DE19751755A1

DE19751755A1 - Rechargeable battery operated device with electric motor

Info

Publication number: DE19751755A1
Application number: DE19751755A
Authority: DE
Inventors: Philipp Jung; Hartmut Loth-Krausser
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 1997-11-21
Filing date: 1997-11-21
Publication date: 1999-06-02

Abstract

The device comprises a transmission arrangement (14, 16) connectable with the electric motor (18), for the transmission of an external mechanical energy to the motor, whereby a voltage produced by the electric motor is transformed in a transformer arrangement, and is used to charge a rechargeable battery (40) of the device. An Independent claim is provided for a recharging method of a battery of a corresponding device.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft sekundärbatteriebetriebene Vorrichtungen mit Elektro motor, insbesondere entsprechende Elektrokleingeräte, wie z. B. elektrische Zahnbürsten, sowie eine an eine elektrische Energiequelle anschließbare zugehörige Ladevorrichtung zum Aufladen der Sekundärbatterie. Sie betrifft zudem ein entsprechendes Auflade verfahren.The present invention relates to secondary battery powered electrical devices motor, in particular corresponding small electrical appliances, such as. B. electric toothbrushes, and an associated charging device that can be connected to an electrical energy source for charging the secondary battery. It also concerns a corresponding charging method.

Nach dem Stand der Technik werden sekundärbatteriebetriebene Vorrichtungen üblicher weise durch einfaches Einführen in eine an eine elektrische Energiequelle angeschlosse ne zugehörige Ladevorrichtung aufgeladen, wobei das Aufladen entweder leitungs gebunden oder induktiv erfolgt.Secondary battery operated devices are becoming more common in the prior art wise by simply inserting it into an electrical power source ne associated charging device charged, the charging either line bound or done inductively.

Bei der leitungsgebundenen Aufladung ist die Sekundärbatterie, die üblicherweise auch als Akkumulator oder einfach als Akku bezeichnet wird, über elektrisch leitende Verbin dungen mit elektrischen Kontakten verbunden, die beim Einführen in eine zugehörige Ladevorrichtung einfach mit entsprechenden Gegenkontakten der Ladevorrichtung in Kontakt gebracht werden, an denen eine ausreichend hohe Ladespannung an liegt. Diese Kontakte können jedoch im Laufe der Zeit korrodieren oder verschmutzen, was zu einer erheblichen Verringerung des Wirkungsgrades der Energieübertragung führen kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn diese sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtungen in Feuchträumen, wie z. B. Badezimmer, verwendet werden und dort auch noch einer höheren Verschmutzungsgefahr ausgesetzt sind, so wie dies z. B. bei elektrischen Zahnbürsten durch heruntertropfende Zahncreme oder Wasserspritzer naturgemäß der Fall ist.In the case of wired charging, the secondary battery is usually the same is referred to as an accumulator or simply as an accumulator, via an electrically conductive connection Connected with electrical contacts that when inserted into an associated Charging device simply with corresponding mating contacts of the charging device in Be brought in contact with a sufficiently high charging voltage. This However, contacts can corrode or become dirty over time, resulting in a can significantly reduce the efficiency of energy transmission. This applies particularly when these secondary battery operated devices in Damp rooms, such as B. bathroom, and there is also one are exposed to a higher risk of pollution, such as this. B. in electrical Toothbrushes naturally caused by dripping toothpaste or water splashes Case is.

