AT506192B1 - Verbindungselement - Google Patents

Description

österreichisches Patentamt AT506192 B1 2011-01-15

Beschreibung

PLATTE ZUM VERBINDEN ZWEIER BAUTEILE

[0001] Die Erfindung betrifft eine an einer Stirn- oder Seitenfläche eines ersten Bauteils befestigte Platte nach dem Oberbegriff des Anspruches 1, mit welcher Platte das erste Bauteil mittels weiterer Einrichtungen, z. B. mittels einer Gewindverbindung, mit einem zweiten Bauteil verbindbar ist, wobei die Platte durchgehende Bohrungen mit Senkloch für die Aufnahme von Befestigungsschrauben aufweist, wobei die Bohrungen in Bezug auf eine Achse, welche in Dickenrichtung schräg verläuft, schräg angeordnet sind. Die erfindungsgemäße Platte dient zur Verbindung zweier Bauteile, beispielsweise zweier Holzbalken oder einer Holzsäule mit einem Betonfundament.

[0002] Zur Verbindung zweier Balken, oder auch von Balken auf Fundamenten (mit sogenannten Stützenfüßen) sind zahlreiche Systeme bekannt. Meist wird jedoch die direkte Verbindung eines Stirnholzbereiches derart umgangen, dass Blechformteile eingesetzt werden, die den Holzbalken ganz oder teilweise im Endbereich umhüllen und somit die Verschraubung in der Seitenfläche des Balkens möglich ist. Derartige Teile sind erstens aufwendig zu fertigen, bzw. auch die Erscheinung der Verbindung wirkt eher unschön. Um eine Verbindung an der Stirnseite des Balkens zu ermöglichen, ist es notwendig die Schrauben oder Nägel unter annähernd 45° ein zu schrauben, um eine optimale Auszugsfestigkeit und Tragfähigkeit zu gewährleisten, da parallel zur Faserrichtung im Holz eingebrachte kraftschlüssige Verbindungen nur geringe Festigkeiten aufweisen.

[0003] Derartige Bauteile sind beispielsweise aus der DE 198 43 293 C2, der EP 11 22 372 A2, der AT 503 129 B1 oder der DE 201 03 856 U1 bekannt. Hierbei ist es möglich, mit Verbindungselementen verdeckte Lösungen zu realisieren. Die Verbindungselemente werden dazu in einem, in beiden oder auch in keinem Teil der Verbindungspartner versenkt. Auf einer Seite werden diese mit Schrauben, Nägeln oder anderen geeigneten stiftförmigen Verbindungselementen verbunden. Diese Seite bildet beispielsweise den Stirnbereich eines Balkens. Im Verbindungselement ist entweder zumindest ein Gewinde, bevorzugt in metrischer Gewindeform angebracht, wodurch mittels einer Gewindestange und einer Mutter die Querseite eines Balkens befestigt werden kann. Ebenso kann eine Gewindestange mit einem Betonfundament verbunden werden.

[0004] Eine weitere Möglichkeit ist, an beiden Teilen neben den Befestigungselementen mittels Schrauben oder Nägel auch formschlüssige Verbindungselemente anzubringen, und die beiden zusammen passenden Verbindungselemente somit als Einhängesystem auszuführen.

[0005] Bei den bekannten Verbindungselementen ist zwar gelöst, dass die Schrauben oder Nägel unter annähernd 45° im Stirnholzbereich eingebracht werden, jedoch ist durch die Dimensionierung der Verbindungselemente und die Art der Anordnung der Schrauben eine relativ geringe Anzahl an Schrauben möglich. Weiters ist bei der in der AT 503129 B1 dargestellten Lösung nachteilig, dass die Bohrung im Stirnholz mit handelsüblichen Bohrmaschinen nur für kleinere Durchmesser möglich ist und somit der Durchmesser des Verbindungselements und damit der Schraubenanzahl und somit der Auszugs- und Tragfestigkeit limitiert ist. Speziell der Teil aus AT 503 129 B1 ist aufwendig zu bearbeiten, da in der Zylinderfläche ein Großteil durch spanende Bearbeitung ausgearbeitet werden muss, um entsprechenden Platz für die Schraubenbohrungen zu haben. Dadurch wird der Teil als solches aber auch mechanisch geschwächt. Durch den limitierten Platzbedarf können meist nur 4 bzw. maximal 8 nach außen laufende Schrauben angebracht werden.

