ITRM940592A1 - Gruppo batteria e procedimento per la sua realizzazione - Google Patents

Abstract

Un gruppo o scatola di batteria contenente una batteria di celle o elementi comprende un involucro esterno (402) atto a ricevere una batteria di elementi (404); una superficie di giunzione (410) disposta lungo l'involucro esterno (402); un involucro interno (408) atto ad incapsulare la batteria di elementi (404) ed avente una superficie che si unisce alla superficie di giunzione dell'involucro esterno (402); ed una giunzione fornita sulla superficie di giunzione per unire l'involucro interno (408) all'involucro esterno (402). Inoltre, un procedimento per formare un gruppo di batteria comprende le operazioni di posizionare una batteria di elementi in una superficie di unione dell'involucro esterno del gruppo di batteria; incapsulare la batteria di elementi con un involucro esterno, l'involucro interno avendo una superficie che corrisponde alla superficie di giunzione dello involucro esterno; ed unire la corrispondente superficie dell'involucro interno alla superficie di unione dell'involucro esterno. Il gruppo di batteria ed il procedimento per formare il gruppo di batteria riducono il peso e la complessità della fabbricazione.

Description

DESCRIZIONE

a corredo di una domanda di Brevetto d'Invenzione, avente per titolo:

"Gruppo batteria e procedimento per la sua realizza zione".

La presente invenzione si riferisce in linea generale ai gruppi di elementi di batteria ed in modo più specifico alla costruzione di un gruppo di batteria.

Precedenti

I gruppi o scatole di batteria per dispositivi portatili, per esempio radio a due vie, comprendo no tipicamente un certo numero di elementi aventi 1 contatti saldati insieme tutti in un alloggiamento. I singoli elementi sono intercollegati utilizzando delle alette in lamierino metallico che vengono fissate per saldatura a punti ai terminali degli elemeri ti. Usualmente, gli elementi intercollegati vengono saldati a punti ad un circuito flessibile e successi vamente inseriti in un alloggiamento per batteria. Questo procedimento di fabbricazione viene eseguito con procedure di montaggio che non sono efficienti e con pezzi e lavori che non sono necessari, comportar^ do un eccessivo costo di fabbricazione e compromettendone la affidabilità.

Le batterie caricate dai consumatori per gli apparecchi elettronici come le telecamere, gli apparecchi radio, i riproduttori per dischi, etc, tipica mente presentano dei contatti sollecitati da molle ad una estremità e dei contatti metallici collegati all'estremità opposta degli elementi principali. I gruppi di batterie caricati direttamente dai consuina tori non richiedono la circuiteria supplementare che tipicamente si trova nei gruppi di batterie. I gruppi di batterie per apparecchi radio portatili usualmente comprenderanno dei resistori, dei termistori, dei diodi ed altri componenti che permettono ai grup pi di batteria di risultare ricaricabili e/o intrinsecamente sicuri, perciò, gli scompartì per le batte rie ricaricabili dai consumatori possono avere soltanto del metallo stampato sull'alloggiamento e la perdita elettrica fra gli elementi della batteria e le relative circuiterie è di scarsa importanza in queste applicazioni.

Altri gruppi di batterie, che vengono caricati dai consumatori oppuri caricati e sigillati dal costruttore tipicamente comprendono un certo numero di elementi che vengono avvolti insieme con avvolgimenti retraibili oppure vengono confezionati in un alloggiamento di materiale plastico. Ancora, molti di questi elementi sono tipicamente accoppiati insie me elettronicamente per mezzo di saldatura di alette di acciaio a terminali diversi (positivo e ne gatico) di elementi separati. Successivamente, gli elementi saldati vengono avvolti insieme con un avvolgimento restringibile e vengono inseriti in un al loggiamento. Ancora, questa procedura di montaggio è inefficiente, dato che comporta eccessivi costi di mano d'opera e di fabbricazione.

