DE2625725A1

DE2625725A1 - Batteriegespeistes elektrisches geraet

Info

Publication number: DE2625725A1
Application number: DE19762625725
Authority: DE
Inventors: Rudolf F Zurcher
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1975-06-27
Filing date: 1976-06-09
Publication date: 1976-12-30
Also published as: FR2315775B3; FR2315775A1; JPS524025A; US3984257A

Description

Anmelderin: Stuttgart, den 5· Juni 1976

Hughes Aircraft Company P 3186 S/kg .Centinela Avenue and

Teale Street

Culver City, Galif. , V.St.A.

Vertreter:

Kohler - Schwindling, Späth
Patentanwälte
Hohentwielntraße 4-1
7000 Stuttgart 1

Batteriegespeistes elektrisches Gerät

Die Erfindung betrifft ein batteriegespeistes elektrisches Gerät mit einem mit einem Deckel verschließbaren Batterieraum zur Aufnahme einer Batterie.

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Viele batteriegespeiste elektrische Geräte, insbesondere solche mit transistorisierten Schaltungsanordnungen, können Schaden nehnen, wenn die zur Speisung benötigte Batterie spannung mit falscher Polarität angelegt wird. Zumindest wird keine transistorisierte Schaltungsanordnung ordentlich arbeiten, wenn die Polarität der Batteriespannung umgekehrt wird» Cs ist bekannt, bei batteriegespeisten elektronischen Schaltungsanordnungeii die Anwendung einer falschen Polarität der Batteriespannung dadurch zu verhindern, daß die Batterien in den Batterieraum nur in einer bestimmten Kichtung eingelegt werden können. Aus den US-PSen 3 537 909 und 3 655 ^52 sind Ausführungsformen von Batterieräuiaen bekannt, welche das Einsetzen einer Batterie nur in einer Richtung zulassen und dadurch das Anlegen einer falschen Polarität an die Schaltungsanordnung verhindern« Der Benutzer erkennt Jedoch nicht immer, daß bei diesen Geräten dem Einsetzen der Batterie absichtlich Y/iderstände entgegengesetzt werden, wenn die Batterie falsch eingesetzt wird« Daher besteht die Gefahr, daß der Benutzer stärkere Kräfte anwendet, wenn er feststellt, daß die Batterie nicht leicht in ihre Stellung zu bringen ist. Diese Kräfte können Schäden an den zur Aufnahme der Batterien bestimmten Aussparungen hervorrufen, die eine solche Gestalt haben, daß sie eine Batterie nur in einer Ausrichtung aufnehmen.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein batteriegespeistes elektrisches Gerät zu schaffen, in welches die Batterie in jeder beliebigen Ausrichtung

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eingesetzt werden kann, bei dem jedoch trotzdem verhindert ist, daß eine mit falscher Polarität eingesetzte Batterie Üchaden anrichtet <>

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß sich in dem Batterieraum eine Einrichtung befindet, die mit einem Batteriepol einen elektrischen Kontakt herstellt, wenn die Batterie in den Batterieraum mit der der richtigen Polarität entsprechenden Ausrichtung eingesetzt wird, jedoch die Herstellung eines elektrischen Kontaktes verhindert, wenn die Batterie in den Batterieraum mit der der unrichtigen Polarität entsprechenden Ausrichtung eingesetzt wird, und die das Verschließen des Batterieraums mit dem Deckel unabhängig von der Ausrichtung einer eingesetzten Batterie ermöglicht.

Das erfindungsgemäße Gerät weist demnach einen Batterieraum auf, das die Batterie in jeder Ausrichtung aufzunehmen vermag, jedoch in spezieller Weise ausgebildete Kontakteinrichtungen besitzt, so daß ein elektrischer Kontakt zur Batterie nur dann hergestellt wird, wenn die Batterie mit einer der richtigen Polarität entsprechenden Ausrichtung in den Batterieraum eingesetzt wird.

