Brevet FR2508667A1 — publié le 19821231

PROCEDE ET MOYENS POUR MONTER DE FACON ETANCHE UNE PILE DANS UNE BOITE DE MONTRE La présente invention a pour objet un procédé et des moyens pour monter de façon étanche une pile dans une boîte de montre. De façon plus précise la présente invention concerne le montage étanche d'une pile dans une montre électronique dont la boite est réalisée en matière synthétique thermoplastique. De façon encore plus précise, l'invention concerne un tel monta- ge afin d'obtenir une étanchéité vis-à-vis de l'extérieur de la boîte de montre Cette étanchéité a bien sûr pour but de protéger le porteur de la montre vis-à-vis d'une fuite éventuelle de l'électrolyte de la pile. Il est bien connu de réaliser des boîtes de montre monocoque en matière synthétique thermoplastique Ces boîtes sont fabriquées en général par injection Cela permet de diminuer très considérablement le coût de fabrication des boites puisque la totalité de la définition des formes de la boite est réalisée lors de l'injection. Par ailleurs il est bien connu que l'une des limitations princi- pales à la durée de vie des montres est la durée de fonctionnement des piles Il est donc particulièrement important de pouvoir accéder aisément à la pile en vue de son remplacement Dans le cas des boîtes de montre monocoque, c'est-à-dire des montres dont le fond et la carrure ne font qu'une pièce l'accès à l'intérieur de la boîte ne peut se faire qu'en démontant la glace et le cadran Pour éviter cette opération complexe et permettre un remplacement aisé de la pile, il est connu dans de telles montres de prévoir dans le fond de la boîte une ouverture ou trappe de pile fermée par un couvercle. Il suffit d'enlever ce couvercle pour accéder de l'extérieur au logement dans lequel est placé la pile. Le brevet suisse no 552 000 241 publié le 31 juillet 1974 décrit une montre qui comporte une boîte monocoque en matière synthéti- que dans laquelle le fond de boîte est muni d'une trappe de pile fermée par un couvercle Le couvercle est maintenu dans la trappe de pile par la coopération d'un bourrelet ménagé dans la périphérie de la trappe de pile et d'une creusure correspondante dans la périphérie du couvercle Le courvercle est donc fixé à cran dans la trappe de pile Cette solution présente l'avantage d'être simple mais elle présente l'inconvénient majeur de ne pas assurer une étanchéité conforme aux normes en vigueur ou du moins de ne pas assurer cette étanchéité pendant la durée requise. Pour remédier à ces inconvénients, un premier objet de l'in- vention est de fournir des moyens de fermeture de trappe de pile qui assure une bonne étanchéité. Un deuxième objet de l'invention est de fournir une fermeture étanche de la trappe de pile avec des moyens qui soient compatibles avec une réalisation par injection de la boîte de montre. Un troisième objet de l'invention est de fournir des moyens de fermeture de trappe de pile dans lesquels la mise en place de l'obturateur lors du montage initial de la montre ne nécessite aucune opération complexe et soit aisément compatible avec une fabrication en chaîne des montres correspondantes. Pour obtenir ces résultats l'invention consiste à partir d'une part d'une boîte de montre comportant une ouverture circulaire faisant communiquer la cavité de pile avec l'extérieur de la montre et, d'autre part, d'un obturateur ou couvercle métallique La face externe du fond de boite comporte en outre un dégagement annulai- re entourant l'ouverture et au moins deux logements débouchant dans le dégagement et s'étendant radialement à partir du dégage- ment Les logements ayant une profondeur inférieure à l'épaisseur du fond L'obturateur comporte un rebord qui est muni d'au moins deux ergots s'étendant radialement hors de l'obturateur, les ergots ayant une épaisseur inférieure à la profondeur desdits logements. Pour monter la pile, on place celle-ci dans son logement et on met en place l'obturateur pour que son rebord pénètre dans le dégage- ment et que les ergots pénètrent librement dans les logements Puis on applique à l'obturateur un couple de rotation et de l'énergie pour que dans la rotation du couvercle, les ergots eux-mêmes usinent partiellement