CH711915B1

CH711915B1 - Skeleton-solar watch.

Info

Publication number: CH711915B1
Application number: CH01838/15A
Authority: CH
Inventors: Willemin Michel; Jornod Michel
Original assignee: Swatch Group Res & Dev Ltd
Priority date: 2015-12-15
Filing date: 2015-12-15
Publication date: 2020-04-30
Also published as: CH711915A2

Abstract

La présente invention se rapporte à une montre squelette (1) comprenant un boîtier muni d'un fond et d'une glace, et un ensemble d'organes formant un mouvement de la montre squelette (1), lesdits organes étant disposés au sein du boîtier entre le fond et la glace et étant en tout ou partie visibles au travers de la glace. La montre squelette (1) comporte au moins une cellule solaire, chaque cellule (7) est exposée à la lumière au travers d'ajourages (A 1 , A 2 , A 3 , A 4 , A 6 , A 7 , A 8 ) formés entre et/ou dans les organes formant ledit mouvement.The present invention relates to a skeleton watch (1) comprising a case provided with a bottom and a crystal, and a set of members forming a movement of the skeleton watch (1), said members being arranged within the housing between the bottom and the glass and being completely or partially visible through the glass. The skeleton watch (1) comprises at least one solar cell, each cell (7) is exposed to light through openings (A 1, A 2, A 3, A 4, A 6, A 7, A 8) formed between and / or in the organs forming said movement.

Description

OBJET DE L'INVENTIONOBJECT OF THE INVENTION

[0001] La présente invention se rapporte au domaine technique de l'horlogerie. Plus particulièrement, elle se rapporte à une montre de type squelette comprenant une cellule solaire. Par montre squelette on entend une montre comportant un mouvement dans lequel certaines parties typiquement son cadran, sa platine et/ou ses ponts sont ajourés dans le but de rendre visibles des organes du mouvement par le porteur de la montre. The present invention relates to the technical field of watchmaking. More particularly, it relates to a skeleton type watch comprising a solar cell. By skeleton watch is meant a watch comprising a movement in which certain parts typically its dial, its plate and / or its bridges are perforated in order to make visible organs of the movement by the wearer of the watch.

ARRIÈRE-PLAN TECHNOLOGIQUE ET ÉTAT DE LA TECHNIQUETECHNOLOGICAL BACKGROUND AND STATE OF THE ART

[0002] C'est une pratique courante de munir les montres d'une cellule solaire afin d'alimenter en énergie le mouvement électronique. La cellule solaire est généralement disposée sur le pourtour du cadran en dessous de la glace ou peut remplacer le cadran pour absorber un maximum de lumière. Il existe également des alternatives comme dans les documents US 8,693,290 et EP 2 796 946 où la cellule solaire est positionnée sous le cadran qui est réalisé avec une résine transparente ou translucide. It is common practice to provide watches with a solar cell in order to power the electronic movement. The solar cell is generally placed around the perimeter of the dial below the glass or can replace the dial to absorb as much light as possible. There are also alternatives as in documents US 8,693,290 and EP 2,796,946 where the solar cell is positioned under the dial which is made with a transparent or translucent resin.

[0003] Dans ces configurations, le mouvement de la montre est occulté par le cadran ou par la cellule solaire, ce qui n'est pas compatible avec les montres dites squelettes, ces dernières ne comprenant généralement pas de cadran plein et laissant voir tout ou partie des organes dont elles sont constituées. En effet, dans ce cas, maintenir les organes visibles est peu compatible avec l'agencement d'une cellule solaire qui elle aussi doit être visible pour absorber la lumière et générer suffisamment d'énergie pour alimenter en énergie un mouvement à quartz. In these configurations, the movement of the watch is obscured by the dial or by the solar cell, which is not compatible with so-called skeleton watches, the latter generally not comprising a full dial and revealing all or part of the organs of which they are made up. Indeed, in this case, keeping the visible organs is not very compatible with the arrangement of a solar cell which also must be visible to absorb light and generate enough energy to supply energy to a quartz movement.

RÉSUMÉ DE L'INVENTIONSUMMARY OF THE INVENTION

[0004] La présente invention a pour objet d'intégrer une cellule photovoltaïque dans une montre type squelette, tout en maintenant une surface exposée suffisante pour alimenter en énergie un mouvement horloger à quartz ou une fonction électronique additionnelle dans le cas d'un mouvement horloger mécanique. The present invention aims to integrate a photovoltaic cell in a skeleton type watch, while maintaining an exposed surface sufficient to supply energy to a quartz watch movement or an additional electronic function in the case of a watch movement mechanical.

