Brevet FR2709449A1 — publié le 19950310

VITRE. NOTAMMENT PARE-BRISE POUR VEHICULE AUTOMOBILE. COMPORTANT UN DISPOSITIF ULTRASONORE INTEGRE POUR LA DETECTION DE CORPS ETRANGERS PRESENTS SUR UNE DE SES FACES L'invention concerne une vitre et plus particulièrement, un pare-brise comportant un dispositif ultrasonore intégré pour la détection de corps étrangers présents sur une de ses faces. On connaît déjà différents dispositifs pour détecter la présence de corps étrangers présents à la surface d'une vitre. Le plus souvent, on tire parti du fait que la transmission d'une onde (onde optique, élastique, ou autre) dans le matériau de la vitre se trouve affectée par une modification du milieu dans lequel la vitre se trouve. Ainsi, dans le cas du pare-brise d'un véhicule automobile, l'amplitude de l'écho d'un signal ultrasonore se propageant dans l'épaisseur du parebrise et se réfléchissant sur sa face extérieure peut être plus ou moins atténuée en fonction de l'état de surface d'une des parois du pare-brise. La détection de cette variation d'amplitude est donc représentative de la présence de corps étrangers à la surface du pare- brise et permet en conséquence de fournir un signal de commande exploitable,20 par exemple pour enclencher ou déclencher un dispositif de nettoyage. La demande de brevet EP 0 512 653 propose un dispositif de nettoyage à commande automatique, notamment pour pare-brise de véhicule automobile, qui utilise ce principe et dans lequel un transducteur ultrasonore réalisant les fonctions d'émission et de réception est directement collé sur la surface intérieure d'un pare- brise. Ce dispositif fonctionne de façon satisfaisante lorsqu'il est associé à des pare-brises dits symétriques, c'est-à-dire comportant deux plaques de verre de même épaisseur assemblées par une couche de liaison telle qu'une couche de polyvinylbutadiène (PVB). En effet, lorsqu'un transducteur met en vibration deux plaques de verre réunies par une couche de liaison (couche de PVB), la transmission de l'onde incidente à travers la plaque de verre directement en contact avec le transducteur est maximale quand l'épaisseur de cette plaque est un multiple entier de la demi-longueur d'onde de l'onde incidente se propageant dans la plaque. Par ailleurs, pour obtenir la sensibilité optimale à la détection de corps étrangers présents à la surface de la plaque de verre éloignée du transducteur, il est nécessaire que l'amplitude de la vibration de cette plaque de verre soit maximale. Or, cette condition n'est réalisée que si la fréquence de résonance de la plaque de verre en question est sensiblement égale à la fréquence de l'onde émise par le transducteur ou à un multiple entier de celle-ci. En d'autres termes, f1=c/2el doit être égale à K fois f=c/k, f1 étant la fréquence de résonance de la plaque éloignée du transducteur, c étant la vitesse de l'onde imposée par le transducteur dans le verre, e1 étant l'épaisseur de ladite plaque, f étant la fréquence de résonance du transducteur, k la longueur d'onde du signal émis par le transducteur dans le verre et K un nombre entier. Par conséquent, on voit que les conditions ci- dessus sont remplies quand e1=K. k/2. On comprend donc qu'il est aisé dans le cas d'un pare-brise symétrique, de choisir un transducteur émettant un signal dont la longueur d'onde est adaptée à l'épaisseur identique de chacune des plaques de verre formant le pare-brise. En revanche, il ressort de ce qui vient d'être exposé plus haut que les conditions optimales de fonctionnement d'un tel dispositif ne sont plus remplies dès que le transducteur est appliqué sur un pare-brise dit asymétrique, c'est-à-dire comportant deux plaques de verre 3 2709449 d'épaisseurs différentes assemblées par une couche de liaison telle qu'une couche de PVB. Ces pare-brises asymétriques équipant une certaine catégorie d'automobiles, il est donc également intéressant de pouvoir équiper ces derniers d'un dispositif de nettoyage à commande automatique tel que celui décrit dans la demande de brevet EP 0 512 653. Ainsi, l'invention a pour but principal de remédier aux inconvénients de l'art antérieur susmentionné en fournissant une vitre équipée d'un dispositif de détection