DE19947059A1 - Kontaktierungsanordnung für eine Batterie - Google Patents

Abstract

Kontaktierungsanordnung für eine Batterie (3), welche eine Zylindergestalt aufweist, an deren Zylinderboden (5) der eine elektrische Pol (11) der Batterie zur Kontaktierung freiliegt und an deren Zylinderdeckel (9) der andere elektrische Pol (11) der Batterie zur Kontaktierung freiliegt, wobei ein Zylindermantel (13) vorgesehen ist, der mit dem Zylinderdeckel leitend verbunden ist, gegenüber dem Zylinderboden isoliert ist und an seiner Außenfläche eine Isolationsschicht (17) trägt, so daß der Batteriemantel elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsanordnung einen ersten Kontaktierungsleiter (19) zur Verbindung eines durch die Batterie zu betreibenden elektrischen Verbrauchers mit dem Pol der Batterie umfaßt, der mit dem Zylindermantel leitend verbunden ist, wobei der erste Kontaktierungsleiter einerseits zur Kontaktierung mit dem elektrischen Verbraucher ausgebildet ist und andererseits Isolationsschicht-Durchdringungsmittel (25, 27, 29) zum Durchdringen der Isolationsschicht aufweist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kontaktierungsanordnung für eine Bat­ terie.

Übliche Batterien weisen zwei elektrische Pole auf, welche zur Kontaktierung derselben mit Kontaktierungsleitern, wie etwa Federelemente oder Kontaktzun­ gen, welche unter Druck gegen den Pol gepreßt werden, in Anlage gebracht wer­ den. Hierdurch sind die Batterien eines elektrischen Geräts auch einfach aus­ tauschbar, da keine festen Verbindungen, insbesondere Lötverbindungen, zwi­ schen der Batterie und deren Kontaktierungsanordnung neu erstellt werden müssen.

Allerdings müssen die Kontaktierungsleiter der herkömmlichen Kontaktierungs­ anordnung unter Druck in Anlagekontakt mit den Polen der Batterie gebracht werden, was an die geometrische Anordnung der Kontaktierungsleiter besondere Anforderungen stellt.

Bei den weit verbreiteten Batterien, welche Zylindergestalt aufweisen, an deren Zylinderboden der eine elektrische Pol der Batterie zur Kontaktierung freilegt und an deren Zylinderdeckel der andere elektrische Pol der Batterie zur Kontak­ tierung freiliegt muß die Kontaktierungsanordnung Zylinderboden und Zylin­ derdeckel der Batterie umgreifen, um die Kontaktierungsleiter gegen die vonein­ ander wegweisenden Pole der Batterie zu drücken.

Der bei der herkömmlichen Kontaktierungsanordnung zu treffende Aufwand in Bezug auf Bauteile und deren Geometrie hat sich als nachteilig erwiesen.

Es ist demgemäß eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Kontaktie­ rungsanordnung für eine Batterie der eingangs genannten Art derart weiterzu­ bilden, daß sie hinsichtlich ihres Aufbaus und/oder ihrer Einsatzmöglichkeiten verbessert ist.

Der Erfindung liegt folgende Idee zugrunde: Man hat nämlich festgestellt, daß die beschriebenen herkömmlichen Batterien einen meist metallischen Zylinder­ mantel aufweisen, welcher leitend mit einem Pol der Batterie verbunden ist. Von dem anderen Pol der Batterie ist dieser metallische Zylindermantel über eine speziell hierfür vorgesehene Isolierung elektrisch getrennt. Um nun die Batterie vor möglichen Kurzschlüssen über den Zylindermantel zu dem anderen Pol der Batterie zu schützen, ist üblicherweise der Batteriemantel nach außen durch ei­ nen Isoliermantel bzw. eine Isolationsschicht abgedeckt, welche meist aus einem Kunstoff oder einem Lack besteht.

Um den Pol der Batterie zu kontaktieren, der mit dem Zylindermantel leitend verbunden ist, ist es erfindungsgemäß nicht notwendig, diesen Pol direkt zu kon­ taktieren, sondern es ist vorgesehen, den metallischen Zylindermantel direkt zu kontaktieren, wozu allerdings die Isolationsschicht des Zylindermantels zu durchdringen ist, um mit dem Kontaktierungsleiter einen elektrischen Kontakt mit dem leitenden Zylindermantel herzustellen.

Demgemäß weist die erfindungsgemäße Kontaktierungsanordnung einen Kon­ taktierungsleiter auf, welcher einerseits zur Kontaktierung mit einem elektri­ schen Verbraucher ausgebildet ist und welcher andererseits Isolationsschicht- Durchdringungsmittel zum Durchdringen der Isolationsschicht der Batterie auf­ weist.