La spìnta alla riduzione del peso nei prodotti elettronici per i consumatori sta ora interessando i complessi dei gruppi di batterle tanto da spingere ad aumentare la facilità di montaggio o la fabbricabilità dèi gruppi di batterie. Pertanto, la capacità di integrare delle caratteristiche in un minor numero di componenti ed in un minor numero di parti è critica per la riduzione del numero delle operazioni di montaggio, pertanto, esiste la necessità di un complesso di batteria che fornisca la con^e nienza dei complessi di batterie caricati dai consumatori, fornisca una riduzione di peso e consenta un maggior rendimento ed un ridotto costo di montaggio e di fabbricazione.

Breve descrizione dei Disegni

La Figura 1 rappresenta una vista in prospettiva di un gruppo o complesso di batteria,

la Figura 2 rappresenta una vista in prospettiva di un complesso di batteria secondo una prima forma di realizzazione della presente invenzione, la Figura 3 rappresenta una vista in prospettiva di un complesso di batteria in conformità con una seconda forma di realizzazione della presente invenzione,

la Figura 4 rappresenta una vista in prospettiva di un complesso di batteria in conformità con una terza forma di realizzazione della presente invenzione,

la Figura 5 rappresenta una vista esplosa de^ la parete 310 presa lurigo la linea A-A nella Figura 4,

la Figura 6 rappresenta una vista esplosa di una prima forma di realizzazione di un meccanismo di attacco in conformità con la presente invenzione, la Figura 7 rappresenta una vista esplosa di una seconda forma di realizzazione di un meccanismo di attacco in conformità con la presente invenzione, la Figura 8 rappresenta una vista esplosa di una terza forma di realizzazione di un meccanismo di attacco in conformità con la presente invenzione, la Figura 9 rappresenta una vista in prospettiva di un complesso di batteria in conformità con una quarta forma di realizzazione della presente invenzione,

la Figura 10 rappresenta una vista esplosa di un meccanismo di allineamento in conformità con la presente invenzione,

la Figura 11 rappresenta una vista in sezione retta del complesso di batteria presa lungo la linea B-B della Figura 9,

la Figura 12 rappresenta una alternativa forma di realizzazione della vista in sezione retta del la Figura 11.

Descrizione dettagliata della preferita forma di reaiizzazione

Un gruppo o complesso di batteria comprende un primo organo di alloggiamento avente una caratteristica di aggancio a chiavistello integrata, una in telaiatura collettrice montata in modo staccabile sul primo organo di alloggiamento, una pluralità di celle o elementi per l'inserimento nel quadro collet tore ed un primo organo di alloggiamento, una circuì teria sul collettore per collegare la pluralità degli elementi e per fornire i contatti di caricamento e di alimentazione, nonché un secondo organo di alloggiamento che è sostanzialmente laminare e che vie ne fissato per via adesiva a detto primo organo di alloggiamento.

Con riferimento alla Figura 1, in essa è mostrata una vista in prospettiva di un gruppo o complesso di batteria 10 come discusso nella domanda di brevetto statunitense 07/848465,

. Il complesso di batteria 10 comprende un alloggiamento avente una porzione di sommità 2 ed una porzione di fondo 4. Le porzioni dell'alloggiamento sono preferibilmente costruite in modo da accoppiarsi insieme a scatto. Alternativamen te, le porzioni dell'alloggiamento potrebbero essere saldate insieme per via ultrasonica. L'organo 2 dell'alloggiamento di sommità comprende anche una carat teristica di aggancio 3 che si accoppia con un'area rientrata 5 nella porzione di fondo 4 per consentire l'accoppiamento staccabile del complesso di batteria 10 ad un apparecchio radio (non rappresentato). Nelle porzioni 2 e 4 dell'alloggiamento, si trova una intelaiatura collettrice 11 (per contenere gli eiementi 12) la quale è fissata in modo staccabile in almeno una porzione dell'alloggiamento.

