KR20060113364A

KR20060113364A - 단일 배터리 하우징 조립체

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Publication number: KR20060113364A
Application number: KR1020057014398A
Authority: KR
Inventors: 헤리슨 류이스 주니어. 뷰캐넌; 마크 알렌 브라이안트; 나덴 레이 스츠롯도버; 레이몬드 아궤로; 렙데 차우 플로라; 존 칼 넬슨; 제임스 하지 바웬
Original assignee: 아이티티 매뉴팩츄어링 엔터프라이즈, 인코포레이티드
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2004-01-16
Publication date: 2006-11-02
Also published as: EP1631997A2; WO2005018023A3; AU2004298276B2; AU2004298276A8; NO20053635L; AU2004298276B8; CA2513476C; US20040151963A1; NO331950B1; DE602004010106D1; WO2005018023A2; KR101122812B1; JP2006520080A; EP1631997B1; CA2513476A1; JP4855248B2; AU2004298276A1; DE602004010106T2; US7049027B2; NO20053635D0

Abstract

야시장비로 사용하기 위한 배터리 하우징으로서, 하우징은 단일한 교환용 배터리를 갖추도록 마련되며 야시장비와 같은 전자 장치에 갖춰진다.

Description

단일 배터리 하우징 조립체 {SINGLE BATTERY HOUSING ASSEMBLY}

본 발명은 일반적으로 배터리 용기에 관한 것이다. 본 발명은 보다 상세하게는 단안 야시장비(monocular night vision device)와 같은, 전자 장비에 동력을 공급하는데 쓰이는 단일 배터리를 지지하기 위한 배터리 홀더에 관한 것이다.

많은 전자 장비들을 작동시키기 위해서는 하나 이상의 배터리가 필요하다. 이러한 전자 장비중 하나인 단안 야시장비는 군법집행원(military and law enforcement personnel)으로 하여금 광량이 부족할 때나 밤에 작전을 집행할 수 있게 한다.

종래의 단안 야시장비는 영상증강장치(image intensifier)에 전압을 인가하기 위한 이중 배터리 하우징 조립체와, 인쇄회로기판 및 연성 회로(flex circuitry)를 포함하는 전자 조립체(electronics assembly)를 사용한다. 종래의 이중 배터리 하우징 조립체는 전지실을 제공하고, 전자부(electronics)를 지지하며, 배터리와 전자부를 시스템의 나머지 부분에 연결한다. 종래의 이중 배터리 하우징 조립체를 작동시키기 위해서는 두 개의 1.5볼트 직류 AA 배터리가 필요하다. 두 개의 배터리는 합쳐져서 야시장비의 영상관에 전압을 인가하는데 필요한 2 내지 3볼트를 제공한다. 그러나 하나의 배터리 대신 두 개의 배터리로 시스템 을 작동시키는 것은 배터리 하우징 조립체의 크기와, 시스템의 무게를 증가시킨다. 두 배터리의 가중 무게는, 시스템이 헤드 마운트(head mount)로 착용되거나, 손이 자유로운 시야(hands-free viewing)를 위해 헬멧 마운트(helmet mount)로 착용될 때, 중요한 요인이 될 수 있다. 상기 두 개의 배터리 시스템은 또한 시스템 주위의 주변 시야를 방해하는 크고 가시적인 장애물이 된다.

또한, 많은 사용자들은 직무를 하는 동안 배터리를 교체할 필요가 없도록 하기 위해, 배터리의 수명이 다할 때까지 배터리를 사용하는 대신, 각 직무 시작 전에 단안 야시장비에 새로운 배터리를 삽입한다. 배터리의 수명이 다하기 전에 사용자가 배터리를 교환하면, 단일 배터리만을 필요로 하는 단안 야시장비에 사용되는 경우보다 두 배나 많은 배터리가 사용된다.

더욱이, 종래의 단안 야시장비의 설계는 이중 병렬 전지실(side-by-side dual battery compartment)로 사용하기 위해 설계된 배터리 카트리지를 이용한다. 이러한 배터리 카트리지는 단일 전지실로 사용하기 위해 설계된 나사식 캡 만큼 쉽게 작동하지 않는다. 예를 들면, 이중 배터리 카트리지는 해제 레버를 사용하는데, 이 해제 레버는 부주의하게 작동되어, 직무를 하는 동안 배터리 카트리지를 배터리 하우징으로부터 해제시킬 수도 있다. 따라서 배터리 카트리지는 군법집행 작업에 요구되는 까다로운 환경을 견딜 정도로 충분히 튼튼하지 않을 수 있다.

또한, 종래 이중 배터리 하우징의 배터리 카트리지와 가변 게인 노브 조립체(variable gain knob assembly) 사이의 거리는 0.030in 정도로 매우 좁다. 배터리 카트리지의 크기 증가를 보상하기 위해, 가변 게인 노브 조립체의 직경은 원 하는 것보다 작게 만들어지는데, 이로 인해 어떤 사용자들은 특히 장갑을 착용하고 있을 때, 노브 작동을 어려워한다.

종래의 이중 배터리 카트리지는 목걸이 줄에 의해 시스템의 나머지 부분에 연결되는데, 이러한 목걸이 줄은 배터리 카트리지를 삽입할 때 방해가 될 수 있기 때문에, 배터리 하우징에 배터리 카트리지를 삽입하는 것을 어렵게 할 수 있다.

이중 배터리 하우징의 단점들을 극복하기 위해, 새로운 단일 배터리 하우징이 제공된다. 본 발명의 목적은 크기가 작고 무게가 가벼우며 이중 배터리 하우징보다 사용이 용이한 단안 야시장비용의 개선된 배터리 하우징을 제공하는 것이다. 관련 목적은 배터리 캡과 가변 게인 노브 조립체 사이에 보다 많은 공간을 제공하여 어떠한 노브라도 쉽게 작동시킬 수 있도록 하는 것이다. 다른 목적은 배터리 하우징에서 단일 배터리를 보다 용이하게 교체할 수 있게 하는 것이다.

