Brevet FR3083165A1 — publié le 20200103

PARE-BISE DE VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne un pare-brise de véhicule automobile sur lequel est destinée à être fixée une embase pour un accessoire tel que, par exemple, un ré- troviseur intérieur ou une caméra. Lorsque le véhicule roule, le pare-brise vibre, et avec lui l'accessoire. Dans le cas d'un rétroviseur intérieur, cela peut entraîner une vision floue dans la vitre du rétroviseur pour le conducteur. Dans le cas d'une caméra, la vision peut également être floue sur l'écran, entraînant une aide à la conduite dégradée. Un pare-brise est constitué d'un vitrage feuilleté comprenant deux substrats transparents entre lesquels est disposé un intercalaire viscoélastique. Afin de limiter les vibrations du pare-brise, qui génèrent du bruit, il est connu d'utiliser un intercalaire en PVB dit acoustique au lieu d'un intercalaire en PVB standard. L'intercalaire en PVB acoustique est par exemple un intercalaire tri-couche com- prenant deux couches externes en PVB ayant des propriétés acoustiques banales (PVB standard) entre lesquelles est disposée une couche centrale moins rigide que les couches externes, qui est à base de PVB et qui contient plus de plastifiant que le PVB standard. Toutefois, ce type d'intercalaire ne permet pas d'amortir les ondes acoustiques de façon équivalente sur l'ensemble des fréquences audibles. Ainsi, les fréquences propres du pare-brise, comprises entre 10 Hz et 400 Hz, ne sont pas toujours bien amorties, ce qui peut entraîner une vibration de l'accessoire et donc de la vitre du rétroviseur intérieur ou de la caméra. Il y a donc un besoin pour un pare-brise de véhicule automobile qui permette d'atténuer, voire de supprimer, les vibrations de l'accessoire. Pour cela, l'invention propose un pare-brise de véhicule automobile com- prenant deux substrats transparents reliés entre eux par un intercalaire en matériau viscoélastique, au moins un des substrats comprenant à sa surface un résonateur électromécanique disposé à proximité immédiate d'un emplacement pour une embase d'accessoire tel qu'un rétroviseur intérieur ou une caméra. Selon une autre particularité, le résonateur électromécanique comprend un transducteur piézoélectrique et un circuit électrique résonant, reliés entre eux. Selon une autre particularité, le circuit électrique résonant est un circuit passif ou semi-passif comprenant au moins une inductance, l'inductance étant, soit une bobine, soit une inductance de synthèse. -2- Selon une autre particularité, le circuit électrique résonant comprend en outre une capacitance de synthèse négative. Selon une autre particularité, le circuit électrique résonant comprend en outre une résistance. 5 Selon une autre particularité, le circuit électrique résonant est en outre adaptatif par réglage de l'inductance et/ou de la capacitance. Selon une autre particularité, le circuit électrique résonant est un circuit mufti-résonnant. Selon une autre particularité, le résonateur électromécanique comprend un 10 second transducteur piézoélectrique qui est situé sur l'autre face du substrat transparent, en vis-à-vis du premier transducteur piézoélectrique, et qui est relié au même circuit électrique résonant que le premier transducteur piézoélectrique. Selon une autre particularité, le transducteur piézoélectrique a une surface comprise entre 1 et 100 cm2, de préférence entre 30 et 70 cm2. 15 Selon une autre particularité, le transducteur piézoélectrique a une épais- seur totale comprise entre 1 pm et 2 mm, de préférence entre 500 pm et 1,5 mm, voire entre 800 pm et 1,2 mm. Selon une autre particularité, le transducteur piézoélectrique est transparent et de préférence à base d'oxyde de zinc, ou d'oxyde de titane et de baryum de 20 type BaTiO3, ou de nitrure d'aluminium, ou de Titano-Zirconate de Plomb (PZT), ou de polyfluorure de vinylidène (PVDF), ou de Titano-Zirconate de Plomb dopé au Lanthane (PLZT), ou encore de copolymère à bloc de poly(styrène-b-isoprène). Selon une autre particularité, le transducteur piézoélectrique comprend un élément piézoélectrique, par exemple sous forme de couche mince, situé entre 25 deux électrodes, par exemple sous forme de couche mince, au moins une couche