专利名称：可利用备用尺寸的电池来工作的手电筒的制作方法
背景本发明一般涉及手电筒。
传统的手电筒包括外壳，其典型地在尺寸上设置成可包含两个或多个电池。外壳包括在外壳一端的带光源的头部组件，以及在与头部组件相反的手电筒另一端的端盖组件。外壳的在头部组件和端盖之间的中心部分保持住电池，并且可用作手电筒的把手。可将端盖组件以及在某些情形下将头部组件取下，以便插入电池。当插入充电的电池后，就可启动开关而在电池和光源之间形成电路，以便产生光。
传统的手电筒典型地设计成包含仅仅一种尺寸的电池，也就是说，具有相同直径和长度的电池。如果手电筒所需特定尺寸的电池无法得到，那么这些手电筒会导致不方便或造成问题。为了克服这一问题，已经研制出可容纳两个或多个不同尺寸电池的手电筒，这些设计允许通过两个串联的不同尺寸电池来形成电路。然而，当两个不同尺寸电池的端子相互接触时，这种设置可造成安全问题。例如，当两个电池中的较小电池所提供的电能耗尽时，两个电池中的较大电池继续充电，并且由于化学反应而在电池内产生内部气体。内部气体所产生的压力可导致电池流体从手电筒中泄漏出，并产生有害的情形。
在其它手电筒中，外壳足够大，以便包含不同尺寸的电池。电池根据电池的尺寸而设置在外壳内的单独隔室内，并且不同尺寸的电池在单独的电路上工作。例如，在具有大小设置成可容纳两个C尺寸电池和两个D尺寸电池的外壳的手电筒中，C尺寸电池和D尺寸电池可在单独的电路上操作手电筒。然而，问题在于，这种设计要求外壳比较大且笨重。
概要本发明的手电筒允许使用至少两个电池尺寸，只要一起使用的多个电池具有相同的实际尺寸。在本发明的一个实施例中，手电筒包括光源、外壳，以及至少两个处于外壳内的用于放置至少两个电池的电池位置。每一电池位置能够容纳至少两个电池的其中一个，其中至少两个电池中的每一个可具有不同的尺寸。手电筒还包括机电结构，当手电筒中的电池具有不同的尺寸时，该机电结构阻止将电池电连接至光源上的电路接通。
在一个实施例中，本发明的手电筒可包括开关，当手电筒中的电池具有不同尺寸时，该开关阻止将手电筒中的电池电连接至光源上的电路接通。开关例如可为两极、多位置式的开关。在另一示例实施例中，手电筒也可包括保持部件，其碰撞在电池上以便将它们保持就位于电池位置中。各电池位置可包括至少两个将与一个预定尺寸的电池相接触的电池触点。外壳内的电池触点可彼此间隔开，使得各触点可被相应预定尺寸的电池接触到。当手电筒中的至少两个电池具有基本上相同的实际尺寸时，开关可将电池触点电连接至光源上，并且当电池位置中的至少一个电池具有与其它电池不同的尺寸时，开关阻止将电池连接在光源上的电路接通。
在本发明的另一实施例中，手电筒包括与各电池位置相关联的片簧。每一片簧包括顶尖，其突出并进入各自的电池位置中。当电池处于电池位置中时，片簧的顶尖被电池的侧面移位。当这样移位时，每一片簧的活动端触点就与许多桥接导体中的一个形成接触。当处于电池位置中的电池具有相同尺寸时，桥接导体将片簧中的至少一个电连接至片簧中的第二个上。在这方面，通过片簧将电力加在手电筒的光源上，就可形成电路。如果两个或多个尺寸的电池置于电池位置中，那么就不会建立电路，因此，就可防止来自电池的电力到达光源。
附图简介通过参考以下附图，可以理解本发明。附图中的部件并未按比例绘制。另外，在附图中，相同的标号用来表示若干视图中的对应部分。
图1是根据本发明一个实施例的手电筒的分解透视图；图2是根据本发明一个实施例的图1所示手电筒的切开透视图；图3是根据本发明一个实施例的沿着图2中线3-3剖开的手电筒外壳的剖视图；图4是根据本发明另一实施例的手电筒的分解透视图；图5A和5B是根据本发明一个实施例的图4所示手电筒的具有电池托架的那一部分的透视图；图6是根据本发明一个实施例的图4所示手电筒的径向剖视图；图7A是根据本发明一个实施例的包含AA尺寸电池的图4所示手电筒的剖视图；图7B是根据本发明一个实施例的图7A所示手电筒中的电路的典型示意图；图8A是根据本发明一个实施例的包含C尺寸电池的图4所示手电筒的剖视图；图8B是根据本发明一个实施例的图8A所示手电筒中的电路的典型示意图；图9A是根据本发明一个实施例的包含D尺寸电池的图4所示手电筒的剖视图；图9B是根据本发明一个实施例的图9A所示手电筒中的电路的典型示意图；图10A和10B是根据本发明一个实施例的典型示意图，显示了图4所示手电筒中的电路断开，其中该手电筒包含不同尺寸的电池；
图11是根据本发明一个实施例的包含三个电池的手电筒的剖视图；图12是根据本发明一个实施例的包含四个电池的手电筒的剖视图；和图13A是根据本发明一个实施例的包含AA尺寸电池的手电筒的示意性剖视图；图13B是根据本发明一个实施例的图13A所示手电筒中的电路的典型示意图；图14A是根据本发明一个实施例的包含C尺寸电池的手电筒的示意性剖视图；图14B是根据本发明一个实施例的图14A所示手电筒中的电路的典型示意图；图15A是根据本发明一个实施例的包含D尺寸电池的手电筒的示意性剖视图；和图15B是根据本发明一个实施例的图15A所示手电筒中的电路的典型示意图。
详细描述图1是本发明一个示例性实施例中的手电筒100的透视分解图。手电筒100包括包含电池104，106的外壳102以及将在下文中介绍的其它手电筒构件，并且在第一端被头部组件108封闭，而在第二端被端盖组件110封闭。手电筒外壳102具有一般显示为圆柱形的形状，然而，若干形状，例如四边形或棱柱形横截面的形状，也是可以的。外壳102的中心部分112在尺寸上设置成可包含至少两个不同尺寸的电池，例如一对较小电池104，106，和一对较大电池105，107(如虚线所示)。外壳102也可在尺寸上设置成包含三个、四个或多个不同尺寸的电池。手电筒100包括机电结构，当置入外壳中的电池尺寸不同时，该机电结构防止点亮光源，并且将对其在下文中进一步描述。
