МНОГОСЛОЙНОЕ СТЕКЛО С УСТРОЙСТВОМ ДЛЯ КРЕПЛЕНИЯ, ВВЕДЕННЫМ В ПРОХОДНОЕ ОТВЕРСТИЕ ДЛЯ ОБЪЕКТОВ Российский патент 2012 года по МПК H01Q1/32 

Изобретение относится к многослойному стеклу с устройством для крепления, введенным в проходное отверстие для объектов, имеющему характеристики, представленные в преамбуле пункта 1 формулы изобретения. Особое внимание уделяется креплению антенны в проходном отверстии окна автомобильного транспортного средства или в стеклянном люке крыши.

Известны многочисленные варианты выполнения антенн в монолитных или в многослойных стеклах, в которых антенные структуры размещены непосредственно на стеклянной поверхности или внутри слоев стекла. В качестве предпочтительного варианта настоящее изобретение касается антенн, отдельно устанавливаемых на стеклах.

Настоящее изобретение может быть использовано не только на многослойных стеклах автомобильного транспортного средства, но также на стеклах, используемых в строительстве. Речь не идет о креплении собственно стекла на устройстве, но об использовании самого стекла, снабженного проходным отверстием и служащего подложкой для крепления упомянутого выше объекта.

Известно также крепление объектов, таких как зеркал заднего вида (DE 3509531 С1), антенн и/или датчиков на стеклах путем приклеивания на одну из их основных поверхностей без необходимости использования для этого сверления.

В патенте DE 30 20253 А1 описано крепление антенны (не принадлежащей к этому виду) в монолитном ветровом стекле автомобильного транспортного средства. Стекло имеет отверстие, в котором съемно установлен элемент-носитель антенны. Элемент-носитель имеет стержневую часть, размещаемую в отверстии, и фланец, диаметр которого больше диаметра отверстия. Этот фланец опирается на одну из сторон поверхности ветрового стекла через промежуточный слой, обеспечивающий герметичность. Элемент-носитель крепится с помощью болта, ввинченного с другой стороны ветрового стекла в стержневую часть через промежуточную опорную деталь, при этом опорная деталь также опирается через промежуточный слой, обеспечивающий герметичность стороны поверхности ветрового стекла, противолежащей элементу-носителю. Опорная деталь служит одновременно ножкой для внутреннего зеркала обратного вида.

В патенте DE 102004011662 А1 описано крепление антенны к стеклу люка в крыше автомобиля. Стекло люка (монолитное) содержит в месте установки антенны просверленное отверстие, в которое введена антенна. Там же снизу под стеклом люка расположена металлическая пластина с соответствующим сверлением, которая при работе антенны служит ее контактом с массой. Антенна вставлена в просверленные отверстия и привинчена через прокладку между корпусом антенны и стеклом, размещенную на наружной стеклянной поверхности.

Такая конструкция может быть использована ограниченно для антенн, вставляемых именно в стекло. Она, тем более, не может быть использована в многослойных стеклах, хотя последние обычно используются как в стеклянных люках автомобилей, так и в ветровых стеклах.

В патенте DE 4311442 С1 описан способ крепления свинчиванием элемента крепления или удержания на соответствующем многослойном стекле, в котором удерживающий элемент вводится в просверленное отверстие, проходящее через оба слоя стекла. В известном способе учитывается тот факт, что слой в наборе слоев или адгезивный слой не должен быть нагружен стягивающим давлением болта, так как в этом случае оно может привести к ослаблению крепления. На обоих стеклах для этого предусмотрены сверления различной величины, которые размещены эксцентрично одно относительно другого в многослойном стекле. Для того чтобы разгрузить слой адгезива в многослойном стекле, зазор между крепежными деталями, введенными в сверление с меньшим размером, и стенками отверстия заполнен термоотверждающимся пластическим материалом, который должен принимать на себя усилия свинчивания. Благодаря эксцентричности обоих отверстий удерживающий элемент дополнительно защищен, кроме того, от кручения. В соответствии с этой публикацией обе части устройства крепления опираются одинаково на внешние поверхности обоих твердых стекол многослойного стекла.

В патенте DE 4404165 С1 описан способ увеличения напряжений сжатия в зоне сверления в предварительно напряженном по всему объему монолитном стекле, в соответствии с которым в процессе контактного предварительного напряжения в просверленное отверстие дополнительно вводится охлаждающее средство. Таким образом, зона стенок отверстия является специально предварительно напряженной термическим способом.

