DE69325837T2

DE69325837T2 - Heizbare Verbundglasscheibe, ausgerüstet mit in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebetteten Widerstandsdrähten

Info

Publication number: DE69325837T2
Application number: DE69325837T
Authority: DE
Inventors: Thomas Eulenberg; Manfred Gillner; Heinz Kunert; Gerd Sauer
Original assignee: Sekurit Saint Gobain Deutschland GmbH and Co KG
Current assignee: Saint Gobain Sekurit Deutschland GmbH and Co KG
Priority date: 1992-03-11
Filing date: 1993-03-10
Publication date: 2000-02-17
Anticipated expiration: 2013-03-11
Also published as: DE4207638A1; DE4207638C2; EP0560677A1; ES2137234T3; ATE182842T1; EP0560677B1; DE69325837D1

Description

Die Erfindung betrifft eine elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe mit dünnen Widerstandsdrähten, die mit geringem gegenseitigen Abstand in der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sind.
Elektrisch beheizbare Verbundglasscheiben dieser Art sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und werden insbesondere in Kraftfahrzeugen eingesetzt, beispielsweise als heizbare Windschutzscheiben oder als heizbare Heckscheiben. Die in die thermoplastische Zwischenschicht eingelegten metallischen Widerstandsdrähte sind in der Regel sehr dünn und haben einen Durchmesser von 0,005 bis 0,1 mm, so daß sie die Durchsicht durch die Glasscheibe nicht stören. Sie sind entweder geradlinig oder in gewellter Form verlegt, und zwar üblicherweise in gegenseitigen Abständen von etwa 3 bis 10 mm.
Üblicherweise sind die elektrischen Widerstandsdrähte gleichmäßig auf der gesamten Scheibenfläche oder in einem für die Durchsicht bestimmten Feld der Glasscheibe angeordnet, so daß sich die entsprechende Fläche der Glasscheibe beim Einschalten des Heizstroms gleichmäßig erwärmt, und dadurch auf der Glasscheibe vorhandener Feuchtigkeitsbelag gleichmäßig entfernt wird.
Es ist jedoch auch bekannt, die elektrischen Widerstandsdrähte derart gruppenweise in der Verbundglasscheibe anzuordnen, daß jeweils eine Mehrzahl von parallel zueinander verlaufenden Drähten aufweisende Drahtscharen bzw. Drahtgruppen im Abstand von beispielsweise einigen Zentimetern angeordnet werden. Wenn diese Drahtgruppen in horizontaler Richtung angeordnet sind, ergibt sich eine Anordnung der Drähte, wie sie etwa von der Linienanordnung bei Notenblättern bekannt ist. Eine derartige Anordnung der Widerstandsdrähte führt zu dem Effekt, daß die Abtauwirkung bei einem Feuchtigkeitsbelag zu Beginn des Abtauvorgangs streifenweise erfolgt. Im Gegensatz zu einer vollständig gleichmäßig beheizten Glasscheibe wird auf diese Weise deutlich sichtbar, daß es sich um eine elektrisch heizbare Glasscheibe handelt, obwohl die eigentlichen Widerstandsdrähte als solche nicht oder nur bei Betrachtung aus unmittelbarer Nähe erkennbar sind.
Es hat sich gezeigt, daß bei einer derartigen gruppenweisen Anordnung der Widerstandsdrähte die optischen Beugungsbilder, die bei der Durchsicht durch die Heizscheibe auf punktförmige Lichtquellen, insbesondere auf die Scheinwerfer entgegenkommender oder hinterherfahrender Fahrzeuge, durch die Anordnung der Widerstandsdrähte entstehen, besonders ins Auge fallen. Zwar sind die X-förmigen Beugungsbilder jeweils um die punktförmigen Lichtquellen nicht ausgeprägter als bei den bekannten Heizscheiben mit gleichmäßiger Verteilung der Widerstandsdrähte, doch wirken sie auf das menschliche Auge subjektiv offenbar deswegen störender, weil die Bereiche der Glasscheibe zwischen den Drahtgruppen frei von diesen Beugungserscheinungen sind und durch den wiederholten Wechsel zwischen optisch einwandfreien Bereichen und Beugungserscheinungen hervorrufenden Bereichen das menschliche Auge hierauf besonders aufmerksam wird.
