EP4698409A1 - Vitrage pour une émission et/ou une réception d'une onde vibro-acoustique - Google Patents

Vitrage pour une émission et/ou une réception d'une onde vibro-acoustique

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Publication number
EP4698409A1
EP4698409A1 EP24721104.8A EP24721104A EP4698409A1 EP 4698409 A1 EP4698409 A1 EP 4698409A1 EP 24721104 A EP24721104 A EP 24721104A EP 4698409 A1 EP4698409 A1 EP 4698409A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
glazing
layer
transducer
cavity
fixing
Prior art date
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Pending
Application number
EP24721104.8A
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German (de)
English (en)
Inventor
Shuibao Qi
Xuejuan XU
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Saint Gobain Sekurit France SAS
Original Assignee
Saint Gobain Sekurit France SAS
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Filing date
Publication date
Application filed by Saint Gobain Sekurit France SAS filed Critical Saint Gobain Sekurit France SAS
Publication of EP4698409A1 publication Critical patent/EP4698409A1/fr
Pending legal-status Critical Current

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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B60R11/02—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof
    • B60R11/0217—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for for radio sets, television sets, telephones, or the like; Arrangement of controls thereof for loud-speakers
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R17/00—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers
    • H04R17/005—Piezoelectric transducers; Electrostrictive transducers using a piezoelectric polymer
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B60R11/00—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for
    • B60R2011/0001—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for characterised by position
    • B60R2011/0003—Arrangements for holding or mounting articles, not otherwise provided for characterised by position inside the vehicle
    • B60R2011/0028—Ceiling, e.g. roof rails
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    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R2499/00—Aspects covered by H04R or H04S not otherwise provided for in their subgroups
    • H04R2499/10—General applications
    • H04R2499/13—Acoustic transducers and sound field adaptation in vehicles
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; ELECTRIC HEARING AIDS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
    • H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
    • H04R7/02—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones characterised by the construction
    • H04R7/04—Plane diaphragms

Definitions

  • acoustic transducer It is known to use vehicle glazing as an acoustic transducer.
  • document WO202189457 describes glazing, for example forming the roof of a motor vehicle, comprising an exciter.
  • the glazing is used as a membrane that can be set in motion by the exciter so as to emit acoustic waves.
  • such glazing forming an acoustic transducer does not have a satisfactory acoustic spectrum in the medium and high frequencies, i.e. for frequencies above 500 Hz.
  • Traditional acoustic transducers, i.e. not integrated into the glazing must supplement the vehicle's acoustic equipment to allow satisfactory restitution or capture of an acoustic wave in the passenger compartment of the vehicle.
  • a vehicle glazing adapted for vibro-acoustic emission and/or reception, comprising an electromechanical transducer and a glazed assembly, the transducer being fixedly mounted on the glazed assembly, the transducer comprising a movable element, the glazing comprising a first cavity formed at least by a first wall, the movable element comprising a fixing part and a movable part, the fixing part being fixedly mounted on the glazed assembly and the movable part forming a suspended free membrane, the free membrane forming the first wall.
  • the transducer comprises a fixing element, the fixing element being fixedly mounted to the glass assembly, the fixing portion being fixedly mounted to the fixing element, the first cavity also being formed by a side wall, the side wall being formed by the fixing element,
  • the fixing part is in direct contact with the glass assembly
  • the first cavity is also formed by a second wall, the glazed element forming the second wall, the second wall being arranged opposite the first wall relative to the first cavity,
  • the first cavity is a closed cavity
  • the fixing element is formed by a first layer and by a second layer, the fixing part being interposed between the first layer and the second layer, the first layer being fixedly mounted on the glazed assembly,
  • the first layer is formed by a material having a modulus of elasticity E between 100 MPa and 10 GPa,
  • the second layer forms a second cavity, preferably open, the free membrane forming a wall of the second cavity
  • the free membrane has a convex shape
  • the movable element comprises a piezoelectric layer, the piezoelectric layer being formed by a piezoelectric polymer, preferably by polyvinylidene fluoride,
  • the movable element comprises two electrically conductive layers, the piezoelectric layer being arranged between the two electrically conductive layers,
  • the piezoelectric layer and the two electrically conductive layers form the assembly of the fixed part(s) and the moving part(s) of the moving element
  • the glazed element comprises an opaque part, the opaque part preferably comprising a layer of enamel, the transducer being fixedly mounted on the opaque part,
  • the glazing includes a network of transducers
  • each transducer comprises a fixing element, the fixing element being fixedly mounted to the glazed assembly, the fixing part of each transducer being fixedly mounted to the fixing element of each transducer, each first cavity also being formed by a side wall of each transducer, the side wall being formed by the fixing element of each transducer, each fixing element being formed by the same first layer and by the same second layer, each fixing part being arranged between the first layer and the second layer, the first layer forming side walls of the first cavities of each of the transducers,
  • each free membrane is between 10 ⁇ m and 10 mm, preferably between 500 ⁇ m and 5 mm,
  • the glazing forms an element chosen from a vehicle windshield, a vehicle roof, a vehicle side window and a vehicle rear window,
  • the glazing comprises a control unit configured to apply and/or measure an electrical voltage between the two electrically conductive layers.
