DE19518780A1

DE19518780A1 - Großflächige Unterlegscheibe

Info

Publication number: DE19518780A1
Application number: DE1995118780
Authority: DE
Inventors: Helmut Oesterle; Norbert Koeppel; Stefan Baumgartner
Original assignee: SFS Industrie Holding AG
Current assignee: SFS Industrie Holding AG
Priority date: 1995-05-22
Filing date: 1995-05-22
Publication date: 1996-12-05
Also published as: WO1996037666A1; AU5817796A

Description

Die Erfindung betrifft eine großflächige Unterlegscheibe mit einem Loch zum Einführen des Schaftes einer Schraube, einem trichterförmigen Abschnitt zur versenkten Aufnahme eines Schraubenkopfes und gegebenenfalls Versteifungsrippen oder -sicken.

Zur Befestigung von Isoliermaterial und darüber verlegter Dachbahnen werden insbesondere im Flachdachbereich Befestiger eingesetzt, welche aus großflächigen Unterlegscheiben und entspre chenden Schrauben gebildet sind. Aus der DE-C-34 20 863 ist bereits bekannt, bei solchen Befesti gern mit Abstand vom Schraubenkopf im gewindefreien Schaftabschnitt ein Stützgewinde oder ei nen anderen Anschlag vorzusehen, auf welchen sich die Unterlegscheibe mit ihrem das Loch für die Aufnahme der Schraube begrenzenden Bereich abstützt. Damit ist eine sogenannte trittsichere Befe stigung geschaffen worden, wobei die Unterlegscheibe trotzdem gegenüber der Schraubenachse kippbar ist. Eine solche Befestigung kann ohne weiteres zusätzlichen Belastungen ausgesetzt wer den, ohne daß es zu einer Beschädigung der aufgelegten Folien oder aber zu einem Lösen der Schraube kommt.

Damit der Kopf einer Schraube im trichterförmigen Abschnitt der großflächigen Unterlegscheibe in ausreichendem Maße versenkt werden kann, bedarf es entweder eines relativ tiefen trichterförmigen Abschnittes oder aber eines trichterförmigen Abschnittes mit besonders großem Durchmesser.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine großflächige Unterlegscheibe zu schaffen, welche durch eine besondere Ausbildung des trichterförmigen Abschnittes eine optimale Bewälti gung der für die Trittsicherheit aufgestellten Forderungen ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird dazu vorgeschlagen, daß der vom Loch zum Einführen der Schraube ausge hende trichterförmige Abschnitt bis zur Höhe einer von der Oberseite der Rippen gebildeten Begren zungsebene geführt ist und wenigstens zwei ringförmige Bereiche mit unterschiedlichen Neigungs winkeln aufweist.

Dadurch ist eine Möglichkeit zur Erhöhung der axialen Ausdehnung des trichterförmigen Abschnittes gegeben, da dieser über die übliche Auflageebene der Unterlegscheibe hinausgehend nach oben hin geführt ist, und zwar bis zu der von der Oberseite der Rippen gebildeten Begrenzungsebene. Dies bedeutet aber nicht, daß die Gesamthöhe des trichterförmigen Abschnittes damit erhöht wird. Im Gegenteil, es wird der von der üblichen Auflageebene der Unterlegscheibe nach unten hin vorste hende Teilbereich des trichterförmigen Abschnittes dadurch verkürzt, was sich sehr vorteilhaft aus wirkt. Der nach unten hin vorstehende Teilbereich des trichterförmigen Abschnittes muß ja bei der Montage der großflächigen Unterlegscheibe in die zu befestigende Bahn eingedrückt werden, wozu es doch eines entsprechenden Kraftaufwandes bedarf. Außerdem soll ja gewährleistet sein, daß der Umfangsrand der großflächigen Unterlegscheibe vollflächig auf den zu befestigenden Dachbahnen aufliegt.