Задачей настоящего изобретения, при известности многослойного стекла из патента DE 4311442 С1, является создание другого многослойного стекла с устройством для крепления, введенным в отверстие для прохода объектов, в котором устранено нагружение промежуточного слоя.

Эта задача решается в настоящем изобретении в соответствии с отличительной частью пункта 1 формулы изобретения. Отличительные части последующих пунктов формулы изобретения описывают предпочтительные варианты изобретения.

В соответствии с изобретением устройство для крепления установлено по существу на стекле со сверлением меньшего диаметра, в то время как второй жесткий слой из стекла или пластического материала остается не нагруженным напряжением свинчивания. Таким образом, исключается также чрезмерная нагрузка промежуточного слоя или адгезивного слоя. Более того, после термической обработки в краевых зонах этого отверстия меньшего диаметра наблюдается увеличенное напряжение сжатия по сравнению с остальной поверхностью стекла, при этом упомянутое напряжения сжатия делает в этой области предварительно ненапряженное стекло более стойким.

Исследования показали, что указанное увеличенное напряжение сжатия может быть довольно легко получено и без больших затрат за счет того, что при использовании двух стекол для многослойного стекла в последних перед термической обработкой (изгибанием) выполняют отверстия различных диаметров. Для многослойных стекол эта термическая обработка (в особенности, для изгибания стекол до нужной формы) выполняется известным образом, как правило, путем наложения одних стекол на другие, для того чтобы их кривизна являлась максимально совпадающей, и чтобы отклонения от формы, ведущие при соединении к нарушениям вплоть до разлома, были бы исключены.

В ходе последующего охлаждения стекол от температуры их размягчения не покрытая вторым стеклом краевая зона сама по себе охлаждается несколько быстрее, чем остальная часть этого стекла, вследствие чего получают искомое увеличенное предварительное напряжение сжатия.

Очевидно, что возможно также создать такое увеличенное напряжение сжатия в зоне стенок меньшего отверстия другим способом, например, способом, аналогичным уже описанному в патенте DE 4404185 С1. При этом, следует отказаться от общего предварительного напряжения стекла, когда это является нежелательным по другим причинам.

В процессе упомянутых исследований были, например, найдены напряжения сжатия у края величиной приблизительно 20 МПа для малых отверстий и 10 МПа для больших отверстий. Благодаря моделированию было также обнаружено, что при механической нагрузке край малого отверстия подвергается более значительному нагружению, что подтверждает тот факт, что в данном случае напряжение сжатия кромки является более значительным. В то же время компенсирующие напряжения сжатия устанавливаются несколько дальше от кромки сверления, при этом упомянутые напряжения могут быть подавлены. Эти зоны, испытывающие напряжения сжатия, чувствительны, прежде всего, к поверхностным повреждениям, которые не следует все-таки ожидать в этой области монтажа.

Можно прибегнуть к предварительному напряжению термическим способом, по меньшей мере, стекла с малым сверлением в соответствии с известным способом (закаленное стекло ESG) или частичному предварительному напряжению (частично предварительно напряженное стекло; TVG).

Наружные детали, такие как антенны, на стеклах автомобилей подвергаются значительным парциальным воздействиям (ветер). Не исключены значительные механические нагрузки, например, при снятии гибкой антенны перед прохождением станции чистки (или даже ее неснятие перед станцией чистки), а также в случаях вандализма. Можно обеспечить минимизацию повреждений благодаря повышенной прочности стекла, особенно в зоне отверстия.

Предпочтительно, чтобы устройство для крепления содержало дополнительную опорную деталь, использующую второе твердое стекло для удержания устройства для крепления против силового воздействия (в частности, изгибающих усилий). Эта опорная деталь расширяет основание, на которое опирается устройство для крепления, при возникновении силового воздействия. Указанная деталь особым образом создает, в свою очередь, напряжение преимущественно на стекло с отверстием меньшего диаметра и при необходимости приклеивается к другому твердому стеклу в его наиболее важной краевой зоне сверления.

Предпочтительно также на многослойном стекле, являющемся объектом настоящего изобретения, аналогично тому, как это было реализовано в вышеупомянутых антенных стеклах с впрессованными антенными структурами, предусмотреть для антенны, введенной в проходное отверстие, электрические цепи на стеклянных поверхностях и предпочтительно внутри слоев. Эти цепи в форме нитевидных проводников или печатных или дискретных плоских кабелей или даже в форме сегментов проводящего электрического покрытия размещены в зоне проходного отверстия и до края упомянутого малого сверления, где они могут малыми средствами обеспечивать электрический контакт антенны гальваническим или емкостным образом.

