PL69627B1 - - Google Patents

Description

Szyba warstwowa dla pojazdu Przedmiotem wynalazku jest szyba warstwowa dla pojazdu, zwlaszcza samochodowego.Przednie szyby pojazdów ze szkla bezpiecznego wykonywane sa obecnie ze szkla pojedynczego al¬ bo ze szkla warstwowego, klejonego z kilku warstw.Znane wielowarstwowe szyby moga ulec przebi¬ ciu tylko przy okreslonej predkosci zderzenia. Przy wkladce z poliwinylobutyralu o grubosci 0,38 mm, (to znaczy przy normalnie obecnie stosowanej) i temperaturze otaczajacego powietrza okolo 20°C, glowa pasazera moze przebic przednia szybe pod warunkiem, ze predkosc zderzenia jest wieksza niz 25—30 km/godz. Niestety przy stluczeniu przed¬ niej szyby wielowarstwowej wokól miejsca prze¬ bicia powstaje bardzo niebezpieczna strefa, utwo¬ rzona przez ostre odlamki szkla mocno utrzymy¬ wane warstwa poliwinylobutyralu, tak zwany kol¬ nierzyk, które bardzo latwo moga spowodowac smiertelne skaleczenia.Aby zmniejszyc niebezpieczenstwo przebicia, za¬ stosowano podwójna grubosc warstwy poliwinylo¬ butyralu. Szyby tego typu moga zostac przebite je¬ dynie przy predkosci zderzenia mniej wiecej dwa razy wiekszej niz normalna, czyli przy predkosci wynoszacej okolo 45 km/godz. Jezeli przednia szy¬ ba nie zostaje przebita, to znacznie wieksza czesc energii kinetycznej ciala zostaje pochlonieta przez szybe tego typu niz przez szybe, w której grubosc warstwy butyralu wynosila zaledwie 0,38 mm. 10 15 20 25 30 Z tego wynika, ze znacznie wieksza praca odksztal¬ cenia zostaje pochlonieta przez wkladke plastyczna i przez cialo.W porównaniu z przednimi szybami wykonany¬ mi z pojedynczych warstw szkla bezpiecznego, dla których czas trwania procesu rozpadania sie ma wartosc rzedu jednej tysiecznej sekundy, w wielo¬ warstwowych szybach bezpiecznych czas ten jest wielokrotnie dluzszy. Przyczyna tego lezy w od¬ ksztalceniach rjlastycznych zachodzacych w war¬ stwie butyralu. Przy uderzeniu ciala ludzkiego czas trwania procesu rozpadania sie moze wynosic do 0,160 sek.Urazy wewnetrzne powstajace w przypadku ude¬ rzenia pasazera o przednia szybe zaleza nie tylko od wielkosci sily hamowania ale, jak to obecnie ustalono, przede wszystkim od czasu dzialania tych sil. Im dluzszy jest czas dzialania sil hamowania tym mniejsze musza byc sily, aby nie spowodo¬ waly ujemnych dla organizmu skutków.Celem wynalazku jest unikniecie wymienionych niedogodnosci.Zadaniem wynalazku jest wykonanie bezpiecznej przedniej szyby wielowarstwowej o ulepszonych wlasciwosciach, która dzieki zmniejszeniu czasu trwania zderzenia zapewnialaby lepsza ochrone przed urazami nastepujacymi wskutek uderzenia o nia glowa.Szyba warstwowa, wedlug wynalazku sklada sie z dwóch przezroczystych warstw sklejonych za po- 69 627V 3 moca posredniej warstwy z tworzywa sztucznego i jest oslabiona na obrzezu w ten sposób, ze peka wskutek uderzenia otrzymanego w swojej czesci srodkowej podczas, gdy obwód szyby pozostaje w ramce. Istota wynalazku polega na tym, ze war¬ stwa wewnetrzna polaczona warstwa posrednia z tworzywa sztucznego, z warstwa ze