Con riferimento alla Figura 2, in essa è rappresentata una vista in prospettiva di un complesso di batteria 100 in conformità con la presente invenzione. Il complesso di batteria 100 preferibilmente comprende un primo organo di alloggiamento 104 avente una caratteristica di aggancio 103 incorporata o integrata nel primo organo 104 dell'alloggiamento. Successivamente, una intelaiatura collettrice 111 è montata nel primo organo 104 dell alloggiamento. La intelaiatura collettrice è fatta scattare preferibili mente nel primo organo di alloggiamento per mezzo della scanalatura 150 nel collettore e della nervatu ra di accoppiamento 152 nell'organo di alloggiamento 104. Alternativamente, l'intelaiatura collettrice 111 potrebbe essere integrata come parte anche del primo organo di alloggiamento 104. Un'altra possibilità consiste nel saldare ultrasonicamente l'intelaiatura collettrice 111 al primo organo 104 dell'alloggiamento. Gli elementi di batteria 112 presentano terminali positivo e negativo 114 e 113, rispettivamente, e sono quindi orientati ed inseriti nell'intelaiatura collettrice 111. Mezzi circuitali preferi bilmente comprendenti resistor! (non rappresentati), poiicommutatori (30) e termistori (40) sono montati sull'intelaiatura collettrice 111 per fornire i contatti di caricamento e di alimentazione e l'appropriata circuiteria per caricare con sicurezza i complessi di batteria ricaricabili, come è noto nella tecnica. Alternativamente, i mezzi circuitali potrei bero comprendere un circuito flessibile avente alcuni dei componenti, come i resistori, i poiicommutato ri ed i termistori, il quale inoltre intercollega gli elementi. Infine, un secondo organo di alloggiamento 102 è preferibilmente fissato per via adesiva al primo organo di alloggiamento. Allo scopo di aumentare al massimo la riduzione del peso, il secon do organo di alloggiamento 102 è preferibilmente un pezzo di materiale plastico laminare, per esempio po licarbonato, avente un'adesivo sulla sua superficie interna per aderire al primo organo di alloggiamento 104. Alternativamente, il secondo organo di alloggi mento 102 potrebbe essere saldato per via ultrasonica al primo organo di alloggiamento 104. Inoltre, il secondo organo di alloggiamento 102 potrebbe servire come una etichetta per la batteria 100.

Con riferimento alla Figura 3, in essa è rappresentato un alternativo gruppo o complesso di batteria 200 in conformità con la presente invenzione.

Il complesso 200 comprende un primo alloggiamento 202 avente preferibilmente caratteristiche di accoppiamento a scatto 204 formate a corpo unico nel primo alloggiamento. Una pluralità di elementi 206, preferibilmente raggruppati preliminarmente in un complesso di batteria, sono collocati e trattenuti nelle caratteristiche di accoppiamento a scatto 204. Il complesso degli elementi inoltre preferitilmente comprende un circuito flessibile o flex 212 che fornisce un ulteriore intercollegamento fra gli elementi, i contatti e gli altri componenti richiesti, per esempio i resistori ed i termistori (non rappresentati). Infine, un secondo organo di alloggiamento 220 è collocato al disopra del complesso di elementi 206 e si accoppia a scatto con il primo organo di alloggiamento 202. Il secondo organo di alloggiamento preferibilmente presenta aperture 214 per il ritegno tramite le caratteristiche di accoppiamento a scatto 204. Inoltre, le aperture 216 sono formate nel secon do organo di alloggiamento per consentire la realizzazione di punti di contatto, quando i contatti rappresentati sul circuito flessìbile 212 sono inseriti nelle aperture 216. Analogamente, il primo organo di alloggiamento 202 presenta aperture 205 per consenti re l'inserimento di punte di contatto rappresentate sul circuito flessibile 212. Facoltativamente, una ulteriore integrità può essere fornita con il complesso di batterìa 200 mediante l'impiego di un adesivo a doppia faccia (208) (per esempio un nastro) fra la porzione interna del primo alloggiamento ed il fondo del complesso di elementi 206 ed impiegando l'adesivo a doppia faccia (207) fra la porzione interna del secondo alloggiamento 220 e la sommità del gruppo di elementi 210.

Con riferimento alla Figura 4, è rappresentata una terza forma di realizzazione di un complesso di batteria secondo la presente invenzione. Il complesso di batteria generalmente comprende una porzio ne di base o involucro esterno 302 atto a contenere una batteria di elementi 304. Sarà sottinteso che la batteria 304 comprenderà eventuali piastrine flessibili o circuiti descritti nelle precedenti forme di realizzazione. Allo scopo di mantenere la batteria 304 nell'involucro esterno 302, potrebbero essere usati uno o più strati di materiale adesivo 306. Per esempio, l'adesivo 306 potrebbe essere una colla oppure una qualche forma di nastro a doppia faccia. Uno strato adesivo 306 potrebbe essere usato per il fissaggio della batteria 304 all'involucro esterno 302. Inoltre, un altro strato adesivo 306 potrebbe essere impiegato sulla sommità delia batterla per il fissaggio di un involucro interno 308 in modo da mantenere la batteria 304 nell'involucro esterno 302.

