DE1680001B1

DE1680001B1 - Windschutzscheibe fuer kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1680001B1
Application number: DE19681680001
Authority: DE
Inventors: Friedrich Dr Brueckner; Hans Dr Krings
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1968-01-29
Filing date: 1968-01-29
Publication date: 1973-11-15
Also published as: DE1680001C2; BR6905938D0; SU482036A3

Description

ren Scheibe deren Umfang überragt und so die Windschutzscheibe gegen ein Hereinstürzen in den Fahrzeuginnenraum sichert.

Die Abbildungen zeigen in

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform für den Aufbau der erfindungsgemäßen Windschutzscheibe,

Fig. 2 eine zweckmäßige Ausbildungsform des Rahmens bei Verwendung eines Gummiprofiles,

F i g. 3 eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung des Rahmens bei einer Befestigung der Windschutzscheibe unmittelbar durch Verkleben mit der Karosserie, und

Fig. 4 ein Kraft-Zeit-Diagramm zur Verdeutlichung der durch die Erfindung erreichten Verkürzung der Stoßzeit.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Außenseite der Windschutzscheibe durch die Glasscheibe 1 aus nicht vorgespanntem, d. h. normal gekühlten Silikatglas gebildet. Diese ist entlang ihrem Umfang in dem Gummiprofil 2 gehalten. Auf der Innenseite sitzt die etwas kleinere Scheibe 3, j^ ebenfalls aus nicht vorgespanntem Silikatglas. Im |φ Gegensatz zu der Glasscheibe 1 ist sie nicht in dem Gummiprofil 2 eingespannt, sondern ist lediglich von der den Rand der Scheibe 3 geringfügig überragenden Gummilippe 4 überdeckt. Die beiden Glasscheiben haben je eine Dicke von etwa 2 bis 4 mm und sind durch die Schicht 5 aus Polyvinylbutaral miteinander verbunden.

Fig. 2 gibt eine weiterentwickelte Ausführungsform des Rahmens wieder, bei der die kleinere Scheibe 3 auf der Innenseite fest abgestützt ist, um so zu verhindern, daß die Windschutzscheibe bei einem Bruch der äußeren Glasscheibe 1 durch Einwirkung von außen gegebenenfalls in den Innenraum des Fahrzeuges stürzt. Zu diesem Zweck ist der den Rahmen für die Windschutzscheibe bildende Teil 10 der Karosserie so weit verlängert, daß der obere Teil 11 dieses Rahmens über den Rand der Scheibe 3 herüberragt. Das Gummiprofil 12 ist an dieser Stelle durch die Lippe 13 erweitert, die sich gegen die Scheibe 3 anlegt. Dabei muß natürlich dafür Sorge getragen werden, daß zwischen dem Rand der

»Scheibe 3 und der Lippe 13 des Gummiprofils keine Haftung erfolgt, so daß sich im Notfall die Scheibe 3 in Richtung nach außen leicht von dem Gummiprofil löst,

Wenn man auf die Verwendung eines Gummiprofiles verzichtet, kann man den Rahmen der Karosserie zweckmäßig wie in Fig. 3 dargestellt ausbilden. Dabei ist das Blech des Rahmens 20 zweimal stufenförmig abgebogen, so daß sowohl die äußere Glasscheibe 21 wie auch die innere Scheibe 23 in die so gebildeten Stufen eingesetzt werden. Die äußere Scheibe 21 ist entlang ihrem Umfang durch einen Kleber 24 fest mit der Karosserie (Rahmen 20) verbunden. Die innere Scheibe 23 dagegen darf keine Verbindung mit der Karosserie aufweisen. Zu diesem Zweck kann zwischen dem Rand der Scheibe 23 und dem anliegenden Teil 25 des Rahmens ein geeignetes Trennmittel 26 angebracht sein.

Die erfindungsgemäße Scheibe wird, wie oben dargelegt wurde, in vollem Umfange den Forderungen gerecht, die sich auf Grund der eigenen Untersuchungen Erkenntnisse über die Toleranzgrenze für Halswirbelverletzungen ergeben haben. Da jedoch solche Stoßversuche mit natürlichen Präparaten, wie sie für die genannten medizinischen Untersuchungen verwendet wurden, nicht in beliebiger Anzahl wiederholt werden können, wurde eine Versuchsanordnung entwickelt, die sich für die Durchführung reproduzierbarer Versuche eignet. Die mit dieser Versuchsanordnung ermittelten Ergebnisse stehen in direkter Beziehung zu den mit natürlichen Präparaten erhaltenen Ergebnissen, so daß sie mit hinreichender Genauigkeit Rückschlüsse auf die Eigenschaften von Sicherheitsglasscheiben bei wirklichen Stoßunfällen

ίο zulassen.