В дальнейшем изобретение поясняется нижеследующим описанием, не являющимся ограничительным, со ссылками на сопровождающие упрощенные чертежи, приведенные не в масштабе, на которых:

Фиг.1 изображает вид в разрезе первого варианта осуществления многослойного стекла с проходным отверстием и введенным устройством для крепления.

Фиг.2 изображает вид также в разрезе второго варианта осуществления устройства для крепления по фиг.1, снабженного дополнительной опорной деталью для расширения опорного основания.

В соответствии с фиг.1 многослойное стекло 1, изображенное в разрезе малого размера, содержит стекло 2 и второе твердое стекло 3, выполненное из стеклянного или пластического материала, которые связаны между собой c помощью адгезионного слоя 4 посредством поверхностной адгезии. Стекло 2 снабжено отверстием 2L, второе твердое стекло 3 снабжено отверстием 3L, диаметр которого значительно больше, чем диаметр отверстия 2L.

Можно выполнить, например, следующие измерения. Оба стекла 2 и 3 выполнены из обогащенного путем флотации стекла толщиной 2,1 мм, при этом возможны различные толщины между двумя стеклами, а также другие размеры толщин, нежели упомянутые.

Оба отверстия имеют диаметры, например, 20 и 40 мм; отклонения в большую или меньшую сторону разности диаметров, при необходимости, являются возможными и не создают проблем.

Адгезивный слой 4 (пленка поливинилбутираля) в зоне проходного отверстия также снабжен вырезом с диаметром, превышающим диаметр 3L. Оба отверстия 2L и 3L расположены на одной линии таким образом, что многослойное стекло 1 имеет в своем объеме проходное отверстие 5, в которое введено устройство 6 для крепления, при этом наибольшее отверстие 3L, окружает края наименьшего, по меньшей мере, таким образом, чтобы последнее было окружено по всей поверхностной кромке стекла 2. В настоящем варианте отсутствует коаксиальная и точная ориентация и, тем более, некоторая эксцентричность двух отверстий 2L и 3L.

При использовании относительно большого выреза упомянутой адгезивной пленки 4 достигают того, что последняя не сжимается в ходе процесса изготовления многослойного стекла во внутреннем габарите проходного отверстия 6.

Устройство 6 для крепления имеет, в данном случае, основу или пластину 7, которое служит, например, для крепления гибкой антенны 8, изображенной пунктирной линией, на многослойном стекле 1. В этом случае поверхность стекла 2, размещенная сверху на чертеже, является внешней поверхностью. Пластина 7 находится над промежуточным слоем 9 для обеспечения герметичности (например, из EPDM (каучука на основе сополимера этилена, пропилена и диенового мономера) или другого эластичного материала, непроницаемого для воды) внешней поверхности стекла 2 вокруг отверстия 2L с некоторым перекрытием. Она имеет стержень 10 с резьбой (например, центральный), который введен в проходное отверстие 5. Шайба 11 (металлическая или из пластического материала) вставлена над этим стержнем 10 с резьбой, при этом упомянутая шайба прижимается к стеклу 2 с помощью гайки 12, навинченной на стержень 10 с резьбой, а также над промежуточным слоем 13, если смотреть с другой стороны. Стержень 10 с резьбой может быть полым для того, чтобы через него мог пройти антенный кабель (не представленный на чертеже).

Промежуточный слой 9, в данном случае, снабжен промежуточным фланцем, введенным в отверстие 2L, которое служит для центрирования промежуточного слоя 9 в отверстии 2L, а также препятствует непосредственному контакту стеклянного края и стержня 10 с резьбой. Очевидно, могут быть использованы также другие решения, например, манжета из пластического материала, окружающая стержень 10 с резьбой в отверстии 2L (которая могла бы одновременно являться ограничителем винтового сжатия) или подобные.

Очевидно, что устройство 6 для крепления и/или пластина 7 с антенной 8 закреплена, таким образом, только на стекле 2. Адгезивный слой 4 остается полностью вне контакта с силами сжатия.

Следует также отметить, что различные детали устройства крепления изображены в увеличенном масштабе, для большей ясности, по сравнению с толщиной твердых стекол 2 и 3.

В изображенном на фиг. 2 варианте устройства 6 для крепления шайба 11 из фиг. 1 заменена выпуклой шайбой 14, внешний диаметр которой, по существу, больше диаметра наибольшего отверстия 3L. Наружный край шайбы 14 выполнен выпуклым относительно внутренней зоны таким образом, чтобы она заходила на нижнюю поверхность жесткого стекла 3 в краевой зоне отверстия 3L, при этом внутренняя зона, в свою очередь, прижата гайкой 12 к стеклу 2.

