Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Windschutzscheibe mit verbessertem Aufprallschutz und eine ebensolche Windschutzscheibe.

Verglasungen für Kraftfahrzeuge weisen typischerweise eine Biegung auf. Es sind zahlreiche Verfahren zum Biegen von Glasscheiben bekannt. Die Glasscheiben werden dabei auf ihre Biegetemperatur erwärmt, so dass sie plastisch verformbar werden, und mittels Schwerkraftbiegen, Pressbiegen und/oder Saugbiegen in die gewünschte Form gebogen. Im Falle von Verbundscheiben ist es vorteilhaft, die Einzelscheiben gemeinsam simultan zu biegen. Paarweise gebogene Glasscheiben sind hinsichtlich ihrer Biegung aufeinander abgestimmt und eignen sich daher in besonderem Maße, miteinander zur Verbundscheibe laminiert zu werden. Verfahren zum paarweisen Biegen von Glasscheiben ist beispielsweise aus EP1358131A2 oder EP2463248A1 bekannt. Beim sogenannten Schwerkraftbiegen (auch gravity bending oder sag bending) wird die im Ausgangszustand plane Glasscheibe auf der Auflagefläche einer Biegeform angeordnet. Die Scheibe wird dann auf mindestens ihre Erweichungstemperatur erwärmt, so dass sie sich unter dem Einfluss der Schwerkraft an die Auflagefläche anlegt. Durch die Ausgestaltung der Auflagefläche kann so die Form der Glasscheibe beeinflusst werden. Durch das Schwerkraftbiegen kann die endgültige Biegung erreicht werden. Ein solches Verfahren ist beispielsweise aus GB 813069 A bekannt. Bei komplexeren Scheibenformen kommen jedoch häufig mehrstufige Biegeverfahren zum Einsatz. Typischerweise wird in einem ersten Biegeschritt mittels Schwerkraftbiegen eine Vorbiegung erzeugt, während die endgültige Form in einem zweiten Biegeschrift - häufig mittels Pressbiegen zwischen zwei komplementären Biegeformen - erzeugt wird. Solche mehrstufige Biegeverfahren sind beispielsweise aus EP 1 836 136 B1 , US 2004107729 A1 , EP 0531152 A2 und EP 1371616 A1 bekannt. Schwerkraftbiegeverfahren ermöglichen auch ein gemeinsames kongruentes Biegen eines Scheibenpaars, beispielsweise eines Scheibenpaars, das zu einer Verbundscheibe laminiert werden soll. Paarweise gebogene Scheiben weisen dabei geringere Abweichungen voneinander auf als Krümmung als einzeln gebogene Scheiben.

Speziell in der Automobilindustrie gibt es im Zuge der Bemühungen um eine Gewichtsreduzierung und damit erzielbare Kraftstoff- bzw. Stromeinsparung einen Trend zur Verwendung dünnerer und damit leichterer Gläser in Verbundglasscheiben. Gleichwohl müssen diese Verglasungen definierten mechanischen Anforderungen genügen, die in einschlägigen Industrienormen fixiert sind. Dabei steigen nicht nur die Sicherheitsanforderungen im Hinblick auf Fahrzeuginsassen, sondern auch gegenüber anderen Verkehrsteilnehmern wie Fußgängern. Im Falle eines Frontalzusammenstoßes zwischen einem Fußgänger und einem Auto prallt der Fußgänger mit hoher Wahrscheinlichkeit auf der Motorhaube des Autos auf, wobei sein Kopf auf der Windschutzscheibe des Autos aufschlägt. Dabei kann es zu einer schweren bis hin zu tödlichen Verletzung des Fußgängers kommen, insbesondere, wenn dessen Kopf die Windschutzscheibe durchschlägt und auf weitere Gegenstände wie das Armaturenbrett auftrifft. Ein Durschlagen der Windschutzscheibe kann verhindert werden indem die Materialien und Schichtdicken der Verbundscheibe angepasst werden, wodurch die Herstellungskosten und das Gewicht der Verbundscheibe sowie der Aufwand der Herstellung steigen.

JP 2008133141 A offenbart eine Verbundscheibe umfassend eine äußere Glasscheibe und eine innere Glasscheibe, die über eine Zwischenschicht miteinander verbunden sind, wobei die Zwischenschicht eine erste Region und eine zweite Region aufweist und die Zwischenschicht in der ersten Region eine höhere Zugsteifigkeit besitzt als in der zweiten Region.

In DE 2640206 A1 wird eine laminierte Windschutzscheibe beschrieben, die zwei mittels einer Kunststoffzwischenschicht verbundene Glasscheiben umfasst, wobei jede der Glasscheiben eine Dicke von 1 ,5 mm bis 2,5 mm hat und eine ebene Kompressionsspannung von 200 kg/cm ² bis 500 kg/cm ² aufweist.

Demnach besteht Bedarf an einem Verfahren zur Herstellung von Verbundscheiben mit verbessertem Aufprallschutz, das eine einfache und kostengünstige Herstellung ohne Einsatz zusätzlicher Rohstoffe ermöglicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Herstellungsverfahren für Windschutzscheiben mit verbessertem Aufprallschutz bereitzustellen, das eine einfache Herstellung ermöglicht und das Gewicht der Windschutzscheibe nicht erhöht.

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren zur Herstellung einer Windschutzscheibe mindestens umfassend die folgenden Verfahrensschritte gelöst:

(a) Bereitstellen einer Außenscheibe und einer Innenscheibe, (b) Erwärmen der Außenscheibe und der Innenscheibe auf mindestens ihre Erweichungstemperatur,

(c) gemeinsames Biegen der Außenscheibe und der Innenscheibe oder einzelnes Biegen der Außenscheibe und der Innenscheibe,

(d) Abkühlen der Außenscheibe und der Innenscheibe,

(e) Laminieren der Außenscheibe und der Innenscheibe unter Zwischenlage einer thermoplastischen Zwischenschicht zu einer Verbundscheibe.

Die Windschutzscheibe umfasst eine Außenscheibe und eine Innenscheibe, die in Schritt e) des Verfahrens über eine thermoplastische Zwischenschicht miteinander verbunden werden. Die Windschutzscheibe weist eine Dachkante, eine Motorkante und zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten auf, die die Dachkante und die Motorkante miteinander verbinden. In unmittelbarer Nachbarschaft zur Motorkante befindet sich ein erster Flächenbereich der Windschutzscheibe, während ein zweiter Flächenbereich der Windschutzscheibe unmittelbar benachbart zum ersten Flächenbereich zwischen erstem Flächenbereich und Dachkante angeordnet ist. Die Innenscheibe und die Außenscheibe verfügen ebenfalls über eine Dachkante, eine Motorkante, zwei Seitenkanten, einen ersten Flächenbereich und einen zweiten Flächenbereich, wobei diese nach Lamination der Innenscheibe und der Außenscheibe deckungsgleich angeordnet sind und die Kanten der Innenscheibe und der Außenscheibe gemeinsam jeweils die Dachkante, die Motorkante und die Seitenkanten bilden. In Schritt d) des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe im ersten Flächenbereich mit einer ersten Abkühlrate abgekühlt und die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe im zweiten Flächenbereich werden mit einer zweiten Abkühlrate abgekühlt, wobei der Betrag der ersten Abkühlrate größer ist als der Betrag der zweiten Abkühlrate. Somit werden die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe im ersten Flächenbereich benachbart zur Motorkante schneller abgekühlt als die Innenscheibe und/oder die Außenscheibe im zweiten Flächenbereich. Die Abkühlrate beschreibt dabei die an einer der Scheibenoberflächen der Innenscheibe und/oder Außenscheibe vorliegende Abkühlrate. Je schneller eine Glasscheibe abgekühlt wird, desto höher die im Glas entstehenden Oberflächendruckspannungen. Dieses Prinzip haben sich die Erfinder zu Nutze gemacht um ein Verfahren zu entwickeln mit dem die Brucheigenschaften einer Windschutzscheibe im ersten und im zweiten Flächenbereich der Scheibe unterschiedlich eingestellt werden können.

