Szyba przednia, zwlaszcza do pojazdów Przedmiotem wynalazku jest szyba przednia, zwlaszcza do pojazdów, stanowiaca uzupelnienie patentu glównego nr 69 627.Patent glówny nr 69 627 dotyczy przedniej szyby pojazdu utworzonej z dwóch elementarnych war¬ stw oraz z umieszczonej miedzy utai warstwy pos¬ redniej z tworzywa sztucznego, w której co najmniej warstwa zewnetrzna jest wykonana ze sakla krze¬ mianowego i która jest znamienna tym, ze warstwa posrednia i warstwa wewnetrzna usy¬ tuowana po stronie wnetrza pojazdu, posiadaja mniejsze wymiary niz wymiary warstwy zew¬ netrznej ze szkla, zamocowanej w karoserii, w ten sposób, ze co najmniej na wiekszej czesci ich obwodu warstwy wewnetrzne nie sa zamocowane w karoserii. Ponadto, zgodnie z wynalazkiem, posrednia warstwa z tworzywa sztucznego oraz wewnetrzna warstwa posiadaja taka wytrzymalosc mechaniczna, ze nie ulegaja przebiciu wskutek uderzenia przedmiotem kulistym o wadze 20 kg przy hamowaniu z szybkosci 50 kg/godzine.Szyba posiadajaca powyzsze cechy zapewnia bezpieczenstwo w przypadku uderzenia korpusem czlowieka, a zwlaszcza glowa.Z jednej strony, strefa srodkowa szyby nie ulega przebiciu tak, ze unika sie ryzyka ciezkiego zra¬ nienia odlamkami powstajacymi przy przebiciu szyby. Z drugiej strony, szyba rozbija sie wskutek uderzenia wzdluz swojego obwodu, ze wzgledu na 10 nadana jej budowe. Pozwala to ograniczyc sily reakcji dzialajace na organizm czlowieka, dopro¬ wadzajac je do wartosci nizszej od granicy bezpieczenstwa.Zniszczenie warstwy zewnetrznej szkla zamo¬ cowanego w karoserii, to znaczy wyrzucenie lub wypchniecie szyby zachodzi przy okreslonej energii uderzenia wskutek dzialania fali wygiecia lub odksztalcenia, która powstaje w miejscu ude¬ rzenia. Ta fala wyginajaca powoduje wykrzy¬ wienie szyby i w nastepstwie przeniesienie znacznych sil ugiecia, które powoduja pekniecie szyby wzdluz jej obsady. 15 Energia uderzenia, przy której szyba peka wzdluz jej obwodu musi miec wartosc uprzednio zalozona. Ta wartosc zalezy przede wszystkim od geometrii i wymiarów szylby jak równiez od kata nachylenia, wedlug którego szyba musi byc 20 zmontowana w karoserii. Wieksze nachylenie szyby powoduje powstanie mniejszej sily skla¬ dowej, która dziala prostopadle do szyby w przy¬ padku zderzenia. Ta skladowa okresla sile niezbedna do wypchniecia szyby. Wskutek tego 25 musi istniec mozliwosc obnizenia sily wypychania.Z drugiej strony, moze byc równiez konieczne dostosowanie do wartosci stosunkowo wysokiej calkowitej sily wypchniecia. Na przyklad w przy¬ padku szyby o malych wymiarach, w których 30 amplituda fali uderzenia, która powstaje w miej- 8153181531 scu uderzenia, wystarcza tylko na slabe stlumienie na jej drodze do obwodu szyby.W patencie glównym wskazano sposoby zmiany sily wypchniecia. Wedlug rozwiazan stosowanych do tego celu mozna otrzymac zwiekszenie sily wyp¬ chniecia stosujac wieksza grubosc warstwy zewne¬ trznej umocowanej w obsadzie lub stosujac zewne¬ trzna warstwe szkla o wiekszej wytrzymalosci na zginanie ma jej obwodzie, otrzymanej przez odpo¬ wiednie hartowanie cieplne lufe chemiczne. Aby obnizyc sile wypchniecia zastosowano do wybcru dla warstwy zewnetrznej umocowanej w obsadzie badz zmniejszenie grubosci, badz zastosowanie szkla, którego wytrzymalosc na