(19)
(11) EP 4 198 647 A1

(12) DEMANDE DE BREVET EUROPEEN

(43) Date de publication:
21.06.2023  Bulletin  2023/25

(21) Numéro de dépôt: 21215150.0

(22) Date de dépôt:  16.12.2021
(51) Int. Cl.: 
G04B 39/02(2006.01)
G04D 3/06(2006.01)
G04B 37/08(2006.01)
(52) Classification Coopérative des Brevets (CPC) :
G04B 39/02; G04B 37/088; G04D 3/067
(84) Etats contractants désignés:
AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR
Etats d'extension désignés:
BA ME
Etats de validation désignés:
KH MA MD TN

(71) Demandeur: Omega SA
2502 Bienne (CH)

(72) Inventeurs:
  • KISSLING, Gregory
    2520 La Neuveville (CH)
  • KALTENRIEDER-ELLIS, Cédric
    2608 Courtelary (CH)
  • LAZZARI, Nicolas
    2504 Bienne (CH)
  • DERRIEY, Gilles
    25500 Morteau (FR)
  • VIPREY, Jérôme
    25390 Guyans-Vennes (FR)
  • WINKLER, Yves
    3185 Schmitten (CH)
  • HINAUX, Baptiste
    1003 Lausanne (CH)

(74) Mandataire: ICB SA 
Faubourg de l'Hôpital, 3
2001 Neuchâtel
2001 Neuchâtel (CH)

   


(54) BOITE DE MONTRE ETANCHE


(57) La boîte de montre (1) étanche à l'eau comprend au moins une glace (3) montée sur un côté supérieur d'une carrure (2), un joint de fixation (5) étant disposé entre une paroi intérieure annulaire supérieure (22) de la carrure et une paroi extérieure annulaire supérieure (23) de la glace. La glace comprend une surface périphérique annulaire (13) en dessous de la paroi extérieure annulaire supérieure inclinée d'un angle défini plus petit que 90° par rapport à un axe perpendiculaire à un plan de boîte de montre pour venir en contact direct contre une surface intérieure annulaire (12) de la carrure inclinée d'un angle semblable à l'inclinaison de la surface périphérique annulaire et en dessous de la paroi intérieure annulaire supérieure de la carrure. La surface périphérique annulaire et/ou la surface intérieure annulaire de la carrure comprennent une portion de contact bombée pour un contact sur une ligne annulaire de contact entre les deux surfaces.




Description

Domaine technique de l'invention



[0001] La présente invention concerne une boîte de montre étanche notamment pour une montre de plongée.

Arrière-plan technologique



[0002] Pour prévoir l'utilisation d'une montre mécanique ou électronique sous l'eau, la boîte de montre, qui comprend un mouvement horloger ou un module horloger à base de temps, doit être fermée de manière bien étanche. Pour ce faire, la boîte de montre comprend un fond fixé de manière étanche à un premier côté d'une carrure et une glace fixée à un second côté opposé de la carrure. Des garnitures d'étanchéité sont prévues à l'assemblage du fond, de la carrure et de la glace de montre. Un organe de contrôle ou réglage de fonctions de la montre est monté également de manière étanche à travers la carrure de la boîte en position de repos.

[0003] Généralement des boîtes de montre ne sont pas configurées ou assemblées pour supporter de fortes pressions d'eau par exemple lors d'une plongée étant donné que la pression à l'intérieur de la boîte de montre est proche de la pression atmosphérique. De simples garnitures d'étanchéité de montres traditionnelles ne suffisent pas pour garantir une bonne étanchéité à l'eau de la boîte lors d'une plongée à de très grandes profondeurs sous l'eau.

[0004] On peut citer la demande de brevet CH 690 870 A5 qui décrit une boîte de montre étanche. La boîte de montre est constituée d'une glace fixée d'un côté supérieur à une carrure-lunette et d'un fond fixé à la carrure en le vissant à un taraudage intérieur de la carrure. La glace est fixée à la carrure par une garniture d'étanchéité annulaire de forme torique et en appui sur un bord de carrure. Une garniture d'étanchéité est aussi prévue entre un bord extérieur du fond et une surface inférieure de la carrure de forme torique. Comme à forte pression d'eau le taraudage peut s'abîmer, il est encore prévu une cuvette en métal résistant en appui contre une surface intérieure du fond et contre un rebord intérieur de la carrure. Cependant même avec un tel agencement de boîte de montre, cela ne permet pas de garantir une bonne étanchéité de la boîte lors d'une plongée à de très grandes profondeurs sous l'eau, notamment en dessous de 4000 m de profondeur (zone abyssale), ce qui constitue un inconvénient.

[0005] Le brevet CH 372 606 décrit une boîte de montre étanche, qui a une partie centrale ou carrure entourant un fond et fermée par une glace. Une bague filetée est en appui contre une surface extérieure inclinée du fond pour le retenir, et est vissée à une partie de fixation connectée à la carrure. Avec un tel agencement présenté, cela ne permet pas de garantir une bonne étanchéité de la boîte lors d'une plongée à de très grandes profondeurs sous l'eau, notamment en dessous de 4000 m de profondeur (zone abyssale), ce qui constitue un inconvénient.

