DE2309045A1 - Batteriekontaktanordnung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE DIPL.-ING. LEO FLEUCHAUS DR.-ING. HANS LEYH 2309045 München 71, 21. Februar 1973 Melchioretr. 42 Unser Zeichen: M289P/G-9W9^9

Motorla, Inc. 9^01 West Grand Avenue Franklin Park, Illinois V.St.A.

Batteriekontaktanordnung

Die Erfindung betrifft eine Batteriekontaktanordnung für tragbare Geräte «it Batteriespeisung, wobei die Batterie im Gehäuse des Gerätes untergebracht und mit den Bit elektrischer Energie zu versorgenden Geräteteilen über Leiteranordnungen verbunden ist.

Für tragbare elektrische Geräte, die von geräteeigenen Batterien mit Strom versorgt werden, ist es wünschenswert aufladbare Batterien zu verwenden, die durch Einstecken des Gerätes in eine Ladevorrichtung wieder aufgeladen werden können. Eine Batteriekontaktanordnung für diesen Zweck ist bekannt (US-Patentschrift 3 3^5 568). Bei dieser Batterieanordnung wird erreicht, daß bei der Verwendung einer für einmaligen Gebrauch vorgesehenen Batterie diese beim Einstecken in die Ladevorrichtung nicht vom Ladestrom durchflossen wird.

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Die Verwendung von wiederaufladbaren Batterien ist besonders zweckmäßig bei in der Hand tragbaren Flinksprechgeräten, wobei in der Regel Niekel-Cadmium Batterien Verwendung finden, jedoch ist es auch vorgesehen, daß diese Geräte auch mit Batterien betrieben werden können, die nur für einmaligen Gebrauch verwendbar sind. Um das Aufladen einer wiederverwendbaren Batterie zu erleichtern, sind an dem Gehäuse des Gerätes Außenkontakte angebracht, die beim Einstecken des Gerätes in die Ladevorrichtung an den Ladestromkreis angeschlossen werden. Es ist wichtig, daß bei derartigen Geräten die Außenkontakte so geschaltet sind, daß bei der Verwendung einer für den einmaligen Gebrauch vorgesehenen Batterie durch diese kein Ladestrom fließt, wenn das Gerät versehentlich in die Ladevorrichtung eingesteckt wird. Dies ist besonders wichtig, da eine solche für einmaligen Betrieb vorgesehene Batterie beim Anschließen an den Ladestrom beschädigt werden kann und damit auch eine Beschädigung des Gerätes möglich ist. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, eine Batteriekontaktanordnung zu schaffen, die einerseits das Anschließen einer wiederaufladbaren Batterie an einen Ladestromkreis ermöglicht und andererseits bei der Verwendung einer für den einmaligen Gebrauch vorgesehenen Batterie beim versehentlichen Einstecken des Gerätes in die Ladevorrichtung die Batterie nicht an den Ladestrom anschließt.

Bei der erwähnten bekannten Batteriekontaktanordnung sind die Kontaktstreifen, mit welchen die Batterie in Verbindung steht, an getrennte Kontaktanschlüsse in Öffnungen des Gehäuses geführt. Diese Öffnungen im Gehäuse werden beim Einstecken der Kontakte Druckspannungen ausgesetzt, so daß es im Laufe der Zeit nicht zu vermeiden ist, daß das Kunststoffgehäuse Sprünge bekommt. Außerdem wurde iest-

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gestellt, daß die Kontaktverbindung zwischen dem Gehäusekontakt und dem Leiterstreifen im Laufe der Zeit galvanisch korrodiert, womit sich gelegentlich auch Leiterunterbrechungen einstellen. Schließlich besteht bei der bekannten Batteriekontaktanordnung der Nachteil, daß ein Kurzschliessen der Außenkontakte zu einer Entladung der Batterie führen kann.

