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Die Erfindung betrifft eine windlastsichere und hohe Lasten tragende Befestigungsvorrichtung für Gegenstände, z. B. Photovoltaikanlagen, Solarkollektoren, Schneefangeinrichtungen oder dergleichen Anlagen oder für Schilder oder Tafeln auf Trapez- oder Wellblechdächern oder Trapez- oder Wellblechfassaden. Die Erfindung betrifft außerdem eine Befestigungsanordnung mit mehreren derartigen Befestigungsvorrichtungen.
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Bekannt ist, eine an die Raumform der Oberfläche der Hochsicke eines Trapezblechdaches angepasste trapezförmige Befestigungskalotte mit drei Montageschrauben zu kombinieren (
DE 20 2006 014 469 U1 ).
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Aus der
DE 20 2010 010 858 U1 ist eine Befestigungsvorrichtung bekannt, die eine an die Raumform der Oberfläche der Hochsicke eines Wellblechdachs bzw. Trapezblechdachs angepasste Kalotte und mindestens eine Montageschraube aufweist. Als Montageschraube dient z. B. eine Schraube mit Schraubenkopf und Schraubenschaft, wobei als zweites Teilstück auf deren Schraubenkopf auf der dem Schraubenschaft gegenüberliegenden Seite axial ein Gewindestift mit einem metrischen Gewinde befestigt, z. B. angeschweißt ist. Das metrische Gewinde wird mit Muttern bestückt und am Gewinde wird die jeweilige Anlage, z. B. die Photovoltaikanlage oder die Solaranlage befestigt. Der Schraubenschaft dieser Montageschraube trägt ein Gewinde, das entweder für das Einschrauben in Holz oder Stahl geeignet ist und das für die Befestigung der Montageschraube an einer Dachunterkonstruktion eingerichtet ist.
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Die bekannte trapezförmige Kalotte, z. B. aus Stahl oder Leichtmetall, weist eine Trapezbasisplatte auf, an die seitlich abgewinkelt jeweils eine Trapezseitenschenkelplatte angebunden ist. in die Basisplatte ist zentral ein Durchgriffsloch eingebracht. Kalottenunterseitig kann eine elastische Dichtungsmittelbeschichtung, z. B. eine Moosgummibeschichtung aufgebracht sein. Der Schraubenschaft der Montageschraube durchgreift das Durchgriffsloch, wobei der Schraubenkopf kalottenaußenseitig auf der Basisplatte der Kalotte aufsitzt und wobei zwischen dem Schraubenkopf und der Basisplatte eine Dichteinrichtung mit einer elastischen Dichtscheibe angeordnet ist.
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Diese Befestigungsvorrichtung hat sich bewährt.
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Bekannt ist zudem eine trapezförmige Kalotte mit einer Seitenschenkeiplattenverschraubung mittels Bohrschrauben. Diese Kalotte soll auf eine trapezförmige Hochsicke eines Trapezblechs eines Trapezblechdachs geschraubt werden. Die Basisplatte der Kalotte weist ein durchgehendes Loch auf, das mit einer nach oben abstehenden, ein Innengewinde aufweisenden Nietmutter ausgekleidet ist. Die Nietmutter ist mit der Kalotte vernietet. In die Nietmutter wird ein Gewindestift eingeschraubt, der nach außen über die Kalotte übersteht. Mittels zweier Muttern werden auf dem Gewindestift Anlagen wie z. B. Photovoltaikanlagen befestigt. Eine Verschraubung mit einer Dachunterkonstruktion ist nicht vorgesehen. Problematisch dabei ist, dass der Gewindestift häufig zu weit in die Nietmutter eingeschraubt wird, so dass er kalotteninnenseitig über die Nietmutter übersteht und an der Hocksicke des Wellblechdachs bzw. des Trapezdachs ansteht. Dies kann zu Kontaktkorrosion führen. Zudem wird das Blech durch das Einschrauben bis auf Anschlag auch mechanisch beschädigt.
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Aus der
WO 2008/154206 A1 ist eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung von Gegenständen, z. B. Solaranlagen auf einem Stehfalzdach bekannt. Die Befestigungsvorrichtung weist einen Befestigungsblock mit u-förmigem Querschnitt, zwei Seitenschenkeln und einem Basisschenkel und einer dazwischen gebildeten Aussparung auf. Zur Befestigung an einem Stehfalz wird der Befestigungsblock mit der Aussparung über den Stehfalz gestülpt und mittels zumindest einer Befestigungsschraube, die in die Seitenschenkel eingeschraubt wird, an dem Stehfalz befestigt. In der Basisplatte des Befestigungsblocks ist eine durchgehende Bohrung mit Innengewinde vorhanden, in die ein Gewindestift eingeschraubt ist. Der Gewindestift steht dabei außenseitig über die Basisplatte über, wobei die Einschraubtiefe des Gewindestifts in die Bohrung mittels einer Mutter begrenzt ist, die auf den Gewindestift aufgeschraubt ist und an diesem befestigt, z. B. verschweißt ist. Auf den Gewindestift sind Klemmmittel aufgesteckt, mittels denen die zu befestigenden Gegenstände festgeklemmt werden können.