Bei der induktiven Aufladung wird durch eine Spule in der Ladevorrichtung ein ver änderliches Magnetfeld erzeugt, das in einer Gegenspule der sekundärbatteriebetriebe nen Vorrichtung eine Spannung induziert, die zum Aufladen der Sekundärbatterie verwendet wird. Durch dieses Verfahren lassen sich zwar die Kontaktprobleme der leitungsgebundenen Aufladung vermeiden, es ermöglicht jedoch nur geringe Ladeströme, die lediglich zum Aufladen herkömmlicher Nickel-Cadmium-Sekundärbatterien mit ihrer niedrigen Spannung und ihrer geringen Energiedichte geeignet sind. Die Mindestladeströ me für moderne umweltfreundliche Sekundärbatterien, wie beispielsweise Nickel- Metallhydrid-Batterien (NiMH-Batterien), werden von existierenden Induktionslade systemen aber nicht erreicht. Dieser Nachteil ließe sich zwar theoretisch durch Verwen dung entsprechend bemessener größerer Induktionsspulen mit höheren Induktions spannungen beseitigen, in der Praxis sind dieser Vorgehensweise jedoch durch die Anforderungen an eine gute Handhabbarkeit sekundärbatteriebetriebener Vorrichtungen, die sich nur durch möglichst handliche Abmessungen in Verbindung mit einem möglichst geringen Gewicht erreichen läßt, und an deren elektromagnetische Verträglichkeit enge Grenzen gesetzt.When inductive charging is a ver in the charger by a coil changeable magnetic field generated in a counter coil of the secondary battery NEN device induces a voltage to charge the secondary battery is used. With this method, the contact problems of the Avoid wired charging, but it only allows low charging currents, which only for charging conventional nickel-cadmium secondary batteries with your low voltage and their low energy density are suitable. The minimum charging current me for modern environmentally friendly secondary batteries, such as nickel Metal hydride batteries (NiMH batteries) are made from existing induction charging systems but not reached. This disadvantage could be theoretically used appropriately sized induction coils with higher induction Eliminate tensions, but in practice this approach Requirements for easy handling of secondary battery operated devices, which can only be achieved by means of dimensions that are as handy as possible in connection with can achieve low weight, and close to their electromagnetic compatibility Set limits.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine sekundärbatterie betriebene Vorrichtung mit Elektromotor und eine zugehörige Ladevorrichtung zu schaf fen, die die obengenannten Nachteile der herkömmlichen leitungsgebundenen bzw. induktiven Aufladung nicht aufweisen. Die gesuchten Vorrichtungen sollen daher zur Energieübertragung ohne Verwendung elektrischer Kontakte miteinander koppelbar sein. Zudem sollten sich durch die Ladevorrichtung so hohe Ladeströme erzeugen lassen, daß sie auch zum Aufladen moderner umweltfreundlicher NiMH-Batterien verwendbar ist. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines ent sprechenden Aufladeverfahrens.The present invention is therefore based on the object of a secondary battery operated device with an electric motor and an associated charging device fen, the above disadvantages of the conventional wired or do not have inductive charging. The devices sought should therefore Energy transmission can be coupled to one another without the use of electrical contacts. In addition, it should be possible to generate such high charging currents by the charging device that it can also be used to charge modern, environmentally friendly NiMH batteries. Another object of the present invention is to provide an ent speaking charging process.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die sekundärbatteriebetriebe ne Vorrichtung einen mit ihrem Elektromotor koppelbare Übertragungseinrichtung zur Übertragung mechanischer Energie auf den Elektromotor umfaßt, die der Übertragungs einrichtung mittels einer Ladevorrichtung von außen zuführbar ist. Die zugeführte mechanische Energie wird von dem Elektromotor in elektrische Energie umgewandelt und dann in dieser Form zum Aufladen der Sekundärbatterie verwendet.This object is achieved in that the secondary battery operation ne device for a coupling device with its electric motor Transfer of mechanical energy to the electric motor includes that of the transfer device can be fed from the outside by means of a charging device. The fed Mechanical energy is converted into electrical energy by the electric motor and then used in this form to charge the secondary battery.

Erfindungsgemäß wird somit die bekannte Eigenschaft von Elektromotoren ausgenutzt, auch als Generator arbeiten und zugeführte mechanische Energie in elektrische Energie umwandeln zu können. According to the invention, the known property of electric motors is thus used, also work as a generator and feed mechanical energy into electrical energy to be able to convert.

Im Unterschied zum Stand der Technik wird der sekundärbatteriebetriebenen Vor richtung die zum Aufladen der Sekundärbatterie benötigte Energie somit nicht auf elektrischem (leitungsgebunden) oder elektromagnetischem Weg (induktiv) sondern statt dessen vielmehr rein mechanisch zugeführt. Die Zuführung der Energie erfolgt somit in der gleichen Form, in der sie später im wesentlichen auch wieder abgegeben wird. Hierdurch lassen sich nicht nur die obengenannten Kontaktprobleme einer herkömm lichen leitungsgebundenen Aufladung vermeiden sondern es lassen sich, im Gegensatz zur bekannten induktiven Aufladung, auch ausreichend hohe Ladespannungen bzw. - ströme erzielen, wie sie zur Aufladung moderner und umweltfreundlicher NiMH-Batterien erforderlich sind.In contrast to the prior art, the secondary battery operated Vor the energy required to charge the secondary battery is therefore not up electrical (wired) or electromagnetic (inductive) route instead, it is fed purely mechanically. The energy is thus supplied in the same form in which it will essentially be released again later. This not only makes it possible to address the conventional contact problems of a conventional one unlike wired charging, but can be avoided for known inductive charging, also sufficiently high charging voltages or - achieve currents such as those used to charge modern and environmentally friendly NiMH batteries required are.

Beim Aufladen einer Sekundärbatterie muß die Ladespannung aus physikalischen Gründen stets höher sein als die Sekundärbatteriespannung. Diese Voraussetzung läßt sich im vorliegenden Fall durch Verwendung einer ausreichend hohen Antriebsdrehzahl für den Elektromotor erfüllen. Üblicherweise sollte die mechanische Belastung der sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtung während des Aufladens jedoch nicht größer sein als beim Motorbetrieb, so daß der Elektromotor nur mit der maximalen Motor drehzahl mechanisch antreibbar ist. Die hierbei erzeugte Spannung ist jedoch stets niedriger als die Sekundärbatteriespannung und kann somit nicht unmittelbar zum Aufladen der Sekundärbatterie verwendet werden.When charging a secondary battery, the charging voltage must be physical Reasons should always be higher than the secondary battery voltage. This requirement leaves in the present case by using a sufficiently high drive speed for the electric motor. Usually the mechanical load of the secondary battery powered device, however, is not larger during charging be as in motor operation, so that the electric motor only with the maximum motor speed is mechanically driven. However, the voltage generated here is always lower than the secondary battery voltage and can therefore not immediately Charging the secondary battery can be used.

