DE4235063A1 - Autoglasscheibe aus Verbundglas mit in der Zwischenschicht eingebetteten Drähten und einem Anschlußkabel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbundglasscheibe, insbesondere Autoglasscheibe, aus wenigstens zwei Einzelglasscheiben und einer diese miteinander verbindenden thermoplastischen Zwischenschicht, mit einem oder mehreren in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebetteten Metalldrähten und mit wenigstens einem mit dem Metalldraht oder den Metalldrähten in elektrischer Verbindung stehenden Anschlußkabel, das am Ende mit einem Steckkontaktelement versehen ist.

Verbundglasscheiben mit in der thermoplastischen Zwischenschicht eingelegten Drähten werden bei Kraftfahrzeugen als elektrisch heizbare Glasscheiben und/oder als Antennescheiben eingesetzt. Wenn die Metalldrähte als Heizdrähte dienen, sind in der Regel eine Reihe von Heizdrähten in Parallelschaltung mit entlang zweier gegenüberliegender Kanten der Glasscheibe angeordneten Sammelleitern verbunden. Die Anschlußkabel sind bei Heizscheiben dieser Art mit diesen Sammelleitern verbunden. Bei Antennenscheiben ist nur ein Anschlußkabel erforderlich, und dieses ist unmittelbar mit dem Antennendraht verbunden. Üblicherweise wird die elektrische Verbindung zwischen dem Anschlußkabel und dem Metalldraht oder den Sammelleitern durch Verlöten sichergestellt.

Bei Verbundglasscheiben, bei denen Metalldrähte in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebettet sind und bei denen ein Anschlußkabel aus dem Innern der Verbundglasscheibe herausgeführt werden muß, bestehen verschiedene Probleme, für die es bisher keine in allen Punkten zufriedenstellende Lösung gibt. Zum einen beträgt der Abstand zwischen den beiden Einzelglasscheiben, das heißt die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht, in der Regel nur 0,76 mm, so daß für die Verbindungsstelle zwischen dem Draht und dem Anschlußkabel und für das Anschlußkabel selbst nur einige Zehntelmillimeter zur Verfügung stehen, wenn man die Anschlußstelle nicht in einem Ausschnitt einer der Einzelglasscheiben anordnen will, was jedoch andere Schwierigkeiten mit sich bringt. Zum anderen stellen die Anschlußkabel, wenn sie als freies Kabelende aus der Verbundglasscheibe herausragen, störende Fehlerquellen dar. Sie können bei der Manipulation, beim Transport und beim Einbau der Glasscheiben leicht abreißen, wodurch die Glasscheibe unbrauchbar wird. Beim Einbau der Glasscheibe in die Autokarosserie, sei es mit Hilfe eines die Scheibe einfassenden Rahmens aus einem Elastomer, sei es mit Hilfe der heute weitgehend üblichen Klebetechnik, stellen sie auch deswegen ein störendes Element dar, weil sie einerseits die Montage der Glasscheibe erschweren und andererseits Schwachstellen bezüglich der Abdichtung gegenüber eindringender Feuchtigkeit darstellen. Besondere Probleme ergeben sich bei den bekannten Lösungen auch, wenn die Glasscheiben auf ihrem Randbereich durch eine robotergeführte Extrusionsdüse mit einem profilierten Profilstrang vorgerüstet werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbundglasscheibe der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sie unter den Gesichtspunkten ihrer Herstellung, ihrer Unempfindlichkeit bei der Manipulation und dem Einbau sowie hinsichtlich der Dichtprobleme bei der Hindurchführung der Anschlußkabel durch einen die Glasscheibe einfassenden Elastomerrahmen oder durch eine die Glasscheibe mit dem Befestigungsflansch der Karosserie verbindende Kleberraupe die an eine solche Verbundglasscheibe gestellten Anforderungen in optimaler Weise erfüllt.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß das Anschlußkabel als mit einem Isolationsmantel versehenes Flachbandkabel ausgebildet ist, dessen einer Endabschnitt zwischen den beiden Einzelglasscheiben mit dem Metalldraht bzw. mit den Metalldrähten verbunden und in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebettet ist, das um die Umfangsfläche einer Einzelglasscheibe in Kontakt mit dieser herumgeführt ist, und daß der andere, mit dem Steckkontaktelement verbundene Endabschnitt des Anschlußkabels auf der Außenseite der Glasscheibe mit dieser verklebt ist.

