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DE3879145T2 - Sammelschienenanordnung fuer eine transparente heizscheibe. - Google Patents

Sammelschienenanordnung fuer eine transparente heizscheibe.

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DE3879145T2
DE3879145T2 DE8888121468T DE3879145T DE3879145T2 DE 3879145 T2 DE3879145 T2 DE 3879145T2 DE 8888121468 T DE8888121468 T DE 8888121468T DE 3879145 T DE3879145 T DE 3879145T DE 3879145 T2 DE3879145 T2 DE 3879145T2
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Germany
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coating
busbar
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light
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DE8888121468T
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Frank Howard Gillery
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PPG Industries Ohio Inc
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PPG Industries Inc
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Publication date
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Description

  • Gegenstand der Erfindung ist ein verbessertes elektrisch beheizbares lichtdurchlässiges Element, wie es in einem Fahrzeug verwendet werden kann, um enteisbar, auftaubar zu sein oder feuchten Niederschlag entfernen zu können. Die Verbesserung liegt insbesondere in der Sammelschienenanordnung und soll eine größere Zuverlässigkeit der Heizeinrichtung schaffen.
  • Es war bekannt, elektrischen Strom durch eine transparente leitende Beschichtung auf einer Scheibe zu leiten, um die Temperatur der Scheibe zu erhöhen. Im allgemeinen wird eine elektrische Potentialquelle mit der leitenden Beschichtung durch ein Paar Sammelschienen verbunden, die sich auf gegenüberliegenden Seiten der zu beheizenden fläche der Scheibe erstrecken. Die Sammelschienen haben einen niedrigen Widerstand im Vergleich zur Beschichtung und haben die Aufgabe den Strom gleichmäßig über die zu beheizende Fläche zu verteilen. Die Sammelschienen können Metallfolienstreifen sein, jedoch im Falle von Glasscheiben enthalten sie vorzugsweise ein metallisch-keramisches Glasmaterial, das auf eine Oberfläche der Scheibe aufgeschmolzen ist. Eine typische Anordnung weist Sammelschienen auf, die im wesentlichen parallele Streifen auf gegenüberliegenden Seiten der zu beheizenden Fläche sind mit an jeder Sammelschiene angeschlossenen elektrischen Verbindungsleitungen, die sich von den gegenüberliegenden Kanten der Scheibe weg erstrecken, wie es in den US-Patenten Nrn. 4,323,726 (Criss et al) und 4,668,270 (Ramus) beschrieben ist. Die Anordnung der Leitungen auf der gleichen Seite der Scheibe und vorzugsweise dicht nebeneinander ist vorteilhaft für den leichteren Einbau der Scheibe in das Fahrzeug und zur Vereinfachung der Verbindung mit der elektrischen Spannungsquelle. In US-Patenten Nrn. 3,895,213 (Levin) und 4,543,466 (Ramus) ist deshalb eine der Sammelschienen um ein Ende der Scheibe verlängert, so daß die Verbindungen mit beiden Sammelschienen in einer relativ feinen Fläche hergestellt werden können.
  • Zahlreiche Fälle von Fehlversagen heizbarer Scheiben können die Sammelschienen einschließen. Eine Störstelle oder Zerstörung einer Sammelschiene, wie eine dünne Fläche oder ein Riß, gibt einen konzentrierten Stromfluß durch diesen Bereich, der Überhitzen verursacht. Ein Spalt im Stromkreis kann einen Lichtbogen auslösen. Überhitzung oder ein Lichtbogen kann die innere Kunststoffschicht einer laminierten Scheibe zerstören oder in manchen Fällen sogar das Glas zerstören. Lokale starke Überhitzung bei einer Sammelschiene kann auch den Fehler verschlimmern und zur Unterbrechung des Schaltkreises und möglicher Nichtbetreibbarkeit führen. Ein vollständiger Bruch der Sammelschiene hat selbstverständlich zur Folge, daß der Heizkreis nicht mehr betrieben werden kann. Beheizte Scheiben sind bezüglich Problemen mit Sammelschienen noch empfindlicher in den Fällen der zuvor beschriebenen US- Patente Nrn. 3,895,213 und 4,543,466, bei denen Verlängerungen einer der Sammel schienen sich um eine dritte Seite der Scheibe erstreckt, um nebeneinanderliegende Endpunkte zu schaffen. In einem solchen Falle kann nicht nur eine größere Länge der Sammel schiene versagen, es kann auch Fehlversagen des Verlängerungsteils auftreten, was besonders kritisch ist, denn es ist mit hoher Energie beladen und seine Funktionsstörung hat Versagen des gesamten Systems zur Folge.