이러한 목적들을 고려하여 전술한 목적 및 다른 목적을 이루기 위해, 본 발명은, 야시장비용 배터리 하우징을 제공하고, 배터리와 회로기판을 수용하도록 형성되며, 야시장비에 하우징을 탈착 가능하도록 고정시키기 위해 파스너를 활용하도록 또한 형성된다. 하우징은 단일 배터리를 보유하여 하우징 내에 지지되도록 형성되는 배터리 홀더를 포함한다. 배터리 홀더는 전기회로에 상기 배터리를 접속시키기 위한 전기 접점과 작용 가능하도록 결합된다.

전술한 일반적 상세한 설명 및 다음의 상세 설명은 모두 예시적이나, 본 발명을 한정하지 않는 것으로 이해될 것이다.

본 발명은 첨부 도면에 관하여 해석될 때 다음 상세 설명으로부터 가장 잘 이해된다. 관행에 따라, 도면의 여러 가지 특징부들의 비율이 일정하지 않음을 강조한다. 그와 달리, 여러 가지 특징부들의 크기는 임의로 확대되거나, 명확성을 위해 축소된다. 첨부 도면은 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 단일 배터리 하우징 조립체의 예시적 실시예의 하부 사시도,

도 2는 단안 하우징 조립체를 갖는 본 발명의 단일 배터리 하우징 조립체의 예시적 실시예의 조립도로서, 서로 연결되어 있는 상태를 도시한 도면,

도 3은 본 발명의 단일 배터리 하우징/슬리브 조립체의 예시적 실시예의 등축 상부도,

도 4는 본 발명의 배터리 슬리브 조립체의 예시적 실시예의 분해도,

도 5는 본 발명의 배터리 슬리브 조립체의 예시적 실시예의 사시도,

도 6은 본 발명의 스프링 절연체(spring insulator)의 예시적 실시예의 사시도,

도 7은 본 발명의 판 스프링의 예시적 실시예의 등축 상부도,

도 8은 양극 및 음극 커넥터(positive and negative connectors)를 나타내는, 본 발명의 배터리 슬리브 조립체의 예시적 실시예의 조립 사시도,

도 9a는 배터리 슬리브 조립체의 예시적 실시예의 사시도,

도 9b는 배터리 슬리브 조립체용 오버몰딩(overmolding)의 예시적 실시예 의 사시도,

도 9c는 오버몰딩 내부의 배터리 슬리브 조립체를 나타내는 사시도,

도 9a,9b,9c는 배터리 슬리브 조립체와 오버몰딩 사이의 상호관계의 예시적 실시예를 나타내는 분해도,

도 10은 배터리 캡과 코일 스프링(coil spring)을 포함하는, 본 발명의 배터리 캡 조립체의 예시적 실시예의 조립도, 및

도 11은 본 발명의 배터리 캡 내부의 예시적 실시예의 사시도이다.

본 발명의 단일 배터리 하우징 조립체의 예시적 실시예는 작동을 위해 하나의 AA 배터리만을 필요로 한다. 당업자는, 전력, 공간, 무게 및 단자 형태가 하우징에 일치하고 부속 장치에 전압을 인가하기에 충분하다면, 상이한 이름을 갖는 배터리 또는 다수의 다른 배터리들이 사용될 수도 있다는 것을 이해할 것이다. 배터리 하우징 조립체는 전압상승회로(voltage step-up circuit)를 포함하는데, 전압상승회로는 1.5볼트 AA 배터리를 적어도 2볼트까지 상승시킬 수 있어, 영상증강장치를 작동시키기에 충분한 전압을 제공할 수도 있다. 하우징 조립체는 소형이며 단단하고 인간공학적으로 개선될 수 있으며, 포위 시일(environmental seal) 및 EMI 차폐(EMI shielding)를 또한 제공할 수 있도록 설계된다. 배터리 하우징 조립체는 역극성보호(reverse polarity protection), 및 무기에 장착되어 이 무기가 발사될 때와 같이, 시스템에 충격이 가해질 때, 배터리와의 전기 접속을 유지할 수 있는 성능을 제공할 수 있다.

배터리 캡은 또한 사용 편의성, 견고성(ruggedness) 및 인간공학적 디자인을 향상시킨다. 배터리 또는 배터리들이 부정확하게 삽입된다면, 배터리 캐비티, 배터리 접점 및 배터리 캐비티 내부 접점의 설계 또한 역극성보호를 제공할 수도 있다. 배터리 캐비티의 위치 또한 배터리 캡 조립체와 가변 게인 노브 조립체 사이에 보다 큰 간극을 제공할 수 있다. 예시적 실시예에서, 배터리 캡 조립체와 가변 게인 노브 조립체 사이의 거리는 종래기술에 비해 4배 또는 5배까지 증가할 수 있다. 따라서 종래의 가변 게인 노브 조립체보다 큰 직경의 가변 게인 노브 조립체는 하우징 조립체로 통합된다. 배터리 캡 조립체는 배터리 캡의 상부 포스트 및 배터리 하우징의 포스트들 중 하나에 부착된 케이블에 의해 시스템에 보유될 수 있다. 이러한 보유 방법은 배터리 캡을 부착하고 있는 동안 배터리 캡과 배터리 하우징 사이의 간섭을 줄일 수 있다.

이제 도면을 참조하면, 동일한 참조 번호는 도면 전체에 걸쳐 동일한 요소를 지칭하며, 도 1은 단일 배터리 하우징 조립체(300)의 예시적 실시예를 나타낸다. 단일 배터리 하우징 조립체(300)는 온/오프 스위치(216), 전자 조립체(206) 및 배터리 캡 조립체(310)를 포함한다. 파스너 포스트(204A,204B,204C,204D)는 단일 배터리 하우징 조립체가 단안 하우징 조립체에 연결되게 한다. 단일 배터리 하우징 조립체(300)의 결합면 면적이 종래의 배터리 하우징과 같은 면적이기 때문에, 단일 배터리 하우징 조립체(300)는 이중 배터리 하우징 조립체와 같은 방식으로 단안 하우징 조립체에 부착될 수 있으며, 단안 하우징 조립체는 새로 디자인될 필요가 없다.

