JP2021164072A - 車両用窓ガラス - Google Patents

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Abstract

【課題】デフォッガの配置領域とアンテナの受信性能の両方を確保すること。【解決手段】ガラス板と、デフォッガと、第1アンテナとを備え、デフォッガは、複数のヒータ線条と、複数のヒータ線条よりも下方又は上方に位置する導線と、複数のヒータ線条及び導線に給電する複数のバスバーとを有し、第1アンテナは、複数のヒータ線条のうち導線と垂直方向に隣り合う第1ヒータ線条と、導線との間にある第1領域に配置され、第1領域の垂直方向の幅は、複数のヒータ線条のうち垂直方向に隣り合う2本のヒータ線条の間の間隔よりも広く、第1アンテナは、給電用の給電電極と、アース用のアース電極と、給電電極に電気的に接続される給電側エレメントとを有し、給電側エレメントは、給電側垂直エレメントと給電側第1水平エレメントとを含むL字状エレメントを有する、車両用窓ガラス。【選択図】図1

Description

本開示は、車両用窓ガラスに関する。
従来、デフォッガの最下部の加熱線条とワイパーブレードの停止位置にある凍結防止用のワイパーデアイサーの加熱線条との間に水平補助エレメントを設けることで、デフォッガの周辺余白部に設けられたアンテナの受信感度を向上させる技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。
特開2009−159318号公報
しかしながら、従来の技術では、アンテナがデフォッガの周辺余白部に設けられているので、デフォッガを配置する領域を拡げると、所定周波数帯の電波を好適に受信するアンテナを配置する領域が狭くなる。その結果、デフォッガの配置領域とアンテナの受信性能の両方を確保することが難しかった。
本開示は、デフォッガの配置領域とアンテナの受信性能の両方を確保可能な車両用窓ガラスを提供する。
本開示は、
車体後部の窓枠に取り付けられる車両用窓ガラスであって、
ガラス板と、
前記ガラス板に設けられる通電加熱式のデフォッガと、
前記ガラス板に設けられ、水平偏波を受信する第1アンテナとを備え、
前記車両用窓ガラスを前記窓枠に取り付けた状態で平面視したとき、水平面に平行な方向を水平方向とし、前記水平方向に直角な方向を垂直方向と定義すると、
前記デフォッガは、
前記水平方向に延在し、前記垂直方向に並んで配置される複数のヒータ線条と、
前記複数のヒータ線条よりも下方又は上方に位置する導線と、
前記ガラス板の前記水平方向での両端側において前記垂直方向に延在し、前記複数のヒータ線条及び前記導線に給電する第1バスバー及び第2バスバーとを有し、
前記第1アンテナは、前記複数のヒータ線条のうち前記導線と前記垂直方向に隣り合う第1ヒータ線条と、前記導線との間にある第1領域に配置され、
前記第1領域の前記垂直方向の幅は、前記複数のヒータ線条のうち前記垂直方向に隣り合う2本のヒータ線条の間の間隔よりも広く、
前記第1アンテナは、
給電用の給電電極と、
アース用のアース電極と、
前記給電電極に電気的に接続される給電側エレメントとを有し、
前記給電側エレメントは、前記垂直方向に延伸する給電側垂直エレメントと、前記水平方向に平行な第1方向に延伸する給電側第1水平エレメントとを含むL字状エレメントを有する、車両用窓ガラスを提供する。
本開示によれば、デフォッガの配置領域とアンテナの受信性能の両方を確保可能な車両用窓ガラスを提供できる。
一実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を平面視で示す図である。 アンテナの第1変形例を示す平面図である。 アンテナの第2変形例を示す平面図である。 アンテナの第3変形例を示す平面図である。 アンテナの第4変形例を示す平面図である。 アンテナの第5変形例を示す平面図である。 アンテナの第6変形例を示す平面図である。 アンテナ利得の実測時に使用した車両用窓ガラスを平面視で示す図である。
以下、図面を参照して、本開示に係る実施形態について説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。X軸に平行な方向(X軸方向)、Y軸に平行な方向(Y軸方向)、Z軸に平行な方向(Z軸方向)は、それぞれ、ガラス板の左右方向(横方向)、ガラス板の上下方向(縦方向)、ガラス板の表面に直角な方向(法線方向とも称する)を表す。X軸方向とY軸方向とZ軸方向は、互いに直交する。
本実施形態における車両用窓ガラスとして、車両の後部に取り付けられるリアガラスが好適である。
図1は、一実施形態における車両用窓ガラスの一構成例を平面視で示す図である。図1に示す窓ガラス101は、車体後部の窓枠に取り付けられる車両用窓ガラスの一例である。図1は、窓ガラス101のガラス板60のガラス面に対して平面視したときの図であり、車体後部の窓枠71に取り付けられた窓ガラス101を車内側からの視点(車内視)で示す。窓ガラス101の平面視は、ガラス板60の平面視と同義である。以降、図1に示す窓ガラス101について、図8に示す窓ガラス102も参照しながら説明する。
窓ガラス101を窓枠71に取り付けた状態で平面視したとき、水平面に平行な方向を"水平方向Hd"と定義し、水平方向Hdに直交する方向を"垂直方向Vd"と定義する。図1に示す例では、水平方向Hdは、X軸方向(より具体的には、車両の車幅方向)に対応し、垂直方向Vdは、Y軸方向(より具体的には、車両の上下方向)に対応する。
図1において、正のX軸方向は、水平方向Hdに平行で且つ左バスバー31の側から右バスバー32の側へ向かう方向である第1方向の一例であり、負のX軸方向は、第1方向とは反対向きの第2方向の一例である。また、図1において、正のY軸方向は、第1方向に直交する第3方向の一例である。負のY軸方向は、第3方向とは反対向きの第4方向の一例である。
中心仮想線80は、ガラス板60の平面視において、ガラス板60をX軸方向に二分するようにY軸方向に延伸する線である。例えば、中心仮想線80は、ガラス板60の平面視においてガラス板60の線対称となる軸ともいえる。図1において、ガラス板60を中心仮想線80によって第1ガラス領域と第2ガラス領域に分けたとき、左領域81は、第1ガラス領域の一例であり、右領域82は、第2ガラス領域の一例である。