Mit dem Kontaktierungsleiter gemäß Erfindung ist es somit möglich, eine leiten­ de Verbindung zu dem leitenden Zylindermantel und damit zu dem gewünschten Pol der Batterie herzustellen.

Diese erfindungsgemäße Lösung erschließt eine Vielzahl Möglichkeiten der Bat­ teriekontaktierung, wobei es insbesondere nicht mehr notwendig ist, durch eine die Batterie im wesentlichen umgreifende Kontaktierungsleiteranordnung die beiden voneinander wegweisenden Pole der Batterie direkt zu kontaktieren.

Die Isolationsschicht-Durchdringungsmittel können hierbei jegliche Mittel sein, die in der Lage sind, die Isolationsschicht der Batterie zu durchdringen, wobei insbesondere scharfkantige und schneidenartige oder zackenartige Ausgestaltun­ gen der Isolationsschicht-Durchdringungsmittel in Frage kommen.

Obwohl die Isolationsschicht-Durchdringungsmittel, die die Funktion der be­ reichsweisen Beschädigung der Isolationsschicht übernehmen, separat von Kon­ taktierungsmitteln zur Herstellung des tatsächlichen elektrischen Kontakts mit dem Zylindermantel ausgebildet sein können, so ist doch bevorzugt, daß die Iso­ lationsschicht-Durchdringungsmittel selbst elektrisch leitend ausgebildet sind und auch elektrisch leitend mit dem Kontaktierungsleiter verbunden sind, so daß die beiden Funktionen der Durchdringung der Isolationsschicht und der elek­ tronischen Kontaktierung des Zylindermantels in einem Bauteil vereinigt sein können.

Ferner ist vorzugsweise vorgesehen, daß die Kontaktierungsanordnung einen Batteriemantelhalterungsbereich aufweist, der derart auf die Gestalt der Batterie abgestimmt ist, daß in eine mechanische Kopplung zwischen Batterie und Kon­ taktierungsanordnung hergestellt werden kann. Es ergibt sich somit eine selbst­ tragende Anbindung der Kontaktierungsanordnung an die Batterie, so daß elek­ trische Geräte, mit welchen die Kontaktierungsanordnung fest verbunden ist, eine Batterie einsteckbar ist und in dem Gerät gehalten wird, ohne daß separate Verschlußmittel für ein Batteriefach oder ähnliches zur Halterung der Batterie in dem Gerät vorgesehen sein müssen. Ferner ist es hierbei insbesondere auch möglich, ein elektrisches Gerät bereitzustellen, welches auf die Batterie aufsteck­ bar ist und welches keine separaten Griffbereiche aufweist, da das Gerät dann durch ergreifen der Batterie in die Hand genommen werden kann.

Die Möglichkeit, die Batterie in die Kontaktierungsanordnung hineinzustecken ist dann besonders einfach gegeben, wenn der Batteriemantelhalterungsbereich haubenartig auf den Zylinderboden bzw. den Zylinderdeckel der Batterie auf­ steckbar ist.

Hierbei wird die Kraft, welche auf die Isolationsschicht-Durchdringungsmittel aufzuwenden ist, damit diese die Isolationsschicht durchdringen können, vor­ zugsweise bereitgestellt, indem die Isolationsschicht-Durchdringungsmittel von dem Batteriemantelhalterungsbereich unter Federspannung gegen den Batte­ riemantel gedrückt werden.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Batteriemantelhalterungsbereichs ist dadurch gegeben, daß dieser einen Spiralfederbereich umfaßt. Eine derartige Spiralfeder kann unter schraubender Bewegung auf die Batterie aufgebracht werden, wobei bereits metallische Bereiche der Schraubenfedern die Isolations­ schicht durchdringen oder insbesondere ein scharfkantiges Ende der Feder die Isolationsschicht derart verletzt, daß ein elektrischer Kontakt mit dem Zylin­ dermantel durch die Schraubenfeder gewährleistet ist.

Hierbei wiederum ergibt sich eine besonders vorteilhafte Möglichkeit zur Kon­ taktierung des Schraubmantels einer Glühbirne dann, wenn sich der Spiralfe­ derbereich in einen weiteren Spiralfederbereich fortsetzt, in welchen der Schraubmantel der Glühbirne einschraubbar ist.

Zur Kontaktierung des anderen Pols der Batterie ist vorzugsweise ein zweiter Kontaktierungsleiter vorgesehen, welcher zur Verbindung mit dem elektrischen Verbraucher ausgebildet ist und insbesondere bei der haubenartigen Ausgestal­ tung des Batteriemantelhalterungsbereichs zentral an diesem angeordnet ist.