도 2를 참조하면, 단안 하우징 조립체(260)는 네 개의 파스너 포스트(264)를 가지며, 그 중 두 개가 도시된다. 단일 배터리 하우징 조립체(300)는 파스너 포스트(204A,204B,204C,204D)와 파스너 포스트(264)들을 결합시키기 위한 네 개의 파스너를 이용하여 단안 하우징 조립체(260)에 고정될 수 있다. 도 2는 두 유닛이 서로 고정된 것을 나타낸다. 도 1은 목걸이 줄 유지 포스트(319)에 연결된 목걸이 줄(205)을 나타낸다. 목걸이 줄(205)은 각 단부에 고리(209,210)를 갖는다. 고리(209)는 포스트(319) 아래에 놓인다. 고리(209,210)들 사이의 목걸이 줄 부분은 포스트(204D)의 그루브(208)에 놓일 수 있다. 단안 하우징 조립체(260)가 파스너로 포스트(204A,204B,204C,204D,264)에서 단일 배터리 하우징 조립체(300)와 연결될 때, 목걸이 줄(205)은 그루브(208) 안으로 고정될 수 있다. 목걸이 줄(205)이 그루브(208)에 의해 포착되기 때문에, 배터리 캡 조립체(310)가 제거될 때, 목걸이 줄(205)과 배터리 캡 조립체(310)를 분실하지 않을 수 있다.

도 1 및 도 3을 참조하면, 단일 배터리 하우징 조립체(300)는 배터리 하우징/슬리브 조립체(500), 인쇄회로기판 조립체와 연성 회로를 포함하는 전자 조립체(206), 배터리 캡 조립체(310), 스위치 노브 조립체(216), 및 가변 게인 노브 조립체(218)를 포함한다. 전자 조립체 내부의 인쇄회로기판 조립체는 상승 컨버터(step-up converter,미도시)를 갖출 수 있는데, 상승 컨버터는 단안 하우징 조립체에서 영상증강장치(미도시)에 전압을 인가하기 위해서, 단일 1.5볼트 AA 배터리에 의해 제공되는 전압을 적어도 2볼트까지 상승시킬 수 있다.

도 4는 배터리 슬리브 조립체(600)의 분해도를 나타내며, 배터리 슬리브 조립체는 배터리 슬리브(610), 절연 와셔(insulating washer,620), 판 스프링(630) 및 단부 스프링 절연체(end portion spring insulator,640)를 포함한다. 배터리 슬리브(610)는 도 5에도 도시된다. 배터리 슬리브(610)는 전도성 물질로 제조된 중공 실린더이다. 예시적 실시예에서, 배터리 슬리브(610)의 내부 길이와 직경은 단일 AA 배터리를 감싸기에 충분할 수 있다. 대안적 실시예에서, 배터리 슬리브(610)의 내부 면적은 단안 야시장비 또는 다른 장비에 전압을 인가하기 위해 충분한 전압과 전력을 제공할 수 있는 어떠한 배터리라도 충분히 감쌀 수 있다. 예시적 실시예에서, 전도성 물질은 전도성 플라스틱일 수 있다. 대안적 실시예에서, 전도성 물질은 전도성 금속일 수도 있다. 전도성 금속의 일례는 7075 알루미늄 또는 고온(예를 들면 400℉를 넘는 온도) 및 고압에 견딜 수 있는 다른 금속 또는 물질일 수도 있다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 배터리 슬리브(610)는 개방 단부(650)를 갖는다. 예시적 실시예에서, 개방 단부(650)는 배터리 슬리브(610)의 상단일 수 있다. 대안적 실시예에서, 개방 단부(650)는 배터리 슬리브의 하단일 수 있다. 배터리 슬리브(610)는 다수의 구획으로 기계 가공된 단일 전도성 실린더일 수 있다. 구획(652)은 배터리 슬리브(610)의 전체 길이의 약 10%를 구성할 수 있고, 외부로 나사가공되며, 개방 단부(650)를 형성한다. 예시적 실시예에서, 외부 나사는 마손(galling) 또는 교차 쓰레딩(cross-threading) 없이 용이한 시작 및 빠른 설치의 이점을 갖는 스터브 애크미 나사(stub acme threads)일 수 있다. 대안적 실시예에서는 다른 유형의 나사가 사용될 수도 있다. 구획(652)의 외부 나사 산은 하기에 설명하는 바와 같이 배터리 캡 조립체(310)의 내부 나사산과 상호접촉한다. 구획(652)과 바로 인접한 것은 오-링 그루브(655)일 수 있다. 오-링 그루브(655)는 배터리 슬리브(610)의 일부로서 제조되지 않을 수 있으나, 대신 제조 과정에서 배터리 슬리브(610) 둘레에 배치되는 별도의 아이템이 될 수도 있다. 배터리 캡 조립체(310)가 구획(652)의 외부 나사산에 나사결합될 때, 배터리 캡 조립체(310)는 구획(652)을 지나 연장되어 포위 시일을 형성하는 오-링 그루브(655)와 상호접촉할 수 있는데, 포위 시일은 기상 조건, 소금물을 포함한 어떤 유형의 수분, 모래 및 먼지에 의해 배터리 하우징 조립체가 강한 충격을 받는 것을 방지한다.

오-링 그루브(655)에 인접한 것은 오버몰드 공정(하기에 설명됨)이 완결될 때, 추가의 포위 시일을 제공하는 일련의 그루브일 수 있다. 이러한 그루브는 하기에 설명될 오버몰드 공정 동안 메워지는데, 이는 배터리 슬리브 조립체(600)가 배터리 하우징 조립체(300) 내에 단단하게 배치되어 배터리 하우징 조립체에서 분리되지 않도록 하기 위한 것이다.

음극 커넥터(658)는 배터리 슬리브(610)의 외면으로부터 외부를 향하여 돌출된다. 음극 커넥터(658)는 연성 회로와 배터리의 음극 단자(negative terminal) 사이에 전기접속(electrical connection)을 제공할 수 있다. 예시적 실시예에서, 음극 커넥터(658)는 배터리 슬리브(610)의 일체성형부일 수 있다. 즉, 음극 커넥터(658)와 배터리 슬리브(610) 양자는 단일 물질로 제조될 수 있다. 음극 커넥터(658)는 슬리브(610)의 장축에 대해 일정한 각도로 돌출될 수 있다. 예시적 실시예에서, 음극 커넥터(658)는 배터리 슬리브(610)의 장축에 대해 실질적으로 수직 각도로 돌출될 수 있다. 대안적 실시예에서, 음극 커넥터는 배터리 슬리브(610)의 장축에 대해 실질적으로 수직이 아닌 각도로 돌출될 수도 있다.

