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VITRAGE FEUILLETE DESTINE A ETRE UTILISE COMME ECRAN DE SYS-
TEME DE VISUALISATION TETE HAUTE
L'invention concerne un vitrage feuilleté destiné à être utilisé comme écran
de système de visualisation tête haute (appelé HUD ou Head Up Display). Les
systèmes de visualisation tête haute sont utiles dans tous types de véhicules,
en
particulier les véhicules automobiles.
Les systèmes de visualisation tête haute affichent des informations proje-
tées sur un vitrage feuilleté, qui se réfléchissent vers le conducteur ou
l'observa-
teur. Ces systèmes permettent notamment de donner des informations au conduc-
teur du véhicule sans que le conducteur éloigne son regard du champ de vision
en avant du véhicule, afin de garantir la sécurité de la conduite. Le
conducteur
perçoit alors une image virtuelle qui se situe à une certaine distance
derrière le
pare-brise.
Si on utilise un vitrage feuilleté classique pour un tel système, le conduc-
teur observe une image double : une première image réfléchie par la surface du
pare-brise orientée vers l'intérieur de l'habitable et une seconde image
réfléchie
par la surface extérieure du pare-brise, ces deux images étant légèrement déca-
lées l'une par rapport à l'autre. Ce décalage peut perturber la vision de
l'informa-
tion. Pour pallier ce problème, on peut utiliser un pare-brise feuilleté formé
de
deux feuilles de verre et d'un intercalaire en polyvinylbutyral (PVB) dont les
deux
faces extérieures ne sont pas parallèles mais en forme de coin, de sorte que
l'image projetée par une source d'affichage et réfléchie par la face du pare-
brise
orientée vers l'habitacle soit pratiquement superposée à la même image prove-
nant de la même source réfléchie par la face du pare-brise orientée vers
l'exté-
rieur. Pour réaliser ce vitrage feuilleté en forme de coin, on utilise une
feuille in-
tercalaire dont l'épaisseur décroît du bord supérieur du vitrage au bord
inférieur.
Par ailleurs, parmi toutes les qualités concourant au confort dans les
moyens de transport modernes comme les trains et les automobiles, le silence
est
devenu déterminant.
Le confort acoustique a été amélioré depuis plusieurs années maintenant,
en traitant les bruits, tels que les bruits du moteur, de roulement ou de
suspen-
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sion, et cela à leur origine ou au cours de leur propagation aérienne ou dans
les
solides, au moyen par exemple de revêtements absorbants, de pièce de liaison
en élastomère.
Les formes des véhicules ont été également modifiées pour améliorer la
pénétration dans l'air et diminuer les turbulences qui sont elles-mêmes
sources
de bruit.
Et depuis quelques années, on s'est penché sur le rôle que pouvaient jouer
les vitrages dans l'amélioration du confort acoustique, en particulier des
vitrages
feuilletés comportant des films intercalaires plastiques. Les vitrages
feuilletés
présentent en outre d'autres avantages tels que supprimer le risque de
projection
de fragments en cas de casse brutale, constituer un retardateur d'effraction.
Il a été mis en évidence que l'utilisation de films plastiques standards dans
des vitrages feuilletés ne convenait pas dans l'amélioration du confort
acoustique.
Il a alors été développé des films plastiques spécifiques qui présentaient des
pro-
.. priétés d'amortissement permettant une amélioration du confort acoustique.
Par ailleurs, dans les pare-brise existants, l'épaisseur de la feuille de
verre
destinée à être tournée vers l'extérieur du véhicule est en général de 2,1 mm
et
l'épaisseur de la feuille de verre destinée à être tournée vers l'intérieur du
véhi-
cule est en général de 1,6 mm. Toutefois, la tendance est à l'allègement des
vé-
hicules automobiles afin de diminuer leur consommation et le rejet de CO2
induit.
Un moyen est de proposer des vitrages automobiles plus légers. Une solution
pour diminuer le poids des vitrages est de diminuer l'épaisseur des feuilles
de
verre. Toutefois, cette diminution d'épaisseur entraîne une dégradation des
pro-
priétés acoustiques du vitrage feuilleté.
Il y a donc un besoin pour un vitrage feuilleté destiné à être utilisé comme
écran de système de visualisation tête haute, le vitrage feuilleté ayant en
outre
des propriétés d'amortissement vibro-acoustique et qui permette une diminution
de l'épaisseur des feuilles de verre sans dégradation des propriétés
d'amortissement vibro-acoustiques.
