Funkuhr-Werk

Abstract

 Ein Funkuhr-Werk (11), insbesondere zum Einbau in ein Armbanduhren-Gehäuse, soll derart ausgelegt werden, daß bei der Gehäusegestaltung keine Rücksichten genommen werden müssen auf den elektrischen und mechanischen Anschluß einer außerhalb oder am Gehäuse angeordneten Spule (27) einer magnetischen Langwellen-Antenne für den Empfang codierter absoluter Zeitinformationen. Dafür wird das Werk (11) als (gegebenenfalls bis auf die Energieversorgung) autark-funktionstüchtige Baugruppe erstellt, die dadurch vor dem Gehäuseeinbau ohne Hilfsmaßnahmen vollständig auf ordnungsgemäße Funktion geprüft werden kann und für die auf beliebige Uhrgehäuse-Ausgestaltungen zurückgegriffen werden kann, insoweit ihre Materialwahl keine zu starke elektrische Abschirmung erbringt. Bei diesem Werk (11) dient der Antennen-Ferritkern selbst als Werkplatte (12), in die dickere Funktionskomponenten wie insbesondere das Zeigerwerk (13) einer elektro-mechanischen Analoganzeige eingesenkt werden, während dünnere Funktionskomponenten wie insbesondere Leiterbahnen (25), Schaltkreise (15) und optronische Anzeigemodule (31) unmittelbar auf die Oberfläche dieses plattenförmigen Antennenkerns aufgebracht werden können. Maßhaltige Einsenkungen (19), wie sie insbesondere zur Lagerung des Zeigerwerks (13) erforderlich sind, werden durch Präzisionsschliff in den Ferritkörper der Werkplatte (12) eingebracht; oder eine in einen pulvermetallurgischen Ferrit-Spritzgußkörper eingeformte Einsenkung (19) wird mit einem Kunststoff-Präzisions-Gußteil (19') bestückt.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Funkuhr-Werk gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

[0002] Das gattungsgemäße Werk ist aus der EP 0 242 717 A2 bekannt. Innerhalb eines Uhrgehäuses aber außerhalb des Aufbaus des elektro-mechanischen Werks ist der Ferritstab mit der Spule einer magnetischen Langwellen-Antenne angeordnet und über ein flexibles zweiadriges Kabel an den fest abgestimmten Empfänger für Demodulation von binär codierten Zeittelegrammen angeschlossen. Diese Zeittelegramme liefern eine aktuelle absolute Zeitinformation, aufgrund derer die Anzeige, beispielsweise die Zeigerstellung einer elektro-mechanischen Analoganzeige, überprüft und erforderlichenfalls korrigiert wird, wie etwa in der US-PS 4,645,357 näher beschrieben.

[0003] Bei sehr kleinen Funkuhren, wie etwa Funkarmbanduhren ist es bekannt (DE-GM 88 15 967), die magnetische Langwellen-Antenne nicht nur außerhalb des Werkes sondern sogar außerhalb des das Werk aufnehmenden Uhrengehäuses anzuordnen, dort in dem an das Uhrgehäuse angelenkten Armband. Das schränkt allerdings die Freizügigkeit bei der gestalterischen Auslegung des Armbandes ein. Diese Einschränkungen gelten entsprechend für das Uhrengehäuse, wenn dieses gemäß EP 0 382 130 A2 aus Ferrit als Antennenkern und gleichzeitig als Gehäuse zur Aufnahme des eigentlichen Werkes ausgebildet wird. Insbesondere wird der Aufbau des Armbanduhrengehäuses komplizierter, und sichere elektrische Anschlüsse zwischen der vom Gehäuse getragenen Spule und einer im Gehäuse angeordneten Schaltung sind recht aufwendig und teuer.

[0004] In Erkenntnis dieser Gegelegenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Werk für eine kleine, insbesondere als Armbanduhr ausgestaltbare, Funkuhr zu schaffen, bei der die gestalterische Freiheit des Gehäuses gewahrt bleibt und Anschluß-Komplikationen vermieden sind.