Es ist andererseits bekannt, die genannten Beugungserscheinungen dadurch zu vermeiden, daß die Widerstandsdrähte in möglichst unregelmäßiger Anordnung in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebettet werden (DE-OS 20 13 112). Eine unregelmäßige Anordnung der Widerstandsdrähte läßt sich z. B. gemäß DE-PS 23 50 427 und DE-PS 23 65 831 dadurch erreichen, daß die Widerstandsdrähte unter mechanischer Spannung bzw. elastischer Verformung auf der thermoplastischen Zwischenschicht fixiert, und die thermoplastische Zwischenschicht anschließend einer Schrumpfbehandlung unterworfen wird. In der Praxis sind diese Verfahren jedoch schwierig durchzuführen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe der eingangs genannten Art mit gruppenartiger Anordnung der Widerstandsdrähte bereitzustellen, bei der die bei punktförmigen Lichtquellen auftretenden Beugungserscheinungen weniger auffallen und keine besonders störende Wirkung auf auf das menschliche Auge ausüben, und die ohne einen Schalter ausgeführt werden kann.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe in der folgenden Weise gelöst: die beheizte Fläche der Verbundglasscheibe ist insgesamt gleichmäßig mit den Widerstandsdrähten belegt, jeweils mehrere einander benachbarte Widerstandsdrähte sind zu jeweils einer Drahtgruppe zusammengefaßt und an die Stromzuleitungen angeschlossen, und zwischen diesen an die Stromzuleitungen angeschlossenen Drahtgruppen sind jeweils aus mehreren einander benachbarten Widerstandsdrähten bestehende Drahtgruppen wenigstens von einer Heizstromzuleitung getrennt.
Die Erfindung macht sich einerseits die Erkenntnis zunutze, daß für das menschliche Auge die abwechselnde Wirkung von Streifen mit Beugungserscheinungen und Streifen ohne Beugungserscheinungen besonders störend ist und schafft bewußt in denjenigen streifenförmigen Feldern, die zwischen den für die Beheizung dienenden Drahtgruppen liegen, unter dem Gesichtspunkt der Beugungserscheinungen gleiche Verhältnisse wie in den Bereichen der Drahtgruppen. Auf diese Weise bleibt einerseits die streifenförmige Abtauwirkung voll erhalten, während andererseits unter dem Gesichtspunkt der Beugungserscheinungen innerhalb des gesamten beheizbaren Feldes optisch gleiche Verhältnisse herrschen.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind die nicht an die Heizstromzuleitung angeschlossenen Metalldrähte insgesamt oder teilweise mit einer von den Heizleitern elektrisch getrennten Zuleitung versehen, so daß sie ebenfalls eine elektrische Funktion übernehmen. So ist es beispielsweise möglich, die betreffenden Widerstandsdrähte als zusätzliche Heizleiter im Bedarfsfall zeitweise zuzuschalten. In diesem Fall werden diese Widerstandsdrähte nur von einer der beiden Sammelschienen elektrisch abgetrennt und mit einer eigenen Stromzuleitung versehen, die gegenüber der elektrisch abgetrennten Sammelschiene isoliert und durch einen geeigneten Schalter an die Stromquelle anschließbar sind. Andererseits können die betreffenden abgetrennten Widerstandsdrähte als Antennenleiter benutzt werden. In diesem Fall empfiehlt es sich, die Widerstandsdrähte von beiden Sammelschienen abzutrennen bzw. sie gegenüber diesen elektrisch zu isolieren.
