CN1033028A - 裂缝探测型窗板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

机动车辆的加热型窗组件包括由导电薄膜连接 的一对隔开的母线。读出线连接到所述母线之一上， 以临视和比较加到母线上的电压。连接到读出线的 控制电路探测出所述母线上与基准电压相比的电压 差，并把所述母线与车辆电源切断。

Description

本发明涉及裂缝探测型窗板组件以及制造该组件的方法，并且，详细涉及监视和中断加到电加热窗玻璃上的电源的方法。

当前，正在给新近制造的汽车装备电加热窗板组件，即，电加热挡风玻璃，用于给窗户除冰和扫雾。这些电加热挡风玻璃正日益受欢迎，这不仅由于它们为司机提供快速除冰和扫雾的方便，而且，由于它们在汽车行驶中给予更强的安全性。随其结构中采用的方法和材料而定，这些导电的挡风玻璃加热时一般在12至100伏电压下吸收5至35安培电流。在这些高电平电流消耗的情况下，存在由于窗户破裂而造成的各种潜在问题。

可能产生的一个问题是使人遭受电击的可能性，这是由于电源仍然加在导电的窗板上，人可能接触到已破裂的挡风玻璃而遭受电击。

另一个问题是局部发火和燃烧的可能性，这是由于当导电的窗板中存在裂缝时可能发生电弧的缘故。

再一个问题是关于汽车失事的可能性，这是由于司机受到来自破裂窗板的电弧的惊吓而失去对车辆的控制的缘故。

在这之前，技术人员已研制出一些裂缝探测器，这些探测器集中在两种切断电路的方法上。这些方法已经涉及用于指示挡风玻璃中已产生裂缝的电阻值探测或连续环路。美国专利4，565，919中示出电阻测量型系统的一个例子，在该系统中，电路包含用于监视导电元件电阻值，并且，当该导电元件的电阻呈现反映该元件已断裂的值时切断加到其上的电源的结构。美国专利3，941，975中示出采用连续环路类型的另一个例子，在该系统中，在窗板上以预定的图案配置包含易碎的窄条的感测电路。当该窗板断裂时，一条或多条裂缝横断易碎的感测电路而扩展，以切断该电路，用于使导电的窗板断电。最后，美国专利3，892，947公开了一种电加热的、易碎的板，该板尤其适合于避免在断裂或击穿后发生电击。一种传导电流的带状物粘附在该板的边缘区，并且，围绕导电涂层延伸而不接触其边缘。一旦该板的任何部分破裂或击穿，该导电的带状物断裂，从而，阻止电流流过所述涂层。

本发明涉及用于当探测到导电板中的裂缝时，立即切断加到该导电板上的电源的新方法。从本质上说，为所述导电板提供电压感测电路，该导电板包括电压读出线和母线。它们是或者在涂敷导电薄膜之前、或者在涂敷导电薄膜之后、用丝网印刷法印制在玻璃层的主表面上、或者印制在涂敷于该玻璃层主表面的陶瓷珐琅带之上的。在丝网印刷过程中，使所述母线和电压读出线相互连接，并且，所述母线和电压读出线一般是由银膏材料构成的。加热所述玻璃层，以把电压读出线和母线烧制在适当位置上。把导电薄膜涂敷在所述玻璃板的同一表面上。使所涂敷的导电薄膜与所述母线接触，以构成完整的电路。一般，使涂敷薄膜的板与中间塑料层组合，并且，最后与第二层玻璃板组合，以构成层压的窗组件。

按照本发明的裂缝探测型窗组件一旦通过感测在所选用的母线和读出线之间的差动电压电平而探测到所述窗组件的裂缝时，立即中断电源。一旦探测到所选用的母线或读出线的裂缝，所述母线或读出线的电压会偏离基准值，并且，电路会被切断，以避免通常与断裂的导电窗相联系的一些问题。电源的中断是借助于设置在汽车电气系统中的电压感测电路来完成的。所述读出线在窗组件侧边附近连接到上母线上，连接点附近是这样的区域：由于所述母线传输高电流电平，所以，在该区域需要在出现裂缝时立即中断电源。本发明具有只需要三根通到窗组件的电连接线的优点，而大多数先有技术装置需要四根连接线。

附图中：

图1是本发明的挡风玻璃组件的透视图;

图2是沿图1的2-2线视向所取的放大的截面图;