Die gewählte Versuchsanordnung besteht aus einem Phantom-Körper von insgesamt 20 kg. Dieser setzt sich aus dem eigentlichen Stoßkörper, nämlich einem Hölzkopf von 19 cm Durchmesser und einem hinter diesem angeordneten Gewicht von 14 kg zusammen. Dieses Gewicht von 14 kg stellt die an dem Stoß teilnehmende Körpermasse dar und wurde in dieser Größe gewählt, weil man annehmen kann, daß etwa 20 bis 25 % der Körpermasse ihre kinetische Energie auf den Kopf übertragen und an dem Stoß des Kopfes teilnehmen. Zwischen dem Holzkopf und dem Gewicht, also an der Stelle, die dem Ort der Halswirbel entspricht, ist eine Meßzelle zum Messen der auftretendenKräfte angeordnet. Sie wiegt ihrerseits 1 kg, so daß sich ein Gesamtgewicht des Stoßkörpers von 20 kg ergibt.

Dieser Phantom-Körper wird aus verschiedenen Höhen, die den gewünschten Auftreffgeschwindigkeiten entsprechen, auf eine Versuchsscheibe mit den Abmessungen 50 χ 110 cm fallengelassen. Die Versuchsscheiben sind unter verschiedenen Bedingungen am Rand eingespannt, und zwar in einem Falle durch Auflegen eines 56 kg schweren Rahmens, was einer Einspannkraft von 120 p/cm² entspricht, und im anderen Fall durch Verschrauben des aufgelegten Rahmens, wodurch eine absolut feste Einspannung, wie sie etwa bei Einkleben der Windschutzscheibe in die Karosserie vorliegt, erreicht wird.

Bei einem solchen starren Stoßkörper findet man, gleiche Auftreffgeschwindigkeit und gleiche an dem Stoß teilnehmende Masse vorausgesetzt, eine höhere Stoßkraft und eine kürzere Gesamtstoßzeit, d. h, Einwirkungsdauer der Stoßkraft, als bei einem natürlichen Präparat. Das hat seine Ursache in dem unterschiedlichen Verhalten der stoßenden Masse, bei der im Falle des starren Stoßkörpers gewissermaßen von Anfang an die gesamte Masse an dem Stoß beteiligt ist, während bei einem Stoß des menschlichen Körpers infolge ihrer Deformierbarkeit die Körpermasse mehr oder weniger nacheinander am Stoß teilnimmt.

Trotz dieser Unterschiede in den Meßergebnissen

läßt sich der wesentliche Vorteil der neuen Scheibe mit dem beschriebenen Phantom-Test deutlich zeigen.

In Fig. 4 sind zwei Kraft-Zeit-Kurven I und II wiedergegeben, die den Kraftverlauf bei Stoßversuchen nach dem beschriebenen Phantom-Test zeigen, und zwar zeigt Kurve I das Stoßverhalten einer Verbundglasscheibe von dem üblichen Aufbau und mit einer Polyvinylbutyralzwischenschicht von

^e° 0,76 mm Dicke, und Kurve II das Verhalten einer gemäß der zuerst beschriebenen Ausführüngsförm der Erfindung aufgebauten Windschutzscheibe, ebenfalls mit einer Dicke der Polyvinylbutyralzwischenschicht von 0,76 mm. In beiden Fällen betrug die Dicke der dem Stoß abgewandten Glasscheibe 3 mm, die Dicke der dem Stoß zugewandten Glasscheibe 2 mm. Die Auftreffgeschwindigkeit des Phantom-Kopfes betrug bei dem Versuch 27,6 km/h. Die Versuchsscheiben

waren am Rand fest eingespannt.