Um die Möglichkeit zu schaffen, daß sich die Unterlegscheibe zur Erzielung einer ordnungsgemäßen Trittsicherheit optimal auf dem Stützgewinde oder einem entsprechenden Anschlag am Schrauben schaft abstützen kann, darf der Neigungswinkel des trichterförmigen Abschnittes nicht zu groß sein. Dies ist auch deshalb eine Forderung, weil ja eventuelle Stützgewinde am Schraubenschaft aus pro duktionstechnischen Gründen nicht allzu weit entfernt vom Schraubenkopf hergestellt werden kön nen. Dieses Problem ergibt sich ja gerade dann, wenn das Stützgewinde oder ein entsprechender Anschlag einen gegenüber dem Gewinde am freien Ende der Schraube größeren Durchmesser auf weist.

Wenn dann aber zur Berücksichtigung dieser Forderungen ein relativ flacher Neigungswinkel für den trichterförmigen Abschnitt gewählt wird, dann ergibt sich am oberen Ende des trichterförmigen Ab schnittes ein relativ großer Durchmesser desselben, was dazu führt, daß die großflächige Unterleg scheibe selbst allein zur Aufnahme des trichterförmigen Abschnittes größere Abmessungen aufwei sen muß. Dies ist aber im Sinne von Materialeinsparungen und somit im Sinne einer Optimierung der Größe von großflächigen Unterlegscheiben nicht erwünscht.

Auch dieses Problem wird durch die vorliegende Erfindung gelöst, indem wenigstens zwei ringförmi ge Bereiche mit unterschiedlichen Neigungswinkeln vorgesehen sind.

Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann eine Möglichkeit geschaffen werden, daß der trich terförmige Abschnitt einer großflächigen Unterlegscheibe nach der Montage, also nach Aufnahme der Schraube und des Schraubenkopfes, einerseits soweit gefüllt ist, daß die Folie auch beim direk ten Begehen bzw. Befahren einer Dachbahn im Bereich einer Befestigungsstelle nicht zu weit in den trichterförmigen Abschnitt hineingedrückt wird und andererseits ausreichend Spiel vorhanden ist, um beim Begehen bzw. Befahren entsprechende Belastungen aufnehmen zu können, ohne daß der Kopf einer Schraube in die oberhalb der großflächigen Unterlegscheibe aufgelegte Bahn eindringt.

In diesem Zusammenhang wird besonders vorgesehen, daß der unmittelbar an das Loch angrenzen de Bereich des trichterförmigen Abschnittes einen kleineren Neigungswinkel aufweist als der der oberen Begrenzungsebene der Unterlegscheibe zugewandte Bereich des trichterförmigen Abschnit tes.

Es erfolgt daher eine Abstützung des an das Loch angrenzenden Bereiches am Stützgewinde einer Schraube, ohne daß das Stützgewinde einen allzu großen Abstand vom Schraubenkopf aufweisen muß. Der der oberen Begrenzungsebene zugewandte Bereich des trichterförmigen Abschnittes hin gegen ist steiler ausgeführt, womit eine Verkleinerung des Durchmessers am obersten Ende des trichterförmigen Abschnittes erzielt werden kann.

Man könnte nun glauben, daß es sinnvoll wäre, am untersten Ende des trichterförmigen Abschnittes einen ringförmigen Bereich mit einem Neigungswinkel von praktisch 0° vorzusehen, um den Ab stand zwischen dem Stützgewinde und dem Schraubenkopf noch zu verkleinern. Dies ist aber im Hinblick auf eine optimale Montagemöglichkeit solcher Befestigungselemente nicht sinnvoll, weil die Bohrspitze der Schraube diesfalls nicht mehr zwangsweise durch den trichterförmigen Abschnitt zum mittigen Loch geführt würde, sondern sich gegebenenfalls am untersten ringförmigen Bereich knapp neben dem Loch abstützen könnte. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen kann prak tisch eine Optimierung des trichterförmigen Abschnittes gerade im Hinblick auf einen ordnungsge mäßen Einsatz bei trittsicheren Befestigungen geschaffen werden.

