用于屋顶的瓦片和瓦片组件的制作方法

专利名称：用于屋顶的瓦片和瓦片组件的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种屋顶瓦片。
背景技术：
包括多种材质例如耐火粘土、石板和木制屋顶板的屋顶瓦 片技术沿续了数个世纪。通常瓦片能够被制成多种形状。例如，以搭接 的多行布置的矩形瓦片为常用的屋顶形式。 一些形式包括在暴露区段上 的曲线或角度以及在平坦的屋顶上给予瓦片三维外观的支撑区域。这些 瓦片能够由耐火粘土、水泥和金属制成。 —些瓦片被配置为菱形形状，其中该菱形的下部轴线沿总 体上垂直于屋脊线的方向延伸。对于固定和搭接瓦片，菱形瓦片相比于 简单的矩形瓦片包括略显复杂的布置。 一种类型的矩形瓦片包括总体上 呈菱形的平坦的主表面，沿其上面两个菱形边缘具有向上翻转的翼缘以 及沿其下面两个菱形边缘具有向下翻转的翼缘。这种瓦片的翼缘与主表 面以垂直关系延伸。依照所述排列，考虑到两个竖直分隔开的上行瓦片 和下行瓦片，沿上行中的瓦片的下边缘朝向下的翼缘钩住沿下行中的瓦 片的上边缘朝向上的翼缘，并且经过穿透瓦片的适当定位的开口，插销 被钉入屋顶下面的条板中。如前所述，尽管现有技术的瓦片通常令人满意，但存在与 上述结构相关的某些缺点。使用以基本上直角接触不同瓦片表面的翼缘 组装好的瓦片组倾向于给人一种比较"短粗"或突兀的外观而不是平滑 的流线型过渡。该基本上垂直的翼缘关系将倾向于干扰屋顶上风的层流， 这将造成旋涡和紊流而增加风阻。通常，在屋顶系统中风阻是不受欢迎 的，这是由于增加了风隙噪声以及，在长时间强风的条件下，能够造成瓦片过早松动并降低屋顶寿命。降低瓦片系统的风阻并提供一种好的安 装于屋顶板的方式为抵御强风提供了更佳的保护。另外，这种现有技术类型的瓦片未能补偿在瓦片生产中由 于不精确的制造技术而带来的瓦片结构变动。这些瓦片的结构变动会导 致装配瓦片时的困难，这归因于干涉装配以及盖屋顶的人在屋顶条板上 不精确安装瓦片使得瓦片存在某种程度的未对准的例子。有时，屋顶板 可能不是绝对的平坦，这导致校准问题。这种特征的瓦片带来的另一问题与倾向于沿瓦片的暴露表 面流动的水有关。水能够在翼缘下流动并且流入由瓦片的邻接翼缘之间 的空间限定的通道中。尽管所述水的流动不能完全避免，应当有方法减 少通道中的水穿透屋顶瓦片到下层结构上的机会。

发明内容
本发明涉及屋顶瓦片，该屋顶瓦片试图提供一种重复的、 菱形、三维、流线型印象，该屋顶瓦片具有改进的风阻效果，并能够适 应单个瓦片在尺寸或位置上的变动。本发明还涉及一种用于类似功能和 目的的屋顶瓦片组件。 —方面，本发明的瓦片和瓦片组件赋予屋顶具有三维表面 的有吸引力的重复菱形图案，其中，搭接瓦片的边缘以流线型方式倾斜 地连接在一起。这种表面旨在视觉上有吸引力，并有助于在屋顶上形成 更多的风的层流，从而降低风阻，以及提供改进的抗强风瓦片，因而避 免过渡噪音并提高屋顶寿命，防止由于风的影响而带来的;^动。此外， 该瓦片组件适合于适应瓦片缺陷和安装期间的未对准，以及减少穿过屋 顶渗水的机会。在一个实施方式中，该瓦片组件包括适合于以重复方式连 接的 一组四个瓦片。多个瓦片组件可以以环绕方式彼此连接在一起以提 供屋顶。每个四个瓦片组件包括彼此并排的左侧中央瓦片和右侧中央瓦 片。每个瓦片具有总体上为菱形的主表面，该主表面具有竖直分隔开的上部顶点和下部顶点以及横向分隔开的横向顶点。两个上翼缘沿每个中 央瓦片的上边缘从主表面以钝角向上向外延伸，并在上翼缘顶点处接合。
缘。该瓦片组件包括具有相同构造的上瓦片和下瓦片。该上瓦片装配在 两个中央瓦片的邻接上翼缘上方，而该下瓦片装配在两个中央瓦片的邻 接下翼缘下方。这种排列提供了一种搭接瓦片边缘具有流线型外观的瓦片
组件，其中相对于彼此处于不同高度的瓦片表面之间的过渡件通过介入 的4荅接翼缘而被平滑融合。因此，流过相对低和相对高的瓦片表面的空 气被促使以更加接近层流条件的方式在过渡件上方流过，从而减少旋涡 和其它引发紊流的现象。在另一实施方式中，在每个瓦片的横向顶点处，该上翼缘