[0005] A cette fin, une montre squelette selon la revendication 1 annexée est proposée et des formes d'exécution particulières sont reprises dans les revendications dépendantes. To this end, a skeleton watch according to claim 1 attached is proposed and specific embodiments are included in the dependent claims.

BRÈVE DESCRIPTION DES FIGURESBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES

[0006] Les caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée ci-dessous faisant référence aux figures suivantes. <tb><SEP>Les figures 1 et 2 représentent respectivement une vue du dessus et une vue en coupe de la montre squelette munie d'une cellule solaire selon un mode de réalisation préféré de l'invention. Selon ce premier mode de réalisation, la cellule est placée entre le fond et les organes du mouvement. <tb><SEP>Les figures 3 et 4 représentent respectivement une vue du dessus et une vue éclatée de la montre squelette munie d'une cellule solaire selon un autre mode de réalisation préféré de l'invention. Selon ce second mode de réalisation, la cellule est placée sur des organes visibles à travers la glace et, plus précisément, sur un pont à la figure 3 et sur un circuit intégré à la figure 4.The characteristics and advantages of the present invention will appear on reading the detailed description below referring to the following figures. <tb> <SEP> Figures 1 and 2 respectively represent a top view and a sectional view of the skeleton watch fitted with a solar cell according to a preferred embodiment of the invention. According to this first embodiment, the cell is placed between the bottom and the organs of the movement. <tb> <SEP> FIGS. 3 and 4 respectively represent a top view and an exploded view of the skeleton watch provided with a solar cell according to another preferred embodiment of the invention. According to this second embodiment, the cell is placed on organs visible through the glass and, more precisely, on a bridge in FIG. 3 and on an integrated circuit in FIG. 4.

DESCRIPTION DÉTAILLÉE DE L'INVENTIONDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

[0007] La présente invention se rapporte à une montre du type squelette pourvue d'au moins une cellule photovoltaïque, qu'on appellera aussi cellule solaire ou simplement cellule dans le cadre de ce document. The present invention relates to a skeleton type watch provided with at least one photovoltaic cell, which will also be called a solar cell or simply a cell in the context of this document.

[0008] Les figures 1 à 4 représentent une montre squelette 1 qui, de manière classique, comporte un boîtier formé de la carrure 2, de la glace 3 et du fond 4. La glace est fixée sur la carrure 2 de manière classique à l'aide d'une lunette L. Dans l'exemple illustré, le boîtier abrite l'ensemble des organes d'un mouvement à quartz 5 (figure 4) classique. On peut voir sur les figures notamment une platine P comportant plusieurs ajourages A1, A2, A3, A4, A5, A6 , A7et A8 , un moteur électrique M, un rouage R et un circuit intégré 6. Les organes sont disposés entre le fond 4 et la glace 3 et visibles en tout ou partie à travers la glace. Dans cet exemple, le mouvement 5 est maintenu dans la carrure 2 à l'aide d'un rehaut 9 formant également le cercle d'encageage. Selon une variante non représentée le mouvement 5 peut être un mouvement horloger mécanique. Figures 1 to 4 show a skeleton watch 1 which, conventionally, comprises a housing formed by the middle part 2, the crystal 3 and the bottom 4. The crystal is fixed to the middle 2 in a conventional manner to the using a bezel L. In the example illustrated, the case houses all of the organs of a conventional quartz movement 5 (FIG. 4). We can see in the figures in particular a plate P comprising several openings A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 and A8, an electric motor M, a gear train R and an integrated circuit 6. The members are arranged between the bottom 4 and the ice 3 and visible in whole or in part through the ice. In this example, the movement 5 is maintained in the middle part 2 using a flange 9 also forming the casing circle. According to a variant not shown, movement 5 can be a mechanical watch movement.

[0009] L'originalité de la montre squelette réside dans l'ajout d'une cellule solaire et dans son positionnement au sein du boîtier. The originality of the skeleton watch lies in the addition of a solar cell and in its positioning within the housing.