窓枠71は、例えば、車体後部に設けられる開口部を形成する金属のフランジである。窓枠71は、垂直方向Vdで対向する上枠71a及び下枠71dと、水平方向Hdで対向する右枠71c及び左枠71bとを有する。なお、窓枠71は、樹脂製のフランジでもよい。
窓ガラス101は、主な構成として、ガラス板60と、デフォッガ30と、アンテナ1とを備える。
ガラス板60は、車両の窓用のガラス板の一例であり、窓枠71に固定される。ガラス板60は、平面視において略四角形の外形形状を有する。ガラス板60の外縁は、垂直方向Vdで対向する上縁61a及び下縁61dと、水平方向Hdで対向する右縁61c及び左縁61bとを含む。窓ガラス101を窓枠71に取り付けた状態で平面視すると、上枠71a,下枠71d,右枠71c及び左枠71bは、それぞれ、上縁61a,下縁61d,右縁61c及び左縁61bの内側に位置する。
デフォッガ30は、ガラス板60に設けられる導電体の一例である。図1に示す窓ガラス101の例では、デフォッガ30は、ガラス板60に設けられる通電加熱式のデフォッガの一例であり、ガラス板60の曇りを除去する導体パターンである。デフォッガ30は、ガラス板60を加熱する加熱部材33と、加熱部材33に給電する複数のバスバーとを有する。
加熱部材33は、左バスバー31と右バスバー32との間に配置され、且つ、左バスバー31及び右バスバー32を介して電圧が印加されることでガラス板60を加熱する。ガラス板60が加熱されることで、ガラス板60の曇りが除去される。図1に示す例では、加熱部材33は、水平方向Hdに沿って延在し且つ垂直方向Vdに並んで配置される複数のヒータ線33a〜33lを有する。
本実施形態では、互いに並走するように水平方向Hdに延在する12本のヒータ線33a〜33lと、12本のヒータ線33a〜33lに接続された一対のバスバー(左バスバー31及び右バスバー32)とが、ガラス板60に設けられている。左バスバー31は、第1バスバーの一例であり、右バスバー32は、第2バスバーの一例である。左バスバー31と右バスバー32との間に電圧が印加されることによって、12本のヒータ線33a〜33lが通電して発熱するので、ガラス板60の曇りが除去される。
12本のヒータ線33a〜33lは、左バスバー31と右バスバー32との間に接続された導体パターンであり、垂直方向Vdに並んで配置されている。ヒータ線33aは、複数のヒータ線33a〜33lのうちで最も下方に位置する線条導体である。ヒータ線33bは、垂直方向Vdにヒータ線33aの少なくとも一部と隣り合う線条導体である。ヒータ線33cは、垂直方向Vdにヒータ線33bと隣り合う線条導体である。ヒータ線33bは、垂直方向Vdにおいて、ヒータ線33aの少なくとも一部とヒータ線33cとの間に位置する。
左バスバー31及び右バスバー32は、ガラス板60の水平方向Hdでの両端側において垂直方向Vdに延在する帯状電極であり、ヒータ線33a〜33lに給電する。左バスバー31は、デフォッガ30の左縁61b側においてガラス板60の上下方向に延在する導体パターンである。右バスバー32は、デフォッガ30の右縁61c側においてガラス板60の上下方向に延在する導体パターンである。
加熱部材33は、図8に示す窓ガラス102と同様に、複数のヒータ線のうち少なくとも2本のヒータ線を短絡する複数の短絡線を有してもよい。図8に示す例では、第1短絡線34、第2短絡線35及び第3短絡線36が示されており、ガラス板60の平面視において、第1短絡線34及び第3短絡線36は、第2短絡線35に関して対称の位置に配置されている。
第1短絡線34は、ヒータ線33aを除く複数のヒータ線33b〜33k(図1の場合、33b〜33l)のうち、ヒータ線33b及びヒータ線33cを含む少なくとも2本のヒータ線を短絡する。図8に示す例では、第1短絡線34は、ヒータ線33bからヒータ線33kまでを短絡する線条エレメントであり、一方の端部がヒータ線33bに位置し、他方の端部がヒータ線33kに位置する。第1短絡線34は、垂直方向Vdに延在する導体パターンであり、ヒータ線33aを除く複数のヒータ線33b〜33k(図1の場合、33b〜33l)のうち、ヒータ線33b及びヒータ線33cを含む少なくとも2本のヒータ線と交差する。第3短絡線36は、第1短絡線34と同じ構成でも異なる構成でもよいが、同じ構成を有することが好ましい。
第2短絡線35は、ヒータ線33aを除く複数のヒータ線33b〜33k(図1の場合、33b〜33l)のうち、ヒータ線33b及びヒータ線33cを含む少なくとも2本のヒータ線を短絡する。図8に示す例では、第2短絡線35は、ヒータ線33bからヒータ線33kまでを短絡する線条エレメントであり、一方の端部がヒータ線33bに位置し、他方の端部がヒータ線33kに位置する。第2短絡線35は、垂直方向Vdに延在する導体パターンであり、ヒータ線33aを除く複数のヒータ線33b〜33k(図1の場合、33b〜33l)のうち、ヒータ線33b及びヒータ線33cを含む少なくとも2本のヒータ線と交差する。なお、図8に示す例では、第2短絡線35が中心仮想線80と重なるように垂直方向Vdに延在する。
デフォッガ30内に各短絡線を設ける場合において、左バスバー31から第1短絡線34までの水平方向Hdの間隔をP1、第1短絡線34から第2短絡線35までの水平方向Hdの間隔をP2、第2短絡線35から第3短絡線36までの水平方向Hdの間隔をP3、第3短絡線36から右バスバー32までの水平方向Hdの間隔をP4、アンテナ1が受信する所定周波数帯Wの空気中の波長をλ、ガラス板の波長短縮率をk、とする。このとき、間隔P1、P2、P3およびP4は、いずれも、(λ/2)×k×Nとならないように設定されてもよい(Nは、1以上の整数)。間隔P1〜P4がこのように設定されることで、デフォッガ30における所定周波数帯Wの定在波の発生を抑制できる。