Vorzugsweise ist der zweite Kontaktierungsleiter unter Federvorspannung gegen den zu kontaktierenden Batteriepol gedrückt.

Um den zweiten Kontaktierungsleiter gegen den Batteriepol zu drücken sind vorzugsweise Druckausübungsmittel vorgesehen, welche vorzugsweise durch eine federnde Ausgestaltung des zweiten Kontaktierungsleiters selbst bereitgestellt sein können oder welche, ebenfalls bevorzugt, durch eine Schraubanordnung gebildet sein können, welche an der Seite der Batterie angreift, welche von dem hier zu kontaktierenden Pol wegweist und welche durch Schraubbewegung eine Bewegung der Batterie hin zu dem zweiten Kontaktierungsleiter veranlaßt. Dies kann beispielsweise durch einen Schraubstopfen erzielt werden.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Zeichnungen erläutert. In diesen zeigt:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Batteriehalterungsanord­ nung,

Fig. 2 einen seitlichen Schnitt durch die in Fig. 1 dargestellte Batteriehalte­ rungsanordnung in einer eine Batterie kontaktierenden Stellung und

Fig. 3 einen erfindungsgemäßen elektrischen Verbraucher in Form einer Ta­ schenlampe.

Eine erfindungsgemäße Batteriekontaktierungsanordnung 1 ist in den Fig. 1 und 2 schematisch dargestellt. Diese Kontaktierungsanordnung dient zur Ver­ bindung eines in der Figur nicht dargestellten elektrischen Verbrauchers mit ei­ ner Batterie 3. Die Batterie 3 weist im allgemeinen Zylindergestalt auf, wobei an ihrem Zylinderdeckel 5 der elektrische Pluspol 7 der Batterie zur Kontaktierung freiliegt und wobei an dem von dem Zylinderdeckel 5 entgegengesetzten Ende an dem Zylinderboden 9 der entsprechende elektrische Minuspol 11 der Batterie ebenfalls zur Kontaktierung freiliegt. Mit dem Zylinderdeckel 5 ist ein leitender Zylindermantel 13 mechanisch und elektrisch leitend verbunden, so daß er eben­ falls mit dem Pluspol 7 der Batterie 3 elektrisch verbunden ist. Gegenüber dem Minuspol 11 der Batterie 3 ist der Zylindermantel 13 durch einen Isolatonskör­ per 15 elektrisch isoliert.

Um Kurzschlüsse zu vermeiden, welche durch von außen angelegte Gegenstände verursacht werden können, ist der Zylindermantel 13 mit einer Isolationsschicht 17 bedeckt, welche meist aus Kunststoff oder Lack hergestellt ist.

Die Kontaktierungsanordnung 1 umfaßt eine in der Draufsicht der Fig. 1 stern­ förmige Leiteranordnung 19 mit drei sich radial von einem Zentrum 21 weger­ streckenden Schenkeln 23. An ihrem radial äußeren Enden setzen sich die Schenkel 23 in Finger 25 fort, welche in etwa senkrecht zur Erstreckungsrich­ tung der Schenkel 23 verlaufen. Die Finger 25 sind zu ihren Enden hin verjüngt und weisen an ihrer aufeinanderzuweisenden Seite jeweils eine Messerschneide 27 und mehrere Sägeschneiden 29 auf.

Wenn die Batterie 3 zwischen die Finger 25 der Kontaktierungsanordnung 1 ein­ geschoben wird, wie dies in Fig. 2 dargestellt ist, so durchdringen die Finger 25 mit den nach innen bzw. zur Batterie weisenden Messerschneiden 27 und Säge­ schneiden 29 die Isolationsschicht 17 der Batterie 3, so daß die Finger 25 einen elektrischen Kontakt mit dem Zylindermantel 13 der Batterie bilden. Da der Zy­ lindermantel 13 auch mit dem Pluspol 7 elektrisch verbunden ist, ist gleichzeitig eine elektrische Kontaktierung des Pols 7 über die Finger 25 hergestellt.

Der Abstand der Finger 25 ist dabei derart auf den Durchmesser der Batterie 3 abgestimmt, daß die Finger 25 beim Einschieben der Batterie leicht voneinander weggespreizt werden, so daß in dem in Fig. 2 dargestellten eingeführten Zu­ stand die Finger 25 unter Federvorspannung an dem Zylindermantel 13 der Bat­ terie 3 anliegen.

