３００に取り付ける際に、錠止部材２１０が、手持ち式工作機械３００のハンドル３１５内の詳しく図示していない対応する受け部と係合せしめられる。

【0040】

図２は、バッテリパック１００の分解図を示す。バッテリパック１００は、第１のハウジング構成部材１２０と第２のハウジング構成部材１３０とから成るハウジング１１０を有している。ここでは、バッテリパックハウジング１１０がさらに、直列接続された、詳しく図示されていない複数のバッテリセル４００を備えたセルホルダ６００を有していて、この場合、第２のハウジング構成部材１３０がセルホルダ６００を直接形成していることが、明らかである。セルホルダ６００は、２つのハウジング構成部材１２０，１３０の間に位置決めされている。バッテリパックハウジング１１０はさらに、２つの側方構成部材１２５を有していて、これらの第２の側方構成部材１２５は、組み立てられた状態で、第１のハウジング構成部材１２０と第２のハウジング構成部材１３０若しくはセルホルダ６００とを、第２のハウジング構成部材１３０からの第１のハウジング構成部材１２０の解除またはその逆が阻止されるように、結合されている。バッテリパック１００は、図２に示された変化実施例ではスライド式バッテリパックとして構成されている。

【0041】

バッテリセル４００同士の接続は、特に図２および図５に示されたセル接続部材５００を介して実現され、このセル接続部材５００によって、バッテリセル４００の互いの電気的な接続が並列接続および／または直列接続で行われる。好適には、セル接続部材５００はフレキシブルなプリント配線板８１２に予め配置されているので、追加的な導線を介した個別のバッテリセル４００とバッテリパック電子回路８００との接続は省くことができる。この場合、個別のバッテリセル４００は、機械的に固定するためにセルホルダ６００内で互いに間隔を保って受けられる。各バッテリセル４００は、長手方向軸線ｘに対して平行に延在する外周面を有しており、この場合、この外周面は、長手方向軸線ｘに対して垂直に位置する２つの端面によって仕切られており、これらの端面にバッテリセル４００の電気的な極が位置している。

【0042】

基本的に、セルホルダ６００は、図２，４および５に示されているように、領域的にバッテリパックハウジング１１０の外側、特に第２のハウジング構成部材１３０を形成していれば、有利である。さらに、側方構成部材１２５が、残りのバッテリパックハウジング１１０と同じ材料、好適には技術的に使用可能な合成の熱可塑性プラスチック、例えばポリアミドより成っていれば、有利である。このような形式で、コストが低減され、組立費用が安価に抑えられる。選択的に、側方構成部材１２５は少なくとも部分的に、金属、好適にはアルミニウムダイカストまたはマグネシウムダイカストより成っていて、この場合、十分な若しくは確実な絶縁インサート、例えば弾性的な熱伝導性部材がセル接続部材５００と側方構成部材１２５との間に使用されなければならない。弾性的な熱伝導性部材は、好適な形式でバッテリセル４００の端面と、バッテリセル４００の端面に対して概ね平行に延在する、バッテリパックハウジング１１０の壁部との間に配置されているので、バッテリセル４００の端面との熱的な接触が発生し、熱がバッテリセル４００からバッテリパックハウジング１１０の壁部の方向に導出される。弾性的な熱伝導性部材は、好適な形式で少なくとも部分的に熱伝導性材料より成っていて、この熱伝導性材料は、エラストマーの材料群、熱可塑性のエラストマーまたは炭素繊維のうちの少なくとも１つに属している。このような形式で、弾性的な熱伝導性部材は、一方では０．１５Ｗ／ｍＫよりも大きい、好適には０．２０Ｗ／ｍＫよりも大きい、特に好適には０．２０Ｗ／ｍＫと０．５０Ｗ／ｍＫとの間である熱伝導率を有していて、他方では、５０ショアＡよりも小さく、好適には２０ショアＡと４５ショアＡとの間のショア硬さを有していることが保証され得る。