図1において、ヒータ線33aは、ガラス板60の車外側の表面を、回転軸201を中心に移動する不図示のワイパーが待機するエリアに設けられることで、当該エリアに待機するワイパーに付着した氷雪を溶融するワイパーデアイサーとして機能する。ヒータ線33aは、複数のヒータ線条(この例では、複数のヒータ線33b〜33l)よりも下方に位置する導線の一例である。導線の少なくとも一部は、線幅がヒータ線条と同じでも、異なってもよい(細くても太くてもよい)。なお、ワイパーが待機するエリア(停止位置付近)が、窓ガラス101を窓枠71に取り付けた状態で平面視したときに上方にある場合、デフォッガ30の最も上方にあるヒータ線がワイパーデアイサーとして備えられてもよい。また、ヒータ線33aは、上記のワイパーデアイサーとしての機能を与えるために備えられる場合に限られない。例えば、ヒータ線33aは、ワイパーの待機位置から離れた位置に配置されてもよいし、ワイパーの無い車両のデフォッガ30の一部として配置されてもよい。
ガラス板60は、可視光を透過する透過領域51を有する。透過領域51の外側には、可視光を遮光する遮光膜50が設けられている。遮光膜50は、ガラス板60の外周縁部に設けられており、遮光膜50の内縁50aの内側に、透過領域51がある。遮光膜50は、平面視において、デフォッガ30の一部(左バスバー31の少なくとも一部、右バスバー32の少なくとも一部及びヒータ線33a〜33lの各々の一部)と、ガラス板60の厚さ方向で重複する。遮光膜50は、平面視において、アンテナ1の少なくとも一部及びアンテナ2の少なくとも一部と、ガラス板60の厚さ方向で重複してもよい。遮光膜50の具体例として、黒色セラミックス膜等のセラミックスが挙げられる。ガラス板60の平面視で遮光膜50と重複する部分が存在する場合、窓ガラス101を車外側から見ると、その重複する部分が視認しにくくなる。よって、窓ガラス101や車両のデザイン性が向上する。
アンテナ1は、第1アンテナの一例であり、ガラス板60に設けられるガラスアンテナである。アンテナ1は、図1、図8に示す形態では、ヒータ線33aとヒータ線33bとの間にある第1領域83に、ヒータ線などの他の導体線と物理的に接しないように配置されている。ヒータ線33bは、複数のヒータ線条のうち、それらの複数のヒータ線条よりも下方に位置する導線(この例では、ヒータ線33a)と垂直方向に隣り合う第1ヒータ線条の一例である。この例では、アンテナ1は、デフォッガ30内の右下領域である第1領域83に設けられる導体パターンであり、他の導体線(ヒータ線33a,33b及び右バスバー32など)との間に間隔を空けて配置されている。
第1領域83の垂直方向Vdの幅Aは、複数のヒータ線33b〜33lのうち垂直方向Vdに隣り合う2本のヒータ線の間の間隔Bよりも広い。図1、図8に示す例では、間隔Bは、ヒータ線33bとヒータ線33cとの間の垂直方向Vdにおける距離であるが、複数のヒータ線33b〜33lのうち他の隣り合う任意の2本のヒータ線の間の間隔でもよい。幅Aは、例えば、第1領域83の垂直方向Vdの最大幅である。
アンテナ1は、所定周波数帯Wの電波を受信可能に形成されており、その所定周波数帯Wにおける周波数で共振する。例えば、アンテナ1は、水平偏波を受信可能に形成され、周波数が300MHz〜3GHzのUHF(Ultra High Frequency)帯の電波を受信可能に形成されている。UHF帯の電波には、470MHz〜720MHzの地上デジタルテレビ放送波、DAB規格のLバンド(1452MHz〜1492MHz)の電波などが含まれる。
アンテナ1は、垂直偏波を受信可能に形成されてもよく、周波数が30MHz〜300MHzのVHF(Very High Frequency)帯の電波を受信可能に形成されてもよい。VHF帯の電波には、DAB(Digital Audio Broadcast)規格のバンドIII(174MHz〜240MHz)の電波、FM放送波などが含まれる。
アンテナ1は、主な構成として、給電用の給電電極41と、アース用のアース電極42と、給電電極41に電気的に接続される給電側エレメント10とを有する。アンテナ1は、給電電極41とアース電極42とを有する双極アンテナである。
給電電極41は、不図示の給電ラインの一端に電気的に接続される給電部であり、図1、図8に示す形態では、第1領域83に配置されている。給電ラインの他端は、受信機等の車体側機器に電気的に接続される。この例では、給電電極41は、矩形状に形成された導体パターンである。給電電極41の形状は、円形や他の多角形などの他の形状でもよい。
例えば、給電電極41は、導電性金属を含有するペースト(例えば、銀ペースト等)を、ガラス板60の表面にプリントして焼き付けることによって形成されてもよく、金属板(金属箔)で形成されてもよい。デフォッガ30、アース電極42等の他の電極及び給電側エレメント10等の他のエレメントも、給電電極41と同様の形状や形成方法で、形成されてもよい。
アース電極42は、給電電極41に近接して配置され、図1、図8に示す形態では、第1領域83に配置されている。アース電極42は、例えば、給電電極41に実装される不図示のアンプのグランド電極が電気的に接続される。アース電極42は、車体(金属ボディ)に電気的に接続されることで、車体にアースされてもよい。
給電電極41及びアース電極42は、この例では、第1領域83の中心仮想線80寄りに配置されている。アース電極42は、給電電極41との間に間隔を空けて配置されている。この例では、給電電極41とアース電極42は、水平方向Hdに互いに並んでいるが、水平方向Hdに対して傾斜した方向又は垂直方向Vdに互いに並んでいてもよい。例えば、給電電極41及びアース電極42は、給電側エレメント10よりもヒータ線33aの近くに位置する。
給電側エレメント10は、給電電極41に電気的に接続されるL字状エレメント13を有するアンテナエレメントであり、第1領域83に配置されている。L字状エレメント13は、垂直方向Vdに延伸する給電側垂直エレメント11と、水平方向Hdに平行な第1方向に延伸する給電側第1水平エレメント12とを含み、給電側垂直エレメント11と給電側第1水平エレメント12によってL字状に形成されている。
給電側垂直エレメント11は、給電電極41に電気的に接続されるアンテナエレメントである。この例では、給電側垂直エレメント11は、給電電極41に接続点aで直接接続され、給電電極41との接続点aから正のY軸方向の側の端部bまで正のY軸方向に直線的に延伸する線条パターンである。