[0006] Le brevet CH 378 792 décrit une boîte de montre étanche. La glace est un disque de matière minérale transparente (verre, cristal). Une garniture de métal tendre ou malléable (or, platine, argent, cuivre, étain) est chassée en périphérie de la glace contre un rebord supérieur. Cet ensemble glace et garniture est chassé dans un alésage cylindrique d'un support, tel qu'une carrure. Le diamètre de l'alésage cylindrique est légèrement inférieur au diamètre extérieur de la garniture de métal tendre pour assurer une bonne étanchéité lors du chassage de l'ensemble dans l'alésage cylindrique. La glace comprend une surface d'appui conique d'un côté intérieur pour venir en contact direct contre une surface d'appui conique complémentaire de la carrure. Un inconvénient d'un tel contact entre glace et carrure est qu'il est difficile d'assurer un bon contact direct entre les deux surfaces coniques, car il y a un risque de ne pas avoir la même géométrie et ainsi peut avoir un impact sur la résistance mécanique de l'assemblage. De plus, même si le joint métallique mou peut assurer une bonne étanchéité, son inconvénient principal est qu'il doit être changé à chaque ouverture de la boîte de montre et par principe, il est préféré d'utiliser un matériau résistant au milieu extérieur.

Résumé de l'invention



[0007] L'invention a donc pour but principal de pallier les inconvénients de l'état de la technique décrits ci-dessus en proposant une boîte de montre étanche à l'eau adaptée pour supporter les fortes pressions d'eau pour une plongée à de grandes profondeurs sous l'eau.

[0008] A cet effet, la présente invention concerne une boîte de montre étanche à l'eau, qui comprend les caractéristiques des revendications indépendantes 1 à 3.

[0009] Des formes particulières d'exécution d'une boîte de montre étanche à l'eau sont définies dans les revendications dépendantes 4 à 17.

[0010] Un avantage de la présente invention réside dans le fait qu'un contact direct est réalisé entre la glace et la carrure sur une ligne de contact annulaire de préférence en position centrée en dessous d'un joint de fixation de la glace en partie haute de la carrure, qui est vue du centre de la boîte de montre en direction de la glace. Le joint de fixation est disposé entre une paroi intérieure annulaire supérieure de la carrure et une paroi extérieure annulaire supérieure de la glace.

[0011] Avantageusement, la glace comprend une surface périphérique annulaire qui est inclinée d'un angle plus petit que 90° par rapport à un axe perpendiculaire à un plan de boîte de montre. La surface périphérique annulaire comprend une portion de surface de contact bombée ayant une courbure convexe présentant un premier rayon pour contacter une surface intérieure annulaire de la carrure d'inclinaison sensiblement égale à l'inclinaison de la surface périphérique annulaire. Le contact entre les deux surfaces définit une ligne de contact annulaire.

[0012] De préférence, la surface intérieure annulaire est une surface inclinée d'un angle semblable à l'angle d'inclinaison de la surface périphérique annulaire, mais de pente régulière sans variation du profil de la surface en direction du centre de la boîte de montre. Grâce à cela, le contact direct entre les deux surfaces inclinées est bien centré.

[0013] Lors de l'augmentation de la pression sur la montre, la glace subit une force dirigée vers l'intérieur de la montre. Etant donné l'appui contre la carrure, les conséquences sont un fléchissement du centre et une légère rotation des parois extérieures (cylindrique et conique) de la glace.

[0014] Du fait de la géométrie bombée précédemment décrite, la zone de contact glace-carrure se déplace vers le bas de surfaces généralement coniques au niveau de la portion de surface de contact bombée au fur et à mesure que la pression augmente. Cette dernière provoque également une augmentation de la contrainte dans la zone de contact ce qui, par déformation élastique des matériaux, augmente la surface d'appui glace-carrure et diminue donc les contraintes locales dans la carrure et la glace. Ceci contribue à diminuer avantageusement les risques de rupture par compression de la glace.

[0015] Selon l'art antérieur, il est prévu d'effectuer un contact direct entre deux surfaces précisément usinées de forme équivalente, par exemple une surface périphérique annulaire de forme conique en contact avec une surface intérieure annulaire de forme conique complémentaire. Avec de telles surfaces de forme conique, le contact direct peut se situer en partie basse ou en partie haute de chaque surface, ce qui peut endommager la glace ou la carrure.

[0016] Du point de vue de l'étanchéité, il y a tout d'abord au niveau du système d'assemblage de la glace sur la carrure par l'intermédiaire du joint, et d'autre part de l'étanchéité faite par la glace si cette dernière se casse. Dans le cas de l'étanchéité faite par la glace si cette dernière se casse, on peut considérer que le système n'est plus étanche ou du moins que la montre n'est plus utilisable. Dans le cas où la glace est liée à la carrure par l'intermédiaire du joint en polymère, la géométrie de l'appui glace carrure à un impact direct sur l'étanchéité concernant la résistance mécanique sous pression de la glace.

[0017] Avantageusement, la portion de surface de contact bombée peut se situer sur la surface intérieure annulaire de la carrure, alors que la surface périphérique annulaire de la glace a une inclinaison à pente régulière en direction du centre de la boîte de montre. Le contact des deux surfaces s'opère également de manière bien centrée. De plus encore dans une autre variante, chaque surface comprend sa propre portion de surface de contact bombée pour établir un contact direct avec l'autre surface sur une ligne de contact également bien centrée.

[0018] Avantageusement, la boîte de montre peut prendre une forme de cylindre, de cylindre elliptique, parallélépipédique ou sous la forme d'un prisme ou d'autres formes adaptables à une montre portée au poignet une personne.

[0019] Dans le cas d'un parallélépipède au moins quatre parois planes verticales sont prévues et disposées les unes à la suite des autres sous la forme d'un anneau. Cela signifie que la surface périphérique annulaire de la glace, ainsi que la surface intérieure annulaire de la carrure comprennent chacune un ensemble de parois inclinées en direction du centre de la boîte de montre et liées les unes à la suite des autres formant un anneau. De plus, des portions bombées sont réalisées sur des parois d'une des surfaces, alors que l'autre surface est composée de plaques planes inclinées en direction du centre de la boîte de montre et avec une pente régulière donc sans variation du profil de la surface inclinée. Il peut être prévu des arrondis à chaque connexion de parois de chaque surface inclinée.