zginanie w strefie obwodowej zostala zmniejszona przez utworzenie rowka lub punktów oslabiajacych.Wszystkie rozwiazania stosowane dla zmiany wielkosci sily wypchniecia maja wspólna wade, a mianowicie zadany wynik otrzymuje sie przez zmiane wytrzymalosci mechanicznej warstwy zewnetrznej ze szkla krzemionkowego. Podczas wielkoseryjnego wytwarzania szyb, gdzie ma sie do czynienia z róznymi typami szyb, które musza spelniac bardzo rózne wymagania co do wielkosci sily wypychajacej, ten sposób moze w pewnych okolicznosciach nie nadawac sie do przemyslowego stosowania, gdyz wymaga badz indywidualnej dodatkowej obróbki zewnetrznej warstwy szkla, badz wykonania z róznych surowców dajacych rózna wytrzymalosc mechaniczna Celem wynalazku jest wykonanie szyby, która umozliwilaby uzyskanie w sposób przemyslowy róznej wielkosci sily wypychania przy stosowaniu zawsze tego samego produktu wyjsciowego tworza¬ cego zewnetrzna warstwe ze sizkla krzemianowego.Cel ten zostal osiagniety w ten sposób, ze dla dopasowania wartosci progowej wyzwalajacej, do wartosci zadanej dla szyby ochronnej od wiajbru przy wymaganym lub zalozonym kacie pochylenia tejze szyby w karoserii miedzy obrysem szyby zewnetrznej 10, 20, 30, 40, sluzacym do umoco¬ wania szyby ochronnej w ramie karoserii, a niew- pietymi w rame krawedziami plastycznej warstwy posredniej 12, 22 i w mialre potrzeby szyby wewnetrznej 11, 21, 31, 41, jest przewidziany odstep od 1 do 8 milimetrów bedacy w odwro¬ tnym stosunku do potrzebnej wartosci progowej wyzwalajacej.Zmiana wymiarów warstwy wewnetrznej nie wymaga zadnych dodatkowych operacji, gdyz we wszystkich przypadkach, ta warstwa powinna byc wykrojona wedlug uprzednio wyznaczonego ksztal¬ tu. Wystarczy wskutek tego, przystosowanie geometrii warstwy do wymagan dotyczacych wiel¬ kosci sily wypychania.Jesli chcemy obnizyc wielkosc sily wypychania wystarczy na przyklad zachowac przestrzen miedzy obwodem zewnetrznej warstwy szkla konieczna dla utrzymanie szyby w karoserii, a obwodem warsitwy posredniej z tworzywa sztucznego i warstwy wewnetrznej. Ze wzgledu na ite przestrzen tylko warstwa zewnetrzna szkla przenosi wielkosc ugiecia wynikajacego z fali uderzeniowej. W tym 10 15 30 o szerokosci okolo 1 do :8 rani,; torzyi^e^ i dd,-5 mm. Ta przestrzen zajmuje calosc obwodu szyby.Ten sam rezultat moze Jbyc osiagniety i jfisla wolma przestrzen jestt tyjkp^ przewidziana na obwodzie warstwy posredniej, przedluzenie warstwy wew¬ netrznej nie ma zadne/go zwiazku z warstwa zewnetrzna ze szkla i: moze dochodzifr az do obsady szyby bez mocowania jej w tej' obsadzie.Jesli natomiast chcemy zwiekszyc calkowita sile wypchniecia szyby tworzac stopnie na jej obwodzie, mozna to otrzymac zgodnie z wyna¬ lazkiem przedluzajac, na' niektórych czesciach ob¬ wodu, mniejsza warstwe j! wewnetrzna- az -do obwo¬ du zewnetrznej warstwy, w ten sposób, ze warstwa wewnetrzna jest polaczona z warstwa zewnetrzna na calosci powierzchni, to jest równiez na rozpatrywanych przedluzeniach. Mozna na przy¬ klad wykonac to tak, ze szyba na swoich bokach poziomych posiada stopnie dochodzace az do obsady podczas, gdy krótsze brzegi pionowe warstwy wewnetrznej dochodza az do obwodu war¬ stwy zewnetrznej, to znaczy, ze wzdluz tych brzegów obydwie warstwy sa na siebie nalozone i ze warstwa