Zur Lösung dieses Problems umfaßt die sekundärbatteriebetriebene Vorrichtung erfin dungsgemäß vorzugsweise eine Transformatoreinrichtung, um die von dem Elektromotor erzeugte Spannung in eine geeignet hohe Ladespannung für die Sekundärbatterie zu transformieren, so daß auch ohne eine übermäßig hohe mechanische Belastung der Vorrichtung ausreichend hohe Ladespannungen erreichbar sind.To solve this problem, the secondary battery powered device includes inventions According to the invention, preferably a transformer device to the by the electric motor generated voltage in a suitably high charging voltage for the secondary battery transform so that even without an excessively high mechanical load Device sufficiently high charging voltages can be achieved.

Bei der erfindungsgemäßen sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtung wird der Lade zustand der Sekundärbatterie vorzugsweise durch eine Ladeschaltung erfaßt, die bei Erreichen eines vorbestimmten Ladezustandes, der beispielsweise im wesentlichen einer voll aufgeladenen Batterie entspricht, mittels einer Sendeeinrichtung ein Abschaltsignal für die zugehörige Ladevorrichtung erzeugt, durch das die Ladevorrichtung abgeschaltet und der Ladevorgang automatisch beendet wird. Als Sendeeinrichtung wird hierbei vorzugsweise eine lichtemittierende Diode verwendet, die einem entsprechenden Sensor der Ladevorrichtung ein optisches Abschaltsignal sendet. Sollte die Signalstrecke zwischen Sendeeinrichtung und zugehörigem Sensor beispielsweise aufgrund einer Verschmutzung unterbrochen sein und das Abschalten der Ladevorrichtung unterbleiben, kann durch die Ladeschaltung auch einfach die elektrische Verbindung zwischen der Sekundärbatterie und dem als Generator wirkenden Elektromotor unterbrochen werden.In the secondary battery operated device according to the invention, the charging state of the secondary battery preferably detected by a charging circuit, which at Reaching a predetermined state of charge, for example essentially one fully charged battery corresponds to a switch-off signal by means of a transmitter generated for the associated charging device, by which the charging device is switched off and the loading process is ended automatically. This is used as the sending device preferably a light emitting diode is used which has a corresponding sensor sends an optical switch-off signal to the charging device. Should the signal path between transmitter and associated sensor, for example, due to a Contamination is interrupted and the charger is not switched off, can also simply the electrical connection between the Secondary battery and the electric motor acting as a generator are interrupted.

Die Ladeschaltung und die zugehörige Sendeeinrichtung kann erfindungsgemäß auch zur Erzeugung eines Einschaltsignals für die Ladevorrichtung verwendet werden, durch das diese erst dann aktiviert wird, wenn der Ladezustand der Sekundärbatterie einen vorher bestimmten Wert unterschreitet, der beispielsweise einer zu 80% aufgeladenen Batterie entspricht, so daß das Aufladen einer voll verwendungsfähigen nahezu vollen Sekundär batterie unterbleibt.According to the invention, the charging circuit and the associated transmission device can also be used for Generation of a switch-on signal for the charger can be used by the this is only activated when the state of charge of the secondary battery is one falls below a certain value, for example an 80% charged battery corresponds, so that charging a fully usable almost full secondary no battery.

Die sekundärbatteriebetriebene Vorrichtung umfaßt erfindungsgemäß auch eine Schalt einrichtung zum einfachen Umschalten des Betriebszustandes zwischen einer Betriebs stellung mit eingeschaltetem Motorbetrieb und einer Ladebereitschaftsstellung, in der dem Elektromotor mittels der zugehörigen Ladevorrichtung mechanische Energie zum Aufladen der Batterie zuführbar ist.According to the invention, the secondary battery-operated device also comprises a switch device for easy switching of the operating state between an operation position with engine operation switched on and a charging standby position in the mechanical energy to the electric motor by means of the associated charging device Charging the battery is feedable.

Erfindungsgemäß gestaltete sekundärbatteriebetriebene Vorrichtungen werden zum Aufladen einfach in eine an eine externe Energiequelle angeschlossene zugehörige Ladevorrichtung eingeführt, die eine Antriebseinrichtung zur Erzeugung und Übertragung mechanischer Energie auf eine mit dem Elektromotor der eingeführten batteriebetriebe nen Vorrichtung gekoppelte Übertragungseinrichtung umfaßt. Die zum Aufladen benötig te mechanische Energie wird in der Ladevorrichtung hierbei vorzugsweise einfach mittels eines entsprechend dimensionierten Elektromotors erzeugt und über Wellen auf den Elektromotor der eingeführten sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtung übertragen.Secondary battery operated devices designed according to the invention are used for Simply charge into a related one connected to an external energy source Loader introduced, which is a drive device for generation and transmission mechanical energy on a battery operated with the electric motor of the imported NEN device coupled transmission device. The needed for charging te mechanical energy is preferably simply in the charging device of an appropriately dimensioned electric motor and generated by waves on the Transfer electric motor of the inserted secondary battery operated device.

