RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 196433 (13) B1 (21) Numer zgłoszenia: 334404 (51) Int.Cl. H01Q 1/32 (2006.01) Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (22) Data zgłoszenia: 14.07.1999 (54) Szyba z anteną dla pojazdów samochodowych (30) Pierwszeństwo: 17.07.1998,DE,19832228.3 (73) Uprawniony z patentu: SAINT-GOBAIN GLASS-FRANCE., Courbevoie,FR (43) Zgłoszenie ogłoszono: 31.01.2000 BUP 03/00 (72) Twórca(y) wynalazku: M.Gerd Sauer,Stolberg,DE (45) O udzieleniu patentu ogłoszono: 31.01.2008 WUP 01/08 (74) Pełnomocnik: Słomczyńska Elżbieta, POLSERVICE, Kancelaria Rzeczników Patentowych Sp. z o.o. PL 196433 B1 (57) 1. Szyba z anteną dla pojazdów samochodowych zawierająca warstwę przewodzącą prąd elektryczny, służącą jako przewodnik anteny i element łączący, który jest sprzężony pojemnościowo z warstwą przewodzącą prąd elektryczny za pomocą elektrody sprzęgającej ze wstawieniem pomiędzy nimi warstwy izolacyjnej, znamienna tym, że elektroda sprzęgająca (9) jest utworzona z cienkich drutów (10) połączonych ze sobą galwanicznie paskiem folii metalowej (11) i umieszczonych w takiej odległości od siebie, która jest bardzo duża w porównaniu ze średnicą drutów (10).
2 PL 196 433 B1 Opis wynalazku Przedmiotem wynalazku jest szyba z anteną dla pojazdów samochodowych. Szyby z anteną zawierają przezroczyste warstwy przewodzące prąd elektryczny są znane w różnych postaciach wykonania. Warstwy są na ogół warstwami odbijającymi promieniowanie podczerwone, realizują więc głównie funkcję ochrony słonecznej. Te warstwy odbijające promieniowanie podczerwone mają najczęściej jedną lub kilka warstw funkcjonalnych ze srebra mających rezystancję powierzchniową około 4Ω/ przy przepuszczalności światła 75%. Dzięki ich właściwości przewodzenia prądu elektrycznego te warstwy mogą być wykorzystywane jako anteny odbiorcze dla odbioru radiowego. Warstwy przewodzące, które są zasadniczo utworzone z warstw wielokrotnych nakładanych przez napylanie znajdują się zwykle wewnątrz szyby ze szkła warstwowego. Mogą one być umieszczone bezpośrednio na powierzchni jednej z dwóch szyb lub na powierzchni jednego cienkiego przezroczystego arkusza nośnego, który jest połączony z dwoma szybami przez dwie warstwy klejące termoplastyczne. Z opisu patentowego DE 19735395A1 znane jest połączenie w sposób pojemnościowy warstwy przewodzącej, służącej jako antena do przewodu łączącego, którym sygnał z anteny jest przesyłany do odbiornika radiowego. Sprzężenie pojemnościowe jest realizowane w taki sposób, że elektroda wykonana w postaci taśmy jest wprasowana w powierzchnię płyty szklanej zwróconą do wnętrza nadwozia, podczas gdy warstwa przewodząca jest umieszczona wewnątrz szyby ze szkła warstwowego. Długość elektrody w postaci taśmy powinna być większa od 5 cm a jej szerokość powinna być zawarta pomiędzy 5 i 10 mm. Elektroda sprzęgająca powinna być zainstalowana w możliwie dużej odległości od przewodzącej ramy okna, to znaczy wewnątrz widocznej powierzchni szyby. Jeśli chce się uniknąć zaburzeń optycznych, które z tego wynikają, powinna być wykonana malowana ramka dekoracyjna o odpowiedniej szerokości, z wypalanej nieprzezroczystej farby nałożonej na krawędź szyby. Powierzchnia okna jest w ten sposób zmniejszona, a poszerzona ramka dekoracyjna oznacza również zmniejszenie