和下翼缘以及该主表面的边缘融合在一起，从而形成沿垂直于该主表面 的平面延伸的弯曲边缘。每个翼缘具有平行于该瓦片主表面的外边缘和 从该外边缘延伸到该瓦片的相邻横向轴线的过渡边缘。该弯曲边缘包括 上翼缘和下翼缘的过渡边缘，该过渡边缘在主表面的上方和下方以及该 主表面的邻接部分延伸。该两个中央瓦片具有彼此紧挨着的弯曲边缘。 该弯曲边缘减少了制造偏差或由安装者在条板l卯上的轻^t未对准所带 来的不利影响，从而在安装过程中容易装配在一起。该上瓦片的下翼缘顶点搭接并覆盖该中央瓦片的弯曲边缘 的布置使得水进入和流过该两边缘的交汇处的管路变得困难。另外，在 每个中央瓦片的相对端处，该底部瓦片上端处的朝上翻转的翼缘适合于 充当在该两个中央瓦片的弯曲边缘之下的排水盘，以收集流经的水。这 些水可以被导向到该底部瓦片的外表面上。 一方面，该上瓦片的下翼缘 顶点不必搭接整个弯曲边缘交汇处，这归因于直接暴露于水的流线形下 翼缘。通过使用下部雨水角撑板来实现减少该弯曲边缘交汇处之间的间 隙以及使水改变方向返回到主表面上。该下部雨水角撑板装配在两个邻 接中央瓦片的弯曲边缘的下部的下方，从而提供额外的保护，避免水通过弯曲边缘的交汇处进入。为了便于使从角撑板出来进入暴露的主瓦片 表面的水改变方向， 一个位于底部瓦片的主瓦片表面上的下弯曲边缘的 交叉点处的开口区域允许水经角支撑板被导出。这能够通过使下弯曲边 缘的顶端成为圆形来实现。该角撑板保持该中央瓦片的弯曲边缘靠近在 一起并对准。在又一实施方式中，在弯曲边缘区域中的每个瓦片的上翼 缘被加工为有凹口，以为双头钉提供通道，从而简化瓦片的安装。每个
头。当该连接件钉入条板上的位置中时，连接件的头部区域在瓦片的凹 口区域搭接并夹紧瓦片，以保持瓦片就位。相对于钉杆的尺寸，该凹口 具有超大尺寸，允许该连接件具有一些安装的自由度。通过能够适应两 个中央瓦片邻接边缘的 一些未对准的弯曲边缘本身的帮助的这种自由度 提供了 一种容许瓦片制造公差内的结构变动以及当钉入下面的层或条板 时能够适应安装者在定位连接件时的 一些疏忽的安装方式。 —方面，该双头钉可包括部件，例如用以吸收冲击和保持 上抵接翼缘在一起的村套。该翼缘的一个可选实施方式可具有与在上瓦 片的下面并作为其一部分的锁扣互锁的延伸部，从而进一步改善抗风吹 性并保持瓦片被对准。本发明一个进一步的实施方式在于补充的上雨水角撑板， 其能够被用作备选实施方式。该雨水角撑板装配在两个邻接中央瓦片的 弯曲边缘的上部上方，从而提供额外的保护，避免水经邻接弯曲边缘进 入屋顶。在又一实施方式中，该实施方式能够进一步改善该瓦片系 统的风阻并提供不同的外观，该瓦片或瓦片系统可包括窄瓦片。相比于 前述实施方式，该窄瓦片的弯曲边缘平行于瓦片的中央，但与前述实施 方式相比更靠近于瓦片的中央。该弯曲边缘的主表面区段允许底部边缘 翼缘顶点完全位于弯曲边缘上。这样的特征设计提供了更佳的抗风性， 因为底部边缘翼缘顶点的末端未伸出到两个中央瓦片的下弯曲边缘结合点上方。这种实施方式更适于厚瓦片，因为厚瓦片具有更加突伸的底部 边缘翼缘顶点。 一方面，瓦片的该特征允许瓦片的一个或更多个横向侧 面变窄，从而允许将瓦片装配到更狭窄的空间中。由于本发明的这些特征，根据本发明瓦片组件建造的屋顶 提供了视觉上有吸引力的、具有三维流线型外观的菱形图案，该菱形图 案旨在减少风阻并有效地从屋顶上泄出雨水同时减少水穿过屋顶的进 入。被截留在翼缘后面并依靠重力在通道间流动的水能够流到 上弯曲边缘交汇处。该上翼缘在此充当水坝并引导水返回到下瓦片的主 表面。这些水的一部分可以流动穿过该交汇处而不是在该弯曲边缘交接 区域上方流过，在该交接区域水能够被底部瓦片的上部顶点捕获。如果 该水被蓄留到足够程度，该位于下方的上翼缘顶点可能不会直接在下部 来充当集水槽并且这些水会流向下面的屋顶。为避免这种可能性，提供 了 一种与该上弯曲边缘相比使该上翼缘顶点延伸至屋顶上方的方法。从以下结合附图的详细描述，本发明的其它特征和优点将 变得明了 ，该附图以示举的方式说明了本发明实施方式的各种特征。


图1为用于组件的多个瓦片的立体图。
图2为瓦片组件的立体图。图3A-3C为多个瓦片和瓦片组件与相邻瓦片组件连接在 一起以形成的屋顶结构的立体图。
图4为瓦片的俯^L图。
图5为瓦片的侧视图。图6-7为经由钉子紧固件将瓦片附接至屋顶的立体图。
图8A为装配在相邻瓦片之间的间隙下的下部角撑板的立体图。图8B为上部角撑板的立体图，该上部角撑板被定位成覆盖(overlap )相邻瓦片间的间隙。图9A-9D为具有延伸的上翼缘的瓦片的各种实施方式。
图9E为用于比照的、不具有改进的上边缘集水槽的相同大 小的瓦片。图9F为借助于瓦片布置而具有改进的上边缘集水槽的与图 9E具有相同大小的瓦片。图IOA的上图和下图为具有切割线的非窄型瓦片的视图。
图10B的上图和下图为窄瓦片的^f见图。
图IIA为组装好的瓦片的立体图，其中顶点是突伸的。
图IIB为组装好的窄瓦片的立体图，其中顶点是不突伸的。
图IIC为组装好的薄瓦片的立体图，其中顶点是突伸的。
图11D为装配好的薄的窄瓦片的立体图，其中顶点是不突伸的。图12A和12B为安装好的紧固件以及带有锁扣并安装在顶 瓦上的紧固件的 一部分切掉的近处观察图。图13为预先安装在条板上的紧固件。