图3是图1中所示挡风玻璃组件的一部分的放大的断片平面图;以及

图4是本发明的带有电压感测电路的电加热挡风玻璃组件的生产方法的流程图。

按照本发明，提供一种适合于电加热的窗组件，该组件包括具有主表面的第一透明层、一对涂敷并粘着在所述第一层的所述主表面上、并且各自具有适合于连接到电源上的连接部分的隔开的母线以及粘着在所述主表面上并电连接在所述母线之间的透明导电薄膜;所述组件的特征在于包括：涂敷并粘着在所述主表面上的至少一根读出线以及粘着在所述第一透明层上的第二透明层，所述读出线连接到所述母线之一的预定位置上，所述预定位置是与所述一根母线的连接部分隔开的，所述读出线用于感测加到所述一根母线上的电压，并且，适合于连接到用于控制接到所述母线上的电源的装置。

按照本发明，还提供一种制造电加热窗组件的方法，该方法包括以下步骤：形成具有内主表面的外透明层，以及围绕所述主表面的周边涂敷不透明的陶瓷珐琅材料带;该方法的特征在于还包括以下步骤：（1）把一对母线以及读出线粘着于所述带上，沿所述外侧层的下边缘构成所述母线中的下母线，沿所述外侧层的上边缘和一个侧边缘构成所述母线中的上母线，而在所述上母线和所述侧边缘之间构成所述读出线，（2）在所述读出线上以及所述上母线的邻近所述读出线的一部分上涂敷绝缘膜，（3）在所述主表面、所述带以及所述母线上涂敷导电薄膜，（4）把中间塑料层粘着于所述薄膜上，以及（5）把内透明层粘着于所述中间层上。

图1-3示出本发明的导电挡风玻璃。总的用标号10表示的挡风玻璃包括外侧玻璃层12，中间塑料层14（例如，由聚乙烯醇缩丁醛或聚酯材料构成），内侧玻璃层16，所有各层在加热和加压条件下层叠在一起，以制成整体部件。为了引用起见，特地把玻璃层12和16的各表面命名为第一直至第四表面。这样，外侧玻璃层12的外表面18是1号，即，第一表面。外侧玻璃层12的内表面20是2号，即，第二表面;内侧玻璃层16的内表面22是3号，即，第三表面;以及内侧玻璃层16的外表面24是4号，即，第四表面。

目前汽车中使用的电加热挡风玻璃的结构特征是：由导电材料构成的薄膜延展在沿挡风玻璃对立的边缘设置的一对隔开的母线之间。从美学观点出发，最好是将母线遮蔽或隐藏起来，以免从挡风玻璃的外面看到。一般通过把由不透明的陶瓷珐琅材料构成的周边带26涂敷在第二表面20上（通常采用丝网印刷工艺）来实现这一点。在涂敷了带26并使它干燥之后，在该带上涂敷一对母线。上母线28从挡风玻璃组件10的上周边的这头延伸到那头，然后，沿着该挡风玻璃的一个侧边向下延伸，并且，沿着该挡风玻璃的下部的一部分延伸，然后终结于电引线连接部分30。下母线32在带26上从挡风玻璃组件10的下周边的这头延伸到那头，并且，以此构成电连接部分34。与在适当位置上涂敷母线的同时，还在上母线28的外侧、邻近上母线28的位置上涂敷读出线36。读出线36在预定的位置上（例如，在上周边的右侧，靠近车辆的前立柱或“A”立柱的位置，如图1中标号37所示）连接到上母线28。读出线36连接到母线的位置将确定导电挡风玻璃10中能够探测裂缝的区域的大小，并且，可以移动该位置，以便探测大一些或小一些的区域。读出线36沿着挡风玻璃的下部延伸，然后终结于电引线连接部分38。母线28和32，以及读出线36可以用相同的银膏材料构成，该材料一般用丝网印刷法、以所需图案和单一工艺操作、印制在玻璃层或者陶瓷层26上。然后，将该外侧玻璃层子组件加热，以烧制母线和读出线，并且，完成带26的熔合过程（如果在干燥步骤中未完成该过程的话）。同时，用压制或重力弯曲的方法将该玻璃层弯成作为挡风玻璃所需要的形状。