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Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung einer Befestigungsvorrichtung für Gegenstände, z. B. Photovoltaikanlagen, Solarkollektoren, Schneefangeinrichtungen, Klimaanlagen, Entlüftungsanlagen oder dergleichen Anlagen oder für Schilder oder Tafeln auf Trapez- oder Wellblechdächern oder Trapez- oder Wellblechfassaden mit einer Befestigungskalotte, einer Nietmutter und einem darin eingeschraubten Gewindestift, bei der das Auftreten von Kontaktkorrosion und mechanischer Schäden durch Anstehen bzw. Anstoßen des Gewindestifts an dem Trapez- oder Wellblech vermieden wird. Weitere Aufgabe ist die Bereitstellung einer Befestigungsanordnung mit mehreren derartigen, jeweils auf einem Trapez- oder Wellblechdach oder einer Trapez- oder Wellblechfassade angeordneten Befestigungsvorrichtungen.
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Diese Aufgaben werden mit einer Befestigungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 und einer Befestigungsanordnung gemäß Anspruch 26 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den sich anschließenden Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Besonders bevorzugt wird die Aufgabe durch eine Befestigungsvorrichtung gelöst mit einer Befestigungskalotte mit einer Kalotteninnenseite und einer Kalottenaußenseite zur formschlüssigen Anordnung auf einer Hochsicke eines Trapez- oder Wellbleches, einer Nietmutter mit Innengewinde, die ein Durchgriffsloch der Befestigungskalotte durchgreifend mit dieser vernietet ist und kalottenaußenseitig über die Befestigungskalotte übersteht, und mit einem Gewindestift mit einer Stiftachse, sowie einem ersten und einem zweiten Stiftende, wobei der Gewindestift an seinem ersten Stiftende einen Einschraubbereich mit einem Einschraubaußengewinde aufweist, mit dem der Gewindestift derart in das Innengewinde der Nietmutter eingeschraubt ist, dass er kalottenaußenseitig über die Nietmutter übersteht. Erfindungsgemäß weist das Einschraubaußengewende zudem eine das maximale Einschraubmoment des Gewindestifts erhöhende Gewindebeschichtung auf.
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Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im Folgenden beispielhaft näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: Eine perspektivische Ansicht einer trapezförmigen Befestigungskalotte der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
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2: Eine perspektivische Ansicht der Befestigungskalotte nach 1 mit Bohrschrauben
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3: Eine perspektivische Ansicht einer zylinderschalenförmigen Befestigungskalotte der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung
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4: Eine Draufsicht auf eine trapezförmige Kalotte mit einer besonderen Raumfarm von Versteifungs- bzw. Verstärkungssicken
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5: Schematisch einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung befestigt auf einem Trapezdach gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung
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6: Schematisch einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung befestigt auf einem Trapezdach gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
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7: Schematisch einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung befestigt auf einem Trapezdach gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
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8: Schematisch einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung befestigt auf einem Trapezdach gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
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9: Schematisch einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung befestigt auf einem Trapezdach gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
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10: Schematisch einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung befestigt auf einem Trapezdach gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
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11: Schematisch einen Teilquerschnitt durch eine erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung befestigt auf einem Trapezdach gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung
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Die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 (5–10) dient zur Befestigung von Gegenständen, z. B. von Photovaltaikanlagen, Solarkollektoren, Schneefangeinrichtungen oder dergleichen Anlagen oder von Schildern oder Tafeln auf Trapez- oder Wellblechdächern oder Trapez- oder Wellblechfassaden. Dazu weist die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 eine Befestigungskalotte 2, eine mit der Befestigungskalotte 2 vernietete Nietmutter 3, einen in die Nietmutter 3 eingeschraubten Gewindestift 4, Mittel zur Befestigung der zu befestigenden Gegenstände auf dem Gewindestift 4, Mittel zur Befestigung der Befestigungsvorrichtung 1 auf dem jeweiligen Trapezblech oder Wellblech, sowie erfindungsgemäß Mittel zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 auf.
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Bei der rinnenförmigen Befestigungskalotte 2 handelt es sich beispielsweise um eine Trapezblechbefestigungskalotte 5 (1, 2, 4, 5–10) zur Befestigung an einer Hochsicke 6 eines Trapezbleches 7, z. B. eines Trapezblechdachs oder einer Trapezblechfassade. Die Trapezblechbefestigungskalotte 5 weist eine Kalottenwandung 11 mit einer Trapezbasisplatte bzw. Trapezscheitelplatte 8 sowie zwei seitlich jeweils einstückig an die Trapezbasisplatte 8 angebundene Trapezschenkelplatten 9 auf. Die Trapezblechbefestigungskalotte 5 weist eine Längserstreckung in Richtung einer Kalottenlängsrichtung 10 auf. Zudem ist die Trapezblechbefestigungskalotte 5, insbesondere die Kalottenwandung 11, im Querschnitt, also einem Schnitt senkrecht zur Kalottenlängsrichtung 10, trapezförmig ausgebildet. Insbesondere ist die Querschnittsform der Trapezblechbefestigungskalotte 5 an den Querschnitt der jeweiligen Hochsicke 6 angepasst, so dass die Trapezblechbefestigungskalotte 5 formschlüssig auf die Hochsicke 6 aufgesetzt werden kann.