具体实施例方式现在将参考上述附图进行描述，其中，相同的附图标记在 全文中指的是相同的部件。图l示出了用于组件的多个菱形瓦片100的一个实施方式。 图2示出了瓦片组件110的一个实施方式，该瓦片组件具有被组合在一 起呈菱形图案的至少四片瓦片100。图3A-3C示出了多个瓦片IOO和瓦 片组件110与相邻瓦片组件110连接在一起以形成屋顶120的结构。屋 顶120沿从屋脊线122的任意一侧向下倾斜的平面延伸。图4示出了瓦 片100的俯视图，以及图5示出了瓦片100的侧视图。在接下来的描述 中，描述了单个的瓦片组件110，但是很清楚的是，每个瓦片100的翼缘 与相邻瓦片100的翼缘以瓦片组件110的重复图案钩连和互锁，从而形成屋顶120。如图1所示，每个瓦片组件110包括被布置在几乎与屋顶 120的平面平行的平面内的左側中夹瓦片102和右侧中央瓦片104。中央 瓦片102、 104通过上瓦片106沿中央瓦片102、 104的上部区域搭接， 而下瓦片108位于该中央瓦片102、 104的下方。每个瓦片102、 104、 106、 108均具有相同的构造。如图4所示，每个瓦片102、 104、 106、 108包 括总体上为菱形的主表面130，该主表面具有沿垂直于或几乎垂直于屋脊 线122的轴线被分隔开的上部顶点132和下部顶点134。主表面130包括 沿几乎平行于屋脊线122的轴线分隔开的左侧横向顶点136和右侧横向 顶点138。瓦片102、 104、 106、 108的主表面130向外朝向周边环境， 包括风、雨和日照，并且形成菱形图案效果。当瓦片102、 104、 106、 108 组装在一起时，如图2、 3A-3C所示，瓦片102、 104、 106、 108具有 令人愉悦的流线型外观。例如，图3A示出了瓦片IOO的菱形图案，以及 图3C示出了具有曲线的外周特征124的瓦片IOO的菱形图案。 —方面，在垂直于屋顶平面方向上的不同相对高度处，瓦 片组件110中的瓦片102、 104、 106、 108结合在一起形成流线型轮廓， 与搭接翼缘基本上垂直于瓦片表面130的瓦片布置相比，促进了流经瓦 片的层流风，从而降低了风阻。为了使每个瓦片102、 104、 106、 108能够与左、右、上和 下的相邻瓦片连接，每个瓦片102、 104、 106、 108^:置有两个上翼》彖140 和两个下翼缘142。上翼缘140以一体方式沿主表面130的上边缘在上部 顶点132和横向顶点136、 138之间延伸。上翼缘140以总体上为钝角从 主表面130向上向外倾斜并在每个瓦片102、 104、 106、 108的上端处连 接在一起，从而形成上翼缘顶点144。下翼缘142以相同的钝角但是沿向 下的方向从主表面130的下部两个边缘向下向外倾斜。下翼缘142连接， 以形成下翼缘顶点146。上翼缘140和下部翼缘142通常具有相同的形状 并在垂直于主表面130的方向上具有相同的高度。每个翼缘140、 142横向延伸第一距离，该第一距离约为例如沿垂直于每个翼缘140、 142的方向上测得的主表面130的横向宽度的 1 / 12至1 / 2。每个翼缘140、 142包括外边缘148和过渡边缘152，所 述外边缘148通常沿平行于主表面130延伸并与该主表面间隔开，所述 过渡边缘152在外边缘148和主表面130之间在横向顶点136、 138处延 伸。 一方面，翼缘140、 142包括当翼缘140、 142分别从每个瓦片102、 104、 106、 108的主表面130向外向上或者向外向下延伸时的径向轮廓。当瓦片102、 104、 106、 108连结在一起形成瓦片组件110 时， 一个瓦片的搭接翼缘向主表面130的倾斜为下一搭接瓦片提供了平 滑、流线型的过渡，这归因于所选择的钝角。在一个实施方式中，每个 翼缘相对于与之融合为一体的主表面130延伸的钝角约为135度。然而， 需要指出的是，可利用其它钝角倾角而不脱离本发明的范围。例如，可 以釆用约110至约165范围内的钝角倾角。在钝角倾角的这个范围内， 相邻瓦片的翼缘140、 142可搭接，如图2所示，从而提供流线型特性， 以实现降低风阻和有吸引力的流线型外观。每个瓦片102、 104、 106、 108可由各种类型的材料制成， 例如包括用于厚的类型或样式的瓦片的耐火粘土或水泥以及用于薄的类 型或样式的瓦片的金属或钢材的刚性材料。然而，每个瓦片102、 104、 106、 108可由其它材料制成例如，但不限于玻璃纤维加固塑料、水泥、 金属或各种类型的复合材料。 一方面，背衬有绝热泡沫材料的瓦片的可 选实施方式使得该瓦片上除了翼缘交叠处以外的地方更厚。如图4 — 5所示，沿每个瓦片102、 104、 106、 108的每个 横向顶点136、 138设置的弯曲边缘150垂直于每个瓦片102、 104、 106、 108的横向轴线和主表面130延伸。弯曲边缘150包括上翼缘140和下翼 缘142的过渡边缘152,该过渡边缘通过一圆弧与主表面130融合成一体， 从而在过渡边缘152之间提供弯曲区域。 一方面，当瓦片102、 104、 106、 108装配成瓦片组件110时，如图1所示，左中央瓦片102和右中央瓦片 104的相邻弯曲边缘150以总体上4氐接的关系并排排列，随时可由上瓦片 106的下翼缘顶点146覆盖。弯曲边缘150提供了一个优点在于，如果瓦片上存在一些能够造成瓦片间变动或差异的制造缺陷，或者如果安装者