obrazu widzianego przez szybę pojazdu. Celem wynalazku jest, przy zachowaniu sprzężenia pojemnościowego pomiędzy przewodem łączącym antenę i warstwę przewodzącą, wykonanie elektrody sprzęgającej w taki sposób, aby mogła być umieszczona w obszarze szyby nie pokrytym ramką dekoracyjną, to jest w przezroczystym obszarze widoczności, tak aby nie powodowała ona zakłóceń optycznych. Według wynalazku, szyba z anteną dla pojazdów samochodowych zawierająca warstwę przewodzącą prąd elektryczny, służącą jako przewodnik anteny i element łączący, który jest sprzężony pojemnościowo z warstwą przewodzącą prąd elektryczny za pomocą elektrody sprzęgającej ze wstawieniem pomiędzy nimi warstwy izolacyjnej, charakteryzuje się tym, że elektroda sprzęgająca jest utworzona z cienkich drutów połączonych ze sobą galwanicznie paskiem folii metalowej i umieszczonych w takiej odległości od siebie, która jest bardzo duża w porównaniu ze średnicą drutów. Korzystnie, elektroda sprzęgająca jest utworzona z drutów o grubości 10 do 100 μm. Korzystnie, elektroda sprzęgająca zawiera dwa do dziesięciu drutów umieszczonych równolegle w odległości 1 do 5 mm od siebie i połączonych ze sobą na końcu umieszczonym od strony przewodu łączącego. Korzystnie, druty elektrody sprzęgającej mają długość co najmniej 5 cm. Korzystnie, druty elektrody sprzęgającej mają długość zawartą pomiędzy 10 i 30 cm. Korzystnie, elektroda sprzęgająca jest elementem prefabrykowanym zawierającym druty, pasek folii metalowej i element łączący. Korzystnie, elektroda sprzęgająca jest wyposażona w warstwę klejącą dla przymocowania do szyb przez klejenie. Korzystnie, szyba z anteną jest wykonana ze szkła warstwowego i warstwa klejąca w strefie drutów jest utworzona z tego samego polimeru termoplastycznego co pośrednia warstwa termoplastyczna szyby ze szkła warstwowego. Korzystnie, szyba jest wyposażona w wiele elektrod sprzęgających dla anteny wielokrotnej. Gdy druty na przykład o średnicy, 10 do 100 μm są umieszczone wewnątrz szyby ze szkła warstwowego lub na jej powierzchni, absolutnie nie mogą być wykryte, przynajmniej wówczas, gdy nie są umieszczone bardzo blisko siebie, a gdy wzajemna odległość między nimi wzrasta do co najmniej około dziesięciokrotnej wielkości średnicy, nie mogą być widzialne, chyba tylko przy znacznym zbliżeniu oczu do szyby. Wynalazek korzysta z tego zjawiska. Okazało się nieoczekiwanie, że w stosunku
PL 196 433 B1 3 do płaskiej elektrody sprzęgającej wykonanej na przykład z płaskiej folii metalowej, pojemność sprzęgająca osiągnięta w rozwiązaniu według wynalazku zupełnie wystarcza dla transmisji sygnału antenowego. Gdy porówna się, na przykład pojemność sprzęgającą elektrody sprzęgającej złożonej, z jednej strony, z trzech drutów wolframowych o długości 5 cm i średnicy 20 μm każdy, umieszczonych równolegle w odległości 3 mm od siebie i z drugiej strony, elektrodę miedzianą tej samej długości o szerokości 6 mm, pomiary wykazują, że pojemność sprzężenia nie jest mniejsza od 40%. Zwiększając liczbę drutów i ich długość można, jeśli trzeba, zwiększyć pojemność sprzężenia, aż do takiej samej wartości jaką mają znane płaskie elektrody sprzęgające. Przedmiot wynalazku jest uwidoczniony w przykładach wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia częściowy widok szyby przedniej pojazdu, według