DE2230331A1

DE2230331A1 - Nachgiebige halterung fuer windschutzscheiben

Info

Publication number: DE2230331A1
Application number: DE2230331A
Authority: DE
Inventors: Richard Crumbach; Hans Dipl Phys Dr Krings; Hans-Dieter Dipl Ing Peetz
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1971-07-28
Filing date: 1972-06-21
Publication date: 1973-05-10
Also published as: BR7204991D0; US3843193A; ZA724973B; SU484670A3; DE2230331B2; DD99955A5; IT963432B; CA963040A; LU65805A1; BE786856A; GB1392246A; PL76018B1; FR2146956B1; FR2146956A1; AU4480072A; NL7210424A; AR200638A1

Description

Nachgiebige Halterung für Windschutzscheiben

Die Erfindung betrifft eine nachgiebige Halterung für Windschutzscheiben im Rahmen einer Pahrzeugkarosserie, bei der die Windschutzscheibe bei einer einen bestimmten Wert überschreitenden Stoßbelastung unter Dehnung der Halterungselemente aus ihrer eingebauten Stellung herausgedrückt, und durch die gedehnten Teile der Halterung im Abstand vor ihrer ursprünglichen Stellung gehalten wird.

Ein Einfaßprofil aus Gummi mit diesen Eigenschaften ist spielsweise aus der deutschen Patentschrift 916 5OI bekannt geworden. Es besteht aus zwei festen Einfaßteilen für die Scheibe einerseits und die Karosserie andererseits, die durch ein elastisches Band miteinander verbunden sind, wobei die beiden festen Einfaßteile miteinander verhakt werden. Bei einem Aufprall eines Insassen auf die Windschutzscheibe löst sich die Verhakung. Das elastische Band, das aus dem gleichen gummi¹-elastischen Material wie die festen Einfaßteile besteht, verbindet die beiden festen Einfaßteile miteinander, so daß die

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Scheibe selbst über das elastische Band aufgehängt bleibt.

Die bekannten nachgiebigen Halterungen dieser Art haben entscheidende Nachteile, aufgrund -deren sie nach den heutigen Erkenntnissen der biomechanischen Vorgänge bei einem Aufprall-Unfall ungeeignet sind. Wesentliche Voraussetzung für eine wirkungsvolle energieabsorbierende Halterung ist nämlich, daß die Vernichtung der kinetischen Energie des aufprallenden Körpers über eine längere Strecke (Abbremsweg) erfolgt. Nur so kann vermieden werden, daß die Verzögerungskräfte eine zu irreversiblen Schaden des Organismus führende Höhe annehmen. Diese Grundbedingung ist aber bei den bekannten Halterungen nicht erfüllt.

Weiter ist es unbedingt erforderlich, daß die Auslösung der nachgiebigen Einspannung nur bei einem Kopfaufprall erfolgt. Die Wagenverzögerung allein, die beim Aufprall mit 50km/h an der Windschutzscheibe bereits Werte zwischen 15 und ^O g erreichen kann, darf nicht zur Auslösung der Scheibe führen.

Ein weiterer wesentlicher Nachteil der bekannten nachgiebigen Halterung besteht darJLn, daß die Höhe der durch die Deformation der Halterung vernichtbaren Energie stark von äußeren Bedingungen, wie insbesondere dem Alter der Gummieinfassung und der Temperatur, abhängig ist. Wie alle Künststoffe sind auch die für solche Einfassungen verwendeten gummielastischen Werkstoffe im Laufe der Zeit einer Versprödung unterworfen. Außerdem sind ihre Eigenschaften wie Elastizität, plastische Deformierbarkeit, Reißfestigkeit usw. mehr oder weniger stark temperaturunabhängig. Infolgedessen ist es nicht möglich, mit diesen bekannten Scheibeneinfassungen einen einigermaßen gleichbleibenden Wert für die Energieabsorption im Stoßfall zu gewährleisten.

