DE2440218A1

DE2440218A1 - Ladegeraet

Info

Publication number: DE2440218A1
Application number: DE2440218A
Authority: DE
Inventors: Kenichi Mabuchi; Yoshihisa Tsuchimochi
Original assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Current assignee: Mabuchi Motor Co Ltd
Priority date: 1973-08-25
Filing date: 1974-08-22
Publication date: 1975-02-27
Also published as: DE2440218B2; GB1480957A; US3959706A; DE2440218C3; HK56579A

Description

Patentanwälte

pipi-lng. Woligang ßf hol

R Frankiuri a. M. 1
Pcalcstraße 13

7992

MABUCHI MOTOR CO., LTD., Tokio, Japan

Ladegerät

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ladegerät, und zwar insbesondere auf ein tragbares Ladegerät für kleine Zellen, . insbesondere Nickel-Cadmium-Zellen.

Unter den kürzlich entwickelten Nickel-Cadmium-Zellen gibt es Zellen, die mit einem Entlüftungsventil ausgerüstet sind, um im Falle eines Überladens innere Gase freizugeben. Da der Innenwiderstand solcher Zellen äußerst gering ist, haben diese Zellen große Beachtung gefunden, obwohl ihre Kapazität verhältnismäßig klein ist. Die Zellen können bei ihrem Gebrauch mit sehr hohen Strömen von einigen Ampere entladen und bei ihrer Erschöpfung sehr schnell wieder aufgeladen werden, und zwar in einigen wenigen Minuten, beispielsweise zehn Minuten.

Diese schnell ladbaren Nickel-Cadmium-Zellen kann man beispielsweise als Energiequellen zum Antrieb von Modellflugzeugen benutzen.

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Zum Aufladen der Nickel-Cadmium-Zellen hat man bereits versucht, ein tragbares Ladegerät zu schaffen, das als elektrische Energiequelle beispielsweise vier Trockenbatterien vom Typ UM1 benutzt. Beim Gebrauch solcher Ladegeräte ist es erwünscht, daß trotz einer unsachgemäßen Handhabung eine Überladung der Niekel-Cadmium-Zellen vermieden wird. Die Zellenüberladung ist nämlich die häufigste Ursache, die zu einer Leistungsminderung oder Zerstörung der Zelle führt. Andererseits ist es aber auch erwünscht, ein möglichst preiswertes Ladegerät zu schaffen, das weder von aufwendigen Zeitgeberschaltungen noch von anderen teueren Schaltungen Gebrauch macht, wie Detektorschaltungen zum Feststellen der Beendigung der Aufladung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein preiswertes tragbares Ladegerät zu schaffen, mit dem eine Überladung der Zellen vermieden wird und das trotzdem keine aufwendigen Zeitgeberschaltungen oder Detektorschaltungen enthält.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Ladegerät nach der Erfindung gekennzeichnet durch ein erstes Gehäuseteil mit einem Raum zur Aufnahme und Halterung von einer oder mehreren zu ladenden Zellen und mit einem manuell betätigbaren Umschalter zum Steuern eines Lade- und eines Entladestromkreises für die in den Aufnahme- und Halterungsraum eingesetzten Zellen und durch ein zweites Gehäuseteil zum Aufnehmen von mehreren Versorgungszellen, die als Energiequelle für die zu ladenden Zellen dienen, sowie durch eine solche Ausbildung und Anordnung des Umschalters, daß ein Ruhekontakt des Umschalters im Entladestromkreis für die zu ladenden Zellen und ein Arbeitskontakt im LadeStromkreis liegt.

Ein derart aufgebautes Ladegerät bietet den Vorteil, daß eine in das Ladegerät eingesetzte Zelle automatisch über den Ruhekontakt des Umschalters von jeglicher Restladung zunächst befreit wird. Durch Betätigen des Umschalters kann

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dann die Zelle für eine vorgegebene Zeit aufgeladen werden. Für den Entlade- und Ladevorgang spielt es dabei keine Rolle, ob eine oder mehrere Zellen in das Ladegerät eingesetzt sind. In jedem Falle wird eine gleichmäßige Aufladung der Zellen erzielt, so daß auch bei einer Reihenschaltung der aufgeladenen Zellen während ihres Gebrauchs keine schädliche Rückwärtsladung auftritt. . -.. - .

Vorzugsweise ist das Ladegerät mit einer einfachen Anzeigeeinrichtung ausgerüstet, die entweder eine Anzeige für den geladenen oder ungeladenen Zustand oder aber auch für beide Zustände liefern kann.

Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung des Ladegeräts ist innerhalb der Gehäuseteile eine Tasche oder ein Raum zum Aufbewahren von Ersatzzellen vorgesehen.

Ferner wird das Ladegerät vorzugsweise derart weitergebildet, daß eine polaritätsfalsche Aufladung vermieden wird.

Eine andere bevorzugte Weiterbildung besteht darin, daß die beiden Gehäuseteile unter Ausnützung einer Federkraft leicht voneinander trennbar sind.

Vorzugsweise ist das Ladegerät derart ausgebildet, daß es mit einem Beleuchtungsgehäuseteil mit einer Beleuchtungslampe versehen werden kann.