【0043】

図２および５に示された実施例ではさらに、バッテリセル４００の端面領域で弾性的な熱伝導性部材とバッテリパックハウジング１１０の壁部との間において、セル接続部材５００が、バッテリセル４００の互いの並列接続および／または直列接続における電気相互接続を保証する機能の他に、熱拡開部材６６０の機能も実施し、所望の熱伝導を促進することができるように大きい面に亘って構成されていることが分かる。図面には詳細が示されていないが、熱拡開部材６６０およびセル接続部材５００が複合構成部分、特に一体的な複合構成部分として構成されていて、熱伝導が望まれていない、熱伝導ができるだけ十分に遮断されるべきである領域内に、スリット状の切欠６６５を有していて、この場合、各バッテリセル４００のために１つの切欠６６５が設けられていれば、好適である。これらの切欠は、熱拡開部材６６０の全面に亘って分配配置されていて、この場合、図示の実施例では各バッテリセル４００のために１つの切欠６６５が設けられている。このような形式で、バッテリセル４００から逐一セル接続部材５００若しくは熱拡開部材６６０に伝達された損失熱は、セル接続部材５００に熱接触する弾性的な部材に直接伝達され得ることが保証され得る。熱拡開部材６６０は、逐一伝達された損失熱を切欠６６５に基づいてバッテリパックハウジング１１０のそれぞれの側方構成部材１２５の全面に分配し、この場合、熱拡開部材６６０はそれぞれの側方構成部材１２５にも直接的に熱接触している。

【0044】

セルホルダ６００は、バッテリパックハウジング１２０，１３０内におけるバッテリセル４００の固定も、またバッテリセル４００の冷却も行い、熱伝導性の材料、例えばアルミニウムまたはプラスチックより成っている。特に図４で分かるように、セルホルダ６００はさらにスリーブ状の絶縁壁部を有しており、従って個別のバッテリセル４００は分離させることができ、個別のバッテリセル４００の互いの電気的絶縁を保証することができる。この場合、隣接し合うバッテリセル４００間の熱伝導抵抗、およびバッテリセル４００とセルホルダ６００との間の熱伝導抵抗はできるだけ小さいので、バッテリセル４００によって生ぜしめられた損失熱は良好に外部に導出され、バッテリパックの内部の過熱は避けられる。

【0045】

図示の実施例では、セルホルダ６００が少なくとも１つの折りたたみ可能なヒンジ６７０を有している。ヒンジ６７０は、第１のエレメント６７２と第２のエレメント６７４とを接続し、この場合、第１のエレメント６７２と第２のエレメント６７４とは一体的であって、互いに旋回可能にフィルムヒンジ６７０として構成されている。フィルムヒンジ６７０は、バッテリパック１００の組み立て中に組み立て補助、特に位置決め補助および保持補助として使用されるので、例えばプリント配線板８１０，８１２、ケーブルガイド、セル接続部材、ヒューズおよび／またはその他の電子部品を、解除可能および／またはその位置で持続的にバッテリパック１００に若しくはバッテリパックハウジング１１０の内側に位置決めすることができる。

【0046】

図２に示された実施例ではさらに、バッテリパックハウジング１１０内でセルホルダ６００の表面に、バッテリパック電子回路８００を備えたプリント配線板８１０が固定されていることが分かる。プリント配線板８１０上に、バッテリパック１００と手持ち式工作機械３００との間若しくはバッテリパック１００と充電器との間の電気的および機械的な接続を形成するための接点エレメント１４０が配置されている。この場合、接点エレメント１４３は電圧接点として構成されていて、充電接点および／または放電接点として用いられ、これに対して、接点エレメント１４４は信号接点として構成されていて、バッテリパック１００から手持ち式工作機械３００または充電器への信号伝送、および／または手持ち式工作機械３００または充電器からバッテリパック１００への信号伝送のために用いられる。図示していない形式で、接点手段１４０は、プリント配線板８１０に取り付けられた別の電子ユニット、例えば図示していないマイクロコントローラに接続されており、このような形式で、バッテリセル４００の監視および／または制御、例えばバッテリセル４００の個別電圧監視を可能にすることができる。バッテリパック電子回路８００はさらに、特に図３に示された、複数の接点手段８４０を備えたフレキシブルなプリント配線板８１２を有しており、これらの接点手段８４０は好適な形式で、図２に示された実施例におけるように、ヒンジ６７０の第１のエレメント６７２と第２のエレメント６７４との間で挟み込まれる形式でセルホルダ６００に固定される。フレキシブルなプリント配線板８１２も、図示していないマイクロコントローラに接続されている。

【0047】

プリント配線板８１０，８１２は、一般的に、複数の個別の導電路若しくは接触面８０２を有するベース材料より成っている。接触面８０２は、大抵は保護層８０４、例えば接続接点若しくは接点手段８４０を除くプリント配線板の全面に亘って被覆するはんだレジストによって保護されている。プリント配線板８１０，８１２は、電子構成部分のための担体として適していて、一般的に電子部品を装着する前に、しかも接触面若しくは導電路８０２の製作直後に、自由な接触面８０２上および銅めっきされた孔内に保護層８０４が備えられ、この保護層８０４は、装着時に形成されるべきすべての接点手段若しくは接続接点８４０が電気的にもまた機械的にもすべての要求を満たすように保証するものでなければならない。