wynalazku, w obszarze połączenia z anteną, fig. 2 przedstawia widok przekroju wzdłuż linii II-II z fig. 1 w obszarze górnej krawędzi szyby przedniej pojazdu, fig. 3 przedstawia widok przekroju w obszarze górnej krawędzi szyby przedniej pojazdu, innego przykładu wykonania szyby przedniej pojazdu według wynalazku, fig. 4 przedstawia szybę przednią pojazdu mającą wiele miejsc połączeń dla zastosowania jako antena wielokrotna. Zasadniczo wynalazek może znaleźć zastosowanie nie tylko dla szyb ze szkła warstwowego, ale również w szybach monolitycznych dla pojazdów, w których warstwa przewodząca jest nałożona na powierzchni zwróconej do wnętrza nadwozia i złożona zwłaszcza z tlenku cyny domieszkowanego fluorem, nakładanej przez pyrolizę. W tym przypadku druty tworzące elektrodę sprzęgającą są umieszczone pomiędzy warstwami dielektrycznymi w przezroczystym polimerze. Folia zwrócona do warstwy przewodzącej jest korzystnie utworzona z materiału klejącego lub jest wyposażona w warstwę klejącą, za pomocą której elektroda sprzęgająca jest przyklejona do szyby. Wynalazek jest jednak zasadniczo przeznaczony do szyb ze szkła warstwowego. W konsekwencji jest on tu opisany na podstawie przykładu wykonania przewidzianego dla szyb ze szkła warstwowego. Podczas gdy szyby przednie dla pojazdów drogowych są prawie wyłącznie wykonywane ze szkła warstwowego, szkło warstwowe jest również coraz częściej stosowane do wytwarzania szyb tylnych, a szyby z anteną według wynalazku nie są zasadniczo ograniczone do szyb przednich, ale mogą oczywiście być stosowane we wszystkich oknach pojazdu. Jak pokazano na fig. 1 szyba przednia ze szkła warstwowego składa się w najprostszym przykładzie wykonania z dwóch szyb, zewnętrznej 1 i wewnętrznej 2, pomiędzy którymi znajduje się pośrednia warstwa termoplastyczna 3 na ogół z polibutyralu lub winylu. Szyba wewnętrzna 2 jest wyposażona, na powierzchni płyty szklanej zwróconej do wnętrza nadwozia, w ramkę dekoracyjną 4 z wypalanej nieprzezroczystej farby. Szyba zewnętrzna 1 jest wyposażona w warstwę 5 przewodzącą prąd elektryczny, od strony sąsiadującej z pośrednią warstwą termoplastyczną 3. Ta warstwa 5 jest korzystnie warstwą wielokrotną, utworzoną z tlenku metalu, metalu i tlenku metalu, które są nałożone na powierzchni szkła w procesie napylania katodowego wspomaganego polem magnetycznym. Strefa krawędziowa szyby jest pozbawiona warstwy przewodzącej na szerokości B około 2 do 4 cm, aby zapobiegać sprzężeniu pojemnościowemu warstwy z obszarem mocowania do karoserii pojazdu, które pogorszyłoby znacznie sprawność warstwy przewodzącej 5 jako anteny. Ramka dekoracyjna 4 przekracza granicę 6 warstwy 5, w taki sposób, aby kraniec warstwy nie był dostrzegalny gołym okiem. Aby brzeg szyby 1 był pozbawiony warstwy 5, brzeg szyby 1 może być maskowany przed nałożeniem warstwy, lub warstwa może być zdjęta później w strefie brzegowej. W celu sprzężenia pojemnościowego warstwy 5 z odbiornikiem radiowym elektroda sprzęgająca 9 jest przymocowana do krawędzi szyby 2 przed wykonaniem szyby ze szkła warstwowego, to jest przed składaniem warstw tworzących szybę ze szkła warstwowego. Elektroda sprzęgająca 9 jest wykonana z wielu cienkich drutów 10 metalowych, na przykład z trzech drutów wolframowych biegnących obok siebie w odległości około 2 do 5 mm