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公開番号2025097999
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-01
出願番号2025028460,2023201161
出願日2025-02-26,2015-05-18
発明の名称電動工具システム
出願人ブラックアンドデッカーインク,BLACK & DECKER INC.
代理人個人
主分類B25F 5/00 20060101AFI20250624BHJP(手工具;可搬型動力工具;手工具用の柄;作業場設備;マニプレータ)
要約【課題】様々なAC電源及びDC電源を使用して動作可能な様々な電動工具及び電動工具システムを提供する。
【解決手段】電動工具システム(1)は、第1電動工具定格電圧を有する第1電動工具(10A1)と、第1電動工具定格電圧と異なる第2電動工具定格電圧を有する第2電動工具(10A2、10A3、10B)と、第1電動工具(10A1)及び第2電動工具(10A2、10A3、10B)に結合可能である第1電池パック(20A4)と、を含む。第1電池パック(20A4)は、第1電池パックが第1電動工具(10A1)の動作を可能にするように第1電動工具定格電圧に対応した第1電池パック定格電圧を有する第1構成と電池パックが第2電動工具(10A2、10A3、10B)の動作を可能にするように第2電動工具定格電圧(10A2)に対応した変換可能電池パック定格電圧を有する第2構成との間においてスイッチング可能である。
【選択図】図1A
特許請求の範囲【請求項１】
電動工具システムであって、
複数の電圧を有する電池パックであって、第１の電動工具とともに使用されるものであり、当該第１の電動工具は、第１の電池パックインターフェイスを有し、第１の動作電圧で動作するように構成されているものである、前記複数の電圧を有する電池パックと、
前記複数の電圧を有する電池パックとともに使用されるように構成された第２の電動工具であって、
当該電動工具システムは、前記複数の電圧を有する電池パック及び前記第２の電動工具の双方を含むものであり、
前記第２の電動工具は、第２の電池パックインターフェイスを有し、前記第１の動作電圧よりも高い第２の動作電圧で動作するように構成されているものである、
前記第２の電動工具と
を有し、
前記複数の電圧を有する電池パックは、
ハウジングと、
電気的に直列配置され、前記ハウジング内に配置された第１の電池セル列であって、第１の正電圧端子と、第１の負電圧端子とを有するものである、前記第１の電池セル列と、
電気的に直列配置され、前記ハウジング内に配置された第２の電池セル列であって、第２の正電圧端子と、第２の負電圧端子とを有するものである、前記第２の電池セル列と、
電動工具インターフェイスと
を有し、
前記電動工具インターフェイス及び前記第２の電池パックインターフェイスは、互いに機械的及び電気的に結合されるように形成及び構成されており、
前記電動工具インターフェイスに前記第２の電池パックインターフェイスが結合された際には、前記第１の正電圧端子が前記第２の負電圧端子に電気的に接続され、前記第１及び第２の電池セル列が互いに直列接続構成で電気的に接続されて前記第２の電動工具に前記第２の動作電圧が供給されるものであり、
前記電動工具インターフェイスは、さらに、前記第１の電池パックインターフェイスと結合可能なように構成されており、前記第１の電池パックインターフェイスは、単一電圧を有する電池パックの第２の電動工具インターフェイスと嵌合するように形成及び構成されており、前記単一電圧を有する電池パックは、前記第１の動作電圧を供給するが、前記第２の動作電圧は供給しないように構成されているものであり、
前記電動工具インターフェイスは、前記第１の電池パックインターフェイスと機械的及び電気的に結合されるように形成及び構成されており、
前記電動工具インターフェイスに前記第１の電池パックインターフェイスが結合された際には、前記第１及び第２の正電圧端子が互いに電気的に接続されるとともに、前記第１及び第２の負電圧端子が互いに電気的に接続されることで、前記第１及び第２の電池セル列が互いに並列接続構成で電気的に接続されて前記第１の電動工具に前記第１の動作電圧が供給されるものであり、
前記電動工具インターフェイス及び前記第２の電動工具インターフェイスは、前記第１の電池パックインターフェイスに交換自在に結合可能なものであり、これにより前記第１の電動工具は、前記複数の電圧を有する電池パック又は前記単一電圧を有する電池パックのいずれによっても動作可能なものである、