[0006] Bei den Lösungen, wo Schrauben von außen kegelförmig nach innen geführt werden, besteht zwar mehr Platz für die Schraubenköpfe, da diese jedoch kegelförmig zu einem Mittelpunkt zusammenlaufen, ist auch hier wiederum nur eine bestimmte Anzahl an Schrauben möglich. Weiters weisen nur nach innen oder nur nach außen verlaufende Schrauben in der bekannten Anordnung eine geringe Torsionssteifigkeit der Verbindung auf, da diese auf einen 1/10 österreichisches Patentamt AT506192B1 2011-01-15

Mittelpunkt zusammenlaufen oder nahezu aus einem Punkt weglaufen, sich die Schraubenlinien somit in einem Punkt, der Kegelspitze, aus der Verlängerung der Schrauben treffen. Wenn die Schrauben von außen nach innen laufen, wie beispielsweise in der DE 198 43 293 C2 dargestellt, schneiden sich die gedachten Verlängerungen der Schrauben im Holzbalken ebenso entlang einer Geraden, oder bei kreisförmiger Anordnung in einem Punkt.

[0007] Bekannte Verbindungselemente haben erstens einen hohen Herstellaufwand, weiters sind diese hinsichtlich Montageaufwand durch Sacklochbohrungen im Stirnholz nachteilig. Ebenso findet nur eine beschränkte Anzahl an Schrauben Platz.

[0008] Somit ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verbindungselement zu entwickeln, welches diese Nachteile der bestehenden Lösungen vermeidet.

[0009] Diese Aufgabe wird durch ein Verbindungselement gelöst, welches die technischen Merkmale von Anspruch 1 aufweist.

[0010] Gemäß der Erfindung zeichnet sich die an einer Stirn- oder Seitenfläche eines ersten Bauteils befestigte Platte, mit der das erste Bauteil mittels weiterer Einrichtungen z. B. mittels einer Gewindverbindung, mit einem zweiten Bauteil verbindbar ist, wobei die Platte durchgehende Bohrungen mit Senkloch für die Aufnahme von Befestigungsschrauben aufweist, wobei die Bohrungen in Bezug auf eine Achse, welche in Dickenrichtung schräg verläuft, schräg angeordnet sind, dadurch aus, dass die Bohrungen windschief verlaufen, d. h. in mehreren unterschiedlichen Richtungen schräg zueinander verlaufen dergestalt, dass die in den Bohrungen aufgenommenen Befestigungsschrauben in unterschiedlichen Richtungen überkreuzend angeordnet sind.

[0011] Vorteilhafte Weiterentwicklungen sind Gegenstand der weiteren abhängigen Ansprüche.

[0012] Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren näher erläutert. Darin zeigt: [0013] Fig. 1: Die Schrägansicht eines Verbindungselements (10) mit zylindrischem Grundkör per (11) und ins Stirnholz ragenden Rings (12) mit von innen nach außen verlaufenden Schrauben (30) und 16 Verschraubungsmöglichkeiten. Die Schrauben (30) werden im Kopfbereich versenkt und diese Schraubenversenkung ist als Bereich (13) dargestellt. Die Löcher (20) für die Schrauben (30) oder Nägel (30) oder anderen Befestigungselemente (30) sind im Bauteil (10) bereits eingebracht. Die zu verbindenden Holzbalken sind als Elemente (40) dargestellt. Innen bedeutet in der Beschreibung zur Mitte des Holzbalkens (40) hin, während nach außen zur Mantelfläche des zu verbindenden Teils bedeutet.

[0014] Fig. 2: Das Verbindungselement (10) wie in Figur 1 von oben dargestellt [0015] Fig. 3: selbiges Verbindungselement (10) mit dazugehörenden Schrauben (30) als

Schnittdarstellung A-A, sowie angedeutet ein zu verbindendener Balken (40) [0016] Fig. 4 : eine rechteckige Grundform, welche beispielsweise als ein Teil (10) eines Ein hängesystems verwendet wird in der Draufsicht [0017] Fig. 5: eine Schnittdarstellung der in Figur 4 dargestellten Verbindungselements (10) [0018] Fig. 6: ein Verbindungselement (10) welches als Stützenfuß ausgeführt ist.

[0019] Fig. 7: ein Verbindungsteil (10) mit sowohl von außen nach innen, wie auch von innen nach außen verlaufender, sich windschief überkreuzender Verschraubungsmöglichkeit.