An einem der Schenkel 23 ist ein Draht 31 angelötet, welcher an seinem Ende eine Schraubklemme 33 zur Verbindung mit einem elektrischen Verbraucher trägt. Die drei Schenkel 23 stehen über einen Ring 35 miteinander in elektrischer und mechanischer Verbindung. Innerhalb des Rings 35 ist ein Isolationsring 37 eingepaßt, welcher wiederum in seinem inneren einen im Zentrum 81 angeord­ neten Metallstift 39 trägt. Von diesem Metallstift 39 geht eine leitend mit diesem verbundene S-förmig gebogene Blattfeder 41 aus, Welche zur Kontaktierung des Minuspols 11 der Batterie vorgesehen ist und in der in Fig. 2 dargestellten Stellung unter Federvorspannung an diesem Pol 11 anliegt. Auf der anderen Sei­ te ist der Metallstift 39 mit einem weiteren Draht 43 elektrisch verbunden, wel­ cher an seinem Ende eine weitere Öse 45 ebenfalls zur Verbindung mit dem elek­ trischen Verbraucher aufweist.

Zur Sicherung der mechanischen Halterung der Finger 25 an der Batterie 3 und zur Intensivierung des elektrischen Kontakts zwischen den Fingern 25 und dem Zylindermantel 13 ist ein elastischer Kunststoffring 47 vorgesehen, welcher von unten auf die sich nach unten verjüngenden Finger 25 aufgeschoben werden kann, um aufgrund der Keilwirkung der sich verjüngenden Finger 25 auf diese eine Kraft auszuüben, welche sich nach radial innen auf den Zylindermantel überträgt.

In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform der Erfindung in Form einer Ta­ schenlampe 101 dargestellt, welche mit einer Batterie 103 zu kontaktieren ist. Die Batterie 103 weist einen Pluspol 105 auf, welcher mit einem Zylindermantel 107 elektrisch verbunden ist, der eine in der Fig. 3 nicht dargestellte Isolations­ schicht trägt. An der dem Pluspol gegenüberliegenden Seilte 105 der Batterie 103 ist der Minuspol 109 der Batterie angeordnet, welcher in Kontakt mit dem zen­ tralen Anschluß 111 einer Fassung 113 einer Glühbirne 115 steht. Ein Schraub­ mantel 115 der Fassung 113 ist von einem Teil 117 einer Spiralfeder 119 um­ schlungen, wobei sich ein oberes Ende des Federteils 117 an einem Flansch 121 eines Lampengehäuses 123 abstützt. Der Schraubmantel 115 der Lampenfassung 113 ist in den oberen Federbereich 117 eingeschraubt.

Das Lampengehäuse 123 weist an seinem von der Glühbirne 115 entgegengesetz­ ten Ende eine Gewindeverbindung 125 mit einem Schraubstopfen 127 auf, wel­ cher in das Lampengehäuse 123 derart einschraubbar ist, daß er Druck auf den Pluspol 105 der Batterie ausübt, so daß deren Minuspol 109 unter Druckkontakt an dem zentralen Lampenpol 111 anliegt, wobei zur Abstützung der Glühbirne 105 gegenüber diesem Druck die Anlage bzw. Abstützung des Endes des Federbe­ reichs 117 an dem Flansch 121 dient.

Der Federabschnitt 117 setzt sich fort in einen zweiten Federabschnitt 129, wel­ cher den Batteriemantel 107 an seinem dem Minuspol nahen Bereich 109 um­ schlingt. Die Batterie 103 wird in diesen Federabschnitt 129 eingeschraubt, wo­ bei ein scharfkantiges Ende 131 des Federabschnitts 129 die Isolationsschicht auf den Zylindermantel 107 verletzt und eine elektrische Verbindung zu dem Zylin­ dermantel und damit zum Pluspol 105 der Batterie 103 herstellt.

Es sind somit die nötigen elektrischen Verbindungen zwischen Batterie 103 und Glühbirne 115 geschaffen, so daß diese aus der Batterie Strom zehren kann und damit brennt. Die Glühlampe 115 kann ausgeschaltet werden, indem der Stopfen 127 aus dem Gehäuse 123 soweit herausgeschraubt wird, daß der zentrale Pol 111 der Glühlampe 115 aufgrund der Federwirkung der Feder 119 von dem Mi­ nuspol 109 der Batterie 103 entfernt wird.

