Beschreibung
Uhr, insbesondere Transponderuhr mit metallischem Gehäuse
Die Erfindung betrifft eine Uhr gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Transponderuhren sind beispielsweise unter dem Namen „Ski Data Key Watch" oder als „Swatch Access" auf dem Markt. Solche Uhren dienen beispielsweise als Berechtigungsausweis und Fernsteuermittel etwa zum Öffnen von Türen oder aber als elektronisches Abbuchungskonto für Abrechnungssysteme bei der Benutzung von Skiliften, Parkgaragen oder ähnlichem. Hierbei ist beispielsweise eine Armbanduhr mit einem Transponder ausgerüstet, welcher mit einem von einem Lesegerät ausgesandten elektromagnetischen Wechselfeld kommuniziert. Das vom Lesegerät ausgesendete Wechselfeld dient neben dem Datenaustausch auch zur Energieversorgung des Transponders . Im Allgemeinen besteht der Transponder aus einer flachen und schmalen Ringspule, an deren Spulenende ein Transponderschaltkreis angeschlossen ist, welcher einen integrierten Speicher und Modulator aufweist. Die in der Antenne induzierte Spannung versorgt einerseits den integrierten Schaltkreis mit Energie und auf der anderen Seite wird durch die Rückwirkung des integrierten Schaltkreises auf das magnetische Wechselfeld die Kommunikation mit dem Lesegerät bewerkstelligt. Die Empfindlichkeit der Antenne hängt nach dem Induktionsgesetz von der Fläche ab, die von der als Ringspule ausgebildeten Antenne umschlossen wird, und steigt mit wachsender Fläche. Daher umschließt die Antennenspule eine möglichst große Fläche, um die Lesereichweite zu erhöhen. Dies hat zur Folge, dass die Transponderantenne so nah wie möglich an der Innenwand des Gehäuses angeordnet ist. Ist das Uhrenge-
häuse aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt und umschließt das Uhrengehäuse die Transponderantenne, so kann aufgrund der Induktionsspannung, die durch das magnetische Wechselfeld induziert wird, ein Gegenfeld erzeugt werden, welches das vom Lesegerät ausgesandte Feld im Bereich der Transponderspule stark abschwächen kann. Daraus resultierend ist der Datenfluss zwischen Transponder und Lesegerät gestört. Gemäß dem Stand der Technik werden Transponderuhren mit einem Gehäuse aus elektrisch nicht leitfähigem Material, wie z. B. Kunststoff oder Keramik, hergestellt, um damit den oben beschriebenen Abschirmungseffekt durch das in leitfähigen Materialien induzierte Gegenfeld zu vermeiden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Antenne außerhalb des Uhrengehäuses, im Falle einer Armbanduhr also beispielsweise in das Armband zu verlegen. In der EP 0 439 724 B2 wird eine solche Lösung für eine magnetische Langwellenantenne einer Funkarmbanduhr beschrieben. Neben dem grundsätzlichen Nachteil, dass die im Armband integrierte Antenne tragebedingt sehr verschleißgefährdet und damit störanfällig ist, kann der Forderung, dass die Antennenspule eine möglichst große Fläche einfließen soll, bei Einsatz der Antenne im Uhrenarmband nur bedingt Rechnung getragen werden.
Die DE 199 26 271 AI beschreibt eine Funkarmbanduhr mit einem metallenen Gehäusemittelteil. Demzufolge wird bereits in der DE 199 26 271 AI die Problematik der Wechselwirkung eines eingestrahlten elektromagnetischen Wechselfeldes mit einem metallenen Gehäusemittelteil behandelt. Hierbei kann gemäß dieser Druckschrift eine Resonanz und GüteVerstimmung auftreten, wenn die Antenne in unmittelbarer Nachbarschaft des metallenen Gehäusemittelteils angeordnet ist. Zur Lösung des Problems schlägt die DE 199 26 271 AI vor, zwischen der magnetischen
Langwellenantenne und dem metallenen Gehäusemittelteil einen elektrisch nicht leitenden Distanzring anzuordnen, welcher 20 bis 30% des Armbanduhreninnendurchmessers ausmacht. Die in dieser Druckschrift vorgeschlagene Lösung ist, aufgrund der sich unterscheidenden elektromagnetischen Feldverteilungen bei Funkuhren und bei Transponderuhren, nicht unmittelbar auf die Problemstellung übertragbar, eine Transponderuhr mit einem metallenen Gehäuse auszustatten.
Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine Uhr mit einer Transpondereinheit mit zumindest abschnittsweise metallenem Gehäuse vorzuschlagen, die über eine verbesserte Empfangsempfindlichkeit verfügt und bei der die Antennenspule im Gehäuse angeordnet ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Uhr mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erfindungsgemäß gelöst.
Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Die Erfindung geht ganz allgemein von einer Uhr mit einem Gehäuse sowie einer Transpondereinheit aus. Hierbei weist die Transpondereinheit eine Antennenspule auf. Des Weiteren ist die Antennenspule innerhalb des Gehäuses angeordnet. Ausgehend davon weist das Gehäuse der Transponderuhr zumindest einen aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gefertigten ersten Abschnitt auf. Des Weiteren ist der erste Abschnitt dergestalt ausgebildet, dass die eingeschlossene Fläche jeder im ersten Abschnitt geschlossenen elektrischen Leiterbahn bzw. die Gesamtheit mehrerer solcher eingeschlossenen Flächen, die von der Antennenspule eingeschlossene Fläche nicht oder nur teilweise überdeckt. Die Erfindung basiert also auf der Idee, dass
die Antennenspule nicht von einer geschlossenen elektrischen Leiterbahn vollständig eingeschlossen sein darf, da in einer geschlossenen elektrischen Leiterbahn durch ein magnetisches Wechselfeld ein Induktionsström hervorgerufen wird, welcher wiederum ein magnetisches Feld erzeugt, welches dem ursprünglichen magnetischen Wechselfeld entgegengerichtet ist. Dadurch bedingt kann die Antennenspule, welche vollständig von der geschlossenen elektrischen Leiterbahn umschlossen ist, durch das in der elektrischen Leiterbahn induzierte magnetische Gegenfeld vom ursprünglich eingestrahlten magnetischen Wechselfeld abgeschirmt werden. Durch die erfindungsgemäßen Merkmale wird demgemäß bei einem Gehäuse, mit zumindest einen ersten Abschnitt aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, die Ausbildung eines Magnetfeldes, welches das ursprünglich eingestrahlte Magnetfeld von der Antennenspule abschirmt bzw. stark abschwächt, unterbunden.
Für das Prinzip der Erfindung ist es ohne Belang wie der e- lektrisch leitende erste Abschnitt des Gehäuses ausgebildet ist, solange ein Induktionsstrom unterbunden wird, welcher bewirkt, dass das ursprünglich eingestrahlte magnetische Wechselfeld im Bereich der Antennenspule abgeschirmt bzw. stark abgeschwächt wird. Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse ein ringförmig ausgebildetes und in Umfangrichtung geschlossenes Gehäusemittelteil zur Aufnahme zumindest der Antennenspule auf. Weiter weist das Gehäusemittelteil zumindest einen aus einem elektrisch leitenden Werkstoff hergestellten ersten Abschnitt auf, welcher in Umfangrichtung durch zumindest einen elektrisch nicht leitenden zweiten Abschnitt unterbrochen ist. In einem dergestalt ausgebildeten Gehäusemittelteil kann kein in Umfangrichtung verlaufender Strom induziert werden, dessen vom Strompfad eingeschlossene Fläche die von der Antennenspule eingeschlossene Fläche we-
sentlich überdeckt. Daraus folgend, wird das ursprünglich eingestrahlte magnetische Wechselfeld im Bereich der Antennenspule nicht durch das in der eingeschlossenen Fläche des Strompfads erzeugte magnetische Feld abgeschirmt bzw. stark abgeschwächt.
Ist die erfindungsgemäße Uhr eine transportable Uhr, so ist es sinnvoll, am Gehäusemittelteil zumindest eine, bei einer Armbanduhr zwei Haltevorrichtungen vorzusehen, an welchen ein Armband bzw. Halterband befestigt werden kann.
Nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der erste Abschnitt aus zumindest einem metallischem Werkstoff gefertigt. Die zumindest abschnittweise Ausbildung des Gehäuses aus einem metallischen Werkstoff ist insbesondere, aber nicht ausschließlich, bei hochwertigen Uhren aus gestalterischen und/oder funktionalen Gründen gewünscht.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der zumindest eine elektrisch nicht leitende zweite Abschnitt zumindest abschnittsweise aus einem nicht leitenden Werkstoff, insbesondere Kunststoff oder Keramik, gefertigt.
Eine weitere Ausführungsform besteht darin, den zweiten Abschnitt als Luftspalt vorzusehen.
