DE2358042C3

DE2358042C3 - Batteriehalter

Info

Publication number: DE2358042C3
Application number: DE2358042A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Tokio Mabuchi
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1972-11-24
Filing date: 1973-11-21
Publication date: 1979-08-02
Also published as: DE2365579C3; JPS4974340A; DE2358042A1; DE2365579B2; HK31978A; DE2358042B2; GB1459805A; DE2365579A1; US3941618A

Description

Die Erfindung betrifft einen Batteriehalter mit einem Grundkörper, der eine vordere und eine hintere Stirnwand und zwischen diesen Stirnwänden mindestens zwei parallele, durch einen Zwischensteg getrennte Batteriekammern zur Aufnahme mehrerer hintereinander angeordneter Zellen enthält

Batteriehalter für verschiedene elektrische Anwendungszwecke, wie z. B. für Spielzeuge, Modellflugzeuge, Modellschiffe und ähnliche Gegenstände, die Batterien als Energiequelle verwenden, sollen robust konstruiert sein und gleichzeitig ein geringes Gewicht besitzen. Außerdem ist es für das Funktionieren dieser Geräte wichtig, daß die in dem Halter in Serie liegenden Zellen eine feste Lage besitzen, so daß sich zwischen entsprechenden Anoden und Katoden ein verläßlich elektrischer Kontakt ausbildet Es muß vermieden werden, daß die einzelnen Batterien gegeneinander verschoben werden und der Kontakt zwischen den einzelnen Batterien dadurch unterbricht

Aus der OE-PS 1 04 407 ist ein derartiger Batteriehalter bekannt der mehrstöckig ausgebildet ist und insbesondere metallische Teile enthält Außerdem muß bei diesem bekannten Batteriehalter die obere Stirnwand abgeschraubt und die gesamte Zellensäule herausgenommen werden, um z. B. eine relativ unten in der Säule angeordnete Zelle auszuwechseln. Außerdem ist in jeder Säule der Zellen mindestens ein Federelement vorgesehen, um einen sicheren Kontakt der hintereinandergeschalteten Zellen zu ermöglichen, wodurch der Konstruktion- und Kostenaufwand erhöht ist

Aus der FR-PS 7 25 542 ist ebenfalls ein Batteriehalter bekannt der einen aus mehreren Stücken zusammeneesetzten rechteckförmigen Rahmen enthält und mehrere Säulen von hintereinandergeschalteten Zellen aufnimmt Pro Zellensäule ist mindestens ein Federelement vorgesehen, das den erforderlichen elektrischen Kontakt zwischen den Zellen gewährleistet Mit zusätzlichen Teilen werden die Batterieelektroden aus dem Grundkörper herausgeführt, der geschlossene Seitenwände aufweist, so daß einzelne Zellen nur durch Zerlegen des Grundkörpers austauschbar sind.

Aus der US-PS 30 85 127 ist ferner ein Batteriehalter bekannt, bei dem einzelne Zellen parallel zueinander angeordnet sind und von je einer Spiralfeder in Achsrichtung in den Grundkörper gedrückt werden.

Aus der DD-PS 31 418 ist eine Flachbatterie-Dauerhülse für auswechselbare 1,5-V-Elemente bekannt, die parallel zueinander angeordnet und elektrisch in Serie geschaltet sind, wobei in der Hülse Stege eingearbeitet sind, um die Elemente von gegenseitiger Berührung zu schützen.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, einen Batteriehalter anzugeben, der einen sicheren Kontakt zwischen den in Serie angeordneten Zellen und gleichzeitig eine einfache Austauschbarkeit schadhafter Zellen gewährleistet und dabei einfach aufgebaut ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Grundkörper in Achsrichtung der Batteriekammern mit mehreren Laschen versehen ist, die die eingelegten Zellen herausnehmbar in den Batteriekammern halten, daß in der vorderen und der hinteren Stirnwand öffnungen zur Aufnahme der Zellenelektroden vorgesehen sind, und daß der Grundkörper die Stirnwände, Zwischensteg und die Laschen aus Kunststoffmaterial bestehen und einstückig ausgebildet sind.

