CH616482A5 - Multipart metal profile frame - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen mehrteiligen Metallprofilrahmen, insbesondere für Fenster oder Türen, bei dem zwei Rahmenhälften durch zwei zueinander distanziert angeordnete Isolierkörper in einem Abstand voneinander zentriert gehalten sind, wobei jeder Isolierkörper mit einem seitlich vorstehenden, leistenförmigen Ansatz in eine durchlaufende Nut jeder Rahmenhälfte eingreift und in dieser Stellung durch ein Spannelement gehalten ist, das gegen einen, die Nut von aussen her begrenzenden und gegen den Isolierkörper gerichteten Rahmensteg wirkt.

Eine solche Anordnung ist durch die DT-PS 1 659 428 bekannt. Die Festlegung der beiden Isolierkörper in den Rahmenhälften wird durch Einschieben von Fülleisten bewirkt, wobei hohe Reibungskräfte überwunden werden müssen. Eine einwandfreie Lagezentrierung der beiden Rahmenhälften mit der erforderlichen Passgenauigkeit lässt sich beim Stand der Technik nicht erzielen, weil die Anlageflächen der Isolierkörper an den Rahmenhälften keine statisch bestimmte Führung zulassen und somit zu Zwängungen oder zu unzulässigem Spiel führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verbindung und Isolierung der Rahmenhälften unter Meidung der Verwendung von schaumbildenden Kunststoffen dahingehend zu verbessern, dass eine genaue Lagestabilität der Rahmenhälften sowohl bei der Herstellung als auch bei der Verwendung gewahrt und die Isolierung der beiden Rahmenhälften voneinander erhöht wird.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung von der DT-PS 1 659 428 aus. Die Erfindung besteht darin, dass nur der die Nut innenseitig begrenzende Rahmensteg zur Lagefixierung der Isolierkörper gegen den Ansatz verformt und die Zentrierstellung der Rahmenhälften durch Auflaufen des aussenliegenden Rahmensteges gegen eine Keilfläche des Isolierkörpers herbeigeführt ist.

Durch die erfindungsgemässe Ausbildung des Metallprofilrahmens ist es möglich, die beiden Isolierkörper mit ihren Ansätzen mühelos in die dafür vorgesehenen Nuten der Rahmenhälften stirnseitig einzuführen, weil ein verhältnismässig grosszügiges Spiel zwischen den zur Anlage kommenden Flächen vorgesehen werden kann. Man braucht dann lediglich ein in geeigneter Weise geformtes Werkzeug durch den Raum zwischen den beiden Isolierkörpern hindurchzuführen, wodurch einerseits die aussenseitigen Rahmenstege korrekt in den Eingriff von Zentriernuten der Isolierkörper gelangen und andererseits die innenliegenden Rahmenstege an die entsprechenden Flächen der Isolierkörper angepresst werden. Ein solcher Spreizvorgang kann ohne Widerlager mit geringem Kraftaufwand in einem Zuge durchgeführt werden, wobei auch nicht die Gefahr besteht, dass die Rahmenhälften bleibend verformt werden, weil die Spreizkraft durch parallel zur Trennungsebene sich erstreckende, den Hohlraum zwischen den Isolierkörpern begrenzende Wände der Rahmenhälften unter Zugbelastung aufgefangen werden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass zwischen den Isolierkörpern ein nach aussen vollkommen abgedichteter Hohlraum gebildet wird, denn die darin befindliche Luft, die also vollkommen eingeschlossen ist, bildet ein besseres Wärmeisoliermittel, als der beim eingangs erwähnten Stand der Technik verwendete schaumfähige Kunststoff. Das nach der Erfindung hergestellte Rahmenprofil lässt sich ohne Gefährdung seiner Formstabilität in üblicher Weise mechanisch bearbeiten, insbesondere auf Gehrung sägen.

Darüberhinaus sieht die Erfindung vor, dass der Ansatz des Isolierkörpers eine der Tiefe der Nut entsprechende Dicke und

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an der Berührungsstelle mit dem nach innen gerichteten Rahmensteg eine von aussen nach innen zunehmende Keilfläche aufweist und dass der Isolierkörper zwischen den nach innen gerichteten Rahmenstegen einen nach aussen vorspringenden, eine deutliche Distanz zu diesen Rahmenstegen bewahrenden, dünnwandigen Leistensteg aufweist.

