Brevet FR2473243A1 — publié le 19810710

La présente invention concerne un vitrage chauffant monolithe ou feuilleté comprenant un réseau chauffant de fils fins de résistance électrique incrustés dans une cou- che thermoplastique. L'invention concerne encore un dispositif pour fa- briquer ce nouveau vitrage chauffant. Il est connu d'utiliser des vitrages chauffants du type décrit ci-dessus pour équiper des véhicules de trans- port aérien, maritime ou terrestre. Ces vitrages sont no- tamment utilisés comme pare-brise d'avions, de bateaux, d'automobiles, de trains par exemple. Ils comprennent un réseau formé de fils métalliques fins posés en parallèle entre deux bandes collectrices (ou collecteurs) reliées à une source de tension électrique extérieure au vitrage. Ces conducteurs tendus en ligne droite ou repliés en segments à directrices rectilignes sont le plus souvent ondulés ou frisés le long de ces directrices rectilignes de façon à mieux répartir la dissipation de la chaleur, à réduire l'importance des phénomènes de diffraction optique provo- qué par la présence du réseau, comme à augmenter la longueur de fil à distance entre collecteurs donnée. La tension électrique, le diamètre du fil, sa lon- gueur et l'écartement entre fils sont déterminés pour ob- tenir une puissance spécifique, exprimée en watts par dé- cimètres carrés, d'environ 2 W/dm à 70 W/dm selon l'u- tilisation du vitrage. Ainsi, par exemple, lorsque le vi- trage est utilisé comme lunette arrière chauffante ou pare-brise chauffant dans les automobiles ou les trains, la puissance spécifique varie généralement entre 3 et 10 W/dm. Dans les transports maritimes, ces vitrages chauffants présentent généralement une puissance spécifi- que de 10 à2O W/dm environ alors que dans l'aviation cette puissance spécifique peut varier de 15 à 70 W/dm environ. Lorsque le véhicule n'est pas limité en puissance électrique, la totalité du pare-brise peut être chauffée pour éviter la formation de givre et de buée; le chauf- fage garantit donc en particulier le fonctionnement correct des essuie-glaces. Mais, généralement, les véhicules,notamment les petits avions, les hélicoptères, les petits bateaux sont limités en puissance électrique; on est alors conduit à ne chauf- fer qu'une partie du vitrage. Orselon l'art connules fils de résistance sont dis- posés, comme déja indiqué,suivant des directrices rectili- gnes généralement parallèles; seules les bandes collectri- ces peuvent le cas échéant être courbes. En outre, leur lar- geur conduit à les placer sur les bords du vitrage pour ne pas gêner la vision. Pour leur part, les essuie-glaces ont des mouvements de rotation ou de translation circulaire. De ce fait, il est impossible de suivre entièrement le contour de la surface qu'ils balaient et, à moins de pouvoir chauffer une zone qui déborde largement la surface en question, ce qui exige tout de même une puissance élec- trique importante,on est conduit à ne chauffer qu'une zone qui s'inscrit par endroits à l'intérieur de la surface ba- layée par l'essuie-glace. La zone de visibilité se trouve alors très réduite en cas de pluie et l'essuie-glace risque sinon de rester prisonnier au démarrage, du moins de subir une usure rapide et de voir son fonctionnement très pertur- bé en cas de givre, sur la partie de la surface balayée par lui qui n'est pas chauffée. L'invention obvie aux inconvénients cités et propose de créer un réseau chauffant à performance chauffante opti- male, formé de fils de résistance électrique incrustés dans une couche thermoplastique suivant des directrices courbes et de préférence en arc de cercle. Le vitrage selon l'invention peut être fabriqué à l'aide des fils fins métalliques couramment utilisés dans la fabrication de ce type de vitrage. On peut utiliser des fils en tungstènes ferro-nickel, cuivre noircis, dont le diamètre peut varier de 15 à 30 microns environ, disposés selon chaque directrice ou frisés ou ondulés de part et- d'autre de celle-ci. Les écartements entre les directrices des fils iront