Eine andere Weiterbildung des Ladegeräts zeichnet sich dadurch aus, daß der Umschalter als Druckknopfschalter ausgebildet ist, der bei niedrigen Spannungen für sehr hohe Ströme geeignet ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung werden an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

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Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines Ladegeräts, Fig. 2 ein elektrisches Schaltbild für dieses Ladegerät,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht des Ladegeräts bei voneinander getrennten Gehäuseteilen,

Fig. 4 einen Querschnitt durch das in der Fig. 1 dargestellte Ladegerät,

Fig. 5 eine perspektivische Ansicht eines Ladegeräts mit einer Anzeigeeinrichtung,

Fig. 6 ein Schaltbild für das in der Fig. 5 dargestellte Ladegerät,

Fig. 7 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels mit einem Raum zum Aufbewahren von Ersatzzellen,

Fig. 8 bis 13 verschiedenartige Ausführungsbeispiele mit Aufbewahrungsmöglichkeiten für Ersatzzellen,

Fig. 14 eine perspektivische Ansicht eines Ladegeräts mit Mitteln zum Verhindern einer falschen Polung,

Fig. 15 eine weitere perspektivische Ansicht des in der Fig. 14 dargestellten Ladegeräts im demontierten Zustand,

Fig. 16 einen Querschnitt durch ein Ladegerät mit leicht trennbaren Gehäuseteilen,

Fig. 17A bis 17C perspektivische Ansichten eines Ladegeräts im demontierten Zustand mit einem Beleuchtungsgehäuseteil,

Fig. 18 ein elektrisches Schaltbild für das in den Figuren 17A bis 17C dargestellte Ladegerät,

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Fig. 19 einen Querschnitt durch das in den Figuren 17A bis 17C dargestellte Ladegerät,

Fig. 20 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem am unteren Ende des Ladegeräts angebrachten Beleuchtungsgehäuseteil,

Fig. 21 einen Querschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform eines Druckknopf-Umschalters für ein Ladegerät und

Fig. 22 einen Querschnitt durch den in der Fig. 21 dargestellten Umschalter bei einer Drehung der Schnittebene um

Ein in den Figuren 1 bis 4 dargestelltes Ladegerät weist ein Gehäuse mit einem abnehmbaren Gehäuseoberteil 1 und einem Gehäuseunterteil 2 auf. Das Gehäuseoberteil 1 enthält einen Umschalter, einen Raum für die aufzuladende Zelle usw. Das Gehäuseunterteil 2 enthält als Speisespannungsquellen dienende Zellen. Die beiden Gehäuseteile sind durch geeignete Befestigungsmittel 2-1 lösbar miteinander verbunden. Das Gehäuseoberteil 1 weist auf seiner Oberseite Räume 4 zum Einsetzen der aufzuladenden Zellen 3 und einen manuell betätigbaren Druckknopf-Umschalter 5 auf. Die Räume 4, in die die aufzuladenden Zellen 3 einsetzbar sind, weisen Anschlußkontakte 6 und 16 für die positiven bzw. negativen Elektroden der aufzuladenden Zellen 3 auf. In der Fig. 1 sind lediglich zwei der Anschlußkontakte 6 zu sehen. Zu beiden Seiten der die Zellen 3 aufnehmenden Räume 4 sind Ausnehmungen 7 ausgebildet, die das Einsetzen und Herausnehmen der aufzuladenden Zellen 3 in das Ladegerät mit Hilfe der Finger erleichtern.

Der Zusammenhang zwischen dem Gehäuseoberteil 1 und dem Gehäuseunterteil 2 geht aus der Fig. 3 hervor. Wie man sieht, können in das Gehäuseunterteil 2 beispielsweise vier als

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Spannungsquelle dienende Zellen 8 eingesetzt sein, bei denen es sich um Trockenzellen vom Typ ÜM1 handeln kann.

Wenn das Gehäuseoberteil 1 und das Gehäuseunterteil 2 durch die Befestigungsmittel 2-1 miteinander verbunden sind, stehen Anschlüsse 9 mit den positiven Elektroden der Zellen 8 und Anschlüsse 10 mit den negativen Elektroden der Zellen in elektrischem Kontakt. Wenn die zu ladenden Zellen 3 in den Räumen 4 angeordnet sind, liegen sie in einem Entladestromkreis, der durch den Ruhekontakt 11 des Umschalters 5 und Widerstände 13 vervollständigt wird. Wenn man die Zellen 3 für eine gewisse Zeit in dieser Lage läßt, wird die in den Zellen 3 noch vorhandene Restladung nahezu vollkommen abgeführt. Danach kann man durch Niederdrücken des Druckknopfes des Umschalters 5 mit dem Finger die entladenen Zellen 3 über den irbeitskontakt 12 des Umschalters 5 mit den als Spannungsquelle dienenden Zellen 8 verbinden und auf diese Weise aufladen. Die Ladezeit wird von dem Benutzer bestimmt und hängt davon ab, wie lange der Druckknopf des Umschalters 5 manuell niedergedrückt bleibt. Zum Bestimmen der Ladezeit kann man eine Uhr beobachten. Ein zu langes Aufladen der Zellen 3 sollte angesichts einer schädlichen Überladung vermieden werden.

Häufig wird eine Gruppe von schnell ladbaren Nickel-Cadmium-Zellen verwendet, die in Reihe geschaltet sind. Wenn in einer derartigen Reihenschaltung bezüglich der Ladungsmenge der einzelnen Zellen eine Unausgewogenheit auftritt, die bewirkt, daß einige der Zellen früher vollständig entladen sind als andere, kann es zu einer RUckwärtsladung kommen.. An einer Zelle, die früher als die anderen entladen ist, fällt somit infolge des Zelleninnenwiderstands an dieser Zelle eine Spannung ab, die derart gepolt ist, daß sie an der negativen Elektrode der Zelle positiv und an der positiven Elektrode der Zelle negativ ist. Infolgedessen tritt an dieser Zelle eine Rückwärtsladung auf, die zu einer sehr schnellen Zerstörung der Zelle führt.

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Bei dem beschriebenen Ladegerät wird eine zu ladende Zelle 3 über den normalerweise geschlossenen Ruhekontakt 11 zunächst entladen. Mit der Ladung wird erst begonnen, nachdem die in das Ladegerät eingesetzte Zelle 3 entladen ist. Auf diese Weise werden in den zu ladenden Zellen 3 mögli^- cherweise noch vorkommende Restladungen beseitigt. Danach wird die vollkommen entladene Zelle mit einer gewünschten Ladungsmenge geladen, die von der gewählten Ladezeit abhängt. Eine solche Vörgehensweise verhindert das Auftreten von Rückwärtsladungen beim anschließenden Betrieb der geladenen Zellen.