Die Erfinder haben festgestellt, dass die Windschutzscheibe im ersten Flächenbereich eine verbesserte Bruchcharakteristik beim Aufschlag eines Gegenstands auf der Windschutzscheibe besitzt. Der erste Flächenbereich ist dabei der zur Motorkante benachbarte Bereich, in dem im Falle eines Unfalls mit höherer Wahrscheinlichkeit der Kopf eines Fußgängers aufkommt. Im ersten Flächenbereich, in dem die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe der Windschutzscheibe eine im Vergleich zum zweiten Flächenbereich erhöhte Oberflächendruckspannung aufweist, kommt es bei Aufprall eines Körpers zu einem späteren Bruch. Bei einem späteren Glasbruch nach Kopfaufprall im ersten Flächenbereich wird ein Aufprall des Kopfes auf hinter der Windschutzscheibe im Fahrzeuginneren liegenden Elementen vermieden. Im zweiten Flächenbereich der Windschutzscheibe werden im erfindungsgemäßen Verfahren niedrigere Oberflächendruckspannungen eingebracht als im ersten Flächenbereich. Dadurch kommt es bei Aufprall eines Gegenstands im zweiten Flächenbereich zu einem frühzeitigen Bruch der Scheibe. Nach dem Bruch einer oder beider der Glasscheiben wird durch die Dehnung der thermoplastischen Zwischenschicht und die zumindest teilweise Delaminierung im Bereich der gebrochenen Glasscheiben eine erhebliche Energiemenge absorbiert. Die thermoplastische Zwischenschicht ist dehnbar und gibt somit nach, so dass der Kopf weniger abrupt verlangsamt wird und eine eher geringere Verzögerungsrate erfährt. Um den Kopfaufprall zu quantifizieren, wird beispielsweise das Head Injury Criterion (HIC) verwendet, das den Schweregrad eines Aufpralls anhand der Verzögerungsrate des Kopfes bewertet. Hohe Verzögerungsraten sind in der Regel mit hohen HIC-Werten verbunden, die mit schweren Verletzungen am Kopf des Fußgängers einhergehen. Ein niedriger HIC-Wert ist dabei gleichbedeutend mit einem geringen Risiko für schwere Kopfverletzungen. Eine nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Windschutzscheibe bietet auch im Falle eines Verkehrsunfalls unter Beteiligung eines Passanten eine höhere Sicherheit für diesen, da bei einem Frontalzusammenstoß die Schwere des Aufpralls des menschlichen Kopfes durch frühzeitigen Bruch im zweiten Flächenbereich und späteren Bruch im ersten Flächenbereich der Windschutzscheibe abgemildert wird.

Die Abkühlrate eines Flächenbereichs stellt die in diesem Flächenbereich durchschnittlich vorliegende Abkühlrate dar. Die Abkühlrate innerhalb eines Flächenbereichs kann beispielsweise durch auf die Scheibe beaufschlagte Gasströme eingestellt werden, wobei beispielsweise der Volumenstrom des Gases in Bereichen höherer Abkühlrate größer gewählt wird als in Bereichen niedrigerer Abkühlrate. Alternativ oder zusätzlich dazu kann je nach gewünschter Abkühlrate ein Gasvolumenstrom mit unterschiedlicher Temperatur beaufschlagt werden. Bezogen auf eine beispielhafte Ausführungsform eines Verfahrens mit Gaskühlung können die benachbarten Flächenbereiche beispielsweise über zwischen den Gasauslassöffnungen angeordnete Blenden voneinander getrennt werden, so dass eine sprunghafte Änderung der Abkühlraten entlang der Bereichsgrenze zwischen einem ersten Flächenbereich und einem zweiten Flächenbereich entsteht. In einer weiteren beispielhaften Ausführungsform des Verfahrens werden keine Blenden oder andere Abtrennungen zwischen Gasauslässen mit verschiedenen Temperaturen und/oder Volumenströmen vorgesehen. In diesem Fall liegt ein erster Flächenbereich mit einer ersten Abkühlrate, ein zweiter Flächenbereich mit einer zweiten Abkühlrate und ein dritter Flächenbereich mit einer dritten Abkühlrate vor. Der zweite Flächenbereich stellt dabei einen Übergang zwischen erstem Flächenbereich und drittem Flächenbereich dar, wobei im ersten Flächenbereich die Abkühlrate durch einen ersten dort auftreffenden Volumenstrom bestimmt wird, im dritten Flächenbereich die Abkühlrate über einen zweiten in diesem Bereich auftreffenden Volumenstrom bestimmt wird und im zweiten Flächenbereich der erste und der zweite Volumenstrom überlappend auftreffen und in ihrer Summe die Abkühlrate des zweiten Flächenbereichs bestimmen. Auch in diesem Fall liegt eine konkrete Abgrenzung der Flächenbereiche anhand der Flächen vor, auf denen die Gasvolumenströme auftreffen und die entsprechende Abkühlrate hervorrufen. Das Beaufschlagen der Scheibe mit einem Gas ist an dieser Stelle lediglich beispielhaft genannt, die Ausgestaltung der Flächenbereiche kann ebenso mittels anderer Kühlvorrichtungen erfolgen. Wird die Abkühlrate anhand verschiedener regelmäßig entlang der Scheibe verteilter Punkte bestimmt, so ergeben sich daraus die erfindungsgemäßen Flächenbereiche in dem Sinne, dass benachbarte Punkte gleicher oder ähnlicher Abkühlrate innerhalb des gleichen Flächenbereichs liegen. Bevorzugt beträgt die Abweichung der Abkühlrate innerhalb eines Flächenbereichs maximal 30 %, bevorzugt maximal 20 %, insbesondere maximal 10 % ausgehend von der in diesem Flächenbereich vorliegenden durchschnittlichen Abkühlrate.

Die Windschutzscheibe ist zur Abtrennung eines Fahrzeuginnenraums von einer äußeren Umgebung vorgesehen. Die Windschutzscheibe ist also eine Fensterscheibe, die in eine Fensteröffnung der Fahrzeugkarosserie eingesetzt ist oder dafür vorgesehen ist. Die Windschutzscheibe ist zwischen der Motorhaube, dem Karosseriedach und den A-Holmen der Fahrzeugkarosserie in die dafür vorgesehene Öffnung der Karosserie eingelassen. Die im Einbauzustand dem Motorbereich des Fahrzeugs nächstliegende Kante der Windschutzscheibe wird als Motorkante bezeichnet, während die der Motorkante gegenüberliegende Kante Dachkante genannt wird und benachbart des Fahrzeugdachs orientiert ist. Die beiden Kanten der Windschutzscheibe, die benachbart der A-Holme, auch als A-Säulen, verlaufen, werden als Seitenkanten der Windschutzscheibe bezeichnet und verbinden die Motorkante und die Dachkante miteinander. Die erste Scheibe stellt die Außenscheibe der Windschutzscheibe dar, die der äußeren Fahrzeugumgebung zugewandt ist, während die zweite Scheibe der Windschutzscheibe die Innenscheibe bildet, die zum Fahrzeuginnenraum orientiert ist. Es versteht sich, dass die erste Scheibe, die zweite Scheibe und die thermoplastische Zwischenschicht im Wesentlichen die gleichen äußeren Abmessungen haben. Diejenige Oberfläche der jeweiligen Scheibe, welche in Einbaulage der äußeren Umgebung des Fahrzeugs zugewandt ist, wird als außenseitige Oberfläche bezeichnet. Diejenige Oberfläche der jeweiligen Scheibe, welche in Einbaulage dem Innenraum des Fahrzeugs zugewandt ist, wird als innenraumseitige Oberfläche bezeichnet. Die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe ist über die thermoplastische Zwischenschicht mit der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe verbunden. Üblicherweise wird die außenseitige Oberfläche der Außenscheibe als „Seite I“ bezeichnet, die innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe als „Seite II“, die außenseitige Oberfläche der Innenscheibe als „Seite III“ und die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe als „Seite IV“.

Die Windschutzscheibe umfasst zumindest einen ersten Flächenbereich und einen zweiten Flächenbereich, wobei der erste Flächenbereich unmittelbar benachbart zur Motorkante liegt und der zweite Flächenbereich an der der Motorkante abgewandten Seite des ersten Flächenbereichs unmittelbar an diesen grenzt. Der erste Flächenbereich und der zweite Flächenbereich liegen benachbart zueinander und überlappen sich nicht. In einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens umfasst die Windschutzscheibe lediglich einen ersten Flächenbereich und einen zweiten Flächenbereich, deren Flächen in Summe die Gesamtfläche der Windschutzscheibe ergeben. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist die Windschutzscheibe zumindest einen dritten Flächenbereich auf, der an der dem ersten Flächenbereich abgewandten Seite des zweiten Flächenbereichs unmittelbar an diesen grenzt. Optional kann die Windschutzscheibe weitere Flächenbereiche umfassen, wobei die Flächen des ersten Flächenbereichs, des zweiten Flächenbereichs, des dritten Flächenbereichs und optional weiterer Flächenbereiche in Summe die Gesamtfläche der Windschutzscheibe ergeben. Der erste Flächenbereich ist unmittelbar benachbart zur Motorkante angeordnet, das heißt zwischen Motorkante und erstem Flächenbereich liegt kein weiterer Flächenbereich. Der zweite Flächenbereich weist einen größeren Abstand zur Motorkante auf als der erste Flächenbereich und grenzt unmittelbar an den ersten Flächenbereich. Ein eventuell vorhandener dritter Flächenbereich weist einen größeren Abstand zur Motorkante auf als der zweite Flächenbereich und grenzt unmittelbar an den zweiten Flächenbereich. Analog dazu können über den dritten Flächenbereich hinausgehend weitere Flächenbereiche angeordnet sein. Die Abfolge der Flächenbereiche mit steigendem Abstand zur Motorkante ist dabei erster Flächenbereich, zweiter Flächenbereich, optional dritter Flächenbereich und ebenfalls optional weitere Flächenbereiche. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens liegt das Verhältnis zwischen erster Abkühlrate (A1) und zweiter Abkühlrate (A2) bei A1/A2 größer oder gleich 2, bevorzugt bei A1/A2 zwischen 2 und 3, besonders bevorzugt bei A1/A2 zwischen 2 und 2,5. In diesen Bereichen wird eine vorteilhafte Erhöhung der Oberflächendruckspannungen im ersten Flächenbereich im Vergleich zum zweiten Flächenbereich erreicht, so dass es im ersten Flächenbereich zu einem späteren Bruch der Scheibe bei Aufprall eines Körpers kommt. Gleichzeitig ist das Verhältnis der Abkühlraten so gewählt, dass ein Bruch der Windschutzscheibe während des Abkühlvorgangs vermieden wird. Bevorzugt liegen die genannten Verhältnisse der Abkühlraten an einer oder beider der zur Umgebung exponierten Scheibenoberflächen, also an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe und/oder an der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe vor.