電動工具システム。
続きを表示（約 4,200 文字）【請求項２】
請求項１記載の電動工具システムにおいて、
前記単一電圧を有する電池パックの前記第２の電動工具インターフェイスは、前記第２の電動工具の前記第２の電池パックインターフェイスと機械的に結合不能に構成されており、
前記単一電圧を有する電池パックの前記第２の電動工具インターフェイスは、前記第２の電動工具の前記第２の電池パックインターフェイスと電気的に結合不能に構成されており、
前記電動工具インターフェイスは、前記ハウジング内にスロットを有し、
前記第２の電動工具の前記第２の電池パックインターフェイスは、前記電動工具インターフェイスと結合された際に前記複数の電圧を有する電池パックの前記ハウジング内のスロットと嵌合するように形成及び構成された、下向きに延長する突出部を有し、
前記第２の電池パックインターフェイスは、複数のレール部及び複数の溝部を有し、
前記複数の電圧を有する電池パックの前記電動工具インターフェイスは、（１）前記第１の電池パックインターフェイス上の相補形状に形成された複数のレール部及び複数の溝部、及び（２）前記第２の電動工具の前記第２の電池パックインターフェイス上の前記複数のレール部及び前記複数の溝部と選択的に且つ機械的に結合されるように形成及び構成されており、
前記複数の電圧を有する電池パックの前記電動工具インターフェイスは、当該電動工具インターフェイスと前記第１又は第２の電池パックインターフェイスとの間の機械的及び電気的接続を維持するように形成及び構成されたラッチ部を有し、
前記単一電圧を有する電池パックの前記第２の電動工具インターフェイスは、前記第１の電池パックインターフェイス上に相補形状に形成された前記複数のレール部及び前記複数の溝部と結合するように形成及び構成された複数のレール部及び複数の溝部を有し、
前記第１の電池セル列は、前記ハウジング内の第１の列に配置された５つの電池セルを有し、
前記第２の電池セル列は、前記ハウジング内の第２の列に配置された５つの電池セルを有し、
前記第２の列は前記第１の列の上方に配置されているものであり、
前記第１の電池セル列及び前記第２の電池セル列は、前記ハウジング内に２ｘ５のマトリックス状に配置されているものであり、
前記第１の電池セル列及び前記第２の電池セル列は、それぞれ互いに平行な長手方向軸を画定するものであり、
前記複数の電圧を有する電池パックは、第１及び第２の対向する側面を有し、
前記第１の電池セル列及び前記第２の電池セル列の電池セルの各々は、正電圧端子と、負電圧端子とを有し、
前記第１の電池セル列の前記５つの電池セルのうち３つの電池セルの正電圧端子は、前記複数の電圧を有する電池パックの前記第１の側面上に配置されているものであり、
前記第２の電池セル列の前記５つの電池セルのうち３つの電池セルの正電圧端子は、前記複数の電圧を有する電池パックの前記第１の側面上に配置されているものであり、
前記第１の電池セル列の前記５つの電池セルのうち２つの電池セルの負電圧端子は、前記複数の電圧を有する電池パックの前記第１の側面上に配置されているものであり、
前記第２の電池セル列の前記５つの電池セルのうち２つの電池セルの負電圧端子は、前記複数の電圧を有する電池パックの前記第１の側面上に配置されているものであり、
前記第１の側面上の前記第１の電池セル列内の前記電池セルの負電圧端子は、前記第１の側面上の前記第２の電池セル列内の前記電池セルの対応する負電圧端子と垂直方向において整列しているものであり、
前記第１の側面上の前記第１の電池セル列内の前記電池セルの正電圧端子は、前記第１の側面上の前記第２の電池セル列内の前記電池セルの対応する正電圧端子と垂直方向において整列しているものであり、
前記第２の電動工具は、電気的に相互接続された第１及び第２の接点を有する導電性ジャンパを有し、
前記第２の電動工具の前記第２の電池パックインターフェイスは、前記導電性ジャンパの前記電気的に相互接続された第１及び第２の接点を含むものであり、それにより、前記電動工具インターフェイスが前記第２の電池パックインターフェイスに結合された際に、前記導電性ジャンパの前記第１及び第２の接点がそれぞれ前記第１の正電圧端子及び前記第２の負電圧端子に電気的に接触し、前記第２の電動工具の前記導電性ジャンパを介して前記第１及び第２の電池セル列が互いに電気的に直列接続されるものであり、
前記第１の動作電圧は約１７～約２０ボルトであり、前記第２の動作電圧は約３４～約４０ボルトであり、