Die wirkungsvollsten und gerade aus Fertigungsgründen günstigsten Ausführungsvarianten liegen darin, daß der kleinere Neigungswinkel des an das Loch angrenzenden Bereiches des trichterförmi gen Abschnittes annähernd 30° beträgt, und daß der größere Neigungswinkel des der oberen Be grenzungsebene zugewandten ringförmigen Bereiches des trichterförmigen Abschnittes annähernd 37° beträgt. Es ist dadurch eine optimale Fertigung solcher Unterlegscheiben gewährleistet. Außer dem ist als wesentlicher Vorteil zu werten, daß die Möglichkeit der Vereinzelung der Unterlegschei ben aus einem magazinierten Stapel erhalten bleibt. Bei magazinierten Unterlegscheiben muß ja bei der Vereinzelung mittels Schiebern oder Schlitten stets die unterste Unterlegscheibe eines Stapels seitlich weggeschoben werden, wozu der darüber liegende Stapel entsprechend angehoben werden muß, da ja der trichterförmige Abschnitt der nächstfolgenden Unterlegscheibe hindernd im Wege steht. Bei einem Neigungswinkel von annähernd 37° ist ein seitliches Verschieben der Unterleg scheiben zur Vereinzelung noch leicht möglich.

Eine besondere konstruktive Variante wird darin gesehen, daß die zwischen der umlaufenden äuße ren Rippenbegrenzung und dem trichterförmigen Abschnitt verbleibende Fläche in der von der Ober seite der Rippen gebildeten Begrenzungsebene liegt. Es wird dadurch praktisch eine mit Abstand oberhalb der Auflageebene der Unterlegscheibe liegende Begrenzungsebene geschaffen, so daß nicht nur der trichterförmige Abschnitt weiter nach oben verlegt werden kann, sondern auch eine wesentliche Verbesserung der Steifigkeit der Unterlegscheibe bis zur Rippenbegrenzung hin erzielt wird. Trotzdem bleiben die außerhalb der Rippen vorgesehenen, die Auflageebene der Unterlegschei be bildenden Bereiche ohne besondere Verstärkung, so daß elastisch aufbiegbare Eckbereiche zur Aufnahme besonderer Kräfte erzielt werden, ohne daß die Dachbahn beschädigt würde.

Bei einer speziellen Ausführungsvariante wird vorgeschlagen, daß der an das Loch angrenzende ring förmige Bereich des trichterförmigen Abschnittes mit kleinerem Neigungswinkel die Abstützfläche für den Kopf bzw. einen als Abschluß vorgesehenen Flansch bildet. Der Kopf bzw. der am Kopf vor gesehene Flansch stützt sich also im flacheren Bereich des trichterförmigen Abschnittes ab, so daß im Abstand des Stützgewindes oder dergleichen vom Schraubenkopf trotzdem relativ enge Toleran zen eingehalten werden können. Es soll ja immer gewährleistet sein, daß der Schraubenkopf bei nor maler, also nicht übermäßiger Belastung stets in der im trichterförmigen Abschnitt versenkten Stel lung verbleibt.

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung wird vorgesehen, daß der an das Loch angrenzende ringförmi ge Bereich zum Abstützen auf einem mit Abstand auf den Kopf der Schraube folgenden Stützgewin de am Schraubenschaft ausgebildet ist, wobei die Oberseite des Kopfes der Schraube bei abgestütz ter Stellung von der von der Oberseite der Rippen gebildeten Begrenzungsebene einen axialen Ab stand von 1,5 bis 2,5 mm aufweist.

