DE102004003217A1

DE102004003217A1 - Anordnung mit einer Batterie und einem Verbindungselement

Info

Publication number: DE102004003217A1
Application number: DE102004003217A
Authority: DE
Inventors: Hartmut Loth-Krausser; Heiko Bornheimer; Martin Haas; Philipp Jung
Original assignee: Braun GmbH
Current assignee: Braun GmbH
Priority date: 2004-01-22
Filing date: 2004-01-22
Publication date: 2005-08-11

Abstract

Es ist eine Anordnung (1) mit einer Batterie (2) und einer elektrischen Schaltung beschrieben, die über ein Verbindungselement (9) elektrisch und mechanisch verbunden sind. Die elektrische Schaltung weist eine einen Spulenkörper aufweisende Ladespule (3) und einen Gleichrichter (4) auf. Die Batterie (2) ist eine Sekundärbatterie, die mittels eines Ladegeräts induktiv geladen werden kann. Das Verbindungselement (9) weist einen Isolierkörper auf. Die Anordnung ist insbesondere für eine elektrische Zahnbürste gedacht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung mit einer Batterie und einer elektrischen Schaltung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie Elektrokleingeräte mit einer derartigen Anordnung.

Bei akkubetriebenen Elektrokleingeräten, beispielsweise elektrischen Zahnbürsten, wird eine Sekundärbatterie bekanntermaßen induktiv von einer Ladestation aufgeladen. Im Elektrokleingerät befindet sich eine Ladeschaltung mit einer Ladespule, die durch ein von der Ladestation erzeugtes magnetisches Feld erregt wird, und einer Gleichrichterdiode, über die die Batterie gespeist wird.

Es sind Anordnungen bekannt, bei denen die Sekundärbatterie an ihrem Pluspol und Minuspol mit je einer Lötfahne versehen ist. Die Lötfahne am Minuspol wird am Batteriebecher entlang in die Nähe des Pluspols geführt oder umgekehrt. An den Enden der Lötfahnen sind Drähte angebracht, die zur Verbindung mit der Ladespule und der Gleichrichterdiode vorgesehen sind. Diese Drähte stellen eine Kurzschlußgefahr dar, die nur durch aufwendige Transportsicherungen gebannt werden kann. Außerdem ist in der Fertigung das Verlöten der Drähte mit den Lötfahnen und der Ladespule bzw. der Gleichrichterdiode relativ teuer. Die Ladespule wird dabei praktisch direkt auf der Batterie angeordnet, und die Diode innerhalb des Spulenkörpers der Ladespule.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung mit einer Batterie und einer elektrischen Schaltung zu schaffen, die eine kostengünstige Fertigung bei reduzierter Kurzschlußgefahr erlaubt.

Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement gelöst, das eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen der elektrischen Schaltung und der Batterie herstellt. Die elektrische Verbindung der elektrischen Schaltung mit der Batterie erfolgt vorzugsweise durch eine im Verbindungselement vorhandene Steckverbindung. Auf diese Weise kann man auf zusätzliche Drähte und deren Verlöten verzichten. Die elektrische Schaltung wird vorzugsweise durch eine im Verbindungselement vorhan dene Rastverbindung oder Klemmschneidverbindung mechanisch an der Batterie befestigt, wobei vorzugsweise Batterie und Verbindungselement eine kompakte Einheit bilden.

Wenn die Pole der Batterie in an sich bekannter Weise mit Lötfahnen versehen sind, kann das Verbindungselement auf der Batterie vormontiert, d.h. mit den Enden der Lötfahnen verbunden sein. Die Enden der Lötfahnen können vom Verbindungselement unmittelbar gehalten und dadurch zumindest teilweise elektrisch voneinander isoliert sein, sodaß die Batterie ohne Kurzschlußgefahr auch ohne aufwendige Transportsicherungen transportiert werden kann.