Verschiedene Ausführungsformen und Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Verbundglasscheibe werden nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnungen näher beschrieben, in denen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen elektrisch beheizbaren Verbundglasscheibe ist;
Fig. 2 eine Schnittansicht aus Fig. 1 mit geradlinigen Widerstandsdrähten ist;
Fig. 3 eine Schnittansicht aus Fig. 1 mit sinusförmig verlegten Widerstandsdrähten ist;
Fig. 4 eine Teilansicht mit gruppenweise durchtrennten Metalldrähten ist;
Fig. 5 eine Schnittansicht längs eines Sammelleiters ist;
Fig. 6 eine Schnittansicht längs eines Sammelleiters mit separater Kontaktierung der abgetrennten Widerstandsdrähte ist;
Fig. 7 schematisch eine erfindungsgemäße Heizscheibe mit gleichzeitiger Antennenfunktion darstellt;
Fig. 8 eine erfindungsgemäße Heizscheibe mit drei Antennenkanälen darstellt, und
Fig. 9 eine erfindungsgemäße Heizscheibe mit einem großflächigen FM-Antennenfeld und einem kleinflächigen AM-Antennenfeld.
Die schematische Darstellung der Fig. 1 zeigt eine als elektrisch heizbare Heckscheibe geeignete Verbundglasscheibe, auf deren thermoplastischer Zwischenschicht längs der beiden Seitenkanten zwei Sammelleiter 2, 3 in Form von beispielsweise verzinnten Kupferfolien, und zwischen diesen Sammelleitern 2, 3 in horizontaler Richtung verlaufende Gruppen 4, 5 von Widerstandsdrähten angeordnet sind, wobei die Widerstandsdrähte im wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind. Die Drahtgruppen 4, 5 sind zwar schematisch als jeweils zwei einzelne Leiter 40, 50 dargestellt, doch handelt es sich in Wirklichkeit jeweils um Gruppen von mehreren einander benachbarten Widerstandsdrähten, beispielsweise um jeweils drei bis zehn Einzeldrähte.
Während die Widerstandsdrahtguppen 4 sowohl mit den Sammelleitern 2 als auch mit den Sammelleitern 3 in elektrisch leitendem Kontakt stehen, haben die Widerstandsdrahtgruppen 5 wenigstens zu einem der beiden Sammelleiter 2 oder 3 keinen elektrischen Kontakt. In der Zeichnung enden sie kurz vor den Sammelleitern 2 oder 3.
Die gruppenweise Anordnung der Widerstandsdrähte 40, 50 ist aus den Fig. 2 und 3 erkennbar. Wie Fig. 2 zeigt, bestehen die Drahtgruppen 4 und 5 jeweils aus fünf geradlinig verlegten Einzeldrähten 40. Die Einzeldrähte 40 bestehen beispielsweise aus 0,01 mm dickem Wolframdraht. Sie werden nach bekannten Methoden vor dem Zusammenlegen und Verbinden der einzelnen Schichten der Verbundglasscheibe ebenso wie die Sammelleiter 2 und 3 auf der thermoplastischen Zwischenschicht fixiert. Der gegenseitige Abstand der Einzeldrähte 40, 50 beträgt 2 bis 8 mm. Alle Einzeldrähte 50 der Drahtgruppe 5 enden vor dem Sammelleiter 3, so daß kein elektrischer Kontakt zwischen den Drähten der Drahtgruppe 5 und dem Sammelleiter 3 besteht.
