DE19607970A1

DE19607970A1 - Batteriepack und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE19607970A1
Application number: DE19607970A
Authority: DE
Inventors: Tsutomu Oshima; Katsumi Tanaka; Kikuo Kojima
Original assignee: Whitaker LLC
Current assignee: Whitaker LLC
Priority date: 1995-03-01
Filing date: 1996-03-01
Publication date: 1996-09-05
Also published as: US5704803A; KR960036235A; JPH08241701A; TW299073U

Description

Die Erfindung betrifft Batteriepacks und Verfahren zur ihrer Herstellung, insbesondere batteriebestückte Aufnahmegehäuse, die in tragbaren Kommunikationsgeräten und anderen Geräten eingesetzt werden, die wasserdicht ausgebildet sind.

Zahlreiche elektronische Geräte, die als tragbare Geräte ausgebildet sind, beispielsweise tragbare Telefongeräte, Videokameras etc., werden derzeit mit aufladbaren Batterien bestückt. Diese aufladbaren Batterien können entweder in das wasserdichte Gehäuse des Gerätes selbst eingesetzt werden, oder sie können sich in einem getrennten, aus dem Gerät entnehmbaren wasserdichten Gehäuse befinden, so daß ein Aufladen möglich ist, indem eine Ladevorrichtung an das Gerät angeschlossen wird.

Batteriepacks (oder Batteriepakete) als selbständige, herausnehmbare Einheiten in der Form eines Batterien aufnehmenden Gehäuses müssen gute Wasserdichtigkeit besitzen, wobei sie gleichzeitig der Forderung genügen müssen, daß während des Aufladevorgangs möglicherweise entstehende Gase aus dem Gehäuse entweichen können.

Herkömmliche Batteriepacks haben einen ziemlich komplizierten Aufbau und erfordern entsprechenden Fertigungsaufwand. Es besteht der Bedarf ein einem Batteriepack einfachen Aufbaus mit einem wasserdichten Gehäuse, welches das Entweichen von Gasen ermöglicht, die die Batterien während des Aufladevorgangs erzeugen.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Batteriepack mit relativ einfachem Aufbau zu schaffen, weicher sich einfach herstellen läßt und gute Wasserdichtigkeit und Gasdurchlässigkeit besitzt.

Gelöst wird diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 oder im Anspruch 6 angegebene Erfindung. Ein Verfahren zum Herstellen eines solchen Battierpacks ist im Anspruch 12 angegeben.

Eine als Gehäuseunterteil bezeichnete erste Hälfte bildet einen Hohlraum, in den die Batterien eingesetzt werden können, während eine als Gehäuseoberteil bezeichnete zweite Hälfte aus dielektrischem Material hergestellt ist, welches für eine Gasdurchlässigkeit zwischen ihren Innenflächen und Außenflächen sorgt. Einteilig damit ist eine wasserdichte elastische Gummidichtung ausgebildet.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Fertigen des Batteriepacks beinhaltet das Herstellen des Gehäuseunterteils als Kunstharzformteil in der Gestalt eines Bechers mit mittiger Ausnehmung. Das Fertigungsverfahren für die zweite Hälfte, d. h., das Gehäuseoberteil sieht vor, daß das Gehäuseoberteil aus einem zweiten Kunstharz geformt wird, welches für die Gasdurchlässigkeit zwischen den Innen- und Außenflächen sorgt, wobei einstückig mit dem Gehäuseoberteil ein wasserdichter Gummidichtring ausgebildet ist. Der Vorgang des Zusammenbaus beinhaltet das Einsetzen der Batterien in den Hohlraum der ersten Hälfte, d. h. des Gehäuseunterteils, und das Anbringen der zweiten Hälfte, d. h. des Gehäuseoberteils, um einen wasserdichten Batteriepack zu erhalten.

Der erfindungsgemäße Batteriepack hat die Form eines eine Batterie enthaltenden Gehäuses aus zusammengefügtem Gehäuseunterteil und Gehäuseoberteil.