头部组件108包括透镜114、反射器116、光源118和保持器120。保持器120是外壳的可拆下部分，其固定位外壳以及允许通往外壳内部。保持器120可包括形成于保持器内表面上的接合螺纹(未示出)，以便与形成于外壳102的中心部分的突出面上的相配螺纹122相接合。光源118可为多种光源中的一种，例如，包括但不限于白炽灯或发光二极管。头部组件108连接在包括壁124、弹簧126和前绝缘插座128在内的内部组件上，前绝缘插座128具有三个电池触点125，127，129(如虚线所示)。
端盖组件110可包括端盖130和后绝缘插座132。后绝缘插座132可包括凸台134，其配合在手电筒外壳102的凹槽136内，以防止当端盖组件110安装在外壳102上时后绝缘插座产生旋转。端盖组件110可包括内螺纹区138，其与形成于外壳102外表面上的相配螺纹相接合，使得端盖组件110可拆下，以便插入和从外壳102的中心部分中取出电池104，106。头部组件108和端盖组件110也可包括密封件(未示出)，例如O型圈，其设在保持器120和外壳102的中心部分之间以及端盖130和外壳102的中心部分之间的界面处，以便提供防水密封。
可选的是，电池104，106可通过外壳102中心部分中的小门(未示出)来够到，该小门可打开以便够到电池，而无需打开端盖组件110。小门可铰接在外壳上，例如，通过形成于小门上并且插入外壳中的孔中的合适凸起。
外壳102也可包括电池选择器面板138，其具有开关140。开关140的开关盒142具有槽口144，使得开关140可移动至与开关盒142内的多个触点(未示出)形成接触。开关140可在至少两个位置中移动，以便由此而接通为光源118提供电能的电路。开关140显示为沿着单一轴线移动至不同位置的可滑动开关，然而，开关140可以其它的运动方式而运动，例如旋转和双向运动。开关140控制是否形成了将电力从电池104，106施加给光源的闭合电路，如下所述。
电池选择器面板138指示开关140的三个位置，例如，两个AA电池、两个C电池和两个D电池，例如，用于可包含三个不同尺寸电池的手电筒100。当在选择器面板138上指示的开关位置对应于外壳102内的相同尺寸的电池时，手电筒100就可被接通并产生光。例如，当开关140定位在电池选择器面板138上的两个AA尺寸电池并且两个AA尺寸电池处于手电筒100内时，电力就从电池施加至光源118。如果开关140移动至指示某一尺寸的电池不同于电池外壳内102的尺寸电池时的位置，例如，电池选择器面板138指示两个AA电池和外壳102内的电池是两个D尺寸电池时，那么就不会形成闭合电路，并且没有电力从电池施加至光源118。然而，使用者可将开关140移动至对应于电池选择器面板138上的两个D尺寸电池的D位置，以便接通电路和启动光源118。同样，如果不同尺寸的两个电池置入外壳102中，那么不管开关位置如何，电路都不会形成闭路，因此手电筒100将保持断电。
可选地，开关140可包括另外的”断开”位置。在这种位置中，开关140不会将光源电连接至电池触点，因此手电筒100将一直保持断电。因此，在如图1的示例性实施例中所示的三位开关中，只要电池具有合适的尺寸，当开关140移动至在电池选择器面板上指示的四个可能位置中的三个时，就可以形成通过手电筒100的电路。
图2是根据本发明一个实施例的具有机电结构的图1所示手电筒100的纵向切开透视图。手电筒100的机电结构可包括前绝缘插座128、后绝缘插座132，以及外壳102的承座部分202，它们限定了电池隔室，该电池隔室具有用于放置电池104，106的第一电池位置204和第二电池位置206。各电池位置204，206在尺寸上设置成可容纳单个电池，并且该单个电池可为至少两种不同尺寸中的一个。也就是说，外壳102的至少两个电池位置204，206中的每一个都可包含一个两种或多种不同尺寸的电池，例如AAA、AA、C、D和其它尺寸的电池。
前绝缘插座124具有间隔开的至少两个电池触点。各电池触点125，127，129(图)定位成在其置入第一电池位置204时与一个电池相接触。后绝缘插座132具有至少两个间隔开的电池触点，例如，与第二电池位置206相关联的第一、第二和第三电池触点214，216，218，并且各电池触点定位成当其置入第二电池位置206时可接触一个电池。导电体条222可沿着外壳102纵向地延伸，以便将后电池触点214，216，218电连接至开关140。
手电筒100的机电结构也可包括开关140(图1)，其将光源118(图1)电连接至第一和第二电池位置204，206。也就是说，对于(图1)所述的开关140的各位置而言，开关140将光源118电连接至一个电池触点，例如电池触点125(图1)和214(图2)，在每一个第一和第二电池位置204，206中，其中电池触点中的每一个都定位成可接触到大致相同实际尺寸的第一和第二电池104，106。另外，当置入第一和第二电池位置204，206中的至少两个电池中的第一电池和这至少两个电池中的第二电池具有不同的尺寸时，开关140能够阻止将至少两个电池104，106电连接至光源118上的电路接通。
手电筒外壳102也可包括沿着外壳102长度延伸的多条凸棱220，其邻接在电池上，以便保持电池与前、后电池触点对准。凸棱220还可防止电池、例如圆柱形电池104，106沿着外壳102的内表面滚动。例如，凸棱220可间隔开一段距离，该距离大于手电筒100所容纳的最小尺寸电池、例如AA尺寸电池的直径，并且凸棱可间隔开一段距离，该距离大于手电筒100所容纳的中等尺寸电池、例如C尺寸电池的直径。
图3是根据本发明一个实施例的沿着图2中线3-3剖开的手电筒外壳的剖视图。前绝缘插座128的电池触点125，129可沿着相同的平面设置。电池触点之间的距离足够大，以确保处于第一电池位置中的电池104的正极端子的凸起302仅仅可接触一个电池触点208。或者，触点的一些其它物理设置可用于确保只有正确尺寸的电池才与每一电池触点形成接触。
