DE2931005C2

DE2931005C2 - Wiederaufladbare Taschenleuchte

Info

Publication number: DE2931005C2
Application number: DE2931005A
Authority: DE
Inventors: Hemming G. New Providence N.J. Siiberg
Original assignee: Wagner Electric Corp 07054 Parsippany NJ; Wagner Electric Corp
Current assignee: Casco Products Corp
Priority date: 1978-08-10
Filing date: 1979-07-31
Publication date: 1982-06-03
Also published as: GB2028026B; IT7949998A0; DE2931005A1; FR2433154A1; GB2028026A; JPS5528292A; US4224658A; CA1140986A; FR2433154B1; IT1120495B

Description

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Die Erfindung betrifft eine wiederaufladbare Taschenleuchte nach dem Oberbegriff des Pantentanspruchs. Eine derartige Taschenleuchte ist aus der DE-OS 21 59 202 und dem DE-GM 69 20 231 bekannt.

Batteriebetriebene wiederaufladbare Taschenleuch- «> ten enthalten üblicherweise als Energiequelle wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterien, die zwischen den Betriebsphasen aufgeladen werden können und die durch rasche Tiefentladung nicht beschädigt werden. Zusätzlich haben derartige Batterien kleine Abmessungen und können bei verhältnismäßig hohen Belastungen betrieben werden.

Die zulässige Stromaufnahme in Nickel-Cadmium-Batterien ändert sich in hohem Maße mit der Temperatur. Im Bereich normaler Raumtemperatur (20—35°C) kann eine typische Nickel-Cadmium-Batterie mit einem kontinuierlichen elektrischen Strom mit einer Stärke von etwa 30 mA aufgeladen werden. Bei tiefen Temperaturen fällt die zulässige Stromaufnahme auf 2 mA und bei hohen Temperaturen von etwa 65° C auf etwa 10 mA. Haushaltsgeräte werden bei Temperaturen im Bereich von 20 bis 35°C betrieben; hierfür gilt die höhere Stromaufnahme von 30 mA.

Die Umgebungstemperaturen haben die Verwendung von wiederaufladbaren Nickel-Cadmium-Batterien bei Kraftfahrzeugen aufgrund der großen Schwankungen der zulässigen Stromaufnahmen, die durch die bei Fahrzeugen auftretenden großen Temperaturunterschiede bedingt sind, verhindert, obgleich eine Energiequelle in Form der Autobatterie und in Form des <>5 Generators zur Verfügung steht.

Aufgabe der Erfindung ist es, den Ladestrom für die Taschenleuchte in einem vorgegebenen in Kraftfahrzeugen vorkommenden Temperaturbereich temperaturabhängig dem für die Batterie zulässigen Ladestrom anzupassen.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgace bei einer wiederaufladbaren Taschenleuchte der eingangs genannten Art durch die Merkmale im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs gelöst.

Hierdurch wird das Problem der veränderlichen zulässigen Stromaufnahme von Nickel-Cadmium-Batterien über den gesamten Bereich von Temperaturen, die bei Kraftfahrzeugen auftreten, gelöst

Bei dieser temperaturgesteuerten Ladeschaltung wird der Ladestrom einer Nickel-Cadmium-Batterie innerhalb des zulässigen Bereiches gehalten. Ein angepaßtes Paar von Thermistoren, nämlich ein Thermistor mit negativem Temperaturkoeffizienten und ein solcher mit positivem Temperaturkoeffizienten, sind während des Aufladevorganges in Reihe zwischen Autobatterie und Nickel-Cadmium-Batterie geschaltet. Die Summe der Widerstände, die in Reihe mit der Nickel-Cadmium-Batterie geschaltet sind, ändert sich mit der Temperatur derart, daß der minimale Widerstand im Bereich der Raumtemperatur zwischen 20 und 35° C auftritt Der durch die Thermistorschaltung fließende Strom erreicht den Spitzenwert des maximal zulässigen Ladestromes bei der Temperatur des minimalen Widerstandes der Thermistorschaltung und fällt bei tieferen und bei höheren Temperaturen auf Werte ab, die der zulässigen Stromaufnahme bei der jeweiligen Temperatur entsprechen.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung anhand eines Ausführungsbeispieles erläutert. Es zeigt

F i g. 1 eine wiederaufladbare Taschenleuchte, die aus der Steckdose herausgezogen ist und leuchtet,

F i g. 2 eine wiederaufladbare Taschenleuchte, die in die Steckdose eingesteckt ist und nicht leuchtet,