wewnetrzna jest równiez zamoco¬ wana w karoserii. Wedlug innej korzystnej posta¬ ci wykonania, szyba posiada budowe ze stopniami na swoim obwodzie ale te stopnie sa przerwane w niektórych miejscach dzieki wystepom warst¬ wy wewnetrznej, które sa przedluzone ez do obwodu warstwy zewnetrznej.Przedmiot wynalazku jest przedstawiony w przykladzie wykonania na rysunku, na którym filg. 1 przedstawia schemat odksztalcenia szyby podczas uderzenia, fig. 2. — szybe o bnizonej wielkosci sily wypychania, w przekroju poprzecz¬ nym, fig. 3 — inny przyklad szyby o obnizonej wiel¬ kosci sily wypychania, w przekroju .poprzecznym, fig. 4 — szybe z fig. 2 wwidoku od wewnatrz pojazdu, fig 5 — szybe z fig. 3 w widoku od wewnatrz po¬ jazdu, fig. 16 — szybe z fig. 3 z innym rozmieszcze¬ niem oslabien, w widoku od wewnatrz pojazdu: Dla zilustrowania , sposobu dzialania szyby wykonanej zgodnie z wynalazkiem, na fig. 1 przedstawiono schematycznie kolejne fazy od¬ ksztalcania pod wplywem uderzenia w warstwe szkla umocowana na obwodzie. Kolejne odksztal¬ cania wynikle wskutek uderzenia w czesc srod¬ kowa szyby sa przedstawione w trzech fazach ti t2 t8. W chwili tt przedmiot powodujacy uderzenie hamowania z sila P w warstwe 1, która jest umocowana w obsadzie 2 na calej dlugosci ob¬ wodu. Wokól punktu uderzenia warstwa jest wglebiona w kierunku uderzenia powodujac od- 55 ksztalcenie D2 w chwili t2. Wielkosc odksztal¬ cenia D2 wzrasta z czasem. W czasie gdy naste¬ puje odksztalcenie D2 wokól punktu uderzenia, powstaje od tego punktu fala kolowa ugiecia lub odksztalcenia, która sie rozszerza w kierunku 60 obwodu. Ta fala ugiecia B2 powoduje ugiecie warstwy ze strony, która otrzymuje uderzenie.AmpEtuda tej fali ugiecia wzrasta przede wszyst¬ kim w miare jak fala oddala sie od punktu ude¬ rzenia, to znaczy, ze amplituda fali ugiecia B, 45 50 celu wystarczy na ogcl zostawic przestrzen «s w chwili /t8 jest wieksza niz amjplituda fali ugie-5 cia B2 w chwili t2. Promien krzywizny wierz¬ cholka tej fali ugiecia jest w przyblizeniu wiekszy niz promien krzywizny w strefie deformacji wokól punktu uderzenia.W wyniku tego, ta fala ugiecia powoduje wyso¬ kie naprezenie zginajace, które jest wykorzystane dla odciecia skuteczne naprezenia wypychania fala ugiecia, na obwodzie warstwy zewnetrznej ze szkla, która jest . umocowania w obsadzie,szybe oslabia sie w bezposrcednliim sasiedztwie obsady, w porównaniu ze strefa srodlbowa. i to tylko w tej strefie, w której fala powoduje zadane wypchniecie szyby.Wedlug- wynalazku nadaje sie szybie rózna sztywnosc w strefie obwodowej. Zmienia sie w ten sposób dla samej energii uderzenia amplitude fali ugiecia, co wplywa z kolei na promien krzywizny warstwy i nastepnie na napre¬ zenie zginajace dzialajace na te warstwe. Przez takie postepowanie zmniejszenie sztywnosci ugie¬ cia odpowiada wizrostowi naprezen ugiecia i w nastepstwie obnizeniu sily wypchniecia pod¬ czas, gdy wzrost sztywnosci zgiecia zmniejsza naprezenie ugiecia i pociaga w nastepstwie wzrost sily wypchniecia.Fig. 2 przedstawia przyklad wykonania przez zmniejszenie sztywnosci ugiecia szyby w strefie obwodowej. Szyba sklada sie z zewnetrznej war¬ stwy 10 ze szkla krzemianowego i z wewnetrznej warstwy 11 równiez ze szkla krzemianowego.Obydwie warstwy sa sklejone razem