Demgemäß wird durch die Erfindung eine Einrichtung zum Vermeiden von Störungen geschaffen, die dadurch bedingt sind, daß eine Batterie mit falscher Polarität in einen Batterieraum eingesetzt wird, in dem die Batterie nur dann elektrisch angeschlossen wird, wenn sie mit der

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richtigen 3 olarität eingesetzt wird. Der Batterierfun niinrit ,jedoch die Batterie auch mit einer der falschen Polarität entsprechenden Ausrichtung auf, uia zu verhindern, daß üchäden dadurch entstehen, daß versucht wird, eine mit falscher Ausrichtung eingesetzte Batterie mit Gewalt vollständig in den Batterierauui au drücken. Vielmehr wird das Herstellen eines elektrischen Kontaktes verhindert, wenn die falsche Polarität vorliegt.

Eine bevorzugte Ausführung;?form eines Gerätes nach der Erfindung weist zwei Batterieräume auf, und zwar für entgegengesetzte Ausrichtungen der einzusetzenden Batterien, Ein Batterieraum enthält einen Ringkontakt, der nur mit dem vom Batteriegehäuse gebildeten Pol Kontakt machen kann, wogegen der andere Batterieraum einen ebenen Kontakt enthält, der nur mit einem vorstehenden Kontakt der Batterie in Berührung kommen kann. Der ringförmige Kontakt und auch der ebene Kontakt sind so ausgebildet und angebracht, daß sie nicht nit dem anderen Pol der Batterie in Berührung kommen können.

Die Erfindung wird im folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Korabination Anwendung finden. Eij zeigen

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BAD ORIGINAL

Fig. 1 einen durch die Zentren zweier Batterieräume geführten Axialschnitt durch eine digitale Armbanduhr, deren Batterieräume zur Aufnahme von Batterien bestimmt sind, die mit entgegengesetzten Polaritäten entsprechenden Ausrichtungen einzusetzen sind,

Fig. 2 die perspektivische Darstellung des in einem Batterieraum vorhandenen Kontaktes,

Fig. 3a einen Schnitt durch einen Batterieraum, der den Kontakt nach Fig. 2 im Zusammenwirken mit einer mit verkehrter Ausrichtung eingesetzten Batterie zeigt,

Fig. 3"b einen Schnitt ähnlich Fig. 3a durch den anderen Batterieraum in Verbindung mit einer in falscher Ausrichtung eingesetzten Batterie und

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung des Kontaktes für den anderen Batterieraum_eder Uhr nach Fig.

Die in Fig. 1 dargestellte Uhr umfaßt ein Uhrmodul 10, das in einem Uhrgehäuse 12 angeordnet ist. Das Uhrmodul umfaßt ein Substrat 14, das zwischen einem oberen Abstandsblock 16 und einem unteren Abstandsblock 18 eingespannt IBt. Die Art und Weise, mit der die Abstandsblöcke an dem Substrat festgeklemmt sind und in der das Substrat in bezug auf die Abstandsblöcke angeordnet ist, ist im einzelnen in der älteren Patentanmeldung P 26 09 423.5-31 behandelt. Das

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Substrat 14 lot der Kauptträger der elektronischen Jclialtuiii;sanorcl'!Uiir,' und der eloLtrisehen Verbindungen des elektronischen Uhrmoduls. Das üubstrat 14 besteht vorzugsweise aus Keranik, weil keramik eine gute Forrastabilitüt aufweint, und ist auf seiner Oberseite und seiner Unterseite mit einen? gedruckten Schaltung versehen. Auf die Unterseite des Liubstrats 14 sind über Batterieräuinen J4 und 36 Kontaktringe 20 und 22 vorgesehen. Die IContaJtringe 20 und 22 sind in geeigneter »»eise mit dec elektronischen Schaltungsanordnung zur opeinuTur der Uhr verbunden.