Die Antriebseinrichtung umfaßt hierbei in der Praxis vorzugsweise eine Steuereinrichtung für den als Antriebsmotor dienenden Elektromotor, durch die der Elektromotor beim Einführen einer sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtung in die Ladevorrichtung und beim Unterschreiten eines vorbestimmten Ladezustandes, der beispielsweise 80% oder 90% einer vollen Aufladung beträgt, automatisch aktiviert wird, während er bei einer Entnahme der sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtung oder bei Erreichen eines vor bestimmten Ladezustandes, der beispielsweise einer vollen Aufladung entspricht, automatisch ausgeschaltet wird. Die hierfür benötigten Informationen erhält die Steuer einrichtung über zumindest einen mit ihr gekoppelten Sensor, der sowohl die Anwesen heit einer sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtung als auch den Ladezustand der Sekundärbatterie erfaßt, wobei die Information über den Ladezustand beispielsweise durch die oben bereits beschriebene Sendeeinrichtung in Form einer lichtemittierenden Diode übermittelt wird.In practice, the drive device preferably comprises a control device for the electric motor serving as the drive motor, through which the electric motor when Inserting a secondary battery powered device into the charger and when falling below a predetermined state of charge, for example 80% or 90% of a full charge is automatically activated while on a Removal of the secondary battery operated device or when reaching one before certain state of charge, which corresponds, for example, to a full charge, is switched off automatically. Tax receives the information required for this device via at least one sensor coupled to it, which detects both the property unit of a secondary battery operated device as well as the state of charge of the Secondary battery detected, the information on the state of charge for example by the transmission device already described above in the form of a light-emitting Diode is transmitted.

Die wesentlichen technischen Merkmale eines entsprechenden Verfahrens zum Aufladen einer erfindungsgemäßen sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtung mit Elektromotor mittels einer zugehörigen Ladevorrichtung sind den Ansprüchen 10-17 zu entnehmen.The essential technical features of a corresponding charging method a secondary battery operated device according to the invention with an electric motor by means of an associated loading device, claims 10-17 can be found.

Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich nicht nur aus den zugehörigen Ansprüchen - für sich und/oder in Kombination - sondern auch aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen. In den Zeichnungen, in denen gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, zeigen:Further features and advantages of the present invention do not only result from the associated claims - for themselves and / or in combination - but also from the following detailed description of a preferred embodiment in Connection with the associated drawings. In the drawings, in which the same Components with the same reference numerals show:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Aufladevorgangs am Beispiel eines erfindungsgemäß gestalteten Handteils einer elektrischen Zahnbürste, das in eine zugehörige Ladevorrichtung eingeführt ist; Figure 1 is a schematic representation of a charging process according to the invention using the example of a hand part of an electric toothbrush designed according to the invention, which is inserted into an associated charging device.

Fig. 2 eine schematische Dastellung des Handteils gemäß Fig. 1, wobei die mecha nische Kopplung zwischen der Bürstenwelle der elektrischen Zahnbürste und deren Elektromotor ausführlicher dargestellt ist, während andere Bauteile der Einfachheit halber weggelassen wurden; Fig. 2 is a schematic representation of the hand part of Figure 1, the mechanical coupling between the brush shaft of the electric toothbrush and its electric motor is shown in more detail, while other components have been omitted for simplicity.

Fig. 3 eine zu Fig. 2 entsprechende schematische Darstellung eines Handteils mit verlängerter Motorwelle; und Fig. 3 is a to Fig 2 corresponding schematic representation of a handpiece with an extended motor shaft. and

Fig. 4 eine zu Fig. 2 entsprechende schematische Dastellung eines Handteils mit einer sich im rechten Winkel zur Motorwelle erstreckenden zusätzlichen Antriebswelle. FIG. 4 shows a schematic representation of a hand part corresponding to FIG. 2 with an additional drive shaft extending at right angles to the motor shaft.

Fig. 1 zeigt in schematischer Dastellung einen beispielhaften erfindungsgemäßen Aufla devorgang anhand des Aufladens einer erfindungsgemäß gestalteten elektrischen Zahnbürste, die ein Handteil 10 mit einem Gehäuse 12 umfaßt, aus dem eine Bür stenwelle 14 zum Aufstecken eines (nicht dargestellten) Bürstenkopfes herausgeführt ist. Fig. 1 shows a schematic representation of an exemplary Aufla devorgang based on the charging of an electric toothbrush designed according to the invention, which comprises a handle 10 with a housing 12 , from which a brush shaft 14 for plugging a (not shown) brush head is led out.

Bei Handteilen 10 mit rotierender Bürstenwelle 14 ist die Bürstenwelle 14 direkt mit der Motorwelle 16 eines Elektromotors 18 verbunden, so daß dieser durch mechanisches Antreiben der Bürstenwelle 14 unmittelbar als Generator betreibbar und damit zur Erzeugung der zum Aufladen erforderlichen elektrischen Energie aus der zugeführten mechanischen Energie verwendbar ist.In hand parts 10 with a rotating brush shaft 14 , the brush shaft 14 is connected directly to the motor shaft 16 of an electric motor 18 , so that it can be operated directly as a generator by mechanically driving the brush shaft 14 and thus can be used to generate the electrical energy required for charging from the mechanical energy supplied is.

Handteile 10 mit oszillierend-rotierender Bürstenwelle 14 hingegen umfassen zur Um wandlung der rotierenden Bewegung der Motorwelle 16 in die oszillierend-rotierende Bewegung der Bürstenwelle 14 eine Pleuelstange oder ein Pleuel 19 (siehe Fig. 2), dessen Totpunkte den direkten Antrieb der Motorwelle 16 durch die Bürstenwelle 14 verhindern.Hand parts 10 with an oscillating-rotating brush shaft 14, on the other hand, comprise a connecting rod or a connecting rod 19 (see FIG. 2) whose dead centers direct drive the motor shaft 16 to convert the rotating movement of the motor shaft 16 into the oscillating-rotating movement of the brush shaft 14 prevent the brush shaft 14 .

