DE1680001C2

DE1680001C2 - Windschutzscheibe für Kraftfahrzeuge

Info

Publication number: DE1680001C2
Application number: DE1680001A
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: 1974-06-12
Also published as: BR6905938D0; DE1680001B1; SU482036A3

Description

Die Erfindung betrifft eine Windschutzscheibe für Kraftfahrzeuge.

Als Windschutzscheiben für Kraftfahrzeuge verwendet man zum einen Einscheibensicherheitsglas aus vorgespanntem Glas und zum anderen Windschutzscheiben aus Verbundsicherheitsglas.

Einscheibensicherheitsglas weist den Vorteil auf, daß es beim Auftreffen des Kopfes bei einem Zusammenstoß praktisch augenblicklich ausgelöst wird. Mit dieser praktisch sofortigen Auslösung ist jedoch gleichzeitig ein wesentlicher Nachteil verbunden, nämlich der, daß nur ein sehr geringer Teil der kinetischen Energie des durch den Aufprall vorgeschleuderten Körpers absorbiert werden kann. Damit kann es zu sogenannten Sekundärverletzungen kommen, die außerhalb des Fahrzeuginnenraumes auftreten, nachdem der Körper die Fensteröffnung durchdrungen hat.

Verbundsicherheitsglas weist zwar diesen Mangel nicht auf, weil es einen wesentlich höheren Anteil der kinetischen Energie des durch den Aufprall vorgeschleuderten Körpers absorbiert. Dieser Vorteil ist jedoch durch den Nachteil erkauft, daß die Stoßzeit in unzul.'. -siger Weise verlängert wird. Da die Stoßzeit für Verletzungen insbesondere am Kopf und im Kopf des vorgeschleuderten Fahrers von wesentlicher Bedeutung ist, erfüllt also auch eine Windschutzscheibe aus Verbundsicherheitsglas nicht die tat eine solche Windschutzscheibe zu stellenden Forderungen, Zum Stande der Technik gehört ferner eine Windschutzscheibe für Kraftfahrzeuge, bestehend au« zwei über eine Klebeschicht miteinander verbundenen Stlicatglasscheiben, von denen die eine die mit ihr verbundene andere Scheibe über den Umfang überragt und mft dem überragenden Teil an der Karosse-

1.0 tie letestigt ist.

Bei dieser aus der Patentschrift Nr. 55 562 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin bekannten Windschutzscheibe besteht die mit ihrem überragenden Teil au der Karosserie befestigte Scheibe aus vorgespanntem Glas. Es handelt sich also um eine Verbundsicherheitsscheibe, die sich jedoch grundsätzlich von den übrigen bekannten Verbundsicherheitsglasscheiben unterscheidet. Im Hinblick auf ihre Energieabsorption ist sie näwHch 'nit Einscheibensicherheitsglas gleichzusetzen, da durch die Ausbildung der eingespannten Scheibe aus vorgespanntem Glas eine sofortige Auslösung der Scheibe im Randbereich gewährleistet ist. Beim Aufprall des Körpers zerbrechen also sofort die Randbereiche der vorgespannten Silicatglasscheibe, die die einzige Verbindung zum Rahmen der Windschutzscheibe herstellen. Die Scheibe- fällt also insgesamt sofort aus dem Rahmen heraus, ohne daß die Möglichkeit bestünde, ein zufriedenstellendes Maß an kinetischer Energie zu absorbieren.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, die bekannte Windschutzscheibe, die am Rand auslöst, dahingehend abzuwandeln, daß beim Aufprall eines Körpers ein erhöhtes Maß an kinetischer Energie absorbiert wird, ohne daß dadurch die Stoßzeit unzulässig verlängert wird. Die Höhe der an der Windschutzscheibe absorbierten Energie soll in jedem Falle noch unterhalb der Schädigungsgrenze für den Organismus liegen, andererseits aber so nahe wie möglich an diese Grenze herankommen, so daß ein maximaler Schutz gegen Sekundärverletzungen gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Kombination folgender Merkmale:

a) Die an der Karosserie befestigte Scheibe besteht aus nicht vorgespanntem Glas;

b) die zweite Glasscheibe und/oder die Klebeschicht ist nach Werkstoff und Dicke derart gewählt, daß sie im Temperaturbereich von _ 20° C bis + 40° C bei einem Stoß eines kugelförmigen Körpers von 20 kg Gewicht und einer Auftreffgeschwindigkeit von 50 km/h nicht durchschlagen wird;

c) die beiden Glasscheiben und die Klebeschicht sind nach Dicke bzw. Werkstoff derart aufeinander abgestimmt, daß die durch einen zentralen Stoß hervorgerufene Deformationswelle nach einer Zeit von maximal 30 msec den entfernteren Randbereich der Windschutzscheibe' erreicht.