Aus gestalterischen Gründen ist es sinnvoll, im Bereich des zumindest einen zweiten Abschnitts zumindest ein Stellelement zur Einstellung der Uhr, insbesondere eine Drückvorrichtung und/oder eine Krone vorzusehen. Da der zweite Abschnitt den ersten Abschnitt unterbricht, kann ein aus gestalterischen Gesichtspunkten störender Eindruck entstehen, der durch die Anordnung eines Stellelements kaschiert wird.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel wird das gesamte Gehäusemittelteil durch einen ringförmigen ersten Abschnitt gebildet, welcher in Umfangrichtung durch einen zweiten Abschnitt unterbrochen wird. Dergestalt lässt sich eine Transponderuhr herstellen, die über ein Gehäusemittelteil verfügt, welches nahezu vollständig aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist und daher den Anforderungen im Hinblick auf Gestaltung, Funktionalität und Stabilität entspricht, welche, insbesondere aber nicht ausschließlich, an Uhren im hö- herwertigen Marktsegment gestellt werden.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Gehäusemittelteil zumindest einen ringförmigen und in Umfangrichtung geschlossenen dritten Abschnitt aus einem elektrisch nicht leitenden Material sowie zumindest einen ersten Abschnitt auf, der den dritten Abschnitt zumindest abschnittweise umhüllt. Ein dergestalt ausgebildetes Gehäusemittelteil zeigt also einen dritten Abschnitt, welcher in Umfangrichtung geschlossen ist. Durch den geschlossenen dritten Abschnitt wird den Anforderungen an Dichtheit und Stabilität des Uhrengehäuses Rechnung getragen. Der dritte Abschnitt kann in diesem Ausführungsbeispiel beispielsweise als ringförmiger Kern ausgebildet sein, welcher von einem ersten Abschnitt umhüllt wird, der in Umfangrichtung unterbrochen ist. Hierbei wird durch den ersten Abschnitt gestalterischen Anforderungen Rechnung getragen. Eine weitere Ausführungsform besteht darin, den zweiten und den dritten Abschnitt als integrale Einheit auszubilden.
Nach einem weiteren besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der dritte Abschnitt als Container zur Aufnahme des Uhr-
werks ausgebildet und wird lediglich in den aus einem metallischen Werkstoff hergestellten ersten Abschnitt eingesetzt.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel weist das Gehäuse zumindest einen Gehäuseboden und/oder zumindest einen Gehäusedeckel auf, der zumindest abschnittsweise aus zumindest einem nicht leitenden Werkstoff gefertigt ist. Dies ist insbesondere deshalb von Vorteil, da in einem Gehäuseboden bzw. Gehäusedeckel aus einem elektrisch leitenden Werkstoff durch ein magnetisches Wechselfeld Ströme induziert werden können. Schließen die Induktionsströme die Fläche der Antennenspule ein, so kann das ursprünglich eingestrahlte magnetische Wechselfeld durch das entgegenwirkende magnetische Feld abgeschirmt bzw. stark abgeschwächt werden.
Nach einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel ist der Gehäusedeckel im Wesentlichen als Uhrglas ausgebildet.
Nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Gehäusemittelteil und / oder der Gehäuseboden und / oder der Gehäusedeckel aus einem elektrisch leitenden Material gefertigt, welches schneckenförmig gewickelt ist und wobei die Wicklungen zueinander in elektrisch nicht leitendem Kontakt stehen.
Die Erfindung wird nachstehend näher anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Es zeigen:
Figur 1 eine erste Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Uhr in Draufsicht und in Seitenansicht.
Figur 2 eine zweite Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Uhr in Draufsicht und in Seitenansicht.