za pomoca plastycznej warstwy posredniej 12 z butyralu poli¬ winylowego o grubosci co najmniej 0,76 mm.Wewnetrzna Warstwa 11 i warstwa posrednia 12 maja wymiary mniejsze niz zewnetrzna warstwa 10. Warstwa 10 jest osadzona obwodem w gumo¬ wej ksztaltce 13, która z kolei jest przymocowana do krawedzi 14 blachy karoserii. Wewnetrzna warstwa 11 i posrednia warstwa 12 maja wymiary takie, ze miedzy ich ibrzegami a ksztaltka 13 ist¬ nieje posrednia przestrzen S o szerokosci 1 do 8 mm. Ta posrednia przestrzen jest szeroka i wsku¬ tek tegio zewnetrzna warstwa 10 moze latwo sie zakrzywic, igdyz amplituda fali ugiecia na obwo¬ dzie warstwy 10 jest duza, tzn. sila wypchniecia jest mala.W przypadku, gdy posrednia przestrzen S bylaby uwazana jako nieestetyczna, moze oczywiscie byc ona pokryta przez wyposazenie ozdobne lub przez dodatkowe skrzydelko ksztaltki gumowej.Fig. 3 przedstawia inna postac wykonania ze zmniejszeniem sztywnosci ugiecia w strefie obwo¬ dowej i wskutek tego obnizenie sily wypchniecia.Szyba sklada sie z zewnetrznej warstwy 20 ze szkla krzemianowego i z wewnetrznej warstwy 21 równielz ze szkla krzemianowego, sklejonych razem za pomoca elastycznej posredniej warstwy 22 Warstwa 22 jest wykonana z butyrolu poliwinylo¬ wego o grubosci co najmiej 0,76 mm. Zewne¬ trzna warstwa 20 jest zamocowana obwodem na krawedzi 23 Iblachy karoserii. Osadzenie w przy¬ kladzie przedstawionym dtrzymiuje sie za pomioca gumowego kolnierza 24. Na stronie zewnetrznej szyby umieszczono na jej obwodzie ozdobna 531 6 ksztaltke 25, która jest zamocowana za pomoca zacisków 26, które mocuja brzeg warstwy 20.Warstwa wewnetrzna 21 jest przedluzona az do samej obsady, to znaczy opiera sie o obsade 5 w poblizu krawedzi kolnierza 24 jednak igo nie dotykajac. Warstwa posrednia 22 umieszczona miedzy obydwoma warstwami ze szkla, ma jednakze mniejsze wymiary niz wewnetrzna warstwa 21, majajc obwód umieszczony w pewnej 0 od niej odleglosci. Zachowuje sie w ten sposób na calosci obwodu szyby przestrzen S, na której wewnetrzna warstwa 21 nie jest przyklejona do warstwy zewnetrznej 20. Wynika stad, ze w tej strefie sztywnosc ugiecia warstwy 20 jest okres- 5 lona ta sama wielkoscia sily wypchniecia co w .przykladzie przedstawionym na fig. 2.Fig. 4 przedstawia widok szyby ze zmniejszona sztywnoscia ugiecia w wykonaniu przedstawionym szczególowo na lig. 2. Warstwa wewnetrzna 11, która ma wymiary mniejsze niz warstwa zewnetrz¬ na 10, jest do niej przyklejona posrednia warstwa tworzac sitopnie na obwodzie szyby.Ustalenie zewnetrznej warstwy 10 zajmuje 5 obwodowe pasmo 15 przedstawione jako zakresko- wane podczas, gdy miedzy tym pasmem 15 i wewnetrzna warstwa 11 istnieje przestrzen S o odpowiednich wymiiiarach, zapewniajaca oczeki¬ wany efekt w kazdym przypadku.) Na fig. 5 przedstawiono ksztalt szyby wedlug wynalazku, w której wzrosla sztywnosc ugiecia wskutek opóznienia dzialania sily wypchniecia.Konstrukcja przedstawionej szyby jest podobna do konstrukcji szyby przedstawionej w przykladach poprzednich, zawiera ona zewnetrzna warstwe ze szkla, która jest przyklejona za pomoca warstwy posredniej z poliwinylu butyrolowego o grubosci co najmniej 0,76 mm, do wewnetrznej warstwy 31 ze szkla. Wewnetrzna warstwa 31 ma takie wy¬ miary, ze jej pionowe krawedzie 34, 35 