  • DD-A-109,577 (Saint Gobain) richtet sich auf ein Heizgitter und Antenne zum Entschleiern einer Windschutzscheibe. Abb. 3 dieses Dokumentes zeigt eine elektrisch beheizte Scheibe mit einer Glasscheibe, zwei elektrisch leitenden Beschichtungen auf eine der Oberflächen der Scheibe und eine zweite Glasscheibe, die auf den Beschichtungen angeordnet ist und eine Vielzahl von Sammelschienen.
  • US-A-3,892,947 (Strengholt) offenbart eine elektrisch beheizbare Scheibe mit einer transparenten Platte, einer transparenten elektrisch leitenden Beschichtung auf einer Hauptoberfläche der Platte, eine erste Sammelschiene in Kontakt mit der Beschichtung entlang eines ersten Kantenteils der Platte, eine zweite Sammelschiene in Kontakt mit der Beschichtung entlang eines zweiten Kantenteils der Platte, der dem ersten Kantenteil gegenüberliegt, elektrisch leitende Verlängerungen, die sich vom Ende der zweiten Sammelschiene aus erstrecken und gegenüber der Beschichtung elektrisch isoliert und elektrische Verbindungsleitungen, die sich von der Sammelschiene und der Verlängerung zu einer elektrischen Spannungsquelle erstrecken. Diese Scheibe ist insbesondere geeignet für Tiefkühl- oder Kühlhaustüren als Mittel zum Verhindern der Ansammlung von Kondensation oder Blindwerden von deren Fenstern.
    • Zusammenfassung der Erfindung
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein elektrisch beheizbares lichtdurchlässiges Element zu schaffen, bei dem die elektrisch leitenden Teile speziell angeordnet sind.
  • Diese Aufgabe wird gelöst durch ein elektrisch behei zbares lichtdurchlässiges Element mit einer transparenten Platte, einer transparenten elektrisch leitenden Beschichtung auf einer Hauptoberfläche der Platte, einer ersten Sammelschiene in Berührung mit der Beschichtung entlang eines ersten Kantenteils der Platte, einer zweiten Sammelschiene in Berührung mit der Beschichtung entlang einem dem ersten Kantenteil gegenüberliegenden zweiten Kantenteil der Platte, elektrisch leitender Verlängerung, die sich vom Ende der zweiten Sammelschiene aus erstreckt und von der Beschichtung elektrisch isoliert ist und elektrische Leitungen, die sich von der ersten Sammelschiene und von der Verlängerung zu einer elektrischen Stromquelle erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Verlängerungen vorhanden sind, die von der Beschichtung und voneinander elektrisch isoliert sind, die sich von jedem Ende der zweiten Sammelschiene zum ersten Kantenteil entlang des dritten bzw. vierten Kantenteils erstrecken.
  • Dementsprechend betrifft die Erfindung beheizbare Scheiben, bei denen es erwünscht ist, die elektrischen Anschlußenden an der gleichen Seite der Scheibe oder dicht nebeneinander anzuordnen. Im allgemeinen ist eine Sammelschiene dicht an der Endstelle und die andere Sammelschiene ist von der Endstelle entfernt. Erfindungsgemäß wird die elektrische Verbindung der entfernten Sammelschiene mit dem elektrischen Schaltkreis durch zwei leitende Verlängerungen der Sammelschiene hergestellt, wobei sich jede von gegenüberliegenden Enden entfernte Sammelschiene entlang gegenüberliegender Enden der Scheibe erstreckt. Die elektrisch leitenden Verlängerungen sind gegen die leitende Beschichtung des lichtdurchlässigen Elementes isoliert, vorzugsweise durch Weglassen oder Entfernen der Beschichtung in der Randfläche in der Nähe der Verlängerung. Durch Schaffen einer zweiten redundanten Verbindung zur abgelegenen Sammelschiene wird jede der leitenden Verlängerungen nur mit der Hälfte des Stromes belastet. Im Vergleich zu bekannten Anordnungen mit nur einer Verbindung wird deshalb nur ein Viertel so viel Wärme pro Flächeneinheit der Sammelschiene durch den Widerstand der Verlängerungen entwickelt und der Gesamtkraftverl ust ist halbiert. Wenn ein dünner Flecken oder teilweise Bruch in einer der Verlängerungen auftritt, wird dieser Punkt nicht unerwünscht heiß, weil durch die andere Verlängerung der schädliche Anstieg des Gesamtwiderstandes verhindert wird. Wenn eine Sammelschienenverlängerung ausfällt, kann die andere Verlängerung die volle Belastung aufnehmen und verhindert Versagen des Heizsystems.