Pour cela, l'invention propose un vitrage feuilleté destiné à être utilisé
comme écran de système de visualisation tête haute, comprenant :
- deux feuilles de verre,
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- un intercalaire plastique viscoélastique disposé entre les deux feuilles
de verre, l'intercalaire comprenant au moins une couche en matériau
plastique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-
acoustique et l'intercalaire ayant une section transversale diminuant en
forme en coin du haut vers le bas du vitrage feuilleté,
dans lequel l'intercalaire est tel que la fréquence de résonance f2 du
deuxième
mode de résonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm
composé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm chacune entre lesquelles
est incorporé l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance nnéca-
nique (MIM) à 20 C selon la norme ISO 16940, est comprise entre 760 Hz et 1000
Hz et le facteur de perte 112 du deuxième mode de résonance du même barreau,
déterminé par MIM dans les mêmes conditions, est supérieur ou égal à 0,25un
intercalaire plastique viscoélastique destiné à être incorporé entre deux
feuilles
de verre pour former un vitrage feuilleté ayant des propriétés d'amortissement
vibro-acoustiques, l'intercalaire comprenant au moins une couche en matériau
plastique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique,
l'intercalaire étant tel que la fréquence de résonance f2 du deuxième mode de
ré-
sonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé
de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm chacune entre lesquelles est
incor-
poré l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance mécanique (MIM)
à 20 C selon la norme ISO 16940, est comprise entre 760 Hz et 1000 Hz et le
facteur de perte 112 du deuxième mode de résonance du même barreau, déterminé
par MIM dans les mêmes conditions, est supérieur ou égal à 0,25.
Selon une autre particularité, la couche est à base de polyvinylbutyral et de
plastifiant.
Selon une autre particularité, les feuilles de verre sont courbes.
Selon une autre particularité, la fréquence de résonance f2 est comprise
entre 800 et 900 Hz, de préférence entre 800 Hz et 850 Hz.
Selon une autre particularité, le facteur de perte 112 est supérieur à 0,30.
Selon une autre particularité, l'intercalaire comprend en outre deux
couches externes en PVB standard, la couche étant entre les deux couches ex-
ternes.
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Selon une autre particularité, seule l'une des deux couches externes a une
section transversale diminuant en forme en coin du haut vers le bas du vitrage
feuilleté, la couche en matériau plastique viscoélastique aux propriétés
d'amortissement vibro-acoustique et l'autre couche externe ayant une section
transversale constante du haut vers le bas du vitrage feuilleté.
Selon une autre particularité, les deux couches externes ont une section
transversale diminuant en forme en coin du haut vers le bas du vitrage
feuilleté, la
couche en matériau plastique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vi-
bro-acoustique ayant une section transversale constante du haut vers le bas du
vitrage feuilleté.
Selon une autre particularité, le mesurage de l'impédance mécanique est
réalisé au moins un mois après assemblage du barreau de vitrage feuilleté, le
barreau de vitrage feuilleté ayant lui-même été assemblé au moins 1 mois après
la fabrication de l'intercalaire.
L'invention concerne également un vitrage comprenant :
- une des feuilles de verre a une épaisseur comprise entre 0,5 mm et
2,6 mm,
- une des feuilles de verre a une épaisseur comprise entre 0,5 mm et
1,6 mm,
l'épaisseur totale des feuilles de verre étant strictement inférieure à 3,7
mm.
L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant un vi-
trage décrit ci-dessus, la feuille de verre d'épaisseur comprise entre 0,5 mm
et
2,6 mm étant tournée vers l'extérieur du véhicule et la feuille de verre
d'épaisseur
comprise entre 0,5 mm et 1,6 mm étant tournée vers l'intérieur du véhicule.
L'invention concerne également une utilisation du vitrage décrit plus haut
comme pare-brise de véhicule automobile.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention vont à présent être
décrits en regard des dessins sur lesquels :
= La figure 1 représente une courbe de l'isolement acoustique en
fonction de la fréquence, mesuré sur trois pare-brise ;
= La figure 2 représente une vue en coupe d'un vitrage selon
l'invention.
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L'invention se rapporte à un vitrage feuilleté destiné à être utilisé comme
écran de système de visualisation tête haute, comprenant deux feuilles de
verre
et un intercalaire plastique viscoélastique disposé entre les deux feuilles de
verre,
l'intercalaire comprenant au moins une couche en matériau plastique viscoélas-
tique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique et l'intercalaire ayant
une
section transversale diminuant en forme en coin du haut vers le bas du vitrage
feuilleté.
L'intercalaire est tel que la fréquence de résonance f2 du deuxième mode
de résonance d'un barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm com-
posé de deux feuilles de verre d'épaisseur 2,1 mm chacune entre lesquelles est
incorporé l'intercalaire, déterminée par un mesurage de l'impédance mécanique
(MIM) à 20 C selon la norme ISO 16940 (avec une seule différence concernant
l'épaisseur des feuilles de verre du barreau qui est de 2,1 mm au lieu de 4
mm),
est comprise entre 760 Hz et 1000 Hz et le facteur de perte ri2 du deuxième
mode
de résonance du même barreau, déterminé par MIM dans les mêmes conditions,
est supérieur ou égal à 0,25.