后绝缘插座132可具有台阶状凹部304，306，308。各台阶状凹部包括一个电池触点，使得电池触点214，216，218二维地间隔开。触点214，216，218之间的间隔可防止更大尺寸电池、例如可为C尺寸电池的电池310(如虚线所示)的负极端子接触到预期用于更小尺寸电池106的电池触点214，并且确保第二电池位置206中的电池仅仅接触到一个电池触点，例如电池触点216。台阶状凹部的深度可变化，只要各台阶状凹部上的各电池触点的表面延伸至超出预期用于更小电池尺寸的电池触点的表面。台阶状凹部304，306，308可以是与圆柱形电池一起使用的圆柱形形状，以便有助于正确地定位电池，然而，台阶状凹部可为其它的形状，例如矩形、方形、棱柱形，例如用于配合其它类型电池的外形。
在一个备选实施例中，前绝缘插座可具有台阶状凹部，使得第一电池位置204的第一、第二和第三电池触点125，127，129二维地间隔开，后绝缘插座132的第一、第二和第三电池触点可基本上沿着同一平面设置。这种设置允许电池在相反方向上置入手电筒100中。在一个备选实施例中，除了后绝缘插座132之外，前绝缘插座128也可具有台阶状凹部。例如，前绝缘插座128的电池触点125，127可二维地间隔开并连接在台阶状凹部上，以防止更大实际尺寸电池的端子接触到预期用于更小尺寸电池的电池触点。绝缘插座132的每一台阶状凹部也可具有辅助凹部，其允许电池的正极端子接触电池触点，但阻止负极端子接触该电池触点。这种设计可防止电池的电池反向，在这种情况下，两个电池104的正极端子会彼此接触或者两个电池104，106的负极端子彼此接触。
前绝缘插座128可为活动的，并且可在外壳102内纵向地移动，使得至少两个电池、例如电池104，106可插入第一和第二电池位置204，206中，从而压缩弹簧126而形成可膨胀的电池隔室。也就是说，根据所插入的至少两个电池的长度，前绝缘插座128可被迫在向前方向312上朝向头部组件108，以便容纳第一和第二电池204，206的组合长度。一旦插入了第一和第二电池204，206，则前绝缘插座128就被弹簧126朝向后绝缘插座132而沿着向后方向推压在电池上，以确保分别贴靠在第一和第二电池的端子302和314上的接触力。
参见图3，手电筒100的机电结构也可包括保持部件316，其安装在外壳102内侧，并且可碰撞到电池并将电池保持贴靠在外壳102的壁上。保持部件316从外壳102上延伸出，并且可朝向外壳偏转，以便为插入手电筒外壳102中的各种尺寸电池提供调节。图3所示的保持部件316可为具有倾斜面318的柔性弹簧，其可在插入电池时朝向外壳102的内表面移动，并且可在取出电池104，106后移动离开外壳102。保持部件316可为施加作用力至两个或多个尺寸的至少一个电池上的多种机械机构中的一种。
图4是根据本发明另一实施例的手电筒400的分解透视图。手电筒400的机电结构可包括电池托架402，其设在外壳404内，以便包含至少两个电池，例如电池426，428(如虚线所示)。手电筒400的“接通”和“断开”功能可通过设在外壳404的电池选择器面板138上的开关140的运动来控制，如上所述。外壳404类似于如上所述的外壳102。手电筒400的外壳404包括带有光源118的头部组件108，其中，光源118例如可为白炽灯、一个或多个发光二极管，或者其它类型的光源。外壳404还包括端盖组件406，其可被旋拧下，以便电池托架402可从外壳404的中心部分408中拉出，以便装载或更换电池。电池托架402的后端410连接在端盖412上，并且端环414可围绕电池外壳自由端旋转，以便打开手电筒400。
针对图1所示手电筒100的外壳102所述的若干特征可包括在电池托架402中。手电筒400可包括限定了电池隔室的前绝缘插座416、后绝缘插座418和承座部分420，该电池隔室具有用于放置电池426，428的第一电池位置422和第二电池位置424。各电池位置在尺寸上设置成可容纳单个电池，并且该单个电池可具有至少两个不同尺寸中的一个。后绝缘插座418可为单独的隔室，其处于电池托架402中，或者可为电池托架402后端的一体式部件。后绝缘插座418可具有至少两个间隔开的电池触点，例如电池触点430，432，434，其可被与触点430，432，434相连的带台阶状凹部的表面二维地间隔开。台阶状凹部的细节可相同于如上所述针对手电筒100的示例性实施例中的电池触点214，216，218的台阶状凹部细节(见图3)。
与第一电池位置422相关联的前绝缘插座416包含三个彼此间隔开的电池触点440，442，444。这三个电池触点可沿着相同的平面设置，或者可二维地间隔开，关于其间隔和定向的细节也可相同于如上所述的手电筒100的示例实施例中的触点125，127，129(图1)。前绝缘插座416可在外壳内纵向地移动，以便提供沿着电池托架402的纵向运动，以便容纳不同尺寸电池。例如，比C和AA电池更长的D尺寸电池将在前绝缘插座416上施加作用力，并且将推压在弹簧448上，这就允许前绝缘插座416运动至更接近光源118。
电池托架402也可包括多个用作缓冲器的凸棱450，其沿着外壳404的长度延伸，以便保持电池与第一电池位置422的电池触点440，442，444和第二电池位置424的电池触点430，432，434对准。
图5A和5B是图4所示手电筒的透视图，显示了电池托架402的操作。手电筒400也可包括至少一个保持部件502，其安装在外壳404内，并且可施加作用力于电池426，428上，以便将其保持承靠在电池托架402的承座部分420(图4)上。保持部件502可具有至少一个臂504，其从外壳404上径向地枢轴转动，以便为插入手电筒外壳404中的各种尺寸的电池提供调节。铰链505可为弹簧加载式的，以便在臂504上产生向下的作用力。