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Die Kalottenwandung 11 weist zudem eine, insbesondere der Hochsicke 6 abgewandte, insbesondere konvexe, Wandungsaußenfläche 12 sowie eine, insbesondere der Hochsicke 6 zugewandte, bevorzugt konkave, Wandungsinnenfläche 13 auf. Außerdem weist die Kalottenwandung 11 zwei sich parallel zur Kalottenlängsrichtung 10 erstreckende Seitenkanten 14 und zwei dazu senkrechte Stirnkanten 15 auf. Die Kalottenwandung 11 besteht bevorzugt aus Metall bzw. einer Metalllegierung, z. B. aus Stahl oder Aluminium bzw. einer Aluminiumlegierung. Insbesondere besteht die Kalottenwandung 11 aus Leichtmetall oder einer Lichtmetalllegierung. An der Wandungsinnenfläche 13, also hochsickenseitig, ist vorzugsweise eine Dichtungsmaterialbeschichtung 16 befestigt, insbesondere anvulkanisiert oder angeklebt. Die Dichtungsmaterialbeschichtung 16 besteht aus elastischem Material, z. B. aus Moosgummi Zudem bedeckt die Dichtungsmaterialbeschichtung 16 vorzugsweise im Wesentlichen die gesamte Wandungsinnenfläche 13. Bevorzugt wird die Dichtungsmaterialbeschichtung 16 zudem vor dem Ausstanzen der Befestigungskalotte 2 aus einem Blech auf das Blech aufgebracht, z. B. an dieses angeklebt oder an dieses anvulkanisiert („vollflächig integrierte Dichtungsmaterialbeschichtung”).
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Die Trapezblechbefestigungskalotte 5 weist also eine, im eingebauten Zustand der Hochsicke 6 abgewandte, konvexe, Kalottenaußenseite 52 sowie eine, im eigebauten Zustand der Hochsicke 6 zugewandte bzw. hochsickenseitige, konkave, Kalotteninnenseite 53 auf.
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In der Basisplatte 8 befindet sich zentral bzw. mittig ein bevorzugt gestanztes, freies, randlich nicht ausgekleidetes Durchgriffsloch 17, welches auch durch die Dichtungsbeschichtung 16 durchgeht. In die beiden Schenkelplatten 9 sind nebeneinander, z. B. parallel zur Kalottenlängsrichtung 10 nebeneinander, zwei durchgehende Befestigungslöcher 18 eingebracht. Es liegt im Rahmen der Erfindung ein Befestigungsloch 18 oder mehr als zwei Löcher 18 in jeder Schenkelplatte 9 vorzusehen, letztere mit beliebig verteilter Anordnung. Auch in der Basisplatte 8 können zusätzlich ein oder mehrere Befestigungslöcher 18 vorhanden sein. Auch die Befestigungslöcher 18 erstrecken sich ebenfalls durch die Dichtungsbeschichtung 16 hindurch.
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Für den Durchgriff der Befestigungslöcher 18 sind z. B. an sich bekannte Bohrschrauben 19 vorgesehen (2), mit denen die Trapezblechbefestigungskalotte 5 auf Seitenschenkeln 6a der Hochsicke 6 eines Trapezblechdachs oder einer Trapezblechfassade in an sich bekannter Weise anschraubbar ist (nicht dargestellt). Die Bohrschrauben 19 weisen zweckmäßigerweise jeweils eine Dichteinrichtung mit mindestens einem Dichtring 20 auf, der das entsprechende Befestigungsloch 18 im Zwischenraum zwischen Bohrschraubenkopf und Kalottenseitenschenkeloberfläche abdichten kann. Der Dichtring 20 weist in an sich bekannter Weise z. B. eine metallische Scheibe 20a und eine daran unterseitig anvulkanisierte Dichtscheibe 20b aus elastischem Material, z. B. Moosgummi auf.
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Zweckmäßigerweise verlaufen z. B. nach außen gewölbte Versteifungssicken 21z. B. senkrecht zur Kalottenlängsrichtung 10 in der Basisplatte 8. Die Anzahl und Form der Sicken 21 ist nicht begrenzt. Vorzugsweise ist jeweils beidseits des Durchgriffsloches 17 im Bereich der Seitenkanten 14 der Basisplatte 8 eine Sicke 21 eingebracht (1, 2 und 4). Die Sicken 21 erstrecken sich vorzugsweise etwas in die Schenkelplatten 9 hinein. Zudem können auch zusätzliche Sicken 21 in den Schenkelplatten 9 vorgesehen sein (nicht dargestellt). Des Weiteren können die Sicken 21 einen leicht bogenförmigen Verlauf um das Durchgriffsloch 17 herum aufweisen (4).
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Bei der rinnenförmigen Befestigungskalotte 2 kann es sich auch um eine Wellblechbefestigungskalotte 22 (3) zur Befestigung an einer Hochsicke eines Wellbleches, insbesondere eines Wellblechdachs oder einer Wellblechfassade, handeln. Bei der Wellblechbefestigungskalotte 22 ist die Kalottenwandung 11 zylinderwandungsförmig ausgebildet. Das heißt, die Wellblechbefestigungskalotte 22 weist einen halbkreisförmigen Querschnitt auf. Bzw. die Kalottenwandung 11 ist bogenförmig ausgebildet. Die Wandungsinnenfläche 13 und auch die Wandungsaußenfläche 12 weisen jeweils einen Radius auf. Das Durchgangsloch 17 ist analog wie bei der Trapezblechbefestigungskalotte 5 mittig zwischen den beiden Stirnkanten 15 und den beiden Seitenkanten 14 angeordnet, also im Scheitel der zylindrischen Kalottenwandung 11. Die Befestigungslöcher 18 sind benachbart zu den Seitenkanten 14 angeordnet.
