DE102011051031A1

DE102011051031A1 - Transparente Scheibe mit Heizbeschichtung

Info

Publication number: DE102011051031A1
Application number: DE201110051031
Authority: DE
Inventors: Susanne Lisinski; Günther Schall; Bernhard Reul; Lothar Schmidt; Dang Cuong Phan
Original assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Saint Gobain Glass France SAS; Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2011-06-11
Publication date: 2012-03-15

Abstract

Die Erfindung betrifft eine transparente Scheibe mit einer leitfähigen Beschichtung, die mit einer elektrisch heizbaren Beschichtung, die sich zumindest über einen Teil der Scheibenfläche erstreckt und mit mindestens zwei zum elektrischen Verbinden mit den beiden Polen einer Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektroden elektrisch so verbunden ist, dass durch Anlegen einer Speisespannung ein Heizstrom über ein zwischen den beiden ersten Elektroden gebildetes Heizfeld fließt. Dabei enthält das Heizfeld zumindest eine beschichtungsfreie Zone. Nach dem Vorschlag der Erfindung ist zumindest eine zum elektrischen Verbinden mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehene zweite Elektrode angeordnet, die zumindest abschnittsweise in der beschichtungsfreien Zone angeordnet und mit der heizbaren Beschichtung elektrisch so verbunden ist, dass durch Anlegen der Speisespannung ein Teil des Heizstroms über einen Abschnitt des Heizfelds fließt, der sich zwischen der zweiten Elektrode und der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode befindet. Der Rand der beschichtungsfreien Zone verfügt über einen Randabschnitt, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode gegenüberliegt. Dabei ist die zweite Elektrode so ausgebildet, dass der Heizstrom zumindest an diesem Randabschnitt in die heizbare Beschichtung verteilt eingeleitet werden kann.

Description

Die Erfindung betrifft nach ihrer Gattung eine transparente Scheibe mit einer elektrischen Heizschicht nach dem Oberbegriff von Patentanspruch 1.
Transparente Scheiben mit einer elektrischen Heizschicht sind als solche wohlbekannt und bereits vielfach in der Patentliteratur beschrieben worden. Lediglich beispielhaft sei in diesem Zusammenhang auf die deutschen Offenlegungsschriften DE 10 2008 018 147 A1 und DE 10 2008 029 986 A1 verwiesen. In Kraftfahrzeugen werden sie häufig als Windschutzscheiben eingesetzt, da das zentrale Sichtfeld aufgrund gesetzlicher Vorgaben, mit Ausnahme von Heizdrähten, keinerlei Sichteinschränkungen aufweisen darf. Durch die von der Beschichtung erzeugte Wärme können binnen kurzer Zeit kondensierte Feuchtigkeit, Eis und Schnee entfernt werden. Meist werden solche Scheiben als Verbundscheiben hergestellt, in denen zwei Einzelscheiben durch eine thermoplastische Klebeschicht miteinander verbunden sind. Die heizbare Beschichtung kann auf eine der inneren Oberflächen der Einzelscheiben aufgebracht sein, wobei aber auch Aufbauten bekannt sind, bei denen sie sich auf einem Träger befindet, der zwischen den beiden Einzelscheiben angeordnet ist.
Die Heizschicht ist in der Regel mit mindestens einem Paar streifen- bzw. bandförmiger Sammelelektroden (”Busbars”) elektrisch verbunden, welche den Heizstrom möglichst gleichmäßig in die Heizschicht einleiten und auf breiter Front verteilen sollen. Für eine ansprechende ästhetische Erscheinung der Scheibe werden die undurchsichtigen Sammelelektroden durch opake Maskierungsstreifen verdeckt.
Allgemein kann die spezifische Heizleistung P_spec einer Heizschicht durch die Formel P_spec = U²/(R_☐·D²) beschrieben werden, worin U die Speisespannung, R_☐ den elektrischen Flächenwiderstand der Beschichtung und D den Abstand zwischen den beiden Sammelelektroden darstellen. Der Flächenwiderstand R_☐ der Beschichtung liegt bei den zurzeit in der industriellen Serienfertigung eingesetzten Materialien in der Größenordnung von einigen Ohm pro Flächeneinheit (Ω/☐).
Um mit der in Kraftfahrzeugen standardmäßig zur Verfügung stehenden Bordspannung von 12 bis 24 Volt eine für den gewünschten Zweck zufrieden stellende Heizleistung zu erzielen, sollten die Sammelelektroden einen möglichst geringen Abstand D voneinander haben. In Anbetracht der Tatsache, dass der Widerstand R der Heizschicht mit der Länge des Strompfads zunimmt und da die Fahrzeugscheiben in der Regel breiter als hoch sind, sind die Sammelelektroden normalerweise entlang des oberen und unteren Scheibenrands angeordnet, so dass der Heizstrom über den kürzeren Weg der Scheibenhöhe fließen kann.
Nun schirmen Scheiben mit einer elektrischen Heizschicht elektromagnetische Strahlung relativ stark ab, so dass insbesondere in Kraftfahrzeugen mit einer heizbaren Windschutzscheibe der Funkdatenverkehr erheblich beeinträchtigt sein kann. Heizbare Windschutzscheiben werden deshalb häufig mit beschichtungsfreien Zonen (”Kommunikationsfenster”) versehen, welche zumindest für bestimmte Bereiche des elektromagnetischen Spektrums gut durchlässig sind, um auf diese Weise einen reibungslosen Datenverkehr zu ermöglichen. Die beschichtungsfreien Zonen, an denen sich oft elektronische Einrichtungen, wie Sensoren und dergleichen befinden, sind gewöhnlich in der Nähe des oberen Scheibenrands angeordnet, wo sie vom oberen Maskierungsstreifen gut verdeckt werden können.
Jedoch beeinträchtigen beschichtungsfreie Zonen die elektrischen Eigenschaften der Heizschicht, was sich zumindest lokal auf die Stromdichteverteilung des durch die Heizschicht fließenden Heizstroms auswirkt. Tatsächlich verursachen sie eine stark inhomogene Heizleistungsverteilung, wobei die Heizleistung unterhalb und in der Umgebung der beschichtungsfreien Zonen deutlich verringert ist. Andererseits treten Stellen mit einer besonders hohen Stromdichte auf, in denen die Heizleistung stark erhöht ist. In der Folge können sehr hohe lokale Scheibentemperaturen auftreten, welche eine Gefahr für Verbrennungen darstellen und den Scheiben große thermische Spannungen auferlegen. Zudem können sich dadurch Klebstellen von Anbauteilen lösen.
Demgegenüber besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung darin, gattungsgemäße Scheiben so weiterzubilden, dass die Scheibe mit einer zumindest annähernd gleichmäßigen Heizleistungsverteilung beheizbar ist. Diese und weitere Aufgaben werden nach dem Vorschlag der Erfindung durch eine transparente Scheibe mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind durch die Merkmale der Unteransprüche angegeben.