Zur Lösung dieses Problems wird das Pleuel 19 im vorliegenden Fall einfach mittels eines in Fig. 2 ausführlicher dargestellten Getriebes 20 passiviert, das durch kurzes Herausziehen der Bürstenwelle 14 in Richtung des Pfeils A geschaltet wird, wobei ein Bürstenwellenzahnrad 22 mit einem Motorwellenzahnrad 24 in Eingriff tritt, so daß die Bürstenwelle 14 und die Motorwelle 16 direkt miteinander gekoppelt sind und die Motorwelle 16 durch die Bürstenwelle 14 mechanisch antreibbar ist. Dieses Passivieren des Pleuels 19 erfolgt hierbei der Einfachheit halber bereits gleichzeitig mit dem Abzie hen des (nicht dargestellten) Bürstenkopfes von der Bürstenwelle 14. To solve this problem, the connecting rod 19 is simply passivated in the present case by means of a gear 20 shown in more detail in FIG. 2, which is switched by briefly pulling out the brush shaft 14 in the direction of arrow A, a brush shaft gear 22 engaging a motor shaft gear 24 , so that the brush shaft 14 and the motor shaft 16 are coupled directly to one another and the motor shaft 16 can be driven mechanically by the brush shaft 14 . For the sake of simplicity, this passivation of the connecting rod 19 takes place simultaneously with the removal of the brush head (not shown) from the brush shaft 14.

Die Aktivierung des Getriebes erfolgt hingegen durch einfaches Aufstecken des Bürsten kopfes auf die Bürstenwelle 14, wobei diese in Richtung des Pfeils B in ihre in Fig. 2 dargestellte Stellung in das Gehäuse 12 hineingeschoben wird. In diesem aktivierten Zustand steht die Bürstenwelle 14 über das Bürstenwellenzahnrad 22 in Eingriff mit einem Zahnrad 26 einer Pleuelwelle 28, deren anderes Ende wiederum über ein weiteres Zahnrad 30 mit der mit der Motorwelle 16 verbundenen Pleuelstange 19 mit Exzenter in Eingriff steht, so daß die Bürstenwelle 14 bei Motorbetrieb von der Motorwelle 16 angetrieben wird.The activation of the gearbox, however, takes place by simply plugging the brush head onto the brush shaft 14 , which is pushed into the housing 12 in the direction of arrow B into its position shown in FIG. 2. In this activated state, the brush shaft 14 is engaged via the brush shaft gear 22 with a gear 26 of a connecting rod shaft 28 , the other end of which in turn is connected via an additional gear 30 with the connecting rod 19 connected to the motor shaft 16 with an eccentric, so that the brush shaft 14 is driven by the motor shaft 16 during engine operation.

Eine weitere Möglichkeit zur Lösung dieses Problems besteht darin, das Pleuelsystem 19, 26, 28, 30 unverändert zu lassen und eine dem mechanischen Antrieb des Elektro motors 18 dienende zweite Welle aus einem zweiten Gehäusegang nach außen zu führen. Bei dieser zweiten Welle kann es sich entweder, so wie dies in Fig. 3 schema tisch dargestellt ist, einfach um eine Verlängerung 16a der Motorwelle 16 oder aber, so wie dies in Fig. 4 schematisch dargestellt ist, um eine über ein Zahnradsystem 32, 34 mit der Motorwelle 16 gekoppelte zusätzliche Antriebswelle 36 handeln. Eine solche zusätzliche Welle 36 kann sich sowohl parallel (nicht dargestellt) als auch rechtwinklig (siehe Fig. 4) zur Motorwelle 16 erstrecken, so daß sie mehrere Freiheitsgrade aufweist und man bei der Gestaltung flexibler ist. Zudem erübrigt sich auch das Abziehen des Bürstenkopfes vor dem Aufladen des Handteils 10. Die letztgenannte Lösungsmöglich keit ist auch für Handteile 10 geeignet, deren Bürstenwelle 14 in Längsrichtung hin- und herbewegt wird.A further possibility for solving this problem is to leave the connecting rod system 19 , 26 , 28 , 30 unchanged and to lead a second shaft serving the mechanical drive of the electric motor 18 outwards from a second housing gear. In this second shaft, it can either, as is shown schematically in FIG. 3, simply by an extension 16 a of the motor shaft 16 or, as is shown schematically in FIG. 4, by a gear system 32 , 34 act with the motor shaft 16 coupled additional drive shaft 36 . Such an additional shaft 36 can extend both parallel (not shown) and at right angles (see FIG. 4) to the motor shaft 16 , so that it has several degrees of freedom and the design is more flexible. In addition, there is also no need to pull off the brush head before charging the hand part 10. The latter solution is also suitable for hand parts 10 whose brush shaft 14 is moved back and forth in the longitudinal direction.

