CN108699841B - 用于将窗户安装在屋顶结构中的安装支架 - Google Patents

Abstract

用于安装窗户的安装支架(6)具有用于紧固至屋顶结构的第一支架腿(7)、以及从第一支架腿(7)以一角度延伸的用于紧固至窗户的框架构件的第二支架腿(8)。所述角度在安装支架(6)的未加载条件下基本上为直角。至少一个凸缘(9)从第二支架腿(8)以一角度延伸成使得凸缘(9)的边缘(10)面向另一支架腿(7)。在力作用于安装支架(6)上以使角度(α)减小的第一载荷条件下，提供第一扭矩阈值(T1)，超过该第一扭矩阈值，安装支架(6)发生塑性变形，并且在力(F2)作用于安装支架(6)上以使角度(α)增大的第二载荷条件下，提供第二扭矩阈值(T2)，超过该第二扭矩阈值，安装支架(6)发生塑性变形，第二扭矩阈值(T2)与第一扭矩阈值(T1)不同。在第一载荷条件下的变形期间，凸缘(9)的边缘(10)与另一支架腿(8)抵接，并且在第二载荷条件下，边缘(10)与另一支架腿(7)之间的间隙(19)在安装支架(6)的塑性变形下加宽。

Description

用于将窗户安装在屋顶结构中的安装支架

技术领域

本发明涉及用于将窗户安装在屋顶结构中的安装支架，所述窗户包括框架，该框架包括顶部框架构件、底部框架构件和两个侧部框架构件，安装支架包括用于紧固至屋顶结构的第一支架腿、以及从第一支架腿以一角度延伸的用于紧固至框架构件的第二支架腿，该角度在安装支架的未加载条件下基本上为直角。本发明还涉及用于安装在设置有多个这样的安装支架的屋顶结构中的窗户。

背景技术

本文中的术语“未加载条件”意味着安装支架仅经受来自将窗户保持就位于屋顶结构中的固有载荷。在未加载条件下没有外部引起的载荷比如来自风或雪的载荷作用在支架上。

例如从WO2010/009727Α1中已知上述类型的安装支架。安装支架已经被制造得是足够刚性的，以甚至在严峻环境比如恶劣天气下也能够将窗户保持就位。

然而，一个缺点是：当窗户经受例如冲击时，安装支架保持不变，但窗户的其他部分破裂。

在现有技术中已经提出了对与冲击或载荷条件的其他突然变化有关的性能的改善，包括在已公开申请EP1361331A2、US2008/086960A1和KR20120089053A中描述并示出的那些。

虽然上述提出的解决方案在特定载荷条件下提供一些力的吸收，但是仍存在改进的空间。

发明内容

在此背景下，本发明的目的是提供一种在前序中提及的类型的安装支架，并且该安装支架提供改进的抗冲击性能。

该目的和其他目的通过前序中提及的类型的安装支架来实现，该安装支架的特征还在于：在力作用于安装支架上以使角度减小的第一载荷条件下，提供第一扭矩阈值，超过该第一扭矩阈值，安装支架发生塑性变形，并且在力作用于安装支架上以使角度增大的第二载荷条件下，提供第二扭矩阈值，超过该第二扭矩阈值，安装支架发生塑性变形，第二扭矩阈值与第一扭矩阈值不同。

力作用在安装支架上以使角度减小的第一载荷情况例如对应于风载荷作用在窗户上的情况，风沿自屋顶结构离开的方向牵拉窗户。力作用在安装支架上以使角度增大的第二载荷情况例如对应于雪载荷作用在窗户上的情况，雪沿朝向屋顶结构内的方向压在窗户上。由于在两个方向上提供不同的性能，实现了目标特点的组合，并且可以将安装支架设计成具有足够的刚度以能够抵抗例如雪载荷而不会经历塑性变形。然而，当经受较强载荷比如冲击时，将超过第二扭矩阈值并且安装支架将屈服。安装支架在此情况下经历的塑性变形将吸收来自冲击的能量中的大部分能量。因此对其余窗户结构施加较少应变。