[0020] De plus, toutes les plaques des deux surfaces de forme sensiblement complémentaire peuvent comprendre des portions bombées pour venir en contact l'une contre l'autre selon une ligne de contact annulaire en position centrée des surfaces.

Brève description des figures



[0021] Les buts, avantages et caractéristiques d'une boîte de montre étanche à l'eau apparaîtront mieux dans la description suivante de manière non limitative en regard des dessins sur lesquels :
  • les figures 1a à 1c représentent de manière simplifiée une coupe transversale d'une première forme d'exécution d'une boîte de montre étanche à l'eau selon l'invention, et une coupe partielle de détail du placement et de la fixation de la glace à la carrure selon l'invention, et une coupe partielle de détail avant fixation de la glace à la carrure selon l'invention1,
  • les figures 2a à 2c représentent de manière simplifiée une coupe transversale d'une seconde forme d'exécution d'une boîte de montre étanche à l'eau selon l'invention, qui est une variante de la première forme d'exécution, et une coupe partielle de détail du placement et de la fixation de la glace à la carrure selon l'invention, et une coupe partielle de détail avant fixation de la glace à la carrure selon l'invention,
  • les figures 3a à 3c représentent de manière simplifiée une coupe transversale d'une troisième forme d'exécution d'une boîte de montre étanche à l'eau selon l'invention, qui est une combinaison des première et seconde formes d'exécution, et une coupe partielle de détail du placement et de la fixation de la glace à la carrure selon l'invention, et une coupe partielle de détail avant fixation de la glace à la carrure selon l'invention,
  • les figures 4a à 4d représentent en vue de dessus quatre formes de carrure d'une boîte de montre pour recevoir une glace circulaire ou carrée ou rectangulaire en périphérie selon l'invention,
  • les figures 5a et 5b montrent l'état de contrainte au contact mécanique d'une portion de surface de contact bombée notamment de la surface périphérique annulaire de la glace au contact de la surface intérieure annulaire de la carrure d'une part à 1 bar de pression de la glace contre la carrure et d'autre part à 750 bars de pression de la glace contre la carrure selon l'invention, et
  • les figures 6a et 6b montrent l'état de contrainte au contact mécanique de la surface périphérique annulaire de forme conique de la glace au contact de la surface intérieure annulaire de forme conique complémentaire de la carrure d'une part à 1 bar de pression de la glace contre la carrure et d'autre part à 750 bars de pression de la glace contre la carrure selon l'art antérieur.

Description détaillée de l'invention



[0022] Dans la description suivante, tous les composants d'une boîte de montre étanche à l'eau notamment d'une montre de plongée, qui sont bien connus d'un homme du métier dans ce domaine technique ne sont relatés que de manière simplifiée. L'emplacement des éléments de la boîte de montre est donné dans la direction du centre de la boîte de montre à la glace.

[0023] Les figures 1a à 1c représentent une première forme d'exécution d'une boîte de montre 1, qui peut être utilisée pour une montre de plongée. La boîte de montre 1 comprend essentiellement une glace 3, qui peut être en saphir ou en verre minéral, fixée sur un côté supérieur d'une carrure 2 par l'intermédiaire d'un joint de fixation 5, et éventuellement un fond 4 monté sur un côté inférieur de la carrure 2. Un mouvement ou module horloger 10 peut être disposé dans la boîte de montre 1 dans une position indiquée par la référence 10. Au moins un organe de contrôle 9, tel qu'une tige-couronne, peut être monté de manière étanche en position de repos sur ou à travers la carrure 2 pour le réglage de l'heure, de la date ou d'autres fonctions de la montre de plongée.

[0024] Pour la fixation de la glace 3 sur le côté supérieur de la carrure 2, le joint annulaire de fixation 5 est disposé entre une paroi intérieure annulaire 22 de la carrure 2 et une paroi extérieure annulaire 23 de la glace 3. Un fond 4 peut être prévu et fixé étanchement sur une partie basse de la carrure 2 par l'intermédiaire d'une garniture annulaire d'étanchéité 6 de forme torique placée de préférence dans une rainure 16 de la partie basse de la carrure 2 pour son maintien en position. Une surface d'appui annulaire 24 du fond 4 vient en contact d'une surface intérieure annulaire 32 de la carrure 2 de forme complémentaire à la surface d'appui 24 lors du montage du fond 4 sur la carrure 2. Les surfaces d'appui 24 et intérieure 32 sont inclinées d'un angle déterminé par rapport à un axe perpendiculaire à un plan de boîte de montre 1.

[0025] Dans le cas d'une carrure 2 de forme générale cylindrique, les surfaces 24, 32 peuvent être de forme conique et inclinées de l'extérieur vers l'intérieur de la boîte de montre 1 d'un angle déterminé par rapport à un axe central de la boîte de montre 1. Cela signifie que le sommet de chaque forme de cône est en direction de l'intérieur de la boîte de montre 1. Pour une carrure 2 et un fond 4 réalisés dans un matériau, tel que le titane ou dans un type d'acier déterminé, l'angle peut être de l'ordre de 43° ± 5° par rapport à l'axe central.