Gattungsgemäß umfasst die transparente Scheibe eine elektrisch heizbare (leitfähige), transparente Beschichtung, die sich zumindest über einen wesentlichen Teil der Scheibenfläche, insbesondere über deren Sichtfeld, erstreckt. Die elektrisch heizbare Beschichtung ist mit mindestens zwei zum elektrischen Verbinden mit den beiden Polen einer Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektroden elektrisch so verbunden, dass durch Anlegen einer Speisespannung ein Heizstrom über ein zwischen den beiden ersten Elektroden geformtes Heizfeld fließt. Beispielsweise sind die ersten Elektroden zu diesem Zweck mit der Heizschicht galvanisch verbunden. Der Begriff ”Heizfeld” bezeichnet hier somit den heizbaren Teil der elektrisch heizbaren Beschichtung, welcher sich zwischen den beiden ersten Elektroden befindet, so dass ein Heizstrom eingeleitet werden kann. In der erfindungsgemäßen Scheibe enthält das Heizfeld zumindest eine von einem umlaufenden Rand begrenzte beschichtungsfreie Zone, in der keine Heizschicht vorhanden ist. Die beschichtungsfreie Zone kann beispielsweise durch Maskierung beim Herstellen der Heizschicht oder durch mechanischen oder chemischen Abtrag nach Aufbringen der elektrisch heizbaren Beschichtung hergestellt werden. Die beschichtungsfreie Zone wird zumindest abschnittsweise, insbesondere vollständig, von einem insbesondere von der elektrisch heizbaren Beschichtung gebildeten Rand begrenzt.
Nach dem Vorschlag der Erfindung zeichnet sich die transparente Scheibe in wesentlicher Weise dadurch aus, dass sie zumindest eine zum elektrischen Verbinden mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehene zweite Elektrode aufweist, die zumindest abschnittsweise, insbesondere nur mit einem Elektrodenabschnitt, in der beschichtungsfreien Zone angeordnet und mit der elektrisch heizbaren Beschichtung elektrisch so verbunden ist, dass bei Anlegen einer Speisespannung ein Teil des Heizstroms über einen Bereich bzw. Abschnitt des Heizfelds fließt, der sich zwischen der zweiten Elektrode und der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode befindet.
In der erfindungsgemäßen transparenten Scheibe verfügt der Rand der beschichtungsfreien Zone über einen Randabschnitt, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode gegenüberliegt. Insbesondere kann der Randabschnitt einen zumindest annähernd geradlinigen Verlauf aufweisen, welcher parallel zu einem zumindest annähernd geradlinigen Abschnitt der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode parallel verläuft. Bei einer beispielsweise zumindest annähernd rechteckigen beschichtungsfreien Zone, deren Ränder parallel bzw. senkrecht zu einer geradlinigen ersten Elektrode angeordnet sind, wird der Heizstrom zu diesem Zweck über den der ersten Elektrode gegenüberliegenden Randabschnitt in die heizbare Beschichtung eingeleitet. Es kann somit ein kürzester Abstand zwischen der zweiten Elektrode und der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode realisiert werden.
Wesentlich hierbei ist, dass die zweite Elektrode so ausgebildet ist, dass der Heizstrom zumindest, insbesondere nur, an diesem Randabschnitt der beschichtungsfreien Zone in die heizbare Beschichtung (breit) verteilt eingeleitet werden kann.
Die zweite Elektrode verfügt zu diesem Zweck über einen oder mehrere Anschlussabschnitte, welche sich über den die beschichtungsfreie Zone begrenzenden Rand der heizbaren Beschichtung hinweg erstrecken und mit der elektrisch heizbaren Beschichtung elektrisch verbunden sind, um den Heizstrom verteilt in die Beschichtung einzuleiten. Vorteilhaft ist die zweite Elektrode der Kontur des Randabschnitts der beschichtungsfreien Zone, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode gegenüberliegt, angepasst.
In vorteilhafter Weise kann in der erfindungsgemäßen Scheibe eine Potenzialdifferenz zwischen der zweiten Elektrode und der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode so eingestellt werden, dass die Stromdichteverteilung des Heizstroms in der heizbaren Beschichtung zumindest annähernd homogen ist. In entsprechender Weise kann eine Homogenisierung der Heizleistungsverteilung in der heizbaren Beschichtung erreicht werden, wobei insbesondere Stellen mit verringerter oder erhöhter Heizleistung vermieden werden können. Durch das verteilte Einleiten des Heizstroms in die heizbare Beschichtung durch die zweite Elektrode kann dem Auftreten lokal überhitzter bzw. heißer Stellen (Hot Spots) zuverlässig und sicher entgegen gewirkt werden.
In der erfindungsgemäßen transparenten Scheibe können die beiden ersten Elektroden grundsätzlich in beliebiger Weise ausgebildet sein, solange gewährleistet ist, dass der Heizstrom in geeigneter Weise (vorzugsweise breit verteilt) in das Heizfeld eingeleitet wird. Vorteilhaft sind die beiden ersten Elektroden zu diesem Zweck jeweils in Form einer streifen- bzw. bandförmigen Sammelelektrode (Busbar) ausgebildet.
Die elektrisch heizbare Beschichtung kann aus einer elektrisch heizbaren Einzelschicht oder aus einer eine solche Einzelschicht enthaltenden Schichtenfolge bestehen. Allgemein ist in der erfindungsgemäßen Scheibe der elektrische Widerstand der heizbaren Beschichtung so bemessen, dass bei Anlegen einer Speisespannung, die beispielsweise im Bereich von 12 bis 24 Volt liegt, eine für die praktische Anwendung geeignete Heizleistung im Bereich von beispielsweise 300 bis 1000 Watt/m² vom Heizfeld abgegeben wird. Dabei hängt der elektrische Widerstand der heizbaren Beschichtung von dem für die Heizschicht verwendeten Material ab, zu welchem Zweck beispielsweise Silber (Ag) verwendet wird. Beispielsweise liegt der elektrische Widerstand der heizbaren Beschichtung im Bereich von 0,5 bis 4 Ω/☐.
Andererseits haben die beiden ersten Elektroden und die zweite Elektrode im Vergleich zur heizbaren Beschichtung jeweils einen wesentlich geringeren elektrischen Widerstand. Beispielsweise haben die Elektroden jeweils einen elektrischen Widerstand, der im Bereich von 0,15 bis 4 Ohm/Meter (Ω/m) liegt, wodurch erreicht werden kann, dass die angelegte Speisespannung im Wesentlichen über der heizbaren Beschichtung abfällt, so dass sich die Elektroden im Betrieb nur wenig aufheizen und ein vergleichsweise geringer Anteil der verfügbaren Heizleistung an den Elektroden als Verlustleistung abgegeben wird.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe ist die zweite Elektrode mit der zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehen ersten Elektrode (z. B. Busbar) elektrisch verbunden, so dass die zweite Elektrode keinen separaten elektrischen Anschluss zur Spannungsquelle benötigt. Vorzugsweise sind die zweite Elektrode und die zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehene erste Elektrode dabei in Form einer (einzigen) gemeinsamen Elektrode ausgebildet. Durch diese Maßnahme kann die erfindungsgemäße Scheibe in der Serienfertigung in technisch besonders einfacher Weise hergestellt werden, insbesondere durch einen gemeinsamen bzw. selben Verfahrenschritt.