Eine der Hälften (entweder das Gehäuseoberteil oder das Gehäuseunterteil) besitzt einen aus elastischem Gummi bestehenden Dichtungsring, der einen integralen Teil des aus einem Kunstharz bestehenden Körpers bildet. Der elastische Gummi fungiert als wasserdichte Abdichtung und dient außerdem als Durchgang zum Freigeben von Gas.

Die andere Hälfte (das Gehäuseunterteil bzw. das Gehäuseoberteil) hat die Form eines Bechers mit mittigem Aufnahmehohlraum, und sie besitzt in das Kunstharzmaterial des Gehäuseteils eingebettete elektrische Anschlüsse, die integral mit dem Gehäuseteil ausgebildet sind. Die Anschlüsse sind in der Weise angeordnet, daß sie für eine Verbindung der Batterien und sämtlicher benötigter Sensoren sorgen. In einem Abschnitt einer aus dem Kunstharz bestehenden Wand sind Fenster für den Zugriff zu den elektrischen Anschlüssen von der Außenseite her ausgebildet. Die Anschlüsse sind in die Wand der Gehäusehälfte wasserdicht eingebettet.

Diese Hälfte besitzt außerdem eine Dichtfläche. Wenn das Gehäuseoberteil und das Gehäuseunterteil aneinander befestigt sind, stehen die Dichtfläche und die elastische Gummidichtung miteinander in Berührung. Dies sorgt für eine wasserdichte Verbindung und schafft somit ein Batterien enthaltendes wasserdichtes Gehäuse. Da das elastische Gummimaterial Gasdurchlässe oder Gaskanäle enthält, werden Wasserstoff und andere beim Aufladvorgang entstehende Gase durch das elastische Gummi hindurch freigesetzt.

Im folgenden werden Ausführungsformen der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriepacks;

Fig. 2 eine Teil-Schnittansicht des in Fig. 1 gezeigten Batteriepacks;

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriepacks; und

Fig. 4 eine Teil-Querschnittansicht des in Fig. 3 gezeigten Batteriepacks.

Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht ein Gehäuseoberteil (obere Hälfte) 10 und ein Gehäuseunterteil (untere Hälfte) 60 einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriepacks. Das Gehäuseoberteil 10 und das Gehäuseunterteil 60 passen zusammen, wobei der Gehäuseunterteil 60 einen Aufnahme-Hohlraum 65 aufweist. Zusammen bilden das Gehäuseoberteil 10 und das Gehäuseunterteil 60 ein Batteriegehäuse zur Aufnahme von einer oder mehreren Batterien.

Fig. 2 ist eine Teil-Schnittansicht des Gehäuseoberteils 10 und des Gehäuseunterteils 60 gemäß Fig. 1. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, sind durch Einsatzformen in das Gehäuseunterteil 60 einstückig oder integral elektrische Anschlüsse 70 eingeformt. In der Zeichnung nicht dargestellt sind elektrische Anschlüsse 70, die sich in den Hohlraum 65 des Gehäuseunterteils 60 erstrecken, wo sie an Batterien und/oder Sensoren angeschlossen werden. Darüber hinaus ist aus Fig. 1 und 2 ersichtlich, daß der Zugriff zu den elektrischen Anschlüssen 70 durch Fenster 81 und 82 hindurch möglich ist. Dies eröffnet die Möglichkeit, auf die Anschlüsse 70 zwecks elektrischer Kontaktgabe zuzugreifen, ohne den wasserdichten Zustand des Batteriepacks zu beeinträchtigen. Die Fenster 81 und 82 dienen außerdem dem Zweck, den Batteriepack in dem zugehörigen Gerät anzuordnen, wobei sie ein Mittel für die Verbindung der elektrischen Anschlüsse 70 mit zugehörigen Anschlüssen des Geräts sind. In dem oberen Abschnitt der Wand des Gehäuseunterteils 60 sind eine Verbindungsfläche 61 für die Verbindung mit dem Gehäuseoberteil 10 und eine Dichtfläche 62 für die Abdichtung ausgebildet. Nachdem die Batterien und andere Bauteile in dem Hohlraum 65 des Gehäuseunterteils 60 untergebracht sind, wird an diesem das obere Gehäuseteil 10 befestigt, um dadurch den Zusammenbau des Batteriepacks abzuschließen.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, ist der elastische Gummidichtring 20 einstückig in das obere Gehäuseteil 10 eingeformt. Der elastische Gummi 20 besteht aus einem Dichtungsabschnitt 21 und einem Durchgangsabschnitt 22, wobei letzterer die Wand des Gehäuseoberteils durchsetzt. Die Bodenfläche des Gehäuseoberteils 10 besitzt einen Auflagerand 11 zur passenden Verbindung mit dem Gehäuseunterteil 60.