Es hat sich gezeigt, daß im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen konstruktiven Maßnahmen ein optimales Spiel für den Kopf der Schraube im trichterförmigen Abschnitt erzielt werden kann. Bei Versuchen ergab sich ein optimaler Verlauf eines Kraft-Weg-Diagramms, wobei die erfindungsge mäßen Maßnahmen dazu beitragen, daß die maximalen Trittsicherheitswerte schon dann gegeben sind, wenn das Spiel, also der axiale Abstand zwischen der Oberseite des Kopfes und der Begren zungsebene der Unterlegscheibe, gegen Null zugeht. Dies bedingt einen axialen Abstand von 1,5 bis 2,5 mm in unbelastetem Zustand. Gerade eine solche Ausführung bringt die Sicherheit mit sich, daß der Schraubenkopf auch bei entsprechender Belastung nicht über die obere Begrenzungsebene der Unterlegscheibe hinausragen und somit die darüber liegende Dachbahn beschädigen kann.

Weitere erfindungsgemäße Merkmale und besondere Vorteile werden in der nachstehenden Be schreibung anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Unterlegscheibe;

Fig. 2 eine Draufsicht auf die Unterlegscheibe;

Fig. 3 einen Querschnitt durch die Unterlegscheibe;

Fig. 4 eine schematische Darstellung einer Unterlegscheibe mit eingesetzter Schraube im Ruhezu stand;

Fig. 5 die gleiche Darstellung wie Fig. 4, wobei jedoch auf die Unterlegscheibe eine entsprechend große Trittbelastung ausgeübt worden ist.

Die Unterlegscheibe 1 weist ein Loch 2 zum Einführen des Schaftes 3 einer Schraube 4 auf. Ferner ist ein trichterförmiger Abschnitt 5 zur versenkten Aufnahme eines Schraubenkopfes 6 vorgesehen. Weiter weist die Unterlegscheibe 1 Rippen 7 auf, welche zur Versteifung der Unterlegscheibe 1 bei tragen. Entsprechende Eckbereiche 9 der Unterlegscheibe 1 bilden die Auflageebene 8, mittels wel cher die Unterlegscheibe 1 auf der darunter liegenden Dachbahn oder dergleichen abgestützt ist. Die Eckbereiche 9, welche zudem noch an der Außenkante abgerundet sind, bilden somit praktisch ela stisch abbiegbare Zonen, so daß übermäßige Kräfte, welche durch Belastungen auf die Dachbahn entstehen, abgefangen werden können, ohne daß die Dachbahn beschädigt wird.

Der vom Loch 2 zum Einführen der Schraube 4 ausgehende trichterförmige Abschnitt 5 ist bis zur Höhe einer von der Oberseite 10 der Rippen 7 gebildeten Begrenzungsebene 11 geführt. Weiter weist der trichterförmige Abschnitt 5 wenigstens zwei ringförmige Bereiche A und B mit unter schiedlichen Neigungswinkeln α und β auf. Der unmittelbar an das Loch 2 angrenzende Bereich A des trichterförmigen Abschnittes 5 weist einen kleineren Neigungswinkel α, der der oberen Begren zungsebene 11 der Unterlegscheibe 1 zugewandte Bereich B hingegen einen größeren Neigungswin kel β auf. Der Neigungswinkel α beträgt annähernd 30° und der Neigungswinkel β annähernd 37°. Aus Fertigungsgründen und aus Gründen der Erhaltung einer einfachen Vereinzelung bei Anordnung von Stapeln von Unterlegscheiben sind dies optimale Werte.

Die zwischen der Rippe 7 und dem trichterförmigen Abschnitt 5 verbleibende Fläche 12 liegt in der Begrenzungsebene 11. Es sind also die Rippen 7 in Richtung zum trichterförmigen Abschnitt hin nicht noch einmal nach unten abfallend ausgeführt, sondern es schließt eben gleich die Fläche 12 an, was die Möglichkeit mit sich bringt, den trichterförmigen Abschnitt 5 weiter nach oben zu zie hen, also bis zur Begrenzungsebene 11.

Wie auch den Fig. 4 und 5 entnommen werden kann, bildet der an das Loch 2 angrenzende ringför mige Bereich A mit dem kleineren Neigungswinkel α: die Abstützfläche für den Kopf 6 bzw. einen als Abschluß vorgesehenen Flansch 13 der Schraube 4.