Zur Lieferung der erforderlichen Energie sind in den Batterieräuraen 34 und 36 Batterien 31 und 32 angeordnet, ^uia Auswechseln der Batterien sind Deckel 46 und 48 vorgesehen, die über den Batterieräumen angeordnet sind und vom Uhrgehäuse 12 getrennt werden können» Die Batterien sind entgegengesetzt zueinander cMiigeordnet, d.h., daß der negative vorstehende Kontakt 50 der Batterie 31 nach unten gerichtet ist, während bei der Batterie 32 das positive Gehäuse 52 nach unten gerichtet ist. Diese Batteriepole sind miteinander durch die metallischen Deckel 46 und 48 und das metallische Uhrgehäuse elektrisch miteinander verbunden, so daß die Batterien 31 und 32 in Serie geschaltet sind. Wie in der oben erwähnten Patentanmeldung angegeben, befindet sich demgemäß das Uhrengehäuse auf einem mittleren »Jpanriungspegel zwischen dem positiven Gehäuse 38 der Batterie 31 und dem relativ negativen vorstehenden kontakt 40 der Batterie 32.

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In "beiden Batterifiräumen sind Einrichtungen vorgesehen, die sowohl elektrische als auch mechanische Schäden bei falschem Einsetzen der Batterien 31 und 32 verhindern, und zwar sogar dann, wenn die mit falscher Ausrichtung eingesetzten Batterien in die Batterieräume gedrückt und die Deckel 4-6 und 4-8 bis zum Anschlag eingeschraubt werden. Die Deckel 4-6 und 4-8 können bei Bedarf selbst mit zusammendrückbaren Kontaktfedern versehen sein, um einen geeigneten Kontaktdruck zu erzeugen und Toleranzen in den Abmessungen der Batterien aufzunehmen·

Fig. 1 zeigt die das Entstehen von Schäden bei falschem Einsetzen der Batterie verhindernde Einrichtung 54- im Batterieraum 34- bei korrekt eingesetzter Batterie 31· Wie aus Fig. 2 näher ersichtlich, besteht die Einrichtung 54- aus einem Ring 56, der Federfinger 58 aufweist, die mit dem King 56 ^aus einem Stück bestehen und aus dessen Ebene herausgedrückt sind. Die Federfinger 58 liegen an dem Kontaktring 56 an, um den Ring 56 nach unten gegen eine Schulter 60 im Batterieraum (siehe Fig. 1) zu drücken, wenn sich im Batterieraum keine Batterie befindet. Vorzugsweise besteht die Einrichtung 5^ aus einem metallischen Federwerkstoff, jedoch kann auch ein elektrisch leitendes Elastomer Verwendung finden. Wenn die Batterie 31 iait der richtigen Polarität eingesetzt ist, wio es Fig. 1 zeigt, liegt der Ring 56 am oberen Ende des Batteriegehäuses 28 längs dessen Umfang an. Demgenäß wird ein Kontakt vom Gehäuse 38 über den Ring 56 und die Federfinger 58 zum Kontaktring PO hergestellt, Demgemäß wird eine elektrische

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Verbindung vom Bntfceriegehüune J8 zum Kontaktring 20 hergestellt, wenn die Batterie 31 mit richtiger Polarität eingesetzt ist. Bei der in Fig. Λ dargestellten Ausrichtung liegt der vorstehende, negative Kontakt 50 am Deckel 46 an, so daß der Stromkreis über die Batterie geschlossen ist. Wenn jedoch die Batterie 31 mi^ falscher Polarität eingesetzt wird, wie es Fig. 3a zeigt, liegt der King 56 an der Schulter des Batteriegehäuses 38 an.» Der Hing umgibt dabei den vorstehenden Kontakt 50, ohne diesen Kontakt zu berühren, so daß eine elektrische Verbindung zu dem vorstehenden Kontakt 50 nicht hergestellt wird. Dfbei kann die Batterie körperlich eingesetzt und der Deckel geschlossen werden, ohne daß mechanische oder elektrische Schäden durch das falsche -Einsetzen der Batterie entstehen.