[0020] Mit der vorliegenden Erfindung eines Verbindungsteils (10) mit sich windschief überkreuzenden Verschraubungen, ist es möglich wesentlich mehr Schrauben (30) anzuordnen und somit die übertragbaren Kräfte zu erhöhen und eine sichere Verbindung für mehrere Belastungsarten zu schaffen.

[0021] In der folgenden Beschreibung werden hauptsächlich Schrauben (30) als Befestigungsmöglichkeit erwähnt. Neben der Vielzahl an verfügbaren Schrauben, sind aber auch andere 2/10 österreichisches Patentamt AT506192 B1 2011-01-15

Verbindungsmöglichkeiten, wie verschiedene Nägel, Stifte, etc. mit der Erfindung abgedeckt. Zur besseren Verständlichkeit der Beschreibung werden die unterschiedlichen Befestigungsmöglichkeiten im Folgenden nicht mehr erwähnt.

[0022] Durch die windschiefe, sich überkreuzende Anordnung wird der verschraubte Raum, der sich durch eine gedachte Umhüllfläche der Schrauben (30) ergibt wesentlich gegenüber dem Kegel aus den bekannten Lösungen erhöht, was wiederum vorteilhaft auf die übertragbaren Kräfte wirkt.

[0023] Die Überkreuzung der Schrauben (30) oder Nägel (30) wird dadurch möglich, dass der Mittenabstand sich überkreuzender Schrauben (30) unterschiedlich ist und diese sich somit bei gleichem Eindrehwinkel nicht treffen, sondern windschief in den Grundkörper, bevorzugt die Stirnseite eines Holzbalkens (40) eingebracht sind.

[0024] Der Eindrehwinkel liegt bevorzugt zwischen 30 und 60°. Dieser Winkel kann für alle Befestigungselemente (30) im jeweiligen Verbindungselement (10) gleich sein, aber auch variieren.

[0025] Die Schraubenlöcher (20) am Verbindungsteil sind in zumindest zwei unterschiedlichen Abständen vom Mittelpunkt des Verbindungselements angebracht. Es können aber speziell bei Verbindungselementen (10) für größere Holzblockdimensionen beliebig viele Abstände und sich somit mehrfach windschief überkreuzende Befestigungsschrauben im Holz befinden.

[0026] Durch die sich windschief überkreuzenden Schrauben (30) können nicht nur insgesamt mehr Schrauben eingedreht werden, sondern auch die Verankerung der Schrauben im Holz (40) wird wesentlich verbessert.

[0027] Neben der reinen Zugbeanspruchung sind auch Querkraftverschraubungen, Stützenfüße oder Einhängesysteme mit dieser Befestigungsmöglichkeit eines Verbindungselements (10) sinnvoll möglich.

[0028] Durch die Ausgestaltung des Verbindungselements (10) als Ring (12) auf der Stirnholzseite und der Möglichkeit auf der Stirnholzseite nur einen Ring einzuschneiden ist jede beliebige Abmessung möglich.

[0029] Durch die Ausgestaltung als Ring (12) ist es auch möglich, trotz dass das Verbindungselement im Stirnholz eingebohrt ist um Querkräfte zu übertragen, die Verschraubung nicht nur nach außen, sondern auch nach innen zu realisieren.

[0030] Ebenso ist die Bearbeitung des Stirnbereichs eines Holzbalkens (40) mit wesentlich weniger Aufwand möglich. Eine Ringnut ist selbst bei größeren Durchmessern problemlos in die Stirnfläche eines Holzbalkens (40) einzuarbeiten. Die Sacklochbohrung auf der Gegenseite erfolgt meist in den Seitenflächen des Holzbalkens (40), welche durch die längs verlaufende Faser leichter zu bearbeiten ist und somit auch größere Durchmesser einfach und rasch hergestellt werden können.

[0031] Das erfindungsgemäße Verbindungselement (10) beruht auf der größeren Anzahl an Schrauben (30), die windschief sich überkreuzend eingebracht werden und wenn keine Querkräfte übertragen werden müssen, oder diese sehr gering sind, kann auf den Ringbereich (12) auch verzichtet werden. Dann ist das Verbindungselement (10) auf einer Seite nicht in den zu verbindenden Balken (40) einzuarbeiten.