  • Another aspect of the invention is a method of manufacturing glazing according to an embodiment of the invention, comprising a step of embossing the movable element by applying a layer against a mold having a concave part, then by suctioning a part of the layer into the concave part so as to form a convex movable part.
  • Another aspect of the invention is a method of vibro-acoustic emission and/or reception implemented by glazing according to an embodiment of the invention, the method comprising a step of applying and/or measuring an electrical voltage between the two electrically conductive layers.
  • thermoforming a glazing according to an embodiment of the invention in which the transducer is integrated inside a laminate
  • the modulus of elasticity E of a material can be measured by the international standard ASTM E111.
  • convex when characterizing the shape of a membrane, is meant that the membrane has a shape extending along a surface forming a spherical curvature and extending on the side opposite the glazed assembly relative to the plane defined by the periphery of the membrane.
  • Opaque part means a part of a glazing having a light transmission coefficient of less than 5%, in particular less than 1%.
  • transparent part of a glazing means a part having a light transmission coefficient greater than 30%, preferably greater than 50%, in particular greater than 70%.
  • Direct mounting of two elements to each other means that the two elements are in contact or connected by an adhesive layer.
  • the adhesive may be a transparent optical glue.
  • one of the elements may be connected to the other by electrostatic forces.
  • Vibro-acoustic waves means a set of waves formed by acoustic waves, propagated by a fluid, and/or by vibratory waves, which are propagated by a solid.
  • one aspect of the invention is a vehicle glazing 1 adapted for vibro-acoustic emission and/or reception.
  • the glazing 1 comprises at least one electromechanical transducer 2 and a glazed assembly 3.
  • the transducer 2 is fixedly mounted on the glazed assembly 3.
  • the transducer 2 comprises a movable element 4.
  • the movable element 4 comprises a fixing part 7 and a movable part 8.
  • the fixing part 7 is fixedly mounted to the glazed assembly 3. This mounting can be direct or indirect. In the case of indirect mounting, a fixing element can make it possible to fixedly mount the fixing part 7 to the glazed assembly 3.
  • the movable part 8 forms a suspended free membrane.
  • the movable part 8 is adapted to emit and/or receive a vibro-acoustic wave.
  • the glazing 1 comprises a first cavity 5.
  • the cavity 5 is formed at least by a first wall 6.
  • the free membrane forms the first wall 6.
  • a transducer 2 adapted for vibro-acoustic emission and/or reception, comprising a membrane whose size is independent of the size of the glazing. This makes it possible to adapt the transducer 2 to a predetermined frequency range independent of the size of the glazed assembly.
  • the glazing 1 may form an element selected from a vehicle windshield, a vehicle roof, a vehicle side window and a vehicle rear window.
  • the glazing 1 may comprise a transducer 2 arranged on a transparent part of the glazed assembly 3, the glazing 1 being a vehicle side window or roof.
  • the transducer 2 may comprise a fixing element 10.
  • the fixing element 10 is fixedly mounted to the glazed assembly 3.
  • the fixing part 7 is fixedly mounted to the fixing element 10.
  • the first cavity 5 is formed, in addition to a first wall, by a side wall 11.
  • the side wall 11 is formed by the fixing element 10.
  • the fixing element 10 can form both a side wall 11 and a second wall of the cavity 5, the second wall being opposite the first wall with respect to the cavity 5.
  • the fixing part 7 can be in direct contact with the glass assembly 3.
  • the thickness of the transducer 2 can be minimized.
  • the first cavity 5 can also be formed by a second wall 12 formed by the glazed element 3.
  • the second wall 12 can be arranged opposite the first wall 6 relative to the first cavity 5.
  • the cavity 5 may be a closed cavity.
  • a glazing 1, comprising a plurality of transducers 2 comprises a plurality of cavities 5 which may form a closed assembly.
  • closed it is meant that there is no passage arranged between the cavity(ies) and the exterior of the glazing 1.
  • the fixing element 10 may be formed by a first layer 13 and, preferably, by a second layer 14.
  • the first layer 13 is fixedly mounted on the glazed assembly 3.
  • the fixing part 7 may be fixedly mounted on the first layer 14.
  • the fixing part 7 is interposed between the first layer 13 and the second layer 14.
  • the first layer 13 may be formed by a material having a modulus of elasticity E of between 100 MPa and 10 GPa.
  • E modulus of elasticity
  • the efficiency of the emission and/or reception of a vibro-acoustic wave by the movable part 8 may be increased with respect to a glazing in which the fixing part 7 is fixedly mounted to the glazed element 3 directly or by means of a part formed by a more rigid material.
  • the inventors have surprisingly discovered that the efficiency of the emission and/or reception of a vibro-acoustic wave by the movable part 8 is greater for this range of rigidity of the material with respect to the efficiency for rigidities greater than 10 GPa.
  • the first layer 13 may be formed for example from polyethylene terephthalate (PET), having a modulus of elasticity between 2800 MPa and 3100 MPa.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the second layer 14 can form a second cavity 15.
  • the second cavity 15 is preferably open.
  • the free membrane forms a wall of the second cavity 15. Thus, the free membrane is protected from external mechanical aggression by the second layer 14.
  • the movable element 4 comprises a movable part 8 which forms the free membrane.