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Aufgabe der Erfindung ist es, eine den neueren Erkenntnissen gerecht werdende nadhgiebige Halterung für Windschutzscheiben zu schaffen, die insbesondere bei der Verwendung von Windschutzscheiben mit geringem eigenen plastischen Deformationsvermögen oder bei Windschutzscheiben mit ungenügender Penetrationsfestigkeit die Vernichtung eines Teiles der kinetischen Energie gesteuert, d.h. mit reproduzierbaren Werten und unter für den Organismus unschädlichen Bedingungen, übernimmt.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die nachgiebigen Teile der Halterung so dimensioniert sind, daß durch das aus der eigentlichen Windschutzscheibe und der Halterung bestehende Gesamtsystem bei einer Geschwindigkeit des Stoßkörpers von 50 km/Ίι eine kinetische Energie von etwa "Jo mkp auf einem Bremsweg von etwa 25 cm Länge vernichtet wird, und daß die nachgiebigen Teile der Halterung aus einem deformierbaren Material bestehen, dessen Eigenschaften alterungsbeständig und im Temperaturbereich von -J>0 bis +80⁰C weitgehend temperaturunabhängig sind.

Für die Dimensionierung und Ausgestaltung der nachgiebigen Halterung ist also zu berücksichtigen, welcher Enerffiebetra« bereits durch Deformation der Scheibe selbst absorbiert wird, selbstverständlich ohne Penetration der Scheibe, denn eine Penetration muß wegen der Schnittverletzungen selbstverständlich vermieden werden.

Einen verhältnismäßig hohen Energiebetrag vermag z.B. das aus zwei Glasscheiben und einer dazwischen angeordneten 0,76 mm dicken Folie aus Polyvinylbutyral bestehende übliche Verbundsicherheitsglas zu vernichten. Infoleedessen ist durch die Halterung selbst nur noch ein verhältnismäßig geringer Rest an Energie zu absorbieren. Das bedeutet also, daß bei solchen

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stark energieabsorbierenden Scheiben die ''Auslöseschwelle' der nachgiebigen Halterung verhältnismäßig hoch liegen kann, und auch erst nach verhältnismäßig langer Zeit wirksam werden soll. Die zusätzlich notwendigen Abbremswege, die durch die Halterung gegeben werden müssen, sind verhältnismäßig klein; sie liegen in der Größenordnung von 5 bis 10 cm. Die Halterung muß so ausgelegt sein, daß die Auslösung nach einer Zeit von 10 bis 15 Millisekunden erfolgt.

Windschutzscheiben mit geringer Eigendeformierbarkeit sind z.B. Verbundglasscheiben aus einer Glas- und einer Kunststoffscheibe, die über eine Klebeschicht miteinander verbunden sind. Infolge der in aller Regel recht geringen plastischen Deformationsfähigkeit der Kunststoffscheibe erreichen die Verzögerungskräfte bei fester Einspannung der Kunststoffscheibe sehr schnell unzulässig hohe Werte. Dementsprechend ist bei solchen Windschutzscheibensystemen eine nachgiebige Halterung mit verhältnismäßig niedriger Auslöseschwelle notwendig, die einen Abbremsweg von etwa 15 bis 20 cm gestattet und die bereits nach kurzer Zeit, spätestens etwa J> Millisekunden nach dem Stoß, zur Wirkung kommt.

Gemäß einer ersten Ausführungsform, bestehen die energieabsorbierenden Teile der Halterung aus einem Metall mit entsprechendem plastischen Deformationsvermögen. Der gewünschte Deformationsweg läßt sich beispielsweise durch geeignete Formgebung der energieabsorbierenden Halterungsteile erreichen. So ist es zum Beispiel möglich, die Windschutzscheibe mit gebogenen Klammern zu halten, die sich im Belastungsfall strecken und so den gewünschten Bremsweg erbringen.. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Windschutzscheibe über in Art von Streckmetall geschlitzte Metallstreifen zu befestigen, die sich im Belastungsfall um das gwünschte Maß dehnen.