Die vormontierte Einheit aus Batterie und Verbindungselement ermöglicht eine schnelle Montage der elektrischen Schaltung, indem die elektrische Schaltung einfach in das Verbindungselement eingesteckt und dadurch mechanisch an der Batterie befestigt wird. Dazu weist das Verbindungselement vorzugsweise Steckkontakte auf, die auch eine elektrische Verbindung zwischen der elektrischen Schaltung und der Batterie herstellen, sodaß Lötverbindungen entfallen. Vorzugsweise sind die Steckkontakte des Verbindungselements als Buchsenkontakte ausgebildet, die vorzugsweise einstückig aus den freien Enden der Lötfahnen gebildet sind, während an der elektrischen Schaltung Anschlußstifte vorhanden sind.

Eine einfache Montage des Verbindungselementes mit den an der Batterie angebrachten Lötfahnen ist gegeben, wenn das Verbindungselement Einführungsöffnungen oder Einführungsschlitze für die Lötfahnen aufweist, beispielsweise derart, daß das Verbindungselement seitlich auf die Lötfahnen aufgeschoben werden kann.

Eine erfindungsgemäße Anordnung ist beispielsweise für eine elektrische Zahnbürste vorgesehen, die eine Sekundärbatterie aufweist, die von einem an sich bekannten Ladegerät über die elektrische Schaltung induktiv aufgeladen werden kann. Die elektrische Schaltung weist beispielsweise nur eine Ladespule und eine Gleichrichterdiode auf, die vorzugsweise im Spulenkörper der Ladespule angeordnet ist. Die Gleichrichterdiode kann auf der einer Seite mit dem einen Ende der Ladespule elek trisch verbunden sein, und auf der anderen Seite unmittelbar als Steckkontakt dienen. Das andere Ende der Ladespule kann auch als Steckkontakt ausgebildet sein.

Zur mechanischen Verbindung des Spulenkörpers mit dem Verbindungselement ist es vorteilhaft, wenn der Spulenkörper auf dem Verbindungselement durch Rastmittel, vorzugsweise Rastfinger, verrastet werden kann.