[0032] Durch die Anordnung der Schrauben (30) ist es auch möglich bereits am Verbindungselement (10) weitere Verbindungselemente, wie beispielsweise eine metrische Gewindestange fix anzubringen, da diese beim Verschrauben des Verbindungselements im ersten Holzbalken (40) für das Einschrauben nicht störend wirkt.

[0033] Neben Gewindestangen sind auch formschlüssige Verbindungselemente für Einhängesysteme oder Krallen etc. zur Befestigung im Balken (40) möglich.

[0034] Die Grundgeometrie des Verbindungselements (10) ist bevorzugt ein Kreis, da ein Zylinder einerseits rasch und einfach herstellbar ist, aber auch die Bearbeitung der zu verbindenden 3/10 österreichisches Patentamt AT506192B1 2011-01-15

Balken (40) einfach möglich ist (Bohren, bzw. Ring einschneiden oder Ring einfräsen).

[0035] Selbstverständlich sind aber auch andere Grundgeometrien, wie rechteckig, oval oder jede andere Geometrie möglich. Auch hier ist der unterschiedliche Abstand der Schrauben (30) zum Mittelpunkt möglich, wodurch sich das erfindungsgemäße sich windschief überkreuzende Verschraubungsbild ergibt.

[0036] Eine rechteckige Grundgeometrie kann beispielsweise bei Einhängesystemen verwendet werden, und um hier im Stirnholzbereich entsprechend viele Schrauben (30) unter annähernd 45° in den Holzbalken zu drehen werden die Startpunkte der Schrauben entsprechend versetzt.

[0037] Es kann aber die Geometrie des Verbindungselementes (10) selbst derart ausgeführt sein, dass dieses mit einem zweiten Verbindungselement (10) eine formschlüssige Verbindung eingeht und damit als Einhängesystem verwendet wird. Eine derartige Geometrie kann beispielsweise trapezförmig oder dreieckig sein.

[0038] Da sich die Schrauben (30) im Holzbalken (40) windschief überkreuzen, ist es auch möglich Schrauben (30) nicht nur von außen kegelförmig nach innen, oder von innen nach außen verlaufen zu lassen, sondern die Bohrungen (20) im Verbindungselement (10) derart vorzusehen, dass sowohl Schrauben (30) von innen nach außen, wie auch von außen nach innen verlaufen und damit die effektiv verschraubte Kontaktfläche nochmals wesentlich zu vergrößern.

[0039] Selbstverständlich ist es auch möglich mehrere Verbindungsteile (10) parallel nebeneinander anzuordnen und sich windschief überkreuzend zu verschrauben. Durch die Erhöhung der Anzahl an Verbindungselementen (10) kann gleichzeitig die übertragbare Kraft entsprechend erhöht werden.

[0040] Die Anordnung der Elemente parallel ist hierzu beliebig möglich, so können diese übereinander, nebeneinander, versetzt und beliebig kombiniert eingesetzt werden.

[0041] Der Verbindungsteil (10) kann aus Stahl, Edelstahl, Aluminium oder anderen Leichtmetalllegierungen, sowie aus Kunststoff, insbesondere aus teilchen- oder faserverstärkten Kunststoffen hergestellt werden.

[0042] Speziell beim Einsatz von Kunststoff kann es sinnvoll sein, zusätzliche Einlegeteile aus Metall zu verwenden, um die Kriecheigenschaften von Kunststoff zu kompensieren.

[0043] Einerseits kann der Verbindungsteil (10) spanabhebend aus Vollmaterial hergestellt werden. Um die Schrauben (30) unter einem entsprechend optimalen Winkel zwischen 30 und 60°, vorzugsweise zwischen 40 und 50° eindrehen zu können.

[0044] Eine weitere Möglichkeit ist den Verbindungsteil (10) mittels Gießen, Druckguss oder bei Kunststoff mittels Spritzgießens herzustellen. Selbstverständlich können auch mehrere Möglichkeiten kombiniert werden.

[0045] Um die vorgesehenen Bohrungen (20) im Verbindungselement (10) entsprechend spanabhebend ausführen zu können, können diese ausgehend von V-förmigen Nuten (13), welche im Teil eingefräst sind, oder von gefrästen Bohransätzen (13) ausgehen. Die Bohransätze (13) dienen gleichzeitig dazu, dass die Schrauben- oder Nägelköpfe im eingedrehten Zustand versenkt sind.