d'environ 0,5 à 3 mm selon l'utilisation du vitrage, les différents paramètres étant choisis comme dans la technique courante en fonction de la puissance spécifique à atteindre. Suivant une réalisation de l'invention, le réseau chauffant à fils électriques ayant des directrices en arc de cercle couvre une surface égale ou très proche de la surface du vitrage balayée par un essuie-glace. Cette dernière constitue-une bande circulaire,par exemple un secteur d'une couronne circulaire délimité par deux rayons ou encore une surface à au moins deux côtés courbes de forme très variable, ceci en relation avec le type dtEssuie-glace et son fonctionnement. Ainsi,suivant l'inventionon peut chauffer toute la surface la plus utile du vitrage mais pratiquement elle seule, d'o une économie de puissance. Pour des facilités de mise en oeuvre les fils sont de préférence disposés suivant-des directrices en arc de cercle de même rayon décalées de proche en proche. Dans une réalisation du vitrage, toutes les directri- ces des fils formant le réseau- appartiennent donc à des arcs de cercle de même rayon obtenus par translation. Dans une variante,les directrices des fils formant le réseau appartiennent à des arcs de cercle de même centre mais de rayons différents. Lorsque le réseau chauffant est formé de fils disposés suivant des directrices en arcs de cercle directement lelong d'elles, il peut couvrir unè àurface de forme très variée. Ainsi il peut couvrir une surface en forme de secteur circulaire d'angle au centre quelconque et avec des direc- trices de fils à faible rayon d'arc de cercle. De même, le réseau peut avoir une surface de forme très variée lors- qu'il est formé de fils frisés ou ondulés autour des direc- trices courbes. Cependant lorsque les directrices des fils ont un faible rayon d'arc de cercle et lorsque elles sont très rapprochées les unes des autres, l'amplitude des ondu- lations doit être suffisamment faible afin d'éviter des perturbations de chauffage. Il en est de même lorsque l'an- gle au centré-du secteur couvert par le réseau est trop im- portant. L'invention propose également un dispositif pour la fabrication d'un réseau chauffant formé de fils fins dis- posés suivant des directrices en arcs de cercle. Le dispositif selon l'invention peut comprendre cer- tains organes des dispositifs connus les plus utilisés pour la fabrication de vitrage chauffants à réseau formé de fils fins déposés le long de directrices rectilignes. Un tel dispositif est décrit par exemple dans la pu- blication de brevet français 1 565 953. Ce dispositif con- nu de la technique comprend un plateau horizontal suppor- tant la feuille thermoplastique sur laquelle doit être in- crusté le réseau électrique, plateau associé à un pont dis- posé au dessus de lui, perpendiculairement à l'un de ses axes et sur lequel coulisse suivant un mouvement de va et vient un chariot porteur d'organes de pose. Ceux-ci sont constitués, de façon connue, d'une tête chauffante terminée par un guide fil pour incruster le fil sur la feuille ther- moplastique, et par un pied de biche rappelé élastiquement vers le plateau pour s'appliquer contre la surface de la feuille; solidaire de la tête chauffante, ce pied de bi- che maintient celle-ci à une distance constante de cette surface. A chaque arrêt du mouvement de va et vient du chariot, les organes de pose pivotent à 1800 en même temps qu'un mécanisme d'avance pas à pas du plateau décale celui- ci du chariot de la distance séparant deux fils consécutifs, dans le sens de l'axe du ré-seau qui n'est autre que l'axe du plateau précité. Pour former un réseau de fils ondulés, les organes de pose sont en outre animés d'une oscillation rapide, de fai- ble amplitude,perpendiculaire au va et vient du chariot, au moyen d'un excentrique mû par une crémaillère disposée le long du pont. Le dispositif, selon l'invention, comprend en outre des moyens permettant la pose du fil le long de directri- ces courbes, notamment en arcs de cercle et un mécanisme d'avance pas à pas décalant le