Die in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Heizscheibe hat grundsätzlich den gleichen Aufbau, das heißt Drahtgruppen 4' aus mehreren Einzeldrähten 40' stehen in Kontakt mit der Sammelschiene 3, während die Einzeldrähte 50' der zwischen den Drahtgruppen 4' liegenden Drahtgruppen 5' keinen elektrischen Kontakt mit der Sammelschiene 3 haben. In diesem Fall sind die Einzeldrähte jedoch sinusförmig verlegt, beispielsweise mit Hilfe von Vorrichtungen, wie sie in den Dokumenten DE 16 79 930 und DE 41 01 984 beschrieben sind. Die Widerstandsdrähte sind dünne Wolframdrähte mit einem Durchmesser von etwa 0,01 mm und in gegenseitigen Abständen von 3 bis 6 mm auf der thermoplastischen Zwischenschicht verlegt.
Die praktische Realisierung der Maßnahme, bei einzelnen Drahtgruppen den elektrischen Kontakt zu einer oder zu beiden Sammelschienen zu unterbinden, kann auf verschiedene Weise erfolgen. Eine erste Ausführungsform hierfür ist in Fig. 4 dargestellt. Sämtliche Einzeldrähte 40, 50 der Drahtgruppen 4 und 5 werden auf der thermoplastischen Folie 8, die später mit zwei Einzelglasscheiben zur Bildung der Verbundglasscheibe verklebt wird, über den Sammelleiter 3 bis zum Rand 9 geführt und dabei auf der Folie 8 fixiert, und zwar in der herkömmlichen Weise. Gegebenenfalls werden die Einzeldrähte 40, 50 entlang dem Rand 9 der Folie 8 abgeschnitten. Nachdem die gesamte Folie auf diese Weise mit den Widerstandsdrähten belegt ist, werden die die Drahtgruppen 5 bildenden Einzeldrähte 50 kurz vor der Sammelschiene 3 entlang der Linie 10 durchtrennt. Gegebenenfalls erfolgt die gleiche Durchtrennung der Einzeldrähte 50 der Drahtgruppen 5 auch kurz vor dem anderen Sammelleiter.
Eine andere Möglichkeit zur Realisierung der Erfindung besteht darin, daß man den Kontakt der Drahtgruppen 5 mit den Sammelleitern dadurch verhindert, daß in den entsprechenden Bereichen zwischen dem Sammelleiter und den Widerstandsdrähten eine elektrisch isolierende Folie zwischengelegt wird. In Fig. 5 ist eine entsprechende Anordnung in Form eines Längsschnitts durch eine fertige Verbundglasscheibe im Bereich eines Sammelleiters dargestellt. Man erkennt hier die beiden Einzelglasscheiben 12 und 13, die über die thermoplastische Zwischenschicht 14 miteinander verbunden sind. Die Sammelleiter 3 bestehen aus einem unteren Folienband 3' und einem oberen Folienband 3", zwischen denen die den Drahtgruppen 4 entsprechenden Widerstandsdrähte 15 eingebettet sind. Um bei den zu den Drahtgruppen 5 gehörenden Widerstandsdrähten 16 den elektrischen Kontakt zu den Folienbändern 3' zu verhindern, ist zwischen dem unteren Folienband 3' und den Drähten 16 ein Abschnitt 17 einer dünnen elektrisch isolierenden Folie zwischengeschaltet. Ebenso ist zwischen den Drähten 16 der Drahtgruppe 5 und dem oberen Kupferfolienband 3" ein Abschnitt 18 einer dünnen elektrisch isolierenden Folie zwischengeschaltet.
Falls die Drähte 16 der Drahtgruppen 5 eine elektrische Funktion haben sollen, beispielsweise als Antennenleiter, und zu diesem Zweck ebenfalls kontaktiert werden müssen, läßt sich das auf die Weise durchführen, wie es in Fig. 6 dargestellt ist. Zwischen dem unteren Kupferfolienband 3' und den Drähten 16 der Leitergruppen 5 ist wiederum ein Abschnitt 17 einer elektrisch isolierenden Folie zwischengeschaltet. Auf den Drähten 16 der Leitergruppen 5 liegt ein Metallfolienabschnitt 20, der in elektrischem Kontakt mit den Drähten 16 steht. Dieser Metallfolienabschnitt 20 ist mit einer nicht dargestellten Anschlußfahne versehen, die seitlich aus der Verbundglasscheibe herausgeführt ist und für den elektrischen Anschluß dieser Leitergruppen dient. Oberhalb dieser Metallfolie 20 ist wiederum ein Abschnitt 18 einer elektrisch isolierenden Folie angeordnet, die für die elektrische Isolierung gegen das obere Folienband 3" sorgt.