Bevorzugt werden die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe im ersten Flächenbereich mit einer ersten Abkühlrate A1 zwischen 6 K/s und 20 K/s, besonders bevorzugt zwischen 10 K/s und 15 K/s abgekühlt. Im zweiten Flächenbereich liegt die Abkühlrate bevorzugt zwischen 0,5 K/s und 2 K/s. abgekühlt. Eine derartige Abkühlrate A1 im ersten Flächenbereich führt zu vorteilhaften Oberflächendruckspannungen, bei denen gleichzeitig eine ausreichende Steinschlagfestigkeit und vorteilhafte Brucheigenschaften bei Aufprall eines Körpers erreicht werden können. Die Abkühlrate A2 im zweiten Flächenbereich ist insofern an die Abkühlrate A1 des ersten Flächenbereichs angepasst, dass Spannungen am Übergang der beiden Bereiche weiter minimiert werden.

Bevorzugt weist die Windschutzscheibe des erfindungsgemäßen Verfahrens genau einen ersten Flächenbereich und einen zweiten Flächenbereich auf, die das beschriebene Verhältnis der Abkühlraten einhalten. Damit sind im erfindungsgemäßen Verfahren lediglich zwei unterschiedliche Abkühlraten während des Kühlvorgangs zu realisieren, wodurch das Verfahren vereinfacht wird. In einer weiteren bevorzugten Ausführung weist die Windschutzscheibe des erfindungsgemäßen Verfahrens einen ersten, einen zweiten und einen dritten Flächenbereich auf, wobei zwischen erstem und zweitem Flächenbereich die bevorzugten Verhältnisse der ersten und der zweiten Abkühlrate vorliegen. Im dritten Flächenbereich erfolgt die Abkühlung dabei mit einer niedrigeren Abkühlrate als im ersten Flächenbereich, der dritte Flächenbereich wird somit langsamer abgekühlt als der erste Flächenbereich. Der zweite Flächenbereich dient dabei als Übergangsbereich zwischen dem ersten und dem dritten Flächenbereich, wodurch ein schrittweiser Übergang zwischen Bereichen mit hoher Abkühlrate und solchen mit niedriger Abkühlrate geschaffen werden kann.

Die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe weisen bei Beginn des Abkühlvorgangs in Schritt d) bevorzugt eine Temperatur von mindestens 500 °C, besonders bevorzugt von mindestens 520 °C auf. Erfolgt eine Abkühlung der Scheiben von derartig hohen Ausgangstemperaturen ausgehend, so können vorteilhaft hohe Druckspannungen erzielt werden, insbesondere unter Einhaltung der bevorzugten Abkühlraten werden dabei verbesserte Brucheigenschaften im ersten Flächenbereich erreicht.

Das Abkühlen der Außenscheibe und/oder der Innenscheibe in Schritt d) erfolgt bevorzugt mittels Konvektion oder radiativ. Geeignete Kühlvorrichtungen sind dem Fachmann bekannt. Zur konvektiven Kühlung können beispielsweise Gebläse eingesetzt werden, wobei im Bereich des ersten Flächenbereichs ein Gebläse Gas mit einem höheren Volumenstrom aufbringt und der zweite Flächenbereich mittels eines weiteren Gebläses mit einem niedrigeren Gasvolumenstrom beaufschlagt wird. In einer weiteren Ausführungsform werden ein erstes Gebläse im Bereich eines ersten Flächenbereichs der Innenscheibe und/oder Außenscheibe angeordnet und ein zweites Gebläse wird im Bereich eines dritten Flächenbereichs der der Innenscheibe und/oder Außenscheibe angeordnet, wobei der mittels des ersten Gebläses erzeugte Gasvolumenstrom höher ist als der mittels des zweiten Gebläses erzeugte Gasvolumenstrom und zwischen dem ersten Flächenbereich und dem dritten Flächenbereich ein zweiter Flächenbereich liegt, in dem die Gasvolumenströme des ersten Gebläses und des zweiten Gebläses sich teilweise überlappen. Zusammenhängende Bereiche mit gleich hohem auftreffenden Gasvolumenstrom bilden dabei einen Flächenbereich mit gleicher oder ähnlicher Abkühlrate, während sich an der Bereichsgrenze zwischen benachbarten Flächenbereichen der Wert des auftreffenden Gasvolumenstroms ändert. Die Abkühlrate ändert sich demnach stufenweise sprunghaft von Flächenbereich zu Flächenbereich. Soll ein möglichst homogener Übergang von einem Flächenbereich niedriger Abkühlrate zu einem Flächenbereich höherer Abkühlrate erfolgen, so können zwischen diesen beiden Flächenbereichen weitere Flächenbereiche vorgesehen werden, deren Abkühlraten zwischen den Abkühlraten der erstgenannten Flächenbereiche liegen. Je mehr dazwischenliegende Flächenbereiche gewählt werden und je kleiner diese sind, desto kontinuierlicher erfolgt der Übergang zwischen hohen und niedrigen Abkühlraten. Dabei bleibt ein stufenweiser Übergang erhalten und lediglich die Kleinteiligkeit der Flächenbereiche führt zu einem homogener anmutenden Übergang. Anstelle eines ersten Gebläses und eines zweiten Gebläses kann auch ein einzelnes Gebläse verwendet werden, dem ein Verteilerkasten zur Aufteilung des vom Gebläse erzeugten Volumenstroms in einen ersten Gasvolumenstrom für den ersten Flächenbereich und einen zweiten Gasvolumenstrom für den zweiten Flächenbereich nachgeschaltet ist. Der Verteilerkasten kann dabei Klappen, Umlenkbleche, Düsen, Ventile und/oder andere Elemente zur Regulierung und Steuerung eines Gasvolumenstroms enthalten, die es ermöglichen das Verhältnis von erstem Gasvolumenstrom zu zweitem Gasvolumenstrom einzustellen. Das zur Kühlung verwendete Gas ist in einer bevorzugten Ausführung Luft. Es können aber prinzipiell auch andere Gase verwendet werden, beispielsweise Kohlendioxid oder Stickstoff. Die Temperatur des Gases ist niedriger als die Temperatur der zu kühlenden Scheiben und entspricht vorzugsweise der Umgebungstemperatur, beispielsweise 20°C bis 40°C.

Das Biegen der Außenscheibe und/oder der Innenscheibe in Schritt c) erfolgt mittels der industriell üblichen Biegeverfahren zu denen auch Schwerkraftbiegen und Pressbiegen gehören. Erfindungsgemäß wird der Kühlschritt in Schritt d) unmittelbar nach dem Biegevorgang durchgeführt zu einem Zeitpunkt an dem die Temperatur der Scheiben hoch ist und vor Verbinden der Scheiben in Schritt e) abgesenkt werden muss. Auch in einem nicht erfindungsgemäßen Verfahren nach dem Stand der Technik ist zwischen Biegen und Lamination der Scheiben eine passive oder aktive Kühlung der Scheiben bis zu einer Temperatur, bei der die Lamination erfolgen kann, vorgesehen. Erfindungsgemäß wird dieser Schritt durch einen aktiven Kühlschritt substituiert, bei dem die Kühlung der Scheiben je nach Flächenbereich mit unterschiedlicher Abkühlrate erfolgt. Ein zusätzlicher Zeitaufwand besteht nicht, so dass die Taktzeit im Produktionszyklus konstant bleibt.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Außenscheibe und die Innenscheibe in einem Schwerkraftbiegeverfahren gebogen. Insbesondere werden die Innenscheibe und die Außenscheibe kongruent, bevorzugt gemeinsam kongruent gebogen.