Im Rahmen von Ausgestaltungen ist vorgesehen, dass die innenliegende Wandfläche des Isolierkörpers im Bereiche zwischen den verformbaren Rahmenstegen glattwandig ausgebildet ist und dass die am Grund der Nut anliegende Wandfläche des Isolierkörpers durch mindestens eine zurückversetzte, durchlaufende Rinne unterbrochen ist.

Die Erfindung löst zwei scheinbar unverträgliche Probleme mit einer einfachen Gestaltung. Das eine Problem besteht darin, die beiden Rahmenhälften so miteinander zu verbinden und zu zentrieren, dass eine vollkommen sichere Lagestabilität unter Einhaltung der geforderten Toleranzen gewährleistet ist, wobei es auch darauf ankommt, dass bei der Verarbeitung der Metallprofile zu Rahmen, also beispielsweise durch Gehrungssägen, keine Formänderung stattfindet. Dieser Problematik wurde bisher nur unter erheblichem Materialeinsatz Rechnung getragen. Dieser Materialeinsatz mindert jedoch den Wärmedurchgangskoeffizienten, woraus sich das andere Problem ergibt, die Isolierung der Rahmenhälften zu verbessern, ohne dass die Lagestabilität darunter leidet.

Der Vorteil der Erfindung besteht darin, diese beiden Probleme gelöst zu haben.

Die Isolierkörper sind bei der Erfindung kopfzentriert. Dies bedeutet, dass die Breite der Isolierkörper den Abstand der Rahmenhälften voneinander bestimmt. Dennoch werden die Isolierkörper bei der Montage mit Spiel in die Nuten der Rahmenhälften eingeführt. Die Kopfzentrierung entsteht dadurch, dass durch das Auseinanderpressen der Isolierkörper unter gleichzeitiger Verformung der die Nut innen begrenzenden Rahmenstege eine Relativbewegung der Rahmenhälften zu den Isolierkörpern stattfindet, nämlich dadurch, dass die nach innen gerichteten Rahmenstege auf die Keilflächen der Isolierkörper auftreffen und daran während des Pressvorganges so lange entlanggleiten, bis die erwähnte Kopfzentrierung eingetreten ist. Die verbesserte Isolation ergibt sich dadurch, dass zwischen den Isolierkörpern ein freier Luftraum gewahrt bleibt, der bei stehender Luft eine hervorragende Isoliereigenschaft besitzt. An der Aussenseite der Isolierkörper verhindert der zwischen den Metallprofilen befindliche Leistensteg der Isolierkörper eine Wärmestrahlung von der einen zur anderen Rahmenhälfte. Auch an dieser Stelle ist zwischen der einzelnen Rahmenhälfte und dem Leistensteg des Isolierkörpers ein grosser Luftspalt gebildet, der zur Verminderung des Wärmeflusses erheblich beiträgt.

Einzelheiten der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch und beispielsweise dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: einen Querschnitt durch einen mehrteiligen Metall-profilrahmen mit zwei die Rahmenhälften verbindenden Isolierkörpern,

Fig. 2: einen Teilquerschnitt durch einen Isolierkörper in vergrösserter Darstellung,

Fig. 3: einen Längsschnitt durch ein Verformungswerkzeug,

Fig. 4: eine Draufsicht auf das Verformungswerkzeug gemäss Fig. 3,

Fig. 5: einen Teilquerschnitt durch einen Isolierkörper in einer Variante zu Fig. 2,

Fig. 6: einen Querschnitt durch einen Isolierkörper in einer anderen Variante,

Fig. 7: einen Querschnitt gemäss Fig. 1 in einer Variante und

Fig. 8 und 9: Teilquerschnitte durch eine Rahmenhälfte mit einem darin eingreifenden Ansatz eines Isolierkörpers.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 besteht der Metallprofilrahmen 1 in üblicher Weise aus zwei Rahmenhälften 2, 3, die in Distanz zueinander angeordnet und durch zwei Isolierkörper 4 miteinander verbunden sind. Die Rahmenhälften 2, 3 sind hierbei vereinfacht dargestellt, indem nicht die sonst üblichen und notwendigen Profilierungen gezeigt werden, die beispielsweise zum Festspannen von Scheiben, Dichtungen, Halteleisten u. dgl. erforderlich sind, da die Erfindung für beliebig gestaltete Metallprofilrahmen anwendbar ist. Die Rahmenhälften 2, 3 bestehen zweckmässigerweise aus Aluminium oder einer Aluminiumlegierung, die Isolierkörper 4 vornehmlich aus hartem Kunststoff, der eine möglichst geringe Wärmeleitfähigkeit besitzt.