In der erfindungsgemäßen transparenten Scheibe kann es in herstellungstechnischer Hinsicht weiterhin von Vorteil sein, wenn die beiden ersten Elektroden und/oder die zweite Elektrode aus einer metallischen Druckpaste im Druckverfahren, beispielsweise Siebdruckverfahren, gefertigt sind. Dies gilt insbesondere für den Fall, dass die zweite Elektrode und die zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehene erste Elektrode gemeinsam ausgebildet werden. Alternativ wäre es aber auch möglich, die beiden ersten Elektroden und/oder die zweite Elektrode jeweils beispielsweise aus einer Metallfolie vorab zu fertigen und mit der heizbaren Beschichtung beispielsweise durch Löten elektrisch zu verbinden.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe verfügt die zweite Elektrode über einen teilweise außerhalb der beschichtungsfreien Zone angeordneten Zuleitungsabschnitt und ein oder mehrere Anschlussabschnitte, wobei die Anschlussabschnitte zumindest, insbesondere nur, über den Randabschnitt des die beschichtungsfreie Zone begrenzenden Rands hinweg, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode gegenüberliegt, verteilt angeordnet und mit der heizbaren Beschichtung elektrisch verbunden sind. Es versteht sich, dass der Zuleitungsabschnitt mit dem einen oder mehreren Anschlussabschnitten elektrisch verbunden ist, da es sich um Bereiche bzw. Abschnitte einer selben Elektrode handelt. Vorteilhaft ist die zweite Elektrode bzw. ein Teil hiervon der Kontur des die beschichtungsfreien Zone begrenzenden Randabschnitts, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode gegenüberliegt, angepasst.
Vorzugsweise ist der Zuleitungsabschnitt mit der zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehen ersten Elektrode (z. B. Busbar) elektrisch verbunden, wobei es weiterhin bevorzugt ist, wenn die zweite Elektrode und die zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehene erste Elektrode als gemeinsame (einzige) Elektrode, beispielsweise im Druckverfahren, ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme kann die zweite Elektrode in der Serienfertigung in besonders einfacher Weise hergestellt werden.
Die Anschlussabschnitte zum Einleiten des Heizstroms in die heizbare Beschichtung im Bereich der beschichtungsfreien Zone können beispielsweise als vorspringende Elektrodenabschnitte ausgebildet sein, welche zu der zur elektrischen Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode hin vorspringen.
In der erfindungsgemäßen Scheibe ist es im Hinblick auf eine homogene Stromdichteverteilung des über die zweite Elektrode eingeleiteten Heizstroms bevorzugt, wenn die zweite Elektrode so ausgebildet ist, dass der Heizstrom über einen die beschichtungsfreie Zone begrenzenden Rand der heizbaren Beschichtung, zumindest und insbesondere nur über den Randabschnitt, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode gegenüberliegt, (breit) verteilt eingeleitet werden kann. Vorteilhaft verfügt die zweite Elektrode zu diesem Zweck über eine Mehrzahl über den Rand, insbesondere über den Randabschnitt, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode gegenüberliegt, verteilter Anschlussabschnitte, die über den die beschichtungsfreie Zone begrenzenden Rands hinweg mit der heizbaren Beschichtung elektrisch verbunden sind. Vorzugsweise sind die Anschlussabschnitte in einer Reihe nebeneinander angeordnet, beispielsweise in einer zumindest annähernd gleichmäßigen (kammartigen) Abfolge, wodurch ein besonders gleichmäßiges Einleiten des Heizstroms in die heizbare Beschichtung im Bereich der beschichtungsfreien Zone ohne die Gefahr des Erzeugens von Hot Spots erreicht werden kann. Die Anschlussabschnitte können insbesondere senkrecht zum Randabschnitt, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode gegenüberliegt, angeordnet sein.
In der erfindungsgemäßen Scheibe kann der elektrische Widerstand der zweiten Elektrode generell entsprechend den spezifischen Anforderungen der jeweiligen Anwendung bemessen sein. Erfindungsgemäß ist es von Vorteil, wenn die zweite Elektrode einen solchen Widerstand hat, dass beim Anlegen der Speisespannung eine Potenzialdifferenz zwischen der zweiten Elektrode und der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode auftritt, durch welche erreicht wird, dass die Stromdichteverteilung des Heizstroms in der heizbaren Beschichtung zumindest annähernd homogen ist. Zu diesem Zweck kann es von Vorteil sein, wenn die zweite Elektrode über einen Zuleitungsabschnitt verfügt, dessen Länge beispielsweise durch einen mäanderartig geschwungenen Verlauf so bemessen ist, dass die zweite Elektrode einen vorbestimmbaren (wählbaren) bzw. vorbestimmten elektrischen Widerstand hat. Da der elektrische Widerstand mit einer Längenzunahme ansteigt, kann der Widerstand der zweiten Elektrode auf diese Weise sehr einfach durch eine Längenvariation des Zuleitungsabschnitts verändert werden.
Vorteilhaft im Hinblick auf eine zumindest annähernd homogene Stromdichteverteilung des Heizstroms in der heizbaren Beschichtung kann es sein, wenn insbesondere durch Längenvariation des Zuleitungsabschnitts die zweite Elektrode einen elektrischen Widerstand hat, der dem elektrischen Widerstand entspricht, welche die heizbare Beschichtung in einem Flächenabschnitt hat, welcher zur beschichtungsfreien Zone gleich groß ist. Durch diese Maßnahme kann eine besonders effektive Homogenisierung der Stromdichteverteilung in der Heizschicht erreicht werde.
Bei einer weiteren besonders vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe besteht der mit dem einem oder mehreren Anschlussabschnitten verbundene Zuleitungsabschnitt aus zumindest zwei (strukturell) voneinander getrennten, aber elektrisch miteinander verbundenen Zuleitungsteilen. Insofern ist die zweite Elektrode an den beiden Zuleitungsteilen des Zuleitungsabschnitts unterbrochen, d. h. die beiden Zuleitungsteile haben keinen Berührungskontakt miteinander.
Wesentlich hierbei ist, dass die beiden Zuleitungsteile jeweils einen Kopplungsabschnitt aufweisen, der mit der heizbaren Beschichtung elektrisch verbunden ist, beispielsweise durch Drucken auf die heizbare Beschichtung. Weiterhin sind die beiden Kopplungsabschnitte so angeordnet, dass sie durch die heizbare Beschichtung galvanisch miteinander gekoppelt sind. Als Kopplungsabschnitte werden hier und im Weiteren jene Bereiche der beiden Zuleitungsteile des Zuleitungsabschnitts bezeichnet, welche einerseits mit der heizbaren Beschichtung elektrisch verbunden und andererseits galvanisch miteinander gekoppelt sind. Dies schließt jedoch nicht aus, dass die Zuleitungsteile jeweils auch andere Abschnitte aufweisen können, die zwar mit der heizbaren Beschichtung elektrisch verbunden, jedoch nicht mit dem anderen Zuleitungsteil galvanisch gekoppelt sind.