在图5A中，当端盖组件406(图4)从外壳404上取下时，电池托架402沿着外壳404的纵轴线移动。当电池托架402被拉出外壳404时，电池托架402的倾斜边缘508运动至接合在保持部件502的臂504的边缘510上，从而导致臂504径向向上地摆动。图5B显示，一旦保持部件502的臂504提升，则电池托架可从外壳404中被进一步拉出。电池托架上的凸起(未示出)可配合在从外壳404的内表面上伸出的凸起上，以便阻止电池托架的运动。
一旦电池426，428、例如两个AA尺寸电池从电池托架402中取出，它们就可被两个C尺寸电池取代，并且可将电池托架402推入外壳404中。电池选择器面板138(图4)的开关(图4)可移动至两个C尺寸电池所示的位置，以便接通手电筒。前绝缘插座416具有凹部430(图4)，其可接受电池托架402的台肩434，以确保电池托架正确地回复就位。台肩434可支撑处在第一电池位置422中的电池426的外边缘，以防止电池的正极端子受损，例如在电池撞在前绝缘插座416上时。电池托架402与前绝缘插座416的相配也可确保前绝缘插座416的电池触点基本上垂直于电池并且前绝缘插座不会扭曲。
图6是图5A、5B所示手电筒400的径向剖视图，显示了与置入手电筒400的外壳404中的不同尺寸电池相接触的保持部件502的各种位置。保持部件502显示为施加作用力在电池428(如虚线所示)、例如AA尺寸电池上，其将电池保持承靠在电池托架402上。保持部件502的臂504被向下偏压至电池托架402的承座位置420达一段距离，而接触到承靠在第二电池触点432以下的电池428的纵向表面。保持部件502可连接在外壳404上，并且可沿着铰链602旋转。铰链505可包括偏动弹簧或任何其它允许保持部件旋转的机械机构。
如上所述，当电池托架402从外壳404中伸出(图5B)时，电池、例如更小尺寸电池如AA尺寸电池可利用保持部件502的臂504向上延伸而被取出，而更大的第二尺寸电池例如C尺寸电池可被置入电池托架402中。当电池托架被推入外壳404中使得电池托架402的倾斜边缘508(图5A)被推动而经过且越过保持部件502的臂504时，保持部件的臂就可下落而碰撞在位于第三电池触点434以下的第二尺寸电池506(如虚线所示)上。保持部件的臂可下落较短的一段距离，以便施加作用力在可置入电池托架402中的第三尺寸电池508如D尺寸电池(如虚线所示)的纵向表面上。被向下偏压的保持部件502的臂504的自然位置设置成使得臂504与电池承座位置420之间的距离大约等于手电筒400所容纳的最小尺寸电池的直径。臂可从其自然位置开始旋转，而旋转一段大至相当于手电筒400所容纳的最大尺寸电池的直径的距离。臂504可弯曲而与圆柱形电池的外形相匹配，然而，所述臂可具有备选的截面形状，以用于不同形状的电池。
图7A是图4所示手电筒400中的电池托架402的纵剖视图，此时第一尺寸电池、例如手电筒400所容纳的最小尺寸电池中的两个定位在电池托架402的第一和第二电池位置422，424中。第一尺寸电池426，428定位在前绝缘插座416和后绝缘插座418之间，并且接触到第一电池位置中的电池触点440和第二电池位置中的第一电池触点430。保持部件502对电池施加作用力。
图7B是示意性电路图，显示了当电池插入手电筒400的相应第一电池位置422和第二电池位置424中时，电路如何可通过电池426，428、开关140和光源118来接通。电路可这样来建立，即从第一电池426的一个端子通过第一电池位置422的第一电池触点440，通过导电体702而到达开关140，然后通过另一导电体704而到达光源118。在经过光源118之后，电路通过另一导电体706而到达开关140，然后通过另一导电体708而到达可与第二电池428形成接触的第二电池位置422的第一电池触点430。开关140的启动可接通或断开电路，这就允许电流经过光源，从而接通或断开手电筒。
图8A是图4所示手电筒400的电池托架402的纵剖视图，此时第二尺寸电池、例如手电筒400所容纳的中等尺寸电池中的两个定位在第一和第二电池位置422，424中。这两个第二尺寸电池802，804接触到第一电池位置422中的第二电池触点442和第二电池位置434中的第二电池触点432。可见图8A，中等尺寸电池804的直径阻止它与安装在后绝缘插座418最下方凹部上的触点430形成接触。另外，电池804的直径不足以接触到第二电池位置的触点434。
图8B是一种电路的示意性电路图，当电池分别地插入第一电池位置422和第二电池位置424中时，该电路可通过电池802，804、开关140和光源118而建立起来。例如，当两个中等尺寸电池置入第一和第二电池位置中时，就可建立起通过电池802，804、开关140和光源118的电路，以便接通手电筒。开关140要求第一电池位置422的第二电池触点442与第二电池位置424的第二电池触点432形成电连接。因此，定位在第一和第二电池位置422，424中的电池必须接触到第二电池触点442，432，以便提供电力至光源。
图9A是手电筒400的电池托架402的纵剖视图，该手电筒400包含两个第三尺寸电池，例如可被手电筒400容纳的最大尺寸电池。第三尺寸电池902，904接触到第一电池位置422中的第三电池触点444并且接触到第二电池位置424中的第三电池触点434。可见图9A，第三尺寸电池的圆周防止它穿入后绝缘插座的其它凹部中达任何较大深度，使得它不会与第一和第二触点430，432形成接触。
在图9B中，开关140要求第一电池位置422的第三电池触点444与第二电池位置424的第三电池触点434形成电连接。因此，定位在第一和第二电池位置中的电池必须与第三电池触点444，434相接触，以便提供电力至光源。