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Die Nietmutter 3 ist wie bereits oben erläutert mit der jeweiligen Befestigungskalotte 2; 5; 22 vernietet. Die Nietmutter 3 weist eine Mutterwandung 23 sowie ein erstes, der Befestigungskalotte 2; 5 abgewandtes, äußeres Ende 24 und ein gegenüberliegendes, inneres, zweites Ende 25 auf. Zudem weist die Nietmutter 3 eine Mutterachse 26 auf. Vom ersten Ende 24 aus in Richtung der Mutterachse 26 gesehen weist die Nietmutter 3 zunächst einen Gewindeabschnitt 27 mit einem, insbesondere metrischen, Innengewinde (nicht dargestellt) auf. An den Gewindeabschnitt 27 schließt sich ein Nietwulst 28 an. An den Nietwulst 28 schließt sich ein kurzer, hohlzylindrischer Abschnitt 29 an, an den sich wiederum ein ringförmiger Flansch 30 anschließt. Der Flansch 30 steht radial nach außen von dem hohlzylindrischen Abschnitt 29 weg. Der Innendurchmesser des Gewindeabschnitts 27 ist dabei geringer als der Innendurchmesser der anderen Abschnitte 28; 29; 30 der Nietmutter 3.
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Die Nietmutter 3 durchgreift, insbesondere mit ihrem hohlzylindrischen Abschnitt 29, das Durchgriffsloch 17. Die Mutterachse 26 ist dabei koaxial zu einer Durchgriffslochachse 31 des Durchgriffslochs 17. Der Flansch 30 liegt mit seiner der Befestigungskalotte 2; 5 zugewandeten Flanschfläche direkt an der Wandungsinnenfläche 13 der Kalottenwandung 11 an. Die Dichtungsbeschichtung 16 ist in diesem Bereich ausgespart. Der Nietwulst 28 liegt mit seiner der Befestigungskalotte 2; 5 zugewandten Wulstfläche an der Wandungsaußenfläche 12 der Kalottenwandung 11 an. Dadurch wird die Nietmutter 3 klemmend an der Befestigungskalotte 2; 5 gehalten. Die Nietmutter 3 ist zudem so angeordnet, dass sie teilweise, insbesondere dass der Gewindeabschnitt 27 kalottenaußenseitig über die Befestigungskalotte 2; 5 übersteht.
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Im Falle der Wellblechbefestigungskalotte 22 sind der Flansch 30 und der Nietwulst 28 raumformmäßig an den zylindrischen Verlauf der Kalottenwandung 11 angepasst, so dass der Flansch 30 und der Nietwulst 28 auch bei der Wellblechbefestigungskalotte 22 formschlüssig an der Wandungsaußen- bzw. -innenfläche 12; 13 anliegen (nicht dargestellt).
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Wie ebenfalls bereits erläutert ist in die Nietmutter 3 ein Gewindestift 4 eingeschraubt, der kalottenaußenseitig über die Befestigungskalotte 2; 5 und die Nietmutter 3 übersteht (5–10). Der Gewindestift 4 weist eine Stiftachse 32 auf, die koaxial zur Mutterachse 26 ist. Zudem weist der Gewindestift 4 ein erstes, der Befestigungskalotte 2; 5 zugewandtes Stiftende 33 und ein zweites, der Befestigungskalotte 2; 5 abgewandtes Stiftende 34 auf. Am zweiten Stiftende 34 weist der Gewindestift 4 in an sich bekannter Weise ein außenseitiges Antriebsprofil, z. B. ein Außensechskantprofil 35, oder ein innenseitiges Antriebsprofil (nicht dargestellt) in Form einer entsprechend profilierten Ausnehmnung, z. B. mit Innensechskantprofil, zur Betätigung des Gewindestifts 4 mit einem entsprechenden Werkzeug, z. B. einem Schraubenschlüssel oder einem Schraubendreher auf. Außerdem weist der Gewindestift 4 eine Stiftumfangsfläche 36 sowie an seinem ersten Ende eine Stiftstirnfläche 37 auf.
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Der Gewindestift 4 ist mit seinem ersten Stiftende 33 innerhalb der Nietmutter 3 angeordnet. Zum Einschrauben des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 weist der Gewindestift 4 bzw. weist die Stiftumfangsfläche 36 einen Einschraubbereich 38 auf. Der Einschraubbereich 38 beginnt am ersten Stiftende 33 und erstreckt sich für eine bestimmte Länge in Richtung des zweiten Stiftendes 34. Zumindest im Bereich des Einschraubbereichs 38 weist die Stiftumfangsfläche 36 ein, insbesondere metrisches, Außengewinde bzw. Einschraubaußengewinde 39 auf, das korrespondierend zum Innengewinde der Nietmutter 3 ausgebildet ist. Das Einschraubaußengewinde 39 beginnt somit ebenfalls am ersten Stiftende 33 und erstreckt sich in Richtung des zweiten Stiftendes 34. Das Einschraubaußengewinde 39 weist bevorzugt eine definierte Gewindelänge in Richtung der Stiftachse 32 auf. Der Einschraubbereich 38 ist insbesondere der Stiftbereich, der in die Nietmutter 3 eingeschraubt ist.
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Nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung (5) weist der Gewindestift 4 bzw. weist die Stiftumfangsfläche 36 einen Widerlagerbereich 40 auf. Der Widerlagerbereich 40 schießt sich, insbesondere direkt, in Richtung des zweiten Stiftendes 34, parallel zur Stiftachse 32 gesehen an den Einschraubbereich 38 an. Der Widerlagerbereich 40 ist also direkt benachbart zum Einschraubbereich 38, in Bezug zur axialen Erstreckung des Einschraubbereichs 38 auf der Seite des zweiten Stiftendes 34 angeordnet. Im Bereich des Widerlagerbereichs 40 weist die Stiftumfangsfläche 36 ein, insbesondere metrisches, Widerlageraußengewinde 41 auf. Das Widerlageraußengewinde 41 schließt sich in einer zur Stiftachse 32 parallelen Richtung vom ersten Stiftende 33 zum zweiten Stiftende 34 hin gesehen, insbesondere direkt, an das Einschraubgewinde 39 an.