Der Elektromotor 18 ist mit einer Ladeschaltung 38 gekoppelt, die eine Transformator einrichtung umfaßt, durch die die von dem Elektromotor 18 erzeugte Spannung zur Vermeidung übermäßiger starker mechanischer Belastungen, so wie dies oben bereits erwähnt wurde, in eine ausreichend hohe Ladespannung für eine Sekundärbatterie 40 des Handteils 10 transformiert wird, die aus physikalischen Gründen stets höher sein muß als die Sekundärbatteriespannung.The electric motor 18 is coupled to a charging circuit 38 , which comprises a transformer device through which the voltage generated by the electric motor 18 to avoid excessive strong mechanical loads, as already mentioned above, in a sufficiently high charging voltage for a secondary battery 40 Hand portion 10 is transformed, which must always be higher than the secondary battery voltage for physical reasons.

Die Ladeschaltung 38 überwacht auch den Ladezustand der Sekundärbatterie 40, wobei sie bei Erreichen eines vorbestimmten Ladezustandes, der beispielsweise im wesentli chen einer vollen Aufladung entspricht, mittels einer als Sendeeinrichtung dienenden LED 42 ein - beispielsweise kodiertes - Abschaltsignal an eine zugehörige Ladevorrichtung 50 übermittelt, das ein Abschalten der Ladevorrichtung 50 bewirkt. Umgekehrt kann diese Ladeschaltung 38 auch dazu verwendet werden, die Ladevorrichtung 50 nur dann zu aktivieren, wenn der' Ladezustand einen vorbestimmten Wert unterschreitet, der bei spielsweise 80% einer voll aufgeladenen Batterie entspricht. The charging circuit 38 also monitors the state of charge of the secondary battery 40 , and upon reaching a predetermined state of charge, which for example essentially corresponds to a full charge, transmits an - for example coded - shutdown signal to an associated charging device 50 by means of an LED 42 serving as a transmitting device, which causes the charging device 50 to be switched off. Conversely, this charging circuit 38 can also be used to activate the charging device 50 only when the state of charge falls below a predetermined value, which for example corresponds to 80% of a fully charged battery.

Sollte die Abschaltung beispielsweise aufgrund eines Ausfalls oder einer Unterbrechung der Signalstrecke unterbleiben, wie sie z. B. bereits bei einer einfachen Verschmutzung auftreten kann, wird die Sekundärbatterie 40 von der Ladeschaltung 38 einfach durch Öffnen eines Schalters 44 von dem als Generator dienenden Elektromotor 18 getrennt.Should the shutdown fail to occur, for example, due to a failure or an interruption in the signal path, as z. B. can already occur with a simple contamination, the secondary battery 40 is separated from the charging circuit 38 simply by opening a switch 44 from the electric motor 18 serving as a generator.

Die Betriebsart des Handteils 10 ist mittels eines Ein/Aus-Schalters 46 bestimmbar. In der Stellung "Ein" befindet sich das Handteil 10 im Motorbetrieb, bei dem die Sekundär batterie 40 über einen elektronisch steuerbaren Schalter mit dem Elektromotor 18 verbunden ist, so daß ein aufgesteckter Bürstenkopf hin- und herbewegt wird. In der Stellung "Aus" hingegen befindet sich der Bürstenkopf bei ausgeschaltetem Elektromotor 18 in seiner Ruhestellung, so daß zur Erzeugung einer Ladespannung für die Sekundär batterie 40 mechanische Energie zuführbar ist.The operating mode of the hand part 10 can be determined by means of an on / off switch 46 . In the "on" position, the hand-held part 10 is in motor operation, in which the secondary battery 40 is connected to the electric motor 18 via an electronically controllable switch, so that an attached brush head is moved back and forth. In the "off" position, however, the brush head is in its rest position when the electric motor 18 is switched off, so that mechanical energy can be supplied to generate a charging voltage for the secondary battery 40 .

Zum Aufladen der Sekundärbatterie 40 wird das Handteil 10 nach Abziehen des (nicht dargestellten) Bürstenkopfes einfach in die Ladevorrichtung 50 eingeführt, die ein Gehäuse 52 zur Aufnahme und zur Fixierung des Handteils 10 umfaßt, dergestalt, daß die Bürstenwelle 14 mechanisch mit einer Antriebswelle 54 der Ladevorrichtung 50 gekoppelt ist.For charging the secondary battery 40, the handle section 10 brush head (not shown) after removal of is simply inserted into the loading apparatus 50, 52 includes a housing for receiving and for fixing said hand portion 10, such that the brush shaft 14 mechanically connected to a drive shaft 54 Charger 50 is coupled.

Bei sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtungen mit einer verlängerten Motorwelle 16a oder einer zusätzlichen Antriebswelle 36, wie sie oben beschrieben wurden, wird beim Einführen in die Ladevorrichtung 50 entsprechend die verlängerte Motorwelle 16a bzw. die zusätzliche Antriebswelle 36 mit der Antriebswelle 54 der Ladevorrichtung 50 mechanisch gekoppelt.In secondary battery-operated devices with an extended motor shaft 16 a or an additional drive shaft 36 , as described above, when inserted into the charging device 50 , the extended motor shaft 16 a or the additional drive shaft 36 is mechanically coupled to the drive shaft 54 of the charging device 50 .

