DE2725413A1

DE2725413A1 - Uhr mit solarbatterie

Info

Publication number: DE2725413A1
Application number: DE19772725413
Authority: DE
Inventors: Yutaka Kato; Osamu Matsumara; Ryo Namiki; Tsunetoshi Sekiguchi
Original assignee: Citizen Watch Co Ltd
Current assignee: Citizen Watch Co Ltd
Priority date: 1976-06-08
Filing date: 1977-06-04
Publication date: 1977-12-22
Also published as: US4165604A; DE2725413C2; GB1578573A

Description

Citizen Watch Co., Ltd., 1-9-18, Nishishinjuku, Shinjuku-ku, Tokyo (Japan)

Uhr mit Solarbatterie

Die Erfindung bezieht sich auf eine Uhr mit Solarbatterie, mit einem eine Basisplatte, auf der eine Solarbatteriezelle angeordnet ist, tragenden Modul, welcher von der Solarbatteriezelle mit Strom versorgt wird.

Der Stand der Technik sei vorab in Verbindung mit Fig. 1 erläutert: Auf der Oberseite eines Modul oder Werkes 1 befindet sich eine Basisplatte 3, auf deren Oberseite eine flexible Isolierschicht 4 befestigt ist, auf welcher sich eine gedruckte Schaltung 4a zur elektrischen Verbindung einer Anzahl von Solarbatteriezellen 5 mit dem Modul 1 befindet. Außer den Solarbatteriezellen ist oberhalb der flexiblen Isolierschicht 4 noch ein Skalenrahmen 6 befestigt, welcher eine Skalenplatte 2 bildet. Die Solarbatteriezelle ist im allgemeinen als Silizium-Monokristall ausgebildet, so daß sie schon bei der kleinsten Deformierung

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infolge Schockbelastung leicht beschädigt werden kann. Un Beschädigungen der Solarbatteriezelle zu verhindern, darf sich die Skalenplatte 2 als Ganzes nicht verformen. Aus diesem Grunde mußte die Basisplatte 3 besonders dick ausgeführt werden, und damit erhöht sich auch die Dicke im Zentralbereich der Skalenplatte 2. Aus diesem Grunde wurde die ganze Uhr dick, und es traten bei der Herstellung derartiger Uhren besondere Probleme auf, wenn man eine Uhr mit Solarbatterie dünn kriegen wollte.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Uhr der eingangs genannten Art aufzuzeigen, die eine geringe Dicke, kleine Abmessungen sowie eine einfache Konstruktion aufweist, widerstandsfähig gegenüber Schockbelastungen ist und zuverlässig arbeitet.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine mit einer gedruckten Schaltung versehene flexible Isolierschicht zwischen der Basisplatte und der Solarbatteriezelle angeordnet ist, und daß an dem Umfangsrand der Basisplatte ein Skalenring befestigt ist.

Auf diese Weise wird die gestellte Aufgabe belöst. Vorteile sind der Beschreibung zu entnehmen.

Nachstehend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf eine Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1 einen schematischen Teilschnitt durch eine konventionelle Solarbatterie-Uhr,

Fig. 2 einen ähnlichen Teilschnitt durch ein nachstehend beschriebenes erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarbatterie-Uhr,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Anordnung von Fig. 2,

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Fig. 4 eine ähnliche Ansicht wie in Fig. 3 mit abgenommener Oberseite,

Fig. 5 einen Teilschnitt durch ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 6 eine Draufsicht auf die Uhr von Fig. 5,

Fig. 7 eine Draufsicht auf ein abgewandeltes Ausführungsbeispiel,

Fig. 8 eine Draufsicht auf ein weiteres abgewandeltes Ausführungsbeispiel,

Fig. 9 eine Seitenansicht zu Fig. 8,

Fig. 10 einen Schnitt im Verlauf einer Linie A-A von Fig. 8,

Fig. 11 einen Schnitt im Verlauf einer Linie B-B von Fig. 8,

Fig. 12 einen Teilschnitt durch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 13 eine perspektivische Teilansicht einer Einzelheit von Fig. 12, und

Fig. 14 eine perspektivische Teilansicht eines gegenüber Fig. 12 modifizierten Ausschnittes.

