AT503951A4 - Beschlag zum lösbaren verbinden eines teiles an einem holzbauteil - Google Patents

Description

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Sihga

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Beschlag zum lösbaren Verbinden eines Teiles an einem Holzbauteil.

Die EP 765130 B1, die DE 10227661 B3 und die DE 2005020824 U1 zeigen Verbindungsbeschläge vor allem für die T-Verbindung von Balken, wobei am ersten der beiden zu verbindenden Holzbauteile mittels Schrauben oder Nägeln ein flächiger erster Beschlagteil befestigt ist, welcher von einem Rand her durch einen Schlitz unterbrochen ist, wobei die dem ersten Holzbauteil zugewandten, an den Schlitz angrenzenden Flächen zum darunter liegenden Holzbauteil einen Abstand aufweisen und wobei am zweiten Holzbauteil ein zweiter Beschlagteil befestigt ist, welcher bei geschlossener Verbindung normal zur Fläche des ersten Beschlagteils durch den Schlitz am ersten Beschlagteil ragt und an der dem zweiten Holzbauteil abgewandten Seite des ersten Beschlagteiles mit einem verbreiterten Bereich anliegt.

Die Verbindung hält gegen alle Relativkräfte zwischen den beiden Holzbauteilen, mit Ausnahme jener, welche den zweiten Holzbauteil gegenüber dem ersten Holzbauteil parallel zu jener Richtung zu welcher der Schlitz am flächigen Befestigungsteil hin offen ist, zu bewegen trachten. Besonderst gut hält die Verbindung gegen Relativkräfte in dazu entgegengesetzter Richtung und auch gegen Relativkräfte welche die beiden Holzbauteile in der zur Ebene des flächigen ersten Beschlagteiles normalen Richtung voneinander weg zu bewegen trachten.

Wenn man erreichen will, dass die derart miteinander zu verbindenden Holzbauteile an den miteinander zu verbindenden Außenflüchen aneinander anliegen, ordnet man den flächigen ersten Befestigungsteil in einer eingefrästen Vertiefung am ersten Holzbauteil an.

Relativkräfte, zwischen den beiden Holzbauteilen, welche bewirken, dass der zweite Holzbauteil parallel zur Ebene des flächigen Befestigungsteiles gegen den Grund des Schlitzes am Befestigungsteil gedrückt wird, werden im Idealfall durch Haftreibung des flächigen Befestigungsteiles am ersten Holzbauteil in den ersten Holzbauteil eingeleitet. Zu dieser Haftreibung kommt es, weil der flächige Befestigungsteil durch eine Mehrzahl von Schrauben oder Nägeln die diesen Befestigungsteil an Bohrungen durchdringen, gegen den ersten Holzbauteil gedrückt wird.

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Leider muss immer wieder festgestellt werden, dass diese Wirkung der Schrauben oder Nägel im Lauf der Zeit nachlässt und oft ganz verschwindet. Der Hauptgrund dafür dürfte im Schwind- und Quellverhalten des Holzes durch Trocknung und wechselnde Luftfeuchtigkeit liegen. Besagte Relativkräfte zwischen den beiden Holzbauteilen werden dann vom flächigen Befestigungsteil nur durch Scherspannungen an die Schrauben o-der Nägel übertragen und von diesen unter Biegebeanspruchung weiter auf den ersten Holzbauteil. Diese Belastungen der Schrauben bzw. Nägel sind ungünstig, sie können ein kriechendes Nachgeben, im ungünstigsten Fall ein Ausreißen der gesamten Befestigung bewirken.

Die DE 202 18 592 U1 zeigt einen aus zwei Platten mit gleicher, etwa rechteckförmiger Außenkontur bestehenden Beschlag für die T-Verbindung zweier Holzbalken, wobei an den beiden einander zugewandten Flächen der beiden Balken jeweils ein Beschlagteil mittels Schrauben oder Nägeln befestigt ist. Ein Beschlagteil weist einen V-förmig sich verengenden Schlitz auf, dessen Querschnittsfläche nicht rechteckig ist, sondern sich schwalbenschwanzartig vom zweiten Beschlagteil weg erweitert. Der zweite Beschlagteil ist mit einer gegengleich geformten Erhebung versehen. Die Verbindung wird geschlossen indem Schlitz und Erhebung durch eine flächenparallele Relativbewegung ineinandergeschoben werden. Durch die große und keilförmige Ausbildung der zusammengehörigen Verbindungsflächen beider Beschlagteile wird die Belastung sehr gut auf alle Schrauben bzw. Nägel verteilt und es kommt daher nicht so leicht zu dem oben beschriebenen Versagen. Nachteilig an dieser Verbindungsmethode ist, dass nicht nur an einem Holzbauteil sondern an beiden Holzbauteilen großflächige Beschlagteile erforderlich sind und dass sie gegen Relativkräfte, welche von der optimalen Belastungsrichtung abweichen, insbesondere gegen solche, welche die beiden Holzbauteile voneinander weg zu ziehen trachten, nicht gut hält.

Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, einen Beschlag zur Verfügung zu stellen, der wie die Eingangs erwähnten Beschläge zum Verbinden eines Bauteils mit einem Holzbauteil dient, wobei am Holzbauteil mittels Schrauben oder Nägeln ein flächiger erster Beschlagteil befestigt ist, dessen Fläche durch einen zu einem Rand hin offenen Schlitz durchbrochen ist, wobei die dem Holzbauteil zugewandten Flächen dieses Beschlagteils in dem an den Schlitz angrenzenden Bereich zum Holzbauteil einen Abstand aufweisen, wobei an dem mit dem Holzbauteil zu befestigenden Teil ein zweiter Beschlagteil befestigt ist, welcher normal zur Fläche des ersten Beschlagteils durch dessen Schlitz ragt

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Sihga und mit einem verbreiterten Bereich an dessen dem Holzbauteil zugewandten Seite anliegt. Gegenüber den bekannten derartigen Beschlägen soll der neue Beschlag dahingehend verbessert sein, dass Kräfte, welche parallel zur Ebene des flächigen Befestigungsteiles zur Grundfläche des Schlitzes hin ausgerichtet auf die Randflächen des Schlitzes einwirken, zuverlässiger ohne Schaden in den Holzbauteil eingeleitet werden.

Zum Lösen der Aufgabe wird von einem flächigen Befestigungsteil der eingangs genannten Art ausgegangen, welcher in eine Ausnehmung am Holzbauteil eingelegt und darin durch Befestigungselemente wie Schrauben, Nägel oder Ähnliches, welche durch Bohrungen im flächigen Befestigungsteil in den darunter liegenden Holzbauteil verlaufen, fixiert ist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest ein Teil jener stirnseitigen Flächenbereiche des flächigen Befestigungsteils, deren nach außen gerichtete Flächennormale eine Richtungskomponente aufweist die parallel zu der von der Schlitzöffnung zum Schlitzgrund liegenden Richtung liegt, flächig an einer Mantelfläche jener Ausnehmung am Holzbauteil anliegt, in welche der Befestigungsteil eingelegt ist und dass die normal zur Ebene des flächigen Befestigungsteils liegende Höhe der damit gebildeten Berührungsfläche zwischen flächigem Befestigungsteil und Holzbauteil ein mehrfaches der Stärke des flächigen Befestigungsteils in dem an den Schlitz angrenzenden Bereich ist.

Vorteile und sinnvolle Weiterentwicklungen werden an Hand von Zeichnungen von zwei Ausführungsformen veranschaulicht und erklärt:

Fig. 1: zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten flächigen Befestigungsteiles in Draufsicht.

Fig. 2: zeigt den flächigen Befestigungsteii von Fig. 1 einschließlich dem Holzbauteil 3 an dem er befestigt ist in einer seitlichen Schnittansicht, wobei die Schnittebene die Symmetrieebene des Befestigungsteiles ist.

Fig. 3: zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäß ausgebildeten flächigen Befestigungsteiles in Draufsicht.

Fig. 4: zeigt den flächigen Befestigungsteil 11 von Fig. 3 einschließlich dem Holzbauteil 3 und dem zum zweiten Bauteil gehörenden Befestigungsteil 2 in einer seitlichen Teilschnittansicht, wobei die Schnittebene die Symmetrieebene des flächigen Befestigungsteiles 11 ist.

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Die besagte Berührungsfläche des flächigen Befestigungsteiles mit dem Holzbauteil wird des weiteren kurz „stirnseitige Kraftübertragungsfläche“ genannt.

Wird eine Last vom zweiten Befestigungsteil 2 auf den flächigen Befestigungsteil 1,11 übertragen, wobei die Kraftrichtung vorwiegend parallel zu der von der Schlitzöffnung zum Schlitzgrund liegenden Richtung des Schlitzes 1.1, 11.1 liegt, so ist die Begrenzungsfläche 1.5, 11.5 des Schlitzes am Schlitzgrund jene Fläche des flächigen Befestigungsteiles 1,11 über welche Kraft vom zweiten Befestigungsteil 2 her eingeleitet wird.