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Das Widerlageraußengewinde 41 unterscheidet sich vom Einschraubaußengewinde 39 raumformmäßig bezüglich zumindest einer seiner Gewinde-Kenngrößen derart, dass das Widerlageraußengewinde 41 nicht in das Innengewinde der Nietmutter 3 einschraubbar ist. Dadurch wird die Einschraubtiefe des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 begrenzt. Das Widerlageraußengewinde 41 bzw. dessen Beginn bildet also ein Widerlager beim Einschrauben des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3. Beispielsweise weist das Widerlageraußengewinde 41 eine andere Steigung als das Einschraubaußengewinde 39 auf. Gewinde-Kenngrößen sind beispielsweise der Nenndurchmesser (Außendurchmesser), Flankendurchmesser, die Steigung, der Steigungswinkel, die Teilung, die Flankenform, Flankenwinkel.
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Der Außendurchmesser (Nenndurchmesser) der beiden Außengewinde 39; 41 ist dabei aber gleich. Zudem ist die Länge des Einschraubgewindes 39 so bemessen, dass die Stiftstirnfläche 37 in einer zur Stiftachse 32 parallelen Richtung kalotteninnenseitig nicht über die Nietmutter 3, insbesondere den Flansch 30, übersteht. Die Länge des Einschraubgewindes 39 beträgt vorzugsweise 10 bis 15 mm, bevorzugt 12 bis 14 mm.
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Des Weiteren weist der Gewindestift 4 bzw. weist die Stiftumfangsfläche 36 einen Befestigungsbereich 42 auf, der sich in einer zur Stiftachse 32 parallelen Richtung vom ersten Stiftende 33 zum zweiten Stiftende 34 hin gesehen, insbesondere direkt, an den Widerlagerbereich 40 anschließt. Im Bereich des Befestigungsbereichs 42 weist die Stiftumfangsfläche 36 ein, insbesondere metrisches, Befestigungsaußengewinde 43 auf. Das Befestigungsaußengewinde 43 schließt sich in Richtung der Stiftachse 32 vom ersten Stiftende 33 zum zweiten Stiftende 34 hin gesehen, insbesondere direkt, an das Widerlageraußengewinde 41 an.
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Das Befestigungsaußengewinde 43 unterscheidet sich raumformmäßig bzw. bezüglich zumindest einer seiner Gewinde-Kenngrößen vom Widerlageraußengewinde 41, wobei allerdings die Außendurchmesser des Widerlageraußengewindes 41 und des Befestigungsaußengewinde 43 wiederum gleich sind. Insbesondere ist das Befestigungsaußengewindes 43 bezüglich aller seiner Gewinde-Kenngrößen, eingeschlossen des Außendurchmessers, identisch mit dem Einschraubaußengewinde 39. Das Befestigungsaußengewinde 43 erstreckt sich vom Widerlageraußengewinde 41 zum Außensechskantprofil 35, oder, wenn anstelle des Außensechskantprofils 35 eine profilierte Ausnehmung vorgesehen ist, bis hin zum zweiten Stiftende 34. Der Befestigungsbereich 42 bzw. das Befestigungsaußengewinde 43 dienen zum Aufschrauben von zwei Befestigungsmuttern 44 (10). Mittels der Befestigungsmuttern 44 können in an sich bekannter Weise die auf dem Trapezblechdach oder Wellblechdach oder der Trapezblechfassade oder der Wellblechfassade zu befestigenden Gegenstände, z. B. Solaranlagen, Klimaanlagen, Belüftungsanlagen oder Photovoltaikanlagen bzw. eine Beschilderung an der Befestigungskalotte 2; 5; 22 befestigt werden. Insbesondere werden die Unterkonstruktionen bzw. Gestelle der jeweiligen Anlagen mittels der Befestigungsmuttern 44 befestigt. Dazu weisen die Gegenstände, insbesondere die Unterkonstruktionen bzw. Gestelle, jeweils eine Bohrung auf, in die der Gewindestift 4 eingeführt wird. Zwischen den Befestigungsmuttern 44 werden die Gegenstände dann eingeklemmt und so fixiert.
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Im eingebauten Zustand der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung 1 (5–10) sitzt die Befestigungskalotte 2; 5 mit der Basisplatte 8 auf der Scheitelwandung 6b der Hochsicke 6. Zudem sind die Bohrschrauben 19 in die beiden Seitenschenkel 6a der Hochsicke 6 eingeschraubt. Dabei ist vorzugsweise die Dichtungsmaterialbeschichtung 16 dicker als der Flansch 30 ausgeführt, so dass der Flansch 30 von der Scheitelwandung 6b beabstandet ist. Dadurch wird Kontaktkorrosion vermieden. Mehrere montierte erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtungen 1 bilden mit dem jeweiligen Trapezblech bzw. Wellblech und dem befestigten Gegenstand, insbesondere der Anlage, eine erfindungsgemäße Befestigungsanordnung.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (6) ist die Stiftumfangsfläche 36 im Widerlagerbereich 40 glatt, also ohne Außengewinde, ausgebildet. Der Widerlagerbereich 40 ist also als Freischaft ausgebildet. Dabei entspricht der Außendurchmesser im Widerlagerbereich 40 wiederum dem Außendurchmesser der beiden Außengewinde 39; 43. Auch dadurch wird die Einschraubtiefe des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 auf überraschend einfache und flexible Weise begrenzt.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (7) schließt sich der Befestigungsbereich 42 mit dem Befestigungsaußengewinde 43 direkt an den Einschraubbereich 38 bzw. das Einschraubgewinde 39 an. Dabei unterscheidet sich das Befestigungsaußengewinde 43 vom Einschraubgewinde 39 raumformmäßig derart, dass das Befestigungsaullengewinde 43 nicht in das Innengewinde der Nietmutter 3 einschraubbar ist. Dadurch wird wiederum die Einschraubtiefe des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 begrenzt. Das Befestigungsaußengewinde 43 bzw. dessen Beginn bildet also in diesem Fall ein Widerlager beim Einschrauben des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3. Beispielsweise weist das Befestigungsaußengewinde 43 analog zum Widerlageraußengewinde 41 eine andere Steigung als das Einschraubgewinde 39 auf.