diélectrique, par exemple mince, étant de préférence disposée entre chaque électrode et l'élément piézoélectrique. Selon une autre particularité, les deux électrodes sont transparentes et de préférence constituées d'un empilement de couches minces comprenant au moins 30 une couche mince en oxyde transparent conducteur, par exemple en oxyde de titane, et/ou une couche mince métallique. Selon une autre particularité, le transducteur piézoélectrique est fixé sur une face du substrat qui est en vis-à-vis de l'intercalaire. -3- D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont à présent être décrits en regard des dessins sur lesquels : - La figure 1 représente une vue de face d'un pare-brise selon l'invention 5 - Les figures 2 et 3 sont une vue de détail en coupe d'un pare-brise selon l'invention, selon deux modes de réalisation distincts ; - La figure 4 représente un exemple d'inductance de synthèse ; - La figure 5 représente un exemple de capacitance de synthèse négative. 10 Les numéros de référence qui sont identiques sur les différentes figures re- présentent des éléments similaires ou identiques. Un substrat transparent est défini comme un substrat à fonction verrière, notamment en verre sodo-calcique ou en plastique par exemple de type polyéthylène téréphtalate (PET), polyéthylène naphtalate (PEN), polycarbonate (PC), po- 15 lyméthylmétacrylate (PMMA) ou encore poly(éthylène-co-tetrafluoroéthylène) (ETFE). Le terme « transparent » définit une transmission totale (directe et diffuse) supérieure à 1%, et de préférence supérieure à 40 %, pour des longueurs d'onde visibles de l'oeil humain, à partir d'un spectre composé de raies discrètes et/ou 20 continues. Ces longueurs d'onde visibles sont comprises entre 350 et 800 nm. Un transducteur piézoélectrique comprend un matériau piézoélectrique disposé entre deux électrodes et est adapté à transformer un signal électrique en un mouvement mécanique et inversement. L'invention se rapporte à un pare-brise de véhicule automobile compre- 25 nant deux substrats transparents reliés entre eux par un intercalaire en matériau viscoélastique. Au moins un des substrats comprend à sa surface un résonateur électromécanique disposé à proximité immédiate d'un emplacement pour une embase d'accessoire tel qu'un rétroviseur intérieur ou une caméra. Ainsi, le résonateur électromécanique permet d'absorber les vibrations du 30 pare-brise localement à proximité immédiate de l'embase de l'accessoire. Cela permet alors que l'accessoire, et donc la vitre du rétroviseur ou la caméra, ne vibre plus ou ne vibre pas de façon suffisante pour rendre la vision floue dans la vitre du rétroviseur ou ne perturbe pas l'image captée par la caméra. La figure 1 représente une vue de face d'un pare-brise selon l'invention. -4- Le pare-brise 1 de véhicule automobile est un vitrage feuilleté comprenant deux substrats 2, 3 transparents reliés entre eux par un intercalaire 4 en matériau viscoélastique. Chaque substrat 2, 3 est en verre organique ou inorganique. Au moins un des substrats 2, 3 comprend, sur au moins une de ses faces, un résona- 5 teur électromécanique 10 qui est disposé à proximité immédiate d'un emplacement 7 pour une embase d'accessoire tel qu'un rétroviseur intérieur ou une caméra. Le résonateur électromécanique 10 est de préférence positionné sur une partie sérigraphiée 8 du pare-brise 1, afin d'être le moins visible possible, voire de 10 ne pas être visible du tout. L'embase de l'accessoire est elle-même généralement positionnée sur une partie sérigraphiée 8 du pare-brise 1. L'invention permet de générer un pic d'atténuation qui corresponde au mieux avec le pic de vibration, afin d'apporter une réponse vibratoire au comportement vibratoire local du pare-brise. 15 Les figures 2 et 3 sont une vue de détail en coupe d'un pare-brise selon l'invention, selon deux modes de réalisation distincts. Le résonateur électromécanique 10 comprend de préférence un transducteur piézoélectrique 5 et un circuit électrique résonant 6, qui sont reliés entre eux, de préférence par une paire de fils conducteurs ou de pistes conductrices 9a, 9b. 20 Les inventeurs ont mis en évidence que le transducteur piézoélectrique 5 relié à un circuit électrique résonnant 6 est équivalent à un système ressort/masse, mais beaucoup plus léger. C'est très avantageux car cela permet de ne pas alourdir le pare-brise, et donc de ne pas induire une augmentation de la consommation du véhicule. 