[0026] Généralement, le matériau utilisé de préférence pour la carrure 2 doit être un matériau à haute résistance mécanique ou à limite d'élasticité élevée, c'est-à-dire plus grande que 500 MPa. De plus, comme il y a un contact direct avec la glace 3, le frottement entre les deux surfaces doit être fortement diminué si possible. La carrure 2 peut être réalisée par exemple en acier inoxydable à haute teneur en azote ou en titane grade 5 (Ti6Al4V). A titre comparatif, un acier inoxydable standard a une limite élastique entre 200 et 250 MPa et un module de Young entre 180 et 210 GPa, alors que l'acier inoxydable à haute teneur en azote a une limite élastique entre 500 et 700 MPa et un module de Young entre 180 et 210 GPa. Le titane grade 5 a une limite élastique entre 800 et 900 MPa et un module de Young entre 105 et 115 GPa.

[0027] Pour toute forme de boîte de montre, la glace 3 comprend une surface périphérique annulaire 13 en dessous de la paroi extérieure annulaire supérieure 23, configurée pour venir en contact direct contre une surface intérieure annulaire 12 en dessous de la paroi intérieure annulaire supérieure 22 de la carrure 2. La surface périphérique annulaire 13 de la glace 3 est inclinée d'un angle défini plus petit que 90° par rapport à un axe perpendiculaire à un plan de boîte de montre 1. De préférence, la surface intérieure annulaire 12 est inclinée généralement de l'extérieur vers l'intérieur de la boîte de montre 1 d'un même angle que la surface périphérique annulaire 13 par rapport à un axe central. Mais la surface intérieure annulaire 12 de la carrure 2 est inclinée avec une pente régulière en direction du centre de la boîte de montre.

[0028] Si la carrure 2 est de forme générale cylindrique, la surface intérieure annulaire 12 peut être de forme conique et inclinée d'un angle défini de l'extérieur vers l'intérieur de la boîte de montre 1 avec une pente régulière sans variation de profil de la surface. Cela signifie que le sommet de la forme de cône est en direction de l'intérieur de la boîte de montre 1. L'angle défini d'inclinaison de la surface 12 peut être de l'ordre de 43° ± 5° par rapport à l'axe central. La surface périphérique annulaire 13, qui peut être de forme sensiblement complémentaire à la surface intérieure annulaire 12 peut comprendre une portion de contact bombée avec une courbure convexe d'un premier rayon R1 défini pour un contact sur une ligne annulaire circulaire de contact contre la surface intérieure annulaire 12 de la carrure 2 de forme sensiblement conique inclinée en direction du centre de la boîte de montre. Cette ligne annulaire circulaire de contact se trouve de préférence à mi-hauteur de la surface périphérique annulaire 13, c'est-à-dire dans une position centrée. Le premier rayon R1 peut être choisi de l'ordre de 10.7 mm ± 5 mm. Cela donne une portion bombée de l'ordre 0.03 mm d'épaisseur sur la surface 13, ce qui est suffisant pour établir un contact avec l'autre surface 12 de manière bien centrée.

[0029] Dans ce cas présenté, la courbure convexe signifie une portion bombée sur la surface périphérique annulaire 13 devant venir en contact direct de la surface intérieure annulaire 12. La portion bombée est sous forme annulaire. Avec une courbure concave, cela signifie une portion en creux sur la surface périphérique annulaire 13, qui n'est pas en mesure de venir contacter la surface intérieure annulaire 12 sur une ligne annulaire circulaire de contact. Il est donc choisi la courbure convexe sur la surface périphérique annulaire 13, ce qui est désiré.

[0030] A titre purement illustratif, il est présenté sur les figures 4a à 4d différentes formes simplifiées de carrure 2 vues depuis dessus côté cadran. La forme extérieure de la carrure 2 peut être différente de la forme intérieure de la carrure 2.

[0031] A la figure 4a, la carrure 2 est de forme générale cylindrique sur l'extérieur et à l'intérieur, la paroi intérieure annulaire 22 est de forme cylindrique, alors que la surface intérieure annulaire inclinée 12 est de forme générale conique.

[0032] A la figure 4b, la carrure 2 est de forme générale cylindrique sur l'extérieur, et à l'intérieur, au moins quatre parois planes verticales 22 sont prévues et disposées les unes à la suite des autres sous la forme d'un anneau, alors que la surface intérieure annulaire 12 comprend quatre plaques généralement planes réunies les unes à la suite des autres et inclinées en direction du centre de la boîte de montre.

[0033] A la figure 4c, la carrure 2 est de forme générale parallélépipédique à quatre côtés sur l'extérieur et à l'intérieur, la paroi intérieure annulaire 22 est de forme cylindrique, alors que la surface intérieure annulaire inclinée 12 est de forme générale conique.

[0034] A la figure 4d, la carrure 2 est de forme générale parallélépipédique à quatre côtés sur l'extérieur et à l'intérieur, au moins quatre parois planes verticales 22 sont prévues et disposées les unes à la suite des autres sous la forme d'un anneau, alors que la surface intérieure annulaire 12 comprend quatre plaques généralement planes réunies les unes à la suite des autres et inclinées en direction du centre de la boîte de montre.

[0035] Il est à noter, qu'une forme différente de la forme cylindrique de la boîte de montre 1 peut être encore envisagée par exemple de forme générale cylindrique elliptique ou parallélépipédique ou sous forme de prisme avec plus de quatre parois verticales. La carrure 2 peut être d'une autre forme aussi comme précisé ci-dessus pour la boîte de montre 1, comme la carrure 2 forme la grande partie de la boîte de montre 1. Dans ce cas de figure, la surface intérieure annulaire 12 peut être composée d'au moins trois ou quatre parois généralement planes liées les unes aux autres sous forme annulaire. Chaque paroi plane est inclinée de l'extérieur vers l'intérieur de la boîte de montre d'un angle défini plus petit que 90° en direction du centre de la boîte de montre 1 avec une pente, qui peut être régulière sans variation de profil de la surface. Pour la surface périphérique annulaire 13, plusieurs portions de contact bombées sont réalisées sur toutes les au moins trois ou quatre parois reliées les unes aux autres pour un contact sur une ligne annulaire de contact contre la surface intérieure annulaire 12. Il peut être prévu encore des arrondis à chaque connexion de parois de chaque surface inclinée en maintenant la portion bombée même dans les arrondis, non représentés sur des figures.