Die Antriebswelle 54 der Ladevorrichtung 50 ist mit einem Elektromotor 56 verbunden, der über eine Steuereinrichtung 58 gesteuert wird. Zur Erfassung des Ladezustandes der Sekundärbatterie 40 ist die Steuereinrichtung 58 über eine Leitung 60 mit einem licht empfindlichen Sensor 62 verbunden, der das den Ladezustand anzeigende optische Signal der LED 42 des Handteils 10 empfängt und an die Steuereinrichtung 58 weiterlei tet. Anstatt optoelektronischer Bauelemente in Form einer LED 42 und einer zugehörigen Photozelle 62 können auch andere zur Signalübertragung zwischen Handteil 10 und Ladeerinrichtung 50 verwendbare Bauelemente verwendet werden. The drive shaft 54 of the charging device 50 is connected to an electric motor 56 , which is controlled via a control device 58 . To detect the state of charge of the secondary battery 40 , the control device 58 is connected via a line 60 to a light-sensitive sensor 62 which receives the optical signal of the LED 42 of the hand part 10 indicating the state of charge and transmits it to the control device 58 . Instead of optoelectronic components in the form of an LED 42 and an associated photocell 62 , other components which can be used for signal transmission between the handpiece 10 and charger 50 can also be used.

Bei Unterschreiten eines bestimmten Ladezustandes und bei vorhandenem Handteil 10 im Gehäuse 52 wird durch Übersendung eines Einschaltsignals an die Photozelle 62 nun automatisch der zugehörige Elektromotor 56 eingeschaltet und durch Übertragung mechanischer Energie über die miteinander gekoppelten Wellen 54, 14, 16 auf den als Generator wirkenden Elektromotor 18 des Handteils mit dem Aufladen der Sekundärbat terie 40 begonnen. Umgekehrt wiederum wird bei Erreichen eines bestimmten Lade zustandes oder bei Entnahme des Handteils 10 aus der Ladevorrichtung 50 der Lade vorgang durch Abschalten des Elektromotors 56 beendet, das durch ein Abschaltsignal an die Photozelle 62 bewirkt wird. Die hierfür erforderlichen Informationen über das Vorhandensein eines Handteils 10 in der Ladevorrichtung 50 erhält die Steuereinrichtung 58 wiederum über einen über eine elektrisch leitende Verbindung 64 mit ihr verbunde nen Sensor 66. If the charge level falls below a certain level and the hand part 10 is present in the housing 52 , the associated electric motor 56 is now automatically switched on by sending a switch-on signal to the photocell 62 and by transmission of mechanical energy via the mutually coupled shafts 54 , 14 , 16 to the electric motor acting as a generator 18 of the handset started charging the secondary battery 40 . Conversely, in turn, when a certain charging state is reached or when the hand part 10 is removed from the charging device 50, the charging process is ended by switching off the electric motor 56 , which is brought about by a switch-off signal to the photocell 62 . The necessary information about the presence of a hand part 10 in the charging device 50 is in turn received by the control device 58 via a sensor 66 connected to it via an electrically conductive connection 64 .

Die Aufladevorrichtung ist über eine Anschlußschnur 68 mit einer (nicht dargestellten) Energiequelle, wie beispielsweise dem Netz, verbindbar.The charging device can be connected via a connecting cord 68 to an energy source (not shown), such as the network.

Das erfindungsgemäße Aufladeverfahren wurde vorstehend anhand der Aufladung einer erfindungsgemäß gestalteten elektrischen Zahnbürste mittels einer zugehörigen Ladevor richtung erläutert; es sei jedoch bemerkt, daß es prinzipiell für alle sekundärbatterie betriebenen Geräte mit Elektromotor und insbesondere für Elektrokleingeräte geeignet ist. Erfindungsgemäß gestaltete Vorrichtungen sind im Unterschied zu bekannten Vorrichtungen nach dem Stand der Technik vorzugsweise dann einsetzbar, wenn sie aus anwendungstechnischen Gründen keine elektrischen Kontakte zur Energieübertragung zwischen Ladevorrichtung und sekundärbatteriebetriebener Vorrichtung umfassen sollen und trotzdem hohe Ladeströme für die aufzuladende Sekundärbatterie erforderlich sind, so wie dies beispielsweise bei modernen umweltfreundlichen NiMH-Batterien der Fall ist. Dies beruht darauf, daß die zum Aufladen der Sekundärbatterie benötigte Energie nicht, wie im Stand der Technik, auf elektrischem oder elektromagnetischem Weg sondern statt dessen vielmehr rein mechanisch zugeführt und durch den als Generator wirkenden Elektromotor erst in der sekundärbatteriebetriebenen Vorrichtung selbst in elektrische Energie umgewandelt wird.The charging method according to the invention was described above on the basis of charging a Electric toothbrush designed according to the invention by means of an associated charging device direction explained; however, it should be noted that it is principally for all secondary batteries operated devices with an electric motor and particularly suitable for small electrical devices is. Devices designed according to the invention are different from known ones Prior art devices can preferably be used when they are out application-related reasons no electrical contacts for energy transmission between charger and secondary battery operated device and nevertheless high charging currents are required for the secondary battery to be charged, as is the case with modern environmentally friendly NiMH batteries, for example. This is because the energy required to charge the secondary battery is not as in the prior art, by electrical or electromagnetic means instead it is supplied purely mechanically and by the one acting as a generator Electric motor only in the secondary battery operated device itself in electrical Energy is converted.

Claims

1. Secondary Battery-powered device with an electric motor, characterized by the electric motor (18) can be coupled transmission device (14, 16, 16 a, 36) for transmitting mechanical energy to the electric motor (18) of the transfer means (14, 16, 16 a, 36 ) can be fed from the outside.