Die getrennt kontaktierten Leitergruppen 5 können insbesondere als Antennenelemente dienen. In den Fig. 7 bis 9 sind verschiedene Beispiele wiedergegeben, in welcher Weise die einzelnen Drahtfelder als Antennenelemente eingesetzt werden können.
Bei der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform sind vier Leitergruppen 5, die hier vereinfacht jeweils nur durch eine Linie dargestellt sind, gegenüber den Sammelleitern 2 und 3 elektrisch isoliert, und zwar gegenüber dem Sammelleiter 3 in der anhand der Fig. 6 beschriebenen Weise. Die Anschlußfahnen zu den Leitergruppen 5 sind seitlich aus der Verbundglasscheibe herausgeführt und mit einer gemeinsamen Anschlußleitung 22 verbunden. Das an der Anschlußleitung 22 abgegriffene elektrische Signal kann als Radio- Antennensignal für den AM- und den FM-Bereich dienen. Es ist aber auch möglich, die Antennenfunktion der Leiter aufzutrennen und das an der Anschlußleitung 22 anstehende Antennensignal für den AM-Bereich zu verwerten, während das Antennensignal für den FM-Bereich aus dem Heizleiterfeld, das über die Stromzuleitungen 23, 24 mit der Batterie verbunden ist, auszukoppeln und über eine Anschlußleitung 25 an den FM- Antenneneingang des Radios anzuschließen. Auch die Widerstandsdrahtgruppen 4 sind hier wiederum vereinfacht durch je eine Linie dargestellt.
Eine andere Verwendungsmöglichkeit der Leiterfelder der Verbundglasscheibe ist in Fig. 8 dargestellt. In diesem Fall sind zwei Leitergruppen 5 zusammengeschaltet und mit einer Anschlußleitung 28 kontaktiert, während zwei weitere Leitergruppen 51 ebenfalls zusammengeschaltet und mit einer Anschlußleitung 29 kontaktiert sind. Außerdem ist die Stromzuleitung 24 zum Heizleiterfeld wiederum mit einer Anschlußleitung 30 versehen, über die die Antennenspannung aus dem Heizleiterfeld ausgekoppelt wird. Die drei Anschlußleitungen 28, 29 und 30 bilden ein Drei-Antennen-Diversity-System, bei dem das von der Anschlußleitung 28 kontaktierte Leiterfeld den Antennenkanal K1, das von der Anschlußleitung 29 kontaktierte Leiterfeld den Antennenkanal K2, und das mit der Anschlußleitung in Verbindung stehende Heizleiterfeld den Antennenkanal K3 bilden. Um eine stärkere Differenzierung der Antennencharakteristiken zu erzeugen, können die einzelnen Leiterfelder an verschiedenen Seiten angeschlossen werden.
Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform mit einem großflächigen FM-Antennenfeld, das von drei Leitergruppen 52 gebildet wird. Diese drei Leitergruppen 52 sind miteinander verbunden, und die mit diesem Leiterfeld kontaktierte Anschlußleitung 32 ist für die Verbindung mit dem FM-Antenneneingang des Radios vorgesehen. Außerdem weist diese Ausführungsform ein kleines, kapazitätsarmes Antennenfeld im oberen Bereich der Verbundglasscheibe auf. Dieses kleine Antennenfeld wird von der Leitergruppe 5 gebildet und ist mit einer Anschlußleitung 33 versehen, die für die Verbindung mit dem AM-Antenneneingang des Radios vorgesehen ist. Das Heizleiterfeld, das über die Stromzuleitungen 23 und 24 mit der Batterie verbunden ist, hat in diesem Fall keine Antennenfunktion.