在安装期间粗心地安置了一些瓦片，弯曲边缘150适应该部件的足够的 相对旋转和分离运动，从而使得瓦片102、 104、 106、 108能够在未对准 的情况下被装配。正如下面将要详述的那样，窄瓦片，例如如图IOB所 示，说明了瓦片在一定范围内能够被修整为允许在紧密空间内装配在一 起，同时保留必要的瓦片特性。在一实施方式中，瓦片组件110的每个瓦片102、 104、 106、 108能够被固定至屋顶120的基础条板l卯上，如图13所示，该屋顶构 成屋顶结构的至少一部分，用于多种屋顶状况。通常，这些条板190被 设置成几乎平行于屋脊线122,同时每个条板l卯之间具有相同的间隔。 条板l卯通常用于固定瓦片、校准以及增加对重量负载的支撑。条板190 彼此间的间隔与瓦片的垂直尺寸相关，以便能够附接。当采用条板190 时，瓦片下面的空气运动是自由的。本领域技术人员应该了解，相连、 互锁的翼缘提供了结构支撑。这对于一些瓦片变动是重要的，其中在该 瓦片系统上行走的能力对于维修屋顶来说可能是重要的。该特征与支撑 条板结合在一起。图6-7示出了借助于钉子170将瓦片102、 104、 106、 108 附接到屋顶120的条板l卯上。在一个实施方式中，钉子170包括具有 中心4丁杆174和从该轴的顶端沿相对的对准方向延伸的头176的双头紧 固件。为了接收每个钉子，每个瓦片102、 104、 106、 108的上翼缘140， 在弯曲边缘150中或与该弯曲边缘150相邻处设置有竖直凹口 172，如图 4、 5、 6、 7所示。在另一实施方式中，与钉子170的钉杆174有关的凹 口 172有足够的大的尺寸，以容纳由于每个瓦片102、 104、 106、 108尺 寸上的结构变化或由钉入紧固用钉170的安装者带来的较小定位误差而 引起的未对准。另外，钉子170可由衬垫材料制成，使得在钉子(例如 具有双头钉头形状的塑料垫圏的螺钉)安装过程中安装不损坏瓦片102、 104、 106、 108。这种类型的紧固件能够被用于易碎瓦片，例如水泥和粘 土。钉子170能够被直接锚固于屋顶120或如所描述的用于条板l卯的紧固件170的而被锚固在木块(block)上。当每个紧固用钉170被钉入就位时，该双头部分覆盖并且 紧夹住上翼缘140的边缘，以将瓦片102、 104、 106、 108牢固地保持在 条板上。 一旦被附接，瓦片102、 104、 106、 108不可能从钉杆174作横 向移动，这是由于被接收在横向相对的上翼缘140上的相对凹口 172中 的另一钉子170的牢固附接。钉子170的钉头176可具有被附接在下面 作为垫圏的软性材料，例如橡胶、尼龙或塑料，从而可为易碎瓦片吸收 来自负重的冲击。钉子170的钉头176也可具有位于钉头176下面的类 似于附加件的垫圏，该垫圏与上弯曲边缘150的轮廓相匹配，并因此进 一步用来保持瓦片102、 104、 106、 108就位。 一方面，钉子170的钉头 176可由半柔性材料(例如，黄铜、铝或各种类型的软质合金)制成。结 合了前述的弯曲边缘150的优点的这种连接器布置使得瓦片102、 104、 106、 108被安装成能够一定程度上适应由于制造过程或其安装者带来的 未对准所引起的瓦片尺寸变动。该紧固件以及使瓦片固定和对准也改善 了抗大风性。另一实施方式可利用双头钉170上的延伸或钉子170的钉 头176下面的垫圏来起到保持的作用。图12B说明了添加到每个瓦片 102、 104、 106、 108的位于其主表面130的下部顶点146的下方的匹配 锁扣(catch) 178。这可提供更高的抗风性，并用来保持每个瓦片102、 104、 106、 108就位。图12A显示了具有条板190的紧固件170。通常，有必要让屋顶120有效泄流，同时有效阻止水通过 瓦片组件110的瓦片102、 104、 106、 108之间的屋顶120。 一方面，参 见图6，潜在的水侵入的薄弱点是左中央瓦片102和右中央瓦片104的抵 接弯曲边缘150的相交处。下部抵接弯曲边缘150是下边缘的左侧横向 顶点136和右侧横向顶点138。由于瓦片的流线型特性，它们暴露于雨和 风中，并且瓦片越是呈流线型，该区域将暴露于风和雨中越多。下部角 撑板182，如图8A所示，保护这个结合点以防水的进入。上部抵接弯曲 边缘150也容易进入水。