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Die energieabsorbierenden Teile der Halterung werden vorzugsweise mit Einfaßrahmen aus Gummi kombiniert, wobei diese Einfaßrahmen für die nötige Abdichtung sorgen. Es ist möglich, diese energieabsorbierenden Teile unmittelbar in das Material des Einfaßrahmens einzubauen. »

Nach einer anderen Ausführungsform können die energieabsorbierenden Teile der Halterung aus textlien Werkstoffen'bestehen, die wiederum entweder in den Einfaßrahmen aus Gummi eingebaut, oder auf andere Weise mit dem Einfaßrahmen kombiniert werden. In djesem Fall erfolgt die Energieabsorption durch das Zerreißen der textlien Fäden. Als textile Gewebe eignen sich auch solche aus Kunstfasern,·insbesondere aber auch Gewebe aus Glasfasern. Um den erforderlichen Bremsweg zu erreichen, empfiehlt es sich, diese textlien Teile so auszubilden, daß während des Drehvorganges fortlaufend neue Fadengruppen zum Zerreißen gebracht werden, so daß die Energieabsorption über den gesamten Bremsweg erfolgt.

Die erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Haiterungsteile können auch dann Anwendung finden, wenn die Windschutzscheiben nicht in einem Einfaßrahmen aus Gummi sitzen, sondern wenn sie, wie es heute vielfach üblich ist, mit der Karosserie verklebt sind. Voraussetzung ist allerdings, daß die Verklebung so durchgeführt ist, üaß sie sich bei einem Stoßunfall löst, so daß die Abbremsung des Körpers des Insassen im wesentlichen durch die erfindungsgemäßen energieabsorbierenden Halterungsteile übernommen wird.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformcri von nachgiebigen Halterungen nnch der Erfindung dargestellt, die im folgondcjn näher beschrieben v.mvien.

Ei¹LgUr 1 zeltft Lm Schnitt oLne erste A'usfUhrungoform. DLe aus der HuiJeren Glasscheibe 1, einer 6,76 mm clLokon Polyvinylbutyral-

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Zwischenschicht 2 und der inneren Glasscheibe J> bestehende Windschutzscheibe ist mit Hilfe eines üblichen Dichtungs- und Halteprofils }\ aus Gummi in bekannter Weise an der Karosserie 5 befestigt. Das Dichtungs- und Halteprofil H ist so ausgebildet, daß es sich bei erheblichen Stoßkräften von der Aufkantung 6 des Karosseriebleches löst. Über den Umfang der Windschutzscheibe verteilt sind mehrere Metallklammern 7 angeordnet. Diese Metallklammern 7 greifen über den Rand der Windschutzscheibe. Sie sind zweckmäßigerweise mit der Windschutzscheibe verklebt (Klebeschicht 8), um einen sicheren Halt zu gewährleisten. Das Dichtungsprofil 4 greift über die Klammern 7· Auf der Innenseite der Windschutzscheibe ist die Klammer 7 zu einem Bogen geformt, und· an ihrem Ende mit Hilfe von Schrauben 9 an der Karosserie 5 befestigt. Der Bogen hat eine solche Länge und Form, daß die Klammer 7 in gestrecktem Zustand, d.h. bei einer hohen Stoßbelastung, einen Weg des Randes der Windschutzscheibe von etwa 10 cm gestattet. Die Metallklammern sind den weiter oben definierten Anforderungen entsprechend dimensioniert, wobei die genaue Dimensionierung je nach Windschutzscheibentyp und Einbauwinkel an Hand einiger Versuche ermittelt werden muß. Über den Metallklammern 7 sind Verbindungsstreifen 10 aus Gummi oder gummielastischen Werkstoffen angeordnet, um Verletzungsgefahren durch Kontakt mit den Klammern 7 auszuschalten.

Je nach den gegebenen Anforderungen und dem verwendeten Metall kann es u.U. erforderlich werden, anstelle schmaler Klammern verhältnismäßig ausgedehnte Haltestreifen 7» oder gar einen umlaufenden Halterahmen dieser Art zu verwenden.