[0010] Selon un premier mode de réalisation illustré aux figures 1 et 2, la cellule photovoltaïque 7 est disposée sur le fond 4 de la montre entre ce dernier et le mouvement 5. La lumière traverse la glace 3 et atteint la cellule 7 au travers des ajourages A1, A2, A3, A4, A5, A6 , A7et A8formés entre les organes du mouvement et notamment dans la platine P. Ces organes du mouvement occultent une surface comprise entre 65 et 90% de la surface du fond 4. Cela signifie que les ajourages A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7et A8représentent entre 10 et 35% de cette surface. A titre d'exemple, pour une montre ayant une carrure à cavité circulaire de 2.9 cm de diamètre, soit une surface de fond de l'ordre de 660 mm<2>, la surface des ajourages est de l'ordre de 146 mm<2>, soit 22% de la surface de fond. Avec une telle surface effective éclairée, la puissance collectée par la cellule est équivalente à celle collectée par une cellule de 2.9 cm de diamètre placée sous un cadran ayant une transmission de 22%. La puissance ainsi récoltée par exemple par une cellule solaire en silicium amorphe réalisée par dépositions physiques et chimiques (PVD, CVD) sur substrats rigides ou flexibles est en moyenne de 4.4µW sur une année. Cette puissance est nettement supérieure à la consommation d'un mouvement à quartz à 2 aiguilles qui est typiquement de 0.3µW. Il est à noter que, selon les besoins, il est possible d'augmenter la surface effective éclairée en réalisant certains éléments du mouvement tels que les ponts et rouages en matière transparente ou translucide. Il est ainsi possible d'augmenter la surface effective éclairée jusqu'à 35% correspondant à une puissance moyenne annuelle collectée de 7µW. D'autres technologies de cellules solaires peuvent être utilisées comme par exemple des cellules utilisant: le silicium cristallin, le silicium à hétérojonctions, le CuInGaSe, le CuInSe, le CdTe, l'AsGa, ou encore des matériaux organiques. La technologie AsGa par exemple pourrait fournir pour les mêmes 146mm<2>de surface exposée une puissance moyenne annuelle de 16.8µW. De plus, on notera que les cellules solaires peuvent être recouvertes de couches additionnelles, par exemple une couche de décor d'un matériau semi transparent pour leur conférer une esthétique particulière pouvant s'accorder aux pièces du mouvement comme, par exemple, un aspect doré. La perte de transmission résultant de l'addition de ces couches pourrait être compensée par une technologie de cellules solaires à plus haut rendement typiquement en utilisant des cellules solaires à base de CuInGaSe ou de AsGa. According to a first embodiment illustrated in Figures 1 and 2, the photovoltaic cell 7 is arranged on the bottom 4 of the watch between the latter and the movement 5. The light passes through the glass 3 and reaches the cell 7 through openings A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 and A8 formed between the organs of the movement and in particular in the plate P. These organs of the movement obscure a surface of between 65 and 90% of the surface of the bottom 4. This means that openings A1, A2, A3, A4, A5, A6, A7 and A8 represent between 10 and 35% of this surface. By way of example, for a watch having a circular cavity middle of 2.9 cm in diameter, ie a back surface of the order of 660 mm <2>, the surface of the openings is of the order of 146 mm < 2>, or 22% of the bottom surface. With such an effective illuminated surface, the power collected by the cell is equivalent to that collected by a 2.9 cm diameter cell placed under a dial having a transmission of 22%. The power thus collected, for example by an amorphous silicon solar cell produced by physical and chemical depositions (PVD, CVD) on rigid or flexible substrates is on average 4.4µW over a year. This power is much higher than the consumption of a 2-hand quartz movement which is typically 0.3 µW. It should be noted that, as required, it is possible to increase the effective illuminated area by making certain elements of the movement such as the bridges and cogs in transparent or translucent material. It is thus possible to increase the effective illuminated area up to 35% corresponding to an average annual power collected of 7µW. Other solar cell technologies can be used such as, for example, cells using: crystalline silicon, heterojunction silicon, CuInGaSe, CuInSe, CdTe, AsGa, or even organic materials. AsGa technology for example could provide an average annual power of 16.8µW for the same 146mm <2> of exposed surface. In addition, it will be noted that the solar cells can be covered with additional layers, for example a decorative layer of a semi-transparent material to give them a particular aesthetic which can match the parts of the movement such as, for example, a golden appearance. . The loss of transmission resulting from the addition of these layers could be compensated by a higher efficiency solar cell technology typically by using solar cells based on CuInGaSe or AsGa.

