EP1916576A1 - Boîte de montre-bracelet étanche - Google Patents
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- EP1916576A1 EP1916576A1 EP07405187A EP07405187A EP1916576A1 EP 1916576 A1 EP1916576 A1 EP 1916576A1 EP 07405187 A EP07405187 A EP 07405187A EP 07405187 A EP07405187 A EP 07405187A EP 1916576 A1 EP1916576 A1 EP 1916576A1
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Definitions
- the present invention relates to a waterproof wristwatch box comprising a protective envelope surrounded by a middle and a bezel.
- a waterproof watch case intended for depths of more than 300 meters consisting of a caseband and a bottom made of a material that is less resistant than steel, which includes an inner bowl made of a material of high mechanical strength conforming to the internal face from the bottom and at least partly the inner wall of the middle-telescope and leaning by its edge against the side of a scope of the case-case against the side on which the ice rests.
- This solution has two weak points that limit the depth that the sealed box can withstand.
- the second weak point comes from the fact that the portion of the bowl that bears against the scope of the middle-bezel is cantilevered with respect to the wall of the bowl creating poor conditions of transmission of the compression force which s' exerts on the bowl.
- the object of the present invention is to overcome the limitations of the solutions of the state of the art while limiting the increase in the thickness of a sealed wristwatch case, capable of withstanding a determined pressure.
- the subject of the present invention is a sealed wristwatch case comprising a protective envelope surrounded by a middle and a bezel, according to claim 1.
- the main advantage of this waterproof watch case is to be able to withstand pressures of several tens of MPa significantly reducing the thickness compared to watch cases of conventional design, which allows for a watch case capable of withstanding depths of several thousand meters, typically between 3000 and 5000 meters, and whose thickness still allows it to be worn on the wrist as a wristwatch.
- the bezel and the caseband which do not contribute to the protection of the watch movement which is entirely protected by the protective envelope, may be made of materials traditionally used in the field of watch boxes and ranging from plastic to platinum through stainless steel, and different gold alloys.
- Another advantage of the invention arises from the fact that the seal and the resistance to pressure are obtained by completely separate elements which do not influence at all one on the other.
- the sealing members participate in the assembly of at least some of the elements of the protective envelope.
- FIG. 1 a watch case according to the state of the art. This watch case was chosen because it is a waterproof wristwatch box market, tested at 1550 meters, which makes it a wristwatch that can withstand a great depth.
- the wristwatch box object of the present invention and illustrated by the figure 2 comprises a completely closed protective envelope and which comprises, in this embodiment, a bottom 1 of a material having a Young's modulus sufficient to limit the deformation. It will be seen later that this Young's modulus must be> 100,000 MPa. This material must above all have a resistance to bending substantially greater than that of the two traditional materials that are stainless steel and gold. In the illustrated example, this material could be a ceramic such as zirconia. This material could also be titanium which has in particular a high flexural strength and a Young's modulus> 100,000 MPa.
- This bottom 1 has an arch-shaped profile that improves its resistance to bending. Its edge ends with a flat surface on which rests a side wall 2 made of a material whose compressive strength is substantially greater than that of stainless steel or gold. Since this side wall 2 must be drilled for the passage of the winding stem, a metal alloy will be preferred to a ceramic. It is possible to use an alloy such as a nickel-free steel of the Biodur 108 type whose properties are indicated in Table II.
- This side wall 2 is delimited by two flat surfaces, one in contact with the surface 1a of the bottom 1, the other in contact with a flat surface 3a of the periphery of the glass 3, which is sapphire which has a module Young's strength and flexural strength as shown in Table I.
- the protective envelope formed here by the bottom 1, the side wall 2 and the ice 3 comprises a compression-resistant structure SR with parallel side faces, perpendicular to the bearing surfaces between this side wall 2 and the bottom 1, on the one hand and between this side wall 2 and the ice 3, on the other hand and which extends, without a solution of continuity, to the bottom 1 of the envelope and includes at least a portion of the side wall 2 and the bottom 1 of the envelope.
- This compression-resistant structure SR is delimited on the Figures 2 to 4 by two lines in phantom. As will be seen in Table III, the compressive strength of this side wall 2 can be adapted by adjusting the radial thickness of the resistant structure SR.