Der flächige Befestigungsteil 1,11 liegt mit seiner Unterseite am Boden einer flachen Ausnehmung im Holzbauteil 3 an und ist dort durch - hier nicht dargestellte - Befestigungselemente wie Schrauben oder Nägel oder Ähnliches, welche durch die Bohrungen 1.2, 11.2 am Boden verlaufen verankert. Wenn aus irgend einem Grund diese Schrauben oder Nägel den flächigen Befestigungsteil 1,11 nicht sehr stark gegen den Grund der Ausnehmung am Holzbauteil 3 ziehen, so wird die besagte, vom zweiten Befestigungsteil 2 auf den flächigen Befestigungsteil 1 übertragene Kraft kaum über die Grundfläche der Ausnehmung am Holzbauteil 3 an diesen übertragen, sondern überwiegend über jenen Teil der Mantelfläche 3.2 der Ausnehmung am Holzbauteil 3, an dem die stirnseitige Kraftübertragungsfläche 1.6, 11.6 des flächigen Befestigungsteiles 1, 11 anliegt.

Die Befestigungsteile bestehen im Normalfall aus Stahl. Damit erfolgt die Lastübertragung vom zweiten Befestigungsteil 2 auf den flächigen Befestigungsteil 1,11 zwischen zwei Grenzflächen von aus Stahl bestehenden Körpern. Die Weiterleitung dieser Last vom flächigen Befestigungsteil 1,11 an den Holzbauteil 3 über die stirnseitige Kraftübertragungsfläche 1.6. 11.6 zu der Mantelfläche 3.2 erfolgt von einem Körper aus Stahl zu einem Körper aus Holz. Da Holz im elastischen wie im plastischen Bereich wesentlich weiniger steif bzw. weniger fest ist als Stahl, ist es sinnvoll, dass die Kraftübertragungsfläche vom flächigen Befestigungsteil 1, 11 an den Holzbauteil 3 vielfach größer ist als die Kraftübertragungsfläche zwischen den beiden Befestigungsteilen 2 und 1,11. Dem wird erfindungsgemäß Rechnung getragen, indem die in Fig. 2 und Fig. 4 als Abmessung H eingezeichnete Höhe der stirnseitigen Kraftübertragungsfläche 1.6, 11.6 mehr als das Doppelte der als Abmessung S eingezeichneten Stärke des flächigen Befestigungsteils 1, 11 in dem an den Schlitz 1.1, 11.1 angrenzenden Flächenbereich 1.4,11.4 ist.

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Sihga Würde man die beiden Abmessungen H und S etwa gleich bemessen, so müsste man dann wenn beiden Übertragungsflächen für etwa gleiche Last ausgelegt sind, die Breite der stirnseitigen Kraftübertragungsfläche des flächigen Befestigungsteiles 1, 11 an den Holzbauteil 3 sehr viel größer machen und diese Fläche möglichst zur Gänze normal zur Richtung des Schlitzes 1.1, 11.1 ausrichten, damit darüber Kraft unter möglichst gleichförmiger Spannungsverteilung übertragen werden kann. Es wäre also kaum möglich, die stirnseitige Kraftübertragungsfläche wie in den dargestellten Beispielen als Teilmantelfläche eines Kreiszylinders auszubilden, da c|ann der Durchmesser dieses Zylinders sehr störend groß gewählt werden müsste.

Die Ausbildung der Kraftübertragungsfläche 1.6, 11.6 als Teilmantelfläche eines Kreiszylinders birgt gegenüber anderen Formen den erheblichen Vorteil, dass die Gegenfläche 3,2 am Holzbauteil 3 als Mantelfläche einer einfachen geraden Bohrung mit Kreisflächenquerschnitt ausgebildet sein kann. Damit kann die zur Aufnahme eines flächigen Befestigungsteiles 1, 11 am Holzbauteil 3 erforderliche Ausnehmung durch Bohren hergestellt werden und braucht nicht gefräst zu werden. Bohren ist im Normalfall wesentlich einfacher und rascher durchführbar als Fräsen.