开关140独立地连接在第一电池位置422的第一、第二和第三电池触点440，442，444上，并且连接在第二电池位置424的第一、第二和第三电池触点430，432，434上。导电体条222(图2)可纵向地定位在电池托架402和外壳404之间，以便将与第二电池位置424相关联的第一、第二和第三电池触点430，432，434电连接至开关140。三个另外的触点(未示出)可将与第一电池位置422相关联的第一、第二和第三电池触点440，442，444电连接至开关140。
应当理解，针对手电筒400在示意性电路图(图7B、8B、9B)中如上所述的电路也适用于图1、图2和图3的手电筒100。
图10A和10B是示意性电路图，其显示了当两个不同尺寸的电池位于手电筒100，400中时，防止电路接通的方式。在图10A中，第一尺寸电池、例如小号AA电池被置入第一电池位置422中，而另一不同尺寸的电池、例如大号D电池被置入第二电池位置424中。开关140防止第一电池位置422的第一电池触点440与第二电池位置424的第三电池触点434之间的电路接通。因此，就不能在电池1002，1004与光源118之间形成电路接通，手电筒100，400保持断开。同样，在图10B中，另一尺寸电池1006、例如中等C尺寸电池被置入第一电池位置422中，而D电池保持在第二电池位置424中。同样，开关140防止第一电池位置422的第二电池触点442与第二电池位置424的第三电池触点434之间的电路接通，并且不能在电池1004，1006、开关140和光源118之间建立起电路。
如上所述针对手电筒100，400的示例性实施例(图1和图4)具有机电结构，其包括开关140、第一电池位置中的至少两个电池触点以及第二电池位置中的至少两个电池触点。当电池中的至少一个具有与另一个不同的实际尺寸时，开关140能够防止电路将光源118和这至少两个电池相连起来。合适的开关140可为任何开关，例如双极开关，其可移动至两个或多个位置，并且当设在手电筒内的电池中的至少一个不同于其它电池时，该开关能够防止在电池和光源之间建立起电路。
图11是根据本发明另一实施例的手电筒的剖视图。手电筒1100的机电结构可类似于手电筒400(图4)，然而，电池托架1102具有位于外壳1104内的第一、第二和第三电池位置1108，1110，1112，并且各电池位置能够容纳至少两个不同尺寸电池中的一个。电池托架1102可包括绝缘插座1106，其如图所示设在第一电池位置和第二电池位置1110之间。在一个备选实施例中，绝缘插座1106可设在第二电池位置1110和第三电池位置1112之间。绝缘插座1106如图所示将电池1105与1107分隔开，使得三个电池中的至少两个无法相互物理接触。
绝缘插座1106可具有至少两个电池触点，例如面向第一电池位置1108的电池触点1114，1116，1118，以及面向第二电池位置1110的电池触点1120，1122，1124。电池触点1114，1116，1118，可被带台阶状凹部的表面二维地间隔开，以确保第一电池位置中的每一个不同尺寸的电池仅仅接触到一个电池触点。电池触点、例如安装在绝缘插座中的电池触点1130，1132，1134以及安装在绝缘插座1146中的电池触点1140，1142，1144的设置，可类似于绝缘插座418的电池触点430，432，434(图4)以及如上所述用于手电筒400的绝缘插座416的电池触点440，442，444(图4)的设置。也就是说，每一个触点可二维地间隔开，并且安装在可被预定尺寸电池接触到的凹部中。绝缘插座1106也可为活动的插座，使得当电池1105，1107，1109插入电池托架1102中时，绝缘插座1106可连同弹簧1120一起移动，以便适应电池的不同组合长度。
在图12中，电池托架1202具有处于外壳1204内部的四个电池位置，并且各电池位置能够容纳至少两个不同尺寸电池中的一个。电池托架1202可包括绝缘插座1206，其如图所示处在第二电池位置1208和第三电池位置1210之间。绝缘插座1206可与图11所示的绝缘插座相同。手电筒1100和1200也可包括保持部件1130，1230，其可以是可碰撞在电池上的任何机构，包括但不限于保持部件316(图3)和502(图5A)。
在图11和图12中，开关140可如上所述在两个或多个位置中运动，以便当电池具有相同尺寸时，在三个和四个电池位置处将光源电连接至电池触点上。当其中一个电池的尺寸在实际尺寸上与其它电池不同时，开关140还阻止将这三个或四个电池连接至光源118上的电路接通。
参见图13A，显示了根据本发明另一实施例的手电筒1300的机电结构的各种构件的侧视图。手电筒1300包括外壳1303(如虚线所示)，其类似于如上所述的外壳404(图4)。在外壳1303内限定了其中可放置电池1307，1308的电池位置1305，1306。在这方面，手电筒1300包括头部组件1309，头部组件1309包括光源1313。光源1313例如可为灯泡，一个或多个发光二极管，或者其它光源。手电筒1300包括绝缘插座1316。第一电池触点1319安装在前绝缘插座1316上。前绝缘插座1316可在结构上类似于例如参见图1和图4如上所述的绝缘插座128，416，不同之处在于，第一电池触点1319是单个触点，其与全部电池1307，1308的电极形成接触，而与它们的尺寸无关。
绝缘插座1316连接在弹簧1323上，弹簧1323又与头部组件1309相配合。第一电池触点1319电连接至也具导电性的弹簧1323上。弹簧1323又电连接至光源1313上。结果，第一电池触点1319电连接至光源1313上。