Die Vorteile der Erfindung liegen insbesondere in dem äußerst einfachen Aufbau des Batteriehalters, der als einstückiges Kunststoffpreßteil ausbildbar ist Dadurch ergeben sich erhebliche Kostenvorteiie gegenüber den Batteriehaltern bekannter Art Aufgrund der erfindungsgemäßen einfachen Ausbildung des Batteriehalters lassen sich die einzelnen Zellen rasch durch unmittelbare Herausnahme der Zellen ohne Zerlegung des Grundkörpers auswechseln. Außerdem wird ein fester Halt der Zellen bei gutem elektrischem Kontakt untereinander aufgrund der Federwirkung des Kunststoffmaterials gewährleistet ohne daß separate Federelemente innerhalb der Batteriesäulen erforderlich sind. Als Zellen lassen sich bevorzugt Nickel-Cadmium-Zellen verwenden, die innerhalb weniger Minuten wieder aufladbar sind und einen kleinen Innenwiderstand, einen großen Entladestrom, kleine Abmessungen und eine große Batteriekapazität besitzen und die Spannung über eine beachtliche lange Zeit konstant halten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung ist durch die Merkmale des Unteranspruchs gekennzeichnet

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an Hand der Zeichnung näher erläutert Es zeigt

F i g. 1 die charakteristischen Eigenschaften einer herkömmlichen Zelle und einer Nickel-Cadmium-Zelle, die beim erfindungsgemäßen Batteriehalter bevorzugt verwendet werden,

Fig.3 teilweise im Schnitt, eine Aufsicht auf eine Ausführungsfonn eines erfindungsgemäßen Batteriehalters,

F i g. 3 eine Seitenansicht des in F i g. 2 dargestellten Batteriehalters,

F i g. 4 einen Querschnitt längs der Linie X-X' des in den F i g. 2 und 3 dargestellten Batteriehalters,

Fig.5 eine Vorderansicht auf eine Stirnwand des Batteriehalters nach F i g. 2,

F i g. 6 eine Aufsicht auf eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Batteriehalter.»,

F i g. 7 einen Längsschnitt längs der Linie Y-Y' des in F i g. 6 dargestellten Batteriehalters,

F i g. 8 einen Querschnitt längs der Linie X-X' durch den in F i g. 6 dargestellten Batteriehalter,

Fig.9 eine Vorderansicht einer Stirnwand des in F i g. 6 dargestellten Batteriehalters,

Fig. 10 einen Längsschnitt eines tragbaren Suchscheinwerfers, in welchem ein Batteriehalter nach der Erfindung verwendet wird,

F i g. 11 eine perspektivische Ansicht des Suchscheinwerfers nach Fig. 10, die zeigt, wie der Batteriehalter eingeführt bzw. herausgenommen wird, und

F i g. 12 eine perspektivische Ansicht des in Einzelteile zerlegten Suchscheinwerfers gemäß den F i g. 10 und 11.

In Fig. 1 ist die Zeit-Spannungscharakteristik für herkömmliche Zellen und für eine Nickel-Cadmiumzelle aufgetragen. Für den Verwendungszweck dieser Erfindung eignet sich insbesondere die Nickel-Cadmiumzelle der General Electric Company, U. S. A, die sich schnell wieder aufladen läßt und ein geringes Gewicht und eine große Leistung besitzt Wie der durchgezogenen Kurve in F i g. 1 entnommen werden kann, bleibt die Spannung einer Nickel-Cadmiumzelle relativ lange konstant und beginnt dann schnell abzunehmen. Demgegenüber nimmt die Spannung einer herkömmlichen Zelle unmittelbar nach der Inbetriebnahme schnell ab und bleibt dann, wie der gestrichelten Kurve entnommen werden kann, relativ konstant Die Nickel-Cadmiumzelle besitzt außerdem einen kleinen Innenwiderstand, einen großen Entladestrom und die außergewöhnliche Eigenschaft, daß der Aufladevorgang innerhalb einiger Minuten bzw. innerhalb etwa 10 Minuten durchgeführt werden kann. Eine derartige Zelle besitzt normalerweise auch eine Voi richtung zur Beseitigung überschüssigen Gases im Fall, daß die Zelle überladen wird. Die Nickel-Cadmiumzelle mit den genannten Eigenschaften wird besonders vorteilhaft als Energiequelle für motorgetriebene Modellflugzeuge oder für batteriegetriebene Werkzeuge eingesetzt weil diese Zelle eine große Leistung abgeben kann.