В зоне перекрытия между шайбой 14 и жестким стеклом 3 размещен адгезивный слой 15, который кольцеобразно окружает отверстие 3L. В процессе монтажа устройства 6 для крепления в проходном отверстии этот адгезивный слой 15 накладывается только перед наложением шайбы 14 и завинчиванием гайки на жестком стекле 3. Он деформируется и одновременно смягчает давление шайбы на второе жесткое стекло. Процесс напряжения, таким образом, имеет место перед отверждением адгезива в необходимых случаях до твердой эластичности, например, полиуретана. Это позволяет не дожидаться отверждения. Адгезивный слой образует, кроме того, неподвижную основу для опоры для сил, воздействующих на устройство 6 для крепления (и/или на антенну 8) на втором твердом стекле без риска чрезмерной локальной нагрузки на адгезивный слой многослойного стекла 4 или край отверстия 2L.

Нет необходимости в том, чтобы шайба 14 полностью имела плоскую форму; можно также уменьшить ее внешнюю зону выполнением множества выступов или выполнить клейкой, так чтобы это не нарушало эстетические требования. Адгезивный слой 15 должен быть, естественно, изменен в соответствии с различными адгезионными точками.

Внутренняя часть устройства для крепления (обращенная в кабину автомобиля) замаскирована облицовкой. Антенный кабель, к которому не должно быть открытого доступа, в необходимом случае должен проходить через нее. Ниже будут приведены соответствующие варианты.

При необходимости адгезивный слой 15 может быть замаскирован слоем непрозрачного цвета. Этот цветной слой может быть нанесен на любую поверхность твердого стекла вокруг проходного отверстия, однако предпочтительно наносить его на поверхность, размещенную внутри многослойного стекла. Его лучше наносить на поверхность стекла 2, на которую опирается устройство для крепления. Такой цветовой слой защищает адгезивный слой от ультрафиолетовых лучей и также от охрупчивания.

На чертежах детально не представлен способ, с помощью которого введенная в проходное отверстие антенна соединена электрически. В любом случае следует предусмотреть печатную схему, соответствующую антенному сигналу, и в случае активных антенн, в необходимом случае другие цепи для питающего напряжения, наносимые известным способом на поверхность стекол, с последующим соединением в зоне проходного отверстия соответствующим образом (например, с помощью коротких проволочных мостиков, пружинных контактов и т.д.). Такие печатные цепи предпочтительно предусматривают на поверхности, размещенной внутри слоев многослойного стекла 2 с меньшим отверстием 2L, так как они размещаются, таким образом, в той же плоскости, что и внутренние детали крепления антенны. Изготовление подобных проводников само по себе известно в многослойных стеклах со встроенными солнечными ячейками.

Вместо печатных цепей можно также установить соответствующий кабель (в частности, плоский проводник) в слоях стекол и соединить его известным образом. В качестве такого проводника можно использовать также электропроводящее покрытие.

Во всех упомянутых вариантах цепей известна чисто емкостная подача высокочастотного антенного сигнала антенны к своему проводнику, например, это возможно через краевую зону меньшего отверстия 2L в зону перекрытия этой краевой зоны пластиной 7. В этом случае толщина стекла 2 может являться диэлектриком емкостного соединения.

Изобретение относится к области электротехники. Техническим результатом является повышение прочности многослойного стекла. В многослойном стекле (1) с устройством (6) для крепления, введенном в проходное отверстие (5) для объектов, в частности, антенн (8), проходное отверстие (5) образовано отверстиями разных размеров (2L, 3L), выполненными в двух твердых стеклах многослойного стекла, а устройство (6) для крепления содержит, по меньшей мере, две детали, введенные в проходное отверстие (5), опирающиеся на краевые поверхности проходного отверстия (5), размещенные одно напротив другого. В соответствии с изобретением обе детали устройства (6) для крепления опираются с обеих сторон на краевые поверхности, окружающие наименьшее отверстие, выполненное в стекле (2), при этом зона стенок этого меньшего отверстия (2L) имеет повышенное краевое напряжение сжатия вследствие термической обработки по сравнению с остальной частью поверхности стекла (2). 18 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Многослойное стекло (1) с устройством для крепления, введенным в проходное отверстие (5) для объектов, содержащее одно стекло (2) и, по меньшей мере, одно другое твердое стекло (3) из стеклянного или пластического материала и адгезивный слой (4), связывающий адгезией поверхности двух твердых стекол, причем проходное отверстие (5) образовано двумя отверстиями разной величины (2L и 3L) в двух твердых стеклах, а устройство (6) для крепления содержит, по меньшей мере, две детали, введенные в проходное отверстие (5), опирающиеся на краевые поверхности проходного отверстия (5), расположенные одна напротив другой, отличающееся тем, что обе детали устройства (6) для крепления опираются с обеих сторон на краевые поверхности, окружающие меньшее отверстие, выполненное в стекле (2) в зоне стенок этого меньшего отверстия (2L), имеющем напряжение сжатия в краевой области, увеличенное термической обработкой по сравнению с остальной поверхностью стекла (2).