Fig. 1 zeigt weiterhin eine das Entstehen von Schaden durch falsches Einsetzen der Batterie verhindernde Einrichtung 70 im Batterieraum 36, die das Einsetzen der Batterie 32 mit beliebiger Ausrichtung ermöglicht, ohne daß mechanische Schaden entstehen oder eine elektrische Verbindung hergestellt wird, wenn die Batterie mit falscher elektrischer Polarität eingesetzt wird. Wie aus Fig. ^LV ersichtlich, weist die Einrichtung 70 zur Herstellung eines elektrischen Kontaktes eine metallische Kontaktscheibe 72 auf, die mit vier integralen Federfingern 74-, 76, 78 und 80 versehen ist, die aus der Ebene der Kontaktscheibe nach oben herausgedrückt sind. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, liegen die Federfinger mechanisch an dem Kontaktring 22 an und

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stellen den elektrischen Kontakt zu diesem Kontaktring her«- Mit den zwischen den Federfingern stehen gebliebenen Handabnchnitten 82, 84, 86 und 88 liegt die Kontaktscheibe 72 an einem Isolierring 90 an, der von den Federfingern 74, 76, 78, 80 gegen eine im Batterieraum 36 angeordnete Schulter 92 gepreßt wird, wenn sich keine Batterie im Batterieraum befindet. Wenn eine Batterie richtig eingesetzt ist, wie die Batterie 32 in Fig. 1, liegt der vorstehende, negative Kontakt 40 an der Unterseite der metallischen Kontaktscheibe 72 an, bevor die den vorstehenden Kontakt umgebende Schulter des Batteriegehäuses mit einer kegelförmigen Anlagefläche 94 an der Unterseite des Isolierringes 90 in Eingriff kommt. Demgemäß wird ein elektrischer Pfad hergestellt, der von dem vorstehenden Kontakt 40 über die Kontaktscheibe 72 und deren Federfinger 74, 76, 78, 80 zum Kontaktring führt. Demgemäß wird eine korrekt eingesetzte Batterie elektrisch angeschlossen. Wenn dagegen, wie in Fig. 3"b dargestellt, die Batterie 32 falsch eingesetzt wird, kommt das Batteriegehäuse mit seinem oberen Rand an dem Isolierring 90 zur Anlage, bevor das Batteriegehäuse die metallische Kontaktscheibe 72 der Einrichtung 70 berühren kann, so daß kein elektrischer Kontakt hergestellt wird. Die Einrichtung 70 wird jedoch gegen die Kraft der Federfinger elastisch zurückgedrängt, so daß keine mechanischen Schaden entstehen können, wenn die Batterie vollständig eingesetzt und der Batterieraum mittels seines Deckels verschlossen wird, wie es in Fig. 3b angedeutet ist.

Demgemäß ermöglichen die beschriebenen Einrichtungen das Hinsetzen einer Batterie mit beliebiger Polarität,

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stellen Jedoch einen elektrischen Kontakt nur dann her, wenn die Batterie mit der Ausrichtung eingesetzt ist, welche die richtige Polarität ergibtο Demgemäß ist das Anlegen einer üxnannung mit falscher Polarität durch falschen Einsetzen der Batterie verhindert. Zugleich ist auch die Gefahr vermieden, daß körperliche Schaden durch gewaltsames Einsetzen falsch ausgerichteter Batterien entstehen können.

Die Offenbarung der Druckschriften und der älteren Patentanmeldung, auf die vorstehend Bezug genommen worden ist, wird durch diese Bezugnahme in die vorliegenden Unterlagen aufgenommen.

Die Erfindung wurde anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert. üs versteht sich jedoch, daß die Erfindung nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt ist, sondern demgegenüber zahlreiche Abwandlungen und Veränderungen möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen«

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Claims

] \'i tent ami ρ rue he

IΛ J Batteriegespeistes elektrisches Gerät mit einem rait einem Deckel verschließbaren Batterieraum, zur Aufnahme einer Batterie, dadurch gekennzeichnet, daß sich in dem Botterieraum (34; 36) eine Einrichtung ^5^> 70) befindet, die mit einem Batteriepol (38; 40) einen elektrischen Kontakt herateilt, wenn die Batterie (31; 3<?) in den Batterieraum (34; 36) mit dor der richtiftfn -Polarität entsprechenden Augrichtuiifr eingesetzt ist (l^?i^· 1)» jedoch die Heratellun{5 eines elektrischen Kontaktea verhindert, wenn die Batterie (31; 3^-) in den Bntterieraum (3^; 36) mit der der unrichtigen Polarität entsprechenden Ausrichtung eingesetzt int (Fig. 3&i 3t>), und die das Verschließen dea Batterierauines (3^; 36) mit dem Deckel (46; 48) unabhängig von der Ausrichtung einer eingesetzten Batterie ermöglicht,