Les inventeurs ont mis en évidence, comme on le verra plus loin, qu'un in-
tercalaire comprenant ces caractéristiques permet d'obtenir un vitrage
feuilleté
aminci aux performances acoustiques équivalentes, voire supérieures, à celles
d'un vitrage feuilleté avec des épaisseurs de verre classiques incorporant un
in-
tercalaire à propriétés acoustiques améliorées connu.
La figure 2 représente une vue en coupe d'un vitrage selon l'invention.
Le vitrage comprend deux feuilles de verre 1, 2 entre lesquelles est inséré
l'intercalaire selon l'invention. La solidarisation de l'intercalaire aux
feuilles de
verre est réalisée par des moyens connus, par exemple par empilement des
feuilles de verre et de l'intercalaire et par passage de l'ensemble en
autoclave.
La feuille de verre 1 du vitrage est destinée à être tournée vers l'extérieur
du véhicule tandis que la feuille de verre 2 est destinée à être tournée vers
l'intérieur du véhicule. La feuille de verre 1 est de préférence plus épaisse
que la
feuille de verre 2 de façon à ce que le vitrage permette une meilleure
protection
contre les attaques extérieures (intempéries, projection de gravillons,
etc...). En
effet, plus le verre est épais, plus il est résistant mécaniquement.
Toutefois, plus
le verre est épais, plus il est lourd. Il faut donc trouver un compromis entre
la ré-
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sistance mécanique et le poids du vitrage. Ainsi, l'épaisseur de la feuille de
verre
1 est par exemple comprise entre 0,5 mm et 2,6 mm, de préférence entre 1,4 et
2,0 mm et l'épaisseur de la feuille de verre 2 est par exemple comprise entre
0,5 mm et 1,6 mm, de préférence entre 1,1 et 1,5 mm.
Dans les vitrages existants, l'épaisseur de la feuille de verre 1 est en géné-
ral de 2,1 mm et l'épaisseur de la feuille de verre 2 est en général de 1,6
mm, soit
une épaisseur totale de verre de 3,7 mm.
Le vitrage selon la présente invention comprend une épaisseur totale de
verre strictement inférieure à 3,7 mm, de préférence inférieure ou égale à 3,2
mm.
De préférence, selon l'invention, l'épaisseur de la feuille de verre 1 est de
1,8 mm et l'épaisseur de la feuille de verre 2 est de 1,4 mm afin de limiter
le poids
du vitrage, ce qui permet de réduire la consommation en carburant d'un
véhicule
équipé d'un tel vitrage. Cela permet également de manipuler plus facilement le
vitrage et d'économiser de la matière.
Le vitrage selon l'invention peut également avoir une feuille de verre 1
d'épaisseur 1,6 mm et une feuille de verre 2 d'épaisseur 1,2 mm, ou une
feuille de
verre 1 d'épaisseur 1,4 mm et une feuille de verre 2 d'épaisseur 1,1 mm.
L'intercalaire est constitué d'au moins une couche 3 en plastique viscoélas-
tique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique. Elle est de préférence
à
base de polyvinylbutyral et de plastifiant. Le taux et la nature du
plastifiant et le
degré d'acétalisation du polyvinylbutyral permettent de jouer de façon connue
sur
la rigidité d'un composant à base de polyvinylbutyral et de plastifiant.
Dans l'exemple de la figure 2, l'intercalaire comprend également deux
couches 4, 5, dites couches externes, entre lesquelles est insérée la couche
3.
Les couches externes 4, 5 sont de préférence en PVB standard. La couche
3 est moins rigide que les couches externes 4, 5 afin de vibrer correctement
pour
assurer l'amortissement acoustique souhaité.
En variante, l'intercalaire peut comporter au moins deux couches en plas-
tique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique,
entourées
ou pas de couches en PVB standard.
Les caractéristiques acoustiques de l'intercalaire sont déterminées par me-
surage de l'impédance mécanique (MIM) à 20 C selon la norme ISO 16940 d'un
barreau de vitrage feuilleté de surface 25 mm x 300 mm composé de deux
feuilles
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de verre d'épaisseur 2,1 mm (et non de 4 mm comme préconisé dans la norme
ISO 16940) chacune entre lesquelles est incorporé un intercalaire selon
l'invention, c'est-à-dire un intercalaire comprenant au moins une couche en
plas-
tique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-acoustique.
Le MIM permet de déterminer des fréquences de résonance et des facteurs
de perte des différents modes de résonance du barreau de vitrage feuilleté.