In den Fig.2 bis 5 ist eine Ausführungsform eines Batteriehalters nach dieser Erfindung dargestellt Der Grundkörper 1 des Batteriehalters besitzt Luftöffnungen Xa, die zur Kühlung der Zelle dienen und gleichzeitig das Gesamtgewicht des Halters verringern. Der Grundkörper 1 ist mit Laschen \b versehen, die die Zellen federnd halten sollen. Mit 2 sind die Stirnwände des Batteriehalters bezeichnet der öffnungen 2a an seiner vorderen und hinteren Stirnwand 2 zum Anschließen der Anoden der Zellen und öffnungen 2b zum Anschließen der Kathoden der Zellen besitzt Mit 3 ist ein Zwischensteg bezeichnet, der mit dem Grundkörper 1 und den Stirnwänden 2 verbunden ist und eine rechte und eine linke Zellenkammer festlegt und dem Halter mechanische Festigkeit verleiht Das Bezugszeichen 4 kennzeichnet die im Halter aufgenommenen Zellen.

Wie in den Figuren gezeigt ist sind mindestens in jeder Kammer zwei Zellen in Serie geschaltet. Die Zellen 4 werden in die Zellenkammern gegen den federnden Widerstand der Laschen Xk derart eingedrückt, daß sich jeweils eine Anode und eine Kathode benachbarter Batterien gegenüberstehen und miteinander einen Kontakt herstellen. Auf die Anoden und die Kathoden der unmittelbar an die Stirnwände 2 angrenzenden Zellen 4 wird durch die Stirnwände in Zellenrichtung Druck ausgeübt Die Anoden bzw. die Kathoden dieser Zelle werden durch die Offnungen 2a und Ά aus dem Batteriehalter herausgeführt

Die in den beiden Kammern des Batteriehalters liegenden Zellen 4 werden auf diese Wei&s zwischen den Stirnwänden 2 federnd durch die sich am Grundkörper 1

lu befindenden Laschen \b gehalten, vgL die Fi g. 2 bis 4. Insbesondere ist die Lage der Zellen so festgelegt daß der Kontakt zwischen benachbarten Zellen auch bei Erschütterungen nicht unterbrochen wird. Der Abstand der beiden Stirnwände voneinander ist durch die Anzahl und die Abmessungen der Zellen festgelegt er ist gleich groß oder etwas kleiner als die gesamte Länge der in Serie liegenden Zelle. Durch geeignete Wahl dieses Abstandes wird eine Rutschbewegung der in Serie liegenden Zelle, dargestellt sind vier in Serie liegende Zellen, verhindert

Der Zwischensteg 3 isoliert die rechts und links von ihm liegenden Zellen voneinander und dient zusammen mit dem Grundkörper 1 und den Stirnwänden 2 zur mechanischen Stabilisierung des Halters, der dadurch gegen Verbiegungen oder andersartige Verformungen geschützt ist Die Laschen 16 verhindern auch ein Herausfallen der Zellen 4 aus dem Halter, wenn der Halter Erschütterungen oder Zentrifugalkräften ausgesetzt ist oder in beliebiger Lage eingesetzt wird.

«» Der mit Zellen versehene Batteriehalter wird in ein Versorgungsteil eines elektrischen Gerätes eingesetzt Die Anoden und die Kathoden der Batterien 4 werden durch die Offnungen 2a und 2b in den Stirnwänden 2 mit entsprechenden Batterieanschlüssen (nicht dargestellt)

r> des Versorgungsteils verbunden. Werden alle in F i g. 2 und 3 dargestellten acht Zellen 4 in Serie geschaltet so werden die Zellen an einer Stirnwand 2 mit den Batterieanschlußklemmen des Versorgungsteils verbunden und an der gegenüberliegenden Stirnwand mit

w einem Kurzschlußbügel kurzgeschlossen, der die Anode an der öffnung 2a mit der Kathode an der öffnung 2b verbindet Die im Halter liegenden Zellen sind mit ihren + - und — -Anschlüssen so angeordnet, daß, selbst wenn der in F i g. 2 dargestellte Batteriehalter verkehrtherum