[0036] A titre comparatif et du fait des tolérances de fabrication dans le cas d'une boîte de montre de forme cylindrique comme représentée aux figures 1a à 1c, 2a à 2c et 3a à 3c, un appui cône sur cône est rarement parfait. Le point de contact entre les deux surfaces coniques a ainsi tendance à se situer plutôt vers la partie basse ou la partie haute de chaque surface. Les simulations FEM réalisées montrent qu'avoir une portion de surface de contact bombée à courbure de rayon R1 de la surface 13 pour la glace 3 ou R1' de la surface 12 pour la carrure 2 est bénéfique dans tous les cas, et surtout en comparaison d'un appui cône sur cône parfait comme montré dans les tableaux ci-joints.

[0037] Il est encore prévu qu'une portion haute de la surface périphérique annulaire 13 de la glace 3 comprend une courbure convexe d'un second rayon R2 en liaison à la paroi extérieure annulaire supérieure 23 de la glace 3, et de préférence à la suite de la courbure convexe de premier rayon R1. Le second rayon R2 est inférieur au premier rayon R1 de courbure convexe des portions bombées pour le contact des surfaces 12 et 13. De préférence, le second rayon R2 est de valeur plus de 10 fois inférieure au premier rayon R1, par exemple à 0.75 mm ± 0.2 mm. La courbure de rayon R2 de la portion haute de la surface périphérique annulaire 13 de la glace 3 permet de faciliter le montage de la glace 3 sur la carrure 2 par l'intermédiaire du joint de fixation 5. Ce joint de fixation 5 peut être réalisé en polyuréthane voire en polyuréthane réticulé et être de forme annulaire par exemple d'épaisseur de l'ordre de 0.65 mm ± 0.2 mm et de hauteur de l'ordre de 2.5 mm ± 0.5 mm.

[0038] Il est encore à noter que la surface périphérique annulaire 13 de la glace 3 peut comprendre du côté de la partie basse une courbure convexe d'un troisième rayon R3 pour éviter d'avoir une arête trop vive pour éviter tout contact avec un plat de la partie basse de la surface intérieure annulaire 12 de la carrure 2. Le plat peut être distant de près de 3 mm de la glace 3. Le troisième rayon R3 est inférieur ou de préférence égal au second rayon R2. La courbure à troisième rayon R3, qui est de préférence à la suite de la courbure convexe de premier rayon R1, permet encore d'éviter des risques d'égrisure de la glace 3.

[0039] Pour la réalisation de la glace 3 en saphir, il peut être utilisé un procédé dénommé Czochralski ou EFG (Edge Defined Film Fed Growth - tirage de rubans par croissance à partir d'un film délimité par un contour). La ou les portions bombées peuvent être obtenues par usinage ou procédé de terminaison. Le procédé d'usinage de la carrure 2 est de l'estampage et l'intérieur est décolleté, ainsi que pour la portion bombée. Le coefficient de frottement est déterminé principalement selon la ou les portions bombées réalisées en combinaison à la rugosité de surface de la carrure 2 et de la glace 3. Le coefficient de frottement peut être diminué selon l'état de surface, c'est-à-dire selon la rugosité des deux parties en contact.

[0040] Les trois premiers tableaux ci-dessous concernent d'une part la contrainte de traction au centre, et d'autre part la contrainte côté glace, et la contrainte côté carrure avec une variation d'inclinaison de +0.5° et de -0.5° dépendant du coefficient de frottement entre la glace et la carrure :







[0041] Il est déterminé ci-dessus par les tableaux les calculs de contrainte selon que la glace 3 à un appui conique contre la carrure 2 qui a un appui conique également, ou avec une courbure à premier rayon R1 côté glace 3 ou à premier rayon complémentaire R1' côté carrure 2 et ceci en fonction du coefficient de frottement comme indiqué ci-dessus. Dans chaque cas, on essaie de minimiser la contrainte, qui doit rester de manière idéale sous 380 MPa pour la traction de la glace 3 et sous 560 MPa pour un type d'acier à limite d'élasticité élevée de la carrure 2.

[0042] Il est tenu compte également dans les tableaux ci-dessus de -0.5° de différence de côté entre la glace 3 et la carrure 2 (avec appui sur l'extérieur du cône en partie haute) ou de +0.5° (appui sur l'intérieur du cône en partie basse). On voit dans ce cas qu'au niveau de la traction de la glace, l'appui conique est bon dans le cas idéal mais pose problème lorsqu'on a un appui décalé sur l'extérieur, alors qu'au niveau de la contrainte de la carrure, cela pose problème dans tous les cas.

[0043] Le rayonnage côté carrure 2 est celui qui fonctionne le mieux mais le rayonnage côté glace 3 est plus simple, et permet aussi d'absorber l'effet des tolérances.

[0044] Dans les trois tableaux suivants montrés ci-dessous, l'erreur de décalage est augmentée. Ainsi, l'erreur sur l'angle de la glace 3 est montée à -3°, ce qui permet de montrer que dans tous les cas c'est l'appui conique qui dégrade le plus les conditions.