stykaja sie z pionowymi krawedziami zewnetrznej war¬ stwy 30 podczas, gdy poziome brzegi 32, 33 we¬ wnetrznej warstwy 31 sa odsuniete od poziomych brzegów zewnetrznej warstwy 30 tworzac kon¬ strukcje schodkowa. Umocowanie szyby w karoserii zajmuje obwodowa strefe 36 zakreskowana, az do przerywanej linii 37. W ten sposób [podczas, gdy poziome brzegi wewnetrzej warstwy 31 znajduja sie na zewnatrz obsady szyby, ta wewnetrzna warstwa jest wzdluz pionowych brzegów umoco¬ wana w obsadzie tak samo jak i zewnetrzna warstwa, 30. W przypadku uderzenia w szybe, pekniecie powstaje przede wszystkim wzdluz poziomych brzegów szyby.W sposób podobny opóznia sie wypchniecie szyby, wykonujac ja wedlug konstrukcji przed¬ stawionej na fig. 6. Wewnetrzna warstwa 41 ze szkla ma wymiary mniejsze niz wymiary ze¬ wnetrznej warstwy 40 ze szkla i jest do niej przyklejona za pomoca posredniej warstwy z poli¬ winylu butylanowego o grubosci co najmniej 0,76 mm. Jednakze wewnetrzna warstwa 41 na obwo¬ dzie jest zaopatrzona w kilka wystepów 42, które sa przedluzone az do obwodu zewnetrznej war¬ stwy 40. Te wystepy 42 sa równiez przyklejone81531 warstwa poliwinylu butyralowego do zewnetrznej warstwy 40 i razem z nia sa osadzone w obsadzie podczas, gdy miedzy tymi wystepami brzegi wewnetrznej warstwy 41 nie dochodza do obsady.Obwód szyby umocowanej w obsadzie jest przed- 5 stawiony przez zakreskowanie 43 i rozciaga sie az do linii 44. Zmieniajac polozenie, liczbe i wielkosc wystepów mozna w szerokich granicach zmieniac wielkosc sily wypchniecia szyby.Efekt pomiarów parametrów szyby wedlug 10 wynalazku moze byc oceniony wynikami prób parównawczych. opisanych ponizej. W tych próbach stosowano jako kryterium oszacowania ryzyka zranienia w przypadku uderzenia glowa o szybe, wskaznik ostrosci wprowadzony przez 15 przerywa sie miejscami. Wielkosc tych przerw GADD. Ten wskaznik ostrosci jest okreslony wzorem. t, b?5 dt to 20 8 brzegiem warstwy wewnetrznej i obsada. Uzyskano wartosc wskaznika ostrosci równa 393 i maksy¬ malne opóznienie 55,5 g. Szyba zostala wylamana na dlugosci 110 cm.W drugiej serii prób, oceniono wplyw warstwy wewnetrznej na konstrukcje schodkowa warstw.Ten przypadek jest interesujacy ze wzgledu na wymiary warstw i warunki montazu szyby, i ma on na ogól miejsce juz dla malych energii ude¬ rzenia, tak, ze przedmiot uderzajacy jest wyrzu¬ cony na zewnatrz przez otwór w szybie, z pow¬ stala mniejsza lub wieksza energia co powoduje, ze ryzyko zranienia jest podwójnie wieksze.Dla unikniecia itego iryzyka budowe schodkowa /- gdzie b jest opóznieniem wyrazonym wielo¬ krotnoscia g — przyspieszenia ziemskiego, t0 — chwila poczatku uderzenia, a tt — chwila w koncu uderzenia. Ten wskaznik ostrosci musi byc uwazany jako kryterium oszacowania ryzyka wstrzasu mózgu. Im wskaznik ostrosci jest miniejiszy tym mniejsze jest pierwotne ryzyko zranienia wskutek zetkniecia sie glowy z szyba.Jako drugie kryterium oszacurikowe, uwaza sie z korzyscia opóznienie maksymalne osiagniete podczas trwania odksztalcenia sprezystego szyby, to znaczy odksztalcenie sprezyste posredniej warstwy z poliwinylu butyralowego. Ta wartosc moze byc uwazana na przyklad za kryterium oszacowania iryzyka pekniecia .czaszki.Wyniki pierwszej serii prób porównawczych pokazuja w jakiej mierze