【0048】

フレキシブルなプリント配線板８１２は、少なくとも領域的に、このフレキシブルなプリント配線板８１２の曲げ変形が、組み立てられた状態で少なくとも領域的に可能であるように形作られた曲げ強さを有している。フレキシブルなプリント配線板８１２の曲げ変形は、それぞれ曲げ変形部８４３の領域内のプリント配線板８１２の中心平面が初期位置に対して角度φだけ変形されるように、行われる。このような形式で、フレキシブルなプリント配線板８１２は、図５に示されているように、バッテリパックハウジング１１０若しくはセルホルダ６００の幾何学的形態に可変に適合させることができる。セルホルダ６００におけるフレキシブルなプリント配線板８１２の位置固定を保証するために、セルホルダ６００は複数の位置決め部材６０４を有している。これらの位置決め部材６０４は、組み立てられた状態でフレキシブルなプリント配線板８１２の対応する切欠８１６内に係合する。

【0049】

特に図３に示されているように、フレキシブルなプリント配線板８１２は、バッテリセル４００に対応する複数の接点手段８４０を有している。各接点手段８４０は、対応するバッテリセル４００を電気的に接触接続させるために設けられており、この場合、接点手段８４０は好適な形式で、１つの曲げやすい舌片状接点８４２の形で、有利には互いに向き合って配置された２つの曲げやすい舌片状接点８４２の形で構成されており、これらの舌片状接点８４２は、図４に示されているように、セルホルダ６００内の対応する開口６０２内に挿入される。

【0050】

図６および７は、セルホルダ６００の開口内への舌片状接点８４２の挿入を概略的に示す。舌片状接点８４２は、工具９７０を用いてセルホルダ６００の開口６０２を通してセル通路４０２内に挿入され、この場合、舌片状接点８４２は、バッテリセル４００を挿入する際に角度φだけ初期位置に対して変形される。バッテリセル８４０をセル通路４０２内に挿入した後で、接点手段８４０は、セル通路４０２の壁部とバッテリセル４００との間に挟み込まれ、この場合、選択的に、接点手段８４０若しくは舌片状接点８４２は、電気的な接触接続のためにバッテリセル４００に溶接されるかまたははんだ付けされてよい。図７に示されているように、挿入実施後に角度φは約１８０°の値であり、この場合、１０°乃至２００°の値、好適には３０°乃至１９０°の値も可能である。個別のバッテリセル４００は、接点手段８４０若しくは舌片状接点８４２を介してフレキシブルなプリント配線板８１２に直接接続される。図示の好適な実施例による、互いに向き合って配置されたそれぞれ２つの接点手段８４０を有するフレキシブルなプリント配線板８１２では、セル通路４０２内にバッテリセル４００を挿入する際に、フレキシブルなプリント配線板８１２の両方向に均一な引張力が発生する。

【0051】

図８は、フレキシブルなプリント配線板８１２の舌片状接点８４２の概略的な詳細図を示す。舌片状接点８４２は曲げ変形部８４３の領域で接触面８０２を有しており、この接触面８０２は、少なくとも領域的に、特に舌片状接点８４２が曲げられるべき箇所で金属面によって形成されており、この場合、接触面８０２は少なくとも曲げ変形部の領域で保護層８０４によって少なくとも十分に電気的に絶縁されている。このような形式で、接触面８０２は、フレキシブルなプリント配線板８１２の機械的に弱い箇所を規定するように形成されている。このために、接触面８０２は曲げ変形部８４３の領域内に、まず横断面増大部８０５、次いで横断面減少部８０３、続いて横断面増大部８０５を有している。幅の広い接触面８０２は、より高い弾性的な予備変形部を有し、これに対して横断面減少部８０３は機械的な弱い箇所を規定する。このような形式で、接触面８０２は、舌片状接点８４２上において曲げ変形部８４３の領域で塑性変形可能であり、これに対して舌片状接点８４２上およびフレキシブルなプリント配線板８１２上のその他の領域では十分に弾性的な状態を維持する。