Der Erfindung liegt deshalb die Aul gäbe zugrunde, eine Batteriekontakt anordnung zu schaffen, mit der einerseits eine wiederaufladbare Batterie an den Ladestromkreis einer Ladevorrichtung anschaltbar ist und die andererseits bei der Verwendung einer für einmaligen Gebrauch vorgesehenen Batterie die Anschaltung des Ladestromkreises an diese Batterie beim versehentlichen Einstecken des Gerätes in die Ladevorrichtung verhindert. Diese Batteriekontaktanordnung soll die Gewähr bieten, daß beim Kurzschließen der Außenkontakte ein Entladen der Batterie unmöglich ist und daß die Verbindung der an der Batterie anliegenden Leiterstreifen mit dem zugehörigen Außenkontakt nicht durch galvanische Korrosion unterbrochen werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein erster und zweiter einstückig jeweils mit einer federnden, an einen entsprechenden Anschluß der Batterie anliegenden Zunge versehener Leiter mit einem Teil des Leiterstreifens durch eine jeweils zugeordnete Öffnung im Gehäuse verläuft und an der Außenfläche des Gehäuses als Außenkontakt ausgebildet ist.

Weitere Merkmale und Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von weiteren Ansprüchen.

- 3 - Die

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Die Erfindung wird besonders vorteilhaft bei einem tragbaren Funksprechgerät verwirklicht, bei dem im Batterieraum flache Leiterstreifeh an der Gehäusewand befestigt sind und mit einstückig an den Leiterstreifen ausgebildeten federnden Zungen an entsprechenden Kontakten der Batterie anliegen. Die Leiterstreifen sind ferner einstückig mit Anschlußteilen versehen, die durch eine Öffnung im Gehäuse nach außen verlaufen und an der Außenseite des Gehäuses einen Außenkontakt bilden. Die Leiterstreifen selbst sind an der Innenseite des Gehäuses durch nietenartige Teile des Gehäuses befestigt. Die Außenkontakte passen in entsprechende Ausnehmungen am Gehäuse und werden in der richtigen Lagedurch vorstehende Teile festgehalten, die an der Gehäusewand angreifen. Durch das Vorsehen zweier mittels einer Diode verbundener Leiterstreifen ist es möglich, einerseits eine wiederaufladbare Batterie an die Ladevorrichtung anzuschließen und andererseits dafür xu sorgen, daß eine für einmaligen Gebrauch vorgesehene Batterie vom Ladestrom nicht durchflossen wird, wenn das Gerät versehentlich in die Ladevorrichtung eingesteckt wird. Gleichzeitig wird damit erreicht, daß auch eine Entladung der Batterie vermieden wird, wenn die Aussenkontakte versehentlich kurzgeschlossen werden.

Diese Maßnahme, um sowohl eine wiederaufladbare Batterie als auch für einmaligen Gebrauch bestimmte Batterien verwenden zu können, ist besonders vorteilhaft, da die Kontaktanordnung nur einen minimalen Raumbedarf benötigt und damit besonders günstig für die Verwendung bei Miniaturgeräten geeignet ist. Die Anordnung ist besonders vorteilhaft bei Funksprechgeräten und Rufempfangern verwendbar, die sehr kleine räumliche Abmessungen haben müssen, um z.B. in einer Brusttasche leicht mitgeführt werden zu können.

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Die Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles in Verbindung mit den sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination die Erfindung kennzeichnenden Ansprüchen und der Zeichnung. Es zeigen:

Pig. I ein tragbares batteriebetriebenes Funksprechgerät;

Fig. 2 eine Ansicht der Leiteranordnung zum Anschließen der Batterie an das Funksprechgerät gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine aufladbare Batterie;

Fig. k eine nicht aufladbare Batterie;

Fig. 5 einen Schnitt längs der Linie 5-5 der Fig. 2; Fig. 6 einen Schnitt längs der Linie 6-6 der Fig. 2;

Fig. 7 eine schematische Darstellung der Anschlußverbindungen für den Ladebetrieb.