  • Ein anderer Vorteil der doppelten Verbindungen zur entfernt liegenden Sammelschiene liegt im gleichmäßigeren Heizmuster des lichtdurchlässigen Elementes. Wenn eine einzelne Verbindung mit einem Ende einer Sammelschiene vorhanden ist, hat der Widerstand der Sammelschiene selbst zur Folge, daß der Strom in die Fläche der Beschichtung eintritt, die in der Nähe der Anschlußstelle liegt, als in die Fläche am gegenüberliegenden Ende der Sammelschiene. Dies hat eine höhere Energiedichte in dem Bereich in der Nähe des Anschlußes und ein ungleichmäßiges Heizmuster zur Folge. Wenn die Sammelschiene zwei Anschlüsse aufweist, ist die Wirkung der Stromkonzentration und Leistung in der Nähe der Anschlüsse halbiert, denn sie ist auf zwei Seiten verteilt. Auf diese Weise wird die Differenz der Heizgeschwindigkeiten zwischen den Ekken und der Mitte der Scheibe verringert.
  • Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere wichtig bei großen Flächen, Niederspannungssystemen, bei denen die Gesamtleistung hoch und der erforderliche Strom groß ist. Diese Bedingung ist typisch bei beheizten Windschutzscheiben für Autos, obwohl die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
    • Abbildungen
  • Abb. 1 ist ein Querschnitt in Explosionsdarstellung und vergrößerter Blick auf eine typische laminierte Windschutzscheibe mit der erfindungsgemäßen Ausbildung.
  • Abb. 2 ist eine schematische Aufsicht auf eine Windschutzscheibe mit einer erfindungsgemäßen bevorzugten Ausführungsform der Anordnung der Sammelschienen.
    • Detaillilerte Beschreibung
  • Die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform basiert auf einem laminierten Element mit zwei Glasscheiben, die mit einer Kunststoffzwischenschicht miteinander verbunden sind, wie es für Windschutzscheiben typisch ist. Es ist jedoch klar, daß die Erfindung auch bei heizbaren Windschutzscheiben verwendet werden kann, die nur eine Glasscheibe und eine Kunststoffschicht, Kunststoffverbunde und andere Kombinationen von zahlreichen Lagen verwendbar ist. Das lichtdurchlässige Element muß nicht zur Verwendung als Autowindschuztscheibe bestimmt sein, es kann jedes Fahrzeugfenster sein oder anderes, einschließlich Flugzeugfenstern.
  • Bei dem in Abb. 1 gezeigten Beispiel weist das lichtdurchlässige Element eine äußere Glasscheibe 10, eine Kunststoffzwischenschicht 11, die Polyvinylbutyral sein kann, das üblicherweise für laminierte Windschutzscheiben verwendet wird oder aus anderen für Zwischenschichten geeignete Material und eine innere Glasscheibe 12 auf. Eine elektrisch leitende Beschichtung 13 ist vorzugsweise auf einer der Oberflächen angeordnet, die nicht außen liegen, ganz besonders bevorzugt auf der Innenseite der äußeren Glasscheibe 10. Verschiedene Beschichtungen können die Kombination von Lichtdurchlässigkeit und elektrischer Leitfähigkeit erfüllen, um als Heizelement für die Scheibe zu dienen, bevorzugt ist jedoch die in US-Patent 4,610,771 (Gillery) beschriebene Beschichtung. Diese Beschichtung enthält einen Silberfilm zwischen Filmen von Zinkstannat, wobei jeder durch schrittweise, magnetisch unterstützte Kathodenzerstäubung aufgebracht sein kann. Das Silber dient als leitfähige Schicht und die Zinkstannatschichten dienen zum Maskieren des Reflektionsvermögens des Silbers. Die Beschichtung weist ausreichende Leitfähigkeit zur Verwendung als beheizbare Windschutzscheibe auf, wenn die Silberschicht eine Dicke von beispielsweise etwa 110 Angström aufweist.
  • Ein optisches Merknial, das in Abb. 1 enthalten ist, jedoch zur Klarheit in Abb. 2 weggelassen wurde, ist eine opake Grenze, die keramische Emaille sein kann, die auf die Flachglasoberfläche durch Siebdruck aufgebracht wurde und während des Erwärmens der Scheibe für das Biegen eingebrannt wurde. Die opake Kante 25 dient zum Abdecken der Halteelemente und anderer Elemente beim Einbau in ein fahrzeug und kann auch dazu dienen, die Sammelschienen des Heizkreises abzudecken.