  • the free membrane allows the transduction of a vibro-acoustic wave.
  • the free membrane is preferably convex in shape.
  • the membrane is suitable for emitting or receiving vibro-acoustic waves having medium or high frequencies, preferably frequencies greater than 500 Hz.
  • One aspect of the invention is a method for manufacturing the glazing 1.
  • the method comprises a step of embossing the movable element 4 by applying a layer against a mold having a concave portion, then by suctioning a portion of the layer into the concave portion so as to form a convex movable portion 8.
  • the movable element 4 is fixedly mounted to the glazed element 3 during a subsequent step.
  • it is possible to form a convex movable portion 8 on a portion of an initially flat layer from a predefined geometry.
  • a glazing unit comprising a plurality of transducers 2
  • the movable element 4 may comprise a piezoelectric layer 16.
  • the piezoelectric layer 16 may be formed by a piezoelectric polymer.
  • the piezoelectric polymer may be selected from polyvinylidene fluoride (PVDF), polyphenylene sulfide (PPS), polytetrafluoroethylene (PTFE) and a ferroelectric polymer.
  • the movable element 4 may comprise two electrically conductive layers 17.
  • the piezoelectric layer 16 may be arranged between the two electrically conductive layers 17. Thus, it is possible to actuate the membrane without using an actuator external to the movable element 4.
  • One aspect of the invention is a method of vibro-acoustic emission and/or reception implemented by a glazing 1.
  • the method comprises a step of applying and/or measuring an electrical voltage between the two electrically conductive layers 17.
  • it is possible to control the vibrations of the free membrane, and/or to measure the vibrations of the free membrane.
  • the glazing 1 may comprise an array of transducers 2. At least two free membranes of two different transducers 2 may have different diameters. Thus, the glazing 1 may be adapted to emit and/or receive vibro-acoustic waves over a wider frequency range than the frequency range of known glazings. At least one free membrane may have a diameter of less than 2 mm, preferably less than 1 mm. Thus, the transducer 2 is adapted to emit and/or receive vibro-acoustic waves in the medium or high frequencies. For example, some of the diameters may be adapted to low frequencies, other diameters to medium frequencies, and other diameters to high frequencies. The different diameters of the free membranes may be chosen according to a Fibonacci growth.
  • a diameter of each free membrane is between 10 ⁇ m and 10 mm, in particular between 500 ⁇ m and 5 mm.
  • the glazing 1 may comprise a network of transducers 2 arranged on a portion of the glazing 1 having a surface area of less than 10% of the total surface area of the glazing 1, preferably less than 5% of the total surface area of the glazing 1.
  • the first layer 13 can form all of the side walls 11 of the first cavities 5.
  • the manufacture of the transducer array 2 can be simplified.
  • the manufacture of the transducer array 2 can comprise a step of forming a plurality of openings, so as to form the side walls 11 of the first cavities 5.
  • the manufacture of the transducer array 2 can comprise a step of molding, for example by embossing, the first layer 13, without forming an opening through the first layer 13, and so as to form the side walls 11 of the first cavities 5.
  • the glazed element 3 may comprise an opaque part 18.
  • the opaque part 18 may comprise a layer of enamel.
  • the transducer(s) 2 may be fixedly mounted on the opaque part 18. Thus, the transducer(s) 2 do not obstruct the user's field of vision through the glazing 1.
  • Elements forming the transducer 2 may be transparent.
  • the first layer 13 and the movable element 4 may be transparent.
  • a thickness of the first layer 13 may be chosen such that the light transmission coefficient through the first layer 13 is greater than 5%, preferably greater than 10%, preferably greater than 20%.
  • the first layer 13 may be formed of PET and have a thickness of 50 ⁇ m.
  • the second layer 14 may be formed of PET and have a thickness of 30 ⁇ m.
  • the piezoelectric layer 16 may be formed of PVDF.
  • the thickness of a piezoelectric layer 16 formed of PVDF may be less than 80 ⁇ m, in particular less than 50 ⁇ m.
  • the electrically conductive layers 17 may be formed of indium tin oxide (ITO).
  • the glazing 1 may comprise another glazed assembly 3 and an interlayer 21, preferably a viscoelastic interlayer.
  • the viscoelastic interlayer 21 is arranged on the glazed assembly 3.
  • the viscoelastic interlayer 21 may comprise an opening, in which the transducers 2 are mounted.
  • the other glazed assembly 3 may be mounted on the viscoelastic interlayer 21 and on the set of transducers 2 so as to form a laminated glazing 1 in which the transducers 2 are integrated.
  • an opening may be formed in the glazed assembly 3 mounted on the viscoelastic interlayer 21 and on the transducers 2 above the transducers 2.
  • the glazing 1 may be used to measure vibrations and/or acceleration of the glazing 1.
  • the glazing 1 may also be used to facilitate the removal of raindrops or snowflakes deposited on an outer face of a glazed assembly 3.
  • the transducers 2 may cause vibrations for this purpose.
  • the glazing 1 may allow easier cleaning of one of the outer faces of one of the glazed assemblies 3. Indeed, the vibrations caused by the transducer(s) 2 may facilitate such cleaning.