因此得到下述安装支架，该安装支架在经受恶劣天气条件时保持不变，但在经受更大的载荷比如冲击时屈服。

安装支架自身屈服的事实提供了保持安装窗户所需的部件的数量较少的简单解决方案。这还提供紧凑设计。安装支架的塑性变形改变两个支架腿之间的角度而基本上没有例如设置在安装支架中的用于将安装支架紧固至窗户和屋顶结构的孔的任何变形的事实提供持续保证以及窗户即使在冲击载荷之后至周围屋顶结构的相对明确限定的紧固。

附图说明

本发明的进一步的细节和优点将从所附权利要求和实施方式的非限制性示例中显现，下面将参照示意图对实施方式进行描述，在示意图中：

图1A是根据本发明的一个实施方式的适于安装在屋顶结构中的窗户的立体图，

图1B是如图1A所示的窗户的右下拐角部的较大比例的局部立体图，其中现有技术安装支架处于第一安装位置，

图1C是对应于图1B的视图，其中现有技术安装支架处于第二安装位置，

图2是根据本发明的第一实施方式中的安装支架的立体图，

图3是第一实施方式中的安装支架的正视图，该正视图指示第一变形区，

图4是第一实施方式中的安装支架的侧视图，

图5是第一实施方式中的安装支架的正视图，该正视图指示第二变形区，

图6是对应于图2的立体图，其中第一实施方式的安装支架处于变形状态，

图7是图6的安装支架的正视图，

图8是图6的安装支架的侧视图，

图9是根据本发明的第二实施方式中的安装支架的立体图，以及

图10是在根据本发明的窗户的供应状态下第二实施方式中的安装支架的立体图。

具体实施方式

图1A示出了适于安装在屋顶结构(未示出)中的窗户1。窗户1包括框架，该框架包括上部框架构件2、底部框架构件3以及两个侧部框架构件4、5。窗户1借助于多个如将在下面描述的安装支架安装在屋顶结构中。窗户1还包括窗扇1a，该窗扇1a以铰接的方式连接至窗户框架。包括窗扇1a的部分的窗户1的大致结构本身是已知的，并且将不再进一步详细描述。

为了将窗户1安装在屋顶结构中，提供多个安装支架。在图1B中，安装在图1A的窗户的侧部框架构件4的右下拐角部处的现有技术安装支架6’代表所述多个安装支架。安装窗户所必需的安装支架的数目可能取决于窗户尺寸等，但通常使用四至八个的多个安装支架。图1B中提供的安装位置中的安装水平(installation level)是图1C中所示的安装位置中的标准安装水平的替代方案。在图1C所示的安装位置中，安装支架6’安装在图1A的窗户的底部框架构件3上以提供窗户1相对于周围建筑结构的另一安装水平。窗户框架上的标记与和处于所需水平中的多个安装支架一起使用的相应的凹槽相关联。在公开号为No.2578763A1的本申请人的欧洲专利申请中描述了关于安装支架6’及其安装的细节。

图2更详细地示出了根据本发明的第一实施方式的安装支架6。还参照图3至图5，其示出了第一实施方式中的安装支架6的进一步的视图。

在图2中，仅出于清楚性原因示出了正交坐标系x-y-z。安装支架6的部件可以由任何其他方位系统限定。

安装支架6包括用于紧固至屋顶结构的第一支架腿7以及用于紧固至窗户1的框架构件2、3、4或5的第二支架腿8。第二支架腿8在所示实施方式中从第一支架腿7以角度α延伸。还可以设想的是，第一支架腿7与第二支架腿8不是邻接的，而是存在中间元件或部段。安装支架在图2至图5中被示出为处于未加载条件，并且如观察到的，角度α在安装支架6的未加载条件下基本上为90°。参考坐标系，在所示实施方式中，第一支架腿7基本上在xy平面中延伸且第二支架腿8基本上在yz平面中延伸。