In weiterer Ausbildung der Erfindung ist die die Innenseite der Windschutzscheibe bildende Einzelscheibc eine 0,5 bis 3 mm dicke Glasscheibe mit hoher Biegefestigkeit.

Vorzugsweise ist in weiterer Ausbildung die die Windschutzscheibe bzw. das sie einfassende Gummiprofil aufnehmende Aufkantung der Karosserie so weit verlängert, daß sie auf der Innenseite der kleine-

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

Pie Abbildungen zeigen in

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

Fig, Z eine zweckmäßige Ausbildungsform des Rahmens bei Verwendung eines Gummiprofiles,

F i g, 3 eine weitere Möglichkeit für die Ausbildung

wendet wurden, nicht in beliebiger Anzahl wiederholt werden können, wurde eine Versuchsanordnung entwickelt, die sich für die Durchführung reproduzierbarer Versuche eignet. Die mit dieser Versuchsiwordnung ermittelten Ergebnisse stehen in direkter Beziehung zu den mit natürlichen Präparaten erhaltenen Ergebnissen, sq daß sie mit hinreichender Genauigkeit Rückschlüsse auf die Eigenschaften von Sicherheitsglasscheiben bei wirklichen Stoßunfällen

des Rahmens bei einer Befestigung der Windschutz- »o zulassen,
scheibe unmittelbar durch Verkleben mit der Karos- Die gewählte Versuchsanordnung besteht aus einem

serie, und Phantom-Körper von insgesamt 20 kg. Dieser setzt

sich aus dem eigentlichen Stoßkörper, nämlich einem Holzkopf 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

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 zo auf den Kopf übertragen und an dem Stoß des Kopfes

teilnehmen. Zwischen dem Ho¹ kopf und dem Gewicht, also an der Stelle, die dem Ort der Halswirbel entspricht, ist eine Meßzelle zum Messen der auf-

D - tretenden Kräfte angeordnet. Sie wiegt ihreiseits ! kg,

der den Rand derScheibe 3 geringfügig überragenden 25 so daß sich ein Gesamtgewicht des Stoßkörpers von Gummihppe4 überdeckt. Die beiden Glasscheiben 20 kg ergibt.

Dieser Phantom-Körper wird aus verschiedenen Höhen, die den gewünschten Auftreffgeschwindigkei-

der Innenseite sitzt die etwas kleinere Scheibe 3, ebenfalls aus nicht vorgespanntem Silikatglas. Im Gegensatz zu der Glasscheibe 1 ist sie nicnt in dem Gummiprofil 2 eingespannt, sondern ist lediglich von

ten entsprechen, auf eine Versuchsscheibe mit den

haben je eine Dicke von etwa 2 bis 4 mm und sind durch die Schicht 5 aus Polyvinylbutaral miteinander verbunden.

F i g. 2 gibt eine weiterentwickelte Ausführungs- 30 Abmessungen 50 X 110 cm fallengelassen. Die Verform des Rahmens wieder, bei der die kleiner:: suchsscheiben 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 an

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 Innen raum des 35 deren Fall durch Verschrauben des aufgelegten Rah-Fahrzeuges stürzt. Zu diesem Zweck ist der den Rah- mens, 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,

men für die Windschutzscheibe bildende Teil 10 der
Karosserie so weit verlängert, daß der obere Teil 11
dieses Rahiiiens über den Rand der Scheibe 3 herüberragt. Das Gummiprofil 12 ist an dieser Stelle 40 gleiche Auftreffgeschwindigkeit und gleiche an dem durch die Lippe 13 erweitert, die sich gegen die Stoß teilnehmende Masse vorausgesetzt, eine höhere Scheibe 3 anlegt. Dabei muß natürlich dafür Sorge Stoßkraft und eine kürzere Gesamtstoßzeit, d. h. Eingetragen werden, daß zwischen dem Rand der Wirkungsdauer der Stoßkraft, als bei einem natür-Scheibe 3 und der Lippe 13 des Gummiprofils keine liehen Präparat. Das hat seine Ursache in dem unterHaftung erfolgt, so daß sich im Notfall die Scheibe 3 45 schiedlichen Verhalten der stoßenden Masse, bei der in Richtung nach außen leicht von dem Gummiprofil im Falle des starren Stoßkörpers gewissermaßen von löst. Anfang an die gesamte Masse an dem Stoß beteiligt Wenn man auf die Verwendung eines Gummipro- ist, während bei einem Stoß des menschlichen Körfiles verzichtet, kann man den Rahmen der Karosserie pers infolge ihrer Deformierbarkeit die Körpermasse zweckmäßig wie in F i g. 3 dargestellt ausbilden. Da- 50 mehr oder weniger nacheinander am Stoß teilnimmt.