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Abstract

La présente invention concerne un vitrage de véhicule adapté pour une émission et/ou une réception vibro-acoustique, comprenant un transducteur électromécanique et un ensemble vitré, le transducteur étant monté fixe sur l'ensemble vitré, le transducteur comprenant un élément mobile, le vitrage comprenant une première cavité formée au moins par une première paroi, l'élément mobile comprenant une partie de fixation et une partie mobile, la partie de fixation étant montée fixe à l'ensemble vitré et la partie mobile formant une membrane libre suspendue, la membrane libre formant la première paroi.

Description

    vitrage pour une émission et/ou une réception d’une onde vibro-acoustique Domaine de l’invention
  • La présente invention concerne le domaine des vitrages de véhicule, et particulièrement des vitrages adaptés à émettre ou à recevoir des ondes acoustiques.
    •  Etat de la technique
  • Il est connu d’utiliser un vitrage de véhicule comme transducteur acoustique. À cet effet, le document WO202189457 décrit un vitrage, par exemple formant le toit d’un véhicule automobile, comprenant un excitateur. Le vitrage est utilisé comme une membrane qui peut être mise en mouvement par l’excitateur de sorte à émettre des ondes acoustiques. Ainsi, il est possible de réduire le poids et le volume de l’équipement acoustique au regard des équipements existants et, notamment, de remplacer un caisson de basse traditionnellement installé dans un véhicule automobile. Cependant, un tel vitrage formant un transducteur acoustique ne présente pas un spectre acoustique satisfaisant dans les moyennes et hautes fréquences, c’est-à-dire pour des fréquences supérieures à 500 Hz. Des transducteurs acoustiques traditionnels, c’est-à-dire non intégrés au vitrage, doivent compléter l’équipement acoustique du véhicule pour permettre une restitution ou une captation satisfaisante d’une onde acoustique dans l’habitacle du véhicule.
    •
  • Un but de l’invention est de proposer une solution pour capter ou restituer des ondes vibro-acoustiques dans l’habitacle d’un véhicule au moins dans la gamme de fréquence audible.
  • Ce but est atteint, au moins partiellement, dans le cadre de la présente invention grâce à un vitrage de véhicule adapté pour une émission et/ou une réception vibro-acoustique, comprenant un transducteur électromécanique et un ensemble vitré, le transducteur étant monté fixe sur l’ensemble vitré, le transducteur comprenant un élément mobile, le vitrage comprenant une première cavité formée au moins par une première paroi, l’élément mobile comprenant une partie de fixation et une partie mobile, la partie de fixation étant montée fixe à l’ensemble vitré et la partie mobile formant une membrane libre suspendue, la membrane libre formant la première paroi.
  • La présente invention est avantageusement complétée par les caractéristiques suivantes, prises individuellement ou en l’une quelconque de leurs combinaisons techniquement possibles :
  • – le transducteur comprend un élément de fixation, l’élément de fixation étant monté fixe à l’ensemble vitré, la partie de fixation étant montée fixe à l’élément de fixation, la première cavité étant également formée par une paroi latérale, la paroi latérale étant formée par l’élément de fixation,
  • - la partie de fixation est en contact direct avec l’ensemble vitré,
  • - la première cavité est également formée par une deuxième paroi, l’élément vitré formant la deuxième paroi, la deuxième paroi étant agencée en regard de la première paroi par rapport à la première cavité,
  • - la première cavité est une cavité fermée,
  • - l’élément de fixation est formé par une première couche et par une deuxième couche, la partie de fixation étant intercalée entre la première couche et la deuxième couche, la première couche étant montée fixe sur l’ensemble vitré,
  • - la première couche est formée par un matériau présentant un module d’élasticité E compris entre 100 MPa et 10 GPa,
  • - la deuxième couche forme une deuxième cavité, de préférence ouverte, la membrane libre formant une paroi de la deuxième cavité,
  • - la membrane libre présente une forme convexe,
  • - l’élément mobile comprend une couche piézoélectrique, la couche piézoélectrique étant formée par un polymère piézoélectrique, de préférence par du polyfluorure de vinylidène,
  • - l’élément mobile comprend deux couches électriquement conductrices, la couche piézoélectrique étant agencée entre les deux couches électriquement conductrices,
  • - la couche piézoélectrique et les deux couches électriquement conductrices forment l’ensemble de la ou des parties fixes et de la ou des parties mobiles de l’élément mobile,
  • - l’élément vitré comprend une partie opaque, la partie opaque comprenant préférentiellement une couche d’émail, le transducteur étant monté fixe sur la partie opaque,
  • – le vitrage comprend un réseau de transducteurs,
  • - au moins deux membranes libres de deux transducteurs présentent des diamètres différents,
  • - chaque transducteur comprend un élément de fixation, l’élément de fixation étant monté fixe à l’ensemble vitré, la partie de fixation de chaque transducteur étant montée fixe à l’élément de fixation de chaque transducteur, chaque première cavité étant également formée par une paroi latérale de chaque transducteur, la paroi latérale étant formée par l’élément de fixation de chaque transducteur, chaque élément de fixation étant formé par une même première couche et par une même deuxième couche, chaque partie de fixation étant agencée entre la première couche et la deuxième couche, la première couche formant des parois latérales des premières cavités de chacun des transducteurs,
  • - un diamètre de chaque membrane libre est compris entre 10 µm et 10 mm, de préférence compris entre 500 µm et 5 mm,
  • - le vitrage forme un élément choisi parmi un pare-brise de véhicule, un toit de véhicule, un vitrage latéral de véhicule et une lunette arrière de véhicule,
  • – le vitrage comprend une unité de contrôle configurée pour appliquer et/ou mesurer une tension électrique entre les deux couches électriquement conductrices.