在第一实施方式中，两个凸缘9从第二支架腿8以角度β延伸，使得凸缘9的边缘10面向第一支架腿7。在所示实施方式中，边缘10与第一支架腿7之间存在间隙19。在所述第一实施方式中，边缘10在未加载条件下接近于第一支架腿7，使得边缘10与第一支架腿7之间的间隙19在凸缘边缘10的整个长度上约为0.2mm。术语“接近”设想大约0.1mm至0.3mm的间隙。还可以设想在凸缘边缘与相对的支架腿之间具有变化的距离的偏斜间隙。然而，还可以设想的是，凸缘9的边缘10定位成邻近于第一支架腿7，即，不存在间隙。

在所述第一实施方式中，在凸缘9与供凸缘9延伸的支架腿8之间的角度β基本上为90°。也就是说，角度β是在坐标系中的xy平面中测量的角度。然而，可以设想角度β的其他值，这些值优选地在45°至135°的范围内，可能更优选地在70°至110°的范围内，最优选地在80°至100°的范围内，以提供用作加强肋的凸缘的足够稳健的设计。对于角度β大于90°的实施方式，相对的支架腿应当比图2至图5的第一实施方式的情况延伸得远以能够在凸缘的位置中抵接凸缘边缘。

凸缘9与相对的支架腿7之间的角度γ在所示实施方式中基本上为直角。参考坐标系，角度γ是在yz平面中测量的角度。应当指出的是，在图2至图8中所示的第一实施方式中，角度γ和β两者都是直角，以获得稳健的构造。然而，可以设想β和γ的各种大小的角度的组合。

可以设想包括仅一个凸缘或多于两个的凸缘的实施方式；然而，如下面将进一步描述的，为了确保一致的变形，多于一个的凸缘关于对称平面C基本对称布置的实施方式是优选的。

第一实施方式中的凸缘9与第二支架腿8一体成型。一体成型的凸缘9已经通过弯折获得并且从第二支架腿8的每个端部18延伸。可以设想凸缘不与供凸缘延伸的安装支架腿一体成型的实施方式或者一体成型的凸缘和非一体成型的凸缘的组合。例如可以将非一体式凸缘添加——例如焊接或螺栓连接——到相应的安装支架腿上。具有三个或四个凸缘的安装支架例如可以包括位于第二支架腿的每个端部处的一体成型的弯折凸缘以及添加到第二支架上的一个或更多个凸缘。

如所观察到的，第一实施方式的凸缘9基本上呈三角形，具有直的自由边缘20。这对于使在第一载荷条件下用作加强肋的凸缘9的刚度最大化且同时使安装支架的总重量最小化是有利的。然而，可以设想其他形状的凸缘，例如矩形凸缘或者具有凸出地或凹入地弯曲的自由边缘的凸缘。

虽然主要在似乎凸缘9从第二支架腿8延伸成使得凸缘9的边缘10接近于第一支架腿7的情况下进行描述，但应当理解的是，相反的情况、即凸缘9从第一支架腿7延伸成使得凸缘边缘10接近于第二支架腿8也是可以设想的。

现在具体参照图4，将对各种载荷条件下作用在窗户1上的力进行描述。在图4中所示的安装位置中，第一支架腿7固定至屋顶结构且窗户1的框架构件紧固至第二支架腿8。如将在下面描述的，作用在窗户1上的力F1和力F2传递至安装支架6。

在第一载荷条件下，力F1作用在窗户1上并传递至安装支架6，从而使角度α减小。第一实施方式的安装支架6弹性地变形。间隙19在还没有闭合的情况下被最小化，这是因为凸缘9的边缘10与另一支架腿7而不是与供凸缘9延伸的支架腿8抵接。由于在变形之前存在间隙19，因此基本上将出现凸缘边缘10与第一支架腿7之间的接触。在背离第一支架腿7与第二支架腿8之间的互连部13变窄的初始偏斜的间隙的情况下，接触区将变成较尖锐形状。

在第一载荷情况下用作加强肋的凸缘9在第一实施方式中提供第一扭矩阈值T1。如上面提到的，安装支架设计成在这种情况下能够承受即使严重但常见的载荷，比如作用在窗户上的风载荷。