[0046] Selbstverständlich ist das Verbindungselement (10) nicht nur in den beschriebenen Anwendungen im Holzbau einsetzbar, sondern bietet ebenso die beschriebenen Vorteile bei der Verbindung von zwei Kunststoffteilen.

[0047] Im Holzbau dient das Element (10) einerseits zur Verbindung zweier Balken (40), andererseits auch zur Verbindung eines Balkens (40) mit anderen Werkstoffen.

[0048] So wird bei einem Stützenfuß der Stirnbereich des Balkens (40) mit einem Betonfundament verbunden. Mit der metrischen Gewindestange oder mit den formschlüssigen Verbin- 4/10

Claims (23)

1. österreichisches Patentamt AT506192B1 2011-01-15 dungselementen ist auch die Verbindung des Holzbalkens (40) mit anderen Werkstoffen, speziell Metall oder Kunststoff möglich. Patentansprüche 1. An einer Stirn- oder Seitenfläche eines ersten Bauteils befestigte Platte, mit der das erste Bauteil mittels weiterer Einrichtungen z. B. mittels einer Gewindverbindung, mit einem zweiten Bauteil verbindbar ist, wobei die Platte durchgehende Bohrungen mit Senkloch für die Aufnahme von Befestigungsschrauben aufweist, wobei die Bohrungen in Bezug auf eine Achse, welche in Dickenrichtung schräg verläuft, schräg angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen windschief verlaufen, d. h. in mehreren unterschiedlichen Richtungen schräg zueinander verlaufen dergestalt, dass die in den Bohrungen aufgenommenen Befestigungsschrauben in unterschiedlichen Richtungen überkreuzend angeordnet sind.
2. 2. Platte (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere Nuten (13), welche vorzugsweise V-förmig ausgebildet sind, vorgesehen sind, wobei jeweils zwei durchgehende Bohrungen (20) innerhalb dieser Nut entgegengesetzt verlaufen.
3. 3. Platte (10) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslöcher (20) von innen nach außen und von außen nach innen verlaufen.
4. 4. Platte (10) nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslöcher (20) von oben gesehen mindestens zwei unterschiedliche Abstände zum Mittelpunkt haben.
5. 5. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslöcher (20) unter einem Winkel von 30 bis 60° eingebracht sind.
6. 6. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslöcher (20) unter dem gleichen Winkel eingebracht sind.
7. 7. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigungslöcher (20) unter zumindest zwei unterschiedlichen Winkeln eingebracht sind.
8. 8. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass durch die versetzte Anordnung der Befestigungslöcher (20) mindestens 8 Schrauben oder Nägel (30) angebracht werden können.
9. 9. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Umhüllkurve der dreidimensionalen Verschraubung, die den effektiv verbundenen Bereich im Balken (40) beschreibt, bei gleicher Anzahl an Befestigungselementen (30) größer ist.
10. 10. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungselement (10) mindestens einen Anschluss für eine metrische Gewindestange aufweist.
11. 11. Platte (10) nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindestange bereits fix mit der Platte (10) verbunden ist.
12. 12. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (10) weitere formschlüssige Verbindungselemente zur Verwendung als Einhängesystem aufweist.
13. 13. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (10) in ihrer Geometrie mit einem zweiten Verbindungsteil (10) eine formschlüssige Verbindung als Einhängesystem aufweist.
14. 14. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass diese bei einem Stützenfuß Verwendung findet. 5/10 österreichisches Patentamt AT506192 B1 2011-01-15
15. 15. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Verbindungsteile parallel nebeneinander im zu verbindenden Balken (40) eingebracht werden.
16. 16. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese im Stirnbereich eines Balkens (40) mit einem Ring (12) eingeschnitten ist.
17. 17. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass diese auf einer Seite nicht in den Balken (40) eingearbeitet ist.
18. 18. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Platte (10) aus metallischen Werkstoffen hergestellt ist.
19. 19. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus Kunststoff hergestellt ist.
20. 20. Platte (10) nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass diese aus Kunststoff hergestellt ist und Metalleinlegeteile aufweist.
21. 21. Platte (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Holzteile miteinander verbindet.
22. 22. Platte (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass diese zwei Kunststoffteile miteinander verbindet.
23. 23. Platte (10) nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass diese den Stirnholzbereich eines Holzbalkens (40) mit einem anderen Werkstoff verbindet. Hierzu 4 Blatt Zeichnungen 6/10