  • Un autre aspect de l’invention est un procédé de fabrication d’un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention, comprenant une étape d’embossage de l’élément mobile par application d’une couche contre un moule présentant une partie concave, puis par aspiration d’une partie de la couche dans la partie concave de sorte à former une partie mobile convexe.
  • Un autre aspect de l’invention est un procédé d'émission et/ou de réception vibro-acoustique mise(s) en œuvre par un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention, le procédé comprenant une étape d’application et/ou de mesure d’une tension électrique entre les deux couches électriquement conductrices.
    •  Description des figures
  • D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels :
  • - la illustre schématiquement un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention comprenant un réseau de transducteurs,
  • - la illustre schématiquement un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention comprenant un réseau de transducteurs,
  • - la illustre schématiquement un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention comprenant un réseau de transducteurs,
  • - la illustre schématiquement un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention comprenant un réseau de transducteurs,
  • - la illustre schématiquement une membrane libre d’un transducteur selon un mode de réalisation de l’invention,
  • - la illustre schématiquement un réseau de transducteurs selon un mode de réalisation de l’invention en vue de dessus,
  • - la illustre schématiquement un toit de véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention,
  • - la illustre schématiquement un pare-brise de véhicule automobile selon un mode de réalisation de l’invention,
  • - la illustre schématiquement un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention dans lequel le transducteur est intégré à l’intérieur d’un feuilleté,
  • - la illustre schématiquement un vitrage selon un mode de réalisation de l’invention dans lequel le transducteur est intégré à l’intérieur d’un feuilleté.
  • Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques.
    • Définitions et mesures
  • Le module d’élasticité E d’un matériau, ou module d’Young, peut être mesuré par la norme internationale ASTM E111.
  • On entend par « convexe », en caractérisant la forme d’une membrane, que la membrane présente une forme s’étendant selon une surface formant une courbure sphérique et s’étendant du côté opposé à l’ensemble vitré par rapport au plan défini par la périphérie de la membrane.
  • On entend par « partie opaque » une partie d’un vitrage présentant un coefficient de transmission lumineuse inférieure à 5 %, notamment inférieure à 1 %.
  • On entend par « partie transparente » d’un vitrage une partie présentant un coefficient de transmission lumineuse supérieure à 30 %, préférentiellement supérieure à 50 %, notamment supérieure à 70 %.
  • On entend par « montage direct » de deux éléments l’un à l’autre que les deux éléments sont en contact ou reliés par une couche d’adhésif. L’adhésif peut être une colle optique transparente. Dans le cas d’un contact entre les deux éléments, l’un des éléments peut être relié à l’autre par des forces électrostatiques.
  • On entend par « ondes vibro-acoustiques » un ensemble d’ondes formé par des ondes acoustiques, propagées par un fluide, et/ou par des ondes vibratoires, qui sont propagées par un solide.
    •  Description détaillée de l’invention
  • Description générale de l’architecture du vitrage 1
  • En référence à la , à la , à la , et à la , un aspect de l’invention est un vitrage 1 de véhicule adapté pour une émission et/ou une réception vibro-acoustique. Le vitrage 1 comprend au moins un transducteur 2 électromécanique et un ensemble vitré 3. Le transducteur 2 est monté fixe sur l’ensemble vitré 3. Le transducteur 2 comprend un élément mobile 4. L’élément mobile 4 comprend une partie de fixation 7 et une partie mobile 8. La partie de fixation 7 est montée fixe à l’ensemble vitré 3. Ce montage peut être direct ou indirect. Dans le cas d’un montage indirect, un élément de fixation peut permettre de monter fixe la partie de fixation 7 à l’ensemble vitré 3. La partie mobile 8 forme une membrane libre suspendue. La partie mobile 8 est adaptée pour émettre et/ou recevoir une onde vibro-acoustique. Le vitrage 1 comprend une première cavité 5. La cavité 5 est formée au moins par une première paroi 6. La membrane libre forme la première paroi 6. Ainsi, il est possible d’intégrer au vitrage un transducteur 2, adapté pour une émission et/ou une réception vibro-acoustique, comprenant une membrane dont la taille est indépendante de la taille du vitrage. Cela permet d’adapter le transducteur 2 à une gamme de fréquence prédéterminée et indépendante de la taille de l’ensemble vitré.
  • Le vitrage 1 peut former un élément choisi parmi un pare-brise de véhicule, un toit de véhicule, un vitrage latéral de véhicule et une lunette arrière de véhicule. Notamment, le vitrage 1 peut comprendre un transducteur 2 agencé sur une partie transparente de l’ensemble vitré 3, le vitrage 1 étant un vitrage latéral ou un toit de véhicule.