Bei einem herkömmlichen Schwerkraftbiegeverfahren wirkt die Schwerkraft auf die erweichte Glasscheibe, die sich infolgedessen an die Biegeform anlegt. Dieser Vorgang kann zusätzlich dadurch unterstützt werden, dass die Glasscheibe mit einem Überdruck beaufschlagt wird. Durch den Überdruck wird die erweichte Glasscheibe gleichsam in die Biegeform hineingedrückt, wodurch die Schwerkraftwirkung unterstützt wird. Vorrichtungen zum Schwerkraftbiegen von mindestens einer Glasscheibe umfassen mindestens eine untere Schwerkraftbiegeform und ein oberes Formgebungswerkzeug. Die zu biegende Glasscheibe wird auf der Schwerkraftbiegeform abgelegt und zwischen der Schwerkraftbiegeform und dem oberen Formgebungswerkzeug angeordnet. Die Schwerkraftbiegeform weist eine Auflagefläche auf, die dazu geeignet ist, mindestens eine Glasscheibe darauf anzuordnen. Die Auflagefläche legt die Form der gebogenen Glasscheibe fest. Wird die Glasscheibe auf mindestens ihre Erweichungstemperatur erhitzt, so legt sie sich unter dem Einfluss der Schwerkraft an die Auflagefläche an, wodurch die gewünschte Form erreicht wird. Eine Schwerkraftbiegeform ist eine sogenannte untere Form, auf die die Scheibe abgelegt werden kann, so dass die Auflagefläche die untere, dem Erdboden zugewandte Oberfläche der Glasscheibe berührt. Üblicherweise steht der Randbereich der Glasscheibe umlaufend über die Auflagefläche über. Die Auflagefläche ist bevorzugt konkav ausgebildet. Unter einer konkaven Form wird dabei eine Form verstanden, bei der die Ecken und Ränder der Glasscheibe im bestimmungsgemäßen Kontakt mit der Auflagefläche in Richtung von der Biegeform weg gebogen sind.

Die Auflagefläche kann beispielsweise vollflächig ausgebildet sein und vollflächig mit der Glasscheibe in Kontakt gebracht werden. In einer bevorzugten Ausgestaltung weist die Schwerkraftbiegeform aber eine rahmenartige Auflagefläche auf. Lediglich die rahmenartige Auflagefläche steht mit der Glasscheibe in direktem Kontakt, während der größte Teil der Scheibe keinen direkten Kontakt zum Werkzeug hat. Dadurch lassen sich Scheiben mit besonders hoher optische Qualität erzeugen. Ein solches Werkzeug kann auch als Ring (Biegering) oder Rahmen (Rahmenform) bezeichnet werden. Die Auflagefläche muss keinen vollständigen Rahmen bilden, sondern kann auch unterbrochen sein.

In einer möglichen Ausgestaltung kann die Schwerkraftbiegeform vertikal gegenüber einer zweiten unteren Form bewegt werden, um die Glasscheibe zwischen der Schwerkraftbiegeform und der zweiten unteren Form zu übergeben. Die Schwerkraftbiegeform und die zweite untere Form sind insbesondere Teil eines mehrteiligen Biegewerkzeugs. Bevorzugt ist die zweite untere Form ebenfalls rahmenartig und konkav. Die Schwerkraftbiegeform kann innerhalb der zweiten unteren Form angeordnet sein. Damit ist gemeint, dass die Auflagefläche der zweiten unteren Form einen größeren Umfang umschreibt als die Auflagefläche der Schwerkraftbiegeform und einen größeren Abstand zur Mitte des mehrteiligen Biegewerkzeugs hat - die zweite untere Form umgibt also die Schwerkraftbiegeform. Alternativ kann aber auch die zweite untere Form innerhalb der Schwerkraftbiegeform angeordnet sein. Die Schwerkraftform ist vertikal gegenüber der zweiten unteren Form bewegbar, um die Glasscheibe zwischen der Schwerkraftbiegeform und der zweiten unteren Form zu übergeben. Während des Schwerkraftbiegeprozesses ist die Schwerkraftbiegeform oberhalb der zweiten unteren Form angeordnet und die Scheibe liegt auf der Auflagefläche der Schwerkraftbiegeform auf. Anschließend wird die Schwerkraftbiegeform vertikal gegenüber der zweiten unteren Form nach unten bewegt. Wichtig ist dabei die Relativbewegung der beiden Formen gegeneinander, wobei die tatsächliche physische Bewegung von der Schwerkraftbiegeform (nach unten), der zweiten unteren Form (nach oben) oder beiden erfolgen kann. Sobald die Auflagefläche der Schwerkraftbiegeform unterhalb der Auflagefläche der zweiten unteren Form angeordnet ist, liegt die Glasscheibe auf der Auflagefläche der zweiten unteren Form auf und die Auflagefläche der Schwerkraftbiegeform ist frei. So wird die Glasscheibe von der Schwerkraftbiegeform auf die zweite untere Form übergeben. Die zweite untere Form ist in einer vorteilhaften Ausgestaltung ebenfalls eine Schwerkraftbiegeform, jedoch mit stärkerer Krümmung als die erste Schwerkraftbiegeform.

Sinnvollerweise weist die Auflagefläche der zweiten unteren Form eine andere Geometrie, insbesondere Krümmung auf als die Auflagefläche der Schwerkraftbiegeform. Die zweite untere Form ist für einen weiteren Biegeschritt vorgesehen, in dem eine komplexere, typischerweise stärker gekrümmte Scheibenform erreicht wird. Da im Moment der Übergabe die Glasscheibe die durch die Schwerkraftbiegeform festgelegte Biegung aufweist, liegt sie nach der Übergabe nur an wenigen Punkten auf der zweiten unteren Form auf, typischerweise im Bereich der Scheibenecken. Erst während des anschließenden Biegeschritts nimmt die Glasscheibe die durch die Auflagefläche der zweiten unteren Form festgelegte Biegung an und liegt dann auf der gesamten Auflagefläche auf.

Das obere Formgebungswerkzeug ist während des Biegevorgangs gegenüberliegend der Auflagefläche der Schwerkraftbiegeform angeordnet, so dass eine Glasscheibe zwischen der Schwerkraftbiegeform und dem Formgebungswerkzeug angeordnet werden kann. Es ist dazu geeignet, einen Überdruck auf der von der Auflagefläche abgewandten Oberfläche der auf der Auflagefläche angeordneten Glasscheibe zu erzeugen. Das Formgebungswerkzeug ist nicht als Form mit vollflächiger Kontaktfläche, sondern als Hohlform ausgebildet. Das Formgebungswerkzeug weist eine Abdeckung auf, beispielsweise gefertigt aus einem Metallblech. Die Abdeckung ist so geformt, dass sie einen Hohlraum ausbildet. Der Hohlraum ist kein abgeschlossener Hohlraum, sondern weist eine großflächige Öffnung auf, die der Schwerkraftbiegeform zugewandt ist. Man kann das Werkzeug auch als glockenartig oder haubenartig bezeichnen.

Eine gängige Vorrichtung zum Schwerkraftbiegen umfasst außerdem Mittel, um die Schwerkraftbiegeform und das Formgebungswerkzeug gegeneinander zu bewegen. Dadurch werden die Schwerkraftbiegeform und das Formgebungswerkzeug, nachdem die Glasscheibe auf die Schwerkraftbiegeform aufgelegt worden ist, einander angenähert, so dass das Formgebungswerkzeug mit der Glasscheibe in Kontakt gebracht wird. Die Annäherung kann durch Bewegung der Schwerkraftbiegeform, des Formgebungswerkzeugs oder beidem erfolgen. In einer bevorzugten Ausführung wird das Formgebungswerkzeug bewegt und auf die Glasscheibe abgesenkt, während die Schwerkraftbiegeform keine Vertikalbewegung ausführt.

Eine Schwerkraftbiegevorrichtung umfasst außerdem Mittel zum Heizen der Glasscheibe auf Erweichungstemperatur. Typischerweise sind die Schwerkraftbiegeform und das obere Formgebungswerkzeug innerhalb eines beheizbaren Biegeofens oder einer beheizbaren Biegekammer angeordnet. Die Glasscheibe kann zum Erwärmen eine gesonderte Kammer durchlaufen, beispielsweise einen Tunnelofen.

Das beispielhaft beschriebene Schwerkraftbiegeverfahren kann der einzige Biegeschritt sein oder auch Teil eines mehrstufigen Biegeverfahrens, bei dem weitere Biegeschritte vorausgehen oder nachfolgen. Beispielsweise können nach dem Schwerkraftbiegen und vor dem Abkühlen in Schritt d) weitere Biegeschritte erfolgen, beispielsweise mittels Schwerkraftbiegen, Pressbiegen oder Saugbiegen. Die Scheibe kann hierfür von der Schwerkraftbiegeform auf weitere Biegeformen übergeben werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird durch zwei Schwerkraftbiegeschritte eine komplexe Vorbiegung der Glasscheibe erreicht, während die endgültige Scheibenform in einem anschließenden Pressbiegeschritt erreicht wird. So können besonders komplexe Scheibengeometrien realisiert werden.