배터리 슬리브(610)로부터 돌출된 음극 커넥터(658)의 하단에는 첨가물질로 된 지지체(660)가 기계가공되어 음극 커넥터(658)를 지지하고, 음극 커넥터(658)가 배터리 슬리브(610)로부터 분리되는 것을 막는다. 예시적 실시예에서, 지지체(660)는 배터리 슬리브(610)와 음극 커넥터(658)가 제조된 재료와 동일한 단일 봉 또는 시트재의 한 부분이다. 지지체(660)는 음극 커넥터(650)의 하단과 일체성형되며, 배터리 슬리브(610)의 외면과 일체성형된다. 음극 커넥터(658)의 바닥은 배터리 슬리브(610)와 물리적 및 전기적으로 접촉한다. 음극 커넥터(658)의 상부는 연성 회로 조립체와 물리적 및 전기적으로 접촉할 수 있다. 음극 커넥터(659)의 부피는, 연성 회로에 음극 커넥터의 상부를 쉽게 납땜할 수 있도록 최소화될 수 있다. 예시적 실시예에서, 음극 커넥터(658)는 변형된 직사각형 또는 원통형과 같이 다양한 형상으로 제조될 수 있다. 가장 적절한 형상은 연성 회로 조립체와 배터리 슬리브(610) 사이에 최상의 물리적 및 전기적 접촉을 제공할 수 있는 것으로 선택될 수 있다.

배터리 슬리브(610)의 타단(662)도 역시 개방 단부이다. 예시적 실시예에서, 단부(662)는 배터리 슬리브(610)의 바닥일 수 있다. 대안적 실시예에서, 단부(662)는 배터리 슬리브(610)의 상부일 수도 있다. 하단(662)은 당업자에게 공지되어 있는 리브(rib)로 형성된 스냅 형상부(664)를 갖는다. 스냅 형상부(664) 의 외경은 배터리 슬리브(610) 본체의 외경보다 작다. 예시적 실시예에서, 단부(662)의 내경은 배터리 슬리브(610) 본체의 내경과 같다. 배터리 슬리브(610) 바닥에 있는 작은 외경의 스냅 형상부(664)는 배터리 슬리브(610)를 스프링 절연체(640) 안에 찰칵 걸리게 할 수 있으며, 절연 와셔(620)의 상부 정지부로 이용될 수도 있다.

배터리 슬리브(610)는 형성된 뒤 음극 커넥터(658)의 남땜성을 향상시키기 위해 금도금으로 덮여질 수 있다. 금도금은 또한 내식성을 제공할 수 있다. 금도금은 음극 커넥터(658)뿐 아니라 전체 배터리 슬리브에 덮여질 수 있다. 대안적 실시예에서, 음극 커넥터(658)를 감싸기 위해 금도금 대신 주석 도금이 이용될 수도 있다. 배터리 슬리브(610)가 알루미늄으로 제조되고, 납땜성과 내식성을 향상시키기 위해 외부가 금도금으로 감싸진다면, 외부 금도금이 도포되기 전에 니켈도금과 같은 프리코팅(pre-coating)이 배터리 슬리브(610)에 도포될 수도 있다. 음극 커넥터(658)에 주석 도금이 도포되는 대안적 실시예에서는, 주석 외부도금이 도포되기 전에 음극 커넥터(658)에 니켈도금 프리코팅이 또한 도포될 수도 있다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 스프링 절연체(640)는 배터리 슬리브(610)와 연결될 때, 배터리 슬리브 조립체(600)의 단부를 형성할 수 있다. 스프링 절연체(640)는 고온 단열재; 즉, 400℉ 내지 500℉의 고온을 견딜 수 있고 전기전도성이 없는 재료로 제조될 수 있다. 예시적 실시예에서, 스프링 절연체(640)는 충진되지 않은 합성수지로 제조될 수 있다. 대안적 실시예에서, 스프링 절연체는 하드코팅 7075 알루미늄(hard coated 7075 aluminum)으로 제조될 수도 있다. 스프링 절연체(640)는 실린더 형상이며 중공형이다. 스프링 절연체의 단부(641)는 개방되어 있고 단부(642)는 닫혀있다. 스프링 절연체(640)의 외경은 배터리 슬리브(610)의 외경과 동일할 수 있다. 스프링 절연체(640)는 배터리 슬리브(610)의 내경보다 작은 내경을 가질 수도 있다. 하나의 작은 내경(643)이 배터리 슬리브(610) 하부에 스냅 형상부(664)에 대한 결합부를 형성할 수도 있다. 스냅 형상의 결합부(643)는 당업자에게 공지되어 있다. 다른 하나의 작은 내경(644)은 절연 와셔(620)의 하부 정지부를 형성할 수 있으며, 배터리 슬리브(610)용 하부 정지 기기의 일부를 형성할 수도 있다. 대안적 실시예에서는, 스냅 형상 대신 접착이 이용될 수도 있다.

하부 정지부(644) 아래에는 두 가지 형상부가 형성될 수 있다. 한가지 형상부는 스프링 절연체(640) 측벽의 관통공(645)이며, 관통공은 판 스프링(630)의 탭(631)이 측벽을 통해 삽입될 수 있게 한다. 다른 한가지 형상부는 스프링 절연체(640) 제조시 스프링 절연체(640)의 내벽으로 식각될 수 있는 그리핑 형상부(646)일 수 있다. 스프링 절연체(640)의 그리핑 형상부(646)는 당업자에게 공지된 방식으로 (도 7에 도시된) 판 스프링(630)의 그리핑 형상부(632)와 결합할 수 있다.