在外侧玻璃层已成形之后，将导电薄膜40涂敷到第二表面20上。薄膜40一般用喷涂技术构成，并且，包括介质-金属-介质各层，同时，其光学性能适合于加热的挡风玻璃，如本领域中众所周知的。作为这种薄膜以及涂敷这种薄膜的方法的例子，引用1987年4月22日公布的欧洲专利申请0，219，273。薄膜40沿着它们上边缘连接（例如，重叠）到上母线28上，并且，沿着它的下边缘连接到下母线32上。如图3中所示，所述导电薄膜的各边缘可以延伸到带26上，但是，必须不接触上母线28沿挡风玻璃组件侧边向下延伸的那部分，也不接触读出线36的任何部分，以避免形成不希望有的电路。因此，在涂敷导电薄膜40之前，必须用掩蔽物42（例如胶带或喷雾涂层，或任何其他掩蔽物）掩蔽母线28的沿玻璃层12的侧周边和下周边的各部分以及整个读出线36，所述掩蔽物使得在涂敷过程中薄膜40不被淀积在上述母线和读出线上（图3）。在涂敷薄膜40之后，可以将掩蔽物42（图中用幻线划出其轮廓）除去，或者在适当的位置留下成为窗组件10的一部分。可以把三根电引线44、46和48分别连接到连接部分30、34和38，作为安装挡风玻璃组件时连接到车辆的电气和裂缝检测系统的连接线。为了露出连接部分30、34和38，并且，保证良好的焊接强度，薄膜40和掩蔽物42必须不复盖30、34和38各部分，并且，必须如图3中所示切出玻璃层16和中间层14的切口部分49。

图4中以流程图形式说明本发明的自动检测裂缝的挡风玻璃组件10的制造方法。如图4中所示，该工艺过程从50开始，然后进入第一步52，在该步骤中，把珐琅带26涂敷在窗组件的外侧玻璃层12的第二表面上。该工艺过程的下一步54是通过把外侧玻璃层12暴露在不超过500°F的温度而对其加热，时2至8分钟，以使所述带干燥;或者，可以把温度提高到900°F至1250°F的范围，以预烧带26。该工艺过程的第三步56是：在外侧玻璃层12充分冷却之后，把母线28和32以及读出线36涂敷到珐琅带26上。母线和读出线一般由银材料（例如，由E.I.dupont    De    Nemours    and    Co.提供的商标为“№9999”的“银膏”）构成，用丝网印刷法将该银材料印制在珐琅带26上。

该工艺过程的第四步是通过使外侧玻璃层12处于900°F至1250°F范围的温度而对其加热，历时2至8分钟，以烧制母线28和32以及读出线36，必要时，完成珐琅带26的烧制过程，并且，使该玻璃层软化以便使其弯曲。在对外侧玻璃层12进行加热处理的同时，进行第五步60，在该步骤中，将该玻璃层弯制成成品挡风玻璃组件10所需要的形状。该工艺过程的第六步62是用掩蔽物42遮蔽母线28的一些部分以及整个读出线36，以免在制成的窗组件10中形成不希望有的电路。在步骤62和66之间进行第七步64，通过清洗操作而清除在预烧步骤54和烧制步骤58过程中逸出的任何物质。第八步是把导电薄膜40涂敷到所述外侧玻璃层的第二表面上。这时，如果需要的话，可以除去被薄膜40覆盖的掩蔽物42。该工艺过程的第十步是将外侧玻璃层12装配并叠合到内侧玻璃层16上，后者已经弯成所需形状，即，与外侧玻璃层相配的形状。一般利用塑料（即，聚乙烯醇缩丁醛）中间层来实现所述叠合。至此，如以园圈74所示，完成了所述工艺过程。

为了露出连接部分30、34和38，以便接着把电引线44、46和48的末端焊接到上面，必须切除内侧玻璃层16和任何中间塑料层的一部分。因此，为了焊接，可以在步骤66和70之间进行第九步68，如图所示，该步骤表示形成切口49的操作。应当指出，通过利用预先切口的内侧玻璃层16和预先切口的中间层14，可以省去第九步68。图4中还示出第十一步72，在该步骤中，把电引线连接到母线和读出线上。这些电引线与车辆电路连接，用于为导电的挡风玻璃供电，并且，对于本发明来说，还特别用于监控电压以及当检测到挡风玻璃中的裂缝时，立即中断电源。

工作时，车辆电源和控制电路76以经由引线44和46加到母线28和32的电功率供应挡风玻璃组件10。一般，车辆驾驶员把车内一个开关置于接通位置，从而，把电压加到母线28和32上，接着，电流流入挡风玻璃组件10的导电层40中。当电流经由母线28和32流入挡风玻璃组件10时，导电层40发热，并且，借助于传导过程把热能传递到构成挡风玻璃组件10的各部件上，从而，对该窗组件除冰和扫雾。