Beide Kurven zeigen grundsätzlich den gleichen charakteristischen Verlauf. Dieser zeichnet sich durch zwei Stoßphasen aus, nämlich durch eine hohe Kraftspitze bei etwa 1 msec nach Stoßbeginn und einen sich daran anschließenden zweiten Kraftanteil, der sich im Vergleich zu der ersten Kraftspitze über einen wesentlich längeren Zeitraum erstreckt. Die Kraftspitze in der ersten Stoßphase stellt die Kraft dar, die für den Bruch der beiden Glasscheiben erforderlich ist. Für die Höhe dieser Kraftspitze ist im wesentlichen die Dicke der Windschutzscheibe maßgebend. Obwohl diese Kraftspitze verhältnismäßig hoch ist, ist sie, solange sie Werte von etwa 1500 kp nicht überschreitet, für Verletzungen ungefährlich, weil die Einwirkungsdauer dieser Maximalkraft extrem kurz ist.

Nachdem das Silikatglas gebrochen ist, fällt die Kurve sehr schnell wieder ab, und der weitere Kraftverlauf, also die zweite Phase des Stoßvorganges, wird jetzt durch die Polyvinylbutyralschicht und durch die Einspannbedingungen bestimmt. Dieser zweite Kraftanteil erreicht zwar nicht die Höhe der ersten Kraftspitze, erstreckt sich aber über sehr viel längere Zeiten und ist aus diesem Grunde der im Hinblick auf Verletzungen der Halswirbelsäule gefährliche Kraftanteil. Gerade auf die Verkürzung des gesamten Stoßvorganges erstreckt sich die Erfindung.

Wie der Vergleich der beiden Kurven zeigt, wird durch die erfindungsgemäße Ausbildung der Windschutzscheibe die Stoßzeit von 45 msec bei der bekannten Verbundglasscheibe auf 22 msec, und die maximale Kraft in der zweiten Stoßphase von 375 kp auf 200 kp herabgesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2 Patentansprüche: Bedeutung ist, erfüllt also auch eine Windschutz scheibe aus Verbundsicherheitsglas nicht die an eine

1. Windschutzscheibe für Kraftfahrzeuge, be- solche Windschutzscheibe zu stellenden Forderungen, stehend aus zwei über eine Klebeschicht mitein- Zum Stande der Technik gehört ferner eine Windander verbundenen Silikatglasscheiben, von denen 5 schutzscheibe für Kraftfahrzeuge, bestehend aus zwei die eine die mit ihr verbundene andere Scheibe über eine Klebeschicht miteinander verbundenen über den Umfang überragt und mit dem über- Silicatglasscheiben, von denen die eine die mit ihr ragenden Teil an der Karosserie befestigt ist, verbundene andere Scheibe über den Umfang übergekennzeichnet durch die Kombination ragt und mit dem überragenden Teil an der Karossefolgender Merkmale: ίο rie befestigt ist.

a) die an der Karosserie befestigte Scheibe Bei dieser aus der Patentschrift Nr. 55 562 des besteht aus nicht vorgespanntem Glas; Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin

b) die zweite Glasscheibe und/oder die bekannten Windschutzscheibe besteht die mit ihrem Klebeschicht ist nach Werkstoff und Dicke überragenden Teil an der Karosserie befestigte derart gewählt, daß sie im Temperaturbereich 15 Scheibe aus vorgespanntem Glas. Es handelt sich also von —20° C bis + 40° C bei einem Stoß um eine Verbundsicherheitsscheibe, die sich jedoch ernes kugelförmigen Körpers von 20 kg Ge- grundsätzlich von den übrigen bekannten Verbundwicht mit einer Auftreffgeschwindigkeit von Sicherheitsglasscheiben unterscheidet. Im Hinblick 50 km/h nicht durchschlagen wird; auf ihre Energieabsorption ist sie nämlich mit Ein-

c) die beiden Glasscheiben und die Klebe- 20 Scheibensicherheitsglas gleichzusetzen, da durch die schicht sind nach Dicke bzw. Werkstoff der- Ausbildung der eingespannten Scheibe aus vorgeart aufeinander abgestimmt, daß die durch spanntem Glas eine sofortige Auslösung der Scheibe einen zentralen Stoß hervorgerufene Defor- im Randbereich gewährleistet ist. Beim Aufprall des mationswelle nach einer Zeit von maximal Körpers zerbrechen also sofort die Randbereiche der 30 msec den entfernteren Randbereich der 25 vorgespannten Silicatglasscheibe, die die einzige VerWindschutzscheibe erreicht. bindung zum Rahmen der Windschutzscheibe her-