- the side wall 2 has an outer side wall 2a located in the extension of the lateral surface of the ice 3, the cross sections delimited by these side surfaces being constant. These two lateral surfaces are surrounded by an annular seal 4.
- the base 4a of this seal 4 is compressed in the radial direction by a portion 5a of internal lateral surface of a middle part 5 surrounding the side wall 2 of the casing. protection.
- An inner surface formed between the portion 5a of the inner lateral surface of the middle part 5 and the remainder of this lateral surface surrounding the side wall 2 abuts against an outer surface of this side wall 2.
- the part of the middle 5 located on the bottom side 1 of the protective envelope has a thread for receiving a threaded ring 6 clamping between the middle 5 and the bottom 1.
- a seal 7 is disposed between an outer surface of the bottom 1 and the base of the middle part 5.
- the portion of the annular seal 4 which surrounds the lateral face of the lens 3 is compressed radially by a clamping ring 8, preferably of titanium.
- the annular seal 4 serves both to seal between the ice 3 and the side wall 2 and to fix these two parts to each other.
- a bezel 9 is still fixed around the clamping ring 8 by a ring of connection 10 between an annular clearance 8a of the clamping ring 8 and an annular groove 9a of the inner lateral face of the bezel 9.
- This sealing of the ice 3 with a radially compressed ring has the advantage of completely dissociating the compressive strength of the seal.
- the annular seal 4 allows the ice to slide and remain in constant contact with the adjacent end of the side wall 2 of the envelope protection.
- the variant of the figure 3 differentiates itself essentially from the form of execution of the figure 2 in that the side wall 2 'is reduced mainly to the resistant structure SR, a flange 11 being attached inside the side wall 2' instead of being integrated in the side wall 2 as in the example of the figure 2 .
- the second variant of the figure 4 differentiates figures 2 and 3 mainly by the fact that the side wall and the bottom form a single piece in the form of cap 12 with a flange 11 reported as in the case of the figure 3 .
- This flange 11 can be used to hold the movement M of the watch which can only be boxed from the top by leaning against a bearing surface 12a of the inner lateral face of the side wall of the cap 12. The rest of the box is similar to the boxes of figures 2 and 3 .
- FIGS. 5 and 6 show that this material fulfills both the compressive strength conditions required for the side wall and the bending resistance conditions required for the ice or the bottom, as well as the relative conditions for the Young modulus, set so as to limit the deformation of the materials of the protective envelope, which if it were too high would require increasing the thickness of the box, which is obviously not acceptable.
- the lower limit that can be set for the Young's modulus is 100,000 MPa, as regards the limit to flexural strength and to compressive strength, each can be set at 500 MPa.
- Table III is a comparative table relating to the size of the wristwatch case, on the one hand according to the present invention, on the other hand according to the box of the prior art illustrated by the figure 1 .
- ⁇ u> TABLE III ⁇ / u> Box according to the invention Box according to prior art Pressures of 15.5 MPa equivalent to 1550m 49 MPa pressure equivalent to 4900m Pressure of 15.5 MPa equivalent to 1550m 49 MPa pressure equivalent to 4900m Ice thickness 2.8 mm 5.5 mm 3 mm 5.7 mm Thickness 1.8 mm 3.28 mm 2.55 mm 5 mm Side wall section ( ⁇ int 28.54 mm) 5.76mm x 0.80mm 5.76mm x 1.48mm - - Total thickness box 13.5 mm 17.68 mm 14.52 mm 19.7 mm
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Abstract
Description
- La présente invention se rapporte à une boîte de montre-bracelet étanche comprenant une enveloppe protectrice entourée d'une carrure et d'une lunette.
- On a déjà proposé dans le
CH 690 870 - Cette solution présente deux points faibles qui limitent la profondeur que la boîte étanche peut supporter. Tout d'abord, la présence d'une portée de la carrure en matériau à plus faible résistance mécanique disposée entre la glace et la cuvette intérieure, qui serait écrasée sous une pression dépassant la limite élastique du matériau de la carrure-lunette. Le second point faible vient du fait que la partie de la cuvette qui appuie contre la portée de la carrure-lunette est en porte à faux par rapport à la paroi de la cuvette créant de mauvaises conditions de transmission de la force de compression qui s'exerce sur la cuvette.