給電側第1水平エレメント12は、給電電極41に電気的に接続されるアンテナエレメントである。この例では、給電側第1水平エレメント12は、給電側垂直エレメント11の給電電極41の側とは反対側の端部bに接続され、端部bから正のX軸方向の側の開放端cまで正のX軸方向に直線的に延伸する線条パターンである。給電側第1水平エレメント12は、給電側垂直エレメント11のエレメント長よりも長いエレメント長を有する。
また、給電側エレメント10は、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、給電側第1水平エレメント12に沿って水平方向Hdに平行な第1方向に延伸する給電側第2水平エレメント14を有してもよい。給電側第2水平エレメント14は、給電電極41に電気的に接続されるアンテナエレメントであり、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、給電側垂直エレメント11に接続点dで直接接続される。例えば、給電側第2水平エレメント14は、給電側垂直エレメント11との接続点dから正のX軸方向の側の開放端eまで正のX軸方向に直線的に延伸する線条パターンである。この例では、給電側第2水平エレメント14は、給電側第1水平エレメント12の負のY軸方向の側で給電側第1水平エレメント12に対して平行に延伸する。給電側第2水平エレメント14は、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、給電側垂直エレメント11ではなく、給電電極41に直接接続されてもよい。図1のように、給電側第2水平エレメント14は、給電側第1水平エレメント12のエレメント長よりも短いエレメント長を有するが、図8のように、給電側第1水平エレメント12のエレメント長以上のエレメント長を有してもよい。
さらに、給電側エレメント10は、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、L字状エレメント13又は給電電極41に接続され、給電側第1水平エレメント12が延伸する方向とは反対向きの第2方向に延伸する給電側第3水平エレメント15を有してもよい。給電側第3水平エレメント15は、給電電極41に電気的に接続されるアンテナエレメントであり、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、L字状エレメント13に直接接続される。例えば、給電側第3水平エレメント15は、給電側垂直エレメント11の給電電極41の側とは反対側の端部bに接続され、端部bから負のX軸方向の側の開放端fまで負のX軸方向に直線的に延伸する線条パターンである。この例では、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、給電側第3水平エレメント15は、給電側第1水平エレメント12と同一直線上にあるが、必ずしも同一直線上になくてもよい。給電側第3水平エレメント15は、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、端部bではなく、給電側垂直エレメント11の中間部分(接続点aと端部bの間の部分)又は給電電極41に直接接続されてもよい。給電側第3水平エレメント15は、給電側第1水平エレメント12のエレメント長よりも短いエレメント長を有するが、給電側第1水平エレメント12のエレメント長以上のエレメント長を有してもよい。
図1に示す形態のアンテナ1において、給電電極41及びアース電極42は、給電側第1水平エレメント12及び給電側第3水平エレメント15に対して、窓枠71のうちアンテナ1から最も近い窓枠部分(この例では、下枠71d)の側に位置する。
このように、図1、図8に示す形態では、アンテナ1は、水平方向Hdに延伸する給電側第1水平エレメント12を含んでいるので、特に水平偏波(例えば、地上デジタルテレビ放送波)を受信する際のアンテナ1のアンテナ利得が向上し、水平偏波を感度良く受信できる。アンテナ1は、図1に示すように、例えば、水平方向Hdの最大外形幅が垂直方向Vdの最大外形幅よりも長いと、水平偏波をより感度良く受信できる。
また、図1、図8に示す形態では、アンテナ1は、デフォッガ30内の第1領域83に配置されているので、アンテナがデフォッガの外側の領域に配置されている形態(例えば、特許文献1に示す形態)に比べて、デフォッガ30による防曇領域を容易に拡大できる。つまり、図1、図8に示す形態では、アンテナ1が配置される第1領域83は、最も外側のヒータ線33aと、ヒータ線33aよりも内側のヒータ線33bとの間にあるので、ヒータ線33aを下縁61dに近づけて、デフォッガ30による防曇領域を容易に拡大できる。また、図1、図8に示す形態では、アンテナ1がデフォッガ30内の第1領域83に配置されているので、ヒータ線33lを上縁61aに、左バスバー31を左縁61bに、又は右バスバー32を右縁61cに近づけるいずれの方法でも、デフォッガ30による防曇領域を容易に拡大できる。さらに、窓ガラス101が窓枠71に取り付けられた状態では、ヒータ線33aは、アンテナ1と下枠71dとの間に位置するので、アンテナ1と金属の窓枠71との近接による、アンテナ1のアンテナ利得の低下を抑制できる。
このように、図1、図8に示す形態によれば、デフォッガ30の配置領域とアンテナ1の受信性能の両方を確保できる。
ところで、アンテナ1が受信する所定周波数帯Wの電波の空気中の波長をλ、ガラス板の波長短縮率をk、とする。このとき、給電電極41からL字状エレメント13を経由して給電側エレメント10の開放端cに至るまでのエレメント長Lは、(1/4)×λ×k以上(1/2)×λ×k以下であると、所定周波数帯W(例えば、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯)のアンテナ利得が向上する。図1に示す例では、エレメント長Lは、給電側垂直エレメント11のエレメント長(接続点aから端部bまで)と給電側第1水平エレメント12のエレメント長(端部bから開放端cまで)との和である。所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、エレメント長Lは、(11/40)×λ×k以上(19/40)×λ×k以下が好ましく、(12/40)×λ×k以上(18/40)×λ×k以下がより好ましい。エレメント長Lが(1/4)×λ×k未満であると、(1/4)×λ×k以上の場合に比べて、所定周波数帯Wのアンテナ利得が低下しやすい。エレメント長Lが(1/2)×λ×kを超えると、(1/2)×λ×k以下の場合に比べて、アンテナ1が大きくなり、第1領域83への配置が難しくなるおそれがある。