BoL dem in Figur 2 dargestellten Ausführungsbeispiel wird die aun dun ElnzelaohLchten 1,2 und 3 bestehende konventionelle Verbundglasscheibe durch die Metallklammer 11 gehalten. Die

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Metallklammer 11 ist wiederum'mit dem Rand der Windschutzscheibe über eine Klebeschicht 12 fest verbunden. Zwischen der Windschutzscheibe und der Aufkantung 13 des Karosseriebleches ist die Metallklammer 11 mehrfach gefaltet, und, an ihrem Ende ist sie wiederum mit Hilfe einer oder mehrerer Schrauben 14 an dem Karosserieblech 15 befestigt. Die in den Fahrgastraum weisenden Teile der Klammern 11 sind durch einen Verbindungsstreifen 16 abgedeckt. Auf der Außenseite ist ein Abdichtungsprofil 17 aus gummielastischem Material angeordnet, das beispielsweise mit Hilfe von hinter die Kante der Windschutzscheibe greifenden Haken 18 befestigt ist.

Figur J> veranschaulicht die Wirkungsweise der in Figur 2 dargestellten Halterung. Die Windschutzscheibe 1,2,3 ist infolge eines Kopfaufpralles in Richtung des Pfeiles F zerbrochen, und die Zwischenschicht 2 hat sich unter dem Stoßpunkt deformiert und einen wesentlichen Teil der Stoßenergie bereits absorbiert. Anschließend hat sich die Klammer 11 unter der erhöhten Belastung gestreckt, so daß sich die Windschutzscheibe am Rande um die Wegstrecke A vorbewegen konnte. Während dieser Phase wurde die Stoßenergie weitgehend durch Deformation der · Klammer 11 vernichtet.

Zur Steuerung der Energieabsorption durch die Metallklammern kann man, wie weiter oben erwähnt, den Werkstoff sowie seine Dimensionierung.und/oder Formgebung variieren. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Klammern dadurch gezielt zu schwächen und ihnen eine hohe Dehnfähigkeit zu verleihen, daß man gegeneinander versetzte Löcher in dem Material anbringt, etwa so, wie es bei dem bekannten ''Streckmetall¹¹ der Fall ist. Ein Beispiel für eine derartige Klammer ist in Figur 4 dargestellt. Die Metallklammer 20 weist eine Vielzahl von ausgestanzten Schlitzen 21 auf, die gegeneinander versetzt sind. Die

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Bohrungen 22 dienen dazu, die Klammern 20 mit Hilfe von Schrauben an der Karosserie zu befestigen.

Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Halterung ist in Figur 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform ist das metallische Dehnglied 25 in einem speziellen Dichtungs- und Halteprofil 26 eingebettet. Das Dichtungs- und Halteprofil ist einerseits mittels einer Klebeschicht 27 mit der Windschutzscheibe 1,2,3 und andererseits mittels einer Klebeschicht 28 mit der Aufkantung 29 der Karosserle J>§ fest verbunden. Zwischen diesen beiden mit der Windschutzscheibe bzw. der Karosserie verbundenen Teilen des Dichtungs- und Halteprofils 26 ist das Profil bei 31 unterbrochen, und nur ein schmaler Steg J>2 sorgt für die unmittelbare Verbindung. Die als Dehnglied wirkende Metallklammer 25 verbindet jedoch die beiden Teile fest miteinander. Im Bereich 31, in dem sich die beiden Teile im Belastungsfall voneinander lösen, ist die Klammer 25 in mehreren Schleifen angeordnet, so daß sich durch Strecken der Klammer 25 wiederum die Windschutzscheibe um das gewünschte Maß vorwärtsbewegen kann. Selbstverständlich kann audidiese Klammer 25 wiederum in Form von Streckmetall ausgebildet sein. Je nach den Anforderungen können die Klammern 25 wieder als einzelne Klammern in mehr oder weniger großen gegenseitigen Abständen vorliegen oder auch als durchgehende Metallstreifen sich innerhalb des gesamten Dichtungs- und Halteprofils befinden.