판 스프링(630)은 도 4 및 도 7에 도시된다. 예시적 실시예에서, 판 스프링(630)은 베릴륨동(BeCu) 합금과 같이 연성의 전기 전도성이 있는 재료로 제조될 수 있다. 대안적 실시예에서, 판 스프링은 다른 금속 또는 금속 합금으로도 제조될 수 있는데, 이러한 금속 또는 금속 합금은 원하는 형상으로 용이하게 성형될 수 있고, 압축력에 대하여 그 형상을 유지할 수 있으며, 화학품에 대한 노출을 포함하여, 변화하는 온도 및 환경 조건에 노출될 때에도 제대로 작동한다. 다른 대안적 실시예에서는, 판 스프링 대신 코일 스프링이 사용될 수도 있다.

판 스프링(630)은 앞뒤로 다수 번 지그재그 모양으로 된 Z자 형상으로 형성될 수도 있다. 이러한 다수의 굽힘부는 압축 가능한 거리를 제공하여 무기가 발사될 때 배터리를 안정화시킬 수 있다. 즉, 판 스프링(630)의 높이는 판 스프링의 바닥층(634)을 향하여 상층(633)이 압축될 때 단축될 수 있다. 판 스프링(630)은 압축 거리를 제한할 수 있도록 다수의 굽힘부와 필요한 재료강도를 갖는다. 판 스프링의 압축 거리를 제한하는 것은 배터리의 이동 거리를 제한하여 배터리에 안정성을 제공할 수 있다. 예시적 실시예에서, 판 스프링은, 상층(633)부터 바닥층(634)까지의 거리가 서로로부터 0.1in. 내지 0.3in. 범위 내에서 변화할 수 있도록 압축될 수 있다.

판 스프링(630)의 상층(633)에는 돔 접촉면(635)이 위치할 수 있다. 돔 접촉면(635)은 절연 와셔(620)의 홀(622)을 통과하여 배터리의 양극 단부와 확실히 접촉하도록 도울 수 있다.

판 스프링(630)은 하부 판(634)의 마주하는 측면들에 그리핑 형상부(632)를 가질 수도 있다. 그리핑 형상부(632)는 단일 금속의 일부가 될 수 있으며, 판 스프링(630)은, 그리핑 형상부(632)가 일체로 성형된 단일 판 스프링의 일부가 될 수 있도록 이러한 단일 금속으로 제조된다. 대안적 실시예에서, 그리핑 형상부(632)는 별도로 제조된 뒤, 당업자에게 공지된 어떤 수단에 의해 판 스프링(630) 에 부착될 수도 있다. 그리핑 형상(632)은 배터리 하우징 조립체(600)를 조립할 때 판 스프링을 스프링 절연체(640)에 압입되게 할 수 있다. 그리핑 형상부(632)는 스프링 절연체(640)에 압입될 때, 스프링 절연체(640)에서 그리핑 형상부(646)와 접촉하며, 이는 판 스프링(630)과 배터리 하우징 조립체의 나머지 부분 사이의 움직임을 줄이기 위해서뿐 아니라 판 스프링(630)과 스프링 절연체(640) 사이의 움직임을 줄이기 위해서이다. 그리핑 형상부들의 각도는 스프링 절연체(640)에 대하여 튼튼한 그립(grip)을 얻을 수 있도록 선택된다. 각도가 충분히 크지 않으면, 판 스프링(630)을 스프링 절연체(640)로 밀어넣기 어려울 수 있다. 각도가 너무 크면, 그립이 그리핑 형상부(646)와 충분히 빈틈없이 맞지 않을 수 있어서, 판 스프링(630)과 스프링 절연체(640) 사이에 충분히 빈틈없는 연결을 방해할 수 있다.

판 스프링(630)의 다른 부분은 하부 판(634)의 팁(tip)으로부터 연장될 수 있는 연결 탭(631)이다. 연결 탭(631)은 단일 재료의 일부가 될 수 있으며, 판 스프링(630)은, 탭(631)이 일체로 성형된 단일 판 스프링의 일부가 될 수 있도록 이러한 단일 재료로 제조된다. 대안적 실시예에서, 연결 탭(631)은 별도로 제조된 뒤, 당업자에게 공지된 어떤 수단에 의해 판 스프링(630)에 부착될 수도 있다. 연결 탭(631)은, 연성 회로 조립체 및 배터리의 양극 단자(positive terminal) 사이에 전기 접속을 제공할 수 있도록, 스프링 절연체(640) 측벽의 관통공(645)을 통해 삽입될 수 있다.

도 4를 참조하면, 절연 와셔(620)는 판 스프링(630)과 배터리 슬리브(610) 사이에 있을 수 있도록 스프링 절연체(640) 내부에 배치될 수 있다. 절연 와셔(620)의 외경은 스프링 절연체(640)의 개방 단부(641)의 내경과 같을 수 있으며 스프링 절연체(640)의 하부 정지부(644)의 내경보다 클 수 있는데, 이는 절연 와셔(620)가 스프링 절연체(640)에 삽입될 때 하부 정지부(644)에 의해 정지될 수 있도록 하기 위한 것이다. 절연 와셔(620) 중앙부의 홀(622)은 배터리의 팁을 판 스프링(630)의 돔(635)과 접촉할 수 있게 할 정도로 충분히 큰 직경을 가질 수 있다.

판 스프링(630)의 돔(635)과 함께, 절연 와셔(620)는 역극성보호를 제공할 수 있다. 예시적 실시예에서, 단안 야시장비에 전압을 인가하기 위해 단일 AA 배터리가 배터리 하우징 조립체에 삽입될 수 있다. AA 배터리 (또는 다른 배터리)의 일단은 양전압을 제공하는 팁을 갖는다. AA 배터리의 타단은 편평하며 음전압을 제공한다. 예시적 실시예에서, 배터리의 양극 팁 단부는 절연 와셔(620) 방향으로 배터리 하우징 조립체에 삽입될 수 있다.

배터리 하우징 조립체(300)에 배터리가 정확히 삽입될 때, 양전압을 제공하는 배터리 팁의 직경은, 절연 와셔(620)의 홀(622)을 통과해 끼워져 판 스프링(630)의 돔(635)과 접촉할 수 있도록 충분히 작다. 반면, 배터리의 편평한 음극 단부 직경은 절연 와셔(620)의 홀(622) 직경보다 크다. 배터리의 음극이 절연 와셔(620)를 향해 배터리 하우징 조립체(600)에 삽입되면, 홀(622)은 배터리의 편평한 음극 단부를 판 스프링(630)의 돔(635)과 접촉하게 할 정도로 충분히 크지 않다. 따라서 배터리가 부정확하게 삽입될 때, 절연 와셔(620)로 인해 배터리가 돔 (635)과 접촉하지 못한다.