手电筒1300还包括一对片簧1326。各片簧1326与电池位置1305，1306中的相应一个相关联。尽管显示了两个片簧1326和两个电池位置1305，1306，但是可以理解，可以设置多于两个的电池位置，其中每一片簧1326的相应片簧顶尖1329突出并进入其相应的电池位置1305，1306中。
每一片簧1326都是导电的，并且同时包括固定端触点1331和活动端触点1333。在这方面，对于各片簧1326而言，活动端触点1333可沿着与相应片簧1326相关联的外壳1303内的纵轴线而移动，如下所述。其中一个片簧1326的固定端触点1331在手电筒1300的后端电连接至第二电池触点1336上。同样，其它片簧1326的固定端触点1336通过导电体1339和开关1341而电连接至光源1313。导电体1339例如可为金属条或其它导电元件。或者，开关1341可定位在回路上的一些其它点处，并且导电体1339可从各自的固定端触点1336穿过头部组件而直接连接至光源1313。开关1341例如可为按钮。
手电筒1300还包括许多桥接导体1343。桥接导体1343的末端终止于桥接触点1346。各桥接触点1346定位成当端触点1333沿着纵轴线移动时，可沿着其中相应一个片簧1326的纵轴线而与其中一个活动端触点1333形成电接触，如下所述。
上述手电筒1300的以上构件提供了机电结构的图示，当两个不同尺寸的电池1307，1308置入各自的电池位置1305，1306中时，所示机电结构可阻止将至少两个电池1307，1308电连接至光源1313上的电路接通。在这方面，使用者通过如上所述地取下手电筒的端盖而将电池1307，1308放入手电筒1300中。由于片簧1326的压缩和桥接触点1346的布置，因此就建立了从光源通过弹簧1323、第一触点139、电池1307，1308、第二触点1336、片簧1326、其中一个桥接导体1343、导电体1339和开关1341并回到光源133的电路。电池1307的尺寸确定了片簧1326的顶尖1329的位移，并且最终确定了通过哪一个桥接导体1343来建立起电路。
也就是说，当电池1307，1308定位在电池位置1305，1306中时，各电池1307，1308的侧面就与片簧中相应一个的顶尖1329形成接触。电池的定位导致施加在每一片簧1326的顶尖1329上的作用力使顶尖1329发生移位。
每一片簧1326的顶尖1329的移位导致与其相关联的活动端触点1333沿着相应片簧1326的纵轴线移动。假定各电池具有给定的尺寸(即预定的直径)，那么，每一导电片簧1326的顶尖1329就针对每一种电池1307而移位一段与手电筒1300相适应的预定距离。因此，对于置入电池位置1305，1306中的每一种电池1307，1308，活动端触点1333沿着其相关片簧1326的纵轴线移动一段相应的预定距离。
桥接导体1346定位成可确保只有当电池1307具有相同尺寸时，才会建立起电路。也就是说，桥接导体1346就定位成使得当相应导电片簧1326的顶尖1329由于在每一电池位置1305，1306中放置了相同的尺寸电池1307，1308而移位了一段相同的预定距离时，桥接导体1343中的一个将片簧1326彼此电连接。各顶尖1329可移动的每一预定距离与电池类型中相应一种电池的尺寸相关联，这些电池类型的尺寸与手电筒1300相适应，例如尺寸AAA、AA、C、D或其它尺寸。
因此，如果两个或多个尺寸的电池置入电池位置1305，1306中，则不会建立起电路。因此，就可防止电力从电池1307，1308到达光源1313。在这方面，手电筒1300包括机电结构，当电池中的至少两个具有不同尺寸时，该机电结构阻止将电池1308电连接至光源1313的电路接通。在这方面，电池1307，1308可为任何预定的尺寸，例如本领域普通技术人员一般所知的上述AAA、AA、C和D尺寸。
另外，当没有电池1307，1308置入手电筒1300中时，每一片簧1326都偏置成使得其各自的活动端触点1333与其中一个桥接导体1343的桥接触点1346形成电接触，从而建立起如上所述的电路。在这方面，每一片簧1329的顶尖1329处于合适的位置，以便接触到可用于手电筒1300中的最小电池的侧面。最小电池例如可为AA尺寸电池或一些其它尺寸的电池。因此，与手电筒1300相适应的最小电池1307，1308实际上可以不移动任何片簧1326的顶尖1329。
另外，绝缘插座1316可沿着手电筒1300的纵轴线双向地移动，以便适应不同类型电池1307的不同长度。弹簧1323在绝缘插座1316上施加作用力，以便压缩电池1307，1308，从而确保在第一和第二电池触点1319，1336之间形成良好的电接触。
参见图13B，显示了手电筒1300的机电结构的各种构件的顶视图。该顶视图更清楚地显示了与每一个相应片簧1326相关联的纵轴线1349。图13A和图13B的视图提供了当两个最小尺寸的电池置入根据本发明一个实施例的电池位置1306中时，手电筒1300中的机电结构的状态的图示。在这方面，片簧1326处于偏置状态，其中与其相关的活动端触点1333没有任何移位。
来看图14A和图14B，显示了根据本发明一个实施例的当两个中等尺寸电池置入电池位置1306中时手电筒1300中的机电结构的状态的图示。在这方面，片簧1326被压缩，使得活动端触点1333与桥接导体1343中的一个中间桥接导体形成电接触。
参见图15A和图15B，显示了根据本发明一个实施例的当与手电筒1300相适应的两个最大尺寸电池置入电池位置1306中时手电筒1300中的机电结构的状态的图示。在这方面，片簧1326被压缩，使得活动端触点1333与具有桥接触点1346的桥接导体1343形成电接触，其中桥接触点1346定位在活动端触点1331的沿着相应片簧1326纵轴线的最大位移处。
另外，可以理解，可以设置两个以上的电池位置1305，1306，其中各电池位置包括相应的片簧1326。在这种情况下，中间桥接导体1343将用来提供经过其中所包含每一片簧1326的连续电通路。