bei 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

Trotz dieser Unterschiede in den Meßergebnissen lälit nich der wesentliche Vorteil der neuen Scheibe mit dem beschriebenen Phantom-Test deutlich zeigen.

In Fig. 4 sind zwei Kraft-Zeit-Kurven I und II

Scheibe 21 ist entlang ihrem Umfang durch einen 55 wiedergegeben, die den Kraftverlauf bei Stoßver-

Kleber 24 fest mit der Karosserie (Rahmen 20) ver- suchen nach dem beschriebenen Phantom-Test zei-

bunden. Die innere Scheibe 23 dagegen darf keine gen, und zwa. zeigt Kurve I das Stoßverhalten üiner

Verbindung mit der Karosserie aufweisen, Zu diesem Verbundglasscheibe von dem üblichen Aufbau und

Zweck kann zwischen dem Rand der Scheibe 23 und mit einer Polyvinylbutyralzwischenschicht von

dem anliegenden Teil 25 des Rahmens ein geeignetes ^6o 0,76 mm Dicke, und Kurve II das Verhalten einer

Trennmittel 26 angebracht sein. gemäß der zuerst beschriebenen Ausführungsform der

Die erfindungsgemäße Scheibe wird, wie oben dar- Erfindung aufgebauten Windschutzscheibe, ebenfalls

gelegt wurde, in vollem Umfange den Forderungen mit einer Dicke der Polyvinylbutyrälzwischenschicht

gerecht, die sich auf Grund der eigenen Untersuchun- von 0,76 mm. In beiden Fällen betrug die Dicke der

gen Erkenntnisse über die Toleranzgrenze für Hals- ⁶5 dem Stoß abgewandten Glasscheibe 3 mm, die Dicke

Wirbelverletzungen ergeben haben. Da jedoch solche der dem Stoß zugewandten Glasscheibe 2 mm. Die

Stoßversuche mit natürlichen Präparaten, wie sie für Auftreffgeschwindigkeit des Phantom-Kopfes betrug

die genannten medizinischen Untersuchungen ver- 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 Stoßphast 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 vor» etwa ISOOkp 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 Hohe 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 kr. auf 200 kp herabgesetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

I 680 0Oi Patentansprüche:

1. Windschutzscheibe for Kraftfahrzeuge, bestehend aus zwei ober eine Klebeschicht mlteinander verbundenen Silikatglasscheiben, von denen

„.die eine die mit ihr verbundene andere Scheibe über den Umfang überragt und mit dem überragenden Teil art der Karosserie befestigt ist, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale:

b) die zweite Glasscheibe und/oder die Klebeschicht ist nach Werkstoff und Dicke derart gewählt, daß sie im Temperaturbereich von —20⁰C bis +40⁰C bei einem Stoß eines kugelförmigen Körpers von 20 kg Gewicht mit einer Auftreffgeschwindigkeit von 50 km/h nicht durchschlagen wird;

c) die beiden Glasscheiben und die Klebeschicht sind nach Dicke bzw. Werkstoff derart aufeinander abgestimmt, daß die durch einen zentralen Stoß hervorgerufene Deformationswelle nach einer Zeit von maximal 30 msec den entfernteren Randbereich der Windschutzscheibe erreicht.

2. Windschutzscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Innenseite der Windschutzscheibe bildende Einzelscheibe eine 0,5 bis 3 mm <'^!cke Glasscheibe mit hoher Biegefestigkeit ist.

3. Windschutzscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dip die Windschutzscheibe bzw. das sie einfassende Gummiprofil aufnehmende Aufkantung der Karosserie soweit verlängert ist, daß sie auf der Innenseite der kleineren Scheibe deren Umfang überragt und so die Windschutzscheibe gegen ein Hereinstürzen in den Fahrzeugraum sichert.