Weitere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels für eine erfindungsgemäße Anordnung beschrieben, das in den Figuren dargestellt ist. Es zeigt:
1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit einem Verbindungselement,
2 ein Schaltbild der Anordnung,
3 eine Darstellung des Verbindungselementes mit einer Ladespule von der Seite und
4 eine Darstellung des Verbindungselements ohne Ladespule von oben.
Die in 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung 1 weist eine Sekundärbatterie 2, eine Ladespule 3, einen Gleichrichter 4, insbesondere eine Diode, Leitungselemente 5, 6, und ein Verbindungselement 9 auf. Die Anordnung kann beispielsweise in einer elektrischen Zahnbürste vorgesehen sein, wobei die Sekundärbatterie in einer nicht dargestellten Ladestation kontaktlos aufgeladen werden kann. Der Energieübertragung erfolgt über ein magnetisches Wechselfeld, das von einer Primärspule in der Ladestation erzeugt wird.
Wie 2 zeigt, kann die von der Ladespule 3 gelieferte elektrische Energie in der Sekundärbatterie 2 gespeichert werden, wobei die Diode 4 einen Ladewechselstrom in einen pulsierenden Gleichstrom umwandelt. Die Ladespule 3, die Diode 4 und die Sekundärbatterie 2 bilden im montierten Zustand einen geschlossenen Stromkreis. Die beispielsweise als Luftspule ausgebildete Ladespule 3 weist einen trommelartigen Spulenkörper auf, auf dem ein nicht gezeigter Spulendraht aufgewickelt ist. Die Leitungselemente 5, 6 dienen zur Herstellung einer Leitungsverbindung zwischen der Sekundärbatterie 2 und der elektrischen Schaltung mit der Ladespule 3 und der Diode 4.
Erfindungsgemäß ist zwischen der Sekundärbatterie 2 und der elektrischen Schaltung das Verbindungselement 9 vorgesehen, das diese elektrisch miteinander verbindet. Das Verbindungselement 9 ist als Isolierkörper ausgebildet, damit ein Kurzschluß zwischen den Leitungselementen 5, 6 verhindert wird. Vorzugsweise wird das Verbindungselement 9 aus einem Duro- oder Thermoplast hergestellt, vorzugsweise als Kunststoff-Formkörper gespritzt.
Erfindungsgemäß dient das Verbindungselement 9 aber auch zur mechanischen Verbindung der Sekundärbatterie 2 mit dem Spulenkörper der Ladespule 3, wodurch einen einfache Montage gegeben ist. Insbesondere erfolgt die mechanische Verbindung über Rastmittel, z.B. Rastfinger, die am Verbindungselement 9 angeformt sind und an mehreren Rastansätzen des Spulenkörpers greifen. Die mechanische Verbindung erfolgt aber auch teilweise über elektrische Steckkontakte, die später näher erläutert sind, sodaß eine feste und sichere mechanische Verbindung besteht. Die Befestigung der Ladespule 3 an der Sekundärbatterie 2 kann aber auch mit einer anderen form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung realisiert werden, beispielsweise auch geklebt sein.
Wie 1 weiterhin veranschaulicht, sind die Leitungselemente 5, 6 vorzugsweise unmittelbar an Batteriepolen 11, 12 der Sekundärbatterie 2 angeschlossen. Die Leitungselemente 5, 6 sind bevorzugt einstückig von den Batteriepolen 11, 12 bis zum Verbindungselement 9 ausgebildet. Die Leitungselemente 5, 6 sind an ihren freien Enden am Verbindungselement 9 fixiert.