【0052】

さらに、接触面８０２が保護層８０４を有していない舌片状接点８４２の領域と、保護層８０４を備えている舌片状接点８４２の領域との間の移行部は、保護層８０４の端部８０６と舌片状接点８４２の接触面８０２の横断面増大部８０５とが同じ個所に設けられているのではなく、保護層８０４が舌片状接点８４２の接触面８０２と部分的に重なるように、構成されていることが意図されている。詳細は示されていないが、さらに、保護層８０４の輪郭が舌片状接点８４２の長手方向に対して垂直な真っすぐなラインを描くのではなく、湾曲していれば有利である。このような形式で、曲げ強さの鋭角な移行部が発生することはなく、ひいては機械的な弱い箇所が生じることもない。同じ理由から、保護層の下にある接触面８０２が舌片状接点８４２の長手方向に対して垂直に延在するラインに沿って終わるのではなく、湾曲して延在するラインに沿って終わっていれば、有利である。このような形式で、舌片状接点８４２の長手方向で、一方では接触面８０２が緩やかに増大し、他方では保護層８０４も緩やかに減少する。

【0053】

図示していない実施例では、セルホルダ６００がセル通路４０２の領域内で、各バッテリセル４００のために、接点手段８４０に対応する切欠を有しており、この切欠を通してそれぞれの接点手段８４０がバッテリセル４００と接続するためにセル通路４０２内に挿入され、それによって接点手段８４０がバッテリセル４００と接続することも可能である。電気的な接点の品質は、好適な実施例によれば、バッテリセル４００が概ね絶縁被覆を有していないか若しくは領域的にのみ絶縁被覆を有しており、この場合、絶縁被覆は、少なくとも接点手段８４０がバッテリセル４００と接続する領域内に少なくとも１つの切欠を有していることによって、高められ、この場合、接点手段８４０とバッテリセル４００との間の移行抵抗を減少させるために、バッテリセル４００は導電性の不動態化ペーストを備えてよい。

【0054】

さらに、フレキシブルなプリント配線板８１２上に、位置的に互いに分離して配置された複数の様々な電気的な構成部品が位置決めされており、これらの構成部品は、例えば、様々な操作エレメント８１９、発光表示器８１７、電圧タップ、温度センサ、バッテリパック電子回路８００の多様な機能群、無線モジュールのためのアンテナ、ワイヤレス充電モジュールのための接続部および／またはその他の表面実装されたデバイスであってよい。表面実装されたデバイス（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｄｅｖｉｃｅｓ、短縮してＳＭＤ）は、プリント配線板８１０，８１２上の装着密度を高め、例えば誘導式充電モジュールを追加的な電流および信号ラインで接続することによって、装着密度をいわば任意に拡張することができる。これによって、本発明によれば、バッテリパックハウジング１１０内の配線の複雑さおよび／またははんだ付け部の数を低下させることができ、それによって組み立て費用およびひいてはコストが削減され、バッテリパック１００はより頑丈でより長持ちする。

【0055】

さらに、一般的に、電気抵抗を含有する図示していない入力フィルタを介して個別電圧監視装置がバッテリパック電子回路８００に接続される。フレキシブルなプリント配線板は、様々な表面実装されたデバイスの装着、また前記入力フィルタ抵抗または操作エレメント８１９としてのボタンスイッチおよび／または例えばＬＥＤ８１７の形の発光表示器の装着も可能にする。

【0056】

第２のエレメント６７４は複数の視野６７９を有しているので、フレキシブルなプリント配線板８１２上に配置された発光表示器８１７は、フレキシブルなプリント配線板８１２の組み立て後に、第１のエレメント６７２と第２のエレメント６７４との間でこれらの視野６７９を通して見ることができ、これによって例えばバッテリセル４００の様々な充電状態を表示することができる。

【0057】

以上説明されかつ図示された実施例の他に、別の変化形並びに特徴の別の組合せを含有する別の実施例が考えられる。

【符号の説明】

【0058】

１００ バッテリパック
１１０ バッテリパックハウジング
３００ 手持ち式工作機械
３０５ ハウジング
３１５ ハンドル
３２０ 機械的なインターフェース
３３５ 駆動モータ
３７０ 電子回路
４００ バッテリセル
６００ セルホルダ
６０２ 開口
６０４ 位置決め部材
８００ バッテリパック電子回路
８０２ 接触面
８０３ 横断面減少部
８０４ 保護層
８１２ プリント配線板
８１６ 切欠
８４０ 接点手段、接続接点
８４２ 舌片状接点
８４３ 曲げ変形部
９７０ 工具

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】