- Il est mentionné dans ce document que la boîte avec une cuvette en titane de 3 mm d'épaisseur peut atteindre une profondeur de mille mètres. La présence de la portée de la carrure prise entre la glace et la cuvette intérieure ne permettrait cependant pas de descendre beaucoup plus profond sans risque d'écrasement permanent de cette portée.
- Le but de la présente invention est de s'affranchir des limitations des solutions de l'état de la technique tout en limitant l'augmentation de l'épaisseur d'une boîte de montre-bracelet étanche, susceptible de supporter une pression déterminée.
- Le problème qui se pose lorsque l'on veut faire une boîte de montre-bracelet étanche susceptible de résister à de très grandes profondeurs, typiquement entre 3000 et 5000 mètres, est en particulier l'épaisseur. On connaît des boîtes de montres-bracelets étanches susceptibles de résister à des pressions de l'ordre de 10 à 15 MPa, correspondant à des profondeurs respectives de 1000 et 1500 mètres. Ces boîtes ont déjà une épaisseur de l'ordre de 14,5 mm, ce qui est déjà une épaisseur relativement importante pour une montre-bracelet. Pour résister à des pressions 3 à 4 fois supérieures, il faudrait augmenter l'épaisseur d'une telle boîte de plus de 5 mm, ce qui, pour une montre-bracelet, pose des problèmes. A partir d'une certaine épaisseur, chaque millimètre ajouté devient un millimètre en trop.
- A cet effet, la présente invention a pour objet une boîte de montre-bracelet étanche comprenant une enveloppe protectrice entourée d'une carrure et d'une lunette, selon la revendication 1.
- L'avantage principal de cette boîte de montre étanche est de pouvoir supporter des pressions de plusieurs dizaines de MPa en réduisant sensiblement la surépaisseur par rapport à des boîtes de montres de conception classique, ce qui permet de réaliser une boîte de montre apte à supporter des profondeurs de plusieurs milliers de mètres, typiquement entre 3000 et 5000 mètres, et dont l'épaisseur lui permet encore d'être portée au poignet comme une montre-bracelet. La lunette et la carrure, ne contribuant pas à la protection du mouvement de montre qui se trouve entièrement protégé par l'enveloppe protectrice, peuvent être réalisées dans des matériaux utilisés traditionnellement dans le domaine des boîtes de montres et pouvant aller du plastique au platine en passant par l'acier inox, et les différents alliages d'or.
- Un autre avantage de l'invention vient du fait que l'étanchéité et la résistance à la pression sont obtenues par des éléments entièrement distincts qui n'influent pas du tout l'un sur l'autre. Par contre les organes d'étanchéité participent à l'assemblage d'au moins certains des éléments de l'enveloppe protectrice.
- Les dessins annexés illustrent, schématiquement et à titre d'exemple, une forme d'exécution et deux variantes d'une boîte de montre-bracelet étanche objet de la présente invention.
- La
figure 1 est une vue en coupe verticale d'une boîte de montre selon l'état de la technique; - la
figure 2 est une vue en coupe verticale de la forme d'exécution de la boîte de montre-bracelet étanche selon l'invention; - la
figure 3 est une vue en coupe verticale d'une première variante de lafigure 2 ; - la
figure 4 est une vue en coupe verticale d'une seconde variante de lafigure 2 . - On a représenté sur la
figure 1 une boîte de montre selon l'état de la technique. Cette boîte de montre a été choisie du fait que c'est une boîte de montre-bracelet étanche du marché, testée à 1550 mètres, ce qui en fait une montre-bracelet susceptible de résister à une grande profondeur. - Lorsqu'il a été envisagé de faire une boîte de montre susceptible de résister à des pressions de l'ordre de 50 MPa, on a constaté que la boîte de montre étanche classique telle que celle illustrée par la
figure 1 conduisait à une épaisseur de boîte de près de 20 mm, ce qui commence à être difficilement acceptable pour une montre-bracelet. - La boîte de montre-bracelet objet de la présente invention et illustrée par la
figure 2 comporte une enveloppe de protection entièrement fermée et qui comprend, dans cette forme d'exécution, un fond 1 en un matériau présentant un module de Young suffisant pour limiter la déformation. On verra par la suite que ce module de Young doit être > 100.000 MPa. Ce matériau doit surtout présenter une résistance à la flexion sensiblement supérieure à celle des deux matériaux traditionnels que sont l'acier inox et l'or. Dans l'exemple illustré, ce matériau pourrait être une céramique telle que du Zircone. Ce matériau pourrait aussi être du titane qui présente notamment une résistance à la flexion élevée et un module de Young > 100.000 MPa. - Ce fond 1 a un profil en forme d'arche qui améliore sa résistance à la flexion. Son bord se termine par une surface plane la sur laquelle repose une paroi latérale 2 réalisée en un matériau dont la résistance à la compression est sensiblement supérieure à celle de l'acier inox ou de l'or. Etant donné que cette paroi latérale 2 doit être percée pour le passage de la tige de remontoir, on préférera un alliage métallique à une céramique. On peut utiliser un alliage tel qu'un acier sans nickel du type Biodur 108 dont les propriétés sont indiquées dans le tableau II.