Der einzelne Isolierkörper 4 weist zwei Ansätze 5 auf, mit denen der Isolierkörper in entsprechend gestaltete Nuten 6 der Rahmenhälften 2, 3 eingreift. Die Ansätze 5 und Nuten 6 sind so gestaltet, dass der Isolierkörper 4 mit Spiel in die Nuten 6 eingeschoben werden kann.

An den einander zugekehrten Seiten weisen die Isolierkörper 4 beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 Angriffsflächen 7 auf, die an Stegansätzen 8 der Isolierkörper 4 vorgesehen sind. Diese Angriffsflächen 7 dienen dazu, was später beschrieben wird, mit Hilfe eines Verformungswerkzeuges 21 (vgl. Fig. 3, 4) die Isolierkörper 4 voneinander wegzudrücken. Dieser Spreizvorgang hat den Sinn, die Isolierkörper 4 mit den Rahmenhälften 2, 3 in einer vorgegebenen Lage zu zentrieren. Zu diesem Zweck weisen die Isolierkörper 4 an ihrer Aussenseite zwei im Abstand voneinander angeordnete Zentriernuten 9 auf, in welche winkelförmig gestaltete aussenseitige Rahmenstege 10 der Rahmenhälften 2, 3 eingreifen. Durch Auseinanderspreizen der Isolierkörper 4 wird erreicht, dass die aussenseitigen Rahmenstege mit ihren parallel zur Trennungsebene sich erstreckenden Schenkeln 15 (vgl. Fig. 2) vollends in die Zentriernuten 9 bis zum Grund eingreifen. Wie besonders aus Fig. 2 deutlich ersichtlich ist, werden die Zentriernuten 9 einerseits durch parallel zur Trennungsebene sich erstreckende Wandflächen 16 und andererseits durch Keilflächen 14 gebildet, die an einer sich zwischen den Zentriernuten 9 sich erstreckenden keilförmigen Profilierung 13 vorgesehen sind. Der Abstand der Wandflächen 16 voneinander bestimmt die Distanz der Rahmenhälften 2, 3. Die Keilflächen 14 dienen dazu, die Schenkel 15 der aussenseitigen Rahmenstege 10 gleitend aufzunehmen und zu führen. Zweckmässigerweise ist die Breite der Zentriernute 9 an ihrem Grund etwas kleiner als die Wandstärke des Schenkels 15 des aussenseitigen Rahmensteges 10, so dass mit Sicherheit die Vermeidung eines Spieles zwischen der Rahmenhälfte 2, 3 und dem Isolierkörper 4 vermieden wird, wenn die Isolierkörper 4 völlig auseinandergespreizt worden sind.

Die Lagefixierung der Isolierkörper 4 in der auseinandergespreizten Stellung wird durch die innenliegenden Rahmenstege 11 der beiden Rahmenhälften 2, 3 erzwungen, indem diese innenliegenden Rahmenstege 11 gegen die zweckmässigerweise abgeschrägte Schulter 26 der einzelnen Ansätze 5 der Isolierkörper 4 durch plastische Verformung angepresst werden. Diese innenliegenden Rahmenstege 11 können ursprünglich eine zur Aussenwandfläche der Rahmenhälften 2, 3 parallele Lage aufweisen oder auch etwas in Richtung zur Aussenseite abgewinkelt sein. Wesentlich ist, dass diese innenliegenden Rahmenstege 11 das Einschieben der Isolierkörper 4 nicht behindern. Sobald aber der Isolierkörper 4 in die Nuten 6 eingeführt worden ist, werden die innenliegenden Rahmenstege 11 voneinander weggespreizt, ohne dass sie rückfedern können. Dadurch wird der Isolierkörper 4 zwischen den innenliegenden Rahmenstegen 11 und den Schenkeln 15 der aussenliegenden Rahmenstege 10 in definierter Lage festgespannt.

