DE2758581B1 - Windschutzscheibe,insbesondere fuer Kraftfahrzeuge,mit Innenscheibe aus chemisch vorgespanntem Silikatglas - Google Patents

Windschutzscheibe,insbesondere fuer Kraftfahrzeuge,mit Innenscheibe aus chemisch vorgespanntem Silikatglas

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Description

Die Erfindung betrifft eine Windschutzscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Bei einer bekannten Windschutzscheibe dieser Art (DE-AS 17 55 395), bei der nur die Außenscheibe, die Innenscheibe umfangsmäßig überragend, mit ihrem vorstehenden Rand an der Fahrzeugkarosserie befestigt ist, hat die chemische Vorspannung der Innenscheibe den Zweck, deren Bieqeelastizität zu erhöhen, um so eine qrößere Sicherheit der Scheibe gegen ein Durchstoßen von innen her zu gewährleisten. Es hat sich nun gezeigt daß derartige Windschutzscheiben mit dünner Innenscheibe aus chemisch vorgespanntem Silikatglas, insbesondere dann, wenn sowohl die Außenscheibe als auch die Innenscheibe entsprechend der herkömmlichen Anordnung über den Fensterrahmen fest mit der Karosserie verbunden sind, zwar eine gute Sicherheit gegen ein Durchstoßen der Scheibe von innen her beim Auftreffen des Kopfes eines Fahrzeuginsassen bieten, jedoch bei verhältnismäßig niedrigen Belastungen, also bei niedrigen Auftreffgeschwindigkeiten von innen her, wie es insbesondere bei angeschnallten Kraftfahrzeuginsassen der Fall ist nicht sicher und schnell' genug änbriichiA^fcfit' anderen Wortes, die chemisch gehärtete Innenscheibe führt bei derartigen Windschutzscheiben zu einem Oberschreiten der zulässigen Sicherheits- bzw. H.I.C-Werte, weil die Festigkeitswerte derartiger Windschutzscheiben insbesondere bei ebenen oder nur schwach gekrümmten Scheiben statistisch um etwa 30 bis 40% zu hoch sind. Ein sicheres und schnelles Anbrechen von Windschutzscheiben der eingangs genannten Art hängt grundsätzlich davon ab, wie klein der Abstand der Auftreffstelle von der nächstgelegenen »schwächsten« Stelle der Scheibe ist, da hiervon die Stoßzeit abhängt
ίο Um diesen Abstand möglichst klein zu halten, ist es bereits bekannt die chemisch maximal vorgespannte Innenscheibe zum Herabsetzen des Lacerations-Index und; zum Erzielen eines sehr feinen Bruchbildes nachträglich mit Schwächungspunkten zu versehen und/oder elastisch zu biegen. Die erstgenannte Methode führt aber in dem Fall, daß der Auftreffpunkt von dem Schwächungspunkt weit entfernt ist zu langen Stoßzeiten, während die letztgenannte Maßnahme, nämlich elastisches Biegen der Innenscheibe, nur im Bereich kleiner Krümmungsradien wirksam ist nicht aber in den verhältnismäßig ebenen, hauptsächlich einem Auftreffen des Kopfes von Fahrzeuginsassen ausgesetzten Hauptbereichen moderner Windschutzscheiben. Das Problem des zuverlässigen Anbrechens der Windschutzscheibe mit niedriger Bruchspannung und feinem Bruchbild, jedoch verkürzter Reaktionszeit ist auch bei anderen bekannten Windschutzscheiben, bei denen eine gehärtete Innenscheibe vorgesehen ist nicht gelöst, wobei beispielsweise auf die DE-OS 21 38410, die DE-OS 22 23 274, die DE-AS 22 28 299, die US-Patentschriften 33% 095 und 32 82 772 oder die FR-PS 15 22 229 ebenso wie auf »ATZ Automobiltechnische Zeitschrift« 78, Seiten 505 folgende, oder den Artikel »Safety of Windshield Against Flying Stones«.
Bericht der »11th Stapp Car Crash Conference«, Oktober 10— 11,1967, hinzuweisen ist
In der US-PS 34 73 379 ist eine Windschutzscheibe beschrieben, bei der ein rasches Anbrechen der Innenscheibe durch Einbau eines »stress raisers« in Form einer Nut oder dergleichen, die möglichst nahe am Scheibenrand liegt erleichtert werden solL Auch diese Lösung befriedigt aber nicht weil der Abstand von der Auftreffstelle bis zu der Schwächungsstelle immer noch zu langen Stoßzeiten führt die bei geringen Auftreffge schwindigkeiten kein hinreichend rasches Anbrechen der Scheibe mit feinem Bruchbild gewährleisten. Wird andererseits, wie in der BE-PS 7 62 631 beschrieben ist eine ungehärtete Innenscheibe verwendet so ist das Verhalten bei hohen Auftreffgeschwindigkeiten wegen der hier wiederum zu geringem Festigkeit der Innenscheibe und des entstehenden großen Bruchbildes unbefriedigend
Aus der DE-OS 17 71 152 ist es bereits bekannt, zum Bilden von Sichtinseln eine örtlich variierende chemi sehe Vorspannung zu wählen, die durch Beschichten bestimmter Scheibenbereiche in vorgewählten Mustern und anschließende chemische Behandlung erzielt werden kann, jedoch soll die Scheibe hierbei im Falle eines Bruches nicht undurchsichtig werden, so daß also die einzelnen Linien des durch die örtlich unterschiedliche chemische Vorspannung erzielten Netzwerkes stets einige Millimeter auseinanderliegen müssen. Hierdurch wird aber das eingangs im Zusammenhang mit der DE-AS 1755 395 beschriebene Problem nicht gelöst Dasselbe trifft für die Scheibe nach der DE-OS 19 46 345 zu, wo es sich ebenfalls darum handelt, durch örtlich variierende chemische Vorspannung beim Brechen Sichtinseln zu bilden.