ultrasonore de corps étrangers présents sur une de ses faces et qui présente une grande sensibilité de détection. A cet effet l'invention a pour objet une vitre comprenant au moins une première plaque, une deuxième plaque, lesdites plaques étant assemblées par une couche de liaison, caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif de détection ultrasonore disposé entre lesdites plaques et coopérant directement avec une première face de ladite première plaque pour détecter la présence de corps étrangers sur une deuxième face de ladite première plaque opposée à ladite première face, ledit dispositif comprenant un transducteur pouvant émettre, via une face émettrice/réceptrice, un signal ultrasonore incident d'une longueur d'onde X dans ladite première plaque, l'épaisseur de ladite première plaque étant égale à K./2,o K est un nombre entier, et ledit transducteur pouvant recevoir, via ladite face émettrice/réceptrice un signal ultrasonore réfléchi représentatif de la présence ou de l'absence desdits corps étrangers pour élaborer un signal de détection. Grâce à ces caractéristiques, la transmission de l'onde ultrasonore s'effectue seulement à travers la première plaque de sorte que l'on évite les pertes et les perturbations induites par la couche de liaison et on peut ainsi aisément choisir un transducteur émettant un signal dont la longueur d'onde dans le verre est adaptée à l'épaisseur de la plaque de verre de la vitre avec laquelle il est directement en contact, à savoir, avec la première plaque. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante de plusieurs modes de réalisation de l'invention donnés à titre purement illustratif et non limitatif, cette description étant faite en liaison avec le dessin dans lequel: - la figure 1 montre un schéma de principe d'un exemple de système de nettoyage d'un pare-brise à commande automatique utilisant une vitre selon l'invention; - la figure 2 est une représentation schématique en coupe d'un premier mode de réalisation d'une vitre selon l'invention; et - la figure 3 est une représentation schématique en coupe d'un deuxième mode de réalisation d'une vitre selon l'invention. La description de l'invention va être faite dans le cadre d'une application avantageuse à l'élimination de corps étrangers humides tels que la pluie, la neige,la boue, etc., présents à la surface d'une vitre telle qu'un pare-brise asymétrique pour véhicule automobile. Par pare-brise ou vitre asymétrique, on comprendra dans la suite de la description une vitre composite comprenant au moins une première plaque ayant une première épaisseur, et une deuxième plaque ayant une deuxième épaisseur, les deux plaques étant assemblées par une couche de liaison qui peut être réalisée sous la forme d'une couche pleine ou d'un cadre. Les premières et deuxièmes épaisseurs peuvent selon le cas être égales ou différentes, mais l'invention présente un plus grand intérêt avec de plaques d'épaisseurs différentes pour les raisons présentées ci-dessus. Toutefois, il va de soi que l'invention n'est nullement limitée à cette application et qu'elle pourra être avantageusement utilisée dans le cadre de tout autre application à la détection de tout corps étranger présent à la surface d'une vitre comprenant plusieurs plaques réalisées dans un matériau capable de transmettre un signal ultrasonore. En se référant à la figure 1 on voit un système classique de nettoyage à commande automatique d'essuie- glace désigné par la référence générale 1. Le système 1 comprend des essuie-glaces 2 couplés mécaniquement à un moteur 4. Lorsque les essuieglaces 2 sont actionnés, ils balaient respectivement des zones 6, en forme de secteur circulaire, d'un pare-brise 8. Des moyens d'actionnement , connectés au moteur 4, permettent d'enclencher et/ou de déclencher le moteur. La commande automatique des essuie-glaces est réalisée à l'aide du dispositif de détection 12 placé en regard d'une des zones 6. Le dispositif de détection 12 coopère avec un circuit de commande 14 susceptible de fournir un signal de commande approprié aux moyens d'actionnement 10 en réponse à un signal de détection provenant du dispositif de détection 12. En se référant maintenant