In generale, l'involucro esterno 308 è idoneo ad applicarsi su una parete 310 la quale generalmente si estende lungo la periferia dell'involucro esterno 302. La parete 310, l'appoggio 311 ed un qualsiasi adesivo 306 che può essere usato impedisca no alla batteria 304 di scorrere all'interno dello involucro esterno 302. L'involucro interno 308 è costituito di un materiale plastico stampato termoformato oppure qualche altro materiale conveniente. Pre feribilmente, l'involucro interno 308 comprende una etichetta formata a corpo unico nel materiale plasti co termoformato. La parete 310 preferibilmente comprende un elemento direttore di energia 312 (rappresentato in dettaglio nella sezione retta della Figura 5 presa lungo la linea A-A della Figura 4). L'ele mento direttore o indirizzatore di energia 310 viene impiegato nella tecnica della saldatura ultrasonica. In particolare, una porzione a spallamento 314 dell'involucro esterno 308 può essere fissata per via ultrasonica all'elemento indirizzatore di energia 312. La saldatura ultrasonica può essere fornita lun go l'intera parete 310 oppure in porzioni scelte, secondo la necessità. Si potrebbe impiegare un qualsiasi meccanismo di saldatura ultrasonica che sia ben noto nella tecnica.

Inoltre, un meccanismo di fissaggio o di attacco comprende una pluralità di porzioni ad aletta 316 posizionate lungo la base della parete 310 per fissare l'involucro interno 308 all'involucro esterno 302. Corrispondenti porzioni ricevitrici 318 lungo un piede 320 sono incluse nell'involucro esterno 308. Lina varietà di forme di realizzazione per l'ele mento di agganciamento 316/porzione ricevitrice 320 sono descritte in dettaglio con riferimento alle Figure 6-8. Infine, un materiale adesivo può essere po sizionato lungo il piede 310 per fissare l'involucro interno 308 all'involucro esterno 302. Si possono im piegare una qualsiasi oppure una combinazione delle tecniche di fissaggio per via adesiva, saldatura ultrasonica ed aggancio meccanico.

Con riferimento alla Figura 6, è rappresentata una vista esplosa di una prima forma di realizzazione di un meccanismo di fissaggio. Il meccanismo di fissaggio comprende un'aletta 322 la quale viene generalmente inserita in un avvallamento 324. Il mec canismo di fissaggio della Figura 6 potrebbe essere usato, per esempio, per mantenere la posizione dello involucro interno 308 relativamente all'involucro esterno 302 quando si esegue la saldatura ultrasonica.

Con riferimento alla Figura 7, è rappresentata una vista esplosa di una seconda forma di realizzazione di un meccanismo di fissaggio. Il meccanismo di fissaggio comprende una porzione ad aletta 326 a;t ta ad essere trattenuta in una intacca 328 dell'invo lucro esterno 308. Il meccanismo di fissaggio della Figura 6 potrebbe anche essere usato per mantenere la posizione dell'involucro interno 308 relativamente all'involucro esterno 302 quando si esegue la sal datura ultrasonica.

Infine, con riferimento alla Figura 8, è rappresentata una vista esplosa di una terza forma di realizzazione di un meccanismo di fissaggio. Il meccanismo di fissaggio comprende un elemento di aggancio 330 atto ad impegnare positivamente un foro 332 disposto nel piede 318 dell'involucro esterno 308. In particolare, l'elemento di aggancio 330 comprende due porzioni che possono essere compresse per impegnare il foro 332. Tuttavia, sarà sottinteso che altri tipi di meccanismi di aggancio comunemente noti nella tecnica potrebbero essere usati per impegnare positivamente l'involucro superiore.