szkla krze¬ mowego umieszczona po stronie zewnetrznej po¬ jazdu, ma mniejsze wymiary niz warstwa zew¬ netrzna, która jest tylko sama umocowana w ram¬ ce, przy czym posrednia warstwa i/lub wewnetrzna warstwa maja wytrzymalosc na przebicie twardym cialem kulistym o wadze 20 kG przy predkosci po¬ ziomej uderzenia 50 km/godzine.'Korzystnie, warstwe wewnetrzna stanowi war¬ stwa z gietkiego tworzywa sztucznego, które w temperaturze od —20 do +40°C ma udarnosc co najmniej 5 kG/cm2 i wytrzymalosc na rozciaganie ponad 200 kg/cm2 przy 0,1% calkowitego wydlu¬ zenia.Wymienione wyzej minimalne wartosci udarnos- ci i wytrzymalosci na rozciaganie tworzywa sztucz¬ nego zabezpieczaja, zgodnie z wynalazkiem, wy¬ trzymalosc warstwy tworzywa sztucznego przed wysokimi predkosciami fali odksztalcajacej i przed powstaniem wysokiej wartosci sily rozciagajacej, oraz nie dopuszczaja do pekniec i plastycznych od¬ ksztalcen. Jezeli te graniczne wielkosci zostana za¬ chowane, to przednia szyba nie ulegnie przebiciu nawet przy najwiekszych spotykanych w praktyce predkosciach zderzenia. Tak wiec nie tylko zabez¬ piecza sie przed wysadzeniem szyby ale równiez unika sie jakiegokolwiek kontaktu pomiedzy cia¬ lem ludzkim a odlamkami pekajacego szkla.Korzystnie, warstwa zewnetrzna moze posiadac wzdluz obrzeza warstwy wewnetrznej linie odla¬ mu, na przyklad w postaci rysy wykonanej na po¬ wierzchni szylby. W ten sposób proces wysadzania szyby wzdluz tej linii przebiega sprawniej.Ustalono, ze predkosc rozprzestrzeniania sie fali odksztalcajacej w szybie typu szklo-butyral-szklo odpowiada stawianym wymaganiom, o ile warstwa szkla umocowana w ramce ma grubosc od 2 do 8 mim, grubosc warstwy nieumocowanej waha sie w granicach od 0,1 do 3 mm, a grubosc warstwy butyralu wynosi co najmniej 0,7 mm.W odmianie wynalazku plyta zewnetrzna, umo¬ cowana w ramce, moze byc zrobiona ze szkla zwyklego, nie hartowanego, natomiast plyta wew¬ netrzna, znajdujaca sie od strony spodziewanego uderzenia i nie umocowana w ramce, moze byc zrobiona ze szkla o wysokiej wytrzymalosci na zginanie, uzyskanej dzieki chemicznemu badz ter¬ micznemu hartowaniu.W tej odmianie wymagana odpornosc na prze¬ bicie zapewnia plyta szkla hartowanego o duzej wytrzymalosci na zginanie. Wytrzymalosc na zgi¬ nanie tej plyty musi byc wystarczajaco wysoka, aby szklo bez pekniec moglo wytrzymac miejsco¬ we odksztalcenie spowodowane uderzeniem glowy z niezbyt wysoka predkoscia uderzenia. W tym przypadku niebezpieczenstwo spowodowania cie¬ tych ran jest praktycznie wykluczone.W tej odmianie warstwa laczaca moze nie miec wysokiej odpornosci na przebicie. Aby zapewnic 627 4 wysoka wytrzymalosc na zginanie wewnetrznej warstwie szkla niezbedne jest wykonanie warstwy laczacej z bardzo twardego lamliwego spoiwa, co zwiekszy predkosc rozprzestrzeniania sie fali od- 5 ksztalcajacej i nie dopusci do pekniecia wewnetrz¬ nej warstwy szkla, zanim nastapi wysadzenie przedniej szyby. Zaleznie od wlasciwosci mecha¬ nicznych warstwy spoiwa, w niektórych przypad¬ kach mozna nawet te warstwe osadzic w ramce. 