在第二载荷条件下，如图4中所指示的力F2作用在窗户1上并传递至安装支架6，从而使角度α增大。凸缘边缘10不再接近于另一支架腿7，并且因此凸缘9在这种载荷情况下失去其作为加强肋的效果。因此，安装支架6在此载荷情况下被提供有第二扭矩阈值T2，超过该第二扭矩阈值T2，将发生安装支架6的塑性变形。因此，第二扭矩阈值T2主要由安装支架的其余设计决定，下面将对此进行论述。

安装支架6设计成在这种情况下能够承受即使严重但常见的载荷，比如作用在窗户上的雪载荷，而不超过第二扭矩阈值T2、即仅弹性变形。然而，当经受较大的载荷比如冲击时，将超过第二扭矩阈值并且安装支架6将塑性变形，从而吸收来自冲击的能量并且保护窗户的其他部分和周围结构。

第二扭矩阈值T2小于第一扭矩阈值T1，但是可以设想情况相反的实施方式。

在第一载荷条件下，当窗户1经受力F1时，第一实施方式中的安装支架6的变形主要发生在第一支架腿7中的第一变形区11中。如示出了第一实施方式的安装支架6的图3中所示出的，第一变形区11基本上呈线状并沿线15延伸。线15基本上平行于第一支架腿7与第二支架腿8的互连部13的纵向延伸部。线15还从互连部13偏移以与第一支架腿7和凸缘边缘10之间的接触点14相交。接触点14基本上是距互连部13最远的接触点，这是因为接触点14将是第一载荷条件下的自然弯折点。

可以设想凸缘设计方面的变化，这些变化提供第一变形区的形状方面的变化。例如，凸缘的圆形梢端——自由凸缘边缘与抵接凸缘边缘在该圆形梢端处相接——可以提供较宽、较条带状的第一变形区。

在第二载荷条件下，安装支架6的变形主要发生在第一支架腿7中的第二变形区12中。第二变形区12由互连部13和线15界定并且在图3中由较暗的颜色标示。在第二载荷情况下，根据第二变形区的具体设计，变形将发生在整个或部分第二变形区12中。

在图5中，第一实施方式的安装支架6在第二变形区12中具有弱化几何结构。在所示实施方式中，弱化几何结构呈缝16的形式但也可以采取其他形式。在所示实施方式中，缝基本上居中地置于第二变形区12中并且延伸成使得缝的纵向延伸部基本上平行于互连部13并且使得缝距线15的距离与距互连部13的距离相等。缝的具体位置和取向可以变化。

缝16的尺寸可以根据规范和立法规定而变化，并且进一步考虑包括极端天气的风险的气候条件而变化。在图5中所示的安装支架6的第一实施方式中，缝16延伸跨越第二变形区12的宽度wd2的大约70％至90％并且跨越第二变形区12的高度hd2的大约5％至15％。这种布置在图5中指示的第二变形区中提供将经历大部分塑性变形的区域。

其他百分比、布置和弱化几何结构的组合是可设想的并且可以例如包括多个小孔或穿孔、以阵列布置的两个或更多个缝、材料厚度小于其余的第二变形区的材料厚度的区域等，从而可能导致其他变形区域而不是指示的变形区域。

在第一实施方式中，第一支架腿基本上呈T形，原因在于：第一支架腿7在第二变形区12处的宽度基本上与第二变形区12的宽度wd2相同，而第一支架腿7的其余部分的宽度wl1大于第二变形区的宽度wd2。第一支架腿的较窄部分与较宽部分之间的关系约为0.45，但可以在0.40与0.50之间或者甚至在0.30与0.60之间变化以良好地适合于各种尺寸和类型的窗户和屋顶结构。

第一支架腿的总高度hl1基本上是第二变形区12的高度hd2的1.5倍至3倍，但也可以变化以适合于各种尺寸和类型的窗户和屋顶结构。第二支架腿8的宽度wl2基本上等于第二变形区12的宽度wd2但也可以变化。