Eine weitere Ausführungsfornf mit den Merkmalen der Erfindung zeigt die Figur 6. Zur Verbindung der Windschutzscheibe 1,2,2 mit der Aufkantung 25 des Karosseriebleches 36 dient ein umlaufender Verbindungsstreifen 27 · Der Verbindungsstreifen 27 ist auf der einen Seite mittels der Klebeschicht 28 mit der Windschutzscheibe, und auf der anderen Seite mittels der Klebe-

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schicht 39 mit der Aufkantung· 35 fest verbunden. Er besteht aus einem textilen Gewebe, das mehrfach gefaltet ist. Nach jedem Paltvorgang wird eine Naht 40 angebracht. Die nacheinander angebrachten Nähte 40a bis 4Oe umfassen also fortlaufend eine zusätzliche Textillage. Bei einer starken Stoßbelastung der Windschutzscheibe reißen also die Nähte 40, angefangen bei 4Oe bis zu 40a, mit zunehmender Belastung nacheinander auf. Damit geben sie die Windschutzscheibe gesteuert um die erforderliche Strecke frei. Auf der Außenseite ist wiederum ein Dichtungsprofilstreifen 41 angeordnet, der mit Klammern 42, die die Scheibenkante hintergreifen, befestigt ist.

Figur 7 stellt eine weitere Ausführungsform dar, bei der eine nach dem bekannten ''Stufenglas-Prinzip¹¹ aufgebaute Windschutzscheibe in der erfindungsgemäßen Weise eingebaut ist. Die Windschutzscheibe besteht aus der äußeren Silikatglasscheibe 51t der Klebeschicht 52 und der inneren Kunststoffscheibe 53· Die äußere Silikatglasscheibe 51 überragt auf ihrem gesamten Umfang die Schichten 52 und 53. Der überstehende Rand der Silikatglasscheibe ist mittels einer Klebeschicht 54 an der Aufkantung 55 der Karosserie 56 befestigt. Dieses Stufenprinzip hat den Vorteil, daß die Glasscheibe infolge ihres spröden Bruchverhaltens in jedem Fall bei Überschreiten der zulässigen Stoßenergie entlang des überstehenden Randes unter der Wirkung der durch den Stoß entstehenden Biegewelle abgeschert wird. Infolgedessen ist diese Ausführungsform in solchen Fällen besonders geeignet, in denen der Aufbau der Windschutzscheibe als solcher eine rasche Auslösung der Windschutzscheibe am Rande erfordert. Um nunmehr den erforderlichen Bremsweg zu gewährleisten, und um zu verhindern, daß die öffnung völlig freigegeben wird, ist ähnlich wie in dem in Figur 6 dargestellten Beispiel ein mehrfach gefalteter TextiL- :;treifon 57 vorgesehen. Diener Toxtilstreifen 57 ragt einerseits Ln die Klebeschicht 52 hinein, so daß er mit dieser und

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der Kunststoffscheibe 53 fest.verbunden ist, andererseits ist er über Haken 58 an der Karosserie 56 befestigt. Die einzelnen Lagen des Textilstreifens sind wiederum durch die Nähte 59 miteinander verbunden, die fortlaufend eine zunehmende Anzahl von Gewebelagen miteinander verbinden. Auf der Außenseite sitzt das Dichtungsprofil 60, während auf der Innenseite der Profilstreifen 61 die Befestigungsanordnung verdeckt.

In Figur 8 ist schließlich noch eine weitere Ausführungsform dargestellt. Hier findet ein aus den beiden Teilen 62 und 6j5 bestehendes Gummiprofil Verwendung, von denen das Teil 62 auf der Aufkantung 64 der Karosserie 65 sitzt, und das Teil 6j5 die Windschutzscheibe 66 faßt. Die sich aufeinander abstützenden Oberflächen 67 und 68 der beiden Teile 62 und 6j5 sind so profiliert, daß unter einer gegebenen Stoßbelastung das untere Teil 6j> gegenüber dem oberen Teil 62 nach vorne gleitet. Als Verbindung zwischen den beiden Teilen dient eine Einlage 69, z. B. aus Streckmetall, die mit ihren Endbereichen 69 a und 69 b einvulkanisiert ist. Diese Streckmetalleinlage 69 sorgt für den gewünschten Abbremsweg. Auf der Außenseite ist diese Streckmetalleinlage durch die Gummilippen 71, 72 abgedeckt. Die sich zwischen diesen beiden Gummilippen ergebende Spalte ist durch die Zierleiste 72 abgedeckt. Die Dehnung des Halteprofiles im Falle eines Stoßes erfolgt also ausschließlich durch Dehnung des einvulkanisierten Streckmetalles 69.