Wenn das Gehäuseoberteil 10 und das Gehäuseunterteil 60 der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsform zusammengefügt werden, gelangt der Auflagerand 11 des Gehäuseoberteils 10 gegen die Verbindungsfläche 61 des Gehäuseunterteils 60. Beide Gehäuseteile 10 und 60 werden anschließend mit geeigneten Mitteln verbunden, beispielsweise durch Ultraschallschweißen.

Die in Fig. 2 gezeigten Abmessungen sind folgende: "a" ist die Höhendifferenz zwischen der Dichtfläche 62 und der Verbindungsfläche 61, "b" ist die Höhendifferenz zwischen dem unteren Rand des elastischen Gummidichtungsrings 20 und dem Auflagerand 11; und "c" ist die Höhendifferenz zwischen der Unterseite 12 und dem Auflagerand 11. Die Beziehung zwischen diesen drei Abmessungen lautet "b" < "a< < "c". Wenn daher der Auflagerand 11 und die Verbindungsfläche 61 zusammengefügt und miteinander verbunden sind, gelangt die Dichtfläche 62 in Berührung mit dem Dichtungsabschnitt 21 der elastischen Gummidichtung 20, wodurch eine wasserdichte Verbindung geschaffen wird. Die Durchgangsabschnitte 22 der elastischen Gummidichtung 20 sind an ausgewählten Stellen des Gehäuseoberteils 10 vorgesehen (vgl. Fig. 1). Diese Abschnitte liegen auf beiden Seiten frei und kommunizieren sowohl mit der Innenseite als auch mit der Außenseite des Gehäuseoberteils 10. Deshalb kann durch die Gummidichtung 20 hindurch Gas von der Innenseite des Gehäuses nach außen entweichen. Diese Durchgangsabschnitte 22 dienen außerdem als Halteglieder, die die elastische Gummidichtung 20 an dem Gehäuseoberteil 10 festhalten.

Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht des Gehäuseoberteils (der oberen Hälfte) 110 und des Gehäuseunterteils (der unteren Hälfte) 160 eines Batteriepacks nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In Fig. 3 ist das Gehäuseoberteil 110 mit der Unterseite nach oben gelegen dargestellt.

Elektrische Anschlüsse 170 des Gehäuseunterteils 160 sind einstückig in das Gehäuseunterteil 160 eingeformt, sie erstrecken sich (was in der Zeichnung nicht dargestellt ist) in das Innere des Hohlraums 165, wo sie elektrische Verbindungen zu Batterien und Sensoren bilden. Um Zugriff zu den elektrischen Anschlüssen 170 von der Außenseite her zu ermöglichen, sind Fenster 181 an gewünschten Stellen des Kunstharzkörpers 180 ausgebildet. Die Oberseite des Gehäuseunterteils 160 ist als Dichtfläche 162 ausgestaltet. Nachdem Batterien und andere Bauteile in das Innere des Gehäuseunterteils 160 eingesetzt sind, wird dieses mit dem Gehäuseoberteil 110 zur Bildung des Batteriepacks zusammengefügt. Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform die elastische Gummidichtung 120 einstückig in das Gehäuseoberteil 110 eingeformt.

Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, daß eine Verriegelungseinrichtung für die Verbindung von Gehäuseoberteil 110 und Gehäuseunterteil 160 vorgesehen ist. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, ist das Gehäuseoberteil 110 mit Laschen 191 ausgestattet, welche Rastlöcher 190 besitzen, während das Gehäuseunterteil 160 dazu passende Eingriffsvorsprünge 165 besitzt. Das Gehäuseoberteil 110 wird an dem Gehäuseunterteil 160 festgelegt, wenn die Rastlöcher 190 mit den Eingriffsvorsprüngen 195 in Eingriff stehen, d. h. mit diesen verrastet sind.