如先前提及的，第一扭矩阈值T1与第二扭矩阈值彼此不同。在第一实施方式中，第一扭矩阈值T1基本上大于第二扭矩阈值T2。典型的比率T1:T2是1.5至5，然而，根据窗户、预期的载荷和用途，设想其他比率。

在图6至图8中，示出了第一实施方式的安装支架6在撞击之后的构型。如可以观察到的，安装支架6已经在上述变形区中经历塑性变形。因此，第一支架腿7已经扭曲并略微弯折，缝16已经被扩展，并且边缘10与第一腿7之间的间隙19已经被加宽。

现在参照图9和图10，将对根据本发明的安装支架的第二实施方式进行描述。具有与图2至图8的第一实施方式中相同或类似功能的元件和部件带有相同的附图标记，为这些附图标记增加了100。将仅对相对于第一实施方式的差异进行描述。

与本发明有关的一个差异是：凸缘109略微向外倾斜并与第二支架腿108形成不同于直角的另一角度(对应于参照图2描述的角度β)。

此外，边缘110具有提供边缘110与第一支架腿107之间的接触点114的延伸部。

该第二实施方式中的安装支架106的构型还包括特别地第一支架腿107的边缘的轮廓，该轮廓使得能够容纳安装在相邻窗户上的相应安装支架。

在根据本发明的窗户的当前优选的实施方式中，第二实施方式的多个安装支架106与供应状态下的窗户、例如图1的窗户1是分开设置的。

随供应状态下的窗户1提供的多个安装支架106可以如图10中所示包括四个安装支架106。在所示实施方式中，这些安装支架106在堆叠单元150中彼此堆叠，堆叠单元150能够容纳所有四个安装支架106，并且在必要的情况下能够容纳若干多个安装支架。堆叠单元150包括插入穿过安装支架106的相应缝116的一组突出的指状部151。

本发明不应当被视为限于在附图中示出的且在上面描述的实施方式。可以在所附权利要求的范围内进行若干修改和组合。

1 窗户

2 顶部框架构件

3 底部框架够件

4 侧部框架构件

5 侧部框架构件

6 安装支架

7 用于紧固至屋顶结构的第一支架腿

8 用于紧固至框架构件的第二支架腿

9 凸缘

10 凸缘的边缘

11 第一变形区(使α减小，风载荷)

12 第二变形区(使α增大，雪载荷或冲击)

13 第一支架腿与第二支架腿之间的互连部

14 第一支架腿与凸缘之间的距互连部最远的接触点

15 平行于互连部且与接触点相交的第一变形区沿其延伸的线

16 第二变形区中的缝

17 第二变形区的每个端部

18 第二支架腿的每个端部

19 凸缘边缘与其他支架腿之间的间隙

20 凸缘的自由边缘

106 安装支架(第二实施方式)

107 用于紧固至屋顶结构的第一支架腿

108 用于紧固至框架构件的第二支架腿

109 凸缘

110 凸缘的边缘

114 接触点

116 缝(弱化几何结构)

150 堆叠单元

151 突出的指状部

α 第一支架腿与第二支架腿之间的角度

β 凸缘与供凸缘延伸的支架腿之间的角度

γ 凸缘与另一(并非供凸缘延伸的)支架腿之间的角度

C 穿过安装支架的对称面

F1 在第一载荷条件下作用于安装支架上的力(使α减小)

F2 在第二载荷条件下作用于安装支架上的力(使α增大)

T1 用于第一载荷条件期间的塑性变形的扭矩阈值

T2 用于第二载荷条件期间的塑性变形的扭矩阈值

wl1 第一支架腿(除了第二变形区处的第一支架腿之外)的宽度

hl1 第一支架腿的高度

wl2 第二支架腿的宽度

hl2 第二支架腿的高度

wd2 第二变形区的宽度

hd2 第二变形区的高度

Claims (13)