尽管已参考某些实施例来显示并介绍了本发明，但是很显然，本领域的技术人员在阅读并理解了本说明书之后可以想到许多等效的设置和修改。本发明包括所有这些等效设置和修改，并且仅由所附权利要求的范围来限定。
权利要求
1.一种手电筒，包括光源；外壳；至少两个电池位置，其位于所述外壳内以用于放置至少两个电池，每一所述电池位置都能够容纳所述至少两个电池中的一个电池，所述至少两个电池中的一个电池具有至少两个不同尺寸中的一个尺寸；和机电结构，当所述至少两个电池中的第一电池和所述至少两个电池中的第二电池具有不同的尺寸时，所述机电结构阻止将所述至少两个电池电连接至所述光源上的电路接通。
2.根据权利要求1所述的手电筒，其特征在于，所述机电结构包括开关，当所述至少两个电池中的第一电池的尺寸不同于所述至少两个电池中的第二电池的尺寸时，所述开关阻止将所述至少两个电池电连接至所述光源上的电路接通。
3.根据权利要求2所述的手电筒，其特征在于，所述机电结构包括至少两个第一电池触点，其与所述至少两个电池位置中的第一电池位置相关联；和至少两个第二电池触点，其与所述至少两个电池位置中的第二电池位置相关联。
4.根据权利要求3所述的手电筒，其特征在于所述至少两个第一电池触点中的第一个和所述至少两个第二电池触点中的第一个定位成与第一预定尺寸的第一电池相接触；和所述至少两个第一电池触点的第二个和所述至少两个第二电池触点的第二个定位成与第二预定尺寸的第二电池相接触。
5.根据权利要求4所述的手电筒，其特征在于，所述开关还包括第一位置，其将所述至少两个第一电池触点中的所述第一个和所述至少两个第二电池触点中的所述第一个电连接至所述光源；和第二位置，其将所述至少两个第一电池触点的所述第二个和所述至少两个第二电池触点的所述第二个电连接至所述光源。
6.根据权利要求5所述的手电筒，其特征在于，还包括所述至少两个第一电池触点中的第三个，其与所述至少两个电池位置中的所述第一个相关联；所述至少两个第二电池触点中的第三个，其与所述至少两个电池位置中的所述第二个相关联；所述至少两个第一电池触点中的所述第三个和所述至少两个第二电池触点中的所述第三个定位成与第三预定尺寸的第三电池相接触；和所述开关包括第三位置，其将所述至少两个第一电池触点中的所述第三个和所述至少两个第二电池触点中的所述第三个电连接至所述光源。
7.根据权利要求1所述的手电筒，其特征在于，所述机电结构还包括位于所述外壳内的保持部件，当所述至少两个电池定位在所述至少两个电池位置中时，所述保持部件能够碰撞在所述至少两个电池上。
8.根据权利要求7所述的手电筒，其特征在于，所述保持部件包括弹簧，其在所述外壳和所述至少两个电池位置之间延伸。
9.根据权利要求7所述的手电筒，其特征在于，所述保持部件包括活动臂，其在所述外壳和所述至少两个电池位置之间围绕轴线枢轴转动。
10.根据权利要求1所述的手电筒，其特征在于，所述机电结构包括设在所述外壳内的电池托架。
11.根据权利要求10所述的手电筒，其特征在于，所述电池托架可在所述外壳内纵向地移动，并且可移动至所述外壳外部的位置。
12.根据权利要求11所述的手电筒，其特征在于，所述机电结构还包括位于所述外壳内的保持部件，当所述至少两个电池定位在所述至少两个电池位置中时，所述保持部件能够碰撞在所述至少两个电池上；和当所述电池托架纵向地移动时，所述保持部件可朝向和离开所述至少两个电池位置而移动。
13.根据权利要求3所述的手电筒，其特征在于，与所述至少两个电池位置中的第一电池位置相关联的所述至少两个第一电池触点处在基本相同的平面内。
14.根据权利要求13所述的手电筒，其特征在于，与所述至少两个电池位置中的所述第一电池位置相关联的所述至少两个第一电池触点安装在可在所述外壳内纵向移动的绝缘插座上。
15.根据权利要求3所述的手电筒，其特征在于，与所述至少两个电池位置中的所述第二电池位置相关联的每一个所述至少两个第二电池触点二维地间隔开。
16.根据权利要求15所述的手电筒，其特征在于，至少两个第二电池触点各自定位成用于分别阻止电接触到与每一所述至少两个第二电池触点的相关预定尺寸不同尺寸的电池。
17.根据权利要求16所述的手电筒，其特征在于，每一所述至少两个第二电池触点定位成用于阻止与任何尺寸的电池的正极端子形成接触。
18.根据权利要求17所述的手电筒，其特征在于，所述至少两个第二电池触点安装在具有至少两个台阶状凹部的后绝缘插座上，所述至少两个第二电池触点中的一个电池触点安装在各所述至少两个台阶状凹部上。
19.根据权利要求18所述的手电筒，其特征在于，所述后绝缘插座还包括电池托架的在所述外壳内的一部分。
20.根据权利要求16所述的手电筒，其特征在于，所述开关是两极、三个位置式的开关。
21.根据权利要求2所述的手电筒，其特征在于，所述机电结构还包括电池托架，其限定了第一电池位置、第二电池位置和第三电池位置。
22.根据权利要求21所述的手电筒，其特征在于，所述电池托架包括设在电池位置中的第一和第二电池位置之间的绝缘插座。
23.根据权利要求22所述的手电筒，其特征在于，所述手电筒包括与所述第一电池位置相关联的至少两个第一电池触点；与所述第二电池位置相关联的至少两个第二电池触点；与所述第三电池位置相关联的至少两个第三电池触点；所述至少两个第一电池触点中的第一个、所述至少两个第二电池触点中的第一个以及所述至少两个第三电池触点中的第一个定位成接触到第一预定尺寸的第一电池；和所述至少两个第一电池触点中的第二个、所述至少两个第二电池触点中的第二个以及所述至少两个第三电池触点中的第二个定位成接触到第二预定尺寸的第二电池。
24.根据权利要求23所述的手电筒，其特征在于，所述开关还包括第一位置，其将所述至少两个第一电池触点中的所述第一个和所述至少两个第二电池触点中的所述第一个电连接至所述光源；和第二位置，其将所述至少两个第一电池触点的所述第二个和所述至少两个第二电池触点的所述第二个电连接至所述光源。