2. Windschutzscheibe nach Anspruch 1, da- stellen. Die Scheibe fällt also insgesamt sofort aus durch gekennzeichnet, daß die die Innenseite der dem Rahmen heraus, ohne daß die Möglichkeit beWindschutzscheibe bildende Einzelscheibe eine stünde, ein zufriedenstellendes Maß an kinetischer 0,5 bis 3 mm dicke Glasscheibe mit hoher Biege- 3» Energie zu absorbieren.

festigkeit ist. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be-

3. Windschutzscheibe nach Anspruch 1 oder 2, steht darin, die bekannte Windschutzscheibe, die am dadurch gekennzeichnet, daß die die Windschutz- Rand auslöst, dahingehend abzuwandeln, daß beim scheibe bzw. das sie einfassende Gummiprofil Aufprall eines Körpers ein erhöhtes Maß an kineaufnehmende Aufkantung der Karosserie soweit 35 tischer Energie absorbiert wird, ohne daß dadurch verlängert ist, daß sie auf der Innenseite der klei- die Stoßzeit unzulässig verlängert wird. Die Höhe der neren Scheibe deren Umfang überragt und so die an der Windschutzscheibe absorbierten Energie soll Windschutzscheibe gegen ein Hereinstürzen in in jedem Falle noch unterhalb der Schädigungsgrenze den Fahrzeugraum sichert. für den Organismus liegen, andererseits aber so nahe

40 wie möglich an diese Grenze herankommen, so daß

ein maximaler Schutz gegen Sekundärverletzungen

gewährleistet ist.

Die Erfindung betrifft eine Windschutzscheibe für Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch

Kraftfahrzeuge. die Kombination folgender Merkmale:

Als Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge ver- 45 a) Die an der Karosserie befestigte Scheibe

wendet man zum einen Einscheibensicherheitsglas besteht aus nicht vorgespanntem Glas;

aus vorgespanntem Glas und zum anderen Wind- b) die zweite Glasscheibe und/oder die Klebe-

schutzscheiben aus Verbundsicherheitsglas. schicht ist nach Werkstoff und Dicke derart ge-

Einscheibensicherheitsglas weist den Vorteil auf, wählt, daß sie im Temperaturbereich von

daß es beim Auftreffen des Kopfes bei einem Zusam- 50 —20° C bis +40⁰C bei einem Stoß, eines menstoß praktisch augenblicklich ausgelöst wird. Mit kugelförmigen Körpers von 20 kg Gewicht und

dieser praktisch sofortigen Auslösung ist jedoch einer Auftreffgeschwindigkeit von 50 km/h nicht

gleichzeitig ein wesentlicher Nachteil verbunden, durchschlagen wird;

nämlich der, daß nur ein sehr geringer Teil der knie- c) die beiden Glasscheiben und die Klebetischen Energie des durch den Aufprall vorgeschleu- 55 schicht sind nach Dicke bzw. Werkstoff derart derten Körpers absorbiert werden kann. Damit kann aufeinander abgestimmt, daß die durch einen

es zu sogenannten Sekundärverletzungen kommen, zentralen Stoß hervorgerufene Deformations-

die außerhalb des Fahrzeuginnenraumes auftreten, welle nach einer Zeit von maximal 30 msec den

nachdem der Körper die Fensteröffnung durchdrun- entfernteren Randbereich der Windschutzscheibe

gen hat. 60 erreicht.

Verbundsicherheitsglas weist zwar diesen Mangel In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die die

nicht auf, weil es einen wesentlich höheren Anteil der Innenseite der Windschutzscheibe bildende Einzelkinetischen Energie des durch den Aufprall vorge- scheibe eine 0,5 bis 3 mm dicke Glasscheibe mit schleuderten Körpers absorbiert. Dieser Vorteil ist hoher Biegefestigkeit.

jedoch durch den Nachteil erkauft, daß die Stoßzeit 65 Vorzugsweise ist in weiterer Ausbildung die die in unzulässiger Weise verlängert wird. Da die Stoß- Windschutzscheibe bzw. das sie einfassende Gummizeit für Verletzungen insbesondere am Kopf und im profil aufnehmende Aufkantung der Karosserie so Kopf des yorgesehleuderten Fahrers von wesentlicher weit verlängert, daß sie auf der Innenseite der kleine-