les-portions épaisses séparant lesdits logements et pénètrent au moins partiellement dans ces portions pleines pour assurer la fixation de l'obturateur sur ledit fond. En d'autres termes, la fixation du couvercle dans la trappe de pile est obtenue par un système à baïonnette dont la partie mâle est constituée par les ergots du couvercle et dont la partie femelle est constituée partiellement par le dégagement annulaire et surtout les logements radiaux La partie femelle du système à baïonnette est complétée par une contre-découpe des parties épaisses séparant les logements qui est réalisée par les ergots eux-mêmes agissant ainsi comme outil d'usinage du matériau synthétique thermoplastique. C'est bien sûr cette contre-découpe qui assure la fixation du cou- vercle dans la trappe de pile. Cette technique particulière résout d'une part le problème des tolérances d'usinage relatives pour les ergots du couvercle et les contre-découpes à réaliser dans la périphérie de la trappe de pile puisque ces contre-découpes sont réalisées par les ergots eux- mêmes Le deuxième avantage est de permettre une fixation du couvercle sur le fond de boîte qui assure une bonne fixation grâce au système à baïonnette et qui permet donc une bonne étanchéité entre le couvercle et le fond de boîte tout en étant compatible avec une réalisation de la boite de montre par injection Il apparaîtra en effet clairement à l'homme de l'art que la réalisation des contre- découpes est impossible à obtenir par injection. De préférence, l'apport d'énergie est réalisé en même temps que la rotation du couvercle en appliquant des ultra-sons au couvercle, ces ultra-sons sont transmis aux ergots dont les vibrations résul- tantes permettent la déformation du matériau thermoplastique et donc l'usinage des contre-découpes. L'invention concerne bien sûr non seulement le procédé de montage, mais également la boîte de montre munie des usinages permettant ce montage et l'ensemble des moyens permettant ce montage, c'est-à-dire les usinages particuliers de la boîte, la forme particulière du couvercle et les outils permettant d'appliquer au couvercle le couple de rotation et l'énergie nécessaire, par exemple les ultra-sons. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention appa- raitront plus clairement à la lecture de la description qui suit d'un mode préféré de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple non limitatif La description se réfère aux figures annexées sur lesquelles: La figure 1 montre une partie d'un fond de boite monocoque comportant les usinages selon l'invention; La figure 2 est une vue en coupe du fond de boîte selon la ligne Il-Il de la figure 1; La figure 3 est une vue de dessus du couvercle pour obturer la trappe de pile; La figure 4 est une vue en coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3 montrant le couvercle; La figure 5 est une vue en coupe verticale semblable à la figure 2 mais montrant de plus, la pile placée dans son logement et le couvercle en position d'obturation; Les figures 6 a à 6 c illustrent les différentes étapes de l'ob- turation de la trappe de pile et font ressortir l'usinage de la contre-découpe par les ergots du couvercle. Les figures 1 et 2 montrent une portion d'une boite de montre 2 monocoque réalisée en matériau synthétique thermoplastique Cette boîte comporte un fond 4 ayant une face externe 4 a, c'est-à-dire une face tournée vers l'extérieur de la montre Le fond 4 comporte une ouverture circulaire 6 ou trappe de pile qui fait communiquer une cavité de pile 7 avec l'extérieur de la montre La face externe 4 a du fond de botte est également munie d'un dégagement annulaire 8 formant une creusure circulaire qui entoure l'ouverture 6 Le dégagement 8 et l'ouverture 6 sont séparés par un rebord 10 qui présente une face externe d'appui 1 Oa en forme de couronne et parallèle à la face externe 4 a Le dégagement 8 est complété par trois logements référencés 12 a,12 b et 12 c ces logements s'étendant radialement à partir du dégagement 8 et communiquant avec celui-ci. Le dégagement 8 et les logements 12 ont de préférence la même profondeur e qui est bien sûr inférieure à l'épaisseur E du fond de boite Ces logements ont de