te oszacowania zmniej¬ szajac sie przez pozostawienie iprzestrzeni S. Próby zostaly dokonane na karoserii typu Daimler-Benz W 114/115. Szyby byly utworzone z zewnetrznej warstwy ze szkla krzemianowego niehartowanego o grubosci 3 mm, z posredniej warstwy z poli¬ winylu butyralowego o grubosci 144 mm i z we- 30 musi byc wybrana kazdorazowo w ten sposób, aby nie przekroczyc wartosci przyjetych dla danego wskaznika ostrosci Porównujac z pierwsza seria prób, warunki tych prób byly bardziej surowe gdyz próby uderzenia byly dokonywane za pomoca dwóch sztucznych glów o wadze 10 kg, które przemieszczaly sie równolegle na odleglosci 50 cm i uderzaly w szybe w odstepie 0,015 se¬ kundy. Symulowano wypadek, w fetórym nie tylko kierowca ale takze pasazer uderzaja w szy¬ be. Nawet w tym przypadku energia kinetyczna dwóch przedmiotów musi byc pochlonieta przez szybe. Szyby byly warstwowe, plaskie o wymiarach 500X1100 mm. Zostaly utworzone z dwóch warstw szikla ikrzemianowego o grubosci 2,7 mm i z warstwy posredniej z poliwinylu butyralowego o grubosci 1,14 mm. Szyba byla zmontowana pod katem 35° wzgledem pionu. Sztuczne glowy uderzaja o szybe z predkoscia 42 km/godzine.W pierwszej próbie zastosowano szybe posiada¬ jaca budowe schodkowa na calym obodzie i w któ¬ rej warstwa wewnetrzna ze szkla na calym obwo¬ dzie znajduje sie w poblizu obsady jednakze nie stykajac sie z nia. Szyba zostala calkowicie wyp¬ chnieta podczas uderzenia w iten siposób, ze prze¬ nioslaby znaczna energie szczatkowa.W drugiej próbie zastosowano szybe, która posiada konstrukcje schodkowa ma dwóch po¬ ziomych bokach ale, w której wzdluz pionowych wnetrznej warstwy o grubosci 2 mm, równiez ze 45 brzegów warstwa wewnetrzna siegala brzegów szkla krzemianowego niehartowanego. Szyby zmontowane na karoserii tworzyly z pionem kat 55°. Byly przyklejone kauczukiem butylowym wzdluz calej dlugosci wystajacego brzegu warstwy zewnetrznej szkla. Prób uderzenia dokonano z imitacja glowy o wadze 10 kg, która uderzyla poziomo w szybe nachylona pod katem 55° w sto¬ sunku do pionu z szybkoscia 45 km/gadzine.Uzyskane opóznienie jest wynikiem wszystkich skladników.Pierwsza próba zostala dokonana z szyba, w kórej warstwa wewnetrzna ze szkla zostala przedluzona az do obsady lecz niecalkowicie stykala sie z warstwa posrednia. W tych warunkach otrzymano wartosc wskaznika 'ostrosci równa 725 przy maksymalnym opóznieniu 63 g. Nie nastapilo wylamanie na obwodzie.W drugiej próbie zastosowano szybe, w której na calym obwodzie zostala wykonana wolna przestrzen o szerokosci okolo 2 mm, miedzy 50 warstwy zewnetrznej. Szyba byla utrzymana dostatecznie dlugo w obwodzie, aby energia ude¬ rzenia dwóch sztucznych glów mogla byc calkowicie pochlonieta. Szyba pekla wzdluz górnego brzegu.Dla pierwszej glowy uderzajacej zmierzono wskaz¬ nik ostrosci, który mial wartosc 158 przy maksy¬ malnym opóznieniu 34 g. Odpowiednie wartosci dla drugiej glowy byly nizsze.Dla porównania podaje sie jeszcze odnosne wyniki 55 dla podobnej szyby, ale nie posiadajacej konstrukcji schodkowej, szyba ta nie pekla w zadnej strefie, Dla pierwszej glowy uderzajacej zmierzony wskaznik ostrosci wynosil 505, a maksymalne opóznienie 57 g. Uzywajac tylko jedna sztuczna 60 glowe otrzymuje sie oczywiscie wartosci jeszcze wyzsze. PL PL