ORIGINAL INSPECTED
Ausgehend von der Erkenntnis, daß Windschutzscheiben der eingangs genannten Art bislang nur dann zu befriedigenden Sicherheits- bzw. H.I.C.-Werten führen, wenn die Windschutzscheibe am wahrscheinlichen Auftreffpunkt des Kopfes eines Fahrzeuginsassen eine Krümmung aufweist, durch die bei einem Kaltverbiegen der Innenscheibe in die heiß gebogene Außenscheibe hinein und anschließendes Verkleben der Einzelscheiben durch die Kunststoffzwischenschicht die statistisch vorhandenen, allzu hohen Festigkeitswerte chemisch vorgespannter Innenscheiben abgebaut wird, oder aber zumindest in den ebenen oder fast ebenen Bereichen der Windschutzscheibe eine Schwächungsbehandlung vorgenommen wird, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Windschutzscheibe der eingangs genannten Art zu schaffen, welche wirtschaftlich ohne nachträgliche Schwächungsbehandlung hergestellt werden kann und bei niedriger Bruchspannung und feinem Bruchbild ein sicheres und schnelles Anbrechen bei niedrigen Belastungen, also mit sehr kurzer Reaktionszeit bis zum Eintreten des Bruches nach dem Auftreffen des Kopfes eines Fahrzeuginsassen, gewährleistet.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch das im Kennzeichen des Patentanspruches 1 genannte Merkmal gelöst, wobei insbesondere vorgesehen sein kann, >> daß die Innenscheibe aus Fourcault-Glas besteht.
Weitere besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen 3 bis 8.
Der Erfindung liegt die überraschende Erkenntnis jo zugrunde, daß es gelingt, ein sicheres und rasches Anbrechen der chemisch vorgespannten Innenscheibe auch bei niedrigen Auftreffgeschwindigkeiten und in ebenen Scheibenbereichen zu gewährleisten, wenn die Biegebruchfestigkeit der Innenscheibe, erzeugt durch j5 eine lokal im Mikronbereich variierende Vorspannung, die beanspruchten Werte nicht überschreitet. Die lokal im Mikronbereich variierende Vorspannung, bei der also nicht ein Netzwerk von einige Millimeter auseinanderliegenden Schwächungslinien geschaffen wird, wie es bei der DE-OS 19 46 254 der Fall ist, sondern bei der die Schwächungslinien gleichsam beliebig dicht zusammenliegen, läßt sich einmal dadurch erreichen, daß durch lokales Abdecken des Silikatglases mittels einer porösen Beschichtung oder dergleichen eine örtlich variierende, »differentielie« chemische Vorspannung verwirklicht wird. Besonders vorteilhaft aber ist es, die Innenscheibe aus Fourcault-Glas herzustellen, welches chemisch vorgespannt ist, da sich überraschenderweise herausgestellt hat, daß ein chemisch vorgespanntes Fourcault-Glas über erheblich niedrigere, nämlich in dem beanspruchten Bereich liegende Biegebruchfestigkeiten verfügt, als dies bei Gläsern, die auf andere Art hergestellt worden sind, beispielsweise bei Floatglas, der Fall ist Der Grund hierfür scheint darin zu liegen, daß infolge der beim Fourcault-Glas wegen der Löslichkeit der Tonsubstanz der Ziehdüse vorhandenen sogenannten Zschacke-Fäden, deren chemische Zusammensetzung (Tonerdegehalt) sich von der chemischen Zusammensetzung der übrigen Bereiche unterscheidet (Glastechnische Berichte 1934, Seiten 227 ff.), beim chemischen Vorspannen des Fourcault-Glases mittels Ionenaustausch eine chemisch differentielie Vorspannung im Mikronbereich erzielt wird, die im Sinne der oben gestellten Aufgabe zu einem raschen, sicheren Zerbrechen der Innenscheibe bei niedrigen Belastungen führt.
Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im einzelnen erläutert.
Bei dem Ausführungsbeispiel ist eine Außenscheibe aus normal gekühltem, also nicht vorgespanntem Floatglas mit einer Dicke von 3,0 mm über eine Polyvinylbutyralfolie mit einer Dicke von 0,76 mm mit einer Innenscheibe verbunden, die aus chemisch maximal vorgespanntem Fourcault-Glas mit einer Dicke von 0,6 mm besteht. Die schwach gebogene Windschutzscheibe wurde dabei in der Weise hergestellt, daß die verhältnismäßig dicke Außenscheibe heiß gebogen wurde, woraufhin die Innenscheibe unter Zwischenschaltung der Polyvinylbutyralfolie kalt elastisch in die als Form dienende Außenscheibe hineingebogen und alsdann mit dieser über die Verbundfolie verklebt wurde.
Vergleichsversuche haben gezeigt, das der SI-Wert (Severity-Index) dieser Scheibe, wie im übrigen bei einer Vielzahl erfindungsgemäß ausgebildeter Scheiben, im Bereich niedriger Aufprallgeschwindigkeiten von 5 bis 35 km/h unterhalb der Gefährlichkeitsgrenze von 1000 SI bleibt, während eine analog aufgebaute Scheibe, bei der die Innenscheibe nicht aus Fourcault-Glas bestand, die Gefährlichkeitsgrenze von 1000 SI weitaus überschritt und beispielsweise bei 30 km/h mehr als 2000 betrug.