- Cette paroi latérale 2 est délimitée par deux surfaces planes, l'une en contact avec la surface la du fond 1, l'autre en contact avec une surface plane 3a de la périphérie de la glace 3, laquelle est en saphir qui présente un module de Young et une résistance à la flexion appropriés comme le montre le tableau I.
- L'enveloppe protectrice formée ici par le fond 1, la paroi latérale 2 et la glace 3 comporte une structure résistante à la compression SR à faces latérales parallèles, perpendiculaires aux surfaces d'appui entre cette paroi latérale 2 et le fond 1, d'une part et entre cette paroi latérale 2 et la glace 3, d'autre part et qui s'étend, sans solution de continuité, jusqu'au fond 1 de l'enveloppe et englobe au moins une portion de la paroi latérale 2 et du fond 1 de l'enveloppe. Cette structure résistante à la compression SR est délimitée sur les
figures 2 à 4 par deux lignes en traits mixtes. Comme on le verra sur le tableau III, la résistance à la compression de cette paroi latérale 2 peut être adaptée en ajustant l'épaisseur radiale de la structure résistante SR. - La paroi latérale 2 présente une paroi latérale externe 2a située dans le prolongement de la surface latérale de la glace 3, les sections transversales délimitées par ces surfaces latérales étant constantes. Ces deux surfaces latérales sont entourées par un joint d'étanchéité annulaire 4. La base 4a de ce joint 4 est comprimée en direction radiale par une portion 5a de surface latérale interne d'une carrure 5 entourant la paroi latérale 2 de l'enveloppe de protection. Une portée interne ménagée entre la portion 5a de surface latérale interne de la carrure 5 et le reste de cette surface latérale entourant la paroi latérale 2 bute contre une portée externe de cette paroi latérale 2.
- La partie de la carrure 5 située du côté du fond 1 de l'enveloppe protectrice présente un filetage pour recevoir une bague filetée 6 de serrage entre la carrure 5 et le fond 1. Un joint d'étanchéité 7 est disposé entre une portée externe du fond 1 et la base de la carrure 5.
- La portion du joint d'étanchéité annulaire 4 qui entoure la face latérale de la glace 3 est comprimée en direction radiale par une bague de serrage 8, de préférence en titane. Ainsi, le joint d'étanchéité annulaire 4 sert à la fois à faire l'étanchéité entre la glace 3 et la paroi latérale 2 et à fixer ces deux pièces l'une à l'autre. Une lunette 9 est encore fixée autour de la bague de serrage 8 par un anneau de liaison 10 à cheval entre un dégagement annulaire 8a de la bague de serrage 8 et une rainure annulaire 9a de la face latérale interne de la lunette 9.
- Ce montage étanche de la glace 3 à l'aide d'une bague comprimée en direction radiale présente l'avantage de dissocier complètement la résistance à la compression de l'étanchéité. En outre, si une légère compression élastique de la paroi latérale 2 se produit à très grande profondeur, le joint annulaire 4 permet à la glace de coulisser et de rester constamment en contact avec l'extrémité adjacente de la paroi latérale 2 de l'enveloppe de protection.