예시적인 실시예에서, 배터리 하우징 조립체와 단안 야시장비는 라이플총과 같은 무기에 연결될 수 있다. 무기가 발사될 때, 전방으로의 발사력이 라이플총을 후방으로 밀어낼 수 있다. 배터리 하우징 조립체와 단안 야시장비가 무기에 연결되어 있기 때문에, 역시 후방으로 밀쳐질 수 있다. 무기/배터리 하우징 조립체/단안 야시장비 전체의 후방 이동은 무기를 잡고 있는 사람의 어깨 또는 다른 어떤 고정 물체에 의해 갑자기 정지될 수 있다. 무기 및 무기에 부속된 구성요소들의 후방 이동이 갑자기 정지되더라도, 배터리는 관성으로 인해 배터리 조립체 하우징 내부에서 후방으로 계속해서 이동하게 될 수 있다. 배터리가 너무 많이 이동되면, 판 스프링(630)의 돔(635)과 물리적 및 전기적으로 접촉하지 못하게 되어, 배터리와 단안 야시장비 사이의 전기회로접속이 끊기게 되고, 그로 인해 단안 야시장비를 작동시킬 수 없게 된다.

무기의 이동이 정지된 뒤 배터리가 이동하는 거리를 제한할 수 있는 배터리 조립체 하우징의 한 요소는 판 스프링(630)의 높이와 강도이다. 배터리의 이동을 제함으로써 배터리를 안정시킬 수 있는 배터리 조립체 하우징의 다른 요소는 스프링 절연체(640)의 하부 정지부(644)에 대하여 설치될 수 있는 절연 와셔(620)이다. 절연 와셔(620)는 충분히 두꺼워서 판 스프링(630)이 너무 많이 압축되는 것을 막을 수 있으며, 그로 인해 판 스프링은 최대 팽창너비로 복원되지 않을 수 있는 정도 이상으로 압축되지 않는다. 절연 와셔(620)의 두께는 또한 AA 배터리의 가장 두꺼운 양극 접촉부보다 클 정도로 충분히 두꺼울 수 있다. 절연 와셔 (620)는 배터리 슬리브(610)의 하부 정지부(644)와 스냅 형상부(643) 사이에서 상하로 이동할 수도 있다. 하부 정지부(644)와 스냅 형상부(643) 사이에서 이동할 수 있는 자유로 인해 배터리 조립체는 상이한 길이의 배터리를 수용할 수 있고, 배터리 이동시 배터리와의 접촉을 유지하며, 판 스프링이 과도하게 압축되지 않게 할 수 있다.

도 8은 조립된 배터리 슬리브 조립체(600)를 나타낸다. 배터리 슬리브 조립체의 구성부품들이 조립되면, 판 스프링(630)의 양극 커넥터(631)는 홀(645)을 통과해 스프링 절연체(640)로부터 돌출되고 음극 커넥터는 배터리 슬리브(610)의 외면으로부터 돌출된다. 음극 커넥터(658)와 양극 커넥터(631)는 단안 야시장비의 가요성 회로, 및 배터리 조립체 내부 배터리의 음극 및 양극 단자와 적절히 연결될 수 있다. 양극 커넥터(631)와 음극 커넥터(658)는 연성 회로에 연결되도록 일렬로 정렬될 수도 있다. 예시적 실시예에서, 양극 커넥터(631)와 음극 커넥터(658)는 배터리 조립체 하우징(600)의 장축에 나란히 일렬로 정렬될 수도 있다. 대안적 실시예에서, 커넥터들은 배터리 조립체 하우징의 장축에 나란하지 않도록 정렬될 수도 있다. 예시적 실시예에는 수동으로 일렬로 정렬될 수도 있다. 대안적 실시예에서는 커넥터를 일렬로 정렬하는데 툴링(tooling) 또는 로봇(robotics)을 이용할 수도 있다.

도 9a, 도 9b 및 도 9c를 참조하면, 배터리 슬리브 조립체(600)는 조립되면 사출성형 툴에 삽입되는데, 사출성형 툴은 배터리 슬리브 조립체 둘레에 오버몰딩 공정으로 배터리 하우징(700)을 생성한다. 오버몰딩 공정시, 사출성형 툴링 으로 흐르는 고온 액상의 전도성 플라스틱 유동은 배터리 슬리브 조립체를 둘러싸며, 도 5에 도시된 그루브(656)를 포함한 사출성형 툴링 캐비티 내의 모든 공동을 채운다.

예시적 실시예에서, 배터리 하우징(700)의 전도성 플라스틱은, 약 400℉ 또는 500℉에서 용융되는 탄소충진 나일론(carbon filled nylon) 또는 폴리에테르이미드(polyethermide,PEI)일 수 있다. 이러한 제품의 한 브랜드로는 ULTEM™이 있다. 대안적 실시예에서, 전도성 플라스틱은 니켈코팅 탄소충진 나일론(nickel coated, carbon filled nylon)일 수도 있다. 다른 실시예에서, 전도성 플라스틱은 탄소 섬유 또는 전기를 전도하는 다른 충진 섬유를 포함하는 어떠한 플라스틱이라도 될 수 있다. 또 다른 대안적 실시예에서, 다른 전도성 플라스틱이 사용될 수도 있으며, 이러한 전도성 플라스틱은 환경 보호, 견고성 및 내화학성(resistance to chemical attack)을 제공하도록 배터리 슬리브 조립체 둘레에 미끄럼 성형 끼워맞춤(snug molded fit)을 제공한다. 하우징(700)은 전도성 플라스틱으로 제조될 때, 무선장비 및 레이더 장비에서 발산되는 전자기력으로부터 단안 야시장비를 보호하고, 정전기와 관계된 정전기 방전으로부터 단안 야시장비를 또한 보호한다. 배터리 하우징(700)은 또한 단안 야시장비에서 발산될 수도 있는 전자기력으로부터 레이더 장비 및 무선 장비를 보호할 수도 있다. 오버몰드 공정시, 플라스틱은 당업자에게 공지된 방법으로 배터리 슬리브 조립체 둘레에 성형된다.