また、所定周波数帯Wの中心周波数における電波の空気中の波長をλとする。このとき、所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、エレメント長Lは、(1/4)×λ×k以上(1/2)×λ×k以下が好ましく、(11/40)×λ×k以上(19/40)×λ×k以下がより好ましく、(12/40)×λ×k以上(18/40)×λ×k以下がさらに好ましい。
例えば、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯(470MHz〜710MHz)の中心周波数590MHzにおける電波の空気中の波長λは、508mmである。したがって、k=0.64とすると、エレメント長Lを81mm以上162mm以下に調整すると、アンテナ利得が向上する。
なお、所定周波数帯Wの電波の空気中の波長λは、所定周波数帯Wに含まれる任意の波長であればよい。例えば、所定周波数帯Wが地上デジタルテレビ放送波の周波数帯の場合、λは422mm以上638mm以下の範囲における任意の値を取り得る。空気中の波長λは、真空中の波長λと同じ値としてもよい。空気中の波長λは、真空中の波長λと同じ値としてもよい。
アンテナ1が給電側第2水平エレメント14を有する場合、給電電極41から給電側第2水平エレメント14を経由して給電側エレメント10の開放端eに至るまでのエレメント長Lは、(1/4)×λ×k以上(1/2)×λ×k以下であると、所定周波数帯W(例えば、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯)のアンテナ利得が向上する。図1、図8に示す例では、エレメント長Lは、給電側垂直エレメント11の一部のエレメント長(接続点aから接続点dまで)と給電側第2水平エレメント14のエレメント長(接続点dから開放端eまで)との和である。所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、エレメント長Lは、(11/40)×λ×k以上(19/40)×λ×k以下が好ましく、(12/40)×λ×k以上(18/40)×λ×k以下がより好ましい。エレメント長Lが(1/4)×λ×k未満であると、(1/4)×λ×k以上の場合に比べて、所定周波数帯Wのアンテナ利得が低下しやすい。エレメント長Lが(1/2)×λ×kを超えると、(1/2)×λ×k以下の場合に比べて、アンテナ1が大きくなり、第1領域83への配置が難しくなるおそれがある。
また、所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、エレメント長Lは、(1/4)×λ×k以上(1/2)×λ×k以下が好ましく、(11/40)×λ×k以上(19/40)×λ×k以下がより好ましく、(12/40)×λ×k以上(18/40)×λ×k以下がさらに好ましい。
給電電極41から給電側第3水平エレメント15を経由して給電側エレメント10の開放端fに至るまでのエレメント長Lは、(1/8)×λ×k以上(1/4)×λ×k以下であると、所定周波数帯W(例えば、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯)のアンテナ利得が向上する。図1、図8に示す例では、エレメント長Lは、給電側垂直エレメント11のエレメント長(接続点aから端部bまで)と給電側第3水平エレメント15のエレメント長(端部bから開放端fまで)との和である。所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、エレメント長Lは、(11/80)×λ×k以上(19/80)×λ×k以下が好ましく、(12/80)×λ×k以上(18/80)×λ×k以下がより好ましい。エレメント長Lが(1/8)×λ×k未満であると、(1/8)×λ×k以上の場合に比べて、所定周波数帯Wのアンテナ利得が低下しやすい。エレメント長Lが(1/4)×λ×kを超えると、(1/4)×λ×k以下の場合に比べて、アンテナ1が大きくなり、第1領域83への配置が難しくなるおそれがある。
また、所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、エレメント長Lは、(1/8)×λ×k以上(1/4)×λ×k以下が好ましく、(11/80)×λ×k以上(19/80)×λ×k以下がより好ましく、(12/80)×λ×k以上(18/80)×λ×k以下がさらに好ましい。
アンテナ1は、図8に示す窓ガラス102のように、アース電極42に電気的に接続されるアース側エレメント20を有してもよい。アース側エレメント20を追加することによって、アンテナ1のアンテナ利得は向上する。アース側エレメント20は、第1領域83に配置されたグランドエレメントである。
図8に示すアース側エレメント20は、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、水平方向Hdに延伸するアース側水平エレメント21を有してもよい。アース側水平エレメント21は、アース電極42に電気的に接続されるグランドエレメントであり、アンテナ1のアンテナ利得を確保するため、アース電極42に接続点gで直接接続される。例えば、アース側水平エレメント21は、アース電極42との接続点gから正のX軸方向の側の開放端hまで正のX軸方向に直線的に延伸する線条パターンである。この例では、アース側水平エレメント21は、給電側第2水平エレメント14の負のY軸方向の側で給電側第2水平エレメント14に対して平行に延伸する。アース側水平エレメント21の長さは、給電側第1水平エレメント12よりも短いが、給電側第1水平エレメント12以上でもよい。