Die Fig. 4 zeigt einen Querschnitt des beschriebenen Ladegeräts. Wie man sieht, enthält der Umschalter 5 einen Druckknopf 14 und eine Sperrscheibe 18. Der Anschlußkontakt 6 für die positive Elektrode der Zelle ist einstückig mit einem Anschlußstück 15 ausgebildet, das ein U-förmiges Ende aufweist, das bei niedergedrücktem Druckknopf 14 nach unten gedrückt ist und in dieser niedergedrückten Stellung in elektrischem Kontakt mit dem normalerweise geöffneten Arbeitskontakt 12 des Umschalters 5 steht. Auf diese Weise wird ein Stromkreis gebildet, der bei der positiven Elektrode einer Spannungsquellenzelle 8 beginnt und über den normalerweise mit dem Arbeitskontakt 12 einstückig ausgebildeten Anschluß 9 sowie den Arbeitskontakt 12, das U-förmige Ende des Anschlußstücks 15, den positiven Anschlußkontakt 6 des die zu ladende Zelle aufnehmenden Raums, die zu ladende Zelle 3, den negativen Anschlußkontakt 16 des die zu ladende Zelle aufnehmenden Raums, den Widerstand 31, den Anschluß 10, die negative Elektrode von einer weiteren der Spannungsquellenzellen 8, die positive Elektrode dieser weiteren Zelle 8, und einen Verbindungsanschluß 17 zurück zu der zuerst genannten Spannungsquellenzelle 8 führt. Über diesen Stromkreis wird die zu ladende Zelle 3 geladen.

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Beim Niederdrücken des Druckknopfes 14 wird der Kontakt des U-fÖrraigen Endes des Anschlußstücks 15 mit dem in der Fig. 2 dargestellten Ruhekontakt 11 unterbrochen, obwohl dies der Fig. 4 im einzelnen nicht entnommen werden kann.

Da zum Betrieb des beschriebenen Ladegeräts lediglich ein manuell betätigbarer Umschalter 5 erforderlich ist, erhält man ein preisgünstiges und nahezu fehlerfrei arbeitendes Gerät. Vor dem Ladevorgang wird die zu ladende Zelle 3 von jeglicher Restladung über den EntladeStromkreis mit dem normalerweise geschlossenen Ruhekontakt 11 des Umschalters 5 befreit. Da darüberhinaus eine Ladung nur stattfindet, solange der Druckknopf des Umschalters 5 von Hand niedergedrückt ist, besteht keine Gefahr, daß das öffnen des Ladestromkreises nach Beendigung des Ladens in Vergessenheit gerät.

Bei dem beschriebenen Ladegerät ist somit die gesamte Anordnung derart getroffen, daß beim Einsetzen der zu ladenden Zellen in das Ladegerät zunächst eine Entladung über den Ruhekontakt ausgeführt wird, um vor der Ladung die zu ladenden Zellen von jeglichen Restladungen zu befreien, also auf Null zu entladen. Vorzugsweise ist es allerdings erwünscht, den Entladevorgang und bzw. oder den Ladevorgang visuell zu überwachen. Ein Ausführungsbeispiel, das solchen Anforderungen genügt, wird im folgenden beschrieben.

In der Fig. 5 ist ein Ladegerät dargestellt, das grundsätzlich mit dem Aufbau des in der Fig. 1 dargestellten Ladegeräts übereinstimmt. Die übereinstimmenden Teile sind daher mit denselben Bezugszahlen versehen. In der Fig. 6 ist ein elektrisches Schaltbild für das in der Fig. 5 gezeigte Ladegerät dargestellt. Der Unterschied gegenüber dem in der Fig. 1 dargestellten Ladegerät besteht darin, daß bei dem Ladegerät nach der Fig. 5 die Widerstände 13 durch Lampen 13^f ersetzt sind. Mit dem Einsetzen der zu ladenden Zellen 3 in

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das Ladegerät wird somit ein EntladeStromkreis geschlossen, der über den Ruhekontakt 11 des Umschalters 5 zu den Lampen 13' führt. Die Menge der Restladung in den zu ladenden Zellen 3 wird durch die Helligkeit der Lampen 13* angezeigt.

Sobald die Restladung in einer zu ladenden:Zelle 3 auf Null abgefallen ist, geht die zugehörige Lampe 13' aus. Wenn alle Lampen 13' erloschen sind, kann man mit einem Finger den Druckknopf des Umschalters 5 niederdrücken, so daß Jetzt die Zellen 3 über den Arbeitskontakt 12 des Umschalters 5 von den Spannungsquellenzellen 8 geladen werden. Während die Lampen 13' zu Beginn des Ladens verhältnismäßig hell aufleuchten, nimmt ihre Helligkeit bei zunehmender Ladung allmälich ab, und sie gehen nahezu aus, wenn die Ladung beendet ist.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist es somit möglich, sehr leicht den ungeladenen und bzw. oder geladenen Zustand einer Zelle 3 mit Hilfe einer Anzeigeeinrichtung, beispielsweise einer Lampe, festzustellen, die auf den Entladestrom bzw. Ladestrom anspricht. Durch Beobachten der Anzeigeeinrichtung ist es möglich, das Ende der Entladung einer zu ladenden Zelle zu erkennen und auf diese Weise sicherzustellen, daß bei der nachfolgenden Ladung die zugeführte Ladungsmenge gleichbleibend ist. Auf diese Weise kann man selbst mehrere Zellen gleichmäßig aufladen, ohne daß eine überladung auftritt. Anstelle der bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel mit der zu ladenden Zelle in Reihe geschalteten Anzeigeeinrichtung kann man zum Anzeigen des Entlade- bzw. Ladezustands der Zelle auch eine Anzeigeeinrichtung verwenden, die der Zelle parallelgeschaltet ist und die somit beim Entladen oder beim Laden auf die an der Zelle anliegende Spannung anspricht. .