In Fig. 1 ist ein Funksprechgerät mit einem Sender und Empfänger dargestellt. Das Funksprechgerät ist in seinen Abmessungen so gehalten, daß es bequem in der Hand des Benutzers gehalten werden kann und kann entsprechend der US-Patentschrift 3 3^5 568 aufgebaut sein. Auf der oberen Stirnfläche des Gehäuses 10 sind Einstellknöpfe 11 vorgesehen. Ferner ist eine Teleskopantenne 12 am oberen Teil 15 der Bückwand lA angebracht. An der Frontfläche l6 befinden sich mit Öffnungen versehene Vorsprünge 17, mit welchen die Mikrophon-LautSprechereinheit abgedeckt ist.

- 5 - An

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An der Seitenfläche des Gehäuses ist eine Sprechtaste l8 angeordnet. In unteren Teil des Gehäuses befindet sich ein Batterieraue 19, in welchem eine Batterie 20 angeordnet werden kann. Die Batterie ist aus dem Gehäuse entnehmbar, das zu diesem Zweck durch Abnahme des unteren Teils 2i der Bückwand Ii geöffnet werden kann.

In Fig. 2 ist das Funksprechgerät in geöffneter Stellung dargestellt und läßt im oberen Teil das Chassis 22 des Funksprechgerätes mit dem Sender und Empfänger und im unteren Teil den Batterieraum 19 erkennen. Im Bereich des Batterieraumes sind eine Vielzahl von Kontaktanschlüssen und Leitungen vorgesehen, die mit entsprechenden Anschlußflächen an der Batterie im Betriebszustand in Verbindung stehen. Dabei sind die Anschlußleitungen derart ausgestaltet, daß sowohl eine wiederholt aufladbare Batterie gemäß Fig. 3 ^als auch eine für einmalige Benutzung vorgesehene Batterie gemäß Fig. k Verwendung finden kann.

Di· Batterieanschlüsse umfassen einen ersten Leiter 25 in Form eines flachen Streifens aus leitendem Material mit einer ausgestanzten Zunge 26, die einen Federkontakt bildet. Der flache Streifen verläuft mit einem Ende 27 gemäß Fig. 5 durch eine Öffnung 28 in der Frontfläche l6 und verläuft in einer Ausnehmung der Bodenfläche derart, daß von auAen eine Kontaktverbindung zum Funksprechgerät hergestellt werden kann. Am flachen Streifen ist ferner ein Vorsprung 29 derart angeordnet, daß dieser mit der Bodenfläche auf der Innenseite des Gehäuses in Eingriff kommt. Ferner sind in dem flachen Leiterstreifen 25 Öffnungen 30 vorgesehen, durch welche von der Gehäusewand abstehende Noppen 32 greifen. Die Enden dieser Meppen 32 sind nieten-

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artig verbreitert, um den Streifen 25 an der Gehäusewand festzuhalten. Dieses Vernieten der Noppen kann in herkömmlicher Weise erfolgen und bewirkt, daß, wie im unteren Teil der Fig, 5 erkennbar, die Noppe nur geringfügig über den Leiterstreifen übersteht. Am oberen Ende ist der Leiterstreifen 25 mit einer Anschlußlasche 34 versehen, von welcher aus eine Leitungsverbindung zum Chassis 22 des Funksprechgerätes verläuft .

Der zweite flache Leiterstreifen 35 ist grundsätzlich entsprechend dem Leiterstreifen 25 ausgebildet und ist mit einer ausgestanzten federnden Zunge 36 versehen, die zum Anliegen an einem Kontakt der Batterie vorgesehen ist. Das untere Ende dieses Leiterstreifens verläuft etwas seitlich versetzt ebenfalls durch eine Öffnung auf der Unterseite der Frontfläche nach außen und ist entsprechend dem Leiterstreifen 25 in der Bodenfläche des Gehäuses für eine Kontaktgäbe von außen angeordnet. Der zweite Leiterstreifen 35 steht mit der elektrischen Schaltung des Funksprechgerätes nicht in Verbindung und hat somit auch keine über den Batterieraum nach oben hinausragende Anschlußlasche.