równolegle jedne do drugich. Druty wolframowe są korzystnie czernione na powierzchni i praktycznie nie są widoczne gołym okiem. Druty 10 są połączone, aby przewodzić prąd elektryczny z końcem paska folii metalowej 11. Pasek folii metalowej 11 jest umieszczony wokół obwodu szyby 2 i jest przyklejony do powierzchni szkła. Jest on na końcu wyposażony w listwę montażową lub element łączący 12, który służy do połączenia do przewodu antenowego połączonego z odbiornikiem radiowym. Druty 10 metalowe i pasek folii metalowej 11 są przyklejone do szyby 2 za pomocą odpowiedniej warstwy klejącej. Elektroda sprzęgająca 9 utworzona z drutów 10 i dołączony do niej pasek folii metalowej 11 jest wykonana na przykład w postaci elementu prefabrykowanego, gdzie przewody są umieszczone i przymocowane na pośredniej folii nośnej w pożądanym układzie geometrycznym. Dla przymocowa-
4 PL 196 433 B1 nia drutów na pośredniej folii nośnej można na przykład stosować klejącą warstwę termoplastyczną, zwłaszcza z tego samego materiału termoplastycznego, co folia termoplastyczna 3 szyby ze szkła warstwowego. Elektroda sprzęgająca 9 jest nałożona i przymocowana do szyby 2 za pomocą pośredniej folii nośnej. Po wykonaniu pośredniej folii nośnej, szyby zewnętrzna 1 i wewnętrzna 2 i warstwa termoplastyczna 3 są obrabiane w sposób typowy, przy użyciu ciepła i ciśnienia, dla utworzenia szyby ze szkła warstwowego. Figura 3 przedstawia inny przykład wykonania szyby z anteną, według wynalazku. W tym przypadku warstwa przewodząca prąd elektryczny 15 nie jest umieszczona na szybie zewnętrznej 16, ale na cienkiej, przejrzystej folii 17 na przykład z tereftalanu lub polietylenu (PET). Pokryta folia 17 jest mniejsza niż szyby zewnętrzna 16 i wewnętrzna 18 zespołu, aby strefa krawędzi szyby ze szkła warstwowego była pozbawiona warstwy, aby uniknąć przybrzeżnego sprzężenia pojemnościowego z metalową karoserią pojazdu. Pokryta folia 17 jest wprowadzona między dwoma warstwami polibutyralu winylu, które łączą się z pokrytą folią 17 podczas procesu łączenia szkła warstwowego i stapiają się jedna z drugą w strefie krawędziowej w jednolitą warstwę pośrednią 19. Sprzężenie pojemnościowe warstwy przewodzącej 15 z przewodem antenowym prowadzącym do odbiornika radiowego wykonuje się przez sprzężenie utworzone z drutów 10 i paska folii metalowej 11, w taki sam sposób jak opisany przy omawianiu fig. 1 i 2, który tu jest przyjęty jako odniesienie. Figura 4 przedstawia widok czołowy szyby przedniej z anteną odpowiedniej dla wykorzystania jako antena wielokrotna zawierająca łącznie cztery elektrody sprzęgające 20 do 23. Wiadomo, że w antenach warstwowych wartość sygnału antenowego i jej charakterystyka odbioru radiowego zależą od położenia punktu sprzężenia i określonej orientacji szyby z anteną w stosunku do nadajnika, w taki sposób, że parametry anteny mogą być optymalizowane przez instalację wielu elektrod sprzęgających w wielu punktach warstwy i przez wybór, za każdym razem najkorzystniejszego punktu sprzężenia, za pomocą procesora wybierającego. W pokazanym przykładzie szyba przednia jest wyposażona w sumie w cztery elektrody sprzęgające, jedna elektroda sprzęgająca 20 w strefie lewego, górnego rogu, jedna elektroda sprzęgająca 21 w strefie lewego, dolnego rogu, jedna elektroda sprzęgająca 22 w środku strefy