Wie bei den dargestellten Beispielen ausgeführt, ist es vorteilhaft, die stirnseitige Kraftübertragungsfläche 1.6, 11.6 des flächigen Befestigungsteiles, sowie die gegenüberliegende Fläche als Teilmantelflächen zweier in Schlitzrichtung parallel zueinander verschobener Kreiszylinder gleichen Durchmessers auszubilden, wobei sowohl der Durchmesser der beiden Kreiszylinder als auch der Abstand ihrer beiden Schnittlinien zueinander größer ist als die normal zur Schlitzrichtung liegende Breite des flächigen Befestigungsteiles. Am Holzbauteil 3 kann dann die erforderliche Ausnehmung für einen einzelnen flächigen Befestigungsteil durch zwei dazu komplementäre, sich in der Querschnittsfläche überlappende, parallel zueinander ausgerichtete Sacklochbohrungen gleichen, nicht all zu großen Durchmessers gebildet werden. Die Lage des mit ebenen Seitenflächen ausgebildeten flächigen Befestigungsteiles in dieser Ausnehmung ist dann bis auf zwei Schwenkmöglichkeiten um jeweils genau 180° schon allein durch die Form der Ausnehmung genau definiert.

Durch die Ausbildung des flächigen Befestigungsteiles 1, 11 mit ebenen Seitenflächen wird es für den Fall von sehr großen zu übertragenden Kräften besonders elegant möglich, mehrere Befestigungsteile 1,11 Seitenfläche an Seitenfläche aneinander anliegend nebeneinander anzuordnen. Am Holzbauteil müssen dann zwecks Bildung der passen-

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Sihga den Ausnehmung sich in der Querschnittsfläche entsprechend überlappende Sacklochbohrungen nicht nur in Schlitzrichtung hintereinander, sondern auch quer dazu nebeneinander gebohrt werden.

Der flächige Befestigungsteil 1 gemäß Fig. 1 und Fig. 2 wird am besten aus Stahl durch Gießen und/oder Fräsen und/oder Gesenkschmieden gebildet. Er füllt den durch seine Außenkontur umspannten Raum bis auf jene Bereiche, in denen aus funktionellen Gründen Ausnehmungen oder Bohrungen sein müssen aus. Er ist dadurch etwas schwer, kann aber ohne schwierige Überlegungen und Berechnungen ausreichend steif und fest dimensioniert werden.

Der flächige Befestigungsteil 11 gemäß Fig. 2 und 4 ist am besten durch Umformen eines Stahlbleches zu bilden. Die stirnseitige Kraftübertragungsfläche 11.6 wird durch Aufbiegen einer einfassenden Wand 11.61 aus der Grundfläche gebildet. Die den Schlitz 11.1 einfassenden Flächenbereiche 11.4 sind über eine verbindende, von der Grundfläche normal abstehende Wand mit der Grundfläche verbunden. Die richtige Bemessung des derart ausgebildeten Befestigungsteiles 11 erfordert einiges an Überlegungen und Versuchen hinsichtlich Statik und Herstellungsvorgängen, führt aber unter der Randbedingung, dass es sich um einen in großer Stückzahl herzustellenden Teil handelt, letztendlich zu geringeren Kosten als bei einer Bauweise entsprechend Fig. 1 und Fig. 2.

In dem in Fig. 4 dargestellten Beispiel ist der Befestigungsteil 2 über den die Verbindung zu dem am Holzbauteil 3 zu befestigenden Teil gebildet wird, eine Schraube deren Kopf 2.1 im Raum 11.3 zwischen den an den Schlitz 11.1 angrenzenden Flächenbereichen 11.4 und dem Holzbauteil 3 liegt und mit seiner Kragenfläche an der dem Holzbauteil zugewandten Seite der Flächenbereiche 11.4 anliegt. Der mit einem Gewinde versehene Längsteil 2.3 der Schraube erstreckt sich in den hier nicht dargestellten Bauteil, zu dessen Befestigung am Holzbauteil 3 der ganze Beschlag dient. Im vorliegenden Beispiel ist der Befestigungsteil 2 noch mit einem koaxial zwischen Kopf 2.1 und Längsteil 2.3 als Vierkantprofil ausgebildeten Anschlagteil 2.2 versehen, dessen Schlüsselweite der Breite des Schlitzes 11.1 entspricht. Dadurch ist der als Schraube ausgeführte Befestigungsteil 2 nicht mehr drehbar, sobald er mit dem flächigen Befestigungsteil 11 in Eingriff ist.

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Die Bauweise des flächigen Befestigungsteiles 1,11 lässt natürlich eine große Vielzahl anderer Ausführungsformen des zweiten Befestigungsteiles 2 zu. Neben der erforderlichen Festigkeit ist zwingend erforderlich, dass der Befestigungsteil 2 an der Seite des Holzbauteiles 3 einen Kopf aufweist, welcher breiter ist als der Schlitz 1.1, 11.1 und dass an diesen ein Bereich folgt, welcher weniger oder gleich breit ist wie dieser Schlitz.