Neben dem zweiten Leiterstreifen ist ein dritter flacher Leiterstreifen kO im Gehäuse angeordnet, dessen unteres Ende seitlich versetzt durch eine entsprechende Öffnung in der Frontfläche des Gehäuses nach außen verläuft und als Kontaktelement in der Bodenfläche des Gehäuses ausgebildet ist. Dieses Kontaktelement liegt neben den beiden anderen Kontaktelementen in der Bodenfläche in einem bestimmten vorgesehenen Abstand. Das obere Ende des dritten Leiterstreifens %0 ist mit einer Anschlußlasche kl versehen, über welche dieser

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Leiter nit der elektrischen Schaltung des Funksprechgerätes in Verbindung steht. Auf dem Leiterstreifen 40 ist ein zweiter Leiterstreifen 44 angeordnet, der jedoch gegenüber dem Leiterstreifen 40 durch eine zwischengelegte Isolationsschicht 42 elektrisch isoliert gehalten wird. Dieser Aufbau ist im Schnitt aus Fig. 6 erkennbar, die den schichtweisen Aufbau des Leiterstreifens 40 der Isolationsschicht 42 und des Leiterstreifens 44 zeigt. Die Leiterstreifen Ί0 und 44 sind jeweils mit Öffnungen 30 versehen, durch welche Noppen 32 greifen und die Leiterstreifen nach dem Vernieten an der Gehäusewand festhalten. Der obere Leiterstreifen 44 hat eine ausgestanzte Zunge 46, die zur Anlage an einer entsprechenden Kontaktfläche der Batterie ausgebildet ist. Ferner ist an dem oberen Leiterstreifen eine Anschlußlasche 48 vorgesehen, an welche die elektrische Schaltung des Funksprechgerätes angeschlossen ist.

Neben den Leiterstreifen 40 und 44 ist ein weiterer Leiterstreifen 50 angeordnet, der ebenfalls eine ausgestanzte Zunge 52 aufweist, die zur Kontaktgabe mit der Batterie vorgesehen ist. Eine Anschlußlasche 54 des Leiterstreifens 50 dient dem Anschluß elektrischer Schaltungsteile. Von diesem Leiterstreifen 50 aus verläuft kein Teil durch die Bodenfläche des Gehäuses, jedoch ist der Leiterstreilen über eine Diode 42 mit der Anschlußlasche 4l am Leiterstreifen 40 verbunden.

Zunächst sei der Schaltungsaufbau, d.h. die Anschlußverbindungen erläutert, die wirksam sind, wenn eine aufladbare Batterie gemäß Fig. 3 in den Batterieraum 19 eingesetzt ist. Mit dem negativen Anschluß 60 der Batterie steht die federnde Zunge 26 des Leiterstreifens 25 in Verbindung. Damit

- 8 - wird

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wird eine elektrische Anschlußverbindung zwischen de« negativen Anschluß der Batterie und dem negativen Anschluß des Chassis 22 hergestellt, wobei gleichzeitig auch der Teil des Leiterstreifens 25 in der Bodenfläche des Gehäuses mit dem negativen Anschluß 60 der Batterie verbunden ist. Über diesen als Anschlußkontakt dienenden Teil 27 kann die Batterie an die negative Elektrode eines Ladegerätes angeschlossen werden. Die Batterie hat ferner einen Anschluß 62, der über einen Thermistor 64 ia Innern der Batterie mit dea negativen Anschluß 60 in Verbindung steht. An diesen Anschluß 62 legt sich die federnde Zunge 36 des zweiten Leiterstreifens 35 an· Ferner ist an der Batterie ein positiver Anschluß 66 vorgesehen, der bezüglich seiner Flächenausdehnung groß genug ist, ue sowohl «it der federnden Zunge 46 des Leiterstreifens 44 als auch der federnden Zunge 52 des Leiterstreifens 50 in Verbindung zu stehen. Über die Anschlußlasche 48 liefert der Leiterstreifen 44 das positiv· Potential der Batterie an die elektrische Schaltung des Funksprechgerätes .