2. Многослойное стекло по п.1, отличающееся тем, что устройство (6) для крепления содержит пластину (7), а также винтовое соединение (10, 11, 12; 14), вставленное в проходное отверстие, и с помощью которого пластина может быть прижата к поверхности стекла.

3. Многослойное стекло по одному из пп.1 или 2, отличающееся тем, что устройство для крепления содержит, по меньшей мере, одну шайбу (11; 14), опирающуюся, по меньшей мере, косвенно на край меньшего отверстия (2L).

4. Многослойное стекло по п.3, отличающееся тем, что шайба (11) расположена в большем отверстии бесконтактно и без наложения на второе твердое стекло.

5. Многослойное стекло по п.3, отличающееся тем, что шайба (11) выполнена выпуклой и большей наибольшего отверстия (3L) и выполнена с возможностью опирания на поверхность второго твердого стекла (3).

6. Многослойное стекло по п.5, отличающееся тем, что между шайбой (11) и твердым стеклом (3) предусмотрен адгезивный слой (15).

7. Многослойное стекло по одному из пп.1, 2, 4-6, отличающееся тем, что краевое напряжение сжатия в стекле (2) в зоне проходного отверстия значительно выше краевого напряжения сжатия во втором твердом стекле (3), также образующим стекло.

8. Многослойное стекло по п.7, отличающееся тем, что краевое напряжение сжатия вокруг меньшего отверстия (2L) в стекле (2) примерно в два раза выше краевого напряжения сжатия большего отверстия (3L) в стекле (3).

9. Многослойное стекло по п.7, отличающееся тем, что упомянутые краевые напряжения сжатия достигают, по меньшей мере, 8 МПа в наибольшем отверстии и, по меньшей мере, 15 МПа в наименьшем отверстии.

10. Многослойное стекло по п.7, отличающееся тем, что упомянутые краевые напряжения сжатия достигают примерно 10 и/или 20 МПа.

11. Многослойное стекло по одному из пп.1, 2, 4-6, отличающееся тем, что устройство (6) для крепления закреплено сжатием на стекле (2) через промежуточные мягкие эластичные слои (9, 13).

12. Многослойное стекло по одному из пп.1, 2, 4-6, отличающееся тем, что адгезивный слой (4), представляющий собой пленку в зоне проходного отверстия, имеет вырез диаметром, большим большего отверстия (3L), и в многослойной сборке предпочтительно не превышает внутренний диаметр наибольшего отверстия.

13. Многослойное стекло по одному из пп.1, 2, 4-6, отличающееся тем, что, по меньшей мере, вокруг проходного отверстия (5) предусмотрен непрозрачный слой для маскировки деталей устройства для крепления.

14. Многослойное стекло по одному из пп.1, 2, 4-6, отличающееся тем, что с помощью устройства (6) для крепления на многослойном стекле закреплена антенна (8).

15. Многослойное стекло по п.14, отличающееся тем, что антенна в установленном положении выступает с наружной стороны многослойного стекла.

16. Многослойное стекло по одному из пп.1, 2, 4-6, отличающееся тем, что оно содержит, по меньшей мере, одну электрическую цепь для антенны (8), введенной с помощью устройства (6) для крепления в проходное отверстие.

17. Многослойное стекло по п.16, отличающееся тем, что печатная цепь расположена на поверхности твердого стекла внутри многослойного стекла.

18. Многослойное стекло по п.16, отличающееся тем, что цепь в виде нитевидных проводников или плоских кабелей встроена в многослойное стекло.

19. Многослойное стекло по одному из пп.1, 2, 4-6, отличающееся тем, что, по меньшей мере, в зоне проходного отверстия на его стороне, обращенной внутрь салона автомобиля, установлена облицовка.