F i g. 3 einen Schnitt durch eine wiederaufladbare Taschenleuchte in dem Schaltzustand, in dem die Lampe leuchtet,

Fig.4 eine Schnittansicht einer wiederaufladbaren Taschenleuchte in dem Schaltzustand, in dem die wiederaufladbare Batterie aufgeladen wird,

F i g. 5 ein schematisches Schaltbild der wiederaufladbaren Taschenleuchte und einer Autobatterie, mit der sie verbunden werden kann,

F i g. 6 ein schematisches Schaltbild der wiederaufladbaren Taschenleuchte in der Schalts'ellung, in der die Lampe leuchtet,

F i g. 7 ein schematisches Schaltbild der wiederaufladbaren Taschenleuchte in der Schaltstellung, in der sie aus einer Autobatterie aufgeladen wird,

F i g. 8 ein Diagramm zulässiger Stromaufnahme in Abhängigkeit von der Temperatur der Batterie,

F i g. 9 ein Diagramm des Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur für einen NTC-Thermistor,

Fig. 10 ein Diagramm des Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur für einen PTC-Thermistor, und

Fig. 11 ein Diagramm des Widerstandes in Abhängigkeit von der Temperatur für eine Reihenschaltung aus einem PTC- und einem NTC-Thermistor.

In Fig. I ist mit 10 eine wiederaufladbare Taschenleuchte dargestellt, die in ein Gehäuse eingeschlossen ist. Die Taschenleuchte 10 ist aus einer Zigarrenanzünder-Steckdose 12 herausgezogen wiedergegeben.

Ein Gehäuseteil 14 dei wiederaufladbaren Taschenleuchte 10 kann in die Zigarrenanzünder-Steckdose 12

unter Oberwindung eines Reibwiderstandes eingeführt werden, wie dies bei Zigarrenanzündern üblich ist Am Ende der wiederaufladbaren Taschenleuchte 10 ist eine Endkappe 16 angeordnet, die elektrischen Kontakt mit einem Anschluß innerhalb der Zigarrenanzündersteckdose 12 ergibt Der Kontakt des Mantels 10 mit der Innenfläche der Zigarrenanzünder Steckdose ergibt einen elektrischen Kontakt

Ein Ring 18 am anderen Ende der wiederaufladbaren Taschenleuchte 10 steckt auf einem Gleitrohr 20. Eine Lampe 22, die der Spannung und Leistung einer Nickel-Cadmium-Batterie angepaßt ist ist im vorderen Ende des Ringes 18 angeordnet

Wenn die wiederaufladbare Taschenleuchte 10 aus der Zigarrenanzünder-Steckdose 12 herausgezogen wird, indem der Ring 18 erfaßt und in Richtung des Pfeiles 24 gezogen wird, wird das Gleitrohr 20, das an dem Ring 18 befestigt ist, aufgrund des Reibsitzes zwischen dem Gehäuseteil 14 und der Zigarrenanzünder-Steckdose 12 teilweise aus dem Gehäuseteil 14 herausgezogen. Dadurch leuchtet die Lampe 22 auf. Zugleich wird die Ladeschaltung abgeschaltet, wie im einzelnen nachstehend erläutert wird.

In F i g. 2 ist die wiederaufiadbare Taschenleuchte 10 in die Zigarrenanzünder-Steckdose 12 eingesetzt dargestellt Wenn über den Ring 18 ein Druck ausgeübt wird, um die wiederaufiadbare Taschenleuchte 10 entgegen der Wirkung des Reibwiderstandes zwischen dem Gehäuseteil 14 und der Steckdose 12 in Pfeilrichtung 26 in die Steckdose 12 einzuschieben, wird das Gleitrohr 20 in das Gehäuseteil 14 hineingednickt, wobei der Ring 18 näher an das Gehäuseteil 14 herangeführt wird. Damit wird die Lampe ausgeschaltet und der Ladestromkreis wird eingeschaltet, wie nachstehend beschrieben wird. js

In Fig.3 ist die wiederaufiadbare Taschenleuchte 10 in eingeschaltetem Zustand dargestellt, d. h. die Lampe 22 leuchtet Eine wiederaufladbare Nickel-Cadmium-Batterie 28 mit einem Metallgehäuse 30, das den Umfang und eine Stirnfläche bedeckt, und mit einem Metallkontakt 32 an der anderen Stirnfläche ist im Inneren des Gleitrohres 20 angeordnet. Das Metallgehäuse 30 an der Stirnfläche 34 dei Batterie 28 wird gegen einen Anschluß 36 des Lämpchens 22 nach oben gedrückt. Eine Feder 38 drückt auf den Metallkontakt 32, hält so die Batterie in ihrer Position und ergibt einen elektrischen Kontakt mit ihr. Ein Isolierrohr 82, das den Mantel der Batterie 28 umschließt, verhindert einen Kontakt zwischen dem Metallgehäuse 30 und der Innenseite des Gleitrohres 20.