  • En référence à la , le transducteur 2 peut comprendre un élément de fixation 10. L’élément de fixation 10 est monté fixe à l’ensemble vitré 3. La partie de fixation 7 est montée fixe à l’élément de fixation 10. La première cavité 5 est formée, en plus d’une première paroi, par une paroi latérale 11. La paroi latérale 11 est formée par l’élément de fixation 10. Ainsi, il est possible de monter fixe l’élément mobile 4 à l’ensemble vitré 3 tout en choisissant la géométrie de la cavité 5, ce qui permet d’augmenter l’efficacité de l’émission et/ou de la réception vibro-acoustique du vitrage 1.
  • En référence à la , l’élément de fixation 10 peut former à la fois une paroi latérale 11 et une deuxième paroi de la cavité 5, la deuxième paroi étant opposée à la première paroi par rapport à la cavité 5.
  • En référence à la , la partie de fixation 7 peut être en contact direct avec l’ensemble vitré 3. Ainsi, l’épaisseur du transducteur 2 peut être minimisée.
  • En référence à la , la première cavité 5 peut être également formée par une deuxième paroi 12 formée par l’élément vitré 3. La deuxième paroi 12 peut être agencée en regard de la première paroi 6 par rapport à la première cavité 5. Ainsi, il est possible de simplifier la fabrication de la cavité 5 en utilisant un élément de fixation 10 comprenant un ajour entre la partie mobile 8 et l’élément vitré 3.
  • La cavité 5 peut être une cavité fermée. En variante, un vitrage 1, comprenant une pluralité de transducteurs 2, comprend une pluralité de cavités 5 qui peuvent former un ensemble fermé. Par « fermé », on entend qu’il n’existe pas de passage agencé entre la ou les cavités et l’extérieur du vitrage 1. Ainsi, une résonance acoustique entraînée par une cavité 5 peut être contrôlée.
  • Elément de fixation 10
  • L’élément de fixation 10 peut être formé par une première couche 13 et, de préférence, par une deuxième couche 14. La première couche 13 est montée fixe sur l’ensemble vitré 3. La partie de fixation 7 peut être monté fixe sur la première couche 14. De préférence, la partie de fixation 7 est intercalée entre la première couche 13 et la deuxième couche 14.
  • La première couche 13 peut être formée par un matériau présentant un module d’élasticité E compris entre 100 MPa et 10 GPa. Ainsi, l’efficacité de l’émission et/ou de la réception d’une onde vibro-acoustique par la partie mobile 8 peut être augmentée au regard d’un vitrage dans lequel la partie de fixation 7 est montée fixe à l’élément vitré 3 directement ou par l’intermédiaire d’une pièce formée par un matériaux plus rigide. En particulier, les inventeurs ont découvert de manière surprenante que l’efficacité de l’émission et/ou de la réception d’une onde vibro-acoustique par la partie mobile 8 est supérieure pour cette gamme de rigidité du matériau au regard de l’efficacité pour des rigidités supérieures à 10 GPa. Pour une rigidité du matériau inférieure aux rigidités de la gamme précédemment définie, des interférences entre la mobilité de la partie mobile 8 et la partie de fixation 7 peuvent apparaître lors de l’utilisation du vitrage 1, ce qui entraîne une détérioration de l’efficacité du transducteur formé par la partie mobile 8. La première couche 13 peut être formée par exemple en polytéréphtalate d'éthylène (PET), présentant un module d'élasticité compris entre 2800 MPa et 3100 MPa.
  • La deuxième couche 14 peut former une deuxième cavité 15. La deuxième cavité 15 est de préférence ouverte. La membrane libre forme une paroi de la deuxième cavité 15. Ainsi, la membrane libre est protégée des agressions mécaniques extérieures par la deuxième couche 14.
  • Elément mobile 4
  • L’élément mobile 4 comprend une partie mobile 8 qui forme la membrane libre. La membrane libre permet la transduction d’une onde vibro-acoustique. La membrane libre est de préférence de forme convexe. Ainsi, la membrane est adaptée pour émettre ou recevoir des ondes vibro-acoustiques présentant des moyennes ou hautes fréquences, de préférence des fréquences supérieures à 500 Hz.
  • Un aspect de l’invention est un procédé de fabrication du vitrage 1. Le procédé comprend une étape d’embossage de l’élément mobile 4 par application d’une couche contre un moule présentant une partie concave, puis par aspiration d’une partie de la couche dans la partie concave de sorte à former une partie mobile 8 convexe. L’élément mobile 4 est monté fixe à l’élément vitré 3 lors d’une étape subséquente. Ainsi, il est possible de former une partie mobile 8 convexe sur une partie d’une couche initialement plane à partir d’une géométrie prédéfinie. Dans le cas d’un vitrage un comprenant une pluralité de transducteurs 2, il est possible de former l’ensemble des parties mobiles 8 convexes en une seule étape par aspiration.
  • En référence à la , l’élément mobile 4 peut comprendre une couche piézoélectrique 16. La couche piézoélectrique 16 peut être formée par un polymère piézoélectrique. Le polymère piézoélectrique peut être choisi parmi le polyfluorure de vinylidène (PVDF), le polysulfure de phénylène (PPS), le polytétrafluoroéthylène (PTFE) et un polymère ferroélectrique.