[0045] A titre complémentaire, il est présenté ci-dessous un comparatif dans le cas de l'utilisation encore d'un joint ou d'une bague en métal amorphe dit BMG entre les surfaces 12 et 13, ou dans le cas de la présente invention sans le joint ou la bague en métal amorphe. Il est précisé également un type de matériau de la carrure 2, alors que pour la glace 3, il s'agit du saphir ou d'un verre minéral. En premier lieu, les six tableaux présentés ci-dessous concernent des tests de montage du verre sur la carrure en fonction des matériaux utilisés indiqués ci-dessous et avec ou sans joint intermédiaire. Dans ce premier test, il y a une comparaison dans les trois premiers tableaux avec ou sans bague BMG, pour un appui conique ou pour les trois seconds tableaux pour une glace légèrement rayonnée.







[0046] On constate que pour la traction au centre de la glace 3, ce qui compte est à quel point la glace 3 est maintenue. A faible coefficient de frottement l'appui direct est meilleur car il y a moins d'interfaces pouvant glisser entre elles, et à fort coefficient de frottement ce qui compte est que la glace 3 repose sur une matière à module d'élasticité élevé (acier ou céramique plutôt qu'or ou BMG). Il est probable que même pour une glace 3 rayonnée le coefficient de frottement est suffisamment faible pour que la version à appui direct est meilleure de ce point de vue. Au niveau de la carrure 2, le joint BMG permet en revanche de limiter les contraintes à coefficient de frottement élevé pour un appui cône sur cône, mais il est a priori encore plus avantageux d'avoir un rayon sur la glace pour avoir ce résultat avec un contact direct avec la surface 12 de la carrure, ce qui est recherché par la présente invention.

[0047] Il est encore à noter que sur les précédents tableaux, il aurait pu être ajouté une limite de pression notamment pour indiquer une pression maximale admissible et atteignable. On doit s'arrêter quand l'une des trois limites (Traction glace max 380 Mpa, compression glace max 2000 Mpa ou compression carrure max de 500 Mpa à 1200 Mpa) est atteinte. Mais on constate toujours que le cas le plus défavorable est celui du contact direct cône sur cône. De plus, il y a toujours un avantage aux versions sans joint ou bague BMG.

[0048] Les figures 2a à 2c représentent une seconde forme d'exécution d'une boîte de montre 1 étanche à l'eau. Comme cette seconde forme d'exécution ressemble beaucoup à la première forme d'exécution, il ne sera expliqué que les différences constatées par rapport à la première forme d'exécution.

[0049] La différence essentielle de la seconde forme d'exécution est le fait que la portion de surface de contact bombée ne se trouve plus sur la surface périphérique annulaire 13 de la glace 3, mais sur la surface intérieure annulaire 12 de la carrure 2. Par contre, la surface périphérique annulaire 13 de la glace est cette fois-ci d'inclinaison à pente régulière sans variation de profit de la surface de l'extérieur vers l'intérieur de la boîte de montre 1. La courbure de premier rayon complémentaire R1' peut être de la même valeur que celle de la courbure de premier rayon R1, mais dans une configuration opposée.

[0050] Les courbures de second rayon R2 et troisième rayon R3 restent réalisées sur la surface périphérique annulaire 13 de la glace 3 aux mêmes endroits que pour la première forme d'exécution.

[0051] La courbure de la portion bombée de rayon R1 ou R1' est disposée sur l'une ou l'autre des surfaces 12 et 13 en étant orientée de bas en haut, c'est-à-dire en coupe axiale avec un arc de cercle placé de bas en haut. Les courbures de rayons R2 et R3 sont également orientées de bas en haut.

[0052] Les figures 3a à 3c représentent une troisième forme d'exécution d'une boîte de montre 1 étanche à l'eau. Comme cette troisième forme d'exécution ressemble beaucoup aux première et seconde formes d'exécution, il ne sera expliqué que les différences constatées par rapport aux première et seconde formes d'exécution. Principalement, la troisième forme d'exécution reprend les portions bombées décrites ci-dessus aux première et seconde formes d'exécution.

[0053] La surface périphérique annulaire 13 de la glace 3 comprend une portion de surface de contact bombée à courbure convexe de premier rayon R1 et la surface intérieure annulaire 12 comprend également une portion de surface de contact bombée à courbure convexe de premier rayon complémentaire R1'. Les deux courbures sont des surfaces 12 et 13, qui forment bien chacune des portions bombées de forme annulaire pour venir en contact l'une contre l'autre selon une ligne de contact annulaire et en position centrée de chaque surface 12 et 13. Les deux rayons R1 et R1' sont de préférence semblables mais peuvent aussi être légèrement différents l'un de l'autre.

[0054] La surface périphérique annulaire 13 de la glace 3 comprend encore les courbures de rayon R2 et R3. Comme mentionné ci-dessus, les courbures de second rayon R2 et troisième rayon R3 restent réalisées sur la surface périphérique annulaire 13 de la glace 3 aux mêmes endroits que pour les première et seconde formes d'exécution. Il est également repris les mêmes valeurs de rayon R2 et R3.

[0055] Dans cette forme d'exécution, le joint de fixation 5 de forme annulaire peut être réalisé en polyuréthane voire en polyuréthane reticulé. Pour une carrure 2 de forme générale cylindrique, le joint de fixation 5 est cylindrique. Une fois la glace 3 montée sur la carrure 2, le joint de fixation 5 est fixé à une paroi intérieure annulaire 22 de la carrure 2 et une paroi extérieure annulaire 23 de la glace 3 au-dessus de la surface périphérique annulaire 13.