2. Secondary battery operated device according to claim 1, characterized in that the transmission device ( 14 , 16 , 16 a, 36 ) the extended Motorwel le ( 16 a) of the electric motor ( 18 ) or the motor shaft ( 16 ) of the electric motor ( 18 ) and one with the motor shaft ( 16 ) couplable drive shaft ( 14 , 36 ).

3. Secondary battery operated device according to claim 1 or 2, characterized by a transformer device for transforming the electrical voltage generated by the electric motor ( 18 ) into a suitable charging voltage for the secondary battery ( 40 ).

4. Secondary battery operated device according to one of claims 1-3, characterized by a charging circuit ( 38 ) for detecting the state of charge of the secondary battery ( 40 ) with a transmitting device ( 42 ) for generating a switch-on and / or switch-off signal for the supply of mechanical energy Falling below a predetermined first state of charge or when reaching a predetermined second state of charge.

5. Secondary battery operated device according to claim 4, characterized in that the transmitting device ( 42 ) comprises a light emitting diode.

6. Secondary battery operated device according to one of claims 1-5, characterized by a switch device ( 46 ) for switching the operating state of the secondary battery operated device ( 10 ) between an operating position with the electric motor switched on ( 18 ) and a standby position with the electric motor switched off ( 18 ).

7. Charging device ( 50 ) for a secondary battery-operated device ( 10 ) with an electric motor ( 18 ) which can be inserted into a housing ( 52 ) of the charging device ( 50 ), characterized by a drive device ( 54 , 56 , 58 ) for generating and transmitting me mechanical energy to a transmission device ( 14 , 16 , 16 a, 36 ) which can be coupled to the electric motor ( 18 ) of a secondary battery-operated device inserted into the housing ( 52 ).

8. Loading device according to claim 7, characterized in that the drive device ( 54 , 56 , 58 ) has an electric motor ( 56 ) for generating mechanical energy and a drive shaft ( 54 ) coupled to the electric motor ( 56 ) for transmitting the generated mechanical energy one with the electric motor ( 18 ) of the secondary battery operated device ( 10 ) couplable counter shaft ( 14 , 16 , 16 a, 36 ).

9. Charging device according to claim 8, characterized in that the drive device comprises a control device ( 58 ) for the electric motor ( 56 ) with at least one sensor ( 62 , 66 ) for detecting the presence of a secondary battery-operated device ( 10 ) introduced into the housing ( 52 ) ) and the state of charge of the associated secondary battery ( 40 ), by which the electric motor ( 56 ) automatically falls below a predetermined first state of charge after insertion of the secondary battery operated device ( 10 ) and / or reach a predetermined second state of charge or at Removal of the secondary battery operated device ( 10 ) from the housing ( 52 ) of the charging device ( 50 ) is automatically switched off.

10. A method for charging a secondary battery operated device ( 10 ) with an electric motor ( 18 ), in particular a small electrical appliance, by means of a connectable to an electrical energy source charging device ( 50 ), characterized in that the electric motor ( 18 ) for generating a charging voltage for the secondary battery ( 40 ) mechanical energy is supplied by the charging device ( 50 ).

11. The method according to claim 10, characterized in that the mechanical energy generated by an electric motor ( 56 ) in the Ladevor direction ( 50 ) and on shafts ( 54 , 14 , 16 ; 54 , 16 a; 54 , 36 , 16 ) the electric motor ( 18 ) of the secondary battery operated device ( 10 ) is transmitted.

12. The method according to claim 11, characterized in that the electric motor (18) of the loading device (50) direction by a Steuerein (58) is controlled that the presence of a secondary-battery-powered device (10) in the loading device (50) and the charging state of the secondary battery ( 40 ) is automatically detected by at least one sensor ( 62 , 66 ) and the electric motor ( 56 ) of the charging device ( 50 ) is activated when a secondary battery-operated device ( 10 ) is undershot after a predetermined first state of charge has been reached and / or when it is reached a predetermined second state of charge or when removing the secondary battery operated device ( 10 ) from the Ladevor direction ( 50 ) switches off again.

13. The method according to any one of claims 10-12, characterized in that the electric voltage generated by the electric motor ( 18 ) of the secondary battery-operated device ( 10 ) is transformed by a transformer device ( 38 ) into a suitable charging voltage for the secondary battery ( 40 ) becomes.

14. The method according to any one of claims 10-13, characterized in that the state of charge of the secondary battery ( 40 ) is detected by a charging circuit ( 38 ), and that when a predetermined first state of charge is undershot by a transmitting device ( 42 ) a switch-on signal for the charging device ( 50 ) is generated.

15. The method according to any one of claims 10-14, characterized in that the state of charge of the secondary battery ( 40 ) is detected by a charging circuit ( 38 ), and that when a predetermined second state of charge is reached by a transmitting device ( 42 ) a shutdown signal for the Charging device ( 50 ) is generated and / or the electrical connection between the secondary battery ( 40 ) and associated electric motor ( 18 ) is interrupted.

16. Charging method according to claim 14 or 15, characterized in that the switch-on or switch-off signal is generated by a light-emitting diode ( 42 ).

17. Charging method according to one of claims 10-16, characterized in that the secondary battery operated device ( 10 ) by means of a switch device ( 46 ) between an operating position and a charging standby position can be switched.