Eine schlangenlinienförmig geformte untere Feder 40 ist mit der Feder 38 über ein Metallteil 42 verbunden. Die Feder 40 besitzt einen Lampenkontakt 44, der in der dargestellten Position gegen den Boden 46 des Gleitrohres 20 angedrückt ist Die Feder 40 weist ferner einen Ladekontakt 48 auf.

Eine Öffnung 50 ist in axialer Richtung im Boden 46 des Gleitrohres 20 angebracht Ein mit der öffnung 50 ausgerichteter Betätiger 52 hat einen konisch geformten Kopf 54. Der Betätiger 52 ist in einem Isolierkörper 56 durch einen Kragen 58 und eine Scheibe 60 gehaltert.

Das untere Ende 62 des Betätigers 52 steht in elektrischem Kontakt mit einem Anschluß eines Thermistors 64 mit negativem Temperaturkoeffizienten. Der zweite Anschluß des Thermistors 64 steht in Kontakt mit einem Anschluß eines Thermistors 66 mit positivem Temperaturkoeffizienten. Der zweite Anschluß des Thermistors 66 steht in Kontakt mit einer Fläche eines elastisch nachgiebigen stromleitenden Abstandshalters 68. Die andere Fläche des Abstandshalters 68 steht in Kontakt mit dem Boden 70 der Endkappe 16. Der Abstandshalter 68 gleicht Herstellungstoleranzen der Thermistoren und des Betätigers aus, um eine gute elektrische Verbindung zwischen der Kappe 16 und dem Betätiger 52 zu gewährleisten. Der Abstandshalter 68 kann aus einer elastisch nachgiebigen Masse, z. B. leitendem Gummi oder Kunststoff, bestehen oder aus einer Metallfeder, die eine nach oben gerichtete Vorspannung besitzt, welche die Thermistoren 64,66 gegen die Scheibe 60 drückt Wie dargestellt, sind die Thermistoren 64 und 66 elektrisch in Reihe zwischen dem Betätiger 52 und der Endkappe 16 geschaltet

Am oberen Ende ist das Gleitrohr 20 elektrisch mit einem Lampenträger 72 verbunden, der eine zentrisch angeordnete Schraubfassung 74 besitzt Das Lämpchen 22 besitzt auf seinem Umfang ein Schraubgewinde 76, das in Schraubeingriff mit der Fassung 74 steht.

Ein Flansch 78 auf dem Gleitrohr 20 gibt elektrischen Kontakt mit dem Lampenträger 7Z Ein Klemmring 80 hält den Lampenträger 72 und den Flansch 78 im Ring 18. Wenn der Ring 18 in axialer Richtung gezogen oder gedrückt wird, wird eine entsprechende axiale Kraft auf das Gleitrohr 20 ausgeübt, so daß es in den Gehäuseteil 14 hinein oder aus diesem heraus bewegt wird.

Das Gleitrohr 20 ist in ein rohrförmiges Kunststoffgehäuse 84 eingepaßt Eine Zunge 86 auf dem Gleitrohr 20 verläuft im Winkel nach außen und kommt mit einem Anschlag 88 im Gehäuse 84 in Eingriff, so daß die Bewegung des Gleitrohres 20 aus dem Gehäuse 84 begrenzt wird.

Eine Federvorrichtung 90 ergibt eine elastisch vorgespannte stromleitende Verbindung zwischen der Innenseite des Gehäuseteiles und der Außenseite des Gleitrohres 20. Die Federvorrichtung 90 ergibt so eine dauernde elektrische Verbindung zwischen dem Gehäuseteil 14 und dem Gleitrohr 20. Zusätzlich hält der durch die Federvorrichtung 90 bewirkte Reibwiderstand das Gleitrohr 20 jeweils in der Position, in die es gebracht wird.

Bei der dargestellten Schaltstellung besteht eine durchgehende elektrische Verbindung vom Metallkontakt 32 dei Batterie 28 über die Feder 38, die untere Feder 40, den Lampenkontakt 44, den Lampenträger 72, das Schraubgewinde 76, der Lampe 22, den Glühfaden der Lampe 22 (nicht dargestellt) und den Anschluß 36 der Lampe 22 mit der Stirnfläche 34 der Batterie 20. Diese Verbindung bewirkt, daß die Lampe 22 leuchtet.