  • L’élément mobile 4 peut comprendre deux couches électriquement conductrices 17. La couche piézoélectrique 16 peut être agencée entre les deux couches électriquement conductrices 17. Ainsi, il est possible d’actionner la membrane sans utiliser d’actionneur extérieur à l’élément mobile 4.
  • Un aspect de l’invention est un procédé d'émission et/ou de réception vibro-acoustique mise(s) en œuvre par un vitrage 1. Le procédé comprend une étape d’application et/ou de mesure d’une tension électrique entre les deux couches électriquement conductrices 17. Ainsi, il est possible de contrôler les vibrations de la membrane libre, et/ou de mesurer les vibrations de la membrane libre.
  • Réseau de transducteurs 2
  • En référence à la , le vitrage 1 peut comprendre un réseau de transducteurs 2. Au moins deux membranes libres de deux transducteurs 2 différents peuvent présenter des diamètres différents. Ainsi, le vitrage 1 peut être adapté à émettre et/ou à recevoir des ondes vibro-acoustiques sur une gamme de fréquences plus large que la gamme de fréquences des vitrages connus. Au moins une membrane libre peut présenter un diamètre inférieur à 2 mm, de préférence inférieur à 1 mm. Ainsi, le transducteur 2 est adapté à émettre et/ou à recevoir des ondes vibro-acoustiques dans les moyennes ou hautes fréquences. Par exemple, certains des diamètres peuvent être adaptés aux basses fréquences, d’autres diamètres aux moyennes fréquences, et d’autres diamètres aux hautes fréquences. Les différents diamètres des membranes libres peuvent être choisis suivant une croissance de Fibonacci. De préférence, un diamètre de chaque membrane libre est compris entre 10 µm et 10 mm, notamment compris entre 500 µm et 5 mm. Ainsi, le vitrage 1 peut comprendre un réseau de transducteurs 2 agencé sur une partie du vitrage 1 présentant une surface inférieure à 10 % de la surface totale du vitrage 1, de préférence inférieure à 5 % de la surface totale du vitrage 1.
  • La première couche 13 peut former l’ensemble des parois latérales 11 des premières cavités 5. Ainsi, la fabrication du réseau de transducteurs 2 peut être simplifiée. La fabrication du réseau de transducteurs 2 peut comprendre une étape de formation d’une pluralité d’ajours, de manière à former les parois latérales 11 des premières cavités 5. En variante, la fabrication du réseau de transducteurs 2 peut comprendre une étape de moulage, par exemple par embossage, de la première couche 13, sans former d’ajour au travers de la première couche 13, et de sorte à former les parois latérales 11 des premières cavités 5.
  • Dissimulation des transducteurs 2
  • En référence à la et à la , l’élément vitré 3 peut comprendre une partie opaque 18. La partie opaque 18 peut comprendre une couche d’émail. Le ou les transducteurs 2 peuvent être montés fixe sur la partie opaque 18. Ainsi, le ou les transducteurs 2 n’entravent pas le champ de vision de l’utilisateur au travers du vitrage 1.
  • Des éléments formant le transducteur 2 peuvent être transparents. De préférence, la première couche 13 et l’élément mobile 4 peuvent être transparents. Une épaisseur de la première couche 13 peut être choisie de sorte que le coefficient de transmission lumineuse au travers de la première couche 13 est supérieur à 5 %, de préférence supérieur à 10 %, de préférence supérieur à 20 %. Par exemple, la première couche 13 peut être formée en PET et présenter une épaisseur de 50 µm. La deuxième couche 14 peut être formée en PET et présenter une épaisseur de 30 µm. La couche piézoélectrique 16 peut être formée en PVDF. L'épaisseur d'une couche piézoélectrique 16 formée en PVDF peut être inférieure à 80 µm, notamment inférieure à 50 µm. Les couches électriquement conductrices 17 peuvent être formées en oxyde d'indium-étain (ITO). Ainsi, il est possible de disposer le ou les transducteurs 2 sur une partie transparente de l’ensemble vitré 3 sans entraver le champ de vision de l’utilisateur du vitrage 1.
  • En référence à la et à la , le vitrage 1 peut comprendre un autre ensemble vitré 3 et un intercalaire 21, de préférence un intercalaire viscoélastique. L’intercalaire viscoélastique 21 est agencé sur l’ensemble vitré 3. L’intercalaire viscoélastique 21 peut comprendre un ajour, dans lequel est ou sont montés les transducteurs 2. L’autre ensemble vitré 3 peut être monté sur l’intercalaire viscoélastique 21 et sur l’ensemble des transducteurs 2 de sorte à former un vitrage 1 feuilleté dans lequel les transducteurs 2 sont intégrés. En référence à la , un ajour peut être formé dans l’ensemble vitré 3 monté sur l’intercalaire viscoélastique 21 et sur les transducteurs 2 au-dessus des transducteurs 2. Ainsi, il est possible d’avoir un passage entre la membrane libre et l’extérieur du vitrage 1. Le vitrage 1 peut être utilisé pour mesurer des vibrations et/ou une accélération du vitrage 1. Le vitrage 1 peut également être utilisé pour faciliter l’élimination des gouttes de pluie ou des flocons de neige déposés sur une face extérieure d’un ensemble vitré 3. Les transducteurs 2 peuvent entraîner des vibrations à cet effet. Enfin, le vitrage 1 peut permettre un nettoyage plus facile de l’une des faces externes de l’un des ensembles vitrés 3. En effet, les vibrations entraînées par le ou les transducteurs 2 peuvent faciliter un tel nettoyage.