[0005] Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß im wesentlichen dadurch gelöst, daß das gattungsgemäße Werk nach dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt ist.

[0006] Nach dieser Lösung dient ein plattenförmiger Ferritantennenstab selbst als Werkplatte, Schaltungsträger und Antennenspulenkörper und stellt somit bereits ein voll funktionstüchtiges Uhrwerk dar, das im Zuge des Einbaus in ein Uhrgehäuse aus elektrisch nicht abschirmendem Material lediglich noch an eine Stromquelle (Primärbatterie bzw. elektro-chemischer oder elektro-physikalischer Speicher zur Pufferung im Falle eines Betriebes mit Solarzellen) angeschlossen zu werden braucht. Hinsichtlich der Ausgestaltung des Uhrwerks selbst sind keine konstruktiv kritischen Rücksichten mehr zu nehmen auf den Anschluß einer externen oder am Gehäuse angeordneten Antenne, weil diese nun bereits integraler Bestandteil des Werkes ist. Auch eine gesonderte Leiterplatte entfällt.

[0007] Im Interesse hohen Antennengewindes wird das durch die Abmessungen der Werkplatte vorgegebene Volumen des Ferritkörpers nur so weit ausgehöhlt, als unbedingt zur Aufnahme höher auftragender Komponenten wie des Räderwerks mit Antriebsmotor, eines zeithaltenden Schwingquarzes und gegebenenfalls eines Antennenkreis-Abgleichkondensators erforderlich.

[0008] Flache Komponenten wie Flüssigkristall-Displays und nichtgekapselte integrierte Schaltkreise (Dies) werden ohne Zwischenlage einer Schaltungsplatine unmittelbar auf die Werkplatte, also auf die Ferritkern-Oberfläche montiert (geklebt) und über fortschrittliche Verbindungstechniken wie beispielsweise Flip-Chip-Bonding mit den Leiterbahnen verbunden, die ebenfalls unmittelbar (erforderlichenfalls unter Zwischenlage einer Isolierschicht) in Dick- oder in Dünnschichttechnik auf die Ferritoberfläche aufgebracht sind und dort gewissermaßen ein dreidimensionales Leiterbahnen-Netzwerk ausbilden, indem sie beispielsweise zum Anschluß des Werk-Motors der Werkplatten-Oberflächen-Profilierung folgen. Die Einsenkungen zur Aufnahme dickerer Komponenten können mit der notwendigen Präzision - insbesondere im Hinblick auf die Lagerung der Zeigerwerks-Räder - in den plattenförmigen harten Ferritkörper eingeschliffen werden. Es kann aber auch eine Grobkontur im pulvermetallurgischen Spritzgußverfahren hergestellt und dieses dann durch Schleif-Nachbearbeitung auf die erforderliche Maßgenauigkeit gebracht werden, oder in die Spritzguß-Grobkontur der Werkplatte wird ein dünnes Kunststoff-Präzisionsgußteil eingelegt.

[0009] Die als Spulenkörper wirkende Einschnürung kann gegen die Zeigerwerks-Einsenkung exzentrisch versetzt an einander gegenüberliegenden Seitenrändern vorgesehen sein, was eine Feldachse parallel zur Hauptebene der Werkplatte und damit die hohe Richtungs-Empfangsempfindlichkeit eines magnetischen Dipols erbringt. Wenn diese Einschnürung stattdessen längs des Randes der Werkplatte umläuft, ergibt sich eine besonders kurze und deshalb besonders richtungsunempfindliche magnetische Antenne, weil dann die Spulenachse normal zur Hauptebene der Werkplatte orientiert ist.