Fig. 4 zeigt eine Teil-Schnittansicht des Gehäuseoberteils 110 und des Gehäuseunterteils 160 nach Fig. 3. Wie oben erwähnt, ist die elastische Gummidichtung 120 als einstückiger oder integraler Teil des Gehäuseoberteils 110 ausgebildet. Die elastische Gummidichtung 120 besteht aus einem Dichtabschnitt 121 und einem Durchgangsabschnitt 122. Wenn die Löcher oder Ösen 190 der Laschen 191 mit den Vorsprüngen 195 verrastet sind, sind das Gehäuseoberteil 110 und das Gehäuseunterteil 160 miteinander verbunden, wobei der Dichtabschnitt 121 der elastischen Gummidichtung 120 in Berührung steht mit der Dichtfläche 162 des Gehäuseunterteils 160 und dadurch eine wasserdichte Verbindung vorhanden ist. Die Durchgangsabschnitte 122 in den Öffnungen 120 des Gehäuseoberteils 110 bilden Auslässe, über die Gas entweichen kann. Diese Durchgangsabschnitte 122 dienen außerdem als Halteglieder, um die elastische Gummidichtung 102 an dem Gehäuseoberteil 110 festzuhalten.

Beispiele für Kunstharze, die zur Fertigung der ersten und der zweiten Ausführungsform eingesetzt werden, sind Polycarbonate und modifiziertes PRE. Ein Beispiel für das Material der elastischen Gummidichtung ist LSR (Flüssigsilikongummi; Liquid Silicone Rubber) mit einer Shore-A-Härte zwischen 10 und 70.

Es sei daran erinnert, daß die Erfindung nicht auf die hier vorgestellten Beispiele beschränkt ist, sondern sämtliche Änderungen und Modifikationen umfaßt, die dem Fachmann ersichtlich sind. Beispielsweise besitzen die Durchgangsabschnitte 22 und 122 der ersten bzw. der zweiten Ausführungsform runden Querschnitt (vgl. Fig. 1 und 3), sie können jedoch auch als längliche oder rechteckige Öffnungen ausgebildet sein.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, daß sowohl Wasserdichtigkeit als auch Gasdurchlässigkeit in einem Teil gemeinsam vorhanden sind was beträchtliche wirtschaftliche Vorteile bietet. Das Herstellungsverfahren dieses Batteriepacks beinhaltet das Anordnen von Batterien in einer der Gehäusehälften und das Zusammenbringen dieser Gehäusehälfte mit der anderen Gehäusehälfte. Dies vereinfacht den Fertigungsvorgang bei hoher Produktivität und Genauigkeit.

Claims

1. Wasserdichtes Gehäuse zur Aufnahme einer Batterie, umfassend:
eine erste Hälfte (60, 160) mit einer Bodenwand, mehreren sich von der Bodenwand aus erstreckenden Seitenwänden, die an den Ecken durchgehend miteinander verbunden sind, um eine ein offenes Ende aufweisende Umschließung zur Aufnahme der Batterie zu bilden, wobei jede der Seitenwände eine obere Dichtfläche (62, 162) an einem der Bodenwand abgewandten Ende besitzt, und elektrische Kontakte (70, 170) im Inneren der Einschließung und in Übertragungsverbindung mit einer Außenfläche der Umschließung angeordnet sind;
eine zweite Hälfte (10, 110), die zu der ersten Hälfte (60, 160) unter Bildung eines wasserdichten Gehäuses paßt, wobei die zweite Hälfte (10, 110) eine an einer Innenfläche und im Inneren mindestens einer sich von der Innenfläche zu der Außenfläche erstreckenden Öffnung befindliche Dichtung (20, 120) aufweist, die mit einer Dichtfläche (62) der ersten Hälfte (60, 160) in der Weise zusammenwirkt, daß Wasser an einem Eindringen in das Gehäuse verhindert, der Durchgang von Gas aus dem Inneren des Gehäuses nach außen jedoch möglich ist.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, bei dem die Dichtung und die zweite Hälfte (10, 110) einteilig geformt sind.