Die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe, vorzugsweise beide Scheiben, werden in Schritt c) des erfindungsgemäßen Verfahrens bevorzugt mittels Schwerkraftbiegen umgeformt. Dabei können die Innenscheibe und die Außenscheibe als zwei aufeinander liegende Glasscheiben simultan gebogen werden. Dies ist insbesondere gewünscht, da diese Scheiben später zu einem Verbundglas laminiert werden sollen, damit ihre Form optimal aufeinander abgestimmt ist. Die Glasscheiben werden dazu flächig aufeinander angeordnet und gemeinsam simultan kongruent gebogen. Zwischen den Glasscheiben wird ein Trennmittel angeordnet, beispielsweise ein Trennpuder oder ein Gewebe, so dass die Glasscheiben nach dem Biegen wieder voneinander gelöst werden können. In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden die Außenscheibe und die Innenscheibe gemeinsam paarweise kongruent gebogen und danach gemeinsam paarweise abgekühlt. Die konvektive oder radiative Kühlung erfolgt dabei bevorzugt von Seiten der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe. Bei einem paarweisen Schwerkraftbiegen der Innenscheibe und der Außenscheibe ist die außenseitige Oberfläche der Außenscheibe in der Regel die der Schwerkraftbiegeform zugewandte Oberfläche, während die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe die der Umgebung zugewandte Oberfläche des Scheibenpaars repräsentiert. Die innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe ist somit auch wenn das Scheibenpaar auf einer Schwerkraftbiegeform aufliegt frei zugänglich. Bevorzugt wird eine Kühlvorrichtung, wie eine radiative oder konvektive Kühlvorrichtung, benachbart zur leicht zugänglichen innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe positioniert. Dadurch entstehen insbesondere an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe für das Bruchverhalten der herzustellenden Windschutzscheibe vorteilhafte Oberflächendruckspannungen.

In einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Außenscheibe und/oder die Außenscheibe mittels Pressbiegen gebogen. Besonders bevorzugt werden die Innenscheibe und die Außenscheibe in Schritt c) gleichzeitig paarweise oder nacheinander mittels Pressbiegen gebogen. Ein Pressbiegeverfahren kann dabei als alleiniges Biegeverfahren in Schritt c) genutzt werden oder sich einem Schwerkraftbiegeverfahren anschließen. Bei den sogenannten Pressbiegeverfahren wird die zu biegende Scheibe oder die zu biegenden Scheiben zwischen zwei komplementären Werkzeugen angeordnet, die gemeinsam auf die Scheibe oder Scheiben eine Presswirkung ausüben, um die Biegung zu erzeugen. Beim Pressbiegen kommt häufig eine untere Pressbiegeform mit einer rahmenartigen Kontaktfläche zum Einsatz, auf der lediglich die Seitenkante der Glasscheibe entlang einer umlaufenden Kontaktlinie aufliegt. Die Kontaktfläche ist typischerweise plan und nach innen geneigt ausgebildet. Dieser lediglich linienartige Kontakt zwischen Glasscheibe und Kontaktfläche ist vorteilhaft, um Werkzeugabdrücke und eine damit verbundene Herabsetzung der optischen Qualität zu vermeiden. Wird die Glasscheibe durch die obere Pressbiegeform (häufig eine sogenannte Vollform mit vollflächiger Wirkfläche) in die untere Pressbiegeform hineingepresst und verformt, so wandert die besagte Kontaktierungslinie infolge der zunehmenden Biegung der Scheibe auf der Kontaktfläche von außen nach innen. Der linienartige Kontakt zur Kontaktfläche bleibt während des gesamten Prozesses erhalten und die Scheibenhauptfläche kommt nicht mit der unteren Pressbiegeform in Berührung. Pressbiegeverfahren dieser Art sind beispielsweise in DE10314267B3, WQ2007125973A1 , EP0677488A2 oder W09707066A1 beschrieben. Unter einem oberen Biegewerkzeug wird ein Werkzeug verstanden, welches die obere, vom Erdboden abgewandte Hauptfläche der Glasscheibe kontaktiert. Ihre Kontaktfläche ist nach unten gerichtet. Unter einer unteren Biegeform wird eine Form verstanden, welche die untere, dem Erdboden zugewandte Hauptfläche der Glasscheibe kontaktiert. Ihre Kontaktfläche ist nach oben gerichtet. Die untere Biegeform weist eine vollflächige Kontaktfläche auf. Unter einer vollflächigen Kontaktfläche wird im Sinne der Erfindung eine Kontaktfläche verstanden, die mit der gesamten oder einem Großteil der Oberfläche der zu biegenden Glasscheibe in Kontakt kommt. Die untere Biegeform kann auch als Vollform oder massive Biegeform bezeichnet werden. Diese Begriffe sind dem Fachmann geläufig und dienen insbesondere zur Unterscheidung von einer sogenannten Rahmenform, welche nur eine rahmenartige Kontaktfläche aufweist, welche lediglich mit einem umlaufenden Randbereich der Glasscheibe in Kontakt kommt, während der Großteil der Glasscheibe, insbesondere ihr Zentralbereich, keinen direkten Kontakt zur Rahmenform hat.

Die Übergabe der Glasscheibe auf die Ablageform kann nach dem Pressbiegen durch dasjenige obere Biegewerkzeug erfolgen, das zum Pressbiegen verwendet wurde. Die Glasscheibe verbleibt dazu nach dem Pressbiegen angelegt an die Kontaktfläche des oberen Biegewerkzeugs, die untere Pressbiegeform wird entfernt und die Ablageform wird unter das Biegewerkzeug bewegt, so dass die Glasscheibe darauf abgelegt werden kann. Es ist aber auch möglich, dass die Glasscheibe nach dem Pressbiegen auf der unteren Biegeform verbleibt und vom oberen Biegewerkzeug entfernt wird. Das obere Biegewerkzeug steht dann für den nächsten Biegeschritt zur Verfügung, was Vorteile hinsichtlich der Taktzeit hat. Die Glasscheibe wird dann durch ein anderes Werkzeug, beispielsweise ein anderes oberes Pressbiegewerkzeug oder ein ähnlich ausgestaltetes Haltewerkzeug, von der unteren Biegeform übernommen und auf die Ablageform abgelegt.

In einer vorteilhaften Ausführung wird das Verfahren simultan auf mindestens zwei, bevorzugt genau zwei aufeinander liegende Glasscheiben angewandt. Die Glasscheiben werden dabei paarweise (das heißt als Scheibenpärchen) simultan vom Werkzeug gehalten und im Biegeprozess gebogen. Die Biegung der beiden Glasscheiben ist dann besonders kongruent und aufeinander abgestimmt, so dass die Scheiben sich besonders eignen, miteinander zu einer Verbundscheibe hoher optischer Qualität laminiert zu werden. Werden zwei oder mehrere Glasscheiben simultan gebogen, so ist zwischen den Scheiben bevorzugt ein Trennmittel angeordnet, so dass die Scheiben nicht dauerhaft aneinander haften. Beim paarweisen Biegen werden alle Verfahrensschritt mit dem Scheibenpärchen durchgeführt - die im Ausgangszustand planen Glasscheiben werden aufeinander angeordnet und gemeinsam dem Vorbiegen und dem Pressbiegen unterzogen.

In Abhängigkeit davon in welcher der Scheiben erhöhte Oberflächendruckspannungen eingebracht werden sollen werden die Innenscheibe und die Außenscheibe bevorzugt paarweise oder bevorzugt einzeln mittels Schwerkraftbiegen und/oder Pressbiegen gebogen. Während der Biegeverfahren ist in der Regel die Außenscheibe die der unteren Biegeform zugewandte Scheibe, während die Innenscheibe auf der Außenscheibe aufliegt und der unteren Biegeform abgewandt ist. Sollen erhöhte Oberflächendruckspannungen vor allem im ersten Flächenbereich der Innenscheibe vorgesehen werden, so werden die Innenscheibe und die Außenscheibe bevorzugt gemeinsam gebogen und nach Abnehmen der oberen Biegeform dem Kühlschritt Schritt d) unterzogen, wobei eine Kühlvorrichtung benachbart zur innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angeordnet wird. Die Wärme der Außenscheibe wird in diesem Fall über die Innenscheibe abgeleitet, wobei die Außenscheibe langsamer abkühlt als die Innenscheibe und somit niedrigere Oberflächendruckspannungen als die Innenscheibe aufweist. Sofern die Außenscheibe ähnliche Oberflächendruckspannungen aufweisen soll wie die Innenscheibe werden die Außenscheibe und die Innenscheibe vorzugsweise einzeln gebogen und einzeln dem erfindungsgemäßen Kühlschritt unterzogen, wobei die Kühlvorrichtung jeweils bevorzugt an der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe und der Innenscheibe angeordnet wird.

Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind bevorzugt aus Kalk-Natron-Glas gefertigt, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Der Übergangspunkt von Kalk-Natron-Glas beträgt etwa 560°C, wobei sein genauer Wert von der genauen Zusammensetzung abhängt. Grundsätzlich kann die Glasscheibe aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Borsilikatglas, Aluminosilikatglas oder Quarzglas. Die Dicke der Scheiben beträgt typischerweise 0,5 mm bis 5 mm, insbesondere von 1 ,2 mm bis 3 mm.

Typische Biegetemperaturen für Glasscheiben aus Kalk-Natron-Glas betragen von 570°C bis 700°C. Ein deutliches Überschreiten des Übergangspunkts kann bevorzugt sein: einerseits lässt sich das Glas aufgrund einer geringeren Viskosität einfacher und schneller formen, andererseits sind höhere Temperaturen erforderlich, um die für Fahrzeugscheiben nötige Randspannung in die Glasscheibe einzubringen. Bevorzugt beträgt die Biegetemperatur beim Schwerkraftbiegen von 600°C bis 650°C und beim Pressbiegen höchstens 600°C, bevorzugt 500°C bis 600°C. Durch die geringere Temperatur beim Pressbiegen wird eine bessere optische Qualität der Glasscheibe erreicht. Die Erfindung umfasst des Weiteren eine Windschutzscheibe erhältlich nach dem erfindungsgemäßen Verfahren. Die für das erfindungsgemäße Verfahren beschriebenen Merkmale gelten auch für die Windschutzscheibe und umgekehrt.

Die erfindungsgemäße Windschutzscheibe umfasst mindestens eine Außenscheibe aus Glas mit einer außenseitigen Oberfläche, auch als Seite I bezeichnet, und einer innenraumseitigen Oberfläche, auch als Seite II bezeichnet, eine Innenscheibe aus Glas mit einer außenseitigen Oberfläche, auch als Seite III bezeichnet, und einer innenraumseitigen Oberfläche, auch als Seite IV bezeichnet. Die innenraumseitige Oberfläche II der Außenscheibe und die außenseitige Oberfläche III der Innenscheibe sind durch eine thermoplastische Zwischenschicht verbunden. Die Windschutzscheibe weist eine Dachkante, eine Motorkante und zwei dazwischen verlaufenden Seitenkanten auf. Die Dachkante ist im Einbauzustand in einer Fahrzeugkarosserie dem Fahrzeugdach benachbart, während die Motorkante an die Motorhaube des Fahrzeugs grenzt. Zwischen der Motorkante und der Dachkante verlaufen zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten, die jeweils benachbart einer sogenannten A- Säule der Karosserie liegen. Die Windschutzscheibe weist zumindest einen ersten Flächenbereich unmittelbar benachbart zur Motorkante und einen zweiten Flächenbereich zwischen erstem Flächenbereich und Dachkante auf. Die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe weist im ersten Flächenbereich eine Oberflächendruckspannung von 11 MPa bis 50 MPa, bevorzugt von 15 MPa bis 30 MPa auf, während die Außenscheibe und/oder die Innenscheibe im zweiten Flächenbereich eine Oberflächendruckspannung von 2 MPa bis 10 MPa aufweist.

Methoden zur Bestimmung von Oberflächendruckspannungen sind dem Fachmann bekannt. Zu diesem Zweck sind diverse optische Messgeräte kommerziell erhältlich, beispielsweise sogenannte Differential Surface Refractometer (DSR), Epibiaskope und Streulicht- Polariskope. Bei DSR-Geräten fällt Licht durch ein Prisma auf die Glasscheibenoberfläche und wird totalreflektiert, wobei die Lichtstrahlen nach Austritt aus dem Prisma durch einen Interferenzfilter geleitet wird und aus der Differenz zur Ausgangsstrahlung die Oberflächendruckspannung bestimmt werden kann. Epibiaskope senden gebündeltes Licht auf die Glasoberfläche, wobei Grenzschichtwellen entstehen, deren elliptischer Schwingungszustand über einen Streifenkompensator verändert wird. Die resultierenden Interferenzstreifen weisen einen Neigungswinkel auf, der ein Maß für die Oberflächenspannung ist. Streulichtverfahren zur Messung der Oberflächendruckspannung machen sich den sogenannten Tryndalleffekt zu Nutze, gemäß dem Licht, das in ein transparentes Medium eintritt, zu einem gewissen Anteil gestreut wird. Die unterschiedlichen Intensitäten des Streulichtes entlang des Lichtweges innerhalb des Mediums werden erfasst und ausgewertet, um die entsprechenden Druckspannungen zu bestimmen

Bevorzugt sind sämtliche im Zusammenhang mit der Erfindung genannten Oberflächendruckspannungen mittels Epibiaskopie bestimmt, beispielsweise mittels des Epibiaskops LaserGasp der Firma Strainoptics. Die anderen genannten Verfahren sind ebenfalls anwendbar.

An einer erfindungsgemäßen Windschutzscheibe lassen sich somit die Flächenbereiche durch Messung der Oberflächendruckspannungen bestimmen. Wird die Oberflächendruckspannung an verschiedenen regelmäßig entlang der Scheibe verteilten Punkten bestimmt, so ergeben sich daraus die erfindungsgemäßen Flächenbereiche in dem Sinne, dass benachbarte Punkte gleicher oder ähnlicher Oberflächendruckspannungen innerhalb des gleichen Flächenbereichs liegen. Bevorzugt beträgt die Abweichung der Oberflächendruckspannungen innerhalb eines Flächenbereichs maximal 30 %, bevorzugt maximal 20 %, insbesondere maximal 10 % ausgehend von der in diesem Flächenbereich vorliegenden durchschnittlichen Oberflächendruckspannung.

Die erfindungsgemäße Windschutzscheibe weist im ersten Flächenbereich eine verbesserte Bruchcharakteristik beim Aufschlag eines Gegenstands auf der Windschutzscheibe auf. Der erste Flächenbereich ist dabei der zur Motorkante benachbarte Bereich, in dem im Falle eines Unfalls mit höherer Wahrscheinlichkeit der Kopf eines Fußgängers aufkommt. Die gezielte Einbringung erhöhter Oberflächendruckspannungen im ersten Flächenbereich der Außenscheibe und/oder Innenscheibe der Windschutzscheibe führt bei Aufprall eines Körpers zu einem späteren Bruch im ersten Flächenbereich und einem frühzeitigen Bruch im zweiten Flächenbereich. Im zweiten Flächenbreich wird nach dem Bruch einer oder beider der Glasscheiben durch die Dehnung der thermoplastischen Zwischenschicht und die zumindest teilweise Delaminierung im Bereich der gebrochenen Glasscheiben eine erhebliche Energiemenge absorbiert. Die thermoplastische Zwischenschicht ist dehnbar und gibt somit nach, so dass der Kopf weniger abrupt verlangsamt wird und eine eher geringere Verzögerungsrate erfährt. Im ersten Flächenbereich, in dem sich in der Regel Elemente wie das Armaturenbrett hinter der Windschutzscheibe befinden, erfolgt ein später Bruch der Scheiben, wodurch ein Aufprall des Kopfes auf dahinterliegende Gegenstände vermieden wird. Um den Kopfaufprall zu quantifizieren, wird beispielsweise das Head Injury Criterion (HIC) verwendet, das den Schweregrad eines Aufpralls anhand der Verzögerungsrate des Kopfes bewertet. Hohe Verzögerungsraten sind in der Regel mit hohen HIC-Werten verbunden, die mit schweren Verletzungen am Kopf des Fußgängers einhergehen. Ein niedriger HIC-Wert ist dabei gleichbedeutend mit einem geringen Risiko für schwere Kopfverletzungen. Im ersten Flächenbereich werden höhere Oberflächendruckspannungen im Glas eingeführt, die gezielt einen späteren Bruch erfolgen lassen. Dadurch bietet die erfindungsgemäße Windschutzscheibe auch im Falle eines Verkehrsunfalls unter Beteiligung eines Passanten eine höhere Sicherheit für diesen, da bei einem Frontalzusammenstoß die Schwere des Aufpralls des menschlichen Kopfes abgemildert wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Windschutzscheibe im ersten Flächenbereich eine Oberflächendruckspannung von 11 MPa bis 50 MPa, bevorzugt von 15 MPa bis 30 MPa, an der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe und/oder an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe auf. Diese Oberflächendruckspannungen sind bevorzugt an der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe und/oder der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angebracht, da ein Bruch der Windschutzscheibe nicht unmittelbar durch den Aufprall eines Objektes auf der Außenseite der Windschutzscheibe zustande kommt, sondern durch die im Glas entstehende Zugspannung, insbesondere an den innenraumseitigen Oberflächen der Außenscheibe und der Innenscheibe. Insbesondere bei halbharten Objekten, wie einem menschlichen Kopf, ist dies der Fall. Die Windschutzscheibe bricht dabei zuerst an den Stellen, an denen die Zugspannung am größten ist. Erfolgt ein Aufprall auf der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe, so entstehen die größten Zugspannungen an der innenraumseitigen Oberfläche der Außenscheibe und an der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe. Werden die genannten Oberflächendruckspannungen in einer dieser Oberflächen eingebracht, so kommt es dort zu dem erwünschten späteren Bruch. Besonders bevorzugt sind die genannten Oberflächendruckspannungen im ersten Flächenbereich zumindest auf der innenraumseitigen Oberfläche der Innenscheibe angebracht. An dieser Oberfläche treten einerseits die höchsten Zugspannungen auf, andererseits handelt es sich um eine im auf den Biegeschritt Schritt c) folgenden Kühlschritt Schritt d) leicht zugängliche Scheibenoberfläche. In einer weiteren möglichen Ausführungsform liegen die genannten bevorzugten Oberflächendruckspannungen an der außenseitigen Oberfläche der Außenscheibe und/oder an der außenseitigen Oberfläche der Innenscheibe vor. Auch mittels dieser Ausführungsform kann eine Verbesserung der Bruchcharakteristik im Vergleich zu nicht erfindungsgemäßen Windschutzscheiben erzielt werden. Die erstgenannte Ausführungsform, bei der die genannten Oberflächendruckspannungen an den innenraumseitigen Oberflächen vorliegen, hat sich jedoch aus den genannten Gründen als vorteilhafter erwiesen. Bevorzugt nimmt der erste Flächenbereich zwischen 10 % und 70 %, bevorzugt 15 % bis 50 %, besonders bevorzugt 20 % bis 40 % der Gesamtfläche der Windschutzscheibe ein. Die genannten bevorzugten Flächenanteile des ersten Flächenbereichs sind dabei ausreichend um eine gute Sicherheit im Head Impact Test zu erzielen.