Claims (13)

1. Kontaktierungsanordnung für eine Batterie (3), welche Zylindergestalt aufweist, an deren Zylinderboden (9) der eine elektrische Pol (11) der Batterie (3) zur Kontaktierung freiliegt und an deren Zylinderdeckel (5) der andere elektrische Pol (7) der Batterie (3) zur Kontaktierung freiliegt, wobei ein Zylindermantel (13) vorgesehen ist, der mit dem Zylinderdeckel (5) leitend verbunden ist, gegenüber dem Zylinderbo­ den (9) isoliert ist und an seiner Außenfläche eine Isolationsschicht (17) trägt, so daß der Batteriemantel (13) elektrisch isoliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktierungsanordnung einen ersten Kontaktierungsleiter (19) zur Verbindung eines durch die Batterie (3) zu betreibenden elektrischen Verbrauchers mit dem Pol (7) der Batterie um­ faßt, der mit dem Zylindermantel (13) leitend verbundenen ist, wobei der erste Kontaktierungsleiter (19) einerseits zur Kontaktierung mit dem elek­ trischen Verbraucher ausgebildet ist und andererseits Isolationsschicht- Durchdringungsmittel (25) zum Durchdringen der Isolationsschicht (17) aufweist.

2. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Isolationsschicht-Durchdringungsmittel (25) selbst elektrisch leitend ausgebildet und elektrisch leitend an den ersten Kontaktierungsleiter (19) angebunden sind.

3. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen auf die Gestalt der Batterie (3) abgestimmten Batteriemantelhalte­ rungsbereich (19) zur mechanischen Kopplung der Batterie (3) mit der Kon­ taktierungsanordnung.

4. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Batteriemantelhalterungsbereich (19) haubenartig auf den Zylinderbo­ den (9) aufsteckbar ist.

5. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeich­ net, daß die Isolationsschicht-Durchdringungsmittel (25) - bei auf die Bat­ terie (3) aufgestecktem Batteriemantelhalterungsbereich (19) - an dem Bat­ teriemantelhalterungsbereich unter Federvorspannung gegen den Batte­ riemantel (13) gedrückt sind.

6. Kontaktierungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Batteriemantelhalterungsbereich einen ersten Spiral­ federbereich (129) umfaßt.

7. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spiralfederbereich (129) sich fortsetzt in einen zweiten Spiralfe­ derbereich (117), der zur elektrischen Verbindung mit, und insbesondere zur wenigstens teilweisen mechanischen Halterung von, einem Schraub­ mantel (115) einer Lampenfassung (113) ausgebildet ist.

8. Kontaktierungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeich­ net durch einen zweiten Kontaktierungsleiter (41; 111) zur Verbindung des elektrischen Verbrauchers (115) mit dem Pol (9; 109), der nicht leitend mit dem Zylindermantel verbundenen ist.

9. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 8 in Verbindung mit Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Kontaktierungsleiter (41; 111) - bei auf die Batterie aufgestecktem Batteriemantelhalterungsbereich - an dem Batteriemantelhalterungsbereich unter Federvorspannung gegen den Zy­ linderboden (9; 109) gedrückt ist.

10. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeich­ net, daß eine die Batterie umgreifende Batteriehalterung (123) mit Druck­ ausübungsmitteln (127) vorgesehen ist, welche den zweiten Kontaktie­ rungsleiter (111) gegen den Zylinderboden (109) drücken.

11. Kontaktierungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckausübungsmittel einen in die Batteriehalterung einschraubbaren Schraubstopfen (127) umfassen.

12. Elektrisch betreibbares Handgerät, umfassend eine Kontaktierungsanord­ nung für eine Batterie nach einem der Ansprüche 1 bis 11.

13. Verfahren zum Kontaktieren einer Batterie, welche Zylindergestalt auf­ weist, an deren Zylinderboden der eine elektrische Pol der Batterie zur Kontaktierung freiliegt und an deren Zylinderdeckel der andere elek­ trische Pol der Batterie zur Kontaktierung freiliegt, wobei ein Zylin­ dermantel vorgesehen ist, der mit dem Zylinderdeckel leitend verbun­ den ist, gegenüber dem Zylinderboden isoliert ist und an seiner Au­ ßenfläche eine Isolationsschicht trägt, so daß der Batteriemantel elek­ trisch isoliert ist, umfassend die Schritte:

• - Durchdringen der Isolationsschicht mit Isolationsschicht- Durchdringungsmitteln zur Herstellung eines elektrischen Kontakts mit dem Zylindermantel,
• - elektrisches Verbinden der Isolationsschicht-Durchdringungsmittel über einen ersten Kontaktierungsleiter mit dem einen Anschluß eines elektrischen Verbrauchers, und
• - elektrisches Verbinden des anderen Anschlusses des elektrischen Ver­ brauchers mit dem am Zylinderboden freiliegenden Pol der Batterie über einen zweiten Kontaktierungsleiter.