3. Gehäuse nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die erste und die zweite Hälfte (60, 160; 10, 110) aus einem Harzmaterial gebildet sind.

4. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste und die zweite Hälfte miteinander durch Ultraschallschweißen verbunden sind.

5. Gehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die erste oder die zweite Hälfte mindestens eine Rastausnehmung (190) und die zweite bzw. die erste Hälfte außerdem mindestens einen Rastvorsprung (195) aufweist, der rastend mit der mindestens einen Rastausnehmung (190) in Eingriff tritt, wodurch die erste und die zweite Hälfte durch das Eingreifen der mindestens einen Rastausnehmung (190) mit dem mindestens einen Rastvorsprung (195) verbunden werden.

6. Gehäusehälfte zum Zusammenwirken mit einer ein offenes Ende aufweisenden Gehäusehälfte (60, 160), die eine Dichtfläche (62, 162) und eine Verbindungsfläche (61) aufweist, umfassend:
eine der das offene Ende aufweisenden Gehäusehälfte zugewandte Innenfläche,
eine der Innenfläche abgewandte Außenfläche,
eine Auflagefläche (11), die mit der Verbindungsfläche (61) der das offene Ende aufweisenden Gehäusehälfte (60) in Eingriff bringbar ist, und
eine Dichtung (20, 120), die entlang der Innenfläche verläuft und sich durch mindestens eine Öffnung in der Gehäusehälfte (10, 110) erstreckt, welche von der Innenfläche zu der Außenfläche verläuft, wodurch die Dichtung (20) den Durchgang von Gas von der Innenfläche zu der Außenfläche durch die zumindest eine Öffnung ermöglicht, nicht jedoch den Durchgang von Wasser von der Außenfläche zu der Innenfläche gestattet.

7. Gehäusehälfte nach Anspruch 6, bei der die Dichtung einstückig mit der Gehäusehälfte (10, 110) ausgeformt ist.

8. Gehäusehälfte nach Anspruch 6 oder 7, bei der die Gehäusehälfte aus einem Harzmaterial gebildet ist.

9. Gehäusehälfte nach einem der Ansprüche 6 bis 8, bei der die Gehäusehälfte und die mit offenem Ende versehene Gehäusehälfte (60) durch Ultraschallschweißen miteinander verbunden sind.

10. Gehäusehälfte nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens einer Rastausnehmung zum Verrasten mit mindestens einem Rastvorsprung (195) an der mit offenem Ende versehenen Gehäusehälfte, wodurch die Gehäusehälfte und die mit offenem Ende versehene Gehäusehälfte (160) durch das Verrasten zwischen Rastausnehmung und Rastvorsprung aneinander befestigt sind.

11. Gehäusehälfte nach einem der Ansprüche 6 bis 8, gekennzeichnet durch mindestens einen Rastvorsprung (195) zum verrastenden Eingreifen in mindestens einer Rastausnehmung (190) der mit offenem Ende versehenen Gehäusehälfte, wodurch die Gehäusehälfte und die mit offenem Ende versehene Gehäusehälfte durch das Verrasten von Rastausnehmung und Rastvorsprung aneinander befestigt sind.

12. Verfahren zum Fertigen des Batteriepacks nach mindestens einem der vorhergehenden Ansprüche, umfassend die Schritte:
Herstellen der ersten Hälfte (60, 160) als Formteil aus einem ersten Harz in der Gestalt eines Bechers, der mittig einen Hohlraum (65, 165) aufweist,

Fertigen der zweiten Hälfte (10, 110), aus einem zweiten Harz, welche als integrales Teil mit einer wasserdichten Gummidichtung für den Luftdurchgang zwischen der Innenfläche und der Außenfläche sorgt, und
Zusammenbau des Batteriepacks durch Einsetzen von mindestens einer Batterie in den Hohlraum (65, 165) der ersten Hälfte (60, 160) und Anbringen der zweiten Hälfte (10, 110) in wasserdichter Anordnung.