Vorzugsweise erstreckt sich der erste Flächenbereich zumindest abschnittsweise ausgehend von der Motorkante der Windschutzscheibe um einen Betrag in Richtung der Dachkante der Windschutzscheibe, der 10 % bis 70 % der Höhe der Windschutzscheibe entspricht. Die Höhe der Windschutzscheibe wird dabei bestimmt, indem an der betreffenden Position der Motorkante der dort vorliegende kürzeste Abstand zur Dachkante gemessen wird. Anschließend wird der Betrag, um den sich der erste Flächenbereich in Richtung der Dachkante erstreckt, an derselben Position der Motorkante als kürzester Abstand zwischen Motorkante und in Richtung der Dachkante versetzter Oberkante des ersten Flächenbereichs bestimmt, wodurch sich die Höhe des ersten Flächenbereichs an dieser Position entlang der Motorkante ergibt. Diese Höhe des ersten Flächenbereichs wird ins Verhältnis zur Höhe der Windschutzscheibe gesetzt, jeweils gemessen an der gleichen Position entlang der Windschutzscheibe, wodurch der relative Betrag erhalten wird um den der erste Flächenbereich sich von der Motorkante in Richtung der Dachkante erstreckt. Die Höhe bis zu der sich der erste Flächenbereich erstreckt wird in Abhängigkeit der Fahrzeuggeometrie festgelegt, wobei vorzugsweise der Bereich, in dem der Kopf eines Fußgängers bei einem Unfall mit hoher Wahrscheinlichkeit auftreffen würde, im ersten Flächenbereich liegt. Der erste Flächenbereich ist in Nachbarschaft zur Motorkante angebracht und erstreckt sich von dort aus zumindest abschnittsweise bis zu der genannten Höhe der Windschutzscheibe. Abschnittsweise bedeutet dabei, dass der erste Flächenbereich in zumindest einem Abschnitt entlang der Motorkante der Windschutzscheibe bis zu der genannten Höhe in Richtung der Dachkante in die Windschutzscheibe hineinragt, in anderen Abschnitten aber auch eine geringere Höhe aufweisen kann. Die Oberkante des ersten Flächenbereichs, also der Kantenabschnitt des ersten Flächenbereichs, der den größten Abstand zur Motorkante der Windschutzscheibe aufweist, verläuft dabei vorzugsweise geradlinig oder gebogen zwischen den Seitenkanten der Windschutzscheibe.

In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Größe des ersten Flächenbereiches so gewählt, dass im Einbauzustand der Windschutzscheibe in einem Kraftfahrzeug die Größe des ersten Flächenbereichs mindestens 90% der Fläche der Projektion des Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs auf die Windschutzscheibe entspricht. Besonders bevorzugt entspricht die Größe des ersten Flächenbereichs mindestens der Fläche der Projektion des Armaturenbrettes auf die Windschutzscheibe. Eine Windschutzscheibe wird stets für ein bestimmtes Fahrzeugmodell hergestellt, so dass bereits anhand der Windschutzscheibe selbst das Fahrzeugmodell, dessen Karosserieaufbau, die Einbausituation im Fahrzeug und auch die Ausgestaltung des Armaturenbretts bekannt ist. Ein häufiges Unfallszenario bei Beteiligung von Fußgängern besteht darin, dass der Kopf des Fußgängers im Bereich des Armaturenbretts auf der Windschutzscheibe aufkommt, wobei die Wahrscheinlichkeit schwerer Verletzungen steigt. Insofern ist es vorteilhaft den Bereich der Windschutzscheibe, der im Einbauzustand von einer Projektion des Armaturenbrettes auf die Scheibe bedeckt wird, als ersten Flächenbereich auszuführen, wodurch die Windschutzscheibe in diesem Flächenbereich später bricht und ein Aufkommen des Kopfes auf dem Armaturenbrett vermieden wird.

Die thermoplastische Zwischenschicht umfasst bevorzugt Polyvinylbutyral (PVB), Polyurethan (PU), lonomere und/oder Ethylenvinylacetat (EVA), besonders bevorzugt PVB. Diese Materialien haben sich als besonders geeignet erwiesen hinsichtlich einer sicheren Anbindung der Scheiben zueinander.

Die Dicke der thermoplastischen Zwischenschicht beträgt bevorzugt zwischen 300 pm und 1000 pm, besonders bevorzugt zwischen 500 pm und 900 pm, insbesondere zwischen 650 pm und 850 pm.

Die Außenscheibe und die Innenscheibe sind aus Glas gefertigt, bevorzugt aus Kalk-Natron- Glas, wie es für Fensterscheiben üblich ist. Die Scheiben können aber auch aus anderen Glassorten gefertigt sein, beispielsweise Quarzglas, Borosilikatglas oder Aluminosilikatglas.

Die Außenscheibe und die Innenscheibe weisen bevorzugt eine Dicke von jeweils 0,8 mm bis 2,5 mm, besonders bevorzugt von 1 ,2 mm bis 2,2 mm, auf. Die Dicke der Außenscheibe beträgt typischerweise von 1 ,0 mm bis 2,5 mm. Die Dicke der Innenscheibe beträgt bevorzugt zwischen 0,8 mm und 2,1 mm. Die Dicke der Außenscheibe ist vorzugsweise größer als die Dicke der Innenscheibe. Beispielsweise kann die Außenscheibe 2,1 mm und die Innenscheibe 1 , 1 mm dick sein oder die Außenscheibe 1 ,8 mm und die Innenscheibe 1 ,4 mm dick sein oder die Außenscheibe 1 ,6 mm und die Innenscheibe 1 ,1 mm dick sein oder die Außenscheibe 1 ,6 mm und die Innenscheibe 0,7 mm dick sein oder die Außenscheibe 1 ,4 mm und die Innenscheibe 1 ,1 mm dick sein. Die Innenscheibe, die Außenscheibe und die thermoplastische Zwischenschicht können klar und farblos, aber auch getönt oder gefärbt sein. Die Tönung der Außenscheibe, Innenscheibe und der thermoplastischen Zwischenschicht wird in Abhängigkeit von der gewünschten Anwendung der Verbundscheibe gewählt. Für Windschutzscheiben ist eine hohe Transmission im sichtbaren Bereich des Lichtspektrums erwünscht und es wird auf dunkle Tönungen der Komponenten verzichtet. Die Gesamttransmission durch die Windschutzscheibe beträgt in einer Ausgestaltung als Windschutzscheibe eines Kraftfahrzeugs größer 70%, bezogen auf die Lichtart A. Der Begriff Gesamttransmission bezieht sich auf das durch ECE-R 43, Anhang 3, § 9.1 festgelegte Verfahren zur Prüfung der Lichtdurchlässigkeit von Kraftfahrzeugscheiben.

Die erfindungsgemäße Windschutzscheibe ist bevorzugt in einer oder in mehreren Richtungen des Raumes gebogen, wie es für Windschutzscheiben von Kraftfahrzeugen üblich ist, wobei typische Krümmungsradien im Bereich von etwa 10 cm bis etwa 40 m liegen. Windschutzscheibe kann aber auch plan sein, beispielsweise wenn es als Scheibe für Busse oder Traktoren vorgesehen ist.