水在由在抵接弯曲边缘150的任意一个侧面上部抵接弯曲边缘150充当这些水的水坝。不能转移到其它地方的该区域 内的一些水能够进入弯曲边缘150处的瓦片之间。上部角撑板180，如图 8B所示，将避免水进入该区域中的弯曲边缘150之间。图8A说明了右中央瓦片104被移除后瓦片组件中的下部角 撑板182。在一个实施方式中，下部角撑板182紧密地与两个抵接弯曲边 缘150的角度相符合并跨接该间隙从而容纳通过该间隙的任何水并使这 些水改变方向。通过位于抵接弯曲边缘150之间的该抵接弯曲边缘150 与主表面130交汇处的开口，这些水被改变方向返回至主表面130上。 该下部角撑板182也用于将该抵接弯曲边缘150(并从而将瓦片)保持在 一起，从而用于减小或最小化抵接弯曲边缘150之间的间隙，由此减少 或最大程度地减少水通过该间隙进入。 一方面，在该下部角撑板182的 底部是一开口，该开口允许该下部角撑板182后面的水在该下部角撑板 182的下方流动并流出间隙至该主表面130上。图8B说明了上部角撑板180，该上部角撑板被定位成能覆 盖相邻瓦片102、 104、 106、 108的弯曲边缘150之间的间隙。在一个实 施方式中，上部角撑板180阻止水在相邻中央瓦片102、 104的弯曲边缘 150之间通过。上部角撑板180被加工成能装配在邻接瓦片102、 104、 106、 108的主表面130上的弯曲边缘150之间的管路长度上并沿该管路 长度延伸的形状，该可上部角撑板180由各种类型合适的不透水、可塑、 刚性、薄的材料(例如塑料、浸渍树脂玻璃纤维、复合材料等等)模制 而成。上部角撑板180能够由安装者在安装时i文置就位。 一方面，如果 水在邻接瓦片102、 104、 106、 108的主表面130和翼缘140、 142之间 渗漏并朝着弯曲边缘150之间的线路流动，则上部角撑板180能够辅助 阻止水在边缘150之间通过，使得使水向下转移到下面的瓦片的外表面 上。 一方面，上部角撑板180可比图8B所示的更短，当瓦片102、 104、 106、 108被组装好时，该上部角撑板180未覆盖该下弯曲边缘150并且 不可见。
使用或操作时，安装者可以沿屋顶120行进，按连续的上 下搭接瓦片顺序将瓦片组件110的瓦片102、 104、 106、 108固定至屋顶 120的条板190上，由此每个瓦片102、 104、 106、 108能够形成瓦片组 件110的至少一部分。因此，屋顶120可以包括以菱形图案形式布置的 四瓦片组件110的许多分组。 一方面，组装好的屋顶120上的每个瓦片 100包括作为一组的瓦片102、 104、 106、 108，同时附加的瓦片组围绕 瓦片100。 一方面，总体效果是提供一个有吸引力的、具有流线型外观的 菱形图案屋顶120，该屋顶具有美学上的吸引力并且有助于降低风阻。搭 接翼缘140、 142的关系也旨在提供水从屋顶120的表面上的有效排出并 且减少穿过该屋顶120的表面的水的进入。同样，包括弯曲边缘150和 大尺寸的4丁子安装孔172允许在存在制造过程中瓦片102、 104、 106、 108 的结构变动以及由安装者带来的不精确对准的情况下进行安装。图10A的上图和下图说明了能够从图4所显示的瓦片100 中移除的以虚线表示的部分302。图10B的上图和下图说明了窄瓦片300 的一个实施方式，以及图10B说明了具有能移除部分302并具有至少比 图4所示瓦片IOO更小的宽度的瓦片300。图IOA和10B的等距视图在 下面——^皮示出。通常，瓦片100、 300的宽度^皮限定在弯曲边缘150之 间。使用用于瓦片组件的窄瓦片300的一个好处就是窄瓦片300可以装 配到更窄的水平屋顶空间中，由此允许该瓦片系统装配到更小的区域中。 在这种应用类型中，可以仅在一个侧面上使用变窄的瓦片。可以使用该 变窄的瓦片来将瓦片安装到圆形屋顶上，使得顶部比底部更窄。 —方面，可以在不改变如前参考图1的瓦片IOO所描述的 瓦片角度的情况下，通过沿在瓦片的每个侧边上的弯曲边缘150有效修 整瓦片100以形成平行于原始弯曲边缘的新的弯曲边缘，来形成窄瓦片 300的宽度。窄瓦片300进一步降低了风在瓦片300上的作用，并且能够 允许调整瓦片位置，从而被装配在给定的空间中。这种窄瓦片300的实 施方式允许下翼缘顶点146(在该下翼缘顶点146的下方伸出两个下翼缘 142)以平滑外形延续，从而降低风阻并消除在下面的弯曲边缘之上突伸的翼缘末端。在一个实施方式中，窄瓦片300也可以在完工的屋顶120 上提供略微不同的美观感，如图3A-3C所示。图IIA示出了具有突伸顶点350的组装好的瓦片100。图 11B示出了具有不突伸的顶点352的组装好的窄瓦片300。图11C示出 了具有突伸顶点350的薄的组装好的瓦片100。