chariot et le plateau l'un par rapport à V'autre. Suivant une forme de réalisation du dispositif selon l'invention celui-ci comprend non pas un pont rectiligne mais un pont cintré suivant un arc de cercle dans un plan parallèle à la surface du plateau. Ce dispositif permet la fabrication d'un vitrage à réseau chauffant formé de fils dont les directrices ont toutes la forme d'un même arc de cercle qui peut être un arc de cercle décrit par l'essuie-glace équipant le vitrage. Cependant cette réalisation n'est pas entièrement satisfai- sante à plusieurs égards, par son coût, son manque de sou- plesse d'emploi, la déformation excessive des ondulations du réseau sur les bords. Suivant une variante de réalisation préférée du dispo- sitif, celui-ci comprend un pont rectiligne comme dans l'art connu, mais à la place d'être fixe, il est monté librement à chacune de ses extrémités sur des glissières parallèles entre elles, orientées parallèlement à l'axe précité du plateau; le chariot portant les organes de pose et coulis- sant sur le pont est fixé par l'intermédiaire d'une bielle à un axe vertical situé dans le plan médian du plateau sup- portant la feuille thermoplastique. Durant son mouvement de va et vient le long du pont, le chariot, guidé ainsi en translation par le pont, décrit alors une trajectoire en arc de cercle de rayon égal à la longueur de la bielle le reliant au point fixe. Ce disposi- tif permet la réalisation d'un réseau de fils dont les di- rectrices sont des arcs de cercle. En décalant les positions respectives de l'axe de rota- tion de la bielle et du plateau, on peut exécuter un réseau constitué de fils suivant des directrices de rayon constant mais décalées, à chaque inversion de la course du chariot, de l'espacement voulu entre fils. En modifiant la longueur de la bielle, on modifie également la longueur de l'arc de cercle décrit par le cha- riot et par là on peut exécuter des réseaux différents cons- titués de fils suivant des directrices de rayon constant mais différents d'un réseau à un autre. En modifiant progressivement la longueur de la bielle tout en maintenant le plateau fixe, on peut encore exécuter des réseaux formés de fils suivant des directrices concen- triques de rayons progressivement variables, si l'on opère à chaque inversion de la course du chariot en diminuant par exemple la longueur de la bielle d'une distance correspon- dant à l'écartement entre deux fils. Selon une variante de réalisation, le dispositif com- prend un mécanisme d'avance pas à pas du plateau et en outre un mécanisme susceptible de régler la longueur de la bielle à chaque va et vient du chariot. D'autres avantages et caractéristiques de l'invention apparattront par la suite dans la description d'exemples de réalisation de l'invention en relation avec les figures. La figure 1 représente un vitrage chauffant classique équipé d'un réseau chauffant formé de fils à directrices rectilignes.. La figure 2 représente un autre vitrage chauffant classique. Les figures 3 à 6 représentent des vitrages chauffants équipés selon linvention de réseaux chauffants formés de fils dont les directrices sont en arcs de cercle. La figure 7 représente un dispositif avantageux pour la réalisation de vitrages chauffants selon l'invention. La figure 1 représente un vitrage feuilleté 1 équipé d'un essuie-glace 2 balayant en rotation autour d'un axe 0 une surface 3 figurée en trait mixte. Il s'agit d'un vitrage feuilleté comprenant une feuille intercalaire sur laquelle est incrusté un réseau chauffant rectangulaire 4 de fils fins de résistance électrique disposés suivant des directri- ces rectilignes 5 entre deux bandes collectrices 6a et 6b. En raison de l'échelle, les ondulations des fils ne sont pas figurées. Dans ce vitrage le réseau chauffant couvre une zone circonscrite à la surface 3. Il couvre donc une surface importante dont une partie sera chauffée en vain en cas de pluie et il absorbera une forte puissance électrique. La figure 2 représente un vitrage feuilleté 7 dont l'essuie-glace