[0010] Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtung der Darlegungen in der Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung eines in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche etwas abstrahiert aber angenähert maßstabsgerecht skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispiels zur erfindungsgemäßen Lösung. Es zeigt:

Fig. 1 in Draufsicht die bestückte Werkplatte für eine Armbanduhr mit Hybridanzeige und

Fig. 2 in abgebrochener Querschnittsdarstellung die in die Ferrit-Werkplatte eingesenkte Montage des Zeigerwerks-Motors.

[0011] Das zeichnerisch skizzierte Werk 11 ist zum Einbau in ein kleines Uhrgehäuse bestimmt, vorzugsweise zum Einbau in das Gehäuse einer Armbanduhr. Das Werk 11 besteht im wesentlichen aus einer Werkplatte 12 zur Aufnahme des Zeigerwerks 13 und seines Motors 14 sowie wenigstens eines zeithaltenden Schaltkreises 15 mit schwingungsstabilisierendem Quarz 16. Anstelle des Zeigerwerks 13 oder zusätzlich dazu kann die Werkplatte 12 ferner als Träger einer opto-elektronischen Anzeige 31 dienen, die über einen Decoder 17 aus dem Schaltkreis 15 über einen seriellen Bus 18 betrieben werden kann, um den Aufwand für die Herstellung von Leiterbahnen 25 auf der Werkplatte 12 zu minimieren. Die am Grunde einer Getriebe-Einsenkung 19 zapfengelagerten Räder des Zeigerwerks 13 sind gegenüberliegend in einer als Lochscheibe 20 ausgebildeten Brücke gehaltert, die über der Einsenkung 19 auf der Werkplatte 12 festgelegt ist. Damit wird auch der Motor 14 in der Einsenkung 19 positioniert und seine Spule 21, die auf einem mit dem Statorblech 22 verschraubten Spulenträger 23 ruht, über Anschlußplättchen 24 (Figur 2) an die beiden Leiterbahnen 25 kontaktiert. In Fig. 2 ist zusätzlich berücksichtigt, daß ein Präzisions-Spritzgußteil 19' in die Einsenkung 19 eingelegt werden kann, um eine maßhaltige Bearbeitung des Bodens der Einsenkung 19 mit Ausbildung von Sacklöchern für Zapfenlager zu erübrigen.

[0012] Entscheidend ist, daß die Werkplatte 12 eine, ibs. gestreckt-rechteckige, massive Platte aus mechanisch hartem aber magnetisch weichem Ferrit ist, in das nur die notwendigsten Einsenkungen 19 zur Aufnahme höher auftragender Komponenten wie des Zeigerwerks 13 mit Motor 14 oder des Quarzes 16 eingearbeitet sind, um die magnetisch wirksame Ferrit-Masse bei gegebener Fläche und Stärke der Werkplatte 12 möglichst groß zu erhalten. Dagegen wenig auftragende Komponenten wie der integrierte Schaltkreis 15 oder die optronische Anzeige 31 mit ihrem Decoder 17 sowie die Leiterbahnen 25 und gegebenenfalls eine Solarzelle 26 sind flach auf die Ferrit-Platte aufgeklebt bzw. aufkaschiert, erforderlichenfalls unter Zwischenlage einer elektrisch-isolierenden Schicht auf einer elektrisch-leitenden Oberfläche.
Diese Ferrit-Werkplatte 12 dient als Kern einer Antennenspule 27, die exzentrisch bezüglich der Platte 12 um eine als Spulenkörper wirkende Einschnürung 28 gewickelt ist. Wenn die Achse der Antennenspule 27 sich somit quer zu den Achsen des Zeigerwerks 13 und damit parallel zur Hauptebene der Werkplatte 12 erstreckt, welche z. B. Abmessungen (Länge x Breite x Dicke) der Größenordnung von 30 x 25 x 3 mm aufweist und in beliebigen Querschnittsebenen quer zur Achse der Antennenspule 27 durch Einsenkungen 19 maximal um 50 % ihrer Stärke geschwächt ist, dann entspricht eine solche Ferrit-Werkplatte 12 hinsichtlich ihres Antennengewinnes einer üblichen Ferrit-Stabantenne von etwa 30 mm Länge und 7 mm Durchmesser, mit einer solchen Antennen-Größenordnung lassen sich erfahrungsgemäß bereits gute Funkuhren-Empfangsergebnisse erzielen. Wenn dagegen (wie ebenfalls in Fig. 1 angedeutet) eine Einschnürung 28' zur Aufnahme der Windungen der Antennenspule 27 längs des Randes der Ferrit-Platte 12 verläuft, so daß die Achse der Antennenspule 27 quer zur Hauptebene der Werkplatte 12 und damit parallel zu den Achsen des Zeigerwerks 13 orientiert ist, dann ergibt sich die Wirkung einer extrem kurzen magnetischen Antenne, deren Antennengewinn zwar verringert ist, die aber gegenüber der gestreckten Geometrie der als Antennenstab wirkenden Werkplatte 12 den Vorteil besserer Rundumempfangsempfindlichkeit im Vergleich zum Dipolcharakter eines Antennen-Ferritstabes hat.