图11D示出了具有不突 伸的顶点352的薄的组装好的窄瓦片300。图11A和11C为非窄形瓦片并且有大致相同的尺寸，并且 由于图IIA的更大厚度，图IIA比图11C具有大得多的突伸顶点350。 图11B和11D均为窄瓦片300并均具有不突伸的顶点352，尽管它们具 有不同的厚度。因为上翼缘顶点在弯曲边缘下面(进一步沿屋顶上的方 向)突伸到该弯曲边缘的上方，图IIA中的常规瓦片与图IIB的窄瓦片 300相比具有更好的上边缘集水槽。 一方面，该常规瓦片100的集水槽的 作用随瓦片厚度而显著降低。—方面，中央瓦片102、 104的抵接下弯曲边缘150的密闭 以及下部角撑板180和上部角撑板180、 182的使用减少了雨水渗透。在 大雨和大风的条件下，当瓦片102、 104、 106、 108在结构上有缺陷、在 屋顶上的不正确放置或屋顶平台不平整时，雨水可穿透并行进至中央瓦 片102、 104的下翼缘142之后。这些水能够流向下瓦片108的上弯曲边 缘交汇处。在这种情况下，该截留的水能够回流到暴露的瓦片外表面或 者穿过该上弯曲边缘交汇处并被下瓦片108的上翼缘顶点140捕获。如 果在大量瓦片上弯曲边缘交汇处出现流向下翼缘142后面的渗透水的过 程，则在上翼缘弯曲边缘交汇处的截留水的数量会由于与在下行瓦片的 上弯曲边缘处的水结合而增加。可以根据瓦片厚度和屋顶角度而存在足 够数量的截留水，所述截留水能够淹没该下瓦片108的上翼缘顶点144 的水槽特征。通常，瓦片越薄并且屋顶越平坦，给定的瓦片设计将越容 易受影响。然而，通过提供角撑板182、 180和随附的特征，本发明克服 了这些问题。图9A-9D说明了瓦片200的多种实施方式，该瓦片提供了上翼缘顶点140的延伸部或者伸出水槽202以及对于弯曲边缘150的 上部分从下面进行覆盖的改进。在一个实施方式中，如图9A所示，上翼 缘顶点延伸部202为帆船形瓦片的一部分，在该上翼缘顶点延伸部202 处，瓦片200的上半部比下半部有更小的角度。这个更小的角度包括主 表面130的上部角度和翼缘140、 142的角度。在另一个实施方式中，如 图9B所示，上翼缘顶点延伸部210是由于上翼缘140被拉平而成，从而 与其主表面130形成更大的角度。与不带有延伸部210的下翼缘142相 比，带有延伸部210的上翼缘140更大并覆盖屋顶120的更大区域。在 另一个实施方式中，如图9C所示，上翼缘顶点延伸部220是由于当上翼 缘从主表面130伸出时具有更大弧度的上翼缘140。与不带有延伸部220 的下翼缘142相比，带有延伸部220的上翼缘140更大并覆盖屋顶120 的更大区域。在又一实施方式中，如图9D所示，上翼缘延伸部230是由 于拉长翼缘顶点232而形成。这可以来自于附加质量和/或翼缘顶点144 的延伸变形。图9E说明了用于对比的不带有改进的上边缘集水槽的瓦片 实施方式。图9F说明了与图9E相同的借助于瓦片布置而带有改进的上 边缘集水槽的瓦片。在图9A-9F中，上端图形为单个瓦片的俯视图，中 间图形为带有上部和底部瓦片的三个瓦片的垂直剖面(屋顶的底部至顶 部)的侧视图；下端图形为该中间图形的立体图。为降低如前所述将^f皮水淹没的上翼缘顶点144的易损性， 每个瓦片102、 104、 106、 108的中部与上翼缘顶点144之间的距离能够 被形成为比瓦片中部与下翼缘顶点146之间的距离更长。当与不带有伸 出的水槽的瓦片实施方式相比时，在随后描述的伸出的水槽瓦片中的上 翼缘顶点144位于相对于设置在上方的中央瓦片102、 104的抵接上翼缘 弯曲边缘150在屋脊线向上更高的位置处。使上翼缘顶点144伸出的方 法可釆用例如四种不同的形式，所有这些形式不影响美观、完成后的外 观、风阻、或者瓦片系统的风特性。图9F未使用如上所述的在该相对定 位方面有改进的改良瓦片，因为这依赖于不同瓦片的布置，尽管美观性 和风阻被改变了。与主菱形表面和翼缘的下角度相比，图9A的实施方式包括主菱形表面和翼缘的更小的上角度。与带有主表面的下翼缘的角度
相比，图9B的实施方式包括带有主表面的上翼缘的更大的角度。与从主 表面伸出的下翼缘的弧度相比，图9C的实施方式包括从主表面伸出的上 翼缘的更大的半径。图9D的实施方式包括添加质量和/或在垂直于屋脊 线的方向上的上翼缘的顶点的常规变形。本领域技术人员应该理解可结 合使用这些方法。图9F显示了这样一种实施方式，即能够被用于通过更 低地布置一水平行瓦片在它下面的瓦片行上来提供延伸水槽。顶部瓦片 106的末端146在中央瓦片102、 104上^皮布置得比正常的瓦片更低，这 使得末端146突伸。该突伸的末端(突伸底部边缘末端顶点)具有不同 的美感并降低了风阻。这种类型的布置可以被用于将瓦片装配和调整到 紧密的竖直空间中。 —方面，瓦片边缘可以以在边缘之间以及边缘与主表面之 间具有非常小的空间的紧密装配构造来与主表面接合在一起。上搭接和 下搭接翼缘提供了双排的结构支撑件。这个支撑结构以及瓦片组件的紧 密装配提供了能够经受住重量负载的屋顶系统。另一方面，瓦片组件IIO，如此处的描述，能够利用厚的材 料如粘土和水泥制成，并且也可以利用薄材料例如金属和复合材料制成。 本领域技术人员应当了解用于瓦片组件110的瓦片100、 102、 104、 106、 108可以包括多种材料，使得在挑选屋顶材料和特性时有更多选择，例如 瓦片系统的重量以及带有雪负栽的瓦片系统的重量。此外，瓦片組件IIO 中的薄和厚瓦片100、 102、 104、 106、 108在同一屋顶120上能够被布 置的彼此紧挨着。再一方面，这个紧密装配特征可以以耐余火的方式为屋顶 120提供额外的保护，这归因于瓦片组件110的瓦片102、 104、 106、 108 的紧密装配组件。下搭接和上搭接的翼缘结构支撑特征在有雪和屋顶维 修的条件下提供了耐负重性。可以通过在安装瓦片和瓦片组件时使用条 板190来进一步增强该耐负重性。图13说明了用于多行瓦片的带有条板190的瓦片组装的立体图，同时这些条板190具有预先安装到适当高度的紧固件。在一个实施方式中，可模制保温体以装配在多个瓦片之下， 从而形成瓦片组件(带有或不带有嵌入的条板)，同时组件被附接于子屋 顶(subroof)。该组件可紧密装配在一起，以提供节省安装工时的保温屋 顶。在一实施方式中，瓦片可具有通过各种制造技术嵌入瓦片 中或包覆于瓦片上的太阳能电池。在这些瓦片中，导线将就位以从太阳 能电池连接至弯曲边缘。该弯曲边缘导线将连接至电连接件，该电连接 件又将电能传送到条板上。该条板将嵌有导线，该导线又使瓦片连接到 用电装置。尽管参照本发明的特定实施方式进行了上述描述，然而可 以理解，在不脱离本发明的精神的情况下，可以作出许多修改。 一些例 子中，基于美观的原因，这些修改可以表现为改变瓦片形状以制作包含 多重瓦片的图案。所附权利要求旨在覆盖落入本发明的真正范围和精神 内的这种4务改。当前所披露的实施方式无论在各个方面均是说明性的而非 限制的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述描述来表示，因而落 入与权利要求等效的含义和范围内的所有改变都将被包含于其内。
权利要求
1、用于安装在屋顶上的瓦片组件，该瓦片组件包括多个瓦片，所述多个瓦片具有包括上部竖直顶点和下部竖直顶点以及左侧横向顶点和右侧横向顶点的主表面；至少两个上翼缘，所述至少两个上翼缘在所述上部竖直顶点和所述两个横向顶点之间从所述主表面沿外周延伸；至少两个下翼缘，所述至少两个下翼缘在所述下部竖直顶点和所述两个横向顶点之间从所述主表面沿外周延伸；位于每个瓦片的所述横向顶点处的至少两个弯曲边缘，其中，每个所述弯曲边缘由所述上翼缘和所述下翼缘的过渡边缘以及所述主表面的邻接部分限定；其中，所述多个瓦片包括被定位成在其相邻弯曲边缘处抵接的左侧中央瓦片和右侧中央瓦片；其中，所述多个瓦片包括上瓦片，所述上瓦片被定位成使所述上瓦片的两个下翼缘与所述左侧中央瓦片和所述右侧中央瓦片的两个相邻上翼缘搭接；以及其中，所述多个瓦片包括下瓦片，所述下瓦片被定位成使所述下瓦片的两个上翼缘位于所述两个中央瓦片的两个相邻下翼缘的下面。
2、 如权利要求l所述的瓦片组件，其中，所述瓦片组件适合于安装 在从屋顶的屋脊线向下倾斜的平面内延伸的屋顶上，以及当所述瓦片组 件被大量安装在所述屋顶上时，限定了菱形图案的屋顶。
3、 如权利要求l所述的瓦片组件，其中，每个瓦片具有相同的构造， 并且其中，每个瓦片具有布置在几乎与所述屋顶的屋顶平面平行的平面 中的、总体上为菱形的主表面。
4、 如权利要求l所述的瓦片组件，其中，每个瓦片的所述上部竖直 顶点和所述下部竖直顶点沿几乎垂直于所述屋顶的屋脊线的轴线分隔 开，以及所述左侧横向顶点和所述右侧横向顶点沿几乎平行于所述屋脊线的轴线分隔开。
5、 如权利要求l所述的瓦片组件，其中，上翼缘从所述主表面以钝 角向上向外延伸，并包括平行于所述主表面的外边缘和在所述外边缘与 所述主表面之间延伸的过渡边缘，以及其中，所述上翼缘边缘在上翼缘 顶点处接合。
6、 如权利要求l所述的瓦片组件，其中，所述下翼缘从所述主表面 以钝角向下向外延伸，并包括平行于所述主表面的外边缘和在所述外边 缘与所述主表面之间延伸的过渡边缘，以及其中，所述下翼缘边缘在下 翼缘顶点处接合。
7、 如权利要求5所述的瓦片组件，其中，所述翼缘中的每一个相对 于所述主表面倾斜的钝角约为135度。
8、 如权利要求5所述的瓦片组件，其中，所述翼缘中的每一个相对 所述主表面倾斜的钝角在大约120度至大约160度的范围内。