车辆电路76包括电源装置78，电源开关80和控制装置82。所谓电源装置从车辆电源84（例如，蓄电池或交流发电机）接收交流或直流功率。如果想要用高于可从车辆电源84得到的电压激励所述加热窗，那么，电源装置78借助于任何通用装置将电压值升高，所述通用装置还可以包含电流和电压限制装置。来自电源装置78的电功率经由电源开关80加到引线44和46上。车辆驾驶员开关（一般位于驾驶员手脚能达到的范围内）连接到电源开关80，以便手动控制加到窗组件10的功率。控制装置82连接到引线48，以接收读出线电压，并且，经由连接线88连接到电源开关80的输入端，以接收作为基准的所述电源装置的输出电压。当读出线上的电压相对于所述电源装置电压值的压降大于预定数值时，控制装置82向电源开关80发出信号，以便把电源与引线44和46切断。

在所述窗组件通电加热期间，车辆电源和控制电路76一直监视着加到上母线28和读出线36上的电压值，并且，把它与基准电压值作比较。当上母线28或读出线36中产生裂缝（该裂缝位于位置37和引线44或48之间）时，装置76检测到一个电压差，因而，中断加到窗组件10上的功率。所述窗组件中产生的裂缝切断了上母线28或读出线36，使读出线36上的电压下降。车辆电路76检测到加到分裂的母线28或读出线36的电压中的差异，因而，立即切断加到窗组件10的电源。当产生裂缝时，用于探测裂缝的先有系统需经过一段时间才能将加到导电板的电源切断，从而，可能产生横跨该裂缝的电弧，并且，由于熔焊的结果，所谓裂缝可能合拢。本发明的上述系统在瞬息间切断加到所述板上的电源，它给车辆驾驶员提供更多的安全和保护措施。

通常由车辆制造厂家提供车辆电路76，但是，用于监视和检测差动电压的商品化的电路都可以与本发明一起使用。

在与上述实施例不同的另一个实施例中，可以在窗组件成形工序之前涂敷所述导电涂层。例如，采用热解的导电涂层为该导电层与所述玻璃层一起弯曲成形创造了条件，从而，使该涂层能够在玻璃层弯曲成形之前，并且，仍然是平的时涂敷到该玻璃层上。

在另一个实施例中，可以把所述导电薄膜涂敷在所述导电窗板的其他可能的表面上。例如，当塑料板构成防破裂保护层，即，破裂保护层时，可以把导电薄膜涂敷在塑料中间层的一个表面上，例如，见美国专利第4，107，366号或第4，242，403号;或者，可以把导电薄膜涂敷在所述窗组件中任何个数的表面上。如果要把导电薄膜涂敷在塑料层上，而不是玻璃层上，那么，母线28和32以及读出线36通常应当由，例如导电的聚酯材料构成。这样，应当在把导电薄膜涂敷到塑料层之前，用粘接剂或类似物把聚酯材料的母线和读出线粘结到塑料层上。然后，可以把该塑料层粘着到玻璃层，另一塑料层或其他任何合适的透明材料上，从而，供裂缝探测防破裂型窗板所用，该窗板可以是双层的、或者其他任何普通窗板。

Claims (26)

1、一种适合于电加热的窗组件包括：

具有主表面的第一透明层，

一对涂敷并粘附于所述第一层的所述主表面上的隔开的母线，所述母线各自具有适合于连接到电源的连接部分，

粘着在所述主表面，并且，电连接在所述母线之间的透明导电薄膜，

其特征在于还包括：

涂敷并粘附于所述主表面上的至少一根读出线，所述读出线在与所述母线之一的所述连接部分隔开的预定位置上连接到所述一根母线上，用于感测加到所述一根母线上的电压，并且，所述读出线适合于连接到用于控制接到所述母线的电源的装置，

粘着在所述第一透明层上的第二透明层。

2、权利要求1中所要求的窗组件，其特征在于：所述读出线连接到所述一根母线的各端部对过的所述一根母线的中间部分上。

3、权利要求1或2中任一项所要求的窗组件，其特征在于包括粘附于所述第一层的所述主表面以及所述薄膜和所述第二透明层上的由粘性材料构成的中间层。

4、权利要求3中所要求的窗组件，其特征在于：所述粘性材料是预制的塑料层。

5、权利要求1至4中任一项所要求的窗组件，其特征在于：所述第一和第二层系由玻璃材料所构成。

6、权利要求1至4中任一项所要求的窗组件，其特征在于：所述第一透明层系由玻璃所构成，而第二透明层系由聚酯材料所构成。

7、权利要求3至6中任一项所要求的窗组件，其特征在于：所述中间层系由聚乙烯醇缩丁醛所构成。

8、权利要求1至7中任一项所要求的窗组件，其特征在于：所述母线和所述读出线系由银材料所构成。

9、权利要求1至8中任一项所要求的窗组件，其特征在于：所述一根母线的一部分沿着所述第一层的上边缘延伸，而所述一对母线中的另一根母线的一部分沿着所述第一层的下边缘延伸，以及所述薄膜连接在各所述母线部分之间。