In den Fig. 4 und 5 ist lediglich schematisch eine Befestigungsanordnung mit einer Unterlegschei be 1 und einer Schraube 4 dargestellt, welche in einen Untergrund 14 eingesetzt ist. Die zwischen dem Untergrund 14 und der Unterlegscheibe 1 eingesetzten Isolationsmaterialien sowie die Dach bahn wurden der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Es ist hier ersichtlich, daß der an das Loch 2 angrenzende ringförmige Bereich A zum Abstützen auf einem mit Abstand auf den Kopf 6 der Schraube 4 folgenden Stützgewinde 15 ausgebildet ist. Durch die besondere Konstruktion mit den zwei ringförmigen Bereichen A und B mit verschiedenen Neigungswinkeln α bzw. β und durch das Hochziehen des trichterförmigen Abschnittes bis zur Begrenzungsebene 11 ist es möglich ge worden, trotz der relativ kleinen axialen Abmessung des trichterförmigen Abschnittes 5 einen axia len Abstand S von 1,5 bis 2,5 mm zwischen der Oberseite des Kopfes 6 und der Begrenzungs ebene 11 zu erreichen.

Im eingesetzten Ruhezustand, wie in Fig. 4 dargestellt, liegt der ringförmige Abschnitt A im Bereich der Begrenzung des Loches 2 auf dem Stützgewinde 15 auf, wobei durch ein geringfügiges Spiel trotzdem eine Kippbewegung der Unterlegscheibe 1 gegenüber der Schraubenachse 16 möglich ist. Daher kann eine außermittige Belastung beim Auftreten bzw. Befahren der Dachbahn ebenfalls auf genommen werden. In der Ruhestellung (Fig. 4) wird der trichterförmige Abschnitt durch den in be zug auf denselben doch relativ großen Kopf 6 der Schraube fast zur Gänze oder zumindest soweit gefüllt, daß die direkt über dem trichterförmigen Abschnitt 5 liegende Folie bei einer entsprechenden Trittbelastung nicht soweit eingedrückt wird, daß sie beschädigt werden könnte.

Wenn jedoch eine entsprechende Belastung auf die gesamte aus Unterlegscheibe 1 und Schraube 4 gebildete Befestigung erfolgt oder einfach die Unterlegscheibe 1 besonders belastet wird, dann kommt es, wie in Fig. 5 dargestellt, zu einer Verformung des Bereiches A des trichterförmigen Ab schnittes 5 im unmittelbar an das Loch 2 angrenzenden Bereich.

Die optimalen Trittsicherheitswerte sind solange gegeben, als das Stützgewinde nicht in axialer Richtung durch das Loch 2 in den trichterförmigen Abschnitt 5 eindringen kann. Bei verschiedenen Versuchen hat sich gezeigt, daß bei einer optimalen Gestaltung des trichterförmigen Abschnittes 5 mit den entsprechenden Bereichen A und B und eben bei Einhaltung eines dadurch möglichen axia len Abstandes S die höchsten Trittbelastungswerte dann erzielt werden, wenn der axiale Abstand S gegen Null zugeht. Wenn also die Oberseite des Kopfes 6 mit der Begrenzungsebene 11 in einer Ebene liegt, kann die größte Gegenkraft gegen eine axiale Verschiebung der Unterlegscheibe 1 ge genüber der Schraube 4 erzielt werden. Es ist daraus also ersichtlich, daß auch bei entsprechend großer Belastung die Gefahr einer Beschädigung der darüber liegenden Dachbahn durch die nach oben heraustretende Schraube und insbesondere den Schraubenkopf verhindert wird. Erst wenn in diesem Stadium noch eine weitere axiale Belastung stattfinden würde, fallen die Trittsicherheitswer te wieder rapid ab. Dies wäre dann aber eine weit über den üblichen Belastungen solcher Befestiger liegende Belastung auf die Befestigungsstellen.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung einer großflächigen Unterlegscheibe kann also einerseits die Eindringtiefe des trichterförmigen Abschnittes in die darunter liegende Bahn verringert werden, andererseits werden die Trittsicherheitswerte gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich ver bessert, indem nämlich ein entsprechendes Spiel zwischen der Oberseite des Schraubenkopfes und der oberen Begrenzungsebene der Unterlegscheibe eingehalten wird, welches gewährleistet, daß die darüber liegende Dachbahn bei einer Trittbelastung weder in den trichterförmigen Abschnitt 5 hin eingedrückt noch durch einen eventuell nach einer Belastung nach oben hin überstehenden Kopf ei ner Schraube beschädigt wird.