Flachbandkabel, die sich für diesen Zweck eignen, sind insbesondere Metallfolienbänder aus Kupfer mit einer Dicke von 0,03 bis 0,08 mm und einer Breite von 2 bis 16 mm, die mit einer Isolationsschicht versehen sind. Ihre Mindestquerschnittsabmessungen richten sich selbstverständlich nach dem Verwendungszweck der Glasscheiben. Für Antennenscheiben können die Metallfolienbänder verhältnismäßig schmal und dünn sein, während sie für Heizscheiben entsprechend der für den Betrieb der Heizscheiben erforderlichen Stromstärke einen verhältnismäßig großen Querschnitt innerhalb der angegebenen Querschnittsabmessungen aufweisen müssen. Bewährt haben sich insbesondere Flachbandkabel aus Kupfer mit einer isolierenden Umhüllung aus einem reißfesten Kunststoff auf der Basis von Polyimid, die mit dem Kupferband fest, dauerhaft und wasserdicht verbunden ist.

Zusammen mit dem Isolationsmantel sollen die erfindungsgemäß zu verwendenden Flachbandkabel nicht dicker als etwa 0,3 mm sein. Derart dünne Flachbandkabel können ohne Schwierigkeiten zwischen den Einzelglasscheiben in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebettet werden. Ihre Verklebung mit der äußeren Oberfläche der Glasscheibe stellt sicher, daß bei mechanischen Beanspruchungen des Anschlußkabels keine Kräfte auf die empfindliche Verbindungsstelle innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht ausgeübt werden. Ferner steht das Flachbandkabel wegen seiner sehr geringen Dicke auch bei der vorhandenen Kleberschicht nur so geringfügig über die äußere Glasoberfläche über, daß die Einbettung des Anschlußkabels in einen Elastomerrahmen und/oder in eine Kleberraupe ohne Schwierigkeiten möglich ist.

Der das Steckkontaktelement tragende Endabschnitt des Flachbandkabels kann grundsätzlich ohne feste Verbindung mit der Glasoberfläche ausgeführt sein. In zweckmäßiger Weiterbildung der Erfindung ist jedoch vorgesehen, das Steckkontaktelement bzw. den mit dem Steckkontaktelement versehenen Endabschnitt des Flachbandkabels ebenfalls mit der Glasoberfläche fest zu verbinden. Beispielsweise kann diese Verbindung mit Hilfe eines geeigneten Klebers erfolgen. Ebenfalls ist es gemäß einer besonders vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung möglich, eine unmittelbare feste Verbindung zwischen dem Steckkontaktelement bzw. dem dieses tragenden Endabschnitt und der Glasoberfläche durch Ultraschallöten oder gegebenenfalls mit Hilfe der Reibschweißtechnik herzustellen.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung besteht das mit dem Steckkontaktelement versehene Flachbandkabel aus einem vorgefertigten Bauteil, das bereits die endgültig erforderliche Länge aufweist und dessen für Anordnung auf der Außenseite der Glasscheibe bestimmter Abschnitt einerseits bereits mit dem Steckkontaktelement und andererseits auf einer Seite der Umhüllung mit einer geeigneten Kleberschicht versehen ist. Derartige vorgefertigte Anschlußkabel lassen sich mit minimalem Arbeitsaufwand bei der Herstellung der Verbundglasscheibe weiterverarbeiten.

Bei dem mit dem Flachbandkabel verbundenen Steckkontaktelement kann es sich grundsätzlich um ein beliebiges Stecker- oder Buchsenelement handeln, das sich für die Kontaktierung mit einem entsprechenden Gegenstück eignet. Während bei Heizscheiben hierfür üblicherweise Flachstecker Verwendung finden, kommen bei Antennenscheiben für diesen Zweck meist druckknopfartige Elemente zum Einsatz.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnungen.

Von den Zeichnungen zeigt, jeweils als Ausschnittszeichnung

Fig. 1 eine Ansicht einer mit einem Antennendraht versehenen Verbundglasscheibe;

Fig. 2 eine Schnittdarstellung entlang der Linie II-II in Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht einer mit Heizdrähten versehenen Verbundglasscheibe, und

Fig. 4 eine Schnittdarstellung entlang der Linie IV-IV in Fig. 3.

Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Verbundglasscheibe handelt es sich um eine Antennen­ windschutzscheibe, das heißt um eine Windschutzscheibe mit eingelegtem Antennendraht. Die Verbundglasscheibe umfaßt eine etwa 2 bis 3 mm dicke Einzelglasscheibe 1, die im eingebauten Zustand die zur Außenseite hin gewandte Glasscheibe bildet, sowie eine etwa 2 mm dicke Einzelglasscheibe 2, die im eingebauten Zustand dem Fahrgastraum zugewandt ist. Die beiden Einzelglasscheiben 1 und 2 sind durch eine etwa 0,8 mm dicke thermoplastische Folie 3, beispielsweise aus Polyvinylbutyral, miteinander verbunden. Die Windschutzscheibe ist für die Montage nach dem Klebeverfahren bestimmt. Zu diesem Zweck ist die Einzelglasscheibe 2 auf ihrer äußeren Oberfläche im Randbereich mit einer rahmenartigen Schicht 4 aus einer lichtundurchlässigen Einbrennfarbe versehen, durch die die dahinter liegende Kleberraupe vor UV-Strahlen geschützt wird, die eine Versprödung der Klebermasse bewirken würden.

Innerhalb der thermoplastischen Folie 3 ist ein etwa 0,15 mm dicker Metalldraht 6 angeordnet, der als Antenne für den Rundfunkempfang dienen soll. Der Antennendraht 6 kann in unterschiedlicher Form innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht angeordnet sein. Auch ist es für die Erfindung unerheblich, an welcher Stelle auf dem Scheibenumfang das Anschlußkabel aus der Umfangsfläche der Windschutzscheibe herausgeführt ist. Im dargestellten Beispiel ist das Anschlußkabel an der unteren Scheibenkante 7 in der Nähe einer seitlichen Ecke aus der Umfangsfläche der Verbundglasscheibe herausgeführt.

Das Anschlußkabel 10 besteht aus einem dünnen verzinnten Kupferband 11, das von einem Isolationsmantel 12 aus einem reißfesten Kunststoff, beispielsweise auf der Basis von Polyimid, umgeben ist. Der Isolationsmantel 12 ist dauerhaft und wasserdampfdiffusionsdicht mit dem Kupferband 11 verbunden. Die Verbindung zwischen dem Kupferband 11 und dem Antennendraht 6 liegt innerhalb der thermoplastischen Folie 3 zwischen den beiden Einzelglasscheiben 1 und 2. Zu diesem Zweck ist der äußerste Endabschnitt des Flachbandkabels 10 von dem Isolationsmantel 12 befreit und über eine Lötschicht 13 mit dem Antennendraht 6 verlötet.

Das Flachbandkabel 10 ist in radialer Richtung zur Kante 7 der Glasscheibe angeordnet. Die Glasscheibe 2 ist an dieser Stelle mit einem kleinen Randausschnitt 15 versehen. Auf diese Weise steht das Flachbandkabel 10, das um die Umfangsfläche 16 der Einzelglasscheibe 2 im Bereich des Randausschnitts 15 herumgelegt ist, nicht über die Umfangsfläche der Verbundglasscheibe über, so daß beispielsweise eine nachträgliche Kantenbearbeitung, wie das Entfernen überstehender Zwischenfolie, ohne Gefahr für das Anschlußkabel möglich ist.

Das Anschlußkabel 10 ist auf der äußeren, mit der Schicht 4 aus Einbrennfarbe versehenen Oberfläche der Einzelglasscheibe 2 mit der Glasscheibe 2 über eine Kleberschicht 18 fest und dauerhaft verklebt. Bei dem für diese Kleberschicht 18 verwendeten Kleber handelt es sich insbesondere um Selbstklebstoffe, die vom Hersteller der Anschlußkabel 10 auf den entsprechenden Oberflächenbereich des Anschlußkabels aufgebracht und durch eine abziehbare Folie geschützt werden. Bewährt haben sich Kleber auf der Basis von Isopren oder Acrylat.