''· in den Versorgungsteil des elektrischen Gerätes eingeführt wird, die Polarität der Zelle unverändert bleibt Wird der Batteriehalter gegenüber der in F i g. 4 dargestellten Lage um 180° verdreht in den Versorgungsteil eingeführt so ist die Polarität der Zelle

'·<· umgepolt Der Halter kann dann nicht in seine richtige Stellung geführt werden, weil die Anschlußöffnungen 2a und 2b für Anode und Kathode in der vorderen und hinteren Stirnwand 2 unterschiedliche Durchmesser besitzen, vgl. F i g. 5, und die Batterieanschlußklemmen

>■> des Versorgungsteils den öffnungen 2a und 2f> entsprechende, verschiedene Durchmesser besitzen, die nur bei richtiger Lage des Batteriehalters in die öffnungen 2a und 2b eingreifen können. Das Einführen des Batteriehalters mit falscher Polung wird dadurch

• also vermieden.

Die Möglichkeit, die Zellen im Halter aufladen zu können, ist besonders vorteilhaft, wenn der mit Nickel-Cadmiumzellen gefüllte Batteriehalter in einem Modellflugzeug mit Motorantrieb eingesetzt ist Wer-

■ ^; den Nickel-Cadmiumzellen verwendet, so ist ein gegenüber herkömmlichen Zellen auf Manganbasis erheblich erhöhter Fntladestrom, d. h. eine entsprechend erhöhte Ausgangsleistung erlidltbar. Wird der

Batteriehalter in einem derartigen Modeilflugzeug so angebracht, daß die Zellen an der Außenfläche des Modellflugzeugs dem Luftstrom ausgesetzt werden, so werden die im Batteriehalter liegenden Zellen in vorteilhafter Weise durch den Luftstrom direkt gekühlt.

In dem Batteriehalter nach der Erfindung können die Zellen durch eine einstückig herstellbare Form aus Awischensteg 3, Grundkörper 1 mit den Laschen 16 und einer vorderen und einer hinteren Stirnwand 2 mit den öffnungen 2a und Ib in ihrer richtigen Lage gehalten werden. Der Batteriehalter besteht daher aus einer sehr einfachen Konstruktion, weitere Teile wie z. B. schraubbare Deckel sind nicht verwendet Aus diesem Grund kann der Batteriehalter auch so ausgeformt sein, daß er einstückig aas Plastikjnateria! hergestellt werden kann. Der Batteriehalter ist dadurch billig, er ist stabil, leicht und er erlaubt das Einlegen der Zellen in sehr einfacher Weise.

Die F i g. 6 bis 9 zeigen eine weitere Ausführungsform des Batteriehalters nach der Erfindung. Diese Ausführungsform ist der in den Fig.2 bis 5 dargestellten Ausführungsformen ähnlich. Weggelassen sind nur die vordere Wand des Grundkörpers 1, dagegen sind eine rechte und eine linke Seitenwand 5 vorgesehen, die die Zellen 4 haltenden Laschen \b sind Bestandteil dieser Seitenwände 5.

Mit dieser Ausführungsform ist es möglich, die Eigenschaften und Ergebnisse der in den F i g. 2 bis 5 dargestellten Ausführungsform zu erreichen.

In den F i g. 10 bis 12 ist ein tragbarer Suchscheinwerfer dargestellt der mit einem Batteriehalter nach der Erfindung ausgestattet ist und entsprechend schnell wieder aufgeladen werden kann. Verwendet ist dabei der in Fig.6 dargestellte Batteriehalter, in den aufgeladene Nickel-Cadmiumzellen eingelegt sind. Sobald die Ausgangsspannung der Zellen abgesunken ist kann der Batteriehalter aus dem Suchscheinwerfer herausgenommen werden, und es können die Zellen wieder neu geladen werden. Dieser Aufladevorgang nimmt nur eine sehr kurze Zeit in Anspruch.