둘레성형 공정(mold-around process)이 끝날 무렵, 배터리 슬리브 조립체 하우징(600)은 배터리 하우징/슬리브 조립체(500)를 형성하는 배터리 하우징(700) 내부에 있다. 둘레성형 공정이 끝날 무렵, 배터리 슬리브 조립체(600)의 단부(650)와 구획(652)은 배터리 하우징(700)의 개구(706)(도 9b 및 도 19c 참조)로부터 돌출되고, 단부(640)는 배터리 하우징(700) 내부에 있으며 배터리 하우징 외부에서는 보이지 않는다. 배터리 하우징(700)은 내부에 두 개의 돌파구(702,704)를 구비하여, 양극 커넥터(631)가 돌파구(704)로부터 돌출되고 음극 커넥터(658)는 돌파구(702)로부터 돌출될 수 있도록 한다. 돌출한 커넥터들은 도 9c에 도시된다. 오버몰딩 공정이 완결된 뒤에는 별도의 점착시일(adhesive seal)이 양극 커넥터(631) 또는 음극 커넥터(658) 주위에 도포될 수 있다. 점착시일은 스프링 절연체(640)와 양극 커넥터(631) 사이에 포위 시일을 만든다. 오버몰딩 공정시 양극 접속부(631) 둘레에 형성된 돌파구(704)가 시일 도포를 간소화시킬 수도 있다.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 배터리 하우징/슬리브 조립체(500)는 배터리 슬리브 조립체의 구획(652)에 대한 커버로 배터리 캡 조립체(310)를 추가함으로써 완전해질 수 있다. 도 10을 참조하면, 배터리 캡 조립체(310)는 배터리 캡(311)과, 이 배터리 캡(311) 내부에 끼워지는 코일 스프링(312)을 포함한다. 배터리 캡(311)과 코일 스프링(312)은 모두 전도성 물질로 제조된다. 배터리 캡(311)의 내경은 배터리 슬리브 조립체(600)의 구획(652)에 맞을 정도로 충분히 클 수 있다. 배터리 캡(311)의 내부는 나사 접촉면(315)을 포함할 수 있는데, 나사 접촉면은 배터리 슬리브(610)의 구획(652) 위의 외부 나사산(654)과의 접촉면을 제공할 수 있다. 배터리 캡(311)의 내부는 배터리 슬리브(610) 표면의 오-링 조립체 (655)와 접촉하는 평탄한 직경 접촉면(smooth diameter interface, 313)을 포함할 수 있다. 코일 스프링(312)은 배터리 캡(311) 내부의 언더컷 그루브(314)에서 배터리 캡(311)의 내부로 찰칵 걸릴 수 있다.

오-링 접촉면(313), 언더컷 그루브(314) 및 나사 접촉면(315)은 모두 배터리 캡(311) 내의 상이한 위치에 배치된다. 오-링 접촉면(313)은 배터리 캡(311)의 개방 단부(317)에 가까이 배치될 수 있다. 언더컷 그루브(314)는 배터리 캡(311)의 닫힌 단부(316)에 가까이 배치될 수 있다. 나사 접촉면(315)은 오-링 접촉면(313)과 언더컷 그루브(314) 사이에 배치될 수 있다. 예시적 실시예에서, 코일 스프링(312)은 5와 1/2 코일로, 비압축 상태일 때 높이가 0.56in. 이고, 압축 상태일 때, 높이가 0.150in. 일 수 있다. 대안적 실시에에서, 코일이 배터리에 충분한 압력을 가하여 배터리 하우징 조립체 내에서 배터리의 움직임을 제한할 수 있는 한, 상이한 비압축 및 압축 치수를 갖는 상이한 횟수의 코일이 사용될 수도 있다. 코일 스프링(312)은 코일의 가장 큰 직경이 배터리 캡(311) 내부의 언더컷 그루브(314)로 찰칵 걸림으로써 배터리 캡(311)에 조립될 수 있다. 배터리 캡 조립체(310)가 배터리 슬리브에 장착될 때, 배터리 캡 내부의 나사산은 배터리 슬리브 조립체의 나사산과 맞물리고, 평탄한 내경(313)은 배터리 조립체의 오-링 그루브와 결합되어 포위 시일을 만들 때까지 배터리 조립체의 상부로 미끄러져 들어간다. 포위 시일은 소금물, 모래 및 먼지를 포함한 어떤 유형의 수분도 들어오지 못하게 할 수 있다.

배터리 캡 조립체(310)가 배터리 슬리브 조립체와 완전히 맞물리면, 코일 (312)이 배터리 슬리브 조립체 내부에서 배터리의 음극 단자를 가압하여, 무기가 발사될 때, 배터리에 추가 안정성을 제공할 수 있다. 코일 스프링(312)과 판 스프링(630)은 모두 배터리 안정성을 제공한다.

예시적 실시예에서는, AA 배터리가 배터리 슬리브 조립체(600)에 삽입될 때, 배터리의 양극 단자가 양극 커넥터(631) 쪽으로 향할 수 있다. 배터리 슬리브 조립체(600), 배터리 캡 조립체(310) 및 음극 커넥터(658)가 모두 전도성 물질로 제조되기 때문에, 음극 단자로부터의 음전하는 배터리 캡 조립체(310), 배터리 슬리브 조립체(600) 및 음극 커넥터(658)를 통해 연성 회로 조립체로 이동할 수 있다. 배터리 양극 단자로부터의 양전하는 배터리의 양극 단자로부터 판 스프링의 돔(635), 양극 커넥터(631) 및 연성 회로 조립체로 이동할 수 있다.

본 발명은 특정 실시예들을 참조로 도시되고 설명되었지만, 제시된 세부 사항들에 제한되지 않는다. 본 발명의 범위와 사상을 벗어나지 않는 한도 내에서 청구항 및 상세한 설명에 다양한 변형이 가능하다.