10、权利要求1至9中任一项所要求的窗组件，其特征在于：该组件包括粘附于所述主表面上的、由不透明材料构成的带，并且，在所述组件中所述母线和所述读出粘附于所述带上。

11、权利要求10中所要求的窗组件，其特征在于：所述带系由陶瓷珐琅材料所构成。

12、权利要求1至11中任一项所要求的窗组件，其特征在于：在所述一根母线的一部分和所述薄膜之间设置绝缘掩蔽层。

13、权利要求1至12中任一项所要求的窗组件，其特征在于：在所述读出线和所述薄膜之间设置绝缘掩蔽层。

14、权利要求3至13中任一项所要求的窗组件，其特征在于：所述薄膜、所述中间层和所述第二层中每一层的一部分被切去，以露出所述母线中每根母线的连接部分以及所述读出线的连接部分。

15、权利要求14中所要求的窗组件，其特征在于包括连接到所述母线和所述读出线的各连接部分中的每一部分的电引出线。

16、一种适合于由机动车辆电源进行电加热的机动车辆窗组件包括：

具有内侧主表面的外侧玻璃层，

粘附于所述主表面的四周部分的不透明带，

粘附于所述带上，并且，从所述外侧层的下边缘开始、沿着所述外侧层的侧边和上边缘延伸的上母线，以及

粘附于所述带上并沿着所述外侧层的所述下边缘延伸的下母线，

其特征在于还包括：

粘附于所述带上，并且，一般平行于所述上母线而延伸的读出线，该读出线的一端电连接到所述上母线的相对的各端部之间的所述上母线上，

粘附于所述主表面上，并且，覆盖所述带、所述各母线和所述读出线的导电薄膜，

粘附于所述薄膜上的塑料中间层，

粘附于所述塑料中间层上的内侧玻璃层，以及

在所述外侧层的所述下边缘附近各自连接到所述母线和所述读出线中相关的一根线上的三根电引出线。

17、权利要求16中所要求的机动车辆窗组件，其特征在于：所述薄膜，所述中间层和所述内侧玻璃层中的每一层的一部分被切去，以露出所述引出线的所述连接部分。

18、权利要求16或17中任一项所要求的机动车辆窗组件，其特征在于包括连接在车辆电源与接到所述两母线的一对所述引出线之间的电源开关。

19、权利要?8中要求的机动车辆窗组件，其特征在于包括连接在所述电源开关和所述引出线中接到所述读出线的一根线之间的控制装置，该控制装置响应所述读出线上的预定电压降而驱动所述电源开关把所述母线与所述车辆电源切断。

20、权利要求16至19中任一项所要求的机动车辆窗组件，其特征在于包括设置在所述读出线和所述外侧层的所述侧边及下边缘附近的所述上母线上的绝缘掩膜。

21、一种制造电加热窗组件的方法包括以下步骤：

形成具有内主表面的外侧透明层，

围绕所述主表面的周边涂敷不透明的陶瓷珐琅材料带，

其特征在于还包括以下步骤：

把一对母线以及读出线粘附于所述带上，沿所述外侧层的下边缘构成所述母线中的下母线，沿所述外侧层的上边缘和一个侧边缘构成所述母线中的上母线，而在所述上母线和所述侧边缘之间构成所述读出线，

在所述读出线上以及所述上母线的邻近所述读出线的一部分上涂敷绝缘掩膜，

在所述主表面，所述带以及所述母线上涂敷导电薄膜，

把中间塑料层粘附于所述薄膜上，以及

把内侧透明层粘附于所述中间层上。

22、权利要求21中所要求的方法，其特征在于：在所述内侧层，所述中间层和所述薄膜中形成切口，以露出所述母线和所述读出线各自的连接部分。

23、权利要求22中所要求的方法，其特征在于：把分立的电引出线连接到所述各连接部分中的每一部分上。

24、权利要求21中所要求的方法，其特征在于：在所述主表面上涂敷所述导电薄膜之后以及把所述中间塑料层粘附于该薄膜之前，除去所述绝缘掩膜。

25、大体上如附图所说明的窗组件。

26、大体上如附图所说明的制造电加热窗组件的方法。

Images