Die Innenscheibe, die Außenscheibe und/oder die thermoplastische Zwischenschicht können weitere geeignete, an sich bekannte Beschichtungen aufweisen, beispielsweise Antireflexbeschichtungen, Antihaftbeschichtungen, Antikratzbeschichtungen, photokatalytische Beschichtungen oder Sonnenschutzbeschichtungen oder Low-E- Beschichtungen.

Automobilverglasungen, insbesondere Windschutzscheiben, Heckscheiben und Dachscheiben, weisen meist einen umlaufenden peripheren Abdeckdruck aus einer opaken Emaille auf, der insbesondere dazu dient, den zum Einbau der Scheibe verwendeten Kleber vor UV-Strahlung zu schützen und optisch zu verdecken. Bevorzugt weist zumindest die Außenscheibe einen solchen opaken peripheren Abdeckdruck auf, besonders bevorzugt sind sowohl die Außenscheibe als auch die Innenscheibe bedruckt, so dass die Durchsicht von beiden Seiten gehindert wird. Der opake Abdeckdruck ist beispielsweise in Form eines Siebdrucks aufgebracht, so dass dieser Siebdruck das Sichtfeld der Scheibe umschreibt bzw. dessen äußeren Rand bildet. Eventuell im Randbereich der Scheibe angeordnete elektrische Leiter sowie bei beschichteten Scheiben ein gegebenenfalls vorgesehener beschichtungsfreier Randbereich sind bevorzugt von diesem Abdeckdruck verdeckt und werden so optisch kaschiert. Der opake Siebdruck kann in einer beliebigen Ebene der Windschutzscheibe angebracht werden.

Die Erfindung betrifft des Weiteren ein Kraftfahrzeug umfassend eine erfindungsgemäße Windschutzscheibe, wobei die Größe des ersten Flächenbereiches so gewählt ist, dass im Einbauzustand der Windschutzscheibe im Kraftfahrzeug die Größe des ersten Flächenbereichs mindestens 90% der Fläche der Projektion des Armaturenbretts des Kraftfahrzeugs auf die Windschutzscheibe entspricht.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand einer Zeichnung und Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Zeichnung ist eine schematische Darstellung und nicht maßstabsgetreu. Die Zeichnung schränkt die Erfindung in keiner Weise ein.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windschutzscheibe,

Fig. 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch die in der Fig. 1 gezeigte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windschutzscheibe und

Fig. 3 ein Flussdiagramm einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens.

In Figur 1 ist die Draufsicht auf eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Windschutzscheibe 10 gezeigt, während Figur 2 einen Ausschnitt eines Querschnitts durch die in der Figur 1 gezeigte Ausführungsform entlang der Schnittlinie C‘-C gemäß Figur 1 gezeigt.

Die in den Figuren 1 und 2 gezeigte Windschutzscheibe 10 umfasst eine Außenscheibe 1 und eine Innenscheibe 2, die über eine thermoplastische Zwischenschicht 3 miteinander verbunden sind. Die Außenscheibe 1 weist eine außenseitige Oberfläche I und eine innenraumseitige Oberfläche II auf. Die Innenscheibe 2 weist eine außenseitige Oberfläche III und eine innenraumseitige Oberfläche IV auf. Die außenseitigen Oberflächen I, III weisen im Einbauzustand der Windschutzscheibe 10 in Richtung der Umgebung, während die innenraumseitigen Oberflächen II, IV im Einbauzustand in Richtung des Fahrzeuginnenraums orientiert sind. Die innenraumseitige Oberfläche II der Außenscheibe 1 ist über die thermoplastische Zwischenschicht 3 mit der außenseitigen Oberfläche III der Innenscheibe 2 verbunden. Die Windschutzscheibe 10 weist eine Dachkante D, eine der Dachkante gegenüberliegende Motorkante M und zwei einander gegenüberliegende Seitenkanten S auf, die die Motorkante M und die Dachkante D miteinander verbinden. Die Windschutzscheibe 10 weist einen ersten Flächenbereich X1 und einen zweiten Flächenbereich X2 auf, wobei der erste Flächenbereich X1 benachbart zur Motorkante M angeordnet ist.

Im ersten Flächenbereich X1 weist die Windschutzscheibe 10 an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 eine Oberflächendruckspannung von 15 MPa bis 30 MPa auf, während im zweiten Flächenbereich X2 an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 eine Oberflächendruckspannung von 2 MPa bis 10 MPa vorliegt. Die Außenscheibe 1 ist beispielsweise eine aus Kalk-Natron-Glas gefertigte Glasscheibe mit einer Dicke von 2,1 mm. Die Innenscheibe 2 besteht beispielsweise aus Kalk-Natron-Glas und weist eine Dicke von 1 ,6 mm auf.

Der erste Flächenbereich X1 weist eine Oberkante 5 auf, die ausgehend von der Motorkante M in Richtung der Dachkante D versetzt angeordnet ist. Die Oberkante 5 des ersten Flächenbereichs X1 verläuft zwischen den Seitenkanten K, wobei zwischen der Oberkante 5 des ersten Flächenbereichs X1 und der Motorkante M an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 höhere Oberflächendruckspannungen vorliegen als an der innenraumseitigen Oberfläche IV der Innenscheibe 2 zwischen der Oberkante 5 und der Dachkante D. Dies hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen um einen späteren Bruch der Windschutzscheibe 10 im ersten Flächenbereich X1 im Head Impact Test zu erzielen.

Wird die Windschutzscheibe 10 gemäß Figuren 1 und 2 in einem üblichen Kraftfahrzeug mit Armaturenbrett eingebaut, so wird die Größe des ersten Flächenbereichs vorzugsweise so gewählt, dass die Projektion des Armaturenbretts auf die Windschutzscheibe 10 innerhalb des ersten Flächenbereichs X1 liegt. Im Bereich des Armaturenbretts soll durch die Erhöhung der Oberflächendruckspannung ein später Bruch herbeigeführt werden. Der späte Bruch des Glases führt zu einer stärkeren Biegung der Scheibe, wobei die kinetische Energie des Kopfes als elastische Energie gespeichert wird. Diese elastische Energie wird bei Bruch der Windschutzscheibe verwendet, um neue Oberflächen zu schaffen. Daher führt ein späterer Bruch zu einer geringeren Eindringtiefe des Kopfes, da eine höhere Energiemenge aus dem auftreffenden Kopf abgeleitet wird. Dieser spätere Bruch ist insbesondere im Bereich des Armaturenbretts von Vorteil, da der Aufprall des Kopfs auf dem hinter der Windschutzscheibe befindlichen steifen Armaturenbrett zu einer sehr hohen Amplitude und einem lang anhaltenden Verzögerungspeak (ungefähr 15 ms bis 17 ms) führt, was zu sehr hohen HIC- Werten führt. Aus diesem Grund ist der anfänglich höhere Verzögerungspeak durch das elastische Verbiegen der Scheibe weniger problematisch, da er die Amplitude des sekundären Aufprallpeaks mit dem Armaturenbrett reduziert, wodurch der HIC-Wert verringert wird.

Figur 3 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens umfassend die Schritte:

I Bereitstellen einer Außenscheibe 1 und einer Innenscheibe 2,

II Erwärmen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 auf mindestens ihre Erweichungstemperatur,

Illa gemeinsames Biegen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 in einem Schwerkraftbiegeverfahren und optional weiteres gemeinsames Biegen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 in einem Pressbiegeverfahren, oder lllb gemeinsames Biegen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 in einem Pressbiegeverfahren,

IV Abkühlen der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2, wobei in die Innenscheibe 2 im ersten Flächenbereich X1 mit einer ersten Abkühlrate A1 abgekühlt wird und die Innenscheibe 2 im zweiten Flächenbereich X2 mit einer zweiten Abkühlrate A2 abgekühlt wird und der Betrag der ersten Abkühlrate A1 größer ist als der Betrag der zweiten Abkühlrate A2,

V Laminieren der Außenscheibe 1 und der Innenscheibe 2 unter Zwischenlage einer thermoplastischen Zwischenschicht 3 zu einer Verbundscheibe 10. Bezugszeichenliste:

10 Windschutzscheibe

1 Außenscheibe

2 Innenscheibe

3 thermoplastische Zwischenschicht

5 Oberkante des ersten Flächenbereichs X1

X1 erster Flächenbereich

X2 zweiter Flächenbereich

D Dachkante

M Motorkante

S Seitenkanten

CC‘ Schnittlinie

I außenseitige Oberfläche der Außenscheibe 1

11 innenraumseitige Oberfläche der Außenscheibe 1

III außenseitige Oberfläche der Innenscheibe 2

IV innenraumseitige Oberfläche der Innenscheibe 2