25 Le transducteur piézoélectrique 5 est de préférence transparent mais le cir- cuit électrique résonant 6 ne l'est pas. Ainsi, au moins le circuit électrique résonant 6 est de préférence positionné sur une partie sérigraphiée 8 du pare-brise 1. Sur la figure 2, le transducteur piézoélectrique 5 est situé sur une face externe du pare-brise, de préférence celle qui est destinée à être tournée vers 30 l'intérieur du véhicule. Sur la figure 3, le transducteur piézoélectrique 5 est situé sur une face interne du pare-brise, entre le substrat 2 et l'intercalaire 4. Cela permet de protéger le transducteur 5 et de le positionner plus précisément à l'endroit où le niveau vibratoire doit être réduit. -5- Dans les deux modes de réalisation, le circuit électrique résonant 6 est, soit fixé sur une face externe du pare-brise, soit déporté, par exemple dans l'embase de l'accessoire ou même en dehors du pare-brise. Tout le reste est identique sur les deux figures. 5 Le circuit électrique résonant 6 comprend au moins une inductance, l'inductance étant, soit une bobine, soit une inductance de synthèse. Le transducteur piézoélectrique 5 agit comme une capacité. La capacité est l'équivalent du ressort d'un système ressort/masse et l'inductance est l'équivalent de la masse d'un système ressort/masse. Pour gagner en place et en poids, l'inductance de 10 synthèse est toutefois préférée à la bobine. L'inductance de synthèse est par exemple du type Antoniou. Un exemple d'inductance de synthèse est représenté sur la figure 4. Le circuit électrique résonant 6 peut en outre comprendre une capacitance de synthèse négative, qui est choisie en fonction de la capacitance du transduc- 15 teur piézoélectrique 5. En effet, la capacitance du transducteur piézoélectrique 5 est parfois trop élevée par rapport aux besoins. La capacitance de synthèse négative permet d'avoir une capacitance résultante équivalente Ceci qui est alors inférieure à la capacitance du transducteur piézoélectrique 5 seul, ce qui permet de mieux répondre aux besoins en termes d'atténuation locale d'un pic de vibration . 20 Un exemple de capacitance négative est représenté sur la figure 5. La bande de fréquences qui permet d'atténuer, voire de supprimer, les vibrations du pare-brise localement est déterminée à l'aide de la formule suivante : f R 2n où fR est la fréquence de résonance et correspond à la fréquence centrale 25 du pic de fréquences sur lequel on veut atténuer/supprimer les vibrations locale- ment. Lee, est la valeur de l'inductance réalisée avec une bobine classique ou avec une inductance de synthèse, et Ceg est égale, soit à la capacitance du transducteur piézoélectrique transparent seul, soit à la somme de la capacitance du transducteur piézoélectrique transparent et de la capacitance de synthèse négative. 30 Afin de garantir la stabilité du système, il faut vérifier Cec,>0. La valeur de l'inductance de synthèse, et éventuellement celle de la capacitance négative, sont alors fixées en fonction de la fréquence de résonance que l'on souhaite, par exemple 100 Hz si l'on souhaite atténuer/supprimer les vibra- -6- tions localement sur une bande de fréquences autour de 100 Hz. Le pic d'atténuation est centré autour d'une fréquence de résonnance comprise entre 10 Hz et 400 Hz en fonction du système vibratoire du pare-brise une fois qu'il sera installé sur un véhicule. 5 Le circuit électrique résonant 6 peut en outre comprendre une résistance. La présence d'une résistance dans le circuit électrique résonant permet d'adapter le facteur de qualité de la résonance et permet de s'adapter au mieux au pic vibratoire du pare-brise une fois qu'il sera installé sur un véhicule. Le circuit électrique résonant 6 peut en outre être adaptatif par réglage de 10 l'inductance de synthèse et/ou de la capacitance de synthèse. Ce réglage est réa- lisé en fonction de la bande de fréquence préférentielle selon la formule citée plus haut. Pour ce faire, le circuit de l'inductance de synthèse et/ou celui de la capacitance de synthèse comprennent par