préférence une forme semi-cylindrique comme le montre la figure 1 La cavité de pile 7 est par ailleurs limité par une paroi latérale 7 a et un fond 7 c faisant partie inté- grante de la boite monocoque Sur la figure 1, il apparaît clairement qu'entre les logements 12, le fond de boîte comporte des parties pleines 14 qui séparent les logements 12. Les figures 3 et 4 montrent un mode de réalisation possible pour le couvercle servant à fermer la trappe de pile Ce couvercle a une forme générale circulaire et comporte sur sa périphérie un rebord 22 Au centre du fond 24 du couvercle est ménagée une portion en creux 26 Cette portion 26 sert, comme on l'expliquera plus en détail ultérieurement, à l'enlèvement du couvercle pour permettre l'extraction de la pile Le rebord 22 du couvercle est muni de trois ergots 28 a,28 b et 28 c qui font saillie hors du couver- cle selon des rayons du couvercle Ces ergots 28 ont une épaisseur e' qui est de toute manière inférieure à la profondeur e du dégage- ment 8 Bien entendu, la largeur des ergots 28 est inférieure à la largeur des logements 12 pour permettre la libre introduction des ergots 28 dans les logements 12 et les ergots ont une forme se- mi-circulaire comme le montre les figures 3 et 4 Le couvercle comporte en outre trois fraisages 30 a, 30 b et 30 c disposés vis-à-vis des ergots 28 a, 28 b et 28 c Comme cela sera expliqué ultérieure- ment, ces fraisages servent à la fixation du couvercle dans le fond de boite. La figure 5 illustre la mise en place de la pile dans son loge- ment et la fermeture de la trappe de pile La pile 32 comporte de façon connue une première face 32 a formant par exemple l'électrode négative et une deuxième face 32 b sensiblement plane La pile 32 est placée dans sa cavité 7 de telle façon que son électrode négative -7 32 a soit en face d'un contact électrique 34 logé dans la face interne 7 d du fond 7 c de la cavité Un disque déformable d'étanchéité 36 est ensuite placé sur la face supérieure 10 a du rebord 10 Dans une étape suivante, le couvercle 20 est mis en place de telle manière que les ergots 28 a, 28 b et 28 c pénètrent librement dans les loge- ments 12 a,12 b et 12 c et que le rebord 22 du couvercle pénètre dans le dégagement 8. Dans cette position le disque d'étanchéité 36 est interposé entre la face interne du couvercle d'une part et la face 32 b de la pile 32 et la face d'appui 1 Oa du rebord 10 d'autre part. Pour assurer la fixation étanche du couvercle 20, on utilise un outil référencé 38 sur la figure 1 De préférence cet outil est un sonotrode qui est animé d'un mouvement vibratoire selon l'axe XX sous l'effet d'un générateur d'ultra-sons Par exemple l'outil 38 vibre à une fréquence de 40 k Hz avec une amplitude de l'ordre de 5 microns La partie active de l'outil 38 consiste en trois doigts 38 ' qui sont disposés pour pouvoir pénétrer dans les fraisages 30 a, 30 b et 30 c Cet outil remplit une triple fonction Tout d'abord il permet d'appliquer une certaine pression sur le couvercle 20 pour produire un léger' écrasement du joint 36 qui est de préférence réalisé en silicone Sa deuxième fonction est de servir de tourne-vis pour provoquer une rotation du couvercle 20 par coopération entre les doigts 38 ' et les fraisages 30 Enfin la sonotrode transmet sa propre vibration au couvercle 20 et donc en particulier aux ergots 28. Comme cela a déjà été expliqué la coopération de ce couple de rotation avec la transmission des ultra-sons aux ergots permet de réaliser lacontre-découpe dans les parties pleines 14 pour assurer la fixation du couvercle dans le fond de boîte Les ficures ô illustrent les différentes étapes A l'étape représentée sur la figure 6 a, le couvercle n'est pas encore mis en place Dans l'étape suivan- te représentée sur la figure 6 b, le couvercle est mis en place et en particulier l'ergot 28 c est logé librement dans le logement radial 12 c Lors de l'application simultanée du couple de rotation et des vibrations aux ergots, le bord d'attaque 28 'c de l'ergot 28 c déforme localement la paroi latérale 12 'c du logement 12 c pour usiner dans la partie pleine 14 une contre-découpe référencée 40 par échauffement localisé du matériau formant le fond de boîte