Die zweite Elektrode hat somit keine zusammenhängende Struktur, sondern wird durch die beiden voneinander getrennten Zuleitungsteile des Zuleitungsabschnitts, die elektrisch heizbare Beschichtung zwischen den beiden Kopplungsabschnitten sowie dem einen oder mehreren Anschlussabschnitten gebildet.
Die beiden Kopplungsabschnitte der Zuleitungsteile sind zum Zwecke einer galvanischen Kopplung (unmittelbar) benachbart bzw. aneinander angrenzend angeordnet, wobei die beiden Kopplungsabschnitte in Gegenüberstellung angeordnet sind und nebeneinander bzw. gegenüberliegend mit einem gewissen Zwischenabstand verlaufen. Der Abstand zwischen den beiden Kopplungsabschnitten ist vorzugsweise so gewählt, dass der Heizstrom zumindest annähernd ohne Verlust von Ladungsträgern durch die heizbare Beschichtung von dem einen Kopplungsabschnitt zum anderen Kopplungsabschnitt fließen kann. Beispielsweise haben die Kopplungsabschnitte zu diesem Zweck einen Zwischenabstand, der im einstelligen Zentimeterbereich oder darunter liegt.
Zwar ist die elektrische Verlustleistung der Elektroden während des Bestromens mit dem Heizstrom relativ gering, jedoch kann eine Erwärmung des Zuleitungsabschnitts der zweiten Elektrode, insbesondere für den Fall, dass der Zuleitungsabschnitt eine gewundene Form aufweist, nicht ausgeschlossen werden. So können gegebenenfalls lokale heiße Stellen (Hot Spots) im Bereich des Zuleitungsabschnitts auftreten. Durch die hier vorgeschlagene Unterteilung des Zuleitungsabschnitts in zumindest zwei voneinander getrennte Zuleitungsteile kann in besonders vorteilhafter Weise dem Auftreten solcher Hot Spots effektiv entgegen gewirkt werden, da der Heizstrom auf eine vergleichsweise große Fläche verteilt wird.
Wie bereits ausgeführt wurde, sind die beiden Kopplungsabschnitte zueinander benachbart angeordnet, wobei sie insbesondere jeweils einen zumindest annähernd geradlinigen, zueinander parallelen Verlauf haben können, um eine besonders effektive galvanische Kopplung durch die elektrisch leitfähige Beschichtung zu erreichen.
Insbesondere kann einer der beiden Kopplungsabschnitte (”erster Kopplungsabschnitt”) mit der zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode und der andere Kopplungsabschnitt (”zweiter Kopplungsabschnitt”) mit dem einen oder mehreren Anschlussabschnitten verbunden. Diese Maßnahme ermöglicht eine technische besonders einfache Realisierung der unterteilten zweiten Elektrode.
Vorzugsweise sind die Elektroden der transparenten Scheibe im Druckverfahren, beispielsweise Siebdruckverfahren, hergestellt, wodurch eine technisch besonders einfache, kostengünstige und zuverlässige Fertigung, insbesondere der beiden getrennten, jedoch galvanisch gekoppelten Zuleitungsteile ermöglicht ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe ist diese als Verbundscheibe ausgebildet. Die Verbundscheibe umfasst in der Regel zwei starre oder flexible Einzelscheiben (Innen- und Außenscheibe), die durch zumindest eine thermoplastische Klebeschicht miteinander verbunden sind. Es versteht sich, dass die beiden Einzelscheiben nicht zwangsläufig aus Glas bestehen müssen, sondern dass diese auch aus einem nicht-gläsernen Material, beispielsweise Kunststoff können. Die heizbare Beschichtung kann sich auf zumindest einer Oberfläche der Einzelscheiben, beispielsweise auf der zur Außenscheibe hin gewandten Oberfläche der Innenscheibe, und/oder auf einer Oberfläche eines zwischen den beiden Einzelscheiben angeordneten Trägers befinden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Scheibe, bei der sie als Fahrzeug-Windschutzscheibe ausgeführt ist, ist die beschichtungsfreie Zone benachbart bzw. in Nähe zu einem im eingebauten Zustand oberen Scheibenrand der Windschutzscheibe angeordnet, wodurch eine einfache Verdeckung der beschichtungsfreien Zone durch ein beispielsweise als schwarzer Siebdruckrand ausgeführtes, opakes Abdeckelement ermöglicht ist.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend zu erläuternden Merkmale nicht nur in den angegebenen Kombinationen, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung einsetzbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei Bezug auf die beigefügten Figuren genommen wird. Es zeigen in vereinfachter, nicht maßstäblicher Darstellung:
1 eine Draufsicht einer beispielhaften Ausgestaltung einer erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug-Windschutzscheibe;
2 eine perspektivische Schnittdarstellung eines Ausschnitts der Windschutzscheibe von 1;
3A–3B eine schematische Darstellung der Zusatzelektrode der Windschutzscheibe von 1 (3A) und einer unterteilten Variante hiervon (3B);
4–5 schematische Darstellungen von Varianten der Windschutzscheibe von 1 mit einer unterteilten Zusatzelektrode.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Seien zunächst die 1 und 2 betrachtet, worin eine insgesamt mit der Bezugszahl 1 bezeichnete transparente Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs veranschaulicht ist, wobei 1 eine Draufsicht der Windschutzscheibe 1 von innen zeigt. Die Windschutzscheibe 1 ist hier beispielsweise als Verbundscheibe aufgeführt, deren Aufbau in der perspektivischen Schnittdarstellung von 2 erkennbar ist.
Demnach umfasst die Windschutzscheibe 1 zwei starre Einzelscheiben, nämlich eine Außenscheibe 2 und eine Innenscheibe 3, die durch eine thermoplastische Klebeschicht 4, hier beispielsweise eine Polyvinylbutyralfolie (PVB), Ethylen-Vinyl-Acetat-Folie (EVA) oder Polyurethanfolie (PU) fest miteinander verbunden sind. Die beiden Einzelscheiben 2, 3 sind in etwa von gleicher Größe und können beispielsweise eine trapezförmig geschwungene Kontur haben, was in den Figuren nicht näher dargestellt ist. Sie sind beispielsweise aus Glas gefertigt, wobei sie gleichermaßen aber auch aus einem nichtgläsernen Material wie Kunststoff hergestellt sein können. Für andere Anwendungen wie als Windschutzscheibe wäre es auch möglich, die beiden Einzelscheiben 2, 3 aus einem flexiblen Material herzustellen. Die Kontur der Windschutzscheibe 1 ergibt sich durch einen den beiden Einzelscheiben 2, 3 gemeinsamen Scheibenrand 5, wobei die Windschutzscheibe 1 oben und unten über zwei gegenüberliegende erste Seiten 6, 6' sowie links und rechts über zwei gegenüberliegende zweite Seiten 7, 7' verfügt.