Die Figur la zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Uhr 1 in Draufsicht. In der Darstellung der Figur la ist das Gehäusemittelteil 2 des Gehäuses 3 dargestellt. Das Gehäusemittelteil 2 weist einen ringförmigen und in Umfangrichtung geschlossenen und als Container 4 ausgebildeten dritten Abschnitt auf (schraffiert gezeichnet) . Das vorliegende Ausführungsbeispiel zeigt eine Armbanduhr. Hierzu sind an zwei gegenüberliegenden Seiten des Containers 4 jeweils eine Haltevorrichtung 12 zur Halterung jeweils eines der beiden Teile eines Armbandes angeformt, von denen die rechte Haltevorrichtung 12 exemplarisch dargestellt ist (schraffiert gezeichnet) . Die Haltevorrichtungen 12 und der Container 4 bilden somit eine integrale Einheit. Der Container 4 ist aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff oder Keramik, gefertigt und nimmt im vorliegenden Ausführungsbeispiel das Uhrwerk (nicht dargestellt) sowie die Transpondereinheit, bestehend aus Transponderschaltkreis 5 und Antennenspule 6 auf. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird der Container 4 auf seiner Oberseite durch einen als Uhrglas 7 ausgebildeten Gehäusedeckel sowie auf seiner Unterseite durch einen Gehäuseboden 8 (in Figur lb gezeigt) geschlossen. Da auch in einem Gehäuseboden 8 bzw. Gehäusedeckel 7, der aus einem e- lektrisch leitenden Wirkstoff hergestellt ist, durch das eingestrahlte magnetische Wechselfeld Ströme induziert werden können, die, wenn die von ihnen eingeschlossene Fläche die Fläche der Antennenspule 6 vollständig überdeckt, das vom Lesegerät ausgesandte Magnetfeld im Bereich der Antennenspule 6 abschirmen bzw. stark abschwächen können, sind der Gehäusedeckel 7 und der Gehäuseboden 8 aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff gefertigt. Um eine möglichst hohe Empfindlichkeit der Transpondereinheit zu erreichen, ist die Antennenspule 6 möglichst nahe an der ringförmigen Innenwandung 9
des Containers 4 angeordnet. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel verläuft die Antennenspule 6 in einer Ebene parallel zu den durch das Uhrglas 7 sowie dem Gehäuseboden 8 festgelegten Ebenen. Wie in der Figur la zu erkennen, wird der ringförmig ausgebildete Container 4 von einem einstückigen und ringförmig ausgebildeten, aus einem metallischen Werkstoff hergestellten, ersten Abschnitt 10 umhüllt. Der erste Abschnitt 10 ist in seiner Umfangrichtung durch einen radial und über die gesamte Höhe des ersten Abschnitts verlaufenden als Schlitz ausgebildeten zweiten Abschnitt 11 unterbrochen. Demzufolge wird der zweite Abschnitt 11 durch einen Luftspalt 11 gebildet. Aufgrund des erfindungsgemäßen Luftspalts 11 im ersten Abschnitt 10 wird sichergestellt, dass in dem aus einem metallischen Werkstoff hergestellten ersten Abschnitt 10 kein Strom induziert werden kann, dessen eingeschlossene Fläche die von der Antennenspule 6 eingeschlossene Fläche vollständig überdeckt. Durch den Luftspalt 11 im ersten Abschnitt 10 wird vielmehr sichergestellt, dass die von einem Induktionsstrom eingeschlossene Fläche vielmehr nur im Randbereich der Antennenspule 6 verläuft, so dass ein Großteil der von der Antennenspule 6 eingeschlossenen Fläche nicht oder nur wenig von dem im ersten Abschnitt 10 erzeugten magnetischen Gegenfeld durchsetzt wird. Demzufolge wird sichergestellt, dass das von einem Lesegerät erzeugte magnetische Wechselfeld in einem weiten Bereich innerhalb der durch die Antennenspule 6 festgelegten Fläche ungestört auf die Antennenspule 6 wirkt .
Des Weiteren sind an den ringförmig ausgebildeten ersten Abschnitt zwei gegenüberliegend angeordnete Vorsprünge 20 angeformt, welche die an den Container 4 angeformten Haltevorrichtungen 12 überdecken, in der Zeichnung ist der linke Vorsprung 20 exemplarisch dargestellt.
Die Figur lb zeigt die Ausführungsform der Figur la in Seitenansicht. Das Gehäusemittelteil 2 weist einen Container 4 (gestrichen schraffiert gezeichnet) auf, der von einem aus einem metallischen Werkstoff gefertigten ersten Abschnitt 10 umhüllt wird. Der Container 4 ist ringförmig und wird auf seiner Oberseite durch ein Uhrglas 7 sowie auf seiner Unterseite durch einen Gehäuseboden 8 abgeschlossen. Des Weiteren sind an der Außenseite des Containers 4 beidseitig gegenüberliegend angeordnete Haltevorrichtungen 12 angeformt (gestrichen schraffiert gezeichnet) . Das Uhrglas 7 und der Gehäuseboden 8 sind aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff hergestellt. Des Weiteren ist der ringförmig ausgebildete Container in Umfangrichtung geschlossen. Vom Container 4 werden ein Uhrwerk sowie die Transpondereinheit aufgenommen. In der Seitenansicht der Figur lb erkennt man den durch den Schlitz im ersten Abschnitt 10 gebildeten Luftspalt 11, welcher den ersten Abschnitt 10 an dieser Stelle in Umfangrichtung vollständig unterbricht, indem der Luftspalt 11 den ersten Abschnitt 10 auf der gesamten Höhe sowie in Radiusrichtung auf der gesamten Breite durchsetzt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Luftspalt 11 unten dergestalt verbreitert ausgebildet, dass durch ihn eine Verbindung zwischen einer an der Außenseite des ersten Abschnitts 10 angeordneten Drückvorrichtung oder Krone (nicht dargestellt) zu dem innerhalb des Containers 4 befindlichen Uhrwerk, mittels beispielsweise eines stabförmigen Verbindungselements, hergestellt werden kann.