- La variante de la
figure 3 se différentie essentiellement de la forme d'exécution de lafigure 2 par le fait que la paroi latérale 2' se réduit principalement à la structure résistante SR, un réhaut 11 étant rapporté à l'intérieur de la paroi latérale 2' au lieu d'être intégré à la paroi latérale 2 comme dans l'exemple de lafigure 2 . - La seconde variante de la
figure 4 se différentie desfigures 2 et3 principalement par le fait que la paroi latérale et le fond forment une seule pièce en forme de calotte 12 avec un réhaut 11 rapporté comme dans le cas de lafigure 3 . Ce réhaut 11 peut servir à retenir le mouvement M de la montre qui ne peut être mis en boîte que par le haut en s'appuyant contre une portée 12a de la face latérale interne de la paroi latérale de la calotte 12. Le reste de la boîte est semblable aux boîtes desfigures 2 et3 . - Le fait de réunir les deux pièces 1 et 2 en une seule pièce 12 pose actuellement un problème de fabrication au cas où on ferait cette pièce 12 en céramique, étant donné le perçage nécessaire pour le passage de la tige de remontoir.
- Il ne serait pas possible de réaliser toute la pièce 12 dans l'alliage Biodur 108 utilisé pour la seule paroi latérale des
figures 2 et3 étant donné que ce matériau n'a pas une résistance à la flexion suffisante. Par contre rien n'empêche de réaliser cette pièce 12 en titane. En effet, les figures 5 et 6 montrent que ce matériau remplit aussi bien les conditions de résistance à la compression requises pour la paroi latérale que les conditions de résistance à la flexion requises pour la glace ou le fond, ainsi que les conditions relatives pour le module de Young, fixées de manière à limiter la déformation des matériaux de l'enveloppe de protection, qui si elle était trop élevée nécessiterait d'augmenter l'épaisseur de la boîte, ce qui n'est évidemment pas acceptable. - Les deux tableaux ci-après résument les conditions que les matériaux utilisés pour différents éléments de l'enveloppe de protection doivent satisfaire pour réaliser une boîte de montre apte à résister à des pressions allant jusqu'à 50 MPa.
TABLEAU I Glace et fond Matériaux adéquats Matériaux inadéquats Titane TA6V grade 5 Zircone (ZrO2) Saphir (Al2O3) Inox AISI 904L Or jaune 3N (Au 750) Module d'Young (MPa) 114000 220000 355000 193500 85500 Limite à la flexion (MPa) 900 1400 570 250 350 TABLEAU II Paroi latérale Matériaux adéquats Matériaux inadéquats Titane TA6V grade 5 Biodur 108 Zircone (ZrO2) Saphir (Al2O3) Inox AISI 904L Or jaune 3N (Au 750) Module d'Young (MPa) 114000 195000 220000 355000 193500 85500 Limite à la compression (MPa) 1100 770 3000 2950 250 350 - On peut constater de ces tableaux ainsi que de simulations effectuées à partir des valeurs de ces tableaux, que la limite inférieure que l'on peut fixer pour le module de Young est de 100.000 MPa, quant à la limite à la résistance à la flexion et à la résistance à la compression, on peut les fixer chacune à 500 MPa.
- Le tableau III ci-dessous est un tableau comparatif relatif au dimensionnement de la boîte de montre-bracelet, d'une part selon la présente invention, d'autre part selon la boîte de l'état de la technique illustrée par la
figure 1 .TABLEAU III Boîte selon l'invention Boîte selon art antérieur Pressions de 15,5 MPa équivalente à 1550m Pression de 49 MPa équivalente à 4900m Pression de 15,5 MPa équivalente à 1550m Pression de 49 MPa équivalente à 4900m Epaisseur glace 2.8 mm 5.5 mm 3 mm 5.7 mm Epaisseur fond 1.8 mm 3.28 mm 2.55 mm 5 mm Section paroi latérale (∅int 28.54 mm) 5.76 mm x 0.80 mm 5.76 mm x 1.48 mm - - Epaisseur totale boîte 13.5 mm 17.68 mm 14.52 mm 19.7 mm - On peut constater que pour une même pression de 49 MPa, la réduction d'épaisseur est de 2,02 mm, soit de 10,25%. Cette comparaison est intéressante étant donné qu'elle a été faite sur deux boîtes de montres-bracelets étanches pour deux mouvements de montres M identiques, ce qui signifie que les 2,02 mm gagnés sur l'épaisseur de la boîte sont uniquement dus au concept de boîte objet de la présente invention.