図8において、アース電極42からアース側水平エレメント21を経由してアース側エレメント20の開放端hに至るまでのエレメント長Lは、(1/8)×λ×k以上(1/4)×λ×k以下であると、所定周波数帯W(例えば、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯)のアンテナ利得が向上する。図8に示す例では、エレメント長Lは、アース側水平エレメント21のエレメント長(接続点gから開放端hまで)に等しい。所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、エレメント長Lは、(11/80)×λ×k以上(19/80)×λ×k以下が好ましく、(12/80)×λ×k以上(18/80)×λ×k以下がより好ましい。エレメント長Lが(1/8)×λ×k未満であると、(1/8)×λ×k以上の場合に比べて、所定周波数帯Wのアンテナ利得が低下しやすい。エレメント長Lが(1/4)×λ×kを超えると、(1/4)×λ×k以下の場合に比べて、アンテナ1が大きくなり、第1領域83への配置が難しくなるおそれがある。
また、所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、エレメント長Lは、(1/8)×λ×k以上(1/4)×λ×k以下が好ましく、(11/80)×λ×k以上(19/80)×λ×k以下がより好ましく、(12/80)×λ×k以上(18/80)×λ×k以下がさらに好ましい。
図1、図8において、加熱部材33のヒータ線33bとアンテナ1との間隔Cは、3mm以上であると、所定周波数帯W(例えば、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯)のアンテナ利得が向上する。図1に示す例では、間隔Cは、加熱部材33のヒータ線33bと、給電側第1水平エレメント12と給電側第3水平エレメント15との少なくとも一方との最短距離である。所定周波数帯Wのアンテナ利得を向上させる点で、間隔Cは、10mmが好ましく、20mm以上がより好ましく、40mm以上がさらに好ましい。間隔Cが3mm未満であると、3mm以上の場合に比べて、所定周波数帯Wのアンテナ利得が低下しやすい。間隔Cの上限は特に限定されないが、例えば間隔Cが100mmを超えると、アンテナ1がヒータ線33bから離れすぎるため、第1領域83への配置が難しくなるおそれがある。なお、間隔Cの好ましい範囲は、アンテナ1と同様に、アンテナ2においても適用できる。つまり、アンテナ2において、間隔Cは、加熱部材33のヒータ線33bと、給電側第1水平エレメント212と給電側第3水平エレメント215との少なくとも一方との最短距離でもある。
ヒータ線33aは、ヒータ線33bに接続される第1ヒータ端33aaと、右バスバー32に接続される第2ヒータ端33abとを有する。これにより、アンテナ1は、ヒータ線33aとヒータ線33bと右バスバー32とによって囲まれる第1領域83に配置されるので、金属の窓枠71(特に、下枠71d)とアンテナ1との電気的な干渉を低減でき、アンテナ1のアンテナ利得の低下を抑制できる。第1ヒータ端33aaは、ヒータ線33bではなく、左バスバー31に接続されてもよい。第2ヒータ端33abは、右バスバー32ではなく、ヒータ線33bに接続されてもよい。
また、この例では、給電電極41及びアース電極42は、給電側エレメント10の開放端cと回転軸201との間に位置しており、回転軸201と近接している。これにより、ワイパーを覆うカバーと給電電極41に実装されるアンプを覆うカバーとを一体化できるため、カバー部品の削減が可能となる。
窓ガラス101、102は、ガラス板60に設けられるアンテナ2を更に備えてもよい。アンテナ2は、第2アンテナの一例であり、デフォッガ30の外側に設けられるガラスアンテナである。窓ガラス101、102が、アンテナ1とアンテナ2を備え、かつ、アンテナ1とアンテナ2が同じ所定周波数帯Wの電波を受信可能な場合、アンテナ1とアンテナ2を、2チャンネルのダイバーシティアンテナとして利用できる。
アンテナ2は、この例では、ヒータ線33aから水平方向Hdに延伸する仮想線85とデフォッガ30のヒータ線33bとの間に挟まれる第2領域84に、ヒータ線などの他の導体線と物理的に接しないように配置されている。仮想線85は、例えば、ヒータ線33aのうち負のY軸方向で最も外側の線部分から、負のX軸方向に伸びる仮想的な延長線である。この例では、アンテナ2は、デフォッガ30内の左下領域である第2領域84に設けられる導体パターンであり、他の導体線(ヒータ線33a,33b及び左バスバー31など)との間に間隔を空けて配置されている。
図1、図8に示す形態では、第2領域84は、デフォッガ30の外側の領域であるが、第1領域83と同様に、デフォッガ30の内側の領域でもよい。例えば、ヒータ線33aの第1ヒータ端33aaが、左バスバー31に導通可能に接続されてもよい。これにより、アンテナ2は、ヒータ線33aと、ヒータ線33bと、左バスバー31とによって囲まれるので、金属の窓枠71(特に、下枠71d)とアンテナ2との電気的な干渉を低減でき、アンテナ2のアンテナ利得の低下を抑制できる。
アンテナ2は、所定周波数帯の電波を受信可能に形成されており、その所定周波数帯における周波数で共振する。例えば、アンテナ2は、水平偏波を受信可能に形成され、周波数が300MHz〜3GHzのUHF帯の電波(例えば、地上デジタルテレビ放送波)を受信可能に形成されている。アンテナ2は、30MHz〜300MHzのVHF帯の電波(例えば、DAB規格のバンドIIIの電波)を受信可能に形成されてもよい。なお、アンテナ1とアンテナ2が、2チャンネルのダイバーシティアンテナの場合、アンテナ2は、所定周波数帯Wの電波を受信可能である。
アンテナ2は、アンテナ1と同一又は類似の構成を有する。アンテナ2は、主な構成として、給電用の給電電極43と、アース用のアース電極44と、給電電極43に電気的に接続される給電側エレメント210とを有する。アンテナ2は、アース電極44に電気的に接続されるアース側エレメント220を有してもよい。