à la figure 2, on voit en coupe un premier mode de réalisation d'une vitre ou pare- brise 8 selon l'invention dans lequel est intégré le dispositif de détection 12 qui fournit un signal de détection représentatif de la présence de corps étrangers à la surface extérieure du pare-brise 8. La vitre ou pare-brise 8 comprend une première plaque 16 et une deuxième plaque 18 assemblées par une couche de liaison 20. Dans l'exemple décrit, les plaques 16 et 18 sont réalisées en verre, et la couche de liaison 20, est réalisé en un polymère tel que le polyvinylbutadiène (PVB). Selon l'invention le dispositif de détection 12 est disposé entre les plaques 16 et 18 dans un évidement 22 ménagé dans la couche de liaison 20 et est directement appliqué sur une face 24 de la plaque 16 opposée à une face 26 de cette même plaque, la face 26 étant la face de la vitre ou pare-brise en contact avec les corps étrangers à détecter. Le dispositif de détection 12 comprend un transducteur piézoélectrique 28 utilisé en émission et en réception, par exemple en forme de pastille, qui est muni d'électrodes d'excitation 30, 32 isolées l'une de l'autre, et destinées à être respectivement reliées au circuit de commande 14 via des conducteurs 34, 36. Le dispositif de détection 12 coopère donc directement par sa face émettrice/réceptrice comportant l'électrode 30 avec la face 24 de la première plaque 20 pour détecter la présence de corps étrangers sur la face 24 de la première plaque opposée à la première face. L'évidement 22 présente bien entendu des formes et des dimensions correspondantes à celles du dispositif de détection 12. Dans ce mode de réalisation, la plaque 18 comprend une ouverture 38 traversante disposée sensiblement en regard de l'évidement 26. Cette ouverture permet l'accès à la face 24 via l'évidement 22 pour réaliser l'installation du dispositif de détection 12 A ce propos, on notera que le transducteur 28 est fixé au moyen d'un film de colle 40 sur la face 24 ou de tout autre moyen approprié tel que le soudage. On précisera que pour éviter les réflexions parasites et une trop grande absorption du signal ultrasonore émis par le transducteur 28 aux interfaces transducteur 28/film de colle 40 et film de colle 40/plaque 16, le film de colle présente une épaisseur très faible par rapport à la longueur d'onde X du signal émis par le transducteur dans la plaque 16. Typiquement, la demanderesse a constaté que l'utilisation d'un film de colle ayant une épaisseur inférieure ou égale à k/20 conduit à des résultats satisfaisants. Pour fixer les idées, avec une fréquence du signal émis par le transducteur de l'ordre de 4Mhz, un film de 7 2709449 colle ayant une épaisseur inférieure ou égale à 15x10-6 m donne de bons résultats. Afin de réaliser une transmission et une réception uniforme et efficace des signaux ultrasonores émis et reçus par le transducteur, on veillera à ce qu'aucune bulles d'air ne soit présente aux interfaces transmettant les signaux. L'ouverture 38 est fermée par un bouchon 42 à travers lequel s'étendent les conducteurs 34, 36 qui courent ensuite sur une face 44 de la plaque 18 pour se connecter moyens de commande 14. Le bouchon 42 présente une collerette 46 qui s'appuie sur la face 44 et une partie 48 qui pénétre dans l'ouverture 38. On notera que la partie 48 du bouchon 42 présente une longueur telle qu'il existe une espace libre suffisant entre entre l'extrémité libre de cette partie et la face du transducteur portant l'électrode 32 pour que ce dernier vibre convenablement. Le bouchon 42 est par exemple réalisée en matière plastique telle que le polychlorure de vinyle (PVC) En se référant maintenant à la figure 3, on voit un deuxième mode de réalisation de l'invention dans lequel les mêmes éléments que ceux représentés aux figures 1 et 2 sont désignés par les mêmes références numériques. A la différence du premier mode de réalisation la plaque 18 ne comprend pas l'ouverture 38, et le dispositif de détection 12 est disposé dans l'évidement 22 ménagé dans la couche de liaison 20 par l'intermédiaire d'un espaceur jouant le rôle de boîtier 50 dont le fond 52 est partiellement évidé pour permettre la vibration du transducteur 28. L'espaceur 50 