Wie in 2 dargestellt, ist auf der mit der Klebeschicht 4 verbundenen Seite der Innenscheibe 3 eine transparente, elektrisch heizbare Beschichtung 8 abgeschieden. Die heizbare Beschichtung 8 ist hier beispielsweise im Wesentlichen vollflächig auf die Innenscheibe 3 aufgebracht, wobei ein allseitig umlaufender Randstreifen 9 der Innenscheibe 3 nicht beschichtet ist, so dass ein Beschichtungsrand 10 der heizbaren Beschichtung 8 gegenüber dem Scheibenrand 5 nach innen rückversetzt ist. Hierdurch wird eine elektrische Isolierung der heizbaren Beschichtung 8 nach außen bewirkt. Zudem wird die heizbare Beschichtung 8 gegen vom Scheibenrand 5 vordringende Feuchtigkeit geschützt.
Die heizbare Beschichtung 8 umfasst in an sich bekannter Weise eine nicht näher dargestellte Schichtenfolge mit mindestens einer elektrisch heizbaren, metallischen Teilschicht, vorzugsweise Silber (Ag), und gegebenenfalls weiteren Teilschichten wie Entspiegelungs- und Blockerschichten. Vorteilhaft ist die Schichtenfolge thermisch hoch belastbar, so dass sie die zum Biegen von Glasscheiben erforderlichen Temperaturen von typischer Weise mehr als 600°C ohne Schädigung übersteht, wobei aber auch thermisch gering belastbare Schichtenfolgen vorgesehen sein können. Die heizbare Beschichtung 8 kann gleichermaßen in Form einer metallischen Einzelschicht aufgebracht sein. Ebenso ist denkbar, die heizbare Beschichtung 8 nicht direkt auf die Innenscheibe 3 aufzubringen, sondern diese zunächst auf einen Träger, beispielsweise eine Kunststofffolie, aufzubringen, der anschließend mit der Außen- und Innenscheibe 2, 3 verklebt wird. Alternativ kann die Trägerfolie mit Klebefolien (z. B. PVB-Folien) verbunden und als Dreischichtenanordnung (Trilayer) mit der Innen- und Außenscheibe 2, 3 verklebt werden. Die heizbare Beschichtung 8 wird vorzugsweise durch Sputtern bzw. Magnetron-Kathodenzerstäubung auf die Innen- oder Außenscheibe 2, 3 aufgebracht.
Wie in 1 dargestellt, ist die heizbare Beschichtung 8 angrenzend an die beiden ersten Seiten 6, 6', d. h. am oberen und unteren Scheibenrand 5, mit einer bandförmigen oberen Sammelelektrode 11 (Bus bar) und mit einer bandförmigen unteren Sammelelektrode 11' (in der Beschreibungseinleitung als ”erste Elektroden” bezeichnet) elektrisch verbunden und zu diesem Zweck mit dem beiden Sammelelektroden 11, 11' beispielsweise galvanisch gekoppelt. Die obere Sammelelektrode 11 ist zur Verbindung mit dem einen Pol einer (nicht gezeigten) Spannungsquelle vorgesehen, während die untere Sammelelektrode 11' zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehen ist. Die beiden Sammelelektroden 11, 11' gegensätzlicher Polarität dienen für eine gleichmäßige Einleitung und Verteilung des Heizstroms in der heizbaren Beschichtung 8, wobei zwischen den beiden Sammelelektroden 11, 11' ein heizbarer Abschnitt bzw. Heizfeld 12 eingeschlossen ist. Die beiden ersten Elektroden 11, 11' sind beispielsweise auf die elektrisch heizbare Beschichtung 8 gedruckt. Die beiden Sammelelektroden 11, 11' haben jeweils einen zumindest annähernd geradlinigen Verlauf.
Die Windschutzscheibe 1 ist weiterhin mit einer beschichtungsfreien Zone 14 versehen, die hier beispielsweise als Sensorfenster für einen Regensensor dient. Es versteht sich, dass die beschichtungsfreie Zone 14 auch für eine anderweitige Verwendung vorgesehen sein, beispielsweise als Kommunikationsfenster, zu welchem Zweck sie zumindest für einen Teil des elektromagnetischen Spektrums durchlässig ist, um einen reibungslosen Datenverkehr durch die Windschutzscheibe zu ermöglichen.
Die beschichtungsfreie Zone 14 hat hier beispielsweise eine zumindest annähernd rechteckige Kontur mit gerundeten Ecken und wird durch einen von der elektrisch heizbaren Beschichtung 8 gebildeten Zonenrand 18 begrenzt. Die beschichtungsfreie Zone 14 kann beispielsweise durch vorheriges Maskieren beim Aufbringen der heizbaren Beschichtung 8 auf die Innenscheibe 3 hergestellt werden. Alternativ kann sie nach Aufbringen der heizbaren Beschichtung 8 auch durch chemischen oder mechanischen Abtrag beispielsweise mittels Ätzung oder Einsatz eines Reibrads hergestellt werden. Die beschichtungsfreie Zone 14 befindet sich innerhalb des Heizfelds 12 in der Nähe der oberen Sammelelektrode 11.
Wie in 1 gezeigt, ist in der Windschutzscheibe 1 eine Zusatzelektrode 15 (in der Beschreibungseinleitung als ”zweite Elektrode” bezeichnet) vorgesehen, die hier beispielsweise mit der oberen Sammelelektrode 11 elektrisch (galvanisch) verbunden ist. Die Zusatzelektrode 15 kann zumindest gedanklich in verschiedene Abschnitte unterteilt werden. So umfasst die Zusatzelektrode 15 einen mit der oberen Sammelelektrode 11 elektrisch verbundenen Zuleitungsabschnitt 16, der hier beispielsweise anfangs in einem Beschichtungsteil 25 einen mäanderförmig geschwungenen Verlauf hat und anschließend in einen umlaufenden, zumindest annähernd ringförmigen Zonenteil 17 übergeht. Während sich der Beschichtungsteil 25 des Zuleitungsabschnitts 16 im Wesentlichen im Bereich der heizbaren Beschichtung 8 befindet, ist der Zonenteil 17 vollständig innerhalb der beschichtungsfreien Zone 14 angeordnet. Der Zonenteil 17 ist hier beispielsweise zumindest annähernd in Passform zur Kontur des Zonenrands 18 ausgebildet und erstreckt sich unmittelbar angrenzend entlang des Zonenrands 18. Innerhalb des Zonenteils 17 des Zuleitungsabschnitts 16 ist somit eine vom Zonenteil 17 umgrenzte Freifläche bzw. Elektrodenfenster 26 gebildet, so dass die Funktion der beschichtungsfreien Zone 14 durch die Zusatzelektrode 15 nicht beeinträchtigt ist.