exemple une résistance réglable. Le fait que le circuit électrique résonant 6 soit adaptatif permet de s'adapter encore mieux au 15 pic vibratoire du pare-brise une fois qu'il sera installé sur un véhicule. Le circuit électrique résonant 6 peut en outre être un circuit multi-résonnant. Cela permet de multiplier les bandes de fréquences sur laquelle on veut atténuer/supprimer les vibrations localement, en ayant au moins deux pics d'atténuation. Dans ce cas, le circuit électrique résonant peut par exemple com- 20 prendre au moins deux bobines ou deux inductances de synthèse, de préférence reliées deux à deux par une capacitance pour éviter les interférences entre les différentes inductances. Le circuit électrique multi-résonant comprend de préférence au maximum cinq résonances. Le circuit électrique résonant 6 est un circuit passif ou sem i-passif. En effet, 25 il est passif dans le cas où il ne comporte qu'une ou plusieurs bobines et il est se- mi-passif dans le cas où il comporte au moins un composant de synthèse. En effet, les composants de synthèse comportent des amplificateurs opérationnels qui, pour fonctionner, ont besoin d'être alimentés par une petite quantité de courant électrique. Le système de l'invention n'a donc rien à voir avec l'atténuation active. 30 Le transducteur piézoélectrique 5, relié au circuit électrique résonant 6, capte les mouvements locaux du substrat 2, 3 et modifie ces mouvements en réponse, de manière passive ou semi-passive, comme le ferait un système ressort/masse, qui est également un système passif. Comme on n'apporte pas d'énergie dans le sys- -7- tème, on ne risque pas d'avoir des instabilités, contrairement à un système de contrôle actif. Le résonateur électromécanique 10 peut comprendre un second transducteur piézoélectrique qui est situé sur l'autre face du substrat transparent 2, 3, en 5 vis-à-vis du premier transducteur piézoélectrique 5, et qui est relié au même circuit électrique résonant 6 que le premier transducteur piézoélectrique 5. Ainsi, deux transducteurs piézoélectriques voyant la même déformation du substrat 2, 3, puisqu'ils sont au même endroit de ce dernier, sont reliés au même circuit électrique résonant 6. Cela permet d'augmenter l'efficacité du système et d'augmenter 10 la largeur de la bande de fréquences sur laquelle les vibrations sont à atté- nuer/supprimer localement. Le transducteur piézoélectrique 5 a par exemple une surface comprise entre 1 et 100 cm2, de préférence entre 30 et 70 cm2 de façon à avoir une amplitude de pic d'atténuation la plus adéquate possible. 15 Le transducteur piézoélectrique 5 a par exemple une épaisseur totale com- prise entre 1 pm et 2 mm, de préférence entre 500 pm et 1,5 mm, voire entre 800 pm et 1,2 mm de façon à avoir une amplitude de pic d'atténuation la plus adéquate possible. Le transducteur piézoélectrique 5 est de préférence transparent et par 20 exemple à base d'oxyde de zinc, ou d'oxyde de titane et de baryum de type BaTiO3, ou de nitrure d'aluminium, ou de Titano-Zirconate de Plomb (PZT), ou de polyfluorure de vinylidène (PVDF), ou de Titano-Zirconate de Plomb dopé au Lanthane (PLZT), ou encore de copolymère à bloc de poly(styrène-b-isoprène). Le transducteur piézoélectrique 5 comprend un élément piézoélectrique, qui 25 peut par exemple être sous forme de couche mince, situé entre deux électrodes, qui peuvent par exemple être sous forme de couche mince. Au moins une couche diélectrique est de préférence disposée entre chaque électrode et l'élément piézoélectrique. Les deux électrodes sont de préférence transparentes et de préférence constituées d'un empilement de couches minces comprenant au moins une 30 couche mince en oxyde transparent conducteur, par exemple en oxyde de titane, et/ou une couche mince métallique. Chaque première électrode est connectée à un des fils conducteurs ou à une des pistes conductrices 9a, 9b et chaque deuxième électrode est reliée à l'autre fil conducteur ou piste conductrice 9b, REVENDICATIONS1. tromécanique trique résonant deux -,:r,tubstrat, tédatt Viseeét e de reenunteur Hmpipeernern une te parents (2, tneJ-ns u bsttats tte oviseu ;.-befre nase &iate 3. Pare- résonant (6) est un c're tance,. 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