balaie en rotation une surface 8e Ce vitrage comprend également un réseau chauffant 9 de fils fins dis- posés suivant des directrices rectilignes 10 entre deux bandes collectrices lla et 11b. Le réseau chauffant couvre une zone d'étendue restrein- te, plus facile à chauffer mais ntinterceptant qu'une par- tie 12 de la surface 8. Les zones chauffées en vain sont réduites mais les parties hachurées 13a, 13b et 14 de la surface balayée par l'essuie- glace ne peuvent donc pas être chauffées lors de son fonctionnement. La zone devisibilité 12 s'en trouve réduite d'autant. En outre, en cas de givre, les zones 13a, 13b et 14 resteront givrées malgré le fonc- tionnement du chauffage; il s'ensuit que l'essuie-glace fonctionne de façon incorrecte. La figure 3 représente un vitrage 15, muni d'un essuie- glace qui balaie en rotation une surface 16 et quiselon l'invention, comprend une feuille sur laquelle est incrus- tée un réseau chauffant 17 de fils fins de résistance élec- trique disposés suivant des directrices 18 en arcs de cer- cle concentriques et de rayons variables entre deux bandes collectrices 19a et 19b. Les fils représentés le long des directrices sur la figure peuvent être avantageusement frisés ou ondulés au- tour de celles-ci pour les raisons déjà invoquées précédem- ment. Le réseau chauffant recouvre entièrement et quasi exac- tement la surface 16 balayée par l'essuie-glace. Le fonction- nement du réseau chauffant est optimal car il chauffe toute la surface utile et elle seule, donc au prix d'un minimum de puissance électrique. La figure 4 représente un vitrage 20 muni d'un essuie- glace dont le balai 21 est légèrement incliné par rapport au manche 22. Cet essuie-glace balaie une surface 23 diffé- rente d'un secteur de couronne circulaire. Selon l'inven- tion, ce vitrage comprend une feuille sur laquelle est in- crusté un réseau chauffant 24 de fils fins de résistance électrique disposés suivant des directrices 25 en arcs de cercle concentriques et de rayons variables entre deux ban- des collectrices 26a et-26b. Ici encore le réseau chauffant recouvre entièrement et exactement la surface 23 balayée par l'essuie-glace. La figure 5 représente un vitrage 27 muni d'un essuie- glace 28 dont le balai 29. se déplace d'un mouvement de translation circulaire couvrant une surface 30. Les fils du réseau chauffant 31 selon l'invention sont posés ici selon des directrices 32 de rayon constant entre les ban- des collectrices 33a et 33b, en brins successifs décalés d'une quantité constante. La figure 6 représente un vitrage feuilleté 34 muni d'un essuie-glace qui balaie une surface 35, vitrage qui, selon l'invention, comprend une feuille intercalaire sur laquelle est incrustée un réseau chauffant 36 de fils fins ondulés de résistance électrique disposés suivant des di- rectrices 37 en arcs de cercle de même rayon, entre deux bandes collectrices 38a et 38b. Ici encore, Le réseau chauffant couvre entièrement la zone balayée par l'essuie-glace. Les rayons maximum et mini- mum décrits par l'essuie-glace sont respectivement de 30 et centimètres environ autour d'un point 0. Son angle de. balayage et celui formé par les deux bandes collectrices sont d'environ 70 degrés,-mais le rayon des arcs de cercle des directrices est de 70 centimètres environ et l'angle d'ouverture de leurs arcs de pose est ainsi réduit à 60 de- grés dans leur partie la plus large. Les directrices des fils sont équidistantes de 1 mm. L'amplitude des ondulations est telle que la longueur de fil pour 1 mètre de directrice est de 1,20 m. On dit en- core que le facteur d'ondulation est de 1,2. Le fil est un fil en tungstène de 15 Ltm de diamètre, d'environ 400.a de résistance par mètre linéaire. - La figure 7 représente schématiquement un dispositif permettant la fabrication des vitrages chauffants et plus précisément de leurs réseaux chauffants. Ce dispositif comprend un plateau 39 monté sur des glissières 40 solidaires d'un bâti 41, plateau qui supporte la feuille thermoplastique 42 généralement en polyvinylbu- tyral, et