Die Figur 2a zeigt eine Uhr 13 gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Das Gehäusemittelteil 14 der Uhr 13 ist ringförmig ausgebildet und besteht aus einem ringförmigen ersten Abschnitt 15, welcher aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. Der erste Abschnitt 15 ist in Umfangrichtung durch einen zweiten Abschnitt 16 vollständig unter-
brochen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der zweite Abschnitt 16 aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff oder Keramik hergestellt. Am ersten Abschnitt 15 sind auf dessen Außenseite zwei gegenüberliegend angeordnete Haltevorrichtungen 21 zur Befestigung eines Armbandes vorgesehen, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel integraler Bestandteil des ersten Abschnitts 15 sind. Innerhalb des ringförmig ausgebildeten Gehäusemittelteils 14 ist die Transpondereinheit, bestehend aus Transponder- schaltkreis 5 und Antennenspule 6 angeordnet, wobei die Antennenspule 6 dicht entlang der Innenwandung 19 des Gehäusemittelteils 14 verläuft. Das Gehäusemittelteil 14 wird auf seiner Oberseite durch einen als Uhrglas 17 ausgebildeten Gehäusedeckel sowie auf seiner Unterseite durch einen Gehäuseboden 18, welcher aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff gefertigt ist, abgeschlossen (in Figur 2b gezeigt) . Da der erste Abschnitt 15 des Gehäusemittelteils unterbrochen ist, wird das Gehäusemittelteil 14 durch den zweiten Abschnitt 16 abgeschlossen. Durch zumindest eine Öffnung im zweiten Abschnitt 16 und / oder durch eine Öffnung im ersten Abschnitt 15, welche sich in der Nähe des zweiten Abschnitts 16 befindet, können ein Verbindungselement oder mehrere Verbindungselemente (nicht gezeichnet) geführt werden, welche das Uhrwerk mit einer an der Außenseite des Gehäusemittelteils 14 und im Bereich des zweiten Abschnitts 16 angeordneten Drückvorrichtung oder Krone verbinden.
Die Figur 2b zeigt die in der Figur 2a beschriebene Ausführungsform in Seitenansicht. Man erkennt die Uhr 13 mit dem Gehäusemittelteil 14, welches einem ringförmigen ersten Abschnitt 15 aus einem metallischen Werkstoff aufweist. Der erste Abschnitt 15 ist in Umf ngrichtung durch einen zweiten Abschnitt 16 aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff, wie
beispielsweise Kunststoff oder Keramik, unterbrochen. Das Gehäusemittelteil 14 wird auf seiner Oberseite durch ein Uhrglas 17 und auf seiner Unterseite durch einen Gehäuseboden 18, welcher ebenfalls aus einem elektrisch nicht leitenden Werkstoff hergestellt ist, abgeschlossen. Im Bereich der Innenwand 19 des Gehäusemitteteils 14 sind exemplarisch an beiden Seiten jeweils 3 Drähte der Antennenspule 6 dargestellt.
Bezugszeichenliste
1 Uhr
2 Gehäusemittelteil
3 Gehäuse
4 Container
5 Transponderschaltkreis
6 Antennenspule
7 Uhrglas
8 Gehäuseboden
9 Innenwand (Container)
10 1. Abschnitt
11 Luftspalt
12 Haltevorrichtung an Container
13 Uhr
14 Gehäusemittelteil
15 1. Abschnitt
16 2. Abschnitt
17 Uhrglas
18 Gehäuseboden
19 Innenwand (Gehäusemittelteil)
20 Vorsprung (1. Abschnitt)
21 Haltevorrichtung an 1. Abschnitt
22 Gehäuse