Die bisher beschriebenen tragbaren Ladegeräte weisen keinen Raum zum Aufnehmen von ladbaren Ersatzzellen auf. Die Er-

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satzzellen werden daher im allgemeinen in einer Tasche getragen, wobei die Gefahr besteht, daß einige der Zellen kurzgeschlossen werden. Durch das im folgenden beschriebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel wird auch dieses Problem gelöst. Das Innere des Ladegerätraumes, in dem sich die Spannungsquellenzellen befinden, wird nämlich zur Aufbewahrung der ladbaren Ersatzzellen herangezogen, und zwar unter Berücksichtigung des Umstandes, daß der Außendurchmesser einer Nickel-Cadmium-Zelle etwa ein Drittel des Außendurchmessers einer Trockenzelle vom Typ UM1 ausmacht.

In der Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht des Ladegeräts bei entferntem Gehäuseoberteil dargestellt. Die Figuren 8, 10, 11 und 12 zeigen die perspektivischen Ansichten von weiteren Ausführungsbeispielen. Die Figuren und 13 sind Querschnitte und zeigen den inneren Aufbau der Ausführungsbeispiele nach der Fig. 8 und der Fig. 12. Die Art, in der die zu ladende Zelle 3 in dem die Zelle aufnehmenden Raum 4 befestigt ist, geht aus der Fig. 9 hervor. Da die Arbeitsweise die gleiche wie bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 2 und 4 ist, kann eine entsprechende Einzelbeschreibung entfallen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 7 wird der von den Spannungsquellenzellen 8 im Gehäuseunterteil 2 begrenzte Mittelraum als Speichertasche für ladbare Zellen 3 ausgenützt, also für ladbare Ersatzzellen· Dieser Mittelraum ist gerade groß genug, um die Zellen 3 aufzunehmen, da deren Außendurchmesser etwa ein Dritel von demjenigen der Trockenzelle vom Typ UM1 beträgt. Unter Ausnützung dieses Umstandes wird ein sicherer Aufbewahrungsort für die Zellen 3 geschaffen. Bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 8 sind vier Wandteile 19 in dem Gehäuseunterteil 2 vorgesehen, um die Spannungsquellenzellen 8 an ihrem Platz zu halten. Die Wandteile 19 führen jeweils von der Innenwand des Gehäuseunterteils weg und sorgen dafür, daß die zwischen die Wandteile 19 eingesetzten Zellen 8 den Aufbewahrungsraum für die zu ladenden Zellen 3 begrenzen.

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Bei der Querschnittsdarstellung nach der Fig. 9 ist der Mittelraum zwischen den Zellen 8 mit Ersatzzellen 3 angefüllt. In der Fig. 10 ist ein Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem für die Ersatzzellen eine zylindrische Speichertasche 20 vorgesehen ist. Die zylindrische Speichertasche 20 ist am Boden des Gehäuseunterteils 2 befestigt und weist einen Innenraum auf, der zur Aufnahme der ladbaren Ersatzzellen geeignet, ist. Am unteren Teil der zylindrischen Speichertasche 20 sind vier Stützstege vorgesehen, die darüberhinaus dazu dienen, die Spannungsquellenzellen 8 an ihrem Platz zu halten. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel nach der Fig. 11 sind Halterungswände 22 vorhanden, die die Spannungsquellenzellen 8 und auch die ladbaren Ersatzzellen 3 an ihrem Platz halten. Die vier Halterungswände 22 sind derart angeordnet, daß sie die Zellen 8 in einer solchen Lage halten, daß diese einen Aufbewahrungsraum für die ladbaren Ersatzzellen 3 bilden. In der Fig. 12 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Gehäuseunterteil 2 von unten zu sehen ist. Wie man sieht, ist bei diesem Ausführungsbeispiel für die Ersatzzellen 3 eine zylindrische Speichertasche 21 vorgesehen, die aus einem Stück mit. dem Gehäuseunterteil 2 hergestellt ist und am Boden des Gehäuseunterteils 2 eine öffnung aufweist. Diese öffnung kann mit einer Kappe 23 verschlossen werden, die beispielsweise aus Gummi besteht. Bei der Darstellung nach der Fig. 13 ist die Speichertasche 21 mit Ersatzzellen 3 angefüllt und mit der Kappe 23 verschlossen. Das Ausführungsbeispiel nach den Figuren 12 und 13 bietet gegenüber den anderen Ausführungsbeispielen den Vorteil, daß die Ersatzzellen 3 durch Entfernen der Kappe 23 in das Ladegerät eingegeben oder herausgenommen werden können. Bei den Ausführungsbeispielen nach den Figuren 7 bis 11 ist es dazu jeweils erforderlich, das Gehäuseoberteil 1 von dem Gehäuseunterteil 2 abzunehmen*

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Bei den zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispielen wird somit der Mittelraum zwischen den Speisespannungszellen in vorteilhafter Weise ausgenutzt, um darin Ersatzzellen zu speichern. Diese Art der Speicherung schützt die Zellen gegenüber einer unbeabsichtigten Entladung und schafft einen sicheren Aufbewahrungsort.

Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das die Ausbildung eines falschen Ladestromkreises verhindert, wenn das die Speisespannungszellen enthaltende Gehäuseunterteil und das den Druckknopf-Umschalter enthaltende und zur Aufnahme der zu ladenden Zellen dienende Gehäuseoberteil zusammengebaut werden, um die zu ladenden Zellen mittels der Speisespannungszellen und des Umschalters zu laden.

In der Fig. 14 ist eine perspektivische Ansicht eines Ausführungsbeispiels im demontierten Zustand dargestellt. Die Fig. 15 zeigt ebenfalls eine perspektivische Ansicht des demontierten Ladegeräts und dient zur Erläuterung der Einzelheiten auf der Unterseite des Gehäuseoberteils. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Figuren 14 und 15 sind das Gehäuseoberteil 1 und das Gehäuseunterteil 2 aus einem elastischen Material hergestellt, beispielsweise aus einem Kunststoff. Das Gehäuseoberteil weist, wie bei den bisherigen Ausführungsbeispielen, den Druckknopf- Umschalter 5 zum Laden der Zellen, den die zu ladenden Zellen aufnehmenden Raum 4, den Anschluß 9 zum Herstellen des elektrischen Kontakts mit der positiven Elektrode der Speisespannungszellen 8 und den Anschluß 10 zum Herstellen des elektrischen Kontakts mit der negativen Elektrode der Speisespannungszellen 8 auf.