qui, muni de moyens d'entraînement, est animé par l'intermédiaire d'une vis-mère 43, d'un mouvement d'a- vance pas-à-pas réglable. Au dessus du plateau, et disposé perpendiculairement aux glissières, un pont rectiligne et horizontal 44 supporte un chariot coulissant 45, portant lui-même des organes 46 de pose du fil sur la feuille ther- moplastique. Les organes de pose de fil, de type classique, sont montés élastiquement sur un axe vertical et munis d'un sys- tème d'excentrique entrainé par une crémaillère disposée le long du pont (non représentés) leur imposant, perpendicu- lairement au mouvement de va et vient du chariot, un mouve- ment d'oscillation de pas et d'amplitude faibles et régla- bles, de sorte que le fil est déposé sensiblement sous for- me d'un sinusoide. Chaque course du chariot est réglée par deux butées latérales 47 et 48 montées coulissantes sur le pont et provoquant le retournement des organes de pose. Selon l'invention, le pont est monté librement sur deux glissières solidaires du bâti, disposées de part et d'autre du plateau, suivant sa direction d'avance. Le cha- riot coulissant est en outre relié par une bielle 51 à un axe vertical fixe 52 disposé dans le plan médian du plateau et solidaire du bâti 41. La bielle est formée d'un axe fileté 53 monté vissant sur le pivot 54 et commandé en rotation dans son palier 55 solidaire de l'axe 52 par un moteur pas-à-pas 56 qui permet ainsi de modifier la longueur utile de la bielle par une ac- tion analogue à celle de la vis-mère sur le plateau. Le dispositif fonctionne de la façon suivante: On dispose la feuille thermoplastique sur le plateau de façon que l'axe du futur réseau et celui du plateau coïncident. On dépose les deux bandes collectrices 57 et 58 aux emplacements désirés sur la feuille thermoplastique. On place le chariot 45 porteur des organes de pose au dessus d'une extrémité d'une bande collectrice puis, ces organes étant mis en place,on le fait coulisser suivant un mouvement de va et vient le long du pont 44, en même temps que la bielle 51 provoque le déplacement de celui-ci sur ses glissières 49 et 50 et que la crémaillère anime les organes de pose d'un mouvement transversal. Durant son mouvement, le chariot décrit une trajectoire en arc de cercle de cen- tre correspondant au point 0, de rayon égal à celui de la bielle et délimitée par les butées dont on modifiera la po- sition au fur et à mesure des passages successifs. Le fil est ainsi déposé selon une courbe d'allure sinusoïdale, de pas transversal constant. Après chaque va et vient du cha- riot, une rotation de la vis-mère 43 fait avancer le pla- teau 39 d'une distance égale à l'écartement entre les di- rectrices de deux brins voisins. Les organes de pose pivotent de 1800 à chaque bout de course; le mouvement s'inverse et le brin suivant est po- sé le long d'une directrice de même rayon, décalée de l'é- cartement voulu selon un arc dont la longueur peut être ré- glée à volonté. Lorsque le réseau de fils est réalisé, on recouvre éventuellement les extrémités dee fils et les deux bandes déposées initialement par deux bandes collectrices identi- ques. Les fils sont soudés aux bandes collectrices. La feuille thermoplastique portant le réseau chauffant peut être une feuille intercalaire d'un vitrage feuilleté. * Dans ce-cas son assemblage avec les autres éléments du feuilleté, par exemple avec des feuilles de verre s'effec- tue de façon bien connue en soi. La feuille thermoplastique portant le réseau chauffant peut être aussi une feuille rigide en polycarbonate ou en polyméthacrylate par exemple, la pose du réseau de fils s'effectuant de la même façon. Dans ce cas elle peut cons- tituer elle-même le vitrage chauffant. Selon une variante du fonctionnement du dispositif décrit et relation avec la figure 7, la vis-mère 43 reste immobile à la fin des courses successives, de sorte que le plateau, donc le centre 0 des arcs de cercle est maintenu fixe pendant toute l'opération de pose. C'est au contraire le moteur 56 qui avance d'un