アンテナ2は、給電電極43とアース電極44とを有する双極アンテナである。給電側エレメント210は、L字状エレメント213を有する。L字状エレメント213は、給電側垂直エレメント211と、給電側第1水平エレメント212とを含む。給電側エレメント210は、給電側第2水平エレメント214を有してもよく、給電側第3水平エレメント215を有してもよい。アース側エレメント220は、アース側水平エレメント221を有してもよい。アンテナ2は、アンテナ1と同一又は類似の構成を有するので、アンテナ2の更なる詳細な説明は、アンテナ1の上述の説明を援用することで省略する。
次に、図2〜図7を用いて、アンテナの変形例について説明する。図1、図8に示すアンテナ1は、図2〜図7に示すいずれかのアンテナに置換されてもよい。図1、図8に示すアンテナ2は、図2〜図7に示すいずれかのアンテナを左右反転させた形態のアンテナに置換されてもよい。アンテナがこのように置換された車両用窓ガラスでも、デフォッガの配置領域とアンテナの受信性能の両方を確保できる。
図2は、アンテナの第1変形例を示す平面図である。図2に示すアンテナ1Aは、図1に示すアンテナ1から、給電側第2水平エレメント14と給電側第3水平エレメント15とが削除された形態を有する。なお、アンテナ1Aは、図8に示すアンテナ1のように、アース側エレメント20と給電側第3水平エレメント15との少なくとも一方のエレメントを有してもよい。
図3は、アンテナの第2変形例を示す平面図である。図4は、アンテナの第3変形例を示す平面図である。図5は、アンテナの第4変形例を示す平面図である。図3〜図5に示すアンテナ1B,1C,1Dは、図1に示すアンテナ1から、給電側第3水平エレメント15が削除された形態を有する。図3のアンテナ1Bでは、給電側第2水平エレメント14は、給電側垂直エレメント11に接続点dで直接接続されている。図4のアンテナ1Cでは、給電側第2水平エレメント14は、給電電極41に接続点dで直接接続されている。図5のアンテナ1Dでは、給電側第2水平エレメント14は、給電電極41と給電側垂直エレメント11との接続点aとは異なる接続点dから垂直方向Vdに延伸する給電側接続エレメント16を介して、給電電極41に間接的に接続されている。なお、アンテナ1B,1C,1Dは、アース側エレメント20と給電側第3水平エレメント15との少なくとも一方のエレメントを有してもよい。
図6は、アンテナの第5変形例を示す平面図である。図7は、アンテナの第6変形例を示す平面図である。図6及び図7に示すアンテナ1E,1Fは、アンテナ1Bに対して、アース側エレメント20が追加された形態を有する。図6のアンテナ1Eでは、アース側水平エレメント21は、アース電極42に接続点gで直接接続されている。図7のアンテナ1Fでは、アース側水平エレメント21は、アース電極42との接続点gから垂直方向Vdに延伸するアース側接続エレメント22を介して、アース電極42に間接的に接続されている。図7のアンテナ1Fでは、アース側接続エレメント22は、接続点gから負のY軸方向に延伸しているが、アース電極42の任意の接続点から正のY軸方向に延伸してアース側水平エレメント21に接続されてもよい。
次に、本開示に係る一実施形態における車両用窓ガラスを使用して、アンテナ利得を実際に測定した結果ついて説明する。
図8は、アンテナ利得の実測時に使用した車両用窓ガラスを平面視で示す図である。表1は、間隔Cとエレメントの有無を変化させたときの、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯のアンテナ利得の測定結果の一例を示す。表1に示すアンテナ利得は、水平面内の車両後方側半周範囲を所定の角度毎に測定されたアンテナ利得の平均値Gaを算出し、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯の各周波数で測定された水平偏波の平均値Gaを更に平均した値(平均利得)を表す。
Figure 2021164072
表1に示すように、給電側第2水平エレメント14,214、アース側水平エレメント21,221、給電側第3水平エレメント15,215を順に追加していくことによって、アンテナ1,2のそれぞれの平均利得が高くなる結果が得られた。また、表1に示すように、間隔Cを徐々に拡げることによって、アンテナ1,2のそれぞれの平均利得が高くなる結果が得られた。
なお、アンテナ利得の測定時において、図8に示す各部の寸法は、単位をmmとすると、
:115
:130
:75
:75
A:40
B:20
給電側第3水平エレメント15と下枠71dとの距離D:45(図1参照)
給電電極の接続点aと端部bとの距離:15
である。
このとき、左バスバー31から第1短絡線34までの水平方向Hdの間隔P1、第1短絡線34から第2短絡線35までの水平方向Hdの間隔P2、第2短絡線35から第3短絡線36までの水平方向Hdの間隔P3、及び、第3短絡線36から右バスバー32までの水平方向Hdの間隔P4は、いずれも(λ/2)×k×Nとならないように設定した(Nは、1以上の整数)。なお、λは、地上デジタルテレビ放送波の周波数帯(470MHz〜710MHz)の空気中の波長422mm〜638mmの範囲であり、kは、ガラス板60の波長短縮率0.64である。
以上、車両用窓ガラスを実施形態により説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではない。他の実施形態の一部又は全部との組み合わせや置換などの種々の変形及び改良が、本発明の範囲内で可能である。
例えば、第1アンテナが配置される第1領域は、複数のヒータ線のうちで最も上方に位置するヒータ線30lと2番目に上方に位置するヒータ線30kとの間にある領域でもよい。あるいは、第1アンテナが配置される第1領域は、最も上方に位置するヒータ線と最も下方に位置するヒータ線とを除く複数のヒータ線のうちで、隣り合う中間のヒータ線の間にある領域(例えば、ヒータ線33bとヒータ線33cとの間の領域)でもよい。第2アンテナが配置される第2領域についても同様である。
また、エレメントやヒータ線は、直線を含むパターンに限られず、曲線を含むパターンでもよい。
1,2 アンテナ
10 給電側エレメント
11 給電側垂直エレメント