Der äußerste Endabschnitt des Kupferbandes 11 ist nach teilweiser Entfernung des Isolationsmantels 12 mit einem die Form eines Druckknopf es aufweisenden Steckkontaktelement 20 verbunden, beispielsweise durch Vernieten, Verschweißen oder über eine Lötschicht 21. Die Kleberschicht 18 setzt sich bis unterhalb des Steckkontaktelements 20 fort, so daß die beim Ankuppeln oder beim Lösen des mit dem Steckkontaktelement 20 zusammenwirkenden Steckers auf das Steckkontaktelement ausgeübten mechanischen Kräfte keine Belastung für das dünne Kupferband 11 darstellen, sondern über die Kleberschicht 18 unmittelbar von der Glasoberfläche aufgenommen werden.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel können die Dicke von Kupferbandes 11 etwa 0,05 mm, die Breite b des Kupferbandes etwa 2 mm, die Breite B des Isolationsmantels 12 etwa 6 mm, die Länge 1 des innerhalb der thermoplastischen Zwischenschicht 3 liegenden Abschnitts des Anschlußkabels 10 etwa 10 bis 30 mm, und die Länge L des auf der Oberfläche der Einzelglasscheibe 2 durch die Kleberschicht 18 befestigten Abschnitts des Anschlußkabels 10 etwa 20 bis 40 mm betragen.

In Fig. 3 und 4 ist eine elektrisch beheizbare Verbundglasscheibe mit den erfindungsgemäßen Merkmalen dargestellt. Die Verbundglasscheibe umfaßt die beiden Einzelglasscheiben 24 und 25 sowie die thermoplastische Zwischenschicht 26, die die beiden Einzelglasscheiben 24, 25 miteinander verbindet. In der thermoplastischen Zwischenschicht 26 sind parallel zueinander verlaufende Heizdrähte 27 angeordnet, die in Sammelleiter 28 münden. Im dargestellten Fall bestehen die Sammelleiter 28 aus jeweils zwei dünnen verzinnten Kupferbändern 28′ und 28′′, zwischen denen die Enden der Heizdrähte 27 eingebettet sind.

Mit dem verzinnten Kupferband 28′′ ist das verzinnte Kupferband 30, das die Seele des mit einem Isolationsmantel 32 versehenen Flachbandkabels 31 bildet, über eine Lötschicht 33 verbunden. Es kann jedoch vorteilhaft sein, den Endabschnitt des Kupferbandes 30 zwischen den beiden verzinnten Kupferbändern 28′ und 28′′, das heißt in der Ebene der Heizdrähte 27 anzuordnen. Das Flachbandkabel 31 ist über die Umfangsfläche 37 auf die freie Oberfläche der Glasscheibe 24 geführt. Der auf der freien Oberfläche der Glasscheibe 24 angeordnete Abschnitt des Flachbandkabels 31 ist wiederum über eine Kleberschicht 34 fest und dauerhaft mit der Glasscheibe 24 verklebt.

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem bei einer Spannung von 12 Volt eine Heizstrom von beispielsweise 24 Ampere über die Anschlußkabel 31 geleitet wird, hat das Kupferband 30 zweckmäßigerweise eine Dicke von 0,06 bis 0,08 mm und eine Breite von 8 mm. Gegebenenfalls können auch mehrere Flachbandkabel 31 mit einem Sammelleiter 28 verbunden werden, so daß sich der Heizstrom auf mehrere Flachbandkabel aufteilt.

Das Steckkontaktelement 35, bei dem es sich in diesem Fall insbesondere um ein mit einer Kontaktzunge 39 versehenes Kontaktelement für den Anschluß an eine entsprechende Flachsteckbuchse handelt, kann wiederum über eine geeignete Kleberschicht mit der Oberfläche der Glasscheibe 24 fest verbunden sein. Statt dessen kann jedoch auch eine starre Lötverbindung zwischen dem Steckkontaktelement 35 und der Glasoberfläche vorgesehen sein. Eine solche direkte Lötverbindung zwischen dem Fuß 36 des Steckkontaktelements 35 bzw. dem mit dem Fuß 36 verbundenen Endabschnitt des Kupferbandes 30 und der Glasoberfläche kann mit Hilfe des Ultraschall-Lötens durchgeführt werden. Zu diesem Zweck wird zunächst die Glasoberfläche mit Hilfe eines an einen Ultraschallgeber angekoppelten Lötkolbens mit einem für derartige Zwecke bekannten Speziallot verzinnt, wodurch eine auf der Glasoberfläche fest haftende Lotschicht 38 gebildet wird. Danach wird das Steckkontaktelement 35 in einem zweiten Lötvorgang auf der Lotschicht 38 befestigt.