Am Gehäuseoberteil 1 sind Befestigungsöffnungen 1-1 und 1-2 unterschiedlicher Größe vorgesehen, in die am Gehäuseunterteil zwei angebrachte Befestigungsmittel 2-1 und 2-2 eingreifen können. Beim Zusammensetzen des Gehäuseoberteils 1 mit dem Gehäuseunterteil 2 kommen die Befestigungslöcher 1-1

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und 1-2 in Eingriff mit den Befestigungsmitteln 1-2 bzw. 2-2, um das Gehäuseoberteil 1 mit dem Gehäuseunterteil 2 zu vereinen. Im oberen Rand des Gehäuseunterteils 2 ist eine Paßkerbe 24 vorgesehen. Demgegenüber ist im unteren Rand des Gehäuseoberteils 1 eine der Paßkerbe 24 entsprechende Paßnase 25 vorgesehen. Die Paßnase 25 paßt sich nur dann in die Paßkerbe 24 ein, wenn das Gehäuseoberteil 1 in der richtigen Richtung auf das Gehäuseunterteil 2 aufgesetzt wird.

Falls das Gehäuseoberteil 1 mit dem Gehäuseunterteil 2 falsch zusammengebracht wird, steht das Befestigungsmittel 2-2 dem größenmäßig nicht entsprechenden Befestigungsloch 1-1 und das Befestigungsmittel 2-1 dem größenmäßig nicht entsprechenden Befestigungsloch 1-2 gegenüber. Darüberhinaus kann die Nase 25 nicht in die Kerbe 24 eintreten. Aufgrund dieser Umstände stellt der Benutzer fest, daß er versucht, die beiden Gehäuseteile in einer falschen Weise zusammenzusetzen.

Die Anschlußkontakte 6 sind mit dem Ruhekontakt 11 einstückig ausgebildet und dienen zum Herstellen des elektrischen Kontakts mit den in die Räume 4 eingesetzten Zellen 3. Der Anschlußkontakt 6 stellt dabei den elektrischen Kontakt mit der positiven Elektrode der zu ladenden Zelle her, falls die Zelle in der richtigen Richtung in das Ladegerät eingesetzt ist. Falls die zu ladende Zelle in der falschen Richtung eingesetzt ist, wird die negative Elektrode der Zelle von dem Anschlußkontakt 6 nicht berührt, da die Stirnfläche auf der negativen Seite der Zelle an der Schulter einer Nut anschlägt, in der sich der Anschlußkontakt 6 befindet. Auf diese Weise wird durch die besondere Anordnung des Anschlußkontakts 6 eine falsche Polung der zu ladenden Zellen vermieden.

Infolge der Ausbildung des zuletzt beschriebenen Ausführungsbeispiels wird vermieden, daß ein falsches Zusammensetzen des Gehäuseoberteils mit dem Gehäuseunterteil nicht möglich ist, falls die beiden Gehäuseteile in Anbetracht

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einer vorbestimmten Einsetzstellung der zu ladenden Zellen in einer vorgeschriebenen Weise zusammengebracht werden müssen. Darüberhinaus verhindert dieses Ausführungsbeispiel, daß die zu ladenden Zellen mit einer falschen Polarität geladen werden.

Bei den bisjetzt beschriebenen Ausführungsbeispielen werden die zu ladenden Zellen von den Spannungsquellenzellen geladen, wenn das Gehäuseoberteil mit dem Gehäuseunterteil zu einer Einheit verbunden ist. Da sich die Spannungsquellenzellen 8 allmählich aufbrauchen, müssen sie hin und wieder ersetzt werden. In Anbetracht dieses Umständes ist es erwünscht, daß die Gehäuseteile in einer einfachen und schnellen Welse voneinander getrennt und wieder zusammengesetzt werden können.

Diesem Problem trägt das in der Fig. 16 gezeigte AusfUhrungsbeispiel Rechnung, das einen Querschnitt eines Ladegeräts darstellt.

Wie bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen sind auch bei dem Ausführungsbeispiel nach der Fig. 16 die bereits bei den beschriebenen Ausführungsbeispielen vorkommenden Teile mit denselben Bezugszahlen versehen. Der Umschalter 5 weist anstelle der Sperrscheibe 18 ein gleichzeitig als Kontaktstößel dienendes Sperrstück 26 auf. In übrigen sind der Ruhekontakt 11, der Arbeitskontakt 12, der federnd ausgebildete Anschlußkontakt 16 für die negative Elektrode der zu ladenden Zelle 3 und der am Boden des Gehäuseunterteils 2 angeordnete Verbindungsanschluß 17 vorgesehen, der dazu dient, die positive Elektrode von einer der Speisespannungszellen 8 mit der negativen Elektrode von einer anderen der Speisespannungszellen 8 zu verbinden.

Bei diesem Ladegerät sind das Gehäuseoberteil 1 und das G·- häuseunterteil 2, insbesondere jedoch das Gehäuseunterteil 2, aus einem deformierbaren Material hergestellt, beispielsweise

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aus Kunststoff. Die Anschlüsse 9 und 10 sind elastisch ausgebildet und derart konstruiert, daß sie die Spannungsquellenzellen 8 stark nach unten drücken, wenn die beiden Gehäuseteile miteinander verbunden sind.