Der positive Anschluß 66 der Batterie steht auch über den Leiterstreifen 50, die Diode 42 mit den Leiterstreifen 40 in Verbindung. Damit ergibt sich eine externe Anschlußmöglichkeit der Batterie zum Aufladen. Die vorgesehene Schaltung skonf igur at ion läßt jedoch keinen Stromfluß von der Batterie zu dem externen Anschlußkontakt zu, so daß selbst bei einem Kurzschluß der Lederstreifen 25 und 40 durch eine Verbindung der externen Anschlußkontakte eine Entladung der Batterie nicht möglich ist.

Für den Fall, daß eine für einen einmaligen Gebrauch vorgesehene Batterie gemäß Fig. 4 Verwendung findet, liegt der negative Anschluß 70 an der federnden Zunge 26 des Leiter-

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Streifens 25 an· Über diesen Anschluß und die Anschlußlasche "}k wird das negative Potential der Batterie an die elektrische Schaltung des Funksprechgerätes angelegt. Der positive Anschluß 72 der Batterie steht über die federnde Zunge 46 des Leiterstreifens kk und die Anschlußlasche 48 mit der Schaltung des Funksprechgerätes in Verbindung und liefert über diesen Leitungsaufbau das positive Potential an die Schaltung. Der positive Anschluß 72 der Batterie ist jedoch bezüglich seiner geometrischen Abmessungen nicht groß genug, üb auch gleichzeitig an der federnden Zunge 52 des Leiterstreif ene 5O anzuliegen. Wenn daher dasFunksprechgerät in die Ladevorrichtung eingesteckt wird, besteht,obwohl der negative Anschluß 70 über den Außenkontakt 27 des Leiterstreifens 25 angeschlossen ist, keine Kontaktverbindung zwischen de« Leiterstreifen 40 und der Batterie.

Aus Fig. 7 geht schematisch der Schaltungsaufbau bei einem in eine Ladeverrichtung 75 eingesetzten Funksprechgerät hervor. Die Ladeschaltung 76 hat drei Anschlußklemmen 78, 79 und 8O und kann entsprechend der US-Patentanmeldung 9k 261 ausgebildet sein.

Beim Einsetzen des Funksprechgerätes in die Ladevorrichtung 75 wird eine Kontaktverbindung zwischen dem Außenkontakt 27 des Leiterstreifens 25 und der Klemme 78 der Ladevorrichtung hergestellt. Die Klemme 78 kann als Federklemme ausgebildet sein, wobei das Eigengewicht des Funksprechgerätes für eine gute Kontaktgabe ausreichend ist. Dw Außenkontakt des Leiterstreifens 35 liegt an der Klemme 79 der Ladevorrichtung und der Außenkontakt des Leiterstreifens kO an der Klemme 8O der Ladevorrichtung an. Die Klemmen 79 und 80 können ebenfalls als Federklemmen ausge-

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bildet sein, die auf Grund des Eigengewichtes des Funksprechgerätes eine sichere Kontaktgabe gewährleisten. Über die Klemme 78 wird das negative Potential an den negativen Anschluß 60 der Batterie über den Leiterstreifen 25 übertragen. Die Klemme 8O steht über den Leiterstreifen 4O,die Diode kl und den Leiterstreifen 50: mit dem positiven Anschluß 66 der Batterie in Verbindung. Der Leiterstreifen 35 stellt über die federnde Zunge 36 eine Verbindung mit dem Anschluß 62 der wiederaufladbaren Batterie her, der seinerseits über einen Thermistor innerhalb der Batterie mit dem negativen Anschluß verbunden, sein kann und die Möglichkeit einer Anzeige der Batterietemperatur zuläßt. Dieser Anschluß 62 wird durch den Leiterstreifen 35 nach außen geführt und ist über den Anschluß 79 der Ladevorrichtung abgreifbar.