Cette contre-découpe 40 est donc réalisée petit à petit par pénétration de l'ergot 28 c dans la partie pleine 14 jusqu'à ce qu'une partie substantielle de la largeur de l'ergot 28 c ait pénétré dans la partie épaisse 14 Bien entendu, compte tenu de l'épaisseur relative de l'ergot 28 c et de la partie pleine 14, une portion importante 14 ' de la portion pleine 14 demeure non déformée au-dessus de l'ergot 28 c assurant ainsi la fixation du couvercle sur le fond de boîte. Il est clair que, comme la contre-découpe 40 est usinée par l'ergot lui-même, le serrage est de très bonne qualité et le cou- vercle est parfaitement immobilisé en rotation avec une force de serrage élevée Ce serrage assure conséquemment l'application de l'électrode négative 32 a de la pile 32 sur le contact 34 et l'appli- cation du couvercle sur la rondelle d'étanchéité 36 On obtient donc effectivement une très bonne étanchéité entre le couvercle 20 et le fond de boite par l'intermédiaire du joint 36. Il faut ajouter que le joint 36 assure l'étanchéité mais il permet aussi d'absorber les vibrations produites par l'outil 38 afin que ces vibrations ne soient pas transmises en totalité à la pile En outre du 'ait que les fraisaoes 30 qui sont au contact direct de la sonotrode sont vis-à-vis des ergots 28 le chemin parcouru par les vibrations entre la source de vibration et les ergots est minimal, ce qui limite la perte d'énergie. Dans le mode de réalisation précédemment décrit, le dégagement 8 est séparé de l'ouverture 6 par un rebord 10 qui permet la mise en place du disque d'étanchéité 36 Il est cependant clair que le rebord 10 pourrait ne pas exister, au quel cas le dégagement 8 déboucherait directement dans l'ouverture 6 Bien entendu, les logements 12 a,12 b,12 c seraient maintenus Dans une telle construc- tion, la rondelle d'étanchéité 36 pourrait être placée directement sur le fond 8 ' du dégagement annulaire 8 L'étanchéité serait alors obtenue par la coopération du joint 36 et de l'extrémité 22 a du rebord 22 du couvercle ou des ergots 28 a aux endroits o ils exis- tent. Pour enlever la pile 32 il suffit d'introduire l'extrémité d'un outil dans la fente 26 pour provoquer la rotation du couvercle dans le sens opposé, ce qui désolidarise le couvercle de la boîte. Il faut ajouter que si l'utilisation d'ultra-sons pour fournir aux ergots du couvercle l'énergie suffisante afin d'usiner la contre- découpe paraît être le mode de réalisation le mieux adapté, on pourrait également envisager de chauffer le couvercle en même temps qu'on le fait tourner pour permettre l'usinage des contre-dé- coupes. REVENDICATIONS 1 Procédé pour monter de façon étanche une pile ( 32) dans une boîte de montre, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes: on fournit une boîte de montre en matière synthétique thermoplastique comprenant un fond ( 4) comportant une ouverture ( 6) sensiblement circulaire et une cavité interne ( 7) débouchant dans ladite face externe ( 4 a) par l'ouverture, ladite face externe comportant en outre creusés dans ledit fond, un dégagement annu- laire ( 8) entourant ladite ouverture ( 6) et au moins deux logements ( 12 a, 12 b, 12 c) débouchant dans ledit dégagement ( 8) et s'étendant radialement à partir dudit dégagement, lesdits logements étant séparés par des portions pleines ( 14) dudit fond; on fournit un obturateur métallique ( 20) sensiblement circu- laire présentant un axe de révolution et muni d'un bord ( 22), ledit bord comportant au moins deux ergots ( 28 a, 28 b, 28 c) s'étendant radialement hors dudit obturateur, lesdits ergots ayant une épais- seur selon la direction de l'axe de révolution substantiellement inférieure à la profondeur des logements; on place ladite pile ( 22) dans ladite cavité ( 7); on met en place ledit obturateur ( 20) pour que ledit bord ( 22) entre dans ledit dégagement ( 8) et que lesdits ergots ( 28 a, 28 b, 28 c) entrent librement dans lesdits logements ( 42 a, 42 b, 42 c) et on applique audit obturateur ( 20) un couple de rotation autour dudit axe de révolution et de l'énergie pour que les ergots ( 28 a, 28 b, 28 c) eux-mêmes usinent sur une partie de leur épaisseur les portions pleines ( 14) séparant lesdits logements et pénètrent au moins partiellement dans lesdites portions pleines ( 14), ce qui assure la fixation de l'obturateur ( 20) sur ledit fond ( 4). 