L'intercalaire est selon l'invention si la fréquence de résonance f2 du deu-
xième mode de résonance du barreau de vitrage feuilleté déterminé par MIM est
comprise entre 760 Hz et 1000 Hz et le facteur de perte 112 du deuxième mode
de
résonance du barreau de vitrage feuilleté déterminé par MIM est supérieur ou
égal à 0,25.
De préférence, la fréquence de résonance f2 est comprise entre 800 Hz et
900 Hz, ce qui permet d'avoir des performances acoustiques améliorées en dé-
gradant moins le niveau d'affaiblissement du vitrage feuilleté avant la
fréquence
critique. De façon encore préférée, la fréquence de résonance f2 est comprise
entre 800 Hz et 850 Hz, ce qui permet d'avoir des performances acoustiques en-
core améliorées en dégradant encore moins le niveau d'affaiblissement du
vitrage
feuilleté avant la fréquence critique.
De préférence, le facteur de perte 112 est supérieur à 0,30, ce qui permet
d'avoir des performances acoustiques améliorées en améliorant l'amortissement
acoustique.
Le mesurage de l'impédance mécanique (MIM) est réalisé au moins 1 mois
après assemblage du barreau de vitrage feuilleté, le barreau de vitrage
feuilleté
ayant lui-même été assemblé au moins 1 mois après la fabrication de
l'intercalaire. Cela permet d'être sûr que l'intercalaire et le vitrage
feuilleté ont
atteint des états stables et donc de déterminer des valeurs fiables.
La figure 1 représente une courbe de l'isolement acoustique en fonction de
la fréquence, mesuré sur trois pare-brise. L'isolement acoustique d'un vitrage
rend compte des performances acoustiques qui pourront être constatées sur un
véhicule équipé dudit vitrage.
Ainsi, un premier pare-brise (21-16 connu) comprend :
- deux feuilles de verre d'épaisseurs respectives 2,1 mm et 1,6 mm,
et
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- un intercalaire comprenant deux couches externes en PVB standard et
une couche centrale en plastique viscoélastique aux propriétés
d'amortissement vibro-acoustique, l'intercalaire ayant une fréquence de
résonance f2 de 675 Hz ( 15 Hz) et un facteur de perte ri2 égal à 0,35
( 0,03).
Le premier pare-brise correspond à un pare-brise classique avec un inter-
calaire aux propriétés d'amortissement acoustique connu.
La courbe d'isolement acoustique (représentée par des losanges) du pre-
mier pare-brise montre un creux vers 6500 Hz.
Un deuxième pare-brise (18-14 connu) comprend :
- deux feuilles de verre d'épaisseurs respectives 1,8 mm et 1,4 mm, et
- un intercalaire comprenant deux couches externes en PVB standard et
une couche centrale en plastique viscoélastique aux propriétés
d'amortissement vibro-acoustique, l'intercalaire ayant une fréquence de
résonance f2 de 675 Hz ( 15 Hz) et un facteur de perte 12 égal à 0,35
( 0,03).
Le deuxième pare-brise correspond à un pare-brise aminci avec un interca-
laire identique à celui du premier pare-brise.
La courbe d'isolement acoustique (représentée par des carrés) du deu-
xième pare-brise montre un comportement similaire à celle du premier pare-
brise
jusque vers 5000 Hz, mais un creux décalé vers les hautes fréquences, vers
8000
Hz. Ce décalage du creux est très gênant car cela implique que ce pare-brise
laisse passer des bruits aériens à des fréquences aigües qui sont gênantes
pour
l'oreille humaine.
Un troisième pare-brise (18-14 invention) comprend :
- deux feuilles de verre d'épaisseurs respectives 1,8 mm et 1,4 mm, et
- un intercalaire comprenant deux couches externes en PVB standard et
une couche centrale en plastique viscoélastique aux propriétés
d'amortissement vibro-acoustique, l'intercalaire ayant une fréquence de
résonance f2 de 800 Hz ( 15 Hz) et un facteur de perte 112 égal à 0,30
( 0,03).
Le troisième pare-brise correspond à un pare-brise aminci avec un interca-
laire selon l'invention.
¨ 9 ¨
de ces couches externes 4, 5 est par exemple adaptée de façon connue, par
exemple par la demande de brevet FR 2944521.
Pour que le vitrage feuilleté selon l'invention puisse être utilisé comme
écran de système de visualisation tête haute, l'intercalaire a une section
transver-
sale diminuant en forme en coin du haut vers le bas du vitrage feuilleté. De
préfé-
rence, une seule ou les deux couches externes a/ont une section transversale
di-
minuant en forme en coin du haut vers le bas du vitrage feuilleté, la couche 3
en
matériau plastique viscoélastique aux propriétés d'amortissement vibro-
acoustique
ayant une section transversale constante du haut vers le bas du vitrage
feuilleté.
De plus, les deux feuilles de verre 1, 2 sont courbes.
Date Reçue/Date Received 2021-07-12