pas, diminuant ainsi le rayon utile de la bielle d'une distance correspondant à l'écar- tement des brins successifs. Il en résulte donc qu'au fur et à mesure des allers et retours successifs du chariot, le fil est posé le long d'arcs de cercle de rayons décrois- sants. Il est clair que de nombreuses modifications n'échap- pant pas à l'invention sont possibles et, par exemple, que lon peut, en agissant simultanément sur les deux disposi- tifs dtavance,faire varier à la fois la position du centre et le rayon des arcs de cercle, ou encore,en supprimant l'oscillation des organes de pose sur le chariot,poser exactement les fils selon des directrices courbes. Enfin, l'ensemble des déplacements programmés qui viennent d'être décrits pourraient être exécutés par une table traçante de précision à commande électronique. La seule limitation rencontrée réside dans le fait que, sur les bords du réseau, les ondulations des fils sont couchées par rapport à la direction moyenne du tracé, d'un angle égal à la moitié de l'ouverture totale de l'arc de cercle correspondant. Dans la quasi totalité des cas rencontrés en pratique, il s'est avéré qu'une telle inclinaison n'est pas gênante. Il a été montré d'ailleurs qu'il était possible de la ré- duire en augmentant quelque peu en cas de besoin le rayon de courbure des directrices. REVENDICATIONS 1. Vitrage monolithe ou feuilleté comprenant un réseau chauffant formé de fils de résistance électrique suivant des dirQctrices.,incrustés dans une couche thermoplastique direc- tement le longdes directrices ou frisés ou. ondulés autour d'elles, entre deux bandes collebtrices,caractérisé.en ce que les fils de résistance électrique ont des directrices courbes. 2. Vitrage selon la revendication 1,caractérisé en ce que les directrices sont des arcs de cercle 3. Vitrage selon une des revendications 1 ou 2, ca- ractérisé en ce que le réseau chauffant recouvre la zone balayée par un essuie-glace équipant le vitrage. 4. Vitrage selon une des revendications 2 à 3, ca- ractérisé en ce que les directrices en arcs de cercle des fils sont toutes concentriques. 5. Vitrage selon une des revendications 2 à -3, carac- térisé en ce que les directrices en arcs de cerclé des fils ont toutes des rayons égaux. 6. Dispositif pour la fabrication d'un réseau chauf- fant sur une feuille thermoplastique selon une des reven- dications 1 à 5, comprenant un plateau support, un pont supportant un chariot coulissant porteur d'organes de pose du fil de résistance, des moyens pour animer le chariot d'un mouvement de va et vient, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'avance pas-à-pas décalant le cha- riot et le plateau l'un par rapport à l'autre et que le pont est cintré dans un plan parallèle au plateau. 7. Dispositif pour la fabrication d'un réseau chauf- fant sur une feuille thermoplastique selon une des reven- dications 1 à 5, comprenant un plateau support pour la feuille, un pont supportant un chariot coulissant porteur d'organes de pose du fil de résistance, des moyens pour animer le chariot d'un mouvement de va et vient,caracté- risé en ce qu'il comprend en outre des glissières perpen- diculaires au pont sur lesquelles peut coulisser librement le pont portant le chariot,et une bielle reliant ledit chariot à un axe vertical situé dans le plan médian du pla- teau, et un mécanisme d'avance pas-à-pas, décalant le cha- riot et le plateau l'un par rapport à l'autre. ) 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la bielle reliant ledit chariot à l'axe vertical fixe est réglable en longueur. 9. Dispositif selon une des revendications 7 ou 8, ca- ractérisé en ce qu'il comporte un mécanisme d'avance pas-à- pas du plateau en même temps qu'un mécanisme réglant la longueur de la bielle à chaque va et vient du chariot. 10. Dispositif selon une des revendications 6 à 9, ca- ractérisé en ce qutil comprend en outre des moyens procu- rant aux moyens de pose du fil un mouvement oscillant ap- proximativement perpendiculaire au mouvement de va et vient le long du pont.