Der die beschichtungsfreie Zone 14 begrenzende Zonenrand 18 setzt sich aus zwei einander gegenüberliegenden, zumindest annähernd geradlinigen ersten Randabschnitten 19, 19', die parallel zu den ersten Seiten 6, 6' der Windschutzscheibe 1 liegen, und zwei einander gegenüberliegenden, zumindest annähernd geradlinigen zweiten Randabschnitten 20, 20', die parallel zu den zweiten Seiten 7, 7' der Windschutzscheibe 1 liegen, zusammen. Insbesondere ist ein oberer erster Randabschnitt 19 näher zur oberen Sammelelektrode 11 als zur unteren Sammelelektrode 11' angeordnet, während ein unterer erster Randabschnitt 19' näher zur unteren Sammelelektrode 11' als zur oberen Sammelelektrode 11 angeordnet ist. Insbesondere verläuft der untere erste Randabschnitt 19' parallel zur unteren Sammelelektrode 11', welche zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehen ist.
Die Zusatzelektrode 15 verfügt weiterhin über eine Mehrzahl geradliniger Anschlussabschnitte 21, welche als Vorsprünge des ringförmigen Zonenteils 17 des Zuleitungsabschnitts 16 ausgebildet sind. Die Anschlussabschnitte 21 sind hier (nur) im Bereich des unteren ersten Randabschnitts 19' verteilt angeordnet. Dabei sind die Anschlussabschnitte 21 in einer gleichmäßigen Abfolge (gleiche Zwischenabstände) reihen- bzw. kammförmig nebeneinander liegend angeordnet, springen jeweils senkrecht zum unteren ersten Randabschnitt 19' zur unteren Sammelelektrode 11' hin vor und erstrecken sich jeweils bis auf die heizbare Beschichtung 8, so dass sie mit dieser elektrisch (galvanisch) verbunden sind. An den beiden Enden der Reihe sind die Anschlussabschnitte 21 zu den zweiten Seiten 7 der Windschutzscheibe 1 hin leicht angestellt, wobei sie in etwa zum linken unteren Eckbereich 22 bzw. rechten unteren Eckbereich 22' der Windschutzscheibe 1 gerichtet sind. Die Anschlussabschnitte 21 sind über die komplette Länge des unteren ersten Randabschnitts 19' gleichmäßig verteilt angeordnet und ermöglichen somit ein gleichmäßiges Einleiten und (breites) Verteilen des Heizstroms im unteren Bereich der heizbeschichtungsfreien Zone 14 in die heizbare Beschichtung 8.
Die beiden bandförmigen Sammelelektroden 11, 11' sind hier beispielsweise durch Aufdrucken beispielsweise mittels Siebdruckverfahren einer metallischen Druckpaste, beispielsweise Silberdruckpaste, auf die heizbare Beschichtung 8 hergestellt. Die Zusatzelektrode 15 kann gleichermaßen durch Aufdrucken auf die heizbare Beschichtung 8 und die beschichtungsfreie Zone 14 hergestellt werden, wobei die beiden Sammelelektroden 11, 11' und die Zusatzelektrode 15 hier beispielsweise in einem gemeinsamen (selben) Verfahrens- bzw. Druckschritt hergestellt sind. Alternativ wäre es auch möglich, die Sammelelektroden 11, 11' und/oder die Zusatzelektrode 15 durch Aufbringen vorgefertigter Metallstreifen aus beispielsweise Kupfer oder Aluminium, die dann beispielsweise durch Verlöten mit der heizbaren Beschichtung 8 elektrisch verbunden werden, herzustellen.
Die beiden Sammelelektroden 11, 11' und die Zusatzelektrode 15 haben hier beispielsweise einen elektrischen Widerstand, der im Bereich von 0,15 bis 4 Ohm/Meter (Ω/m) liegt. Der spezifische Widerstand liegt insbesondere für im Druckverfahren hergestellte Sammelelektroden 11, 11' beispielsweise im Bereich von 2 bis 4 μOhm·cm. Die Breite der beiden bandförmigen Sammelelektroden 11, 11' beträgt beispielsweise 10 bis 20 mm.
Die Breite der bandförmigen Zusatzelektrode 15 beträgt hier beispielsweise maximal 10 mm und liegt insbesondere im Bereich von 1 bis 10 mm. Die Dicke der beiden Sammelelektroden 11, 11' und der Zusatzelektrode 15 liegt beispielsweise jeweils im Bereich von 5 bis 25 μm, insbesondere im Bereich von 10 bis 15 μm. Eine Querschnittsfläche der beiden Sammelelektroden 11, 11' und der Zusatzelektrode 15 liegt beispielsweise jeweils im Bereich von 0,01 bis 1 mm², insbesondere im Bereich von 0,1 bis 0,5 mm².
Für beispielsweise aus Kupfer (Cu) bestehende, vorgefertigte bandförmige Sammelelektroden 11, 11' und eine entsprechend ausgebildete Zusatzelektrode 15 liegt die Dicke beispielsweise im Bereich von 30 bis 150 μm, insbesondere im Bereich von 50 bis 100 μm. Hierbei liegt die Querschnittsfläche beispielsweise im Bereich von 0,05 bis 0,25 mm².
Vorzugsweise hat die Zusatzelektrode 15 in der Windschutzscheibe 1 einen solchen elektrischen Widerstand, dass beim Anlegen der Speisespannung der durch das Heizfeld 12 fließende Heizstrom eine zumindest annähernd homogene Stromdichteverteilung aufweist. Dabei kann der elektrische Widerstand der Zusatzelektrode 15 in einfacher Weise durch die Länge des Zuleitungsabschnitts 16, insbesondere des Beschichtungsteils 25 auf einen wahlfrei vorbestimmbaren bzw. vorbestimmten Widerstandswert eingestellt werden, zu welchem Zweck der Zuleitungsabschnitt 16 hier beispielsweise einen mäanderförmigen Verlauf hat, wobei aber gleichermaßen ein andersartiger Verlauf realisiert sein kann.
Der elektrische Flächenwiderstand der heizbaren Beschichtung 8 ist beispielsweise so gewählt, dass der durch das Heizfeld 12 fließende Strom bei einer typischen Personenkraftfahrzeug-Bordspannung von 12 bis 14 Volt eine Größe im Bereich von 20 bis 50 A hat. Beispielsweise liegt der elektrische Flächenwiderstand der heizbaren Beschichtung 8 im Bereich von 0,1 bis 4 Ω/☐ und beträgt beispielsweise 1 Ω/☐.