Bei der Ausführung von Fig. 2 und 3 liegt auf der Oberseite von Modul 1 eine Basisplatte 3, auf deren Oberseite eine mit einer gedruckten Schaltung 4e, welche mehrere Solarbatteriezellen 5 mit dem Modul 1 verbindet, versehene flexible Isolierschicht 4 befestigt ist. Auf der oberen Oberfläche dieser flexiblen Isolierschicht 4 ist außer den Solarbatteriezellen 5 ein Skalenrahmen 6 fest montiert. An ihrem Umfangsrand besitzt die Basisplatte mehrere Löcher 3a, durch die sich diverse an der Unterseite eines Skalenringes 7 befestigte Beine 7a erstrecken. Die freien Enden dieser Beine 7a sind durch Verstemmen mit der Basisplatte 3 verbunden, so daß auf diese Weise

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der Skalenring 7 fest mit der Basisplatte 3 verbunden
ist.

Um dem Modul 1 hohe antimagnetische Eigenschaften zu verleihen, kann die Basisplatte 3 zur Bildung einer magnetischen Abschirmung aus einem magnetisch permeablen Material hergestellt sein.

Außer einem Minutenzeiger 9 und einem Sekundenzeiger 10 gibt es einen Stundenzeiger 8, welcher innerhalb des
Skalenringes 7 rotiert, so daß dessen Dicke keinen Einfluß hat auf die Gesamtdicke der Uhr. Da der Skalenring ferner am äußeren Rand der Basisplatte 3 befestigt ist, wird die gesamte Skalenplatte 2 mechanisch fester. Somit trägt eine an sich dünne Basisplatte 3 zur mechanischen Verstärkung der Skalenplatte 2 bei. Somit wird der mit t_? bezeichnete Dickenwert im Mittenbereich der Skalenplatte klein, wir haben es mit einer dünnen Solarbatterie-Uhr zu tun.

Der Skalenring 7 kann in ähnlicher Weise wie konventionelle Skalenplatten aus einem Metallring bestehen, in
dessen Oberfläche man leicht Zahlen und Zeichen eingravieren kann.

Die durch den Skalenring 7 verstärkte Basisplatte 3 ist auf diese Weise vor Deformationen unter Schockeinfluß
u· dgl. geschützt, so daß die Solarbatteriezellen 5 nicht beschädigt werden können. Dabei läßt sich die Basisplatte trotzdem dünn halten, und außerdem ist der Skalenring 7 so von der Basisplatte 3 getrennt, daß man darauf verschiedene Dekors, Zeichen o. dgl. unterbringen kann.

Wie man aus Fig. 4 bei abgehobener Oberfläche erkennen
kann, ist die flexible Isolierschicht 4 im wesentlichen

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kreisrund und in der Mitte mit einem Durchgangsloch la für eine nicht dargestellte Zeigerwelle versehen. Auf der flexiblen Isolierschicht 4 liegt eine acht darauf befestigte Solarbatteriezelleri 5a bis 5h tragende Kupferfolie. Piese Solarbatteriezellen sind um das Mittelloch la herum angeordnet und elektrisch in Serie geschaltet.

Jene halbkreisförmigen Abschnitte 4a bis 4d am Außenrand der flexiblen Isolierschicht 4, welche von den Solarbatteriezellen 5a bis 5h freigelassen werden, bieten den nötigen Platz für elektrische Schaltungselemente. Auf dem äußeren Umfangsabschnitt 4a liegt eine den Gegenstrom blockierende Diode 14 und ein Strombegrenzungswiderstand 15, der an der Isolierschicht 4 festgelötet und mit den Solarbatteriezellen 5 ... in Serie geschaltet ist.

Eine Anschlußfahne 16 der flexiblen Isolierschicht 4 dient zum Anschluß an eine elektrische Batterie und eine nicht dargestellte, seitlich am Modul 1 angeordnete Treiberschaltung. Diese Anschlußfahne 16 verläuft durch einen in den Außenrand von Modul 1 eingeformten, nicht dargestellten Spalt und ist mit einer nicht dargestellten Basisplatte der Treiberschaltung elektrisch verbunden, die sich an dem Teil von Modul 1 befindet, welches der Skalenplatte 2 gegenüberliegt; die Verbindung erfolgt mit Hilfe von Löchern 16a und 16b in der Anschlußfahne 16. Die Anschlußfahne 16 ist, wie in der Zeichnung gepunktet angedeutet, mit einer Isolierschicht bedeckt, um beim Durchgang durch den Modul 1 Kurzschlüsse zu verhindern.