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Der Außendurchmesser des Befestigungsaußengewindes 43 entspricht wiederum dem Außendurchmesser des Einschraubgewindes 39.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (8) weist der Gewindestift 4 vom ersten Stiftende 33 bis zum Außensechskantprofil 35 bzw. bis zum zweiten Stiftende 34 ein einheitliches Außengewinde 45 auf. Das heißt, das Einschraubgewinde 39, das Widerlagergewinde 41 und das Befestigungsgewinde 43 sind bezüglich aller ihrer Gewinde-Kenngrößen, einschließlich des Außendurchmessers, gleich ausgebildet. Allerdings ist das Widerlagergewinde 41 nachträglich derart verformt bzw. zerstört, dass der Gewindestift 4 wiederum nur bis zum Beginn des Widerlagergewindes 41 in die Nietmutter einschraubbar ist. Beispielsweise kann die Zerstörung bzw. Verformung des Widerlagergewindes 41 durch Körnen oder einen Schnitt erfolgen.
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Vorteilhaft bei allen beschriebenen Ausführungsformen ist, dass der Gewindestift 4 als einstückiger Gewindestift 4 ausgeführt ist (einstückig meint, dass der Gewindestift aus einem einzigen Metallteil gefertigt ist) und lediglich durch einfache Veränderung der Stiftumfangsfläche 36 ein Widerlager bzw. eine Einschraubbegrenzung gebildet wird. Das heißt, die Begrenzung der Einschraubtiefe wird auf überraschend einfache Weise dadurch bewirkt, dass die Stiftumfangsfläche 36 im Anschluss an den Einschraubbereich 38 bei gleichem Außendurchmesser der Stiftumfangsfläche 36 derart ausgebildet ist, dass der sich an den Einschraubbereich 38 anschließende Stiftbereich 40 bzw. 42 nicht in die Nietmutter 3 einschraubbar ist. Vielmehr bildet der Anfang der Stiftumfangsfläche 36 im Anschluss an den Einschraubbereich 38 ein Widerlager bzw. eine Einschraubbegrenzung bzw. einen Einschraubstopp für das Einschrauben des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3. Dabei ist der Außendurchmesser des Gewindestifts 4 abgesehen von einem gegebenenfalls vorhandenen Antriebsprofil über die gesamte Gewindestiftlänge konstant. Dadurch ist der Gewindestift 4 sehr einfach aus einem Stück herstellbar. insbesondere müssen keine zusätzlichen Teile an dem Gewindestift 4 zur Begrenzung der Einschraubtiefe befestigt werden. Außerdem ist der Gewindestift 4 sehr robust und mechanisch stabil.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (9) weist der Gewindestift 4 vom ersten Stiftende 33 bis zum Außensechskantprofil 35 bzw. bis zum zweiten Stiftende 34 wiederum das einheitliche Außengewinde 45 auf. Das Außengewinde 45 dient sowohl als Befestigungsgewinde 43 als auch als Einschraubgewinde 39. Zudem weist die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 eine Dichtscheibe 46 auf, die auf den Gewindestift 4 aufgesteckt bzw. aufgeschoben ist. Die Dichtscheibe 46 weist eine, z. B. konische Ringscheibe 47 auf, die zweckmäßigerweise aus Metall besteht. An der Ringscheibe 47 ist unterseitig eine ringförmige Dichtung 48 befestigt, die aus elastischem Material, insbesondere Moosgummi besteht. Insbesondere ist die Dichtung 48 an die Ringscheibe 47 anvulkanisiert. Der Durchmesser der Ringöffnung der Ringscheibe 47 ist dabei größer als der Außendurchmesser des Gewindestiftes 4. Der ursprüngliche Durchmesser der Ringöffnung der ringförmigen Dichtung 48 ist allerdings etwas geringer als der Außendurchmesser des Gewindestiftes 4. Dadurch wird die Dichtscheibe 46 wenn keine Krafteinwirkung von außen wirkt auf einer bestimmten Höhe des Gewindestifts 4 durch die Elastizität der Dichtung 48 klemmend bzw. form-, kraft- und/oder reibschlüssig gehalten. Der Bereich auf der Seite des zweiten Stiftendes 34 bildet dann den Befestigungsbereich 42, der Bereich auf der Seite des ersten Stiftendes 33 bildet dann den Einschraubbereich 38.
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Infolgedessen wird bei der Montage zunächst die Dichtscheibe 46 auf den Gewindestift 4 aufgeschoben. Der Gewindestift 4 mit der vormontierten Dichtscheibe 46 wird dann so weit mit seinem ersten Stiftende 33 voraus in die Nietmutter 3 eingeschraubt, bis die Dichtung 48 am ersten Ende 24 der Nietmutter 3 anschlägt. Die Dichtscheibe 46 dient also als Widerlager für das Einschrauben des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3.