maintient le dispositif de détection 12 appliqué contre la face 24 de la plaque 16 et rigidifie les plaques 16 et 18 à l'endroit de l'évidement 22. Le boîtier 50 assure en outre une protection du dispositif de détection 12 et notamment une protection des connections des électrodes 30, 32 et des conducteurs 34, 36. Dans ce mode de réalisation, les conducteurs 34 et 36 s'étendent sur la face 54 opposée à la face 44 de la plaques 18 jusqu'au moyens de commande 14. Pour fixer les idées, avec une vitre ou un pare-brise asymétrique classique, la plaque 16, qui est destinée à venir en contact avec l'extérieur du véhicule présente typiquement une épaisseur de l'ordre de 2,5 mm, tandis que la plaque 18, qui est destinée à venir en contact avec l'intérieur du véhicule, présente typiquement une épaisseur de l'ordre de 2,0 mm. La couche de liaison présente quant à elle une épaisseur typique de 0,75 mm. En pratique, l'invention peut donc être mise en oeuvre selon le mode de réalisation, soit en rapportant le transducteur 26 sur la 24 face de la plaque 16 après avoir prévu à la fabrication de la vitre ou du pare- brise l'évidement 22 et l'ouverture 38, soit en installant le transducteur 26 dans l'espaceur 50 dans l'évidement 22 prévu dans la couche de liaison au moment de la fabrication de la vitre ou du pare- brise et en fermant l'évidement à l'aide de la plaque 18. 9 2709449 REVENDICATIONS 1. Vitre comprenant au moins une première plaque (16), une deuxième plaque (18), lesdites plaques (16,18) étant assemblées par une couche de liaison (20), caractérisée en ce qu'elle comprend en outre un dispositif de détection ultrasonore (12) disposé entre lesdites plaques (16,18) et coopérant directement avec une première face (24) de ladite première plaque (16) pour détecter la présence de corps étrangers sur une deuxième face (26) de ladite première plaque (16) opposée à ladite première face (24), ledit dispositif (12) comprenant un transducteur (28) pouvant émettre, via une face émettrice/réceptrice, un signal ultrasonore incident d'une longueur d'onde X dans ladite première plaque (16), l'épaisseur de ladite première plaque étant égale à K.2, o K est un nombre entier, et ledit transducteur pouvant recevoir, via ladite face émettrice/réceptrice un signal ultrasonore réfléchi représentatif de la présence ou de l'absence desdits corps étrangers pour élaborer un signal de détection. 2. Vitre selon la revendication 1, caractérisée en ce que la couche de liaison (20) comprend un évidement (22) dans lequel s'étend ledit dispositif ultrasonore (12). 3. vitre selon la revendication 2, caractérisée en ce que la deuxième plaque (18) comprend un ouverture traversante (38) qui s'étend sensiblement en regard dudit évidement (22). 4. Vitre selon la revendication 3, caractérisée en ce que ladite ouverture (38) est fermée par un bouchon (42). 5. Vitre selon la revendication 4, dans lequel ledit dispositif de détection ultrasonore (12) comprend un transducteur piézoélectrique (28) muni d'électrodes (30,32) et de conducteurs (34,36) reliant ces électrodes (30,32) à un circuit de détection, caractérisée en ce que 2709449 lesdits conducteurs (34,36) s'étendent à travers le bouchon (42) pour ensuite s'étendre sur une face (44) de la deuxième plaque (18). 6. Vitre selon la revendication 2, caractérisée en ce que ledit évidement (22) est fermé par la deuxième plaque (18). 7. Vitre selon la revendication 6, caractérisée en ce que ledit dispositif de détection (12) est disposé dans un espaceur formant boîtier (50) dont le fond (52) est partiellement évidé, ledit espaceur (50) étant maintenu entre la première et la deuxième plaque (16,18). 8. Vitre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit dispositif de détection (12) est fixé à ladite première face (24) au moyen d'un film de colle (40). 9. Vitre selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que ledit dispositif de détection (12) est fixé à ladite première face (24) par soudage. 10. Vitre selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que ladite première plaque (16) a une première épaisseur et en ce que ladite deuxième plaque (18) a une deuxième épaisseur différente de ladite première épaisseur.