Claims (20)

  1. Vitrage (1) de véhicule adapté pour une émission et/ou une réception vibro-acoustique, comprenant un transducteur (2) électromécanique et un ensemble vitré  (3), le transducteur (2) étant monté fixe sur l’ensemble vitré (3), le transducteur (2) comprenant un élément mobile (4),
    caractérisé en ce que le vitrage (1) comprend une première cavité (5) formée au moins par une première paroi (6), l’élément mobile (4) comprenant une partie de fixation (7) et une partie mobile (8), la partie de fixation (7) étant montée fixe à l’ensemble vitré (3) et la partie mobile (8) formant une membrane libre suspendue, la membrane libre formant la première paroi (6).
  2. Vitrage (1) selon la revendication 1, dans lequel le transducteur (2) comprend un élément de fixation (10), l’élément de fixation (10) étant monté fixe à l’ensemble vitré (3), la partie de fixation (7) étant montée fixe à l’élément de fixation (10), la première cavité (5) étant également formée par une paroi latérale (11), la paroi latérale (11) étant formée par l’élément de fixation (10).
  3. Vitrage (1) selon la revendication 1, dans lequel la partie de fixation (7) est en contact direct avec l’ensemble vitré (3).
  4. Vitrage (1) selon la revendication 1, dans lequel la première cavité (5) est également formée par une deuxième paroi (12), l’élément vitré (3) formant la deuxième paroi (12), la deuxième paroi (12) étant agencée en regard de la première paroi (6) par rapport à la première cavité (5).
  5. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la première cavité (5) est une cavité fermée.
  6. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément de fixation (10) est formé par une première couche (13) et par une deuxième couche (14), la partie de fixation (7) étant intercalée entre la première couche (13) et la deuxième couche (14), la première couche (13) étant montée fixe sur l’ensemble vitré (3).
  7. Vitrage (1) selon la revendication précédente, dans lequel la première couche (13) est formée par un matériau présentant un module d’élasticité E compris entre 100 MPa et 10 GPa.
  8. Vitrage (1) selon la revendication précédente, dans lequel la deuxième couche (14) forme une deuxième cavité (15), de préférence ouverte, la membrane libre formant une paroi de la deuxième cavité (15).
  9. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel la membrane libre présente une forme convexe.
  10. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément mobile (4) comprend une couche piézoélectrique (16), la couche piézoélectrique (16) étant formée par un polymère piézoélectrique, de préférence par du polyfluorure de vinylidène.
  11. Vitrage (1) selon la revendication précédente, dans lequel l’élément mobile (4) comprend deux couches électriquement conductrices (17), la couche piézoélectrique (16) étant agencée entre les deux couches électriquement conductrices (17).
  12. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel l’élément vitré (3) comprend une partie opaque (18), la partie opaque (18) comprenant préférentiellement une couche d’émail, le transducteur (2) étant monté fixe sur la partie opaque (18).
  13. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, comprenant un réseau de transducteurs (2).
  14. Vitrage selon la revendication 13, dans lequel au moins deux membranes libres de deux transducteurs (2) présentent des diamètres différents.
  15. Vitrage (1) selon la revendication précédente, dans lequel chaque transducteur (2) comprend un élément de fixation (10), l’élément de fixation (10) étant monté fixe à l’ensemble vitré (3), la partie de fixation (7) de chaque transducteur (2) étant montée fixe à l’élément de fixation (10) de chaque transducteur (2), chaque première cavité (5) étant également formée par une paroi latérale (11) de chaque transducteur (2), la paroi latérale (11) étant formée par l’élément de fixation (10) de chaque transducteur (2), chaque élément de fixation (10) étant formé par une même première couche (13) et par une même deuxième couche (14), chaque partie de fixation (7) étant agencée entre la première couche (13) et la deuxième couche (14), la première couche (13) formant des parois latérales (11) des premières cavités (5) de chacun des transducteurs (2).
  16. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, dans lequel un diamètre de chaque membrane libre est compris entre 10 µm et 10 mm.
  17. Vitrage (1) selon l’une des revendications précédentes, formant un pare-brise de véhicule ou un toit de véhicule.
  18. Vitrage (1) selon l’une des revendications 11 à 17, comprenant une unité de contrôle (19) configurée pour appliquer et/ou mesurer une tension électrique entre les deux couches électriquement conductrices (17).
  19. Procédé (100) de fabrication d’un vitrage (1) selon l’une des revendications 9 à 18, comprenant une étape d’embossage de l’élément mobile (4) par application d’une couche contre un moule présentant une partie concave, puis par aspiration d’une partie de la couche dans la partie concave de sorte à former une partie mobile (8) convexe.
  20. Procédé (200) d'émission et/ou de réception vibro-acoustique mise(s) en œuvre par un vitrage (1) selon l'une des revendications 1 à 18, le procédé (200) comprenant une étape d’application et/ou de mesure d’une tension électrique entre les deux couches électriquement conductrices (17).
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