- Ceci montre que, quelle que soit la profondeur à laquelle on veut que la boîte de montre-bracelet étanche puisse résister, la structure de la boîte selon l'invention permet une réduction d'épaisseur. Certes, plus la profondeur est grande plus le gain est important, mais le tableau III montre que ce gain est déjà de pratiquement 1 mm à une pression de 15,5 MPa.
Claims (11)
- Boîte de montre-bracelet étanche comprenant une enveloppe protectrice entourée d'une carrure (5) et d'une lunette (9), caractérisée en ce que l'enveloppe protectrice comporte une glace (3), une paroi latérale (2) et un fond (1) et dans laquelle une surface périphérique plane s'étendant sur tout le bord de la face interne de la glace est en contact avec une surface d'appui homologue de la paroi latérale (2) dont au moins une portion forme la largeur de la section d'une structure résistante à la compression à faces latérales parallèles (SR), perpendiculaires à la surface d'appui et qui s'étend, sans solution de continuité, jusqu'au fond (1) de l'enveloppe et englobe au moins une portion de la paroi latérale (2) et du fond (1) de l'enveloppe et en ce qu'elle comporte des moyens de fixation et d'étanchéité des éléments de l'enveloppe.
- Boîte de montre-bracelet étanche selon la revendication 1, dans laquelle les moyens de fixation et d'étanchéité des éléments de l'enveloppe comportent au moins un joint annulaire (4) entourant une partie de section constante de la face latérale de la glace (3) et une partie de section constante de la face latérale externe de la paroi latérale (2) de l'enveloppe et des moyens de serrage radial (8, 5a) de ce joint contre ces parties de sections constantes de la glace (3) et de la paroi latérale (2) de l'enveloppe.
- Boîte de montre-bracelet selon l'une des revendications 1 et 2, dans laquelle la paroi latérale (2) et le fond (1) de ladite enveloppe sont en deux pièces réalisées en deux matières différentes, un joint (7) étant interposé entre une portée externe du fond (1) de l'enveloppe et une portée de la carrure (5), une bague de serrage (6) comportant un pas de vis en prise avec un pas de vis de la carrure (5) et une surface de serrage axial en prise avec une surface homologue du fond (1) de l'enveloppe protectrice.
- Boîte de montre-bracelet selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle les composants de la glace (3) et du fond (1) de l'enveloppe sont réalisés dans des matériaux dont le module de Young est > 100.000 Mpa et dont la limite de résistance à la flexion est > 500 Mpa, le matériau de la structure résistante (SR) à la compression présentant un module de Young > 100.000 Mpa et une limite de résistance à la compression > 500 Mpa
- Boîte de montre-bracelet selon la revendication 3 dans laquelle la glace (3) est en saphir, le fond (1) est en céramique et la paroi latérale (2) est en un métal ou en un alliage.
- Boîte de montre-bracelet selon l'une des revendications 2 à 5, dans laquelle les moyens de serrage radial du joint annulaire (4) comportent d'une part une surface de serrage (5a) solidaire de la carrure (5) pour le serrage d'une portion (4a) du joint (4) entre la carrure (5) et la face externe de la paroi latérale (2) de l'enveloppe protectrice et d'autre part une bague de serrage (8) pour le serrage d'une autre partie du joint (4) entre cette bague (8) et la surface latérale de la glace (3).
- Boîte de montre-bracelet selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la face latérale de la glace (3) et la face externe de la paroi latérale (2) de l'enveloppe sont adjacentes et forment une surface continue délimitant une section constante.
- Boîte de montre selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle la limite de résistance à la flexion des matériaux de la glace (3) et du fond (1) de l'enveloppe est > 550 Mpa et la limite de résistance à la compression du matériau de la structure résistante à la compression est > 750 MPa
- Boîte de montre-bracelet selon l'une des revendications précédentes, présentant une épaisseur totale inférieure à 17,7 mm et apte à résister à des pressions allant jusqu'à 50 MPa.
- Boîte de montre-bracelet selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le fond et la paroi latérale de l'enveloppe de protection forment une seule pièce (12).
- Boîte de montre-bracelet selon la revendication 10, dans laquelle le fond et la paroi latérale formant une seule pièce (12) est en titane.
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