Vorzugsweise kann die Anschlußfahne 16 von jedem der äußeren Abschnitte 4a bis 4d der Isolierschicht 4 abgehen, es muß nur genügend Platz sein für einen Spalt 16c, welcher das Biegen der Anschlußfahne 16 gestattet.

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An die unterhalb der flexiblen Schicht 4 liegende Basisplatte 3 sind von dem Skalenring 7 abgehende Beine 17a, 17b angelötet, um die Basisplatte mit dem Modul 1 zu verbinden. Das Bein 17a liegt nahe der Anschlußfahne 16 und verhindert so eine Verlagerung der Anschlußfahne beim Einmontieren von Modul 1 in die Uhr.

In der Isolierschicht 4 befindet sich ein Kalenderfenster 18, und dadurch werden die Batteriezellen 5b und 5c weit auseinandergerückt.

Die sämtlich rechtwinklig ausgebildeten Solarbatteriezellen 5a bis 5h liegen schön verteilt zum kreisförmigen Außenrand der Isolierschicht 4, so daß man bei einer dünnen und relativ kleinen Uhr eine optimal große Licht— einfällstlache erzielt.

Die isolierende und runde Skalenplatte 2 oberhalb der flexiblen Isolierschicht 4 ist mit einem Fenster versehen, welches die äußeren Umrisse der Solarbatteriezellen 5a bis 5h, das Kalenderfenster 18, das Mittelloch la für die Zeigerwellen, die Herstellerbezeichnung u. dgl. freiläßt.

Wenn die Uhr wie hier dargestellt ein Kalenderfenster besitzt, und wenn die Diode 14, der Widerstand 15 usw. auf dem Abschnitt der flexiblen Isolierschicht 4 sitzen, welcher dem Umfang näher liegt als der Kalendermechanismus, dann können die elektrischen Elemente nicht den Kalendermechanismus überdecken, und man erzielt eine dünne Uhr.

Modul 1 und Skalenplatte 2 werden bei der erfindungsgemäßen Uhr konventionell montiert, aber der elektrische Anschluß erfolgt über die integral mit der Isolierschicht verbundene Anschlußfahne 16 mittels Schrauben. So kann man die elektrischen Anschlüsse leicht anbringen und von der

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Basisplatte entfernen. Es besteht keine Gefahr eines Bruches der Verdrahtung durch Schockbelastung im Betrieb. Das ergibt eine recht zuverlässige Uhr.

Bei dem in Fig. 5 und 6 dargestellten nächsten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Solarzellen-Uhr ist mit 27 ein Skalenringrahmen bezeichnet. Die unter der Isolierschicht 4 liegende Basisplatte 3 ist an ihrer Unterseite mittels Beinen 24 am Modul 1 befestigt, und gegen die Beine 24 drücken Schrauben 25 und halten so die Basisplatte 3 am Modul 1 fest. Die oberhalb der flexiblen Isolierschicht 4 angeordneten Solarbatteriezellen 5 sind durch die gedruckte Schaltung 4e der Isolierschicht 4 hindurchgelötet. Auf dem Skalenringrahmen 27 liegt ein an der Isolierschicht 4 befestigter und so die Solarbatteriezellen 5 umgebender Skalenring 28.

Bei dem in Fig. 7 dargestellten und gegenüber Fig. 6 modifizierten Ausführungsbeispiel fehlt die flexible Isolierschicht 4, und die Solarbatteriezellen 5 sind direkt auf der Oberseite der Basisplatte 3 befestigt, und der von ihnen abgegebene Strom wird über elektrische Leitungsdrähte (nicht dargestellt) auf der Unterseite der Basisplatte 3 dem Modul 1 zugeführt.

Auch bei dieser Ausführung sind die Solarbatteriezellen 5 nicht auf jenen Abschnitten der Basisplatte 3 angeordnet, wo sich die Beine 24 befinden. Das hat seinen Grund, denn wenn der Modul 1 einer Stoßbelastung ausgesetzt und dabei der Skalenringrahmen 27 oder der Skalenring 28 gegen einen Schulterabschnitt 30 eines Glasringes 29 gepreßt und somit ein Teil der Basisplatte 3 einschließlich der Beine 24 deformiert wird, besteht nicht das Risiko einer Trennung oder eines Bruches der Solarbatterien 5. Dies ist gegenüber dem Stand der Technik eine wirksame Schocksicherung der empfindlichen Solarbatteriezellen 5.