Claims

1. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe mit Widerstandsdrähten mit einem Durchmesser von 0,005 bis 0,1 mm, die in gegenseitigen Abständen von 2 bis 10 mm angeordnet und in die thermoplastische Zwischenschicht im wesentlichen parallel zueinander eingelegt sind und sich zwischen zwei in der thermoplastischen Zwischenschicht angeordneten Sammelleitern (2, 3) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß die beheizbare Fläche der Verbundglasscheibe (1) insgesamt gleichmäßig mit den Widerstandsdrähten belegt ist, von denen jeweils mehrere einander benachbarte Widerstandsdrähte jeweils als Drahtgruppe (4) zusammengefaßt und mit Stromzuführungsleitern (Sammelleiter 2, 3) verbunden sind, und daß zwischen diesen mit beiden Sammelleitern (2, 3) verbundenen Drahtgruppen (4) jeweils aus mehreren einander benachbarten Widerstandsdrähten gebildete Drahtgruppen (5) wenigstens von einem Stromzuführungsleiter elektrisch getrennt sind.

2. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtgruppen (4, 5) aus geradlinig in die thermoplastische Zwischenschicht eingelegten Widerstandsdrähten bestehen.

3. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Drahtgruppen (4, 5') aus wellenförmig in die thermoplastische Zwischenschicht eingelegten Widerstandsdrähten bestehen.

4. Verfahren zum Herstellen einer elektrisch beheizbaren Verbundglasscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsdrähte aller Drahtgruppen (4, 5) über die Sammelleiter (2, 3) verlegt und in elektrischen Kontakt mit ihnen gebracht werden, und daß danach die Widerstandsdrähte der Drahtgruppen (5) elektrisch von wenigstens einem der Sammelleiter (2, 3) durch Abschneiden in der Nähe des besagten Sammelleiters (2, 3) getrennt werden.

5. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsdrähte (16) der von den Heizstrom-Zuführungsleitern getrennten Drahtgruppen (5) über die stromzuführenden Sammelleiter (2, 3) geführt, jedoch von diesen elektrisch durch zwischengelegte Abschnitte von Isolierfolien (17, 18) getrennt werden.

6. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Widerstandsdrähte (16) der von den Heizstrom-Zuführungsleitern getrennten Drahtgruppen (5) zwischen den Abschnitten der Isolierfolien (17, 18) mit einem Abschnitt einer Metallfolie (20) in Kontakt gebracht sind, die mit einer Anschlußfahne versehen ist, welche seitlich aus der Verbundglasscheibe so herausgeführt ist, daß diese Drahtgruppen eine von den Heizdrähten unabhängige elektrische Funktion erfüllen können.

7. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von den Sammelleitern (2, 3) getrennten Drahtgruppen (5) bei Bedarf als Zusatzheizleiter mit der Stromquelle verbindbar sind.

8. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Herzstrom-Zuführungsleiter (5, 51, 52) getrennten Drahtgruppen als Antennenfeld dienen können.

9. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die von dem Heizstrom-Zuführungsleiter getrennten Drahtgruppen (5) miteinander verbunden sind und das Antennenfeld für den AM-Bereich bilden, während die HF- Spannung aus dem Gebiet der Heizdrähte die Antennenspannung für den FM-Bereich darstellt.

10. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß verschiedene vom Heizstrom getrennten Drahtgruppen (5, 51) unabhängig voneinander mit eigenen Verbindungsleitungen (28, 29) ausgestattet sind und gegebenenfalls zusammen mit der Antennenspannung aus dem Heizleiterfeld über die Verbindungslinie (30) die verschiedenen Antennenkanäle einer Diversity-Antenne bilden.

11. Elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein aus mehreren Drahtgruppen (52) gebildetes großflächiges Antennenfeld die Antenne für den FM-Bereich bildet und ein aus einer Drahtgruppe (5) gebildetes kleines Antennenfeld mit geringer Kapazität die Antenne für den AM- Bereich bildet.