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Claims

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Patentansprüche

M.!Nachgiebige Halterung für Windschutzscheiben im Rahmen einer Fahrzeugkarosserie, bei der die Windschutzscheibe, bei einer einen bestimmten Wert überschreitenden Stoßbelastung unter Dehnung der Halterungselemente aus ihrer eingebauten Stellung herausgedrückt, und durch die gedehnten Teile der Halterung im Abstand vor ihrer ursprünglichen Stellung gehalten wird dadurch gekennzeichnet, daß die nachgiebigen Teile der Halterung so dimensioniert sind, daß durch das aus der eigentlichen Windschutzscheibe und der Halterung bestehende Gesamtsystem bei einer Geschwindigkeit des Stoßkörpers von 5o km/h eine kinetische Energie von etwa 7o mkp auf einem Bremsweg von etwa 25 cm Länge vernichtet wird, und daß die nachgiebigen Teile der Halterung aus einem Material bestehen, dessen Eigenschaften alterungsbeständig und im Temperaturbereich von - J>o bis + 8o C annähernd temperaturunabhängig sind.

2. Nachgiebige Halterung für Windschutzscheiben nach Anspruch 1, dadurch gekennzeidinet, daß im Falle von Glas-Polyvinylbutyral-Glas-Verbundscheiben die nachgiebigen Teile der Halterung so dimensioniert sind, daß ihre Deformation spätestens etwa 1o bis 15 msec nach dem Stoß einsetzt, und sich unter Vernichtung des Restenergiebetrages ein zusätzlicher Abbremsweg von etwa 5 bis 1o cm ergibt.

;5. Nachgiebige Halterung für Windschutzscheiben nach Anspruch 1, ■ dadurch gekennzeichnet, daß bei wenig deformierbaren Windschutzscheiben, insbesondere bei Glas-Kleber-Kunststoff-Verbundscheiben, die nachgiebigen Teile der Halterung so

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dimensioniert sind, daß ihre Deformation spätestens etwa J> m see nach dem Stoß einsetzt, und sich unter Vernichtung eines Energiebetrages von etwa 50 $ der insgesamt vernichteten Energie ein zusätzlicher Abbremsweg von etwa 15 bis 20 cm ergibt.

4. Halterung für Windschutzscheiben nach Anspruch 2 oder J>, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierenden Teile der Halterung aus einem Metall mit hohem plastischen Deformationsvermögen bestehen.

5. Halterung für Windschutzscheiben nach Anspruch k, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierenden Teile gebogene Metallklammern sind, die sich unter der Wirkung einer Stoßbeanspruchung auseinanderbiegen.

6. Halterung für Windschutzscheiben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5* dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierenden Teile aus in der Art von Streckmetall gelochten bzw. geschlitzten Metallstreifen mit einem hohen Dehnvermögen bestehen.

7. Halterung für Windschutzscheiben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierenden Metallteile einzelne Klammern sind, die in Abständen über den Umfang der Windschutzscheibe verteilt unabhängig von der Gummieinfassung angeordnet sind.

8. Halterung für Windschutzscheiben nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierenden Metallteile in der Gummieinfassung eingearbeitet sind.

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9· Halterung für Windschutzscheiben nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die energieabsorbierenden Teile aus textlien Materialien bestehen, die in die Gummieinfassung eingebettet, sind.

10. Halterung für Windschutzscheiben nach Anspruch 2 oder J>, dadurch gekennzeichnet, daß sie aus einem wiederholt gefalteten Textilgewebe besteht, dessen einzelne Palten zunehmend stark miteinander vernäht sind, so daß bei einer stoßartigen Belastung mit steigender Belastung die einzelnen Nähte , nacheinander reißen.

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