Eine andere Möglichkeit, das Steckkontaktelement unmittelbar auf der Glasoberfläche zu befestigen, besteht in der Anwendung der Reibschweißtechnik mit Ultraschallenergie. Zum Reibschweißen mit Ultraschall auf Glas eignen sich besonders gut duktile Metalle wie Weichaluminium. In diesem Fall muß also der Fuß des Steckkontaktelements aus diesem Metall bestehen, oder es muß eine Scheibe aus diesem Metall an dem Fuß befestigt sein. Mit Hilfe eines speziell geformten, das heißt der Form des Steckkontaktelements angepaßten Schweißkopfes (Sonotrode), der an einen Ultraschallgeber angekoppelt ist, wird das Steckkontaktelement erfaßt und unter Druck auf die Glasoberfläche aufgerieben, wobei eine intensive Verschweißung mit der Glasoberfläche erfolgt.

Claims (11)

1. Verbundglasscheibe, insbesondere Autoglasscheibe, aus wenigstens zwei Einzelglasscheiben und einer diese miteinander verbindenden thermoplastischen Zwischenschicht, mit einem oder mehreren in der thermoplastischen Zwischenschicht eingebetteten Metalldrähten und mit wenigstens einem mit dem Metalldraht oder den Metalldrähten in elektrischer Verbindung stehenden Anschlußkabel, das am Ende mit einem Steckkontaktelement versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußkabel (10; 31) als mit einem Isolationsmantel (12; 32) versehenes Flachbandkabel ausgebildet ist, dessen einer Endabschnitt zwischen den Einzelglasscheiben (1, 2; 24, 25) mit dem Metalldraht (6) oder den Metalldrähten (27) verbunden und in der thermoplastischen Zwischenschicht (3; 26) eingebettet ist, das um die Umfangsfläche (16; 37) einer Einzelglasscheibe (2; 24) in Kontakt mit dieser herumgeführt ist, und daß der andere Endabschnitt des Anschlußkabels (10; 31) auf der Außenseite der Glasscheibe (2; 24) mit dieser verklebt ist.

2. Verbundglasscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Anschlußkabel (10; 31) aus einem verzinnten Kupferband mit einer Dicke von 0,01 bis 0,08 mm und einer Breite von 2 bis 16 mm und einem Isolationsmantel aus einem reißfesten Kunststoff auf der Basis von Polyimid besteht.

3. Verbundglasscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke des Anschlußkabels (10; 31) einschließlich des Isolationsmantels kleiner als 0,3 mm ist.

4. Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Kleberschicht (18; 34) für die Verklebung des äußeren Endabschnitts des Anschlußkabels (10; 31) mit der Außenseite der Glasscheibe (2; 24) aus einem Klebstoff auf der Basis von Acrylat, Silikonkautschuk oder Polysiloxan besteht.

5. Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Anschlußkabel verbundene Steckkontaktelement als solches keine feste Verbindung zur Glasoberfläche aufweist.

6. Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Anschlußkabel (10) verbundene Steckkontaktelement (20) als solches über eine Kleberschicht (18) mit der Oberfläche der Glasscheibe (2) verbunden ist.

7. Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Anschlußkabel (31) verbundene Steckkontaktelement (35) über eine auf die Glasoberfläche aufgebrachte Lötschicht (38) unmittelbar mit der Oberfläche der Glasscheibe (24) verlötet ist.

8. Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Anschlußkabel verbundene Steckkontaktelement durch eine Reibschweißverbindung mit der Oberfläche der Glasscheibe verbunden ist.

9. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß vorgefertigte, die erforderliche Länge aufweisende, mit einem Steckkontaktelement und einer Kleberschicht versehene Flachband-Anschlußkabel verwendet werden.

10. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckkontaktelement mit Hilfe der Ultraschall-Löttechnik mit der Glasoberfläche verbunden wird.

11. Verfahren zur Herstellung einer Verbundglasscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Steckkontaktelement mit Hilfe der Ultraschall-Reibschweißtechnik mit der Glasoberfläche verbunden wird.