[0011] De préférence, une seule cellule solaire est disposée sur le fond 4 et couvre l'ensemble du fond ou une partie particulièrement bien éclairée du fond. Il est cependant également envisageable de placer plusieurs cellules individuelles connectées entre elles sur le fond 4 avec chacune des cellules agencée en regard d'un ajourage. Dans le cas où les cellules sont connectées en série pour obtenir une tension de sortie plus élevée, il est préférable que la surface de chacune des cellules soit similaire pour éviter une limitation du courant imposée par la cellule ayant la surface exposée la plus petite. En connectant les cellules en parallèle, on évite la limitation de courant due à la surface mais la tension de sortie est plus faible. La connexion électrique des fils est réalisée par exemple par brasage avec un alliage approprié (étain ou autre), par thermo compression, assistée ou non, ou par ultrasons. Preferably, a single solar cell is arranged on the bottom 4 and covers the entire bottom or a particularly well-lit part of the bottom. It is however also possible to place several individual cells connected to each other on the bottom 4 with each of the cells arranged opposite an openwork. In the case where the cells are connected in series to obtain a higher output voltage, it is preferable that the surface of each of the cells is similar to avoid a limitation of the current imposed by the cell having the smallest exposed surface. By connecting the cells in parallel, the current limitation due to the surface is avoided, but the output voltage is lower. The electrical connection of the wires is carried out for example by brazing with an appropriate alloy (tin or other), by thermo compression, assisted or not, or by ultrasound.

[0012] Selon un second mode de réalisation illustré aux figures 3 et 4, une cellule photovoltaïque 7 est placée sur un organe exposé à la vue, entre ce dernier et la glace 3. De cette manière, la lumière traverse la glace et atteint directement la cellule photovoltaïque 7. La cellule est préférentiellement placée sur un organe fixe du mouvement pour maintenir visibles au moins partiellement les organes mobiles qui font l'attrait de la montre squelette. Par exemple, la cellule 7 peut être placée sur un pont 8 comme montré à la figure 3. Elle peut également être placée sur le circuit intégré 6 du mouvement à quartz, comme montré à la figure 4, ou de la fonction électronique à alimenter dans le cas d'une variante non représentée d'un mouvement mécanique équipé d'un module électronique complémentaire. Dans une variante la cellule 7 peut être placée alternativement ou aussi sur le circuit imprimé CI portant le circuit intégré 6. Une cellule peut être à cheval sur plusieurs organes ou plusieurs cellules peuvent être disposées sur les organes à condition que chaque cellule ait une surface exposée similaire pour à nouveau éviter la limitation de courant imposée par la plus petite cellule. Dans ce mode de réalisation, on vise une surface effective éclairée comprise entre 8 et 27 % de la surface totale visible à travers la glace, soit une puissance moyenne récoltée par année comprise entre 1.6 et 5.4 µW pour du silicium amorphe et entre 6.1 et 20.6 µW pour de l'AsGa. According to a second embodiment illustrated in Figures 3 and 4, a photovoltaic cell 7 is placed on a member exposed to view, between the latter and the glass 3. In this way, the light passes through the ice and reaches directly the photovoltaic cell 7. The cell is preferably placed on a fixed member of the movement to keep visible at least partially the mobile members which make the attraction of the skeleton watch. For example, cell 7 can be placed on a bridge 8 as shown in FIG. 3. It can also be placed on the integrated circuit 6 of the quartz movement, as shown in FIG. 4, or of the electronic function to be supplied in the case of a variant not shown of a mechanical movement equipped with a complementary electronic module. In a variant the cell 7 can be placed alternately or also on the printed circuit CI carrying the integrated circuit 6. A cell can be astride several organs or several cells can be placed on the organs provided that each cell has an exposed surface similar to again avoid the current limitation imposed by the smallest cell. In this embodiment, we aim for an effective illuminated surface of between 8 and 27% of the total surface visible through the ice, or an average power harvested per year of between 1.6 and 5.4 µW for amorphous silicon and between 6.1 and 20.6 µW for AsGa.

[0013] La présente invention n'exclut pas que les deux modes de réalisation soient combinés, c.à.d. que des cellules soient positionnées sur le fond et sur des organes visibles à travers la glace. The present invention does not exclude that the two embodiments are combined, i.e. that cells are positioned on the bottom and on organs visible through the ice.