前記第２の電動工具は、電動工具ハウジングを有し、
前記第２の電池パックインターフェイスは、前記電動工具ハウジング上に配置されるものであり、
前記複数の電圧を有する電池パックは、前記第１及び第２の電池セル列が互いに電気的に並列接続又は直列接続されていない開回路構成を有し、
前記電動工具インターフェイスは、前記第２の電池パックインターフェイスと機械的且つ電気的に結合された際に、前記第２の電動工具の対応する電気接点に物理的且つ電気的に接触するように形成及び構成された電気端子の第１の列を有し、
前記電動工具インターフェイスは、前記第２の電池パックインターフェイスと機械的且つ電気的に結合された際に、前記第２の電動工具の対応する電気接点に物理的且つ電気的に接触するように形成及び構成された電気端子の第２の列を有し、
前記第１の列は、前記第２の列と垂直方向においてオフセットされているものであり、
前記電気端子の第１の列のうちの複数の電気端子は信号端子を構成し、
前記電気端子の第２の列のうちの複数の電気端子は、第１及び第２の端子を構成し、
前記電気端子の第２の列の前記第１の端子は、前記第１の電池セル列の前記第１の正電圧端子に電気的に接続されているものであり、
前記電気端子の第２の列の前記第２の端子は、前記第２の電池セル列の前記第２の負電圧端子に電気的に接続されているものであり、
前記電気端子の第１の列は、水平方向に離間して配置されているものであり、
前記電気端子の第２の列は、水平方向に離間して配置されているものである、
電動工具システム。
【請求項３】
請求項１記載の電動工具システムにおいて、前記単一電圧を有する電池パックの前記第２の電動工具インターフェイスは、前記第２の電動工具の前記第２の電池パックインターフェイスと機械的に結合不能に構成されているものである、電動工具システム。
【請求項４】
請求項３記載の電動工具システムにおいて、前記単一電圧を有する電池パックの前記第２の電動工具インターフェイスは、前記第２の電動工具の前記第２の電池パックインターフェイスと電気的に結合不能に構成されているものである、電動工具システム。
【請求項５】
請求項４記載の電動工具システムにおいて、
前記電動工具インターフェイスは、前記ハウジング内にスロットを有し、
前記第２の電動工具の前記第２の電池パックインターフェイスは、前記電動工具インターフェイスと結合された際に前記複数の電圧を有する電池パックの前記ハウジング内のスロットと嵌合するように形成及び構成された、下向きに延長する突出部を有するものである、
電動工具システム。
【請求項６】
請求項５記載の電動工具システムにおいて、前記第１の電動工具の前記第１の電池パックインターフェイスは、前記電動工具インターフェイスと機械的及び電気的に結合された際に前記ハウジング内のスロットと嵌合するように形成及び構成された突出部を有さないものである、電動工具システム。
【請求項７】
請求項５記載の電動工具システムにおいて、前記第２の電動工具インターフェイスは、前記電動工具インターフェイスの前記スロットの位置に対応する空間を占める物理的構造を有するものである、電動工具システム。
【請求項８】
請求項１記載の電動工具システムにおいて、
前記第２の電池パックインターフェイスは、複数のレール部及び複数の溝部を有し、
前記複数の電圧を有する電池パックの前記電動工具インターフェイスは、（１）前記第１の電池パックインターフェイス上の相補形状に形成された複数のレール部及び複数の溝部、及び（２）前記第２の電池パックインターフェイス上の前記複数のレール部及び前記複数の溝部と選択的に且つ機械的に結合されるように形成及び構成された複数のレール部及び複数の溝部を有し、
前記複数の電圧を有する電池パックの前記電動工具インターフェイスは、前記電動工具インターフェイスと前記第１又は第２の電池パックインターフェイスとの間の機械的及び電気的接続を維持するように形成及び構成されたラッチ部を有するものである、
電動工具システム。
【請求項９】
請求項８記載の電動工具システムにおいて、前記単一電圧を有する電池パックの前記第２の電動工具インターフェイスは、前記第１の電池パックインターフェイス上に相補形状に形成された前記複数のレール部及び前記複数の溝部と結合するように形成及び構成された複数のレール部及び複数の溝部を有するものである、電動工具システム。
【請求項１０】
請求項１記載の電動工具システムにおいて、
前記第１の電池セル列は、前記ハウジング内の第１の列に配置されたｎ個の電池セルを有し、