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Die Dichtscheibe 46 hat dabei den Vorteil, dass die Einschraubtiefe sehr variabel einstellbar ist, da die Dichtscheibe 46 an unterschiedlichen Höhen des Gewindestifts 4 positionierbar ist. Zudem dichtet die Dichtscheibe 46, da sie am ersten Ende 24 der Nietmutter 3 aufsitzt, zusätzlich ab, so dass kein Wasser in die Nietmutter 3 eindringen kann.
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Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung (10) weist der Gewindestift 4 vom ersten Stiftende 33 bis zum Außensechskantprofil 35 bzw. bis zum zweiten Stiftende 34 ebenfalls das einheitliche Außengewinde 45 auf. Außerdem weist die erfindungsgemäße Befestigungsvorrichtung 1 einen Stopfen 49 auf. Der Stopfen 49 besteht z. B. aus EPDM oder Moosgummi oder einem anderen offenzelligen oder geschlossenzelligen, elastischen Schaumstoff. Der Stopfen 49 weist vorzugsweise einen Stopfenrand bzw. Stopfenflansch 50 und einen sich daran anschließenden zylindrischen Stopfenabschnitt 51 mit geringerem Außendurchmesser auf. Der Außendurchmesser des zylindrischen Stopfenabschnitts 51 ist dabei zweckmäßigerweise etwas größer als der Innendruchmesser des hohlzylindrischen Abschnitts 29 der Nietmutter 3. Der Stopfen 49 ist vom zweiten Ende 25 der Nietmutter 3 her in die Nietmutter 3 eingesteckt, insbesondere eingepresst. Insbesondere ist der zylindrische Stopfenabschnitt 51 in den hohlzylindrischen Abschnitt 29 der Nietmutter 3 eingepresst. Zudem liegt der Stopfenflansch 50 am Flansch 30 der Nietmutter 3 an. Der Stopfen 49 wird also vorzugsweise form-, kraft- und reibschlüssig in der Nietmutter 3 gehalten. Der Stopfen 49 schließt die Nietmutter 3 an ihrem Ende 25 ab.
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Bei der Montage wird nun die Befestigungskalotte 2; 5 mit vormontiertem Stopfen 49 auf die Hochsicke 6 aufgesetzt und an dieser befestigt. Anschließend wird der Gewindestift 4 in die Nietmutter 3 eingeschraubt bis die Stiftstirnfläche 37 an dem zylindrischen Stopfenabschnitt 51 anstößt. Dieses dient somit als Widerlager.
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Vorteilhaft an dieser Ausführungsform ist zum einen die einfache Montage. Zum anderen liegt nunmehr auf keinen Fall der Flansch 30 der Nietmutter an der Hochsicke 6 an. Sondern der Stopfenflansch 50 liegt an der Hochsicke 6 an, ist somit zwischen der Hochsicke 6 und dem Flansch 30 angeordnet. Dadurch wird eventuelle Kontaktkorrosion vermieden.
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Nach einer weiteren, besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung (11) weist der Gewindestift 4 vom ersten Stiftende 33 bis zum Außensechskantprofil 35 bzw. bis zum zweiten Stiftende 34 ebenfalls das einheitliche Außengewinde 45 auf. Außerdem weist der Gewindestift 4 im Einschraubbereich 38 bzw. weist das Einschraubgewinde 39 eine auf die Stiftumfangsfläche 36 aufgebrachte Gewindebeschichtung 54 aus elastischem bzw. elastomerem Material auf. Insbesondere handelt es sich um eine Polymer-Gewindebeschichtung. Bevorzugt besteht die Polymer-Gewindebeschichtung aus einem Elastomer oder einem thermoplastischem Elastomer, insbesondere aus Nylon (Polyamid). Insbesondere handelt es sich also um eine Kunststoff-Gewindebeschichtung. Die Gewindebeschichtung 54 kann aber beispielsweise auch aus Silikon bestehen.
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Aufgebracht wird die Gewindebeschichtung 54 vorzugsweise durch Aufschmelzen. Das heißt das Material der Gewindebeschichtung 54 härtet physikalisch aus. Infolgedessen handelt es sich bei dem Material vorzugsweise um einen thermoplastischen Elastomer. Alternativ dazu kann die Gewindebeschichtung 54 auch in flüssiger bzw. viskoser Form aufgebracht werden und chemisch und/oder auf andere Weise physikalisch aushärten gelassen werden. Allgemein besteht die Gewindebeschichtung 54 also vorzugsweise aus einem Klebstoff, insbesondere aus einem Klebstoff auf organischer Basis und/oder auf Silikon-Basis. Der Klebstoff ist bevorzugt ein chemisch oder physikalisch abbindender bzw. aushärtender Klebstoff, Insbesondere ein Schmelzklebstoff.
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Dabei muss die Gewindebeschichtung 54 nicht auf den gesamten Gewindeumfang aufgebracht sein, auch wenn dies bevorzugt ist. Beispielsweise kann die Gewindebeschichtung 54 auch lediglich in Form eines Flecks aufgebracht sein oder sich über den halben Gewindeumfang erstrecken (nicht dargestellt). Die Länge der Gewindebeschichtung 54 entlang der Stiftachse 32 beträgt dabei vorzugsweise 4 bis 10 mm, bevorzugt 5 bis 7 mm.