25.根据权利要求1所述的手电筒，其特征在于，所述机电结构还包括至少两个片簧，所述至少两个片簧中的每一个与所述电池位置中的相应一个相关联。
26.根据权利要求25所述的手电筒，其特征在于，所述至少两个片簧中每一个的顶尖突出并进入其中一个所述电池位置中。
27.根据权利要求1所述的手电筒，其特征在于，所述机电结构还包括电连接至所述光源的电池触点。
28.根据权利要求27所述的手电筒，其特征在于，所述电池触点安装在活动的绝缘插座上。
29.根据权利要求28所述的手电筒，其特征在于，所述电池触点通过导电弹簧而连接至所述光源。
30.根据权利要求25所述的手电筒，其特征在于每一个所述片簧还包括导电片簧；所述导电片簧中的一个连接至第一电池触点；和所述导电片簧中的第二个电连接至所述光源。
31.根据权利要求30所述的手电筒，其特征在于，所述导电片簧中的所述第二个通过开关而电连接至所述光源。
32.根据权利要求25所述的手电筒，其特征在于，每一个所述片簧还包括导电片簧，并且所述机电结构还包括至少两个桥接导体，每一所述桥接导体具有一对桥接触点，其中，当每一个所述导电片簧的顶尖移位了多种预定距离中的一种时，所述桥接导体之一将所述导电片簧中的第一导电片簧与所述导电片簧中的第二导电片簧电连接起来。
33.根据权利要求32所述的手电筒，其特征在于，每一所述预定距离与所述至少两个电池中的相应一个电池的尺寸相关联。
34.根据权利要求25所述的手电筒，其特征在于，每一所述至少两个导电片簧还包括一对端触点，其中各导电片簧的顶尖的压缩导致所述端触点中的一个触点相对于所述端触点中的其它触点而在公共平面中产生移位。
35.一种手电筒，包括光源；外壳；至少两个电池位置，其位于所述外壳内以用于放置至少两个电池，每一所述电池位置都能够容纳至少两个预定尺寸的所述至少两个电池中的一个电池；至少两个第一电池触点，其与所述至少两个电池位置中的第一电池位置相关联；和至少两个第二电池触点，其与所述至少两个电池位置中的第二电池位置相关联；和开关，当所述至少两个电池中的第一电池与所述至少两个电池中的第二电池具有不同的尺寸时，所述开关阻止将所述至少两个电池电连接至所述光源上的电路接通。
36.根据权利要求35所述的手电筒，其特征在于所述至少两个第一电池触点中的第一个和所述至少两个第二电池触点中的第一个定位成接触到第一预定尺寸的第一电池；和所述至少两个第一电池触点中的第二个和所述至少两个第二电池触点中的第二个定位成接触到第二预定尺寸的第二电池；和其中，所述开关还包括第一位置，其将所述至少两个第一电池触点中的所述第一个和所述至少两个第二电池触点中的所述第一个电连接至所述光源；和第二位置，其将所述至少两个第一电池触点的所述第二个和所述至少两个第二电池触点的所述第二个电连接至所述光源。
37.根据权利要求36所述的手电筒，其特征在于，与所述至少两个电池位置中的所述第二个电池位置相关联的每一个所述至少两个第二电池触点都二维地间隔开。
38.根据权利要求37所述的手电筒，其特征在于，所述手电筒还包括位于所述外壳内的保持部件，当所述至少两个电池定位在所述至少两个电池位置中时，所述保持部件能够碰撞在所述至少两个电池上。
39.根据权利要求38所述的手电筒，其特征在于，所述手电筒还包括设在所述外壳内的电池托架，所述电池托架能够在所述外壳内纵向地移动，并且可移动至所述外壳外部的位置。
40.一种手电筒，包括光源；外壳；至少两个电池位置，其位于所述外壳内以用于放置至少两个电池，每一所述电池位置都能够容纳所述至少两个电池中的一个电池，所述至少两个电池中的一个电池具有至少两个不同尺寸中的一个尺寸；和一种机构，当所述至少两个电池中的第一电池和所述至少两个电池中的第二电池具有不同的尺寸时，所述机构阻止将所述至少两个电池电连接至所述光源上的电路接通。
41.根据权利要求40所述的手电筒，还包括用于对处在所述至少两个电池位置中的所述至少两个电池施加作用力以保持所述电池处于承座位置中的机构。
42.一种手电筒，包括光源；外壳；至少两个电池位置，其位于所述外壳内以用于放置至少两个电池，每一所述电池位置都能够容纳所述至少两个电池中的一个电池，所述至少两个电池中的一个电池具有至少两个不同尺寸中的一个尺寸；至少两个导电片簧，每一所述至少两个导电片簧都与所述电池位置中的相应一个相关联，其中，每一所述至少两个导电片簧的顶尖突出并进入所述电池位置的相应一个电池位置中，其中，所述导电片簧中的一个连接至第一电池触点，并且所述导电片簧中的第二个电连接至所述光源；和至少两个桥接导体，每一所述桥接导体具有一对桥接触点，其中，如果每一所述导电片簧的顶尖被所述至少两个电池中的一个电池移动，则所述桥接导体中的一个就将所述导电片簧中的第一个与所述导电片簧中的第二个电连接起来，并且所述至少两个电池具有相同的尺寸，从而当所述至少两个电池中的第一电池与所述至少两个电池中的第二电池具有不同的尺寸时，阻止将所述至少两个电池连接至所述光源的电路接通。
全文摘要
提供了手电筒的各种实施例。在一个代表性实施例中，手电筒(100)包括光源、外壳(102)和设在外壳内的至少两个电池位置(204，206)。外壳内的各电池位置可容纳至少两个电池(104，106)中的至少一个，每一电池可具有不同的尺寸。手电筒还包括机电结构(316)，当手电筒中的至少两个电池中的一个与另一个具有不同的尺寸时，该机电结构可阻止将电池电连接至光源上的电路接通。
文档编号H01M2/10GK1890504SQ200480036222
公开日2007年1月3日 申请日期2004年12月3日 优先权日2003年12月8日
发明者D·A·福尔特, R·H·查普曼, S·W·奥西基, D·R·达尔顿 申请人:永备电池有限公司