前記第２の電池セル列は、前記ハウジング内の第２の列に配置されたｎ個の電池セルを有し、
前記第２の列は前記第１の列の上方に配置されているものであり、
ｎは、３以上の整数である、
電動工具システム。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願に対する相互参照
本出願は、米国特許法第１１９（ｅ）条に基づいて、「ＰｏｗｅｒＴｏｏｌＳｙｓｔｅｍ」という名称の２０１４年５月１８日付けで出願された米国仮特許出願第６１／９９４，９５３号、「ＰｏｗｅｒＴｏｏｌＳｙｓｔｅｍ」という名称の２０１４年５月１９日付けで出願された米国仮特許出願第６２／０００，１１２号、「ＣｏｎｖｅｒｔｉｂｌｅＢａｔｔｅｒｙＰａｃｋ」という名称の２０１４年９月５日付けで出願された米国仮特許出願第６２／０４６，５４６号、「ＣｏｎｖｅｒｔｉｂｌｅＢａｔｔｅｒｙＰａｃｋ」という名称の２０１５年２月２０日付けで出願された米国仮特許出願第６２／１１８，９１７号、「ＣｏｎｖｅｒｔｉｂｌｅＢａｔｔｅｒｙＰａｃｋ」という名称の２０１４年１２月１２日付で出願された米国仮特許出願第６２／０９１，１３４号、「ＴｒａｎｓｐｏｒｔｆｏｒＳｙｓｔｅｍｆｏｒＣｏｎｖｅｒｔｉｂｌｅＢａｔｔｅｒｙＰａｃｋ」という名称の２０１５年２月１１日付けで出願された米国仮特許出願第６２／１１４，６４５号、「Ｃｙｃｌｅ－Ｂｙ－ＣｙｃｌｅＣｕｒｒｅｎｔＬｉｍｉｔｆｏｒＰｏｗｅｒＴｏｏｌｓＨａｖｉｎｇａＢｒｕｓｈｌｅｓｓＭｏｔｏｒ」という名称の２０１４年５月１９日付けで出願された米国仮特許出願第６２／０００，３０７号、及び「ＣｏｎｄｕｃｔｉｏｎＢａｎｄＣｏｎｔｒｏｌｆｏｒＢｒｕｓｈｌｅｓｓＭｏｔｏｒｓｉｎＰｏｗｅｒＴｏｏｌｓ」という名称の２０１４年１２月１８日付けで出願された米国仮特許出願第６２／０９３，５１３号に対する優先権を主張するものであり、これらの特許文献のそれぞれは、引用により、包含される。
続きを表示（約 2,900 文字）【０００２】
本出願は、様々なＡＣ電源及びＤＣ電源を使用して動作可能な様々な電動工具及びその他の電気装置を含む電動工具システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
様々なタイプの電動工具が、一般に、建設、家屋の改修、屋外、及び日曜大工のプロジェクトにおいて使用されている。電動工具は、一般に、１つ又は複数のＡＣ電源（ＡＣ商用電源又は発電機など）を使用して動作しうるＡＣ電動工具（しばしば、コード付き電動工具とも呼称される）と、（取外し可能且つ充電可能な電池パックなどの）１つ又は複数のＤＣ電源を使用して動作しうるＤＣ電動工具（しばしば、コードレス電動工具とも呼称される）と、という２つのカテゴリに分類されている。
【０００４】
コード付き又はＡＣ電動工具は、一般に、コードレス電動工具の用途との比較において、より高い電力及び／又は長い稼働時間を必要としている重負荷の鋸引き、重負荷の穿孔及びハンマー打撃、並びに、重負荷の金属加工などの重負荷の用途において使用されている。但し、その名前が意味していように、コード付き工具は、ＡＣ電源に接続可能なコードの使用を必要としている。建設現場におけるものなどの多くの用途においては、ＡＣ電源への接続は、実際的ではなく、及び／又は、ＡＣ電力は、例えば、ガソリンによって動力供給される発電機などの別個のＡＣ電力発電機によって生成されなければならない。
【０００５】
コードレス又はＤＣ電動工具は、一般に、コード付き電動工具の用途との比較において、より低い電力及び／又は短い稼働時間を必要としている軽負荷の鋸引き、軽負荷の穿孔や固定などのより軽負荷の用途において使用されている。コードレス工具は、そのパワー及び／又は可動時間においてより制限されうることから、これらは、一般に、より重負荷の用途の多くにおいて、産業的に受け入れられていない。また、コードレス工具は、重量においても制限されており、その理由は、より高い電圧及び／又は容量の電池は、より大きな重量を有し、これにより、人間工学的な観点における欠点を生成する傾向を有するからである。
【０００６】