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Bei dem in den Fig. 8 und 9 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht die flexible Isolierschicht 4 aus einem hitzebeständigen Polyamid-Kunstharz und trägt ein nicht dargestelltes Verdrahtungsmuster, auf dem durch Löten diverse elektrische Schaltungselemente 33, 34 und 35 in der Weise befestigt sind, daß sie eine Skalenplatte bilden. Die Schaltungselemente 34 und 35 sind in der Größenordnung von 1 mm.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die flexible Isolierschicht 4 auf ihrer Unterseite in üblicher Weise an der metallischen Basisplatte 3 befestigt und ordnungsgemäß gehalten.

Zu dem elektrischen Schaltungselement 34 gehört eine in Fig. 10 dargestellte Montage-Anschlußplatte 34a. Das elektrische Schaltungselement 34 durchragt ein Loch 31a in der Isolierschicht 4 mit einem Luftspalt. In der darunterliegenden Basisplatte 3 aus Metall befindet sich ein Loch 32a, welches größer ist als Loch 31a. Das elektrische Schaltungselement 34 ist an der flexiblen Isolierschicht 4 durch eine Lötstelle 36 befestigt, etwa die Hälfte des Elementes 34 ist von der Isolierschicht 4 und der Basisplatte 3 umschlossen, so daß nur noch die andere Hälfte frei nach oben ragt. Auf diese Weise läßt sich das elektrische Schaltungselement 34 innerhalb eines begrenzten Dickenbereiches an der Isolierschicht 4 befestigen, und auch das führt wieder zu kleinen Uhrabmessungen. Da das Loch 32a in der Basisplatte 3 größer ist als das Loch 31a in der Isolierschicht 4, wird verhindert, daß überfließendes Lötmittel eine Kontaktbrücke zur metallischen Basisplatte 3 bildet. Somit werden mit Sicherheit Kurzschlüsse verhindert.

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Gemäß Pig. 11 ist das superminiaturisierte elektrische Schaltungselement 35 durch eine Lötstelle 36 mit der flexiblen Isolierschicht 4 verbunden, und zwar im Bereich eines Loches 31b, welches so groß wie möglich ist, bei einem minimalen für die Lötung beanspruchten Restraum· In der unterseitig mit der Isolierschicht 4 verbundenen Basisplatte 3 aus Metall befindet sich ein Loch 32b, welches größer ist als Loch 31b. Am Unterteil besitzt das Schaltungselement 35 eine Anschlußplatte 3 5a, die durch die Lötstelle 36 mit der gedruckten Schaltung auf der Isolierschicht 4 verbunden ist. Auch bei dieser Lötstelle wird mit Sicherheit ein Kurzschluß gegenüber der metallischen Basisplatte 3 verhindert.

Das in Fig. 12 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung enthält ebenfalls ein Modul 1, eine darauf angebrachte Basisplatte 3, und eine flexible Isolierschicht 4, auf der sich ein elektrisches Schaltungselement 46 befindet. Ein als Anschluß 47 ausgebildeter Teil der flexiblen Isolierschicht 4 ist über ein Anschlußteil oder elektrisches Schaltungselement 48 mit dem Modul 1 verbunden.

In einem Uhrgehäuse 42 befindet sich ein Tragring 43, an dessen innerem Umfang eine Ausnehmung 43a eingearbeitet ist, die als Durchlaßkanal für den Anschluß 47 dient und in Fig. 13 separat dargestellt ist.

Beim Einbau des Modul 1 in das Uhrgehäuse 42 verbindet man den Modul 1 zunächst mit dem Tragring 43, dann führt man den Anschluß 47 in die Ausnehmung 43a ein, und schließlich setzt man den Modul 1 in das Uhrgehäuse 42 ein.

Der Anschluß.47 ist zur Vermeidung der Bruchgefahr mit großem Radius abgebogen. Der dazwischenliegende Tragring verhindert einen Kontakt zwischen Anschluß 47 und Uhrgehäuse 42.

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In Fig. 14 ist ein gegenüber Fig. 13 modifizierter Tragring 43 dargestellt. Er wird benutzt, wenn der Anschluß vorn oder im Zwischenabschnitt entweder mit einem Teil einer elektrischen Schaltung 46 oder dem Anschlußelement 48 versehen ist. Im vorliegenden Falle enthält der Tragring 43 innenseitig eine flache, den Anschluß 47 aufnehmende Ausnehmung 43a, und ferner eine das Anschlußelement 48 umschließende tiefe Ausnehmung 43b. Die tiefe Ausnehmung 43b erlaubt das Hindurchführen eines relativ großen am Anschluß 47 befestigten Schaltungselementes, während die flachere Ausnehmung 43a nur auf den gekrümmten Abschnitt von Anschluß 47 zugeschnitten ist.