10 Stosuje sie to w przypadku, gdy warstwa spoiwa nie odksztalca sie plastycznie i nie powoduje wy¬ dluzenia czasu trwania zderzenia, lecz peka wzdluz linii umocowania w ramce pod dzialaniem tafli wewnetrznej, bez odczuwalnego dla glowy prze- 15 ciazenia.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przy¬ kladzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia wielowarstwowa przednia szybe w przekroju poprzecznym, fig. 2 — odmiane wy- 20 konania ramki szyby wraz z gumowa uszczelka, fig. 3 — inna odmiane wykonania ramki, w której przednia szyba jest przyklejona bezposrednio do nadwozia pojazdu, fig. 4 — wykresy we wspólrzed¬ nych sila/czas obrazujace wyniki przeprowadzo- 25 nych badan nad reakcja poszczególnych typów przednich szyb poddanych dzialaniu uderzenia.Zewnetrzna strone wielowarstwowej przedniej szyby pojazdu (fig. 1), odbierajaca uderzenia sta¬ nowi warstwa szkla kwarcowego 1 umocowana 30 swoim obrzezem w ramce 2. Od strony odbieraja¬ cej uderzenie znajduje sie warstwa wewnetrzna 3 o mniejszych wymiarach. Najkorzystniej, brzeg warstwy wewnetrznej znajduje sie tuz przy ram¬ ce, w której umocowana jest warstwa szkla kwar¬ cowego 1, dzieki czemu warstwa wewnetrzna nie jest umocowana w ramce. Wedlug pierwszej od¬ miany wynalazku, ta mniejsza warstwa wew¬ netrzna 3 jest wykonana z tworzywa sztucznego.Warstwa szkla kwarcowego 1 jest polaczona 40 z warstwa z tworzywa sztucznego 3 za pomoca warstwy 5 odpowiedniego kleju. Klej nalezy dobrac tak, aby w zakresie wyzej wskazanych temperatur pochlanial naprezenia mechaniczne, powstajace wskutek róznicy rozszerzalnosci cieplnej szkla 45 i tworzywa sztucznego.Biorac pod uwage najmniejsze wymagane war¬ tosci wlasnosci mechanicznych warstwy z tworzy¬ wa sztucznego 3, tworzywo to moze byc wybrane sposród ogólnie znanych. Tak wiec stawiane wa- 50 runki spelnia np. warstwa estru politereftalowego glikolu etylenowego o grubosci 0,25 mm, warstwa termoplastycznego wysokoczasteczkowego poliweg¬ lanu dwuhydroksylowych zwiazków aromatycz¬ nych, a zwlaszcza bisfenyloalkanów o grubosci 55 1 mm, warstwa amorficznego poliamidu dwufunk- cyjnych kwasów aromatycznych, a zwlaszcza kwa¬ su benzenodwukarboksylowego i warstwa dwu- funkcyjnego aminu alifatycznego podstawionego alkilami, a zwlaszcza szesciometylenodwuaminy 60 o grubosci 0,25 mm lub warstwa polichlorku wi¬ nylu bez plastyfikatora o grubosci 0,5 mm.W odmianie wykonania wewnetrzna strone Szy¬ by wielowarstwowej, stanowi warstwa 3 ze szkla kwarcowego. Nalezy jednak przestrzegac warunku, 65 posrednia warstwa 5 oraz warstwa szkla kwarco-wego 3, albo wszystkie warstwy % 3, & lacznie mialy w strefie srodkowe} "wymagana odpornosc na przekfeie. Warstwa 1 ma grubosc w granicach 2^8 mm, warstwa 3 ma grubosc od Oyl da 3 min, a warstwa posrednia z po^winj^oburjrralu ma gru¬ bosc 0,7 mm.W innej odmianie wykonania ramki (fig. 2) war¬ stwa wewnetrzna jest w niej mocno osadzona, co iprzy uderzeniu z zewnatrz zabezpiecza ja od wy¬ padniecia do wewnatrz pojazdu. W tej odmianie wykonania czesc blaszanej karoserii 