Facendo ora riferimento alla Figura 9, è rappresentata una vista in prospettiva di un complesso di batteria in conformità con una quarta forma di realizzazione del complesso di batteria. 11 complesso di batteria comprende in generale un involucro esterno 402 atto a contenere una batteria di elementi 404. Allo scopo di mantenere la batteria 404 nello involucro esterno 402, un materiale adesivo 406 potrebbe essere usato sull'uno o sull'altro lato della batteria. Per esempio, l'adesivo 406 potrebbe essere una colla oppure una qualche forma di nastro a doppia faccia. Infine, un involucro interno 408 è incluso per mantenere la batteria 404 nell'involucro esterno 402.

Diversamente dalia forma di realizzazione del la Figura 4, la forma di realizzazione della Figura 9 non comprende una parete 310 per trattenere la bat teria per evitare che essa scorra all'interno dello involucro esterno e per fornire un elemento di indirizzamento di energia per permettere la saldatura ul trasonica con lo spallamento dell'involucro esterno. Piuttosto, un elemento direttore o indirizzatore di energia 410 viene fornito lungo la superficie dello involucro esterno 402 per fornire una saldatura soni ca con il piedino 412 dell'involucro esterno 408. La saldatura ultrasonica può essere fornita lungo l'intero direttore di energia 410 oppure in alcune porzioni scelte.

L'involucro esterno 402 può facoltativamente comprendere un'aletta di allineamento 414 per permei: tere un appropriato posizionamento dell'involucro in terno 408 relativamente all'involucro esterno 402 du rante la saldatura ultrasonica. Il meccanismo di allineamento è rappresentato in dettaglio nella Figura 10. Il piede 412 comprende una intacca 415 at ta a ricevere un'aletta 414. Infine, guide di posizionamento 416 possono anche essere selettivamente posizionate in modo da agevolare la fabbricazione della batteria. I meccanismi di allineamento 416 sono rappresentati in dettaglio nelle sezioni rette delle Figure 11 e 12 prese lungo la linea B-B della Figura 9.

Con riferimento ora alla Figura 11, una vista in sezione retta presa lungo la linea B-B della Figli ra 9 rappresenta l'allineamento dell'involucro inter no 408 con l'involucro esterno 402 e la saldatura u trasonica In corrispondenza dell'elemento indirizzatone di energia 410. In particolare, la guida di posizionamento 416 fornisce un punto di riferimento per l'involucro interno 408. In aggiunta, un elemento di ritegno 418 può essere incluso per impedire il movimento del piede 412 dell‘involucro interno 408 durante la saldatura ultrasonica. In altre parole, poiché il direttore di energia è posizionato lun go una porzione inclinata dell'involucro esterno 402, il piede 412, che è normalmente orizzontale, viene costretto ad assumere una posizione inclinata durante la saldatura ultrasonica. In accordo con ciò il risalto 418 impedisce il movimento del piede 412 dalla guida di posizionamento 416. Sebbene 11 piede 412 sia rappresentato come posizionato in una particolare posizione lungo l'involucro esterno 402, sarà sottinteso che l'elemento direttore di energia 410 può essere disposto in una qualsiasi posizione lungo la parete 402.

Facendo ora riferimento alla Figura 12, una alternativa forma di realizzazione incorpora una superficie di livellamento 420 che include l'elemento direttore di energia 410. La superficie di livellamento 420 impedisce al piede 412 di essere costretto ad assumere una posizione inclinata durante la salda tura ultrasonica.

In definitiva, la presente invenzione riduce la complessità della fabbricazione ed il peso della batteria completata. In particolare, una combinazione di saldatura ultrasonica e saldatura per via adesiva può ridurre il peso e la complessità del dispositivo. Una parete può contenere la batteria. Un eie mento di guida di energia posizionato nella sommità della parete per contenere gli elementi di una batte ria può fornire una regione per la saldatura ultraso nica. Un involucro interno può essere posizionato sulla parete per sigillare la batteria. Uno spallamento dell'involucro interno può essere saldato per via ultrasonica all'elemento direttore di energia al la sommità dell aparete. Alternativamente, la parete può essere sostituita con un elemento direttore di energia posizionato sull'involucro esterno, in cui un piede dell'involucro interno viene saldato per via ultrasonica all'elemento direttore di energia. In accordo con ciò, la presente invenzione riduce la complessità ed il costo in confronto con i dispositi vi della tecnica precedente.