krawędzi dolnej i jedna elektroda sprzęgająca 23 w strefie prawego, górnego rogu. Długość cienkich drutów 10 tworzących elektrodę sprzęgającą określa pojemność kondensatora sprzęgającego i może być wybrana dla uzyskania możliwie małych strat. Powinna ona mieć co najmniej 5 cm, a korzystnie jest zawarta pomiędzy 10 i 30 cm. Również liczba drutów 10 wpływa na pojemność sprzęgającą. Moc użytkowego sygnału antenowego może również wzrastać przy zwiększaniu liczby drutów. Opisane przykłady wykonania wynalazku odnoszą się do szyb ze szkła warstwowego, gdzie warstwa przewodząca prąd elektryczny znajduje się na powierzchni wewnętrznej szyby ze szkła warstwowego. Jak już wspominano, jest oczywiście również możliwe wykonanie według wynalazku sprzężenia pojemnościowego przewodu antenowego z warstwą przewodzącą prąd elektryczny na powierzchni zewnętrznej szyby ze szkła warstwowego lub szyby monolitycznej na przykład warstwa tlenku cynowo-indowego nałożona przez pirolizę, na powierzchni zwróconej do wnętrza. W tym przypadku należy wybrać formę wykonania elektrody sprzęgającej, określającą czy druty sprzęgające są otoczone warstwą izolującą lub umieszczone pomiędzy warstwami izolującymi. Zastrzeżenia patentowe 1. Szyba z anteną dla pojazdów samochodowych zawierająca warstwę przewodzącą prąd elektryczny, służącą jako przewodnik anteny i element łączący, który jest sprzężony pojemnościowo z warstwą przewodzącą prąd elektryczny za pomocą elektrody sprzęgającej ze wstawieniem pomiędzy nimi warstwy izolacyjnej, znamienna tym, że elektroda sprzęgająca (9) jest utworzona z cienkich drutów (10) połączonych ze sobą galwanicznie paskiem folii metalowej (11) i umieszczonych w takiej odległości od siebie, która jest bardzo duża w porównaniu ze średnicą drutów (10). 2. Szyba według zastrz. 1, znamienna tym, że elektroda sprzęgająca (9) jest utworzona z drutów o grubości 10 do 100 μm.
PL 196 433 B1 5 3. Szyba według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że elektroda sprzęgająca (9) zawiera dwa do dziesięciu drutów (10) umieszczonych równolegle w odległości 1 do 5 mm od siebie i połączonych ze sobą na końcu umieszczonym od strony przewodu łączącego. 4. Szyba według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że druty (10) elektrody sprzęgającej (9) mają długość co najmniej 5 cm. 5. Szyba według zastrz. 4, znamienna tym, że druty (10) elektrody sprzęgającej (9) mają długość zawartą pomiędzy 10 i 30 cm. 6. Szyba według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że elektroda sprzęgająca (9) jest elementem prefabrykowanym zawierającym druty (10), pasek folii metalowej (11) i element łączący (12). 7. Szyba według zastrz. 6, znamienna tym, że elektroda sprzęgająca (9) jest wyposażona w warstwę klejącą dla przymocowania do szyb (2, 18) przez klejenie. 8. Szyba według zastrz. 7, znamienna tym, że szyba z anteną jest wykonana ze szkła warstwowego i tym, że warstwa klejąca w strefie drutów (10) jest utworzona z tego samego polimeru termoplastycznego, co pośrednia warstwa termoplastyczna (3) szyby ze szkła warstwowego. 9. Szyba według zastrz. 1 albo 2, znamienna tym, że jest wyposażona w wiele elektrod sprzęgających (20, 21, 22, 23) dla anteny wielokrotnej. Rysunki
6 PL 196 433 B1 Departament Wydawnictw UP RP Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.