10* tworzaca ramke przedniej szyby ma wystep 11, którego gór¬ ny brzeg wystaje ponad obrzeze warstwy 3. Gu¬ mowa uszczelka 12 ma wystajace do góry skrzy¬ delko 13, (które przylega do warstwy 3. W tej od¬ mianie wykonania wewnetrzna warstwa 3 nie mo¬ ze byc polaczona ze skrzydelkiem 13 gumowej usz¬ czelki, aby w przypadku uderzenia waTstwa 3 mogla sie latwo oddzielic od gumowej uszczelki i wypasc na zewnatrz. .Na fig. 3 przedstawiono odmiane wykonania bez uszczelki gumowej. W tej odmianie brzeg ramki 20 jest zagiety dwukrotnie i itworzy stopnie. Pozwa¬ la to na osadzenie zarówno warstwy zewnetrznej £1 jak i wewnetrznej. 23. Warstwa zewnetrzna 21 jest mocno, zlaczona calym swoim obrzezem z ram¬ ka 28, za pomoca warstwy 23 odpowiedniego kleju.Natomiast warstwa wewnetrzna 23 nie moze byc w jakikolwiek sposób polaczona z ramka. Pomie¬ dzy obrzezem warstwy 23 a czescia ramki 25 moz¬ na umiescic odpowiednia przekladke 26.Fig; 4; przedstawia krzywe wyrazajace zaleznosc sily dzialajacej na szybe od czasu, który uplywa od chwili udeuzsitifc do ctewiH wynadniecja szyby.Krzywe te obrazuja znaczne skrócenie czasu trwa¬ nia adbwszeaia wskutek zastosowania wielowarstwo¬ wych szyb. wedlug wynalaaku. Urzadzenie stoso¬ wane d<* gftaap&owadzonia pEÓbi mijalo ksztalt glo¬ wy o wadsft 20: kg. Urzadzenie sklada sie, z wlasci¬ wego ciala uderzajacego w ksztalcie drewnianej kuli o srednicy ,l&.:$ra< i ciezarka o wa4ze 14 kg,. umocGwanftga z~. t#lu.. Zostala, howiem ustalone, ze najwsrói 2Q 4o^ 26?/« wsmp calego, ciala, w chwili udrnszania iprzeteazuja: poiwcz** ksesj. szyjne swoja, energie kinetyczna glowie. Pomiedzy drewniana kula a ciezarkiem, czyli ^v miejscu, gdzie znajduja sie kregi szyjne, umieszczono element mierzacy dzialajace sily. Element ten wazy 1 kg, czyli ogól¬ na waga ciala uderzajacego wynosi 20 kg.Podczas badan kula spadala swobodnie z róz¬ nych wysokosci (tak wybranych, aby miala wyma¬ gana predkosc uderzenia) na szybe o wymiarach 50 X100 cm. Poddawane badaniom szyby byly umocowane wzdluz obrzeza w rózny sposób, mie¬ dzy innymi w ramce o wadze 56 kg co odpowiada sile mocowania 120 g/cm2, lub za pomoca przy¬ twierdzenia do ramki srubami, co jest równo¬ znaczne z calkowitym jej unieruchomieniem, jak to ma na przyklad miejsce w przypadku przykle¬ jenia szyby do nadwozia.Dla stosowanego w badaniach ciala sztywnego otrzymujemy przy tej samej predkosci uderzenia i tej samej masie uderzajacej wieksze wartosci si¬ ly uderzenia i mniejszy czas trwania zderzenia.Oznacza to krótszy czas dzialania sily uderzenia niz otrzymujemy mp flrt^ijmwartach caed?ca~ nych. Wyirifca 1© %_ róznicy zachowania «ie cial w czasie zderzenia: cialo sztywne uczestnik* w zderzeniu cala maja aaosa jui w momencie s zderzenia, natomiast pazj* sderaenta ciala ftM^ti& go jego masa, dzieki odtantateateesci* H*rae udzial w zderzeniu , aft 45 50 55 65 Podstawowe zafeftfy wielowarstwowej szyby wed*d£ wynalazki sa potwierdzone wynikami bw- dan przeprowadzonych z glowa ssrtuema -wyze? opisana.Wszystkie prófcy przeppowadaafto z ptecRfeoseya