Claims

배터리와 회로기판을 수용하고, 야시장비에 탈착 가능하도록 고정시키기 위해 파스너를 채용하도록 형성된 야시장비용 배터리 하우징으로서,

단일 배터리를 보유하고, 상기 하우징에 지지되도록 형성되며, 전기회로에 상기 배터리를 접속시키기 위한 전기 접점과 작용 가능하도록 결합되는 배터리 홀더를 포함하는,

야시장비용 배터리 하우징.
제 1 항에 있어서,

상기 배터리 홀더는 슬리브 부재를 포함하며,

상기 슬리브 부재는 캡을 탈착 가능하게 지지하고,

상기 캡은 상기 슬리브의 외면에 배치되어, 상기 캡이 상기 슬리브 부재로부터 제거될 때 상기 슬리브의 내부로의 접근을 제공하는,

야시장비용 배터리 하우징.
제 1 항에 있어서,

단일 배터리의 전압을 상승시키기 위한 상승 장치를 더 포함하는,

야시장비용 배터리 하우징.
제 1 항에 있어서,

상기 슬리브 부재는 전기 전도성이 있고, 상기 하우징은 전도성이 있으며,

상기 전기 접점은,

상기 배터리의 제 1 전극에 대한 전기 접속을 위해 상기 슬리브 부재에 전기적으로 연결되고, 상기 슬리브의 외면에서 외부를 향해 돌출되어, 상기 하우징의 제 1 개구를 통과하여 돌출되는 제 1 전도체, 및

상기 슬리브 단부의 개구를 통해 돌출되어, 상기 하우징의 제 2 개구를 통과하여 돌출되며 상기 배터리의 제 2 전극에 대한 전기 접속을 위한 제 2 전도체를 포함하는,

야시장비용 배터리 하우징.
제 4 항에 있어서,

상기 제 1 전도체는 상기 슬리브와 일체성형되고, 상기 제 1 전도체를 위한 지지체를 더 포함하며,

상기 지지체는 상기 제 1 전도체의 일단 및 상기 슬리브의 외면과 일체성형되는,

야시장비용 배터리 하우징.
제 4 항에 있어서,

상기 배터리의 상기 제 1 전극으로의 전기적 연결을 위한 제 1 스프링, 및 ,

상기 배터리의 상기 제 2 전극으로의 전기적 연결을 위한 제 2 스프링을 더 포함하며,

상기 제 2 스프링은 상기 슬리브 단부 내부에 있으며, 상기 제 2 전도체와 일체로 성형되는,

야시장비용 배터리 하우징.
제 6 항에 있어서,

상기 배터리에 역극성 보호를 제공하고 상기 배터리를 안정화시키기 위한 상기 제 2 스프링과 상기 배터리의 제 2 전극 사이 및 상기 슬리브의 단부 내부의 스페이서, 및

상기 스페이서 및 상기 배터리의 움직임을 제한하기 위한 상기 캡 내부의 정지부를 더 포함하는,

배터리 하우징.
제 6 항에 있어서,

상기 캡의 내면은,

상기 제 1 스프링을 수용하기 위한 그루브,

상기 슬리브 부재 외면의 제 1 구획과의 접촉면을 제공하는 나사산, 및

상기 슬리브 부재의 상기 외면의 제 2 구획을 위한 접촉면을 제공하는 영 역을 갖는,

야시장비용 배터리 하우징.
배터리를 수용하기 위한 슬리브,

상기 배터리의 제 1 전극에 대한 전기 접속을 위한 제 1 전도체, 및

상기 배터리의 제 2 전극에 대한 전기 접속을 제공하기 위해 상기 슬리브의 일단부로부터 돌출되는 제 2 전도체를 포함하며,

상기 슬리브는 외면을 갖고,

상기 제 1 전도체는 상기 슬리브의 축선에 대해 일정한 각도로 상기 슬리브의 외면으로부터 외부를 향해 돌출되는,

배터리 하우징.
제 9 항에 있어서,

상기 배터리의 제 1 전극에 대한 전기적 연결을 위한 제 1 스프링,

상기 배터리의 제 2 전극에 대한 전기적 연결을 위한 제 2 스프링,

상기 배터리에 역극성 보호를 제공하고 상기 배터리를 안정화시키기 위한 상기 제 2 스프링과 상기 배터리의 제 2 전극 사이 및 상기 슬리브의 단부 내부의 스페이서, 및

상기 스페이서와 상기 배터리의 움직임을 제한하기 위해 상기 슬리브의 상기 단부 내부의 정지부를 더 포함하며,

상기 제 2 스프링은 상기 슬리브의 상기 단부 내부에 있고, 상기 제 2 전도체와 일체로 성형되는,

배터리 하우징.
제 9 항에 있어서,

상기 슬리브의 단부는 제 1 단부이고,

상기 슬리브의 제 2 단부 및,

상기 제 2 단부의 외면 일부에 나사산을 더 포함하는,

배터리 하우징.
제 11 항에 있어서,

상기 슬리브의 제 2 단부에 연결되는 커버를 더 포함하고,

상기 커버의 내면은,

상기 제 1 스프링을 수용하기 위한 그루브,

상기 슬리브의 상기 외면에 있는 나사산과의 접촉을 제공하기 위한 다른 나사산, 및

상기 슬리브의 상기 외면의 다른 부분과의 접촉을 제공하기 위한 영역을 갖는,

배터리 하우징.
배터리를 수용하기 위한 전기 전도성 슬리브;

상기 슬리브를 수용하기 위한 전기 전도성 하우징;

상기 배터리의 제 1 전극과 전기 회로에 대한 전기 접속을 위해 상기 슬리브에 전기 접속되는 제 1 전도체, 및

상기 배터리의 제 2 전극과 상기 전기 회로에 대한 전기 접속을 위한 제 2 전도체를 포함하며,

상기 제 1 전도체는 상기 슬리브의 외면으로부터 외부를 향해 돌출되어, 상기 하우징의 제 1 개구를 통과하여 돌출되며,

상기 제 2 전도체는 상기 슬리브 일단부의 개구를 통해 돌출되어, 상기 하우징의 제 2 개구를 통과하여 돌출되는,

배터리 하우징.
제 13 항에 있어서,

상기 슬리브의 일부가 상기 하우징으로부터 돌출되고,

상기 하우징으로부터 돌출되는 상기 슬리브의 일부에 연결되는 커버를 더 포함하는,

배터리 하우징.