Die der Innenscheibe 3 zugewandte Oberfläche der Außenscheibe 2 ist mit einer opaken Farbschicht versehen, die einen am Scheibenrand 5 rahmenförmig umlaufenden Maskierungsstreifen 13 bildet. In 1 ist lediglich der Maskierungsstreifen 13 im Bereich der beiden ersten Seiten 6, 6' der Windschutzscheibe 1 dargestellt. Der Markierungsstreifen 13 besteht beispielsweise aus einem elektrisch isolierenden, schwarz eingefärbten Material, das in die Außenscheibe 2 eingebrannt ist. Der Markierungsstreifen 13 verhindert einerseits die Sicht auf einen Klebestrang (nicht gezeigt), mit dem die Windschutzscheibe 1 in die Fahrzeugkarosserie eingeklebt wird, andererseits dient er als UV-Schutz für das verwendete Klebematerial. Weiterhin bestimmt der Markierungsstreifen 13 das Sichtfeld der Windschutzscheibe 1. Eine weitere Funktion des Maskierungsstreifens 13 ist eine Kaschierung der beiden Sammelelektroden 11, 11', so dass diese von außen nicht erkennbar sind. Am oberen Scheibenrand 5 verfügt der Markierungsstreifen 13 weiterhin über einen Deckabschnitt 23, durch den die beschichtungsfreie Zone 14 kaschiert wird.
In der Windschutzscheibe 1 mit heizbarer Beschichtung 8 kann durch Anlegen einer Speisespannung an die beiden Sammelelektroden 11, 11' ein Heizstrom im Heizfeld 12 generiert werden. Durch Anlegen der Speisespannung an die beiden Sammelelektroden 11, 11' wird gleichzeitig eine Potenzialdifferenz zwischen der Zusatzelektrode 15 und der unteren Sammelelektrode 11' erzeugt, so dass ein Teil des Heizstroms durch einen Heizfeldabschnitt 24 fließt, der zwischen der Zusatzelektrode 15 und der unteren Sammelelektrode 11' eingeschlossen ist. Im Bereich der beschichtungsfreien Zone 14 wird der Heizstrom über den unteren ersten Randabschnitt 19', welcher zu der mit dem anderen Pol der Spannungsquelle zu verbindenden Sammelelektrode 11' unmittelbar benachbart ist, durch die Anschlussabschnitte 21 gleichmäßig verteilt in die heizbare Beschichtung 8 eingeleitet. Der elektrische(Innen-)widerstand der Zusatzelektrode 15 erzeugt bei der angelegten Speisespannung eine solche Potenzialdifferenz zwischen der Zusatzelektrode 15 und der unteren Sammelelektrode 11', dass die Stromdichteverteilung des Heizstroms in der heizbaren Beschichtung 8 zumindest annähernd homogen ist. Dies ermöglicht in vorteilhafter Weise eine Homogenisierung der Heizleistungsverteilung in der heizbaren Beschichtung 8.
In 3A ist die Zusatzelektrode 15 der Windschutzscheibe von 1 veranschaulicht, wobei als Variante der Zonenteil 17 nicht umlaufend geschlossen ist, sondern lediglich im Bereich des einen (hier rechten) zweiten Randabschnitts 20' und unteren ersten Randabschnitts 19' ausgebildet ist. In der Praxis hat sich gezeigt, dass in dem auf der heizbaren Beschichtung 8 befindlichen, mäanderförmig geschwungenen Beschichtungsteil 25 des Zuleitungsabschnitts 16 gegebenenfalls bei bestimmten Betriebsbedingungen die Möglichkeit besteht, dass durch Bestromen insbesondere in dem mit ”A” gekennzeichneten Bereich eine höhere Temperatur als im Heizfeld 12 vorliegt. Dies kann insbesondere im Hinblick auf Kundenanforderungen unerwünscht sein.
Eine Maßnahme zur Vermeidung einer solchen lokalen Überhitzung (Hot Spot) ist in 3B veranschaulicht. Demnach ist der Zuleitungsabschnitt 16 der Zusatzelektrode 15' unterbrochen und in zwei räumlich (strukturell) voneinander getrennte, d. h. nicht durch dasselbe Elektrodenmaterial miteinander verbundene Bereiche unterteilt. So umfasst der Zuleitungsabschnitt 16 einen ersten Zuleitungsteil 27 und einen hiervon getrennten zweiten Zuleitungsteil 28. Der erste Zuleitungsteil 27 ist an die zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehene (obere) erste Sammelelektrode 11 angeschlossen. Der zweite Zuleitungsteil 28 umfasst den Zonenteil 17, von dem die Anschlussabschnitte 21 vorspringen. Zudem enthält der erste Zuleitungsteil 27 einen ersten Kopplungsabschnitt 29, der zweite Zuleitungsteil 30 einen zweiten Kopplungsabschnitt 30, die jeweils mit der elektrisch leitfähigen heizbaren Beschichtung 8 elektrisch verbunden sind, beispielsweise durch Aufdrucken auf die Beschichtung 8. Jeder der beiden Kopplungsabschnitte 29, 30 hat einen zumindest annähernd geradlinigen Verlauf, wobei die beiden Kopplungsabschnitte 29, 30 in einer Kopplungszone 31 in paralleler Ausrichtung, unmittelbar aneinander angrenzend, nebeneinander her verlaufen. Ein Zwischenabstand B zwischen den beiden Kopplungsabschnitten 29, 30 in der Kopplungszone 31 ist so gewählt, dass die beiden Kopplungsabschnitt 29, 30 durch die elektrisch heizbare Beschichtung galvanisch verbunden (gekoppelt) sind. Wird die zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehene (obere) Sammelelektrode 11 mit einer Heizspannung beaufschlagt, so kann der Heizstrom zwischen den beiden Kopplungsabschnitten 29, 30 durch die zwischen den beiden Kopplungsabschnitten 29, 30 befindliche heizbare Beschichtung 8 übertragen werden. Die Beschichtung 8 formt somit zwischen den beiden Kopplungsabschnitten 29, 30 eine Stromtransferzone 32 zum Stromtransfer zwischen den beiden Kopplungsabschnitten 29, 30. Ein Zwischenabstand B der beiden Kopplungsabschnitte 29, 30 ist vorzugsweise so gewählt, dass der Strom praktisch ohne Verlust an Ladungsträgern zwischen den beiden Kopplungsabschnitten 29, 30 transferiert werden kann. Der Zwischenabstand B liegt hier beispielsweise im einstelligen Zentimeterbereich oder darunter.
In 4 ist anhand einer schematischen Darstellung die unterteilte Zusatzelektrode 15' von 3B im eingebauten Zustand veranschaulicht, wobei die Windschutzscheibe 1 mit Ausnahme der unterteilten Zusatzelektrode 15' baugleich zu der in den 1 und 2 veranschaulichten Windschutzscheibe ist. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird diesbezüglich auf die dort gemachten Ausführungen verwiesen. Im Unterschied zu 3B umfasst die Zusatzelektrode 15' einen ringförmig geschlossenen Zonenteil 17 im Zuleitungsabschnitt 16. Die Anschlussabschnitte 21 sind zum Zwecke einer einfacheren Darstellung nicht gezeigt. Die beiden geradlinigen Kopplungsabschnitte 29, 30 sind so angeordnet, dass sie einen zueinander zumindest annähernd parallelen, zu den beiden geradlinigen Sammelelektroden 11, 11' senkrechten Verlauf haben.
5 zeigt eine Variante von 4, wobei lediglich die beiden Kopplungsabschnitte 29, 30 in Gegenüberstellung angeordnet sind und sich dabei zueinander parallel sowie parallel zu den beiden geradlinigen Sammelelektroden 11, 11' erstrecken.