Wie aus den 3 und 4 erkennbar ist, sind die Leitungselemente 5, 6 insbesondere als flache, streifenförmige Lötfahnen 7, 8 ausgebildet. Vorzugsweise sind die Lötfahnen 7, 8 an gegenüberliegenden Außenseiten des Verbindungselements 9 geführt, wie 1 und 4 zeigen. Die dem Minuspol 12 zugeordnete Lötfahne 7 ist mit dem Minuspol vorzugsweise verlötet oder punktgeschweißt. Sie wird einstückig bis zum Verbindungselement 9 geführt, wo sie zusätzlich fixiert ist. Die dem Pluspol 11 zugeordnete und mit diesem verlötete Lötfahne 8 wird ebenfalls an ihrem anderen Ende am Verbindungselement 9 fixiert, wobei beide Lötfahnen 7, 8 teilweise an einer Außenfläche des Verbindungselements 9 geführt sind. Auf diese Art bilden das Verbindungselement 9 und die Sekundärbatterie 2 eine vormontierte Einheit. Das Verbindungselement 9 ist daher mit der Sekundärbatterie 2 verbunden. Die Lötfahnen 7, 8 befinden sich vorzugsweise in Kontakträumen 17, 18 des Verbindungselements 9, um Buchsenkontakte 15 zu bilden. Die Lötfahnen 7, 8 sind auch teilweise auf einer (oberen) Anschlußseite 22 des Verbindungselements 9 bzw. auf einer gemeinsamen Ebene angeordnet und stehen sich spiegelsymmetrisch gegenüber, wie 4 zeigt.
Die Kontakträume 17, 18 sind durch Einführungsöffnungen 19, 20 (4) oder Einführungsschlitze für die Leitungselemente 5, 6 bzw. die Lötfahnen 7, 8 an der Seite offen ausgebildet, derart, daß das Verbindungselement 9 seitlich eingeschoben werden kann, was die Montage erheblich vereinfacht. Der Pluspol 11 der Batterie liegt vorzugsweise in einer Aussparung des Verbindungselements 9, sodaß das Verbindungselement 9 direkt an dem Batteriekörper aufgesetzt werden kann. Die Aussparung erleichtert außerdem das Zentrieren des Verbindungselements 9.
Die elektrische Schaltung aus Ladespule 3 und Gleichrichter 4 (vgl. 1) besitzt einen zum Verbindungselement 9 gerichteten ersten Anschluß- bzw. Steckkontakt (vgl. Anschlußstift 16b), der mit dem einen Wicklungsende der Ladespule 3 verbunden ist und einen zweiten Anschluß- bzw. Steckkontakt (vgl. Anschlußstift 16a), der ebenfalls zum Verbindungselement 9 gerichtet und mit dem Gleichrichter 4 verbunden ist. Der Gleichricher 4 ist im Spulenkörper der Ladespule 3 in einem Hohlraum angeordnet und außerdem mit dem anderen Wicklungsende der Ladespule 3 ver bunden, wobei diese Verbindung vorzugsweise an einer Seite des Verbindungselements 9 vorgenommen ist, an der keine Lötfahnen 7, 8 verlaufen.
Das Verbindungselement 9 weist vorzugsweise Steckkontakte für die elektrische Schaltung auf, die unmittelbar aus den Lötfahnen 7, 8 gebildet sind. Insbesondere sind die Steckkontakte des Verbindungselements 9 als Buchsenkontakte 15 ausgebildet, während die elektrische Schaltung Anschlußstifte 16 aufweist. Ein Anschlußstift 16a ist mit dem Gleichrichter 4 verbunden bzw. aus einem Anschlußdraht der Diode gebildet, während der andere Anschlußstift 16b mit der Ladespule 3 verbunden ist, sodaß erst im eingesteckten Zustand ein geschlossener Stromkreis vorliegt.
Die Sekundärbatterie 2 besitzt eine zylinderförmige Form mit Batteriepolen 11, 12 an den gegenüberliegenden Stirnseiten. Das Verbindungselement 9 ist ebenfalls zylinderförmig und vorzugsweise an den Durchmesser der Sekundärbatterie 9 angepaßt.
Vorzugsweise ist der Spulenkörper der Ladespule 3 auf dem Verbindungselement 9 durch Rastmittel 21, vorzugsweise Rastfinger, verrastbar ausgebildet, wie in 3 angedeutet ist. Die Rastmittel 21 sind insbesondere an einem äußeren Rand des Verbindungselements 9 positioniert, sodaß sie am Umfang des Spulenkörpers an hierfür vorgesehene Rastansätze greifen. Die Rastverbindung verhindert, daß sich der Spulenkörper vom Verbindungselement 9 lösen kann. Eine weitere Rastverbindung kann auch so ausgeführt sein, daß sich das Verbindungselement nicht von der Sekundärbatterie lösen kann.