Claims (8)

Patenunsprüche:
1. Windschutzscheibe, insbesondere für Kraftfahrzeuge, mit einer 2 bis 5 mm dicken Außenscheibe aus normal gekühltem Silikatglas und einer hiermit über eine Kunststoffzwischenschicht verbundenen, weniger als 1,5 mm dicken Innenscheibe aus chemisch vorgespanntem Silikatglas, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenscheibe zur Erzielung einer mittleren Biegebruchfestigkeit von höchstens 160 N/mm2 (nach DIN 52 303) bzw. 300 N/mm2 (nach der Doppelringmethode) eine in der Scheibenebene örtlich in im Mikronbereich liegenden Abständen variierende Vorspannung aufweist
2. Windschutzscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenscheibe aus FourcauU-Glas besteht
3. Windschutzscheibe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Innenscheibe höchstens 0,7 mm beträgt
4. Windschutzscheibe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dicke der Innenscheibe höchstens 0,6 mm beträgt
5. Windschutzscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet daß die Dicke der Außenscheibe 2$ bis 32 mm beträgt
6. Windschutzscheibe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Außenscheibe aus Floatglas besteht
7. Windschutzscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß die Kunststoffzwischenschicht eine Dicke von 0,76 bis 1,14 nun hat
8. Windschutzscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Haftfestigkeit der Verbindung zwischen der Innenscheibe und der Kunststoffzwischenschicht wesentlich höher eingestellt ist als diejenige zwischen der Außenscheibe und der Kunststoffzwischenschicht
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