2 Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour appliquer à l'obturateur ( 20) de l'énergie, on transmet audit obtu- rateur des ondes ultra-sonores. 3 Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'on fournit une boîte de montre qui comporte de plus un rebord circulaire ( 10) séparant ladite ouverture dudit dégagement et présentant une face d'appui ( 10 a) et en ce que, avant la mise en place dudit obturateur ( 20), on place sur ladite face d'appui ( 10 a) un joint déformable d'étanchéité. 4 Moyens pour monter de façon étanche à l'aide de moyens d'obturation ( 20), une pile ( 32) dans une boîte de montre réalisée en une matière synthétique thermoplastique ladite boite comportant un fond épais ( 4) ayant une face externe ( 4 a) muni d'une ouverture ( 6) sensiblement circulaire débouchant dans ladite face externe ( 4 a), et une cavité ( 7) pour ladite pile, ladite cavité communiquant avec l'extérieur de la boîte par ladite ouverture, caractérisés en ce qu'ils comprennent un obturateur métallique ( 20) sensiblement circulaire et présentant un axe de révolution, ledit obturateur comportant un bord ( 10) muni d'au moins deux ergots ( 28 a, 28 b, 28 c) s'étendant radialement hors dudit obturateur; un dégagement annulaire ( 8) creusé dans ledit fond entou- rant ladite ouverture ( 6) et débouchant dans ladite face externe pour recevoir ledit bord ( 10) et au moins deux logements ( 12 a, 12 b, 12 c) communiquant avec ledit dégagement ( 8), débouchant dans ladite face externe et s'étendant radialement à l'extérieur dudit déagagement ( 8) pour recevoir lesdits ergots ( 28 a, 28 b, 28 c), lesdits logements étant séparés par des portions pleines du fond; et un outillage ( 38) pour appliquer audit obturateur ( 20) un couple de rotation autour dudit axe et de l'énergie pour que, lorsque lesdits ergots sont placés dans lesdits logements, lesdits ergots eux-mêmes usinent sur une partie de leur épaisseur lesdites portions pleines ( 14) séparant lesdits logements et pénètrent au moins partiellement dans lesdites portions pleines ( 14) pour fixer ledit obturateur ( 20) dans ledit fond. Moyens de montage selon la revendication 4, caractérisés en ce qu'ils comprennent en outre un rebord annulaire ( 110) ménaaé dans ledit fond ( 4) pour séparer ladite ouverture ( 6) dudit dégagement ( 8) et présentant une face d'appui ( 10 a); et une pièce annulaire d'étanchéité ( 36) pour recouvrir au moins partiellement ladite face d'appui ( 10 a). 6 Moyens de montage selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisés en ce que l'outillage ( 38) comprend des moyens pour transmettre des ondes ultra-sonores audit obturateur. 7 Moyens selon la revendication 6, caractérisés en ce que ledit obturateur ( 10) est muni sur sa face externe d'au moins deux évidements ( 30 a, 30 b, 30 c) vis-à-vis desdits ergots ( 28 a, 28 b, 28 c), et en ce que ledit outillage ( 38) comprend au moins deux doigts ( 38 ') pour transmettre les ondes ultra-sonores, disposés pour pénétrer dans lesdits évidements. 8 Boite de montre pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 1, réalisée en une matière synthétique thermoplasti- que, comportant un fond épais ( 4) présentant une face externe ( 14 Lla) et muni d'une ouverture ( 6) sensiblement circulaire, et une cavité ( 7) pour recevoir une pile ( 32), ladite cavité ( 7) communi- quant avec l'extérieur de la boite par ladite ouverture, ladite boîte se caractérisant en ce qu'en outre ledit fond ( 14) comporte un dégagement annulaire ( 8) entourant ladite ouverture ( 16) et au moins deux logements ( 12 a, 12 b, 12 c) s'étendant radialement hors dudit dégagement ( 8) et communiquant avec ledit dégagement, ledit dégagement et lesdits logements débouchant dans ladite face externe ( 4 a) et présentant une profondeur inférieure à l'épaisseur dudit fond. 9 Boîte de montre selon la revendication 8, caractérisée en ce que ledit fond ( 4) comporte en outre un rebord ( 10) séparant ladite ouverture ( 6) dudit dégagement ( 8), ledit rebord présentant une face d'appui ( 10 a) en forme de couronne.