Um die beiden Gehäuseteile voneinander zu trennen, wird das Gehäuseunterteil 2 gehalten und in der Nähe der die Befestigungsmittel 2-1 und 2-2 darstellenden Teile mit dem Daumen und dem Zeigefinger der linken Hand nach innen gedrückt, so daß das Gehäuseunterteil 2 deformiert wird und die nasenartigen Befestigungsmittel 2-1 und 2-2 von den Befestigungsöff-nungen 1-1 und 1-2 befreit werden. Sobald die Befestigungsöffnungen 1-1 und 1-2 mit den Befestigungsmitteln 2-1 und 2-2 außer Eingriff kommen, springt das Gehäuseoberteil 1 nach oben, und zwar aufgrund der in den elastischen Anschlüssen 9 und 10 gespeicherten Energie. Auf diese Weise ist es möglich, das Gehäuseoberteil, von dem Gehäuseunterteil sehr einfach und schnell zu trennen. Zum Zusammenbau der beiden Gehäuseteile wird das Gehäuseoberteil einfach auf das Gehäuseunterteil gedrückt, wobei die als Nasen ausgebildeten Befestigungsmittel 2-1 und 2-2 am Gehäuseunterteil in die öffnungen 1-1 und 1-2 am Gehäuseoberteil einrasten.

Als nächstes wird ein Ausführungsbeispiel beschrieben, das mit einer Lampe ausgerüstet ist, die von den im Ladegerät enthaltenen Speisespannungszellen gespeist werden kann, um im Falle eines nächtlichen Notfalls für eine Beleuchtung zu sorgen. In der Fig. 17A ist der -Ladeteil, in der Fig. 17B der Beleuchtungsteil von unten und in der Fig. 17C der Beleuchtungsteil von oben dargestellt. Die Fig. 18 zeigt für das in den Figuren 17A bis 17C dargestellte Ladegerät mit einer Lampe das elektrische Schaltbild. Die Fig. 19 ist ein Querschnitt durch dieses Ladegerät. Die Fig^ 20 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel, bei der der Beleuchtungsteil an der Unterseite des Ladeteils ausgebildet ist.

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Der in der Fig. 17A dargestellte Ladeteil ist grundsätzlich in der gleichen Weise ausgebildet wie das in der Fig. 1 gezeigte Ladegerät. Diesem Ladeteil wird der in den Figuren 17B und 17C gezeigte Beleuchtungsteil hinzugefügt, um das in diesem Ausführungsbeispiel beschriebene Ladegerät zu vervollständigen. Der Beleuchtungsteil weist ein Gehäuseteil auf, das mit Befestigungsteilen 27-1 ausgerüstet ist, die sich in dazu passende Befestigungsteile 1-1' am Gehäuseoberteil 1 einpassen. Auf der Oberseite des Beleuchtungsgehäuseteils 27 ist eine Lampe 30 und ein Reflexionsspiegel vorgesehen, der zusammen mit der Lampe von einem Deckglas geschützt wird, das mit Hilfe von Schrauben 31 befestigt ist. In der Seitenwand des Beleuchtungsgehäuseteils 27 ist ein Ein-Aus-Schalter 32 vorgesehen. Wie man der Fig. 17C entnehmen kann, sind auf der Unterseite des Beleuchtungsgehäuseteils 27 Anschlüsse 33 und 34 angeordnet, die mit in der Fig. 17A dargestellten Köpfen 35 und 36 von elektrischen Anschlußschrauben in elektrischen Kontakt treten sollen. Die Fig. 19 zeigt einen Querschnitt dieses Ladegeräts mit der Lampe.

Wenn der Druckknopf des Umschalters 5 niedergedrückt ist, steht das als federnder Umschaltkontakt ausgebildete Anschlußstück 15 nicht mehr mit dem Ruhekontakt 11, sondern mit dem Arbeitskontakt 12 in Verbindung. Dadurch wird ein Stromkreis gebildet, der von der positiven Elektrode von einer der Spannungsquellenzellen 8 über den Anschluß 9, den einstückig mit dem Anschluß 9 ausgebildeten Arbeitskontakt 12, das als Umschaltkontakt dienende Anschlußstück 15, dem positiven Anschlußkontakt der Zelle 3, der zu ladenden Zelle 3 selbst, den negativen Anschlußkontakt 16 der zu ladenden Zelle, den Widerstand 13, den Anschluß 10, die negative Elektrode von einer anderen der Spannungsquellenzellen 8, diese Spannungsquellenzelle 8 selbst, die positive Elektrode der anderen Spannungsquellenzelle, den Verbindungsanschluß 17 und die negative Elektrode der erstgenannten Spannungsquellenzelle 8 zurück zur positiven Elektrode dieser Zelle

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führt. Die Zelle 3 wird daher in der bereits beschriebenen Weise geladen. Bei diesem Ladevorgang besteht zwischen dem Ruhekontakt 11 und dem Anschlußstück 15 keine elektrische Verbindung.

Der Anschluß 9 ist mit dem' Anschlußschraubenkopf 35 elektrisch verbunden, während in der gleichen ¥eise der Anschluß 10 mit dem Anschlußschraubenkopf 36 verbunden ist. Die Anschlußschraubenköpfe 35 und 36 sind in der Fig. 17A dargestellt.

Ein mit dem Anschluß 33 verbundenes Verbindungsstück 37 ist über den Schalter 32 mit einem Anschluß 38 der Lampe 30 verbunden. Ein mit dem Anschluß 34 verbundenes Verbindungsstück 39 ist mit dem Sockel der Lampe 30 verbunden. Am Gehäuseunterteil 2 ist ein Handgriff 40 befestigt. Unter Bezugnahme auf das Schaltbild nach der Fig. 18 wird bei der oben beschriebenen Anordnurg die Lampe 30 eingeschaltet, wenn der Schalter 32 geschlossen ist.

In der Fig. 20 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel dargestellt, bei dem das Beleuchtungsgehäuseteil 27 mit der Unterseite des Gehäuseunterteils 2 des Ladegeräts fest verbunden ist. Die Lampe 30 ist in einen Sockel eingeschraubt, der sich in den freien Raum zwischen den vier Spannungsquellenzellen 8 erstreckt. Wie es aus der Fig. 20 hervorgeht, ist im Mittelraum zwischen den Zellen 8 ein Isolierrohr 41 angeordnet, durch das Leitungen 42 und 43 geführt sind. Das eine Ende der Leitung 42 steht an der Schulter des Isolierrohres 42 mit dem Arbeitskontakt 12 in elektrischer Berührung, während das andere Ende der Leitung 42 mit dem Anschluß 38 der Lampe 30 verbunden ist. Das eine Ende der Leitung 43 steht an der Schulter des Isolierrohres 42 mit einem Kontaktstück 44 in Verbindung, während das andere Ende der Leitung 43 mit dem Sockel der Lampe 30 verbunden ist: Das Kontaktstück 44 ist über den nicht dargestellten Schalter mit dem negativen Anschluß der Zelle 8 verbunden.