uderzenia 22,5* km/godz-., z- wyjatfkieii* p*erw*zeg©» badania, da» którego precftosc uderzenia wyweeila WfT km/godz. W tej próbie predkosc ucfe*zeiri« wy¬ stala zmniejszona, gdyz- wieksze predkosci powB^ dowala zniszczenie szyby i tfrm samym uniemezig*- wialy jakiekolwiek badania porównawcze. Wartm- kr umocowania szyby zachowano przy wszystkich badtani&eft' j^drrataewer siftr nsfrtoeowwn^et wyncaffo IW g/m* Krzywe oterazuja zachowanie sie rszaych odfniaw szyfr przy uderzenia.Krzywa r. Szyba normama, wielowarstwowa za¬ wierajaca dwie warstwy szkla o grubosci 3,1 nrnr kazda i z warsIJjYy laczacej z poliwihylotnrtyraftr o grubosci 0,3ffimm.Krzywa IT. 5zyiba wielowarstwowa, jak wyzej, lecz z warstwa laczaca z poUwinyiobiityralu o gru¬ bosci 0,7ff mm.Krzywa UL Szyba wedlug wynalazku zawiera¬ jaca jedna wasstwe szkla kwarcowego, o grubosci 4,2. mm i jedna warstwe poliestru o grubosci 0,25 mm.Krzywa IV. Szyba wedlug wynalazku, zawiera¬ jaca jedna, warstwe szkla kwarcowego termicznie hartowanego o grubosci 4,2 mm i jedna warstwe naMestni.« gnubo^i 0^5 nim.WssystfLie ftczedstewlane krzywe raaró w aaaa- dssi* te* mm taniato. Kanfcatt.1*n jaafc *feresJjoa# praea dwier fesr zdartya$, a, mian^wiai* -;faB^: piepwszaj w któreti warte** maksffiralró &%' pow¬ staje: p© ugigrota* umiej wiaeej 0,001* sekunda odi pecza^ku zdamaniaj i. £aac drutfa,. a* kiafag wa*$os£ maksymalna sily powstaje po znacznie dluzszym czasie. W pierwszej fazie zderzenia wartosc mak¬ symalna sily równa sie sile potrzebnej do stlu¬ czenia szkla kwarcowego zaleznie od jego wytrzy¬ malosci na zginanie. W tej fazie decydujacy wplyw na czas jej trwania ma grubosc szyby. Aby mak¬ symalna wartosc sily nie osiagnela wartosci nie¬ bezpiecznej dla zdrowia ludzkiego trzeba, aby gru¬ bosc plyt szklanych nie przewyzszala wyzej wy¬ mienionych wartosci.Dla wiekszej przejrzystosci graficznej krzywa I wykreslono jedynie w pierwszej fazie; dla pozosta¬ lych krzywych oznaczono jedynie punkty IF, III* i IV maksymalnych wartosci sil. W momencie, gdy szklo kwarcowe peka, krzywa sily uderzenia raptownie spada. Pomimo, ze wartosc pierwszego maksimum jest stosunkowo duza nie moze ono spowodowac urazów wewnetrznych ze wzgledu na bardzo krótki czas trwania pierwszej fazy.W przeciwienstwie do pierwszej — druga faza jest bardziej niebezpieczna, dzieki zastosowaniu69 627 8 szyby wedlug wynalazku skraca sie trwanie tej fa¬ zy zderzenia lub skraca sie caly czas trwania zde¬ rzenia.Na druga faze uderzenia decydujaco wplywa typ materialu, z którego wykonano srodkowa strefe szyby, a mówiac scislej jego odksztalcalnosc i zdol¬ nosc przewodzenia fal odksztalcajacych.Krzywa I nie byla rozpatrywana, gdyz tego typu szyba lamie sie juz przy predkosci uderzenia sztucznej glowy rzedu 20—25 km/godz., a w miej¬ scu uderzenia powstaje niebezpieczne zjawisko, tak zwany kolnierzyk. Jednak nawet przy tych malych predkosciach uderzenia, sumaryczny czas trwania uderzenia wynosi juz 0,038 sek. Ten czas zwieksza sie dla krzywej II do 0,060 sek. zwieksza sie równiez ze 120 do 190 kG srednia