Folglich wird der abgebogene und an den Modul 1 anzuschließende Anschluß 47 durch die Ausnehmung 43a im Tragring 43 geführt, im Falle des Zusatzes einer anderen Einheit zu der den Modul 1 einschließenden Einheit, und es besteht nicht die Gefahr eines Kurzschlusses zwischen dem Anschluß 47 und dem Uhrgehäuse 42 während oder nach dem Einbau einer anderen Einheit in die Einheit einschließlich Modul 1. Außerdem sei erwähnt, daß die beiden Ausnehmungen 43a und 43b stufenförmig in den Tragring 43 eingearbeitet sind.

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Claims

Ansprüche

11 Uhr mit Solarbatterie, mit einem eine Basisplatte, auf der eine Solarbatteriezelle angeordnet ist, tragenden Modul, welcher von der Solarbatteriezelle mit Strom versorgt wird, dadurch gekennzeichnet, daß eine mit einer gedruckten Schaltung (4e) versehene flexible Isolierschicht (4) zwischen der Basisplatte (3) und der Solarbatteriezelle (5) angeordnet ist, und daß an dem Umfangsrand der Basisplatte ein Skalenring (7; 28) befestigt ist,
2. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalenring (28) über einen Skalenringrahmen (27) an dem Umfangsrand der Basisplatte (3) befestigt ist.
3. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte (3) an ihrem Umfangsrand mit mindestens einem Loch versehen ist, und daß der Skalenring bzw. Skalenringrahmen (27) an seiner Unterseite mit mindestens einem Bein (24) versehen ist, welches durch das Loch geführt und daran befestigt ist.
4. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte (3) aus einem magnetisch permeablen Material besteht.
5. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Skalenring (z.B. 7) aus Metall besteht.

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ORIGINAL INSPECTED
6. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Solarbatteriezelle (5) im Mitteilteil der flexiblen Isolierschicht (4) angeordnet ist, und daß mindestens an einem Teil im äußeren Umfangsbereich der flexiblen Isolierschicht (4) ein elektrisches Schaltungselement (z.B. 4a, 4b, ·.·) angeordnet ist.
7. Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Schaltungselement ein Strombegrenzungswider'-stand (15) ist.
8. Uhr nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das elektrische Schaltungselement eine den Rückstrom blockierende Diode (14) ist.
9. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisplatte (3) in jenem Bereich, der sich außerhalb der Solarbatteriezelle (5) befindet, mit einem Bein (17a,...) zur Befestigung der Basisplatte an dem Modul (1) versehen ist.
10. Uhr nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die flexible Isolierschicht (4) in jenem Bereich, wo ein elektrisches Schaltungselement (z.B. 35) angeschlossen ist, mit einem Loch (31a) versehen ist, daß das elektrische Schaltungselement mit der gedruckten Schaltung (4e) durch Löten verbunden ist, und daß die Basisplatte (3) in einem diesem Loch (31a) entsprechenden Bereich ebenfalls ein Loch (32a) aufweist, welches größer als das erstgenannte Loch ist.
11. Uhr nach Anspruch 1 mit einer an dem Modul befestigten, eine zusätzliche Fähigkeit aufweisenden Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß der Modul (1) mit einem Uhrgehäuse (42) durch einen Zwischenrahmen verbunden ist,

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daß ein Teil der Einheit (z.B. 46) einen verlängerten Anschluß (47) aufweist, mit dem die Einheit an den Modul (1) angeschlossen ist, und daß der Anschluß (47) radial eingegrenzt ist durch eine in die Innenseite des Zwischenrahniens (43) eingeformte Ausnehmung (43a) .
12. Uhr nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die innenseitig in den Zwischenrahmen (43) eingeformte Ausnehmung aus zwei stufenförmigen Abschnitten (43a und 43b) besteht, von denen der erstgenannte den Anschluß (47) eingrenzt und der zweitgenannte das Hindurchführen eines elektrischen Schaltungselementes (48) ermöglicht, welches mit dem Anschluß (47) verbunden ist.

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