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Dieses Ausführungsbeispiel enthält somit eine Ladeeinrichtung zum Aufladen einer zu ladenden Zelle mit Hilfe der Spannungsquellenzellen und eine Beleuchtungseinrichtung mit dem Beleuchtungsgehäuseteil 27 und einer Lampe 30. Bei den zu ladenden Zellen handelt es sich vorzugsweise um Nickel-Cadmium- Zellen, die zur Versorgung von transistorisierten Rundfunkgeräten verwendet werden können. Das im letzten Ausführungsbeispiel beschriebene Ladegerät kann man somit zum Aufladen einer Zelle benutzen, die als Versorgungsquelle für ein transistorisiertes Rundfunkgerät dient, und auch für Beleuchtungszwecke, insbesondere in einem Notfall während des Ausfalls der elektrischen Netzspannung. Der Durchmesser des Spiegels 28 kann hinreichend groß sein, um eine hell leuchtende Lichtquelle zu schaffen.

Darüberhinaus weist dieses Ausführungsbeispiel den Vorteil auf, daß die Spannungsquellenzeilen 8 vollkommen erschöpft werden können. Wenn nämlich die Energie der Spannungsquellenzellen zum Aufladen der kleinen Zellen 3 nicht mehr ausreicht, können sie immer noch zur Versorgung der Lampe 30 verwendet werden. Darüberhinaus bietet die Lampe 30 die Möglichkeit, den Erschöpfungszustand der Spannungsquellenzellen 8 zu überprüfen.

Obwohl bei den vorangegangenen Ausführungsbeispielen die Ladung stets mit Hilfe der Spannungsquellenzellen 8 durchgeführt wird, soll dadurch nicht ausgeschlossen werden, daß die Ladeenergie wahlweise auch von einer äußeren Spannungsquelle bezogen werden kann, sofern eine solche zur Verfügung steht.

An Hand der Figuren 21 und 22 wird die Arbeitsweise des Druckknopf-Umschalters 5 im einzelnen erläutert. Die Fig. zeigt einen Querschnitt durch den Umschalter. In der Fig. ist ebenfalls ein Querschnitt durch den Umschalter gezeigt, jedoch in einer um 90° verdrehten Richtung.

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Der Druckknopf 14 ist auf der Oberseite des Gehäuseoberteils 1 vorgesehen und ist mit Hilfe einer Schraube 46 und einer Unterlegscheibe 45 verschiebbar in das Gehäuseoberteil 1 eingepaßt. Unter der Schraube 46 des Druckknopfes ist ein bewegbares Kontaktanschlußstück vorgesehen, das ein U-förmig gebogenes elastisches Band aufweist,⁷ dessen unteres Ende fest eingespannt ist. In dem Raum zwischen dem U-förmigen bewegbaren Kontaktanschlußstück 15 befindet sich der feste Arbeitskontakt 12, der federnd von einem Kontaktelement 47 getragen wird, das mit einer Schraube 48 am Gehäuseoberteil 1 befestigt ist. Sofern es erwünscht ist, kann ein weiterer fester Kontakt mit Hilfe einer Schraube 49 am Gehäuseoberteil 1 befestigt sein, wie es in der Fig. 21 dargestellt ist. Solange der Druckknopf 14 nicht nach unten, gedruckt wird, ist infolge der nach oben wirkenden elastischen Federkraft des bewegbaren Kontakts 15 der feste Kontakt 50 geschlossen und bildet daher einen Ruhekontakt, beispielsweise den Ruhekontakt 11.

Wenn der Druckknopf 14 gegen die Federkraft des Kontaktanschlußstücks 15 nach unten gedrückt wird, wie es in der Fig. 21 durch den Pfeil angedeutet ist, wird der einen Ruhekontakt darstellende, normalerweise geschlossene, feste Kontakt 50 geöffnet. Beim Erreichen der in den Figuren 21 und 22 dargestellten Stellung 15-1 berührt das Anschlußstück den festen Kontakt 12. Das Anschlußstück 15 gelangt dann in die Stellungen 15-2 und 15-3, wobei der feste Kontakt 12 gegen die elastische Federkraft des Kontaktelements 47 in die Stellungen 12-2 und 12-3 gebracht wird. Beim Niederdrükken des KontaktanschlußstUcks 15 wandert der Kontaktpunkt zwischen dem Anschlußstück 15 und dem festen Kontakt 12 um eine Strecke t über die Breitenrichtung des Kontaktanschlußstücks 15, wie es in der Fig. 22 gezeigt ist. Da sich der feste Kontakt 12 gleichzeitig in der vertikalen Richtung bewegt, kann man nicht sagen, daß sich der Kontaktpunkt auf dem bewegbaren Kontaktanschlußstück 15 in der Längsrichtung des Kontaktanschlußstücks 15 bewegt.

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Während des Niederdrückens des Druckknopfes 14 findet somit eine Gleitbewegung des Kontaktpunktes zwischen dem bewegbaren Kontaktanschlußstück 15 und dem festen Kontakt 12 statt. Auf der Oberfläche des Anschlußstücks 15 wird daher die Kontaktfläche poliert. Dadurch werden auf dieser Oberfläche möglicherweise vorhandene Oxidschichten entfernt, die den Kontaktwiderstand unnötigerweise erhöhen würden. Der Winkel des Kontaktelements 47 gegenüber der Horizontalen beträgt vorzugsweise 45° bis 50°, wobei die Elastizitätsgrenze berücksichtigt wurde. Bei einem größeren Winkel, bis zu 90°, wäre die Gleitbewegung größer. Obwohl der beschriebene Druckknopf-Umschalter klein und einfach aufgebaut ist, kann er infolge seiner besonderen Konstruktion ohne Verwendung eines besonderen Kontaktwerkstoffes bei sehr niedrigen Widerstandsverlusten verhältnismäßig große Ströme führen. Darüberhinaus kann der beschriebene Schalter preiswert hergestellt werden. Ein Druckknopf-Umschalter mit dem beschriebenen Aufbau weist daher bei Anwendung in Verbindung mit einem Ladegerät der beschriebenen Art große Vorteile auf.