12 給電側第1水平エレメント
13 L字状エレメント
14 給電側第2水平エレメント
15 給電側第3水平エレメント
16 給電側接続エレメント
20 アース側エレメント
21 アース側水平エレメント
22 アース側接続エレメント
30 デフォッガ
31 左バスバー
32 右バスバー
33 加熱部材
33a ヒータ線(導線の一例)
33b〜33l ヒータ線(ヒータ線条の一例)
34 第1短絡線
35 第2短絡線
36 第3短絡線
41,43 給電電極
42,44 アース電極
50 遮光膜
51 透過領域
60 ガラス板
71 窓枠
80 中心仮想線
81 左領域
82 右領域
83 第1領域
84 第2領域
85 仮想線
101,102 窓ガラス
201 回転軸

Claims (16)

  1. 車体後部の窓枠に取り付けられる車両用窓ガラスであって、
    ガラス板と、
    前記ガラス板に設けられる通電加熱式のデフォッガと、
    前記ガラス板に設けられ、水平偏波を受信する第1アンテナとを備え、
    前記車両用窓ガラスを前記窓枠に取り付けた状態で平面視したとき、水平面に平行な方向を水平方向とし、前記水平方向に直角な方向を垂直方向と定義すると、
    前記デフォッガは、
    前記水平方向に延在し、前記垂直方向に並んで配置される複数のヒータ線条と、
    前記複数のヒータ線条よりも下方又は上方に位置する導線と、
    前記ガラス板の前記水平方向での両端側において前記垂直方向に延在し、前記複数のヒータ線条及び前記導線に給電する第1バスバー及び第2バスバーとを有し、
    前記第1アンテナは、前記複数のヒータ線条のうち前記導線と前記垂直方向に隣り合う第1ヒータ線条と、前記導線との間にある第1領域に配置され、
    前記第1領域の前記垂直方向の幅は、前記複数のヒータ線条のうち前記垂直方向に隣り合う2本のヒータ線条の間の間隔よりも広く、
    前記第1アンテナは、
    給電用の給電電極と、
    アース用のアース電極と、
    前記給電電極に電気的に接続される給電側エレメントとを有し、
    前記給電側エレメントは、前記垂直方向に延伸する給電側垂直エレメントと、前記水平方向に平行な第1方向に延伸する給電側第1水平エレメントとを含むL字状エレメントを有する、車両用窓ガラス。
  2. 前記第1アンテナが受信する所定周波数帯の電波の空気中の波長をλ、前記ガラス板の波長短縮率をk、とするとき、
    前記給電電極から前記L字状エレメントを経由して前記給電側エレメントの開放端に至るまでのエレメント長Lは、(1/4)×λ×k以上(1/2)×λ×k以下である、請求項1に記載の車両用窓ガラス。
  3. 前記給電側エレメントは、前記給電側第1水平エレメントに沿って前記第1方向に延伸する給電側第2水平エレメントを有し、
    前記給電側第2水平エレメントは、前記給電側垂直エレメント又は前記給電電極に接続される、請求項1又は2に記載の車両用窓ガラス。
  4. 前記第1アンテナが受信する所定周波数帯の電波の空気中の波長をλ、前記ガラス板の波長短縮率をk、とするとき、
    前記給電電極から前記給電側第2水平エレメントを経由して前記給電側エレメントの開放端に至るまでのエレメント長Lは、(1/4)×λ×k以上(1/2)×λ×k以下である、請求項3に記載の車両用窓ガラス。
  5. 前記給電側エレメントは、前記L字状エレメント又は前記給電電極に接続され、前記第1方向とは反対向きの第2方向に延伸する給電側第3水平エレメントを有する、請求項1から4のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  6. 前記給電側第3水平エレメントは、前記給電側第1水平エレメントと同一直線上にある、請求項5に記載の車両用窓ガラス。
  7. 前記第1アンテナが受信する所定周波数帯の電波の空気中の波長をλ、前記ガラス板の波長短縮率をk、とするとき、
    前記給電電極から前記給電側第3水平エレメントを経由して前記給電側エレメントの開放端に至るまでのエレメント長Lは、(1/8)×λ×k以上(1/4)×λ×k以下である、請求項5又は6に記載の車両用窓ガラス。
  8. 前記第1アンテナは、前記アース電極に電気的に接続されるアース側エレメントを有する、請求項1から7のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  9. 前記アース側エレメントは、前記水平方向に延伸するアース側水平エレメントを有する、請求項8に記載の車両用窓ガラス。
  10. 前記第1アンテナが受信する所定周波数帯の電波の空気中の波長をλ、前記ガラス板の波長短縮率をk、とするとき、
    前記アース電極から前記アース側水平エレメントを経由して前記アース側エレメントの開放端に至るまでのエレメント長Lは、(1/8)×λ×k以上(1/4)×λ×k以下である、請求項9に記載の車両用窓ガラス。
  11. 前記第1ヒータ線条と前記第1アンテナとの間隔は、3mm以上である、請求項1から10のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  12. 前記第1アンテナは、地上デジタルテレビ放送波を受信する、請求項1から11のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  13. 前記ガラス板に設けられ、前記デフォッガの外側に設けられる第2アンテナを備える、請求項1から12のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
  14. 前記第2アンテナは、前記導線から前記水平方向に延伸する仮想線と前記第1ヒータ線条との間に挟まれる第2領域に配置される、請求項13に記載の車両用窓ガラス。
  15. 前記第2アンテナは、地上デジタルテレビ放送波を受信する、請求項13又は14に記載の車両用窓ガラス。
  16. 前記導線は、ワイパーデアイサーである、請求項1から15のいずれか一項に記載の車両用窓ガラス。
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