[0056] A titre non limitatif, la hauteur du joint de fixation 5 peut être de l'ordre de 2.5 mm. L'épaisseur du joint peut être de l'ordre de 0.65 mm.

[0057] Il est encore à relever qu'avec la fixation de la glace 3 sur la carrure 2 des variantes de réalisation décrites ci-dessus et avec le contact entre une surface à rayon de courbure convexe et une surface conique entre la glace 3 et la carrure 2, il est garanti une bonne étanchéité et une bonne répartition des contraintes entre la glace 3 et la carrure 2. Ceci est nécessaire étant donné que la montre est une montre de plongée qui doit supporter de fortes contraintes dues à la différence de pression entre l'intérieur de montre et la pression de l'eau en grande profondeur sous l'eau. Comme la surface de contact entre la carrure 2, et la glace 3 est assez grande avec cette forme conique, il y a une meilleure transmission des contraintes sur une plus grande surface, ce qui est important pour diminuer les concentrations de contraintes dans la glace et ainsi éviter sa rupture lors d'une plongée profonde sous l'eau. Ceci permet également d'assurer l'étanchéité de la boîte de montre. Avec cet agencement, la pression de l'eau sur la boîte de montre tend à fermer tout interstice entre les surfaces de contact. De plus, cela évite l'extrusion entre la glace et l'intérieur de la carrure.

[0058] Les figures 5A et 5B montrent le contact mécanique entre la glace et la carrure par l'intermédiaire de la portion de surface de contact bombée réalisée sur la glace dans cette forme d'exécution premièrement à une pression de 1 bar (figure 5A) et secondement à une pression de 750 bars (figure 5B). La portion de surface de contact bombée se trouve sur la surface périphérique annulaire de la glace pour venir en contact sur la surface intérieure annulaire de la carrure.

[0059] Il est encore montré sur ces figures 5A et 5B sur la partie en gris la pression de contact le long de l'interface entre glace et carrure. L'épaisseur de cette partie en gris correspond à l'intensité de la pression de contact en fonction de la position. Dans cette configuration avec le contact de la portion bombée de la surface périphérique annulaire de la glace sur la surface conique de la carrure, on remarque que la pression est bien centrée sur la zone de contact. De plus, avec la surface de contact plus importante à haute pression entre la glace et la carrure, il y a une meilleure répartition des forces de contact et moins de risque de cassure de la glace ou de la carrure ce qui est avantageux.

[0060] Les figures 6A et 6B montrent selon l'art antérieur le contact mécanique entre deux surfaces coniques de la glace et de la carrure premièrement à une pression de 1 bar (figure 6A) et secondement à une pression de 750 bars (figure 6B).

[0061] Il est encore montré sur ces figures 6A et 6B sur la partie en gris la pression de contact le long de l'interface entre glace et carrure. L'épaisseur de cette partie en gris correspond à l'intensité de la pression de contact en fonction de la position. Dans cette forme d'exécution, avec l'appui conique non seulement le contact se fait plus sur l'extérieur mais en plus le maximum de pression est totalement décentré vers l'extérieur de la zone de contact initiale ce qui constitue un inconvénient.

[0062] A partir de la description qui vient d'être faite, plusieurs variantes de réalisation de la boîte de montre peuvent être conçues par l'homme du métier sans sortir du cadre de l'invention définie par les revendications. La boîte de montre par sa carrure peut avoir une forme générale différente d'un cylindre.


Revendications

1. Boîte de montre (1) étanche à l'eau, notamment pour une montre de plongée, la boîte (1) comprenant au moins une glace (3) montée sur une partie d'une carrure (2), un joint de fixation (5) de la glace (3) étant disposé entre une paroi intérieure annulaire (22) de la carrure (2) et une paroi extérieure annulaire (23) de la glace (3),

- caractérisée en ce qu'entre la paroi extérieure annulaire (23) et le centre de la boîte de montre (1), la glace (3) comprend une surface périphérique annulaire (13) inclinée d'un angle défini plus petit que 90° par rapport à un axe perpendiculaire à un plan de boîte de montre (1) et venant en contact direct contre une surface intérieure annulaire (12) de la carrure (2), la surface intérieure annulaire (12) étant inclinée d'un angle semblable à l'angle d'inclinaison de la surface périphérique annulaire (13) et disposée en dessous de la paroi intérieure annulaire (22) de la carrure (2), et

- en ce que la surface périphérique annulaire (13) comprend une portion de surface de contact bombée ayant une courbure convexe présentant un premier rayon (R1) définissant une ligne annulaire de contact contre la surface intérieure annulaire (12) de la carrure (2).


 
2. Boîte de montre (1) étanche à l'eau, notamment pour une montre de plongée, la boîte (1) comprenant au moins une glace (3) montée sur une partie d'une carrure (2), un joint de fixation (5) de la glace (3) étant disposé entre une paroi intérieure annulaire (22) de la carrure (2) et une paroi extérieure annulaire (23) de la glace (3),

- caractérisée en ce qu'entre la paroi intérieure annulaire (22) et le centre de la boîte de montre (1), la carrure (2) comprend une surface intérieure annulaire (12) inclinée d'un angle défini plus petit que 90° par rapport à un axe perpendiculaire à un plan de boîte de montre (1) et venant en contact direct contre une surface périphérique annulaire (13) de la glace (3), la surface périphérique annulaire (13) étant inclinée d'un angle semblable à l'inclinaison de la surface intérieure annulaire (12) et disposée en dessous de la paroi extérieure annulaire (23) de la glace (3), et

- en ce que la surface intérieure annulaire (12) comprend sur une portion de surface de contact bombée ayant une courbure convexe présentant un premier rayon complémentaire (R1') définissant une ligne annulaire de contact contre la surface périphérique annulaire (13) de la glace (3).