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Die Gewindebeschichtung 54 weist zudem ein dem ersten Stiftende 33 zugewandtes erstes Beschichtungsende 55 und ein dem zweiten Stiftende 34 zugewandtes, zweites Beschichtungsende 56 auf. Das erste Beschichtungsende 55 ist dabei bevorzugt beabstandet vom ersten Stiftende 33. Die Gewindebeschichtung 54 ist somit bevorzugt ringförmig. Die Gewindebeschichtung 54 kann sich aber auch bis hin zum ersten Stiftende 33, also über den gesamten Einschraubbereich 38, erstrecken.
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Die Gewindebeschichtung 54 bewirkt insbesondere eine Festlegung und Erhöhung des maximalen Einschraubdrehmoments. Je weiter der Gewindestift 4 mit seinem Einschraubbereich 38 in die Nietmutter 3 eingeschraubt wird, desto höher wird das Einschraubdrehmoment. Das Einschraubdrehmoment erhöht sich dabei stetig. Sobald die Gewindebeschichtung 54 in die Nietmutter 4 eingeschraubt wird, erhöht sich das Einschraubdrehmoment nochmals sprunghaft, um dann weiter im Wesentlichen stetig anzusteigen. Das Einschraubdrehmoment erhöht sich bis zu einem maximalen Einschraubmoment. Dieses ist dann erreicht, wenn die Gewindebeschichtung 54 vollständig in die Nietmutter 3 eingeschraubt ist, wenn also das zweite Beschichtungsende 56 bündig zu dem ersten Ende 24 der Nietmutter 3 angeordnet ist (siehe 11). Da das Einschrauben des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 in der Regel mit einem drehmomentgesteuertem Werkzeug, z. B. einem Drehmomentschlüssel oder einem Drehmomentschlüssel erfolgt, der auf das jeweilige maximale Einschraubdrehmoment eingestellt werden kann, wird die Einschraubtiefe des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 dadurch automatisch begrenzt. Das zweite Beschichtungsende 56 begrenzt damit den Einschraubbereich 38 zum zweiten Stiftende 34 hin. Durch eine ausreichend hohe Festlegung des maximalen Einschraubdrehmoments ist auch beim Eindrehen des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 ohne Drehmomentwerkzeug sicher gestellt, dass der Gewindestift 4 nicht zu weit eingeschraubt wird. Denn das weitere Eindrehen wird dann so schwer, dass der Arbeiter automatisch damit aufhören wird.
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Zusätzlich zur Begrenzung der Einschraubtiefe durch Erhöhung des maximalen Einschraubmoments dient die Gewindebeschichtung 54 selbstverständlich auch als Schraubensicherung und gewährleistet dass sich der Gewindestift auch bei Vibration aufgrund von dynamischer Windlast nicht löst. Zum anderen gewährleistet die Gewindebeschichtung 54, dass kein Wasser durch die Nietmutter 3 an das Trapezblech dringt. Sie hat also auch eine abdichtende Funktion.
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Die erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtungen 1 weisen jeweils eine Befestigungskalotte 2; 5; 22 auf, deren Raumform der Raumform der Hochsicke eines Trapezbleches oder eines Wellbleches angepasst ist. Diese Bleche können auf einem Dach oder an einer Fassade befestigt angeordnet sein. Im Falle einer Fassade kann mit einer erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtung z. B. ein Schild oder eine Informationstafel oder dergleichen Flächenelement befestigt werden.
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Dadurch, dass alle beschriebenen Ausführungsformen Mittel zur Begrenzung der Einschraubtiefe des Gewindestifts 4 in die Nietmutter 3 aufweisen, wird verhindert, dass der Gewindestift 4 an der Hochsicke 6 anstößt und anliegt. Daraus resultierende Kontaktkorrosion wird damit vermieden. Zudem wird eine mechanische Beschädigung, insbesondere Verformung des Bleches vermieden. Vorteilhaft ist zudem der überraschend einfache Aufbau aller der im Einzelnen beschriebenen Ausführungsformen. Mit einfachen, kostengünstigen Mitteln wird jeweils die Begrenzung gewährleistet. Die Montage der erfindungsgemäßen Befestigungsvorrichtungen 1 ist somit sehr einfach, kostengünstig und schnell möglich.
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Im Rahmen der Erfindung liegt es dabei auch andere als die beschriebenen Mittel zur Begrenzung der Einschraubtiefe vorzusehen. Beispielsweise kann auf den Gewindestift mit vorzugsweise einheitlichem, durchgängigem Außengewinde, eine, insbesondere hülsenartige, Mutter aufgeschraubt und mit dem Gewindestift fest verbunden, insbesondere verschweißt sein. Alternativ dazu kann der einstückige Gewindestift einen angeformten Flansch als Widerlager aufweisen. Oder die Einschraubtiefe wird dadurch begrenzt, dass der Einschraubbereich einen geringeren Außendurchmesser als der sich daran anschließende Befestigungsbereich aufweist.
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Außerdem können die Dichtscheibe 46 und der Stopfen 49 sowie die Gewindebeschichtung auch bei allen anderen beschriebenen Ausführungsformen zur zusätzlichen Abdichtung vorhanden sein.
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Des Weiteren liegt es im Rahmen der Erfindung anstelle der beiden Befestigungsmuttern eine Klemmeinrichtung bzw. Klemmmittel gemäß der
WO 2008/154206 A1 zu verwenden.
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Des Weiteren kann insbesondere bei der bevorzugten Ausführungsform mit der Gewindebeschichtung die untere Befestigungsmutter 44 entfallen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202006014469 U1 [0002]
- DE 202010010858 U1 [0003]
- WO 2008/154206 A1 [0007, 0064]