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Claims (9)

1. ·· ·· · ·· ···· ·· ······· · ·· • · · · · ··· ··· · · • · · · · · · · ··· • · · · f · · · « Sihga Patentansprüche 1. Beschlag zum Verbinden eines Bauteils mit einem Holzbauteil, wobei am Grunde einer Ausnehmung am Holzbauteil mittels Schrauben, Nägeln oder Ähnlichem ein flächiger erster Beschlagteil befestigt ist, dessen Fläche durch einen zu einem Rand hin offenen Schlitz durchbrochen ist, wobei die dem Holzbauteil zugewandten Flächen dieses Beschlagteils in den an den Schlitz angrenzenden Bereichen zum Holzbauteil einen Abstand aufweisen, wobei an dem mit dem Holzbauteil zu befestigenden Teil ein zweiter Beschlagteil befestigt ist, welcher normal zur Fläche des ersten Beschlagteils durch dessen Schlitz ragt und mit einem verbreiterten Bereich an dessen dem Holzbauteil zugewandten Seite anliegt, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Teil jener stirnseitigen Flächenbereiche des flächigen Befestigungsteils (1, 11) deren nach außen gerichtete Flächennormale eine Richtungskomponente aufweist die bezüglich des Schlitzes (1.1, 11.1) parallel zu der von der Schlitzöffnung zum Schlitzgrund liegenden Richtung liegt, flächig an einer Mantelfläche (3.2) der Ausnehmung am Holzbauteil (3) anliegt und dass die normal zur Ebene des flächigen Befestigungsteils (1, 11) liegende Höhe (H) der damit gebildeten stirnseitigen Kraftübertragungsfläche (1.6, 11.6) zwischen flächigem Befestigungsteil und Holzbauteil ein mehrfaches der Stärke (S) des flächigen Befestigungsteils in den an den Schlitz (1.1,11.1) angrenzenden Flächenbereichen ist.
2. 2. Beschlag nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe (H) mindestens doppelt so viel ist wie die Stärke (S).
3. 3. Beschlag nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die stirnseitige Kraftübertragungsfläche (1.6,11.6) Teilmantelfläche eines Kreiszylinders ist.
4. 4. Beschlag nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die normal zur Richtung des Schlitzes (1.1,11.1) ausgerichtete Breite des flächigen Befestigungsteiles (1,11) kleiner ist als der Durchmesser des Kreiszylinders.
5. 5. Beschlag nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die der Kraftübertragungsfläche (1.6, 11.6) gegenüberliegende Außenkontur des flächigen Befestigungsteiles (1, 11) Teilmantelfläche eines zweiten parallel zum ersten Kreiszylinder angeordneten Kreiszylinders gleichen Durchmesser ist, wobei die beiden gegenüberliegenden Teilmantelflächen gegenüber Teilmantelflächen eines einzi- Seite 8 • · • · • · • φ ···· φφ • · · 4 ΦΦΦ ··· · Sihga gen Zylinders parallel zur Richtung des Schlitzes (1.1, 11.1) auseinander verschoben sind.
6. 6. Beschlag nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die normal zur Richtung des Schlitzes (1.1,11.1) ausgerichtete Breite des flächigen Befestigungsteiles (1, 11) kleiner oder gleich dem Abstand der beiden Schnittlinien der beiden Zylindermantelflächen ist.
7. 7. Beschlag nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenflächen des flächigen Beschlagteiles (1, 11) als parallel zur Symmetrieebene des Schlitzes (1.1, 11.1) ausgerichtete Flächen ausgebildet sind.
8. 8. Beschlag nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass er gemeinsam mit gleichartigen Beschlägen an einem Holzbauteil angeordnet ist, wobei die flächigen Beschlagteile (1, 11) Seitenfläche an Seitenfläche in einer gemeinsamen Ausnehmung am Hoizbauteil (3) aneinander anliegend angeordnet sind und wobei die gemeinsame Ausnehmung als eine Mehrzahl von einander in der Querschnittsfläche überlappenden Sacklochbohrungen gleichen Durchmessers gebildet ist.
9. 9. Beschlag nach einem der bisherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der flächige Befestigungsteil (11) durch Umformen eines Stahlbleches gebildet ist, wozu die stirnseitige Kraftübertragungsfläche (11.6) durch Aufbiegen einer einfassenden Wand (11.61) aus der Grundfläche ausgebildet ist. Seite 9