In den Fig. 10 bis 12 ist der Batteriehalter mit iO bezeichnet in dem sich die schnell ladbaren Zellen 11 befinden. Die rechte und die linke Seitenwand 12 des Halters 10besitzen Laschen 12a(dieden Laschen lader F i g. 2 und 6 entsprechen), die die Zellen 11 festhalten. Mit 13 ist ein Deckel mit einer Federaufnahme 13a Ί bezeichnet der auf das offene Ende des Handgriffes, d.h. des Gehäuses für den Batteriehalter mit einem zwischengelegten Dichtungsring 14 aufschraubbar ist und den Batteriehalter wasserdicht abdichtet. Mit IS ist eine Spiralfeder und mit 16 eine Zellenverbindungsplat-

w te bezeichnet Die Spiralfeder 15 wird an ihrem einem Ende in der Federauflage 13a gehalten und ist an ihrem anderen Ende an der Zellenverbindungsplatte 16 befestigt sie läßt sich gegenüber einem auf der Platte 16 befestigten Stift 16a drehen, kann aber nicht von der

: 3 Platte 16 gelöst werde«. Anschlüsse !66 der Zeüenverbindungsplatte 16 werden mit den in dem Halter 10 liegenden Zellen 11 in Kontakt gebracht Der Deckel 13 läßt sich, wenn über die Anschlüsse 166 alle Zellen 11 in Serie geschaltet sind, auf das offene Ende des Handgriffs

.") und Gehäuse für den Batteriehalter a\ aufschrauben.

Mit 17 ist eine Lampenfassung und mit 18 eine Stützplatte für die Lampenfassung bezeichnet 19 bezeichnet eine Lampe, die in die Fassung 17 schraubbar ist mit 20 ist ein Reflektor, mit 21 die Deckscheibe und

2Ί mit 22 die Fassung für die Deckscheibe bezeichnet Der Reflektor 20 ist an der Fassung 17 und an der Stützplatte 18 befestigt die im Lampenscheinwerfer a₂ sitzt und über den Reflektor 20 durch die schraubbare Fassung 22 für die Deckscheibe in ihrer Lage gehalten wird.

κ. Das Bezugszeichen 23 kennzeichnet einen Schalter, und 24 kennzeichnet eine wasserdichte Hülle für den Schalter. Die Hülle 24 ist Ober ein öffnung 25 des Gehäuses a-, gespannt und der Schalter 23 kann von außen durch die Hülle 24 hinweg betätigt werden. Mit 26

!'< sind die Batterieanschlüsse bezeichnet, die an einer Halteplatte 26a vorgesehen sind, 27 bezeichnet elektrische Anschlußdrähte.

Mit einer derartigen Anordnung ist es möglich, die Zellen im Batteriehalter wieder aufzuladen und dann in

W den Suchscheinwerfer einzuführen. Die Bedienung der Zellen ist also sehr einfach.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Batteriehalter mit einem Grundkörper, der eine vordere und eine hintere Stirnwand und zwischen diesen Stirnwänden mindestens zwei parallele, durch einen Zwischensteg getrennte Batteriekammern zur Aufnahme mehrerer hintereinander angeordneter Zellen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Grundkörper (1) in Achsrichtung der Batterienkammern mit mehreren Laschen (Ib) versehen ist, die die eingelegten Zellen herausnehmbar in den Batteriekammern halten, daß in der vorderen und der hinteren Stirnwand (2) öffnungen (2a 2b) zur Aufnahme der Zellenelektroden η vorgesehen sind, und daß der Grundkörper (1), die Stirnwände (2), Zwischensteg (3) und die L&schen (16,) aus Kunststoffmaterial bestehen und einstückig ausgebildet sind.

2. Batteriehalter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der öffnungen (2a, 2b) zur Aufnahme der Zellenelektroden in den Stirnwänden (2) ungleich groß sind, daß der kleineren öffnung der vorderen Stirnwand die größere öffnung der hinteren Stirnwand und der größeren öffnung der vorderen Stirnwand die kleinere öffnung der hinteren Stirnwand gegenüber liegt, wobei eine fehlerhafte Polung der Zellen im Batteriehalter ausgeschlossen ist