Die Leiteranordnung in dem Gehäuse des Funksprechgerätes erweist sich als besonders vorteilhaft, da sie die Möglichkeit bietet, einerseits eine wiederaufladbare Batterie mit Hilfe einer Ladevorrichtung aufzuladen und andererseits eine zur einmaligen Benutzung bestimmte Batterie beim Einstecken des Gerätes in die Ladevorrichtung vor einem versehentlichen Anlegen eines Ladestromes zu schützen. Die Schaltungsanordnung gewährleistet auch, daß beim versehentlichen Kurzschliessen der Außenkontakte eine Entladung der Batterie verhindert wird und bietet auf Grund ihres flachen Aufbaus den Vorteil, daß auf Grund der flachen Leiterstreifen für die Schaltungsanordnung, nur ein minimaler Raumbedarf benötigt wird.

- 11 - Patentansprüche

Claims (3)

Pat ent ansprüch e

1. Batteriekontaktanordnung für tragbare Geräte mit Batteriespeisung, wobei die Batterie im Gehäuse des Gerätes untergebracht und mit den mit elektrischer Energie zu versorgenden Geräteteilen über Leiteranordnungen verbunden ist, dadurch gekennzei chnet, daß ein erster und zweiter einstückig jeweils mit einer ledernden, an einen entsprechenden Anschluß der Batterie anliegenden Zunge versehener Leiter mit einem Teil des Leiterstreifens durch eine jeweils zugeordnete Öffnung im Gehäuse verläuft und an der Außenfläche des Gehäuses als Außenkontakt ausgebildet ist.

2. Batteriekontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Leiter mit einem Ende durch eine weitere Öffnung im Gehäuse verläuft und einen dritten Außenkontakt bildet, daß ein vierter Leiter mit einer einstückigen, zur Kontaktgabe an einem Anschluß der Batterie vorgesehenen Zunge vorhanden ist und daß zwischen dem dritten und vierten Leiter ein Gleichrichter angeordnet ist.

3· Batteriekontaktanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein fünfter Leiter mit einer einstückig ausgebildeten Federzunge vorhanden ist, die an demselben Anschluß der Batterie wie die Federzunge

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des vierten Leiters anliegt, und daß der erste und fünfte Leiter mit Anschlußkontakten für die von der Batterie aus mit Strom zu versorgende Einrichtung versehen ist.

k. Batteriekontaktanordnung nach Anspruch 3* dadurch gekennzeichnet, daß der fünfte Leiter über dem dritten Leiter angeordnet und durch eine dazwischen liegende Isolationsschicht elektrisch von diesem isoliert ist.

5, Batteriekontaktanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest der erste und zweite Leiter als flacher Streifen mit Befestigungslöchern ausgebildet ist, durch welche ein Teil des Gehäuses nietenförmig greift, um die Leiterstreifen am Gehäuse festzuhalten.

6. Batteriekontaktanordnung nach einem oder mehreren der Ansprüche J. bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß die den Außenkontakt bildenden Abschnitte der flachen Leiterstreifen rechtwinklig zu dem Leiterstreifen in Ausnehmungen des Gehäuses verlaufen.

7* Batteriekontaktanordnung nach Anspruch 6, dadurch g e -kennz ei chnet, daß die den Außenkontakt bildenden Teile der Leiterstreifen mit abgewinkelten Endabschnitten versehen sind, die in entsprechenden Ausnehmungen des Gehäuses gehalten werden, und daß an den Leiterstreifen Halterungslaschen derart angeordnet sind, daß sie auf der Innenseite des Gehäuses im Bereich der Außenkontakte anliegen.

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