[0014] L'assemblage de la cellule au boîtier peut s'effectuer de manière très simple sans devoir réaliser une structure portant la cellule. Par exemple, la cellule 7 peut être collée ou clipsée sur le fond 4 ou sur un organe suivant le mode de réalisation choisi. Il n'est pas nécessaire de ménager un logement spécifique qui modifierait les opérations d'étampage lors de la fabrication du boîtier. Au besoin, il suffit de surélever le mouvement 5 de l'épaisseur de la cellule dans le cas où la cellule est positionnée sur le fond du boîtier. Ce type de montage permet en outre de mieux protéger la cellule qui selon la technologie photovoltaïque choisie peut être intrinsèquement fragile comme, par exemple, dans le cas d'un substrat en verre. The assembly of the cell to the housing can be done in a very simple manner without having to make a structure carrying the cell. For example, cell 7 can be glued or clipped to the bottom 4 or to a member depending on the embodiment chosen. It is not necessary to provide a specific housing which would modify the stamping operations during the manufacture of the housing. If necessary, it suffices to raise the movement 5 by the thickness of the cell in the case where the cell is positioned on the bottom of the housing. This type of mounting also makes it possible to better protect the cell which, depending on the photovoltaic technology chosen, can be intrinsically fragile, for example in the case of a glass substrate.

[0015] Pour stocker l'énergie électrique produite, le circuit intégré est de préférence associé à un condensateur de stockage ou une batterie rechargeable (non représenté). La connexion électrique entre la ou les cellule(s) et le circuit imprimé peut être réalisée par deux fils ou par des contacts ressorts disposés sous la carte de circuit imprimé CI portant notamment le circuit intégré et le condensateur. To store the electrical energy produced, the integrated circuit is preferably associated with a storage capacitor or a rechargeable battery (not shown). The electrical connection between the cell (s) and the printed circuit can be made by two wires or by spring contacts placed under the printed circuit board CI carrying in particular the integrated circuit and the capacitor.

[0016] L'énergie électrique produite sert à alimenter le mouvement à quartz ou une fonction additionnelle sur une montre mécanique, par exemple, une fonction d'illumination. The electrical energy produced is used to power the quartz movement or an additional function on a mechanical watch, for example, an illumination function.

Claims

1. Skeleton watch (1) comprising a case provided with a bottom (4) and a crystal (3), and a set of members forming a movement (5) of the skeleton watch (1), said members being arranged in the housing between the bottom (4) and the crystal (3) and being wholly or partly visible through the crystal (3), characterized in that the skeleton watch (1) comprises at least one solar cell ( 7) and in which one or more solar cells (7) are arranged between the bottom (4) of the housing and the set of members, each cell (7) being exposed to light through openings (A1, A2 , A3, A4, A6, A7, A8) formed between and / or in the organs forming said movement.

2. Skeleton watch (1) according to claim 2, comprising a solar cell (7) covering the entire surface of the bottom (4) of the housing.

3. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, in which one or more of the members is made of a transparent or translucent material.

4. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, in which the solar cell or cells (7) are arranged on at least one member visible through the glass (3).

5. Skeleton watch (1) according to claim 5, in which one of the organs carrying a solar cell (7) is a fixed structure of the movement.

6. Skeleton watch (1) according to claim 4 or 5, wherein the member is a bridge (8) or an integrated circuit (6) or a printed circuit (Cl).

7. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, in which, in the event of a plurality of solar cells (7), each solar cell (7) has the same surface exposed to light through the ice (3) .

8. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, in which the surface exposed to light from the solar cell or cells (7) is between 10 and 35% of the total surface exposed to light through the ice (3).

9. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, in which the solar cell or cells (7) are made of amorphous silicon.

10. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, in which each solar cell (7) is assembled by gluing inside the housing.

11. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, comprising a quartz movement or a mechanical movement.

12. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, characterized in that said solar cells are connected in series.

13. Skeleton watch (1) according to claim 12, characterized in that said solar cells each have a substantially identical surface.

14. Skeleton watch (1) according to one of claims 1 to 11, characterized in that said solar cells are connected in parallel.

15. Skeleton watch (1) according to one of the preceding claims, characterized in that the solar cells are covered with a layer of semi-transparent decoration.

16. Skeleton watch (1) according to claim 15, characterized in that said solar cells are solar cells based on AsGa or based on CuInGaSe.