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Claims

Patentansprüche

1. Ladegerät,
gekennzeichnet durch ein erstes Gehäuseteil (1)-mit einem Raum (4) zur Aufnahme und Halterung von einer oder mehreren zu ladenden Zellen (3) und mit einem manuell betätigbaren Umschalter (5) zum Steuern eines Lade- und eines Entladestromkreises für eine oder mehrere der in den Aufnahme- und Halterungsraum (4) eingesetzten ladbaren Zellen (3) und durch ein zweites Gehäuseteil (2) zum Aufnehmen von mehreren Versorgungszellen (8), die als Energiequelle für die zu ladenden Zellen (3) dienen, sowie durch eine solche Ausbildung und Anordnung des Umschalters (5), daß ein Ruhekontakt (11) des Umschalters im Entladestromkreis für die zu ladenden Zellen und ein Arbeitskontakt (12) im Ladestromkreis liegt.

2. Ladegerät nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzeigeeinrichtung vorgesehen ist, die auf die Spannung an der zu ladenden Zelle oder auf den durch die zu ladende Zelle fließenden Strom anspricht, um entweder das Ausmaß des Ladezustands oder des Entladezustands der zu ladenden Zelle oder beide Zustände anzuzeigen.

3. Ladegerät nach Anspruch 2,
dadurch geken η ζ e i c h η e t , daß die Anzeigeeinrichtung (13¹) mit der zu ladenden Zelle in Reihe geschaltet ist.

4. Ladegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Versorgungszellen (8) in dem zweiten Gehäuseteil

(2) derart achsparallel angeordnet sind, daß sie zwischen sich einen Raum zur Aufbewahrung von zu ladenden Zellen

(3) begrenzen.

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5. Ladegerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des zweiten Gehäuseteils (2) Zwischenwandteile (19) vorgesehen sind, die dazu dienen, die Versorgungszellen (8) an ihrem Platz zu halten.

6. Ladegerät nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß im Inneren des zweiten Gehäuseteils (2) eine vom Boden senkrecht nach oben ragende, zylindrische Aufbewahrungstasche (20, 21) für ladbare Ersatzzellen (3) vorgesehen ist.

7. Ladegerät nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Aufbewahrungstasche (21) im Boden des zweiten Gehäuseteils (2) eine Öffnung aufweist.

8. Ladegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (1) unterschiedlich große Verbindungsöffnungen (1-1, 1-2) aufweist und daß das zweite Gehäuseteil (2) unterschiedlich große Verbindungsteile (2-1, 2-2) aufweist, deren Größe der Größe der VerbindungsÖffnungen entspricht.

9. Ladegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzei c h net, daß das erste Gehäuseteil (1) in seinem unteren Rand mit einem asymmetrisch ausgebildeten, ersten Verbindungspositionsteil (25) ausgerüstet ist und daß das zweite Gehäuseteil (2) an seinem oberen Rand mit einem zweiten Verbindungspositionsteil (24) versehen ist, das dem ersten Verbindungspositionsteil angepaßt ist.

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10. Ladegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der die zu ladenden Zellen (3) aufnehmende Raum (4) in dem ersten Gehäuseteil (1) mit einer Nut versehen ist, deren Breite gerade so bemessen ist, daß der positive Anschluß der zu ladenden Zelle (3) in die Nut hineinragen und mit einem dort vorgesehenen Anschlußkontakt (6) in Verbindung treten kann.

11. Ladegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite des ersten Gehäuseteils (1) federnde Anschlußstücke (9, 10) vorgesehen sind, daß Verbindungsmittel (1-1, 1-2, 2-1, 2-2) für die beiden Gehäuseteile (1, 2) vorhanden sind und daß die elastischen Anschlußstücke (9, 10) derart angeordnet und ausgebildet sind, daß sie bei einer Deformation von einem oder beiden der Gehäuseteile (1, 2) infolge ihrer gespeicherten elastischen Energie die Verbindungsmittel voneinander trennen«,

12. Ladegerät nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß das erste Gehäuseteil (1) mit VerbindungsÖffnungen (1-1, 1-2) und das zweite Gehäuseteil (2) mit Verbindungsteilen (2-1, 2-2) ausgerüstet sind, die auf der Innenseite der Gehäuseteile in die VerbindungsÖffnungen einrastbar sind.

13. Ladegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu dem ersten und zweiten Gehäuseteil (1, 2) ein Beleuchtungsgehäuseteil (27) mit einer von den Versorgungszellen (8) zu speisenden Beleuchtungslampe (30) vorgesehen ist.

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14. Ladegerät nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß an dem Beleuchtungsgehäuseteil (27) elektrische Kontaktanschlüsse (33, 34) vorgesehen sind und daß auf der Oberseite des ersten Gehäuseteils (1), an dem das Beleuchtungsgehäuseteil (27) befestigbar ist, entsprechende elektrische Kontaktanschlüsse (35, 36) vorhanden sind, die zu den Versorgungszellen (8) führen.

15» Ladegerät nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet, daß das Beleuchtungsgehäuseteil (27) mit dem unteren Stirnabschnitt des zweiten Gehäuseteils (2) verbunden ist.

16. Ladegerät nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem manuell betätigbaren Umschalter (5) um einen Druckknopf-Umschalter handelt, der einen Druckknopf (14), ein bewegbares Kontaktstück (15) mit einem elastischen, durch das Niederdrücken des Druckknopfes bewegten Abschnitt und ein elastisch unterstütztes festes Kontaktteil (12) aufweist, das in dem Bewegungsraum des bewegbaren Kontaktstücks angeordnet ist.

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