In Fig.4 ist die wiederaufiadbare Taschenleuchte 10 in der Ladestellung dargestellt Die Taschenleuchte 10 wird durch Einsetzen in eine Zigarrenanzünder-Steckdose aufgeladen, die in Fig. 4 durcli den mit der Endkappe 16 verbundenen positiven Kontakt 92 und den mit dem Gehäuseteil 14 verbundenen negativen Kontakt 94 einer Autobatterie 96 angedeutet ist.

Das Einschieben der wiederaufladbaren Taschenleuchte 10 in die Zigarrenanzünder-Steckdose 12 bewirkt, daß das Gleitrohr 20 nach innen in das Kunststoffgehäuse 84 gleitet, bis der Boden 46 des Gleitrohres 20 durch die Anschlagfläche 98 der Isoliermasse 56 gestoppt wird. Wenn das Rohr 20 in das Gehäuse 84 eingeführt worden ist, kommt der Betätiger 52 mit dem Ladekontakt 48 der Feder 40 in Eingriff und hebt damit den Lampenkontakt 44 aus dem stromleitenden Kontakt mit dem Boden 46 des Gleitrohres 20. Damit wird der Stromkreis des Lämpchens unterbro-

chen und das Lämpchen erlischt. Zugleich wird ein Ladestromkreis von der Autobatterie 96 zur Batterie 28 über den positiven Kontakt 92, die Endkappe 16, den stromleitenden Abstandshalter 68, den Thermistor 66 mit positivem Temperaturkoeffizienten, den Thermistor 64 mit negativem Temperaturkoeffizienten, den Betätiger 52, den Ladekontakt 48, die Feder 40, die Feder 38, den Metallkontakt 32 der Batterie 28, das Ende 34 der Batterie 28, den Kontakt 36 der Lampe 22, den Glühfaden der Lampe 22 (nicht dargestellt), die Schraubfassung 74, den Lampenträger 72, das Gleitrohr 20, das Metallfederteil 90, den Gehäuseteil 14 und den negativen Kontakt 94 zurück zur negativen Klemme der Autobatterie gebildet. Der Ladestrom im Stromkreis reicht nicht aus, um während des Ladevorganges den /"lliilifeiHan Hai- I arnna OO mim I jAlir'httfkn 711 Hrinoettl Πι*Γ

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Glühfaden wirkt deshalb lediglich als konstanter Serienwiderstand in der Ladeschaltung.

In F i g. 5 ist ein schematisches Schaltbild der wiederaufladbaren Taschenleuchte 10 dargestellt, wobei die Schaltvorgänge für das Leuchten und das Laden wiedergegeben sind. Die Bezugszeichen sind dabei für die entsprechenden Teile die gleichen wie in den vorausgehenden (und nachfolgenden) Figuren. Der Wechselschalter 100 wird durch einen Betätiger 52, den Boden 46 des Gleitrohres 20 und die Feder 40 gebildet. In der Ladeposition, die voll ausgezogen dargestellt ist, schaltet der Schalter 100 die beiden Thermistoren 64,66 in Serie mit der Autobatterie 96, der wiederaufladbaren Batterie 28 und der Lampe 22. Im Zustand mit leuchtender Lampe 22 (gestrichelt gezeichnet) trennt der Schalter 100 die Thermistoren 64, 66 von der Batterie 28 und legt die positive Klemme der wiederaufladbaren Batterie 28 direkt an die Lampe 22.

Das vereinfachte schematische Schaltbild nach F i g. 6 zeigt den Schaltzustand der Leuchte entsprechend den F i g. 1 und 3.

Das vereinfachte schematische Schaltbild nach F i g. 7 zeigt den Schaltzustand der Leuchte entsprechend den F i g. 2 und 4. Die positive Klemme der Autobatterie 96 ist über die Thermistoren 66 und 64 an eine Klemme der wiederaufladbaren Batterie 28 angeschlossen. Die negative Klemme der Autobatterie 96 ist über die Lampe 22 mit der anderen Klemme der wiederaufladbaren Batterie 28 verbunden.

Die Reihenfolge der einzelnen Elemente in der Schaltung nach Fig.7 ist unerheblich. Die beiden Thermistoren 64, 66 und die Lampe 22 können vertauscht werden, ohne daß dies auf die Funktion der Schaltung einen Einfluß hätte.