 
3. Boîte de montre (1) étanche à l'eau, notamment pour une montre de plongée, la boîte (1) comprenant au moins une glace (3) montée sur une partie d'une carrure (2), un joint de fixation (5) de la glace (3) étant disposé entre une paroi intérieure annulaire (22) de la carrure (2) et une paroi extérieure annulaire (23) de la glace (3),

- caractérisée en ce qu'entre la paroi extérieure annulaire (23) et le centre de la boîte de montre (1), la glace (3) comprend une surface périphérique annulaire (13) inclinée d'un angle défini plus petit que 90° par rapport à un axe perpendiculaire à un plan de boîte de montre (1), en ce qu'entre la paroi intérieure annulaire (22) et le centre de la boîte de montre (1), la carrure (2) comprend une surface intérieure annulaire (12) inclinée d'un angle semblable à l'angle d'inclinaison de la surface périphérique annulaire (13), et venant en contact direct contre la surface périphérique annulaire (13) de la glace (3), et

- en ce que la surface périphérique annulaire (13) comprend une portion de surface de contact bombée ayant une courbure convexe présentant un premier rayon (R1), alors que la surface intérieure annulaire (12) comprend une portion de surface de contact bombée ayant une courbure convexe d'un premier rayon complémentaire (R1') définissant une ligne annulaire de contact contre la surface périphérique annulaire (13) de la glace (3).


 
4. Boîte de montre (1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la surface intérieure annulaire (12) de la carrure (2) est inclinée avec une pente régulière sans variation du profil de la surface en direction du centre de la boîte de montre.
 
5. Boîte de montre (1) selon la revendication 2, caractérisée en ce que la surface périphérique annulaire (13) de la glace (3) est inclinée avec une pente régulière sans variation du profil de la surface en direction du centre de la boîte de montre.
 
6. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que le joint de fixation (5) est en polyuréthane ou en polyuréthane réticulé.
 
7. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que la carrure (2) est en matériau à limite d'élasticité élevée plus grande que 500 MPa, et en ce que la glace (3) est en saphir.
 
8. Boîte de montre (1) selon la revendication 7, caractérisée en ce que la carrure (2) est réalisée en acier inoxydable à haute teneur en azote ou en titane grade 5 (Ti6Al4V).
 
9. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce le premier rayon (R1) et/ou le premier rayon complémentaire (R1') sont choisis de l'ordre de 10.7 mm ± 5 mm.
 
10. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisée en ce qu'une portion haute de la surface périphérique annulaire (13) de la glace (3) comprend une courbure d'un second rayon (R2) en liaison à la paroi extérieure annulaire supérieure (23) de la glace (3), pour lequel le second rayon (R2) est inférieur au premier rayon (R1) de courbure des portions bombées, pour faciliter le montage de la glace (3) sur la carrure (2) par l'intermédiaire du joint de fixation (5).
 
11. Boîte de montre (1) selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'une portion basse de la surface périphérique annulaire (13) de la glace (3) comprend une courbure d'un troisième rayon (R3) pour éviter d'avoir une arête trop vive, et en ce que le troisième rayon (R3) est inférieur ou égal au second rayon (R2).
 
12. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications 10 et 11, caractérisée en ce que le second rayon (R2) et/ou le troisième rayon (R3) sont de valeur plus de 10 fois inférieure au premier rayon (R1).
 
13. Boîte de montre (1) selon la revendication 12, caractérisée en ce que le second rayon (R2) et/ou le troisième rayon (R3) sont choisis de l'ordre de 0.75 mm ± 0.2 mm.
 
14. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la boîte de montre (1) est de forme générale cylindrique, en ce que la paroi intérieure annulaire (22) de la carrure (2) et la paroi extérieure annulaire (23) de la glace (3) sont de forme cylindrique, et en ce que la surface périphérique annulaire (13) et la surface intérieure annulaire (12) sont de forme générale conique avec des portions de surface de contact bombées sur une des surfaces ou les deux surfaces pour avoir un contact direct sur une ligne annulaire de contact.
 
15. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la carrure (2) de la boîte de montre (1) est de forme générale extérieure cylindrique, et en ce que la paroi intérieure annulaire (22) est composée de quatre parois planes verticales (22) prévues et disposées les unes à la suite des autres sous la forme d'un anneau, alors que la surface intérieure annulaire (12) comprend quatre plaques généralement planes réunies les unes à la suite des autres et inclinées en direction du centre de la boîte de montre.
 
16. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la carrure (2) de la boîte de montre (1) est de forme générale extérieure parallélépipédique à quatre côtés, et en ce qu'à l'intérieur, la paroi intérieure annulaire (22) est de forme générale cylindrique, alors que la surface intérieure annulaire inclinée (12) est de forme générale conique.
 
17. Boîte de montre (1) selon l'une des revendications 1 à 13, caractérisée en ce que la carrure (2) de la boîte de montre (1) est de forme générale parallélépipédique à quatre côtés sur l'extérieur, et en ce que la paroi intérieure annulaire (22) est composée de quatre parois planes verticales prévues et disposées les unes à la suite des autres sous la forme d'un anneau, alors que la surface intérieure annulaire (12) comprend quatre plaques généralement planes réunies les unes à la suite des autres et inclinées en direction du centre de la boîte de montre.
 




Dessins






















Rapport de recherche












Rapport de recherche




Références citées

RÉFÉRENCES CITÉES DANS LA DESCRIPTION



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