In der vorstehenden Beschreibung und in der Darstellung auf der Zeichnung wurde von zwei ringför migen Bereichen A und B mit unterschiedlichen Neigungswinkeln α und β ausgegangen. Im Rahmen der Erfindung ist es natürlich auch möglich, mehr als zwei solcher ringförmiger Bereiche mit unter schiedlichen Neigungswinkeln aneinander anschließend vorzusehen, womit noch weitere Möglichkei ten in bezug auf die Anpassung der trittsicheren Abstützung der Unterlegscheibe an einem Befesti ger, das Spiels zwischen der Oberseite des Schraubenkopfes und der oberen Begrenzungsebene und die diversen Fertigungsmöglichkeiten gegeben sind.

Claims

1. Großflächige Unterlegscheibe mit einem Loch zum Einführen des Schaftes einer Schraube, einem trichterförmigen Abschnitt zur versenkten Aufnahme eines Schraubenkopfes und gegebenenfalls Versteifungsrippen oder -sicken, dadurch gekennzeichnet, daß der vom Loch (2) zum Einführen der Schraube (4) ausgehende trichterförmige Abschnitt (5) bis zur Höhe einer von der Obersei te (10) der Rippen (7) gebildeten Begrenzungsebene (11) geführt ist und wenigstens zwei ringför mige Bereiche (A, B) mit unterschiedlichen Neigungswinkeln (α, β) aufweist.

2. Unterlegscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der unmittelbar an das Loch (2) angrenzende Bereich (A) des trichterförmigen Abschnittes (5) einen kleineren Neigungswinkel (α) aufweist als der der oberen Begrenzungsebene (11) der Unterlegscheibe (1) zugewandte Be reich (B) des trichterförmigen Abschnittes (5).

3. Unterlegscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der kleinere Neigungswin kel (α) des an das Loch (2) angrenzenden Bereiches (A) des trichterförmigen Abschnittes (5) an nähernd 30° beträgt.

4. Unterlegscheibe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der größere Neigungs winkel (β) des der oberen Begrenzungsebene (11) zugewandten ringförmigen Bereiches (B) des trichterförmigen Abschnittes (5) annähernd 37° beträgt.

5. Unterlegscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen der umlaufenden äußeren Rippenbegrenzung und dem trichterförmigen Abschnitt (5) verbleibende Fläche (12) in der von der Oberseite (10) der Rippen (7) gebildeten Begrenzungsebene (11) liegt.

6. Unterlegscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der an das Loch (2) angrenzende ringförmige Bereich (A) des trichterförmigen Abschnittes (5) mit kleinerem Neigungswinkel (α) die Abstützfläche für den Kopf (6) bzw. einen als Abschluß vorgesehenen Flansch (13) bildet.

7. Unterlegscheibe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der an das Loch (2) angrenzende ringförmige Bereich (A) zum Abstützen auf einem mit Abstand auf den Kopf (6) der Schraube (4) folgenden Stützgewinde (15) am Schraubenschaft (3) ausgebildet ist, wobei die Oberseite des Kopfes (6) der Schraube (4) bei abgestützter Stellung von der von der Oberseite (10) der Rippen (7) gebildeten Begrenzungsebene (11) einen axialen Abstand (S) von 1,5 bis 2,5 mm aufweist.