1: Anordnung
2: Sekundärbatterie
3: Ladespule
4: Gleichrichter
5: Leitungselement (Minuspol)
6: Leitungselement (Pluspol)
7: Lötfahne (Minuspol)
8: Lötfahne (Pluspol)
9: Verbindungselement
10
11: Batteriepol (+)
12: Batteriepol (–)
13
14
15: Buchsenkontakte
16: Anschlußstifte
17: Kontaktraum (–)
18: Kontaktraum (+)
19: Einführungsöffnung
20: Einführungsöffnung
21: Rastmittel
22: Anschlußseite

Claims

Anordnung (1) mit einer Batterie (2) und einer elektrischen Schaltung (3, 4), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Batterie (2) und der elektrischen Schaltung (3, 4) ein einen Isolierkörper aufweisendes Verbindungselement (9) vorhanden ist, das eine elektrische und mechanische Verbindung zwischen der elektrischen Schaltung (3, 4) und der Batterie (2) herstellt.
Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Batterie (2) eine Sekundärbatterie ist, und mit Leitungselementen (5, 6) zur Herstellung einer elektrischen Verbindung zwischen der Sekundärbatterie (2) und der elektrischen Schaltung versehen ist, und daß die elektrische Schaltung eine Ladespule (3) und einen Gleichrichter (4) aufweist.
Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungselemente (5, 6) unmittelbar an Batteriepolen (11, 12) der Sekundärbatterie (2) angeschlossen und einstückig von den Batteriepolen (11, 12) bis zum Verbindungselement (9) ausgebildet sind, wobei die Leitungselemente (5, 6) an ihren freien Enden am Verbindungselement (9) fixiert sind.
Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterelemente (5, 6) als streifenförmige Lötfahnen (7, 8) ausgebildet sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (9) ein Isolierkörper aus Kunststoff ist, und insbesondere aus einem Duro- oder Thermoplast besteht.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (9) mit der Sekundärbatterie (2) eine vormontierbare Einheit bildet.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichricher (4) im Spulenkörper der Ladespule (3) angeordnet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (9) mit der Sekundärbatterie (2) verbunden ist, vorzugsweise über die Leitungselemente (5, 6), und das Verbindungselement (9) Steckkontakte zur elektrischen Verbindung mit der elektrischen Schaltung aufweist.
Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steckkontakte des Verbindungselements (9) als Buchsenkontakte (15) ausgebildet sind, die vorzugsweise einstückig aus den freien Enden der Leitungselemente (5, 6) gebildet sind, und am Spulenkörper der Ladespule (3) Anschlußstifte (16) vorhanden sind.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärbatterie (2) eine zylinderförmige Form besitzt sowie Batteriepole (11, 12) an gegenüberliegenden Stirnseiten aufweist.
Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (9) ebenfalls zylinderförmig ausgebildet und vorzugsweise dem Durchmesser der Sekundärbatterie (2) angepaßt ist, daß ein erstes Leitungselement (7) von einem Minuspol (12) der Sekundärbatterie (2) – welcher vom Verbindungselement (9) entfernt angeordnet ist – zu einer Anschlußseite (22) des Verbindungselements (9) geführt ist, daß ein zweites Leitungselement (6) vom einem Pluspol (11) der Sekundärbatterie (2) – welcher an das Verbindungselement (9) angrenzt – zu der Anschlußseite (22) des Verbindungselements (9) geführt ist, wobei das Verbindungselement (9) eine Aussparung aufweist, in der der Pluspol (11) der Sekundärbatterie (2) liegt.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Leitungselemente (5, 6) an ihren freien Enden Anschluß fahnen aufweisen, wobei die Leitungselemente (5, 6) an einer Außenseite des Verbindungelementes (9) geführt sind und von einer Anschlußseite (22) in Kontakträume (17, 18) des Verbindungselementes (9) gelangen, um Buchsenkontakte (16) zu bilden.
Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Anschlußfahnen auf der Anschlußseite (22) des Verbindungselements (9) auf einer gemeinsamen Ebene sich spiegelsymmetrisch gegenüberstehen.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement (9) Einführungsöffnungen (19, 20) oder Einführungsschlitze für die Leitungselemente (5, 6) aufweist, sodaß das Verbindungselement (9) seitlich auf die Leitungselemente (5, 6) aufgeschoben werden kann.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper auf dem Verbindungselement (9) durch Rastmittel (21), vorzugsweise Rastfinger, verrastbar ausgebildet ist.
Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ladespule (3) am Spulenkörper einen ersten zum Verbindungselement (9) gerichteten ersten Anschlußkontakt, insbesondere einen Anschlußstift (16b) aufweist, der mit einem Wicklungsende der Ladespule (3) verbunden ist und einen zweiten Anschlußkontakt, insbesondere ebenfalls einen Anschlußstift (16a) am Spulenkörper besitzt der ebenfalls zum Verbindungselement (9) gerichtet und der mit dem Gleichrichter (4) verbunden ist.
Elektrokleingerät, beispielsweise elektrische Zahnbüste, mit einer Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.