また、ＡＣ電動工具及びＤＣ電動工具は、多くの異なるタイプのモーター及びモーター制御回路を使用して動作しうる。例えば、コード付き又はＡＣ電動工具は、ＡＣブラシ付きモーター、（ＡＣ又はＤＣを使用して動作可能な）ユニバーサルブラシ付きモーター、又はブラシレスモーターを使用して動作しうる。コード付き工具内のモーターは、ＡＣ商用電源とほぼ同一の定格電圧（例えば、米国においては、１２０Ｖであり、欧州の大部分においては、２３０Ｖである）を有するＡＣ電圧源によって稼働するように最適化又は定格設定されたその構造を有しうる。ＡＣ又はコード付き工具内のモーターは、一般に、（例えば、実質的に一定の無負荷速度において動作する工具の場合に）オン－オフスイッチを含みうるＡＣ制御回路を使用して、又は、（例えば、可変無負荷速度において動作するモーター工具の場合に）トライアック制御回路などの可変速度制御回路を使用して、制御されている。トライアック制御回路の一例は、特許文献１において見出すことが可能であり、この文献は、引用により、包含される。
【０００７】
また、コードレス又はＤＣ電動工具も、多くの異なるタイプのモーター及び制御回路を使用して動作しうる。例えば、コードレス又はＤＣ電動工具は、ＤＣブラシ付きモーター、ユニバーサルブラシ付きモーター、又はブラシレスモーターを使用して動作しうる。コードレス電動工具の電池は、ＡＣ商用電源よりも低い定格電圧（例えば、１２Ｖ、２０Ｖ、４０Ｖなど）を有する傾向を有することから、コードレス又はＤＣ電動工具のモーターは、一般に、これらのより低い電圧のうちの１つ又は複数を有するＤＣ電源と共に使用されるように最適化又は定格設定されたその構造を有している。コードレス又はＤＣ電動工具用の制御回路は、（例えば、実質的に一定の無負荷速度において動作する工具の場合に）オン－オフスイッチを、又は（例えば、可変無負荷速度において動作する工具の場合に）可変速度制御回路を、含みうる。可変速度制御回路は、例えば、モーターに対する電力供給を制御するべく、アナログ電圧レギュレータ又はデジタルパルス幅変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ－Ｗｉｄｔｈ－Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御装置を有してもよい。ＰＷＭ制御回路の一例は、特許文献２において見出すことが可能であり、この文献は、引用により、包含される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
米国特許第７，９２８，６７３号明細書
米国特許第７，８２１，２１７号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一態様においては、電動工具システムは、低電動工具定格電圧を有する第１電動工具と、低電動工具定格電圧よりも高い中間電動工具定格電圧を有する第２電動工具と、中間電動工具定格電圧よりも高い高電動工具定格電圧を有する第３電動工具と、低電動工具定格電圧に対応した低電池パック定格電圧を有する第１電池パックと、変換可能電池パックと、を含む。変換可能電池パックは、変換可能電池パックが、第１電動工具定格電圧に対応した変換可能電池パック定格電圧を有する第１構成において、及び、変換可能電池パックが、第２電動工具定格電圧に対応した第２変換可能電池パック定格電圧を有する第２構成において、動作可能である。第１電池パックは、第１電動工具の動作を可能にするべく、第１電動工具に結合可能である。変換可能電池パックは、第１電動工具の動作を可能にするべく、第１構成において、第１電動工具に結合可能である。変換可能電池パックは、第２電動工具の動作を可能にするべく、第２構成において、第２電動工具に結合可能である。複数の変換可能電池パックは、第３電動工具の動作を可能にするべく、その第２構成において、第３電動工具に結合可能である。
【００１０】
この態様の実施形態は、以下の特徴のうちの１つ又は複数を含みうる。第３電動工具は、代替的に、複数の変換可能電池パック又はＡＣ電源を使用した第３電動工具の動作を可能にするべく、ＡＣ商用電源の電圧定格に対応した定格電圧を有するＡＣ電源に結合可能であってもよい。ＡＣ商用電源電圧定格は、約１００ボルト～１２０ボルト又は約２２０ボルト～２４０ボルトであってもよい。高電動工具定格電圧は、ＡＣ商用電源の電圧定格に対応しうる。システムは、低電池パック定格電圧に、及び、変換可能電池パック定格電圧に、対応した低充電器定格電圧を有する電池パック充電器を更に含んでもよく、この場合に、電池パック充電器は、第１電池パックを充電するべく、第１電池パックに結合されるように、及び、第１構成にある際に、変換可能電池パックを充電するべく、変換可能電池パックに結合されるように、構成されている。
（【００１１】以降は省略されています）

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