Die Erfindung stellt eine transparente Scheibe mit einer heizbaren Beschichtung zur Verfügung, bei der in vorteilhafter Weise durch Variation der Potenzialdifferenz zwischen der Zusatzelektrode und der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen Sammelelektrode eine zumindest annähernd homogene Stromdichteverteilung des Heizstroms und somit Heizleistungsverteilung in der heizbaren Beschichtung erreicht werden kann. Insbesondere kann die Zusatzelektrode unterteilt ausgebildet sein, um eine lokale Überhitzung im Bereich der Zusatzelektrode zu vermeiden. Durch die Homogenisierung der Heizleistungsverteilung in der heizbaren Beschichtung und gegebenenfalls durch eine unterteilte Zusatzelektrode können Stellen mit erhöhter Heizleistung zuverlässig und sicher vermieden werden.
Bezugszeichenliste

1: Windschutzscheibe
2: Außenscheibe
3: Innenscheibe
4: Klebeschicht
5: Scheibenrand
6, 6': erste Seite
7, 7': zweite Seite
8: Beschichtung
9: Randstreifen
10: Beschichtungsrand
11, 11': Sammelelektrode
12: Heizfeld
13: Maskierungsstreifen
14: beschichtungsfreie Zone
15, 15': Zusatzelektrode
16: Zuleitungsabschnitt
17: Zonenteil
18: Zonenrand
19, 19': erster Randabschnitt
20, 20': zweiter Randabschnitt
21: Anschlussabschnitt
22, 22': Eckbereich
23: Deckabschnitt
24: Heizfeldabschnitt
25: Beschichtungsteil
26: Elektrodenfenster
27: erster Zuleitungsteil
28: zweiter Zuleitungsteil
29: erster Kopplungsabschnitt
30: zweiter Kopplungsabschnitt
31: Kopplungszone
32: Stromtransferzone

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008018147 A1 [0002]
DE 102008029986 A1 [0002]

Claims

Transparente Scheibe (1) mit einer elektrisch heizbaren Beschichtung (8), die sich zumindest über einen Teil der Scheibenfläche erstreckt und mit mindestens zwei zum elektrischen Verbinden mit den beiden Polen einer Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektroden (11, 11') elektrisch so verbunden ist, dass durch Anlegen einer Speisespannung ein Heizstrom über ein zwischen den beiden ersten Elektroden (11, 11') gebildetes Heizfeld (12) fließt, wobei das Heizfeld (12) zumindest eine von einem Rand (19, 19', 20, 20') begrenzte beschichtungsfreie Zone (14) enthält, gekennzeichnet durch zumindest eine zum elektrischen Verbinden mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehene zweite Elektrode (15, 15'), die zumindest abschnittsweise in der beschichtungsfreien Zone (14) angeordnet und mit der heizbaren Beschichtung (8) elektrisch so verbunden ist, dass durch Anlegen der Speisespannung ein Teil des Heizstroms über einen Abschnitt (24) des Heizfelds (12) fließt, der sich zwischen der zweiten Elektrode (15, 15') und der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode (11') befindet, wobei der Rand (19, 19', 20, 20') der beschichtungsfreien Zone (14) über einen Randabschnitt (19') verfügt, welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode (11') gegenüberliegt, insbesondere parallel zur ersten Elektrode (11') verläuft, und wobei die zweite Elektrode (15, 15') so ausgebildet ist, dass der Heizstrom zumindest an diesem Randabschnitt (19') in die heizbare Beschichtung (8) verteilt eingeleitet werden kann.
Transparente Scheibe (1) nach Anspruch 1, bei welcher die zweite Elektrode (15, 15') mit der zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehen ersten Elektrode (11) elektrisch verbunden ist.
Transparente Scheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, bei welcher die zweite Elektrode (15, 15') einen solchen elektrischen Widerstand hat, dass beim Anlegen der Speisespannung der durch das Heizfeld (12) fließende Heizstrom eine zumindest annähernd homogene Stromdichteverteilung aufweist.
Transparente Scheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei welcher die zweite Elektrode (15, 15') über einen zumindest abschnittsweise außerhalb der beschichtungsfreien Zone (14) angeordneten Zuleitungsabschnitt (16) und mehrere Anschlussabschnitte (21) verfügt, wobei die Anschlussabschnitte (21) zumindest über den Randabschnitt (19') des die beschichtungsfreie Zone (14) begrenzenden Rands (19, 19', 20, 20'), welcher der zur Verbindung mit dem anderen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode (11') gegenüberliegt, verteilt angeordnet und mit der heizbaren Beschichtung (8) elektrisch verbunden sind.
Transparente Scheibe (1) nach Anspruch 4, bei welcher die Anschlussabschnitte (21) in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind.
Transparente Scheibe (1) nach einem der Ansprüche 4 oder 5, bei welcher die Anschlussabschnitte (21) senkrecht zum Randabschnitt (19') angeordnet sind.
Transparente Scheibe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, bei welcher die Länge des Zuleitungsabschnitts (16), beispielsweise durch einen mäanderartig geschwungenen Verlauf, so bemessen ist, dass die zweite Elektrode (15, 15') einen vorbestimmbaren elektrischen Widerstand hat, welcher insbesondere zum Flächenwiderstand der heizbaren Beschichtung (8) in einem Flächenbereich, welcher der beschichtungsfreien Zone (14) entspricht, äquivalent ist.
Transparente Scheibe (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, bei welcher der Zuleitungsabschnitt (16) aus zumindest zwei voneinander getrennten Zuleitungsteilen (27, 28) besteht, welche jeweils einen Kopplungsabschnitt (29, 30) aufweisen, der mit der heizbaren Beschichtung (8) elektrisch verbunden ist, wobei die beiden Kopplungsabschnitte (29, 30) so angeordnet sind, dass sie durch die heizbare Beschichtung (8) galvanisch gekoppelt sind.
Transparente Scheibe (1) nach Anspruch 8, bei welcher die beiden Kopplungsabschnitte (29, 30) einen zumindest annähernd parallelen Verlauf haben.
Transparente Scheibe (1) nach einem der Ansprüche 8 oder 9, bei welcher ein erster Kopplungsabschnitt (29) mit der zur Verbindung mit dem einen Pol der Spannungsquelle vorgesehenen ersten Elektrode (11) und ein zweiter Kopplungsabschnitt (30) mit dem einen oder mehreren Anschlussabschnitten (21) verbunden ist.
Transparente Scheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, bei welcher die Elektroden (11, 11', 15, 15') im Druckverfahren, beispielsweise Siebdruckverfahren, hergestellt sind.
Transparente Scheibe (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, welche als Fahrzeug-Windschutzscheibe (1) ausgeführt ist, bei welcher die beschichtungsfreie Zone (14) benachbart zu einem im eingebauten Zustand oberen Scheibenrand (5) der Windschutzscheibe (1) angeordnet ist.