[0013] Die Antennenspule 27 ist, gegebenenfalls unter Parallelschaltung eines ebenfalls in die Oberfläche der Ferrit-Werkplatte 12 eingelassenen Abgleich-Kondensators 29, an einen Langwellen-Empfänger 30 angeschlossen, der als separate integrierte Schaltung auf die Oberfläche der Werkplatte 12 montiert oder gemäß Figur 1 in einen komplexen integrierten Schaltkreis 15 für die Auswertung der demodulierten Empfangsinformationen und Steuerung zur Zeitanzeige einbezogen sein kann.

Ansprüche

1. Funkuhr-Werk (11), dessen Empfänger (30) an eine magnetische Antenne aus Spule (27) und Ferritkern angeschlossen ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ferritkern eine Scheibe ist, die mit Einschnürungen (28, 28') und Einsenkungen (19) als Spulenkörper für die Antennenspule (27) und als Werkplatte (12) zum Einsenken von höherbauenden elektrischen und mechanischen Werk-Komponenten ausgebildet ist.

2. Funkuhr-Werk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß Einsenkungen (19) maßgerecht spanend in die Ferrit-Werkplatte (12) eingearbeitet sind.

3. Funkuhr-Werk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Ferrit-Werkplatte (12) mit eingeformten Einsenkungen (19) im pulvermetallurgischen Spritzguß erstellt und maßhaltige dünne Kunststoff-Gußteile (19') in Einsenkungen (19) eingelegt sind.

4. Funkuhr-Werk nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das in eine Einsenkung (19) oder in ein maßhaltiges Gußteil (19') eingesetzte Zeigerwerk (13) mit Motor (14) wenigstens teilweise von einer Ferrit-Lochscheibe (20) überbrückt ist.

5. Funkuhr-Werk nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß flache Werk-Komponenten unmittelbar auf der Ferrit-Werkplatte (12) befestigt sind.

6. Funkuhr-Werk nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß Leiterbahnen in Dickschicht- oder in Dünnschicht-Technik der Oberflächenkontur folgend auf die Ferrit-Werkplatte (12) aufgebracht sind.

7. Funkuhr-Werk nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die als Spulenkörper dienende Einschnürung (28) zur Aufnahme einer Antennenspule (27) mit quer zu den Achsen des Zeigerwerks (13) orientierter Feldachse an einander gegenüberliegenden Seitenrändern der Ferrit-Werkplatte (12) vorgesehen sind.

8. Funkuhr-Werk nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine längs des Randes der Ferrit-Werkplatte (12) umlaufende Einschnürung (28') zur Aufnahme einer Antennenspule (27) vorgesehen ist, deren Spulenachse in Dickenrichtung der Ferrit-Werkplatte (12) orientiert ist.

Zeichnung