Claims (10)

1. RIVENDICAZIONI 1. Gruppo di batteria contenente almeno un elemento, caratterizzato da: un involucro esterno atto a ricevere detti al. meno uno elementi, detto involucro esterno avendo una superficie interna; una superficie di giunzione o di saldatura collocata su detta superficie interna di detto involucro esterno; un involucro interno atto ad incapsulare detti almeno uno elementi in detto involucro esterno ed avente una superficie per il fissaggio contro det ta superficie di saldatura dell'involucro esterno; e una saldatura fornita su detta superficie di saldatura per fissare detto involucro interno a detto involucro esterno dentro detto involucro esterno.
2. 2. Gruppo di batteria secondo la rivendicazio ne 1, in cuid etto involucro interno è caratterizzato da un materiale plastico termoformato stampato avente una porzione di spallamento ed una porzione di piede, detta saldatura essendo fornita su detta porzione di piede.
3. 3. Gruppo di batteria secondo la rivendicazio ne 1, in cui detta superficie di saldatura o di giun zione è caratterizzata da un elemento direttóre di energia per la saldatura ultrasonica a detto involucro interno.
4. 4. Gruppo di batteria secondo la rivendicazio ne 1, in cui detta superficie di saldatura è caratte rizzata da una parete atta a contenere detta batteria.
5. 5. Gruppo di batteria contenente almeno un elemento, caratterizzato da: un involucro esterno avente una superficie interna ed una parete sporgente da detta superficie interna ed atto a ricevere detti almeno uno elementi; una superficie di saldatura collocata su detto involucro esterno; e un involucro interno atto a coprire detta parete ed almeno un elemento, in cui detto involucro interno è saldato a detta superficie di saldatura di detto involucro esterno.
6. 6. Gruppo di batteria secondo la rivendicazio ne 5, in cui detta superficie di saldatura è caratte rizzata da un elemento direttore di energia per la saldatura ultrasonica a detto involucro interno.
7. 7. Gruppo di batteria contenente almeno un elemento, caratterizzato da: un involucro esterno atto a ricevere detti al meno uno elementi; un elemento direttore di energia posizionato lungo una superficie interna di detto involucro esterno; e un involucro interno atto ad incapsulare detti almeno uno elementi all'interno di detto involucro esterno; detto involucro interno avendo una porzione di piede posizionata su detto elemento dirette re di energia, detta porzione di piede essendo fissa ta per saldatura ultrasonica a detto elemento direttore di energia.
8. 8. Procedimento per formare un gruppo di batteria caratterizzato dalle seguenti operazioni: formare una superficie di unione o di saldata ra lungo una superficie interna di un involucro esterno; posizionare alméno un elemento dentro detta superficie di saldatura di detto involucro esterno del gruppo di batteria; incapsulare gli almeno uno elementi dentro detto involucro esterno con un involucro interno, lo involucro interno avendo una superficie di saldatura che corrisponde alla superficie di saldatura dello involucro esterno; e saldare la corrispondente superficie di sald£ tura dell involucro interno alla superficie di salda tura dell'involucro esterno.
9. 9. Gruppo di batterla secondo la rivendicazio ne 8, in cui detta operazione di saldatura della cor rispondente superficie di saldatura dell’involucro interno alla superficie di saldatura dell'involucro esterno è caratterizzata dal fornire una saldatura ultrasonica sul piede dell'involucro interno contro un elemento direttore di energia posizionato sulla i_n volucro esterno.
10. 10. Gruppo di batteria contenente almeno un elemento, caratterizzato da: un involucro esterno avente una parete sporgente da una sua superficie interna ed atto a riceve re detti almeno uno elementi; un elemento direttore di energia posizionato lungo una superficie interna di detto involucro esterno in adiacenza a detta parete; e un involucro interno formato con un materiale plastico termoformato che si conforma sostanzialmente alla sagoma di detta parete ed atto ad incapsulare detti almeno uno elementi di batteria in detto in volucro esterno; detto involucro interno avendo una porzione di piede disposta su detto elemento diretto re di energia, detta porzione di piede essendo salda ta per via ultrasonica a detto elemento direttore di energia.