1.一种适用于将窗户安装在屋顶结构中的安装支架，所述窗户包括框架，所述框架包括顶部框架构件、底部框架构件和两个侧部框架构件，所述安装支架包括用于紧固至所述屋顶结构的第一支架腿、以及从所述第一支架腿以在所述安装支架的未加载条件下基本上为直角的第一角度延伸的用于紧固至框架构件的第二支架腿，

其中，在力作用于所述安装支架上而使所述第一角度减小的第一载荷条件下，提供第一扭矩阈值，超过所述第一扭矩阈值，所述安装支架发生塑性变形，以及

在力作用于所述安装支架上而使所述第一角度增大的第二载荷条件下，提供第二扭矩阈值，超过所述第二扭矩阈值，所述安装支架发生塑性变形，

所述第二扭矩阈值与所述第一扭矩阈值不同，

所述安装支架包括至少一个凸缘，所述凸缘从所述第一支架腿或从所述第二支架腿以第二角度延伸成使得所述凸缘的边缘面向另一支架腿，

其特征在于，在力作用于所述安装支架上而使所述第一角度减小的所述第一载荷条件下，所述凸缘的所述边缘与所述另一支架腿抵接，从而提供所述第一扭矩阈值，

并且所述凸缘与所述第二支架腿形成不同于直角的第二角度。

2.根据权利要求1所述的安装支架，其中，所述凸缘的所述边缘在所述未加载条件下接近于所述第一支架腿，在所述边缘与所述第一支架腿之间提供处于0.1mm至0.3mm的范围内的间隙。

3.根据权利要求1所述的安装支架，其中，所述凸缘的所述边缘具有倾斜延伸部，从而在所述边缘与所述第一支架腿之间提供间隙。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的安装支架，其中，在所述第一载荷条件下，所述安装支架的变形主要在所述第一支架腿中的第一变形区中发生，所述第一变形区基本上呈线状并沿线延伸，该线基本上与所述第一支架腿和所述第二支架腿之间的互连部的纵向延伸部平行并从所述互连部的纵向延伸部偏移而与所述第一支架腿和所述凸缘之间的接触点相交，该接触点是距所述互连部最远的接触点，并且其中，在所述第二载荷条件下，所述安装支架的变形主要在所述第一支架腿中的第二变形区中发生，所述第二变形区由所述互连部和所述线界定。

5.根据权利要求4所述的安装支架，其中，所述安装支架在所述第二变形区中具有弱化几何结构，所述弱化几何结构呈至少一个开口和/或至少一个区域的形式，所述至少一个区域的材料厚度小于其余的第二变形区的材料厚度。

6.根据权利要求5所述的安装支架，其中，所述弱化几何结构包括缝，所述缝延伸成使得该缝的纵向延伸部基本上平行于所述互连部，并且使得该缝距所述线的距离与距所述互连部的距离相等。

7.根据权利要求1所述的安装支架，其中，所述凸缘与所述另一支架腿之间的第三角度基本上为直角。

8.根据权利要求1所述的安装支架，其中，所述至少一个凸缘通过弯折与供所述凸缘延伸的所述第一支架腿或所述第二支架腿一体成型。

9.根据权利要求1所述的安装支架，其中，所述至少一个凸缘从所述第二支架腿延伸。

10.一种用于安装在屋顶结构中的窗户，所述窗户包括框架，所述框架包括顶部框架构件、底部框架构件和两个侧部框架构件，其中，在供应状态下，随所述窗户提供有多个根据权利要求1至9中的任一项所述的安装支架。

11.根据权利要求10所述的窗户，其中，在所述供应状态下，所述多个安装支架与所述窗户是分开设置的。

12.根据权利要求11所述的窗户，其中，所述多个安装支架设置在容纳所述多个安装支架的堆叠单元中，在所述供应状态下，所述安装支架彼此堆叠。

13.根据权利要求12所述的窗户，其中，每个安装支架均设置有缝，并且所述堆叠单元设置有一组突出的指状部，在所述供应状态下，所述一组突出的指状部插入穿过所述安装支架的相应的缝。

Images