  • Abb. 1 und 2 zeigen elektrische Verbindungen zu der beheizten Windschutzscheibe an der unteren Kante im zentralen Teil derselben. Es ist klar, daß die Verbindungen an jeder Kante und auch außerhalb der zentralen Stelle, beispielsweise in einem Eckbereich, angebracht werden können. Die untere Sammelschiene 15 und die obere Sammelschiene 16 stehen in Berührung mit der Beschichtung 13. Die Linie 14 zeigt die Kante der Beschichtung an, die einen Abstand von den Seiten und Bodenkanten des lichtdurchlässigen Elementes aufweist, so daß ein unbeschichteter Rand an drei Seiten vorhanden ist. Die unbeschichteten Randbereiche können durch Maskieren dieser Bereiche während des Beschichtungsverfahrens hergestellt werden. Gegebenenfalls kann die ganze Scheibe beschichtet werden und die Beschichtung anschließend aus diesen Bereichen entfernt werden. Die unbeschichteten Randflächen erlauben das Herstellen von Verbindungen zur oberen Sammelschiene 16 ohne Kontakt mit der Beschichtung 13. Wie in Abb. 2 gezeigt, weisen die Verbindungen zur oberen Sammelschiene 2 leitfähige Streifen 17 und 18 auf, die sich in entgegengesetzte Richtungen entlang der Bodenkante des lichtdurchlässigen Elementes von Endbereich aus erstrecken und Seitenstreifen 19 und 20, die sich entlang gegenüberliegender Seitenteile erstrecken und die Streifen 17, 18 mit den gegenüberliegenden Enden der oberen Sammelschiene 16 verbinden. Die Sammelschienen und die leitfähigen Streifen können aus Silber enthaltendem keramischen Frittenmaterial hergestellt sein, das gut bekannt ist und das durch Siebdruck auf die Glasoberfläche (oder auf den opaken Rand 25) aufgebracht werden kann und durch Heizen verschmolzen wird. Die Leitfähigkeit der Sammelschienen und der leitfähigen Streifen wird so gewählt, daß sie erheblich größer ist, als die der Beschichtung 13. Die elektrische Leitung 21 verbindet die untere Sammelschiene mit einem Pol der elektrischen Spannungsquelle und Streifen 17 und 18, die zur oberen Sammelschiene führen, können in üblicher Weise mit dem anderen Pol durch den überspringenden Draht 22 und Leitung 23 verbunden werden.

Claims (11)

1. Elektrisch beheizbares, lichtdurchlässiges Element mit einer transparenten Platte (10), einer transparenten, elektrisch leitenden Beschichtung (13) auf einer Hauptoberfläche der Platte (10), einer ersten Sammelschiene (15) in Berührung mit der Beschichtung (13) entlang eines ersten Kantenteils der Platte (10), einer zweiten Sammelschiene (16) in Beruhrung mit der Beschichtung (13) entlang einem dem ersten Kantenteil gegenüberliegenden zweiten Kantenteil der Platte (10), elektrisch leitender Verlängerung (17, 18), die sich vom Ende der zweiten Sammelschiene (16) aus erstreckt und von der Beschichtung (13) elektrisch isoliert ist, und elektrischen Leitungen (21, 23), die sich von der ersten Sammelschiene (15) und von der Verlängerung (17, 18) zu einer elektrischen Stromquelle erstrecken, dadurch gekennzeichnet, daß elektrisch leitende Verlängerungen (17, 18) vorhanden sind, die von der Beschichtung (13) und von einander elektrisch isoliert sind, die sich von jedem Ende der zweiten Sammelschiene (16) zum ersten Kantenteil entlang des dritten bzw. vierten Kantenteils erstrecken.
2. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der Verlängerungen (17, 18) sich weiterhin entlang mindestens eines Teils des ersten Kantenteils, im wesentlichen parallel zu und elektrisch isoliert von der ersten Sammelschiene (15), erstreckt.
3. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Sammelschiene (15) und beide Verlängerungen (17, 18) am ersten Kantenteil mit eng nebeneinander liegenden Endteilen zur Verbindung mit einer elektrischen Stromquelle versehen sind.
4. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich beide Verlängerungen (17, 18) weiterhin entlang eines Teils des ersten Kantenteils, im wesentlichen parallel zu und elektrisch isoliert von der ersten Sammelschiene, erstrecken.
5. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Endteile in der Mitte des ersten Kantenteils angeordnet sind.
6. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die transparente Platte (10) aus Glas ist.
7. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es ein Laminat mit mindestens einer Glasplatte (10) und mindestens einer Kunststoffplatte (11) aufweist.
8. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (13) und die Sammelschienen (17, 18) zwischen der Glasplatte (10) und einer Kunststoffplatte (11) angeordnet sind.
9. Lichtdurchlässiges Element nach Ansprüchen 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß es gebogen ist.
10. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 1, dadurch gennzeichnet, daß die transparente Platte aus Kunststoff ist.
11. Lichtdurchlässiges Element nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschichtung (13) Silber enthält.
DE8888121468T 1987-12-28 1988-12-22 Sammelschienenanordnung fuer eine transparente heizscheibe. Expired - Lifetime DE3879145T2 (de)

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