9、 如权利要求l所述的瓦片组件，其中，每个弯曲边缘在总体上垂 直于所述主表面的平面内延伸。
10、 如权利要求1所述的瓦片组件，其中，所述上翼缘和所述下翼 缘的所述过渡边缘经由来自所述主表面的圆弧化区域弯曲，以便沿相反 的基本上平行的方向延伸，从而提供一个弯曲的构造。
11、 如权利要求1所述的瓦片组件，其中，所述瓦片中的每一个包 括位于所述瓦片的上翼缘中的每一个上在过渡边缘中的凹口 。
12、 如权利要求1所述的瓦片组件，还包括多个钉子紧固件，每个 钉子紧固件具有钉头和从所述钉头延伸的钉杆，其中，所述瓦片中的每 一个包括位于所述瓦片的上翼缘中的每一个上在过渡边缘中的凹口，所 述凹口垂直于所述屋顶平面延伸并且有用于接收所述钉杆的尺寸，以及 其中，至少所述中央瓦片通过使所述钉子紧固件穿过所述中央瓦片的所 述上翼缘中的凹口而被固定到所述屋顶上。
13、 如权利要求12所述的瓦片组件，其中，所述钉子紧固件包括双 头钉。
14、 如权利要求1所述的瓦片组件，还包括不透水材料制成的下部 角撑板，所述下部角撑板的形状被加工成适于装配在所述中央瓦片的所 述相邻下翼缘的所述过渡边缘下面，并且位于所述下部瓦片的所述上翼 缘顶点上面。
15、 一种用于菱形图案的屋顶的瓦片组件，该瓦片组件用于安装在 从屋脊线向下倾斜的平面中延伸的屋顶上，所述瓦片组件包括左侧中央瓦片和右侧中央瓦片两个瓦片，每个瓦片具有被布置在与所述屋顶平面平行的平面中的总体上菱形的主表 面，并具有沿垂直于所述屋脊线的轴线分隔开的上部竖直顶点和下部竖 直顶点以及沿平行于所述屋脊线的轴线分隔开的左侧横向顶点和右侧横 向顶点，两个上翼缘，所述两个上翼缘在所述瓦片的上部竖直顶点和所 述瓦片的两个横向顶点之间沿所述主表面的外周延伸，所述上翼缘中的 每一个从所述主表面以钝角向上向外延伸，并具有平行于所述主表面的 外边缘以及在所述外边缘与所述主表面之间延伸的过渡边缘，所述上翼 缘边缘在上翼缘顶点处接合，两个下翼缘，所述两个下翼缘在所述瓦片的下部竖直顶点和所 述瓦片的两个横向顶点之间沿所述主表面的外周延伸，所述下翼缘从所 述主表面以钝角向下向外延伸，并具有平行于所述主表面的外边缘以及 在所述外边缘与所述主表面之间延伸的过渡边缘，所述下翼缘边缘在下 翼缘顶点处接合，以及位于每个瓦片的所述两个横向顶点处的两个弯曲边缘，每个弯 曲边缘由所述上翼缘和下翼缘的过渡边缘以及所述主表面的邻接部分限 定，每个弯曲边缘在总体上垂直于所述主表面的平面中延伸，上瓦片，所述上瓦片具有与所述中央瓦片中的每一个相同的构造， 所述上瓦片被布置成使所述上瓦片的两个下翼缘与所述两个中央瓦片的两个相邻上翼缘搭接；以及下瓦片，所述下瓦片具有与所述中央瓦片中的每一个相同的构造， 所述下瓦片净皮定位成使所述下瓦片的两个上翼缘位于所述两个中央瓦片 的两个相邻下翼缘下面。
16、 一种瓦片，该瓦片包括总体上为菱形的主表面，所述主表面具有沿竖直轴线分隔开的上部 竖直顶点和下部竖直顶点以及沿水平轴线分隔开的左侧横向顶点和右侧 才黄向顶点，两个上翼缘，所述两个上翼缘在所述瓦片的上部顶点和所述瓦片的 横向顶点之间沿所述主表面的外周延伸，所述上翼缘中的每一个从所述 主表面以钝角向上向外延伸，并具有平行于所述主表面的外边缘以及在 所述外边缘与所述主表面之间延伸的过渡边缘，所述上翼缘在上翼缘顶 点处接合，两个下翼缘，所述两个下翼缘在所述瓦片的下部顶点和所述瓦片的 横向顶点之间沿所述主表面的外周延伸，所述下翼缘从所述主表面以钝 角向下向外延伸，并具有平行于所述主表面的外边缘以及在所述外边缘 与所述主表面之间延伸的过渡边缘，所述下翼缘在下翼缘顶点处接合， 以及位于每个瓦片的所述两个横向顶点处的两个弯曲边缘，每个弯曲边 缘由所述上翼缘和下翼缘的过渡边缘以及所述主表面的邻接部分限定， 每个弯曲边缘在总体上垂直于所述主表面的平面中延伸，两个凹口，每个凹口位于每个上翼缘上限定所述弯曲边缘的区域中。
全文摘要
具有多个瓦片的瓦片组件适于以互锁和重复的方式接合。多个瓦片组件能够彼此接合以形成屋顶。每个瓦片组件包括并排布置的左侧中央瓦片和右侧中央瓦片。每个瓦片具有总体上为菱形的、具有竖直分隔开的上部顶点和下部顶点以及横向分隔开的横向顶点的主表面。两个上翼缘从该主表面沿上边缘向上向外延伸并在上翼缘顶点处接合。每个中央瓦片包括两个下翼缘，该两个下翼缘从该主表面沿下边缘向上向外延伸。该瓦片组件包括具有相同构造的上瓦片和下瓦片。上瓦片装配在两个中央瓦片的相邻上翼缘的上方，以及下瓦片装配在两个中央瓦片的相邻下翼缘的下面。
文档编号E04D1/00GK101479434SQ200780024276
公开日2009年7月8日 申请日期2007年4月12日 优先权日2006年4月28日
发明者库尔特·J·克雷默 申请人:库尔特·J·克雷默