Die Anordnung nach den Fig.3 und 4, bei der die beiden Thermistoren 64, 66 unmittelbar einander benachbart angeordnet sind, hat den Nachteil, daß die von einem der Thermistoren erzeugte Wärme den

"> anderen Thermistor beeinflußt Es kann daher zweckmäßig und vorteilhaft sein, die beiden Thermistoren 64 und 66 voneinander zu trennen, um diesen Einfluß abzuschwächen. Dies ist in der bevorzugten Ausführungsform auch der Fall. Ferner ist es erwünscht, daß die

ίο Thermistoren 64 und 66 der Temperatur der Batterie 28 folgen. Deshalb ist auch vorgesehen, die Thermistoren 64, 66 in engem thermischen Kontakt mit der wiederaufladbaren Batterie 28 anzuordnen. Der thermische Isolierung zwischen den Thermistoren kann dadurch verbessert werden, daß die Thermistoren an entgegengesetzten Enden der wiederaufladbaren Batterie 28 angeordnet werden.

F i g. 8 zeigt Temperaturabhängigkeit der zulässigen Stromaufnahme einer bestimmten Nickel-Cadmium- Batterie. Die maximal zulässige Stromaufnahme von 30 mA tritt bei etwa 28° C auf.

Der Widerstand eines Thermistors mit negativem Temperaturkoeffizienten (NTC) ist in Abhängigkeit von der Temperatur in F i g. 9 aufgetragen. Der Widerstand eines Thermistors mit positivem Temperaturkoeffizienten (PTC) in Abhängigkeit von der Tempereratur ist in Fig. 10 dargestellt. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes der Serienschaltung dieser Thermistoren zeigt Fig. 11.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel kann eine wiederaufladbare Taschenleuchte 10 aus einer 12 V Autobatterie bei Umgebungstemperaturen aufgeladen werden, die bei Kraftfahrzeugen üblicherweise angetroffen werden, ohne daß eine Beschädigung der Batterie aufgrund zu hoher Stromaufnahme bei irgendeiner Temperatur auftritt Der Schaltungswiderstand nach Fig. 11 in Serie mit dem festen Widerstand der Lampe 22 ergibt eine Grenze für die maximale Stromaufnahme innerhalb der in Fig.8 dargestellten

Grenzen für die einzelnen Batterietemperaturen.

Bei dem Ausführungsbeispiel lassen sich verschiedene Änderungen vornehmen. Beispielsweise können zwei oder mehr wiederaufladbare Batterien 28 in Serie in der Taschenlampe verwendet werden, damit eine längere

«5 Entladungsdauer erzielt wird oder eine heller leuchtende Lampe 22 verwendet werden kann. Dies erfordert eine andere Auswahl der Thermistoren zur Steuerung der Stromaufnahme. Weiterhin kann ein Strompfad zur Batterie 28 aufgebaut werden, der den Glühfaden der

so Lampe 22 nicht umfaßt

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

1
Patentanspruch:

Wiederaufladbare Taschenleuchte mit einer wiederaufladbaren Batterie, einer Lampe und einem die Batterie und die Lampe aufnehmenden Gehäuse, das zum Wiederaufladen der Batterie mit einer Kontaktgebervorrichtung bestehend aus zwei elektrisch gegeneinander isolierten Kontakten in eine Zigarrenanzündersteckdose eines Kraftfahrzeugs eingeführt und mit deren Kontakten kontaktiert wird, ferner mit einem Schalter, der einen ersten und einen zweiten Schaltzustand aufweist, wobei die Lampe im ersten Schaltzustand des Schalters leuchtet, des weiteren mit einer Betätigungsvorrichtung für den Schalter, die den Schalter bei Einführen des Gehäuses in die Steckdose in den zweiten, beim Herausziehen des Gehäuses aus der Steckdose hingegen in den ersten Schaltzustand überführt, und schließlich mit einem Ladestrombegrenzungswiderstand zwischen einem der Batteriepole und einem der Kontakte der Kontaktgebervorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß der Ladestrombegrenzungswiderstand (44 und 66) aus einer Reihenschaltung aus einem Thermistor (44) mit negativem Temperaturkoeffizienten und einem Thermistor (66) mit hieran angepaßtem positivem Temperaturkoeffizienten besteht, wobei der Thermistor (66) mit positivem Temperaturkoeffizienten so gewählt ist, daß der Ladestrombegrenzungswiderstand (44 und 66) bei Temperaturen zwischen 30 und 40⁰C seinen minimalen Widerstandswert hat.