2. Gerät nach Anspruch 1, das für eine Batterie eingerichtet int, die an einem linde einen vorstehenden Kontakt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hinrichtung (54) aus einem im Batterieraum (34) angeordneten Kontaktring (56) besteht, cfer den vorstehenden Kontakt (50) umgibt und außerhalb des vorstehenden Kontaktes an der Batterie (31) anliegt, wenn sich die Batterie mit der der unrichtigen Polarität entsprechenden Ausrichtung in dem Batterieraum (34) befindet (Fig. 3&).

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5. Gerät nach Anspruch 2, dessen Batterie an dem den vorstehenden Kontakt entgegengesetzten Ende eine flache Kontaktfläche aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontaktring (56) an der flachen Kontaktfläche der Batterie (31) anliegt, wenn sich die Batterie mit der der richtigen Polarität entsprechenden Ausrichtung in dem Battorieraum (34) befindet (Fig. 1).

4. Gerät nach Anspruch 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, daß die zentrale Öffnung des Kontaktringes (56) größer ist als der vorstehende Kontakt (50) der Batterie (31) und daß der Kontaktring (56) im wesentlichen eben ausgebildet ist und integrale Federfinger (58) aufweist, die aus seiner Ebene herausgebogen sind, damit 3ie den Ring (56) gegen die Batterie (31) drücken.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Batterieraum (34-) eine vom Deckel (46) abgewandte Schulter (60) aufweist, an die der Kontaktring (56) bei Fehlen einer Batterie von den Federfingern (58) angedrückt wird.

6. Gerät nach Anspruch 1, das für eine Batterie eingerichtet ist, die an einem Ende einen vorstehenden Kontakt aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (70) einen im Batterieraum (36) angeordneten Isolierring (90), dessen Innendurchmesser größer ist als der Durchmesser des vorstehenden

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Kontaktes (40), eine das Innere des Isolierringes (90) überdeckende metallische Kontaktscheibe (72) und eine die Kontaktscheibe (72) in Richtung auf die öffnung des Batterieraumes (36) drückende Federung (74-, 76» 78, 80) umfaßt, derart, daß eine Batterie (32) mit ihrem vorstehenden Kontakt (40) an der Kontaktscheibe (72) anliegt, wenn sie sich mit der der richtigen Polarität entsprechenden Ausrichtung im Batterieraum (36) befindet (Fig. 1), jedoch mit ihrem Gehäuse (52) an dem Iaolierring (90) anliegt, ohne mit der Kontaktscheibe (72) in Berührung zu kommen, wenn sie sich mit der der unrichtigen Polarität entsprechenden Ausrichtung im Batterieraum (36) befindet (Fig. 3b).

7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß

die Federung von Federfingern (74, 76, 78, 80) gebildet wird, die integraler Bestandteil der Kontaktscheibe (72) und aus deren Ebene herausgebogen 3ind.

8. Gerät nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Batterieraum (36) eine vom Deckel (48) abgewandte Schulter (92) aufweist, an die der Isolierring (90) bei Fehlen einer Batterie von den Federfingern (74-, 76, 78, 80) angedrückt wird.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sich im Batterieraum (34; 36) ein mit den elektrischen Einrichtungen des Gerätes verbundener Kontakt (20; 22) befindet und die Tiefe des Batterieraums (34-» 36) von diesem Kontakt (20; 22) bis zum eingesetzten Deckel (46; 48) einen festen Betrag hat.

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1üo Cierät nach itnupnich 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Deckel (46; 48) einen Kontakt für eine eingesotzto Batterie (31; '■}?.) bildet.

11. Gerät nach den Ansprüchen 3 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei Batterieräume (34, 36) aufweist, von denen der eine eine Einrichtung ^5²O mit Kontaktring (56) und der andere eine Einrichtung (70) mit Isolierring (90) und Kontaktscheibe (72) aufweist«

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