wartosc sily dzialajacej podczas calego czasu trwania drugiej fazy.W porównaniu z krzywa II (która odpowiada przedniej szybie wielowarstwowej z wkladka typu „high impact") krzywe III i IV (odpowiadajace przednim szybom wedlug wynalazku) wykazuja znaczne skrócenie sumarycznego czasu trwania uderzenia. Dzieki wynalazkowi czas trwania ude¬ rzenia nie przekracza w tych dwóch przykladach 0,016 sekundy i choc nie wplywa to na maksimum sily, jednak urazy makroskopijne kregów szyjnych sa wykluczone dzieki bardzo krótkiemu czasowi trwania zderzenia.W bardzo duzej ilosci przeprowadzonych badan róznych odmian przednich szyb wedlug wynalazku, uzyskano zgodne wyniki. We wszystkich przypad¬ kach w porównaniu z obecnie stosowanymi szyba¬ mi wielowarstwowymi zauwazano znaczne skróce¬ nie czasu trwania zderzenia. PL PL

Claims (7)

1. Zastrzezenia patentowe 1. Szyba warstwowa dla pojazdu skladajaca sie z dwóch przezroczystych warstw sklejonych za po¬ moca posredniej warstwy z tworzywa sztucznego, oslabiona na obrzezu w ten sposób, ze peka wsku¬ tek uderzenia otrzymanego w swojej czesci srod¬ kowej podczas, gdy obwód szyby pozostaje w ram¬ ce, znamienna tym, ze warstwa wewnetrzna <3, 23) polaczona warstwa posrednia (5) z tworzywa sztucznego, z warstwa (1, 21) ze szkla krzemowego umieszczona po stronie zewnetrznej pojazdu, ma mniejsze wymiary niz warstwa zewnetrzna (1, 21), 5 która jest tylko sama umocowana w ramce (2, 12, 24), przy czym posrednia warstwa (5) i/lub wew¬ netrzna warstwa (3, 23) maja wytrzymalosc na przebicie twardym cialem kulistym o wadze 20 kG przy predkosci poziomej uderzenia 50 km/godzine. 10

2. Szyba wedlug zasltrz. 1, znamienna tym, ze warstwe wewnetrzna (3, 23) stanowi warstwa z gietkiego tworzywa sztucznego, które w tempera¬ turze od —20 do 40°C ma udarnosc co najmniej 15 5 kG/cm2 i wytrzymalosc na rozciaganie ponad 200 kg/cm2 przy 0yl% calkowitego wydluzenia.

3. Odmiana szyby wedlug zastrz. 1, znamienna tym, ze warstwe wewnetrzna (3, 23) stanowi war- 20 stwa ze szkla krzemowego o grubosci mniejszej niz 3 mim, korzystnie mniejszej od 1 mm, zas warstwe posrednia stanowi warstwa z poliwinylobutyralu o grubosci co najmniej 0,7 mm. 25

4. Szyba wedlug zastrz. 3, znamienna tym, ze warstwa wewnetrzna (3, 23) jest utworzona ze szkla o wysokiej wytrzymalosci na zginanie, ko¬ rzystnie ze szkla wzmocnionego powierzchniowo przez wymiane jonów. 30 35

5. Szyba wedlug zastrz. 1—4, znamienna tym, ze strefa Obwodowa warstwy zewnetrznej (1, 21) umo¬ cowana w ramce posiada taka wytrzymalosc, ze peka pod dzialaniem uderzenia ciala o wadze 5 kg posiadajacego predkosc 30 km/godzine.

6. Szyba wedlug zastrz. 5. znamienna tym, ze warstwa zewnetrzna (1, 21) umocowana w ramce jest ulepszona cieplnie i posiada w strefie obwo- ^ dowej wytrzymalosc na sciskanie od 10 do 20 km/mm2.

7. Szyba wedlug zastrz. 5—6, znamienna tym, ze warstwa zewnetrzna (1, 21) jest zaopatrzona wzdluz 45 obwodu powierzchni wewnejtrznej w linie odlamu.KI. 32b,27/12 69 627 MKP C03c 27/12 30 F1*1 Fig.2 F.eg.3 38 ric^s 1o 2o 3o u0 5o 6o ^7 PL PL