Durch diese feste Einspannung wird ein zwischen den Isolierkörpern 4 und den Rahmenhälften 2, 3 gebildeter luftdich-

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ter und geschlossener Hohlraum 12 geschaffen. Die darin eingeschlossene Luft kann nach aussen auch nicht unter Wärmeeinwirkung entweichen und bildet daher ein hervorragendes Wärmeisoliermittel.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist zusätzlich gezeigt, dass in der keilförmigen Profilierung 13 des Isolierkörpers 4 eine durchlaufende Nut 17 vorgesehen ist, die es den verbleibenden Wänden der keilförmigen Profilierung 13 erlaubt, nach innen nachzugeben, wenn die Schenkel 15 der aussenseitigen Rahmenstege 10 in die Zentriernuten 9 eingepresst werden.

Beim Beispiel der Fig. 6 sind die Zentriernuten 9 durch im Querschnitt etwa kreisförmige oder etwas hinterschnittene Rinnen 18 ersetzt, in welche Stegwulste 19 der aussenseitigen Rahmenstege 10 eingreifen. Ausserdem kann der Isolierkörper 4 gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 mit einem durchgehenden Hohlraum 20 versehen sein, um die Kosten durch Materialersparnis zu senken.

In Fig. 1 ist mit strichpunktierter Linie 21 dargestellt, wie ein Verformungswerkzeug ausgebildet sein kann, um die lose in die Nuten 6 eingeführten Isolierkörper 4 voneinander weg in die Zentrierstellung zu drücken und die innenliegenden Rahmenstege 11 gegen die Isolierkörper 4 anzupressen. Bei diesem Ausführungsbeispiel weist das Verformungswerkzeug 21 im Querschnitt ungefähr ein I-Profil auf. An seinem einen Ende ist das Verformungswerkzeug mit einem Keil 22 versehen, dessen Keilflächen beim Hindurchziehen des Verformungswerkzeuges 21 durch den Hohlraum 12 die Isolierkörper 4 voneinander wegbewegen. Dieser Keil 22 geht dann in den Steg 23 des Verformungswerkzeuges 21 über, dessen Stegflächen gegen die Angriffsflächen 7 der Isolierkörper 4 gemäss Fig. 1 zur Anlage kommen. Die beiden Flansche 24 des Verformungswerkzeuges 21 sind an ihren Rändern ebenfalls keilförmig gestaltet, wie dies aus Fig. 1 mit der strichpunktierten Linie hervorgeht. Diese Flanschränder gehen ebenfalls in einen keilförmigen Flanschauslauf 27 über, wie er in Fig. 3 dargestellt ist. Dieser Flanschauslauf 27 wirkt gegen die innenliegenden Rahmenstege 11 und verformt diese in Richtung zum aussenliegenden Rahmensteg 10 nach Art eines Bördelvorganges. Im Keilbereich 22 des Verformungswerkzeuges 21, das beispielsweise aus einem gehärteten Stahlkörper bestehen kann, greift ein Zugorgan 25, beispielsweise eine Kette an, mit dessen Hilfe das Verformungswerkzeug 21 durch den Hohlraum 12 zwischen den Rahmenhälften 2, 3 hindurchgezogen werden kann, um in einem Zug das Auseinanderspreizen der Isolierkörper 4 und das Andrücken der innenliegenden Rahmenstege 11 herbeizuführen.

Anstelle des keilförmigen Werkzeuges gemäss Fig. 3 und 4 können auch kugel- oder ellipsoïde Verformungskörper zum Verformen der Rahmenstege 11 durch den Metallprofilrahmen gezogen werden. Darüberhinaus empfiehlt sich die Verwendung von Rollenpaaren, deren Abstand von Paar zu Paar vergrössert ist, so dass beim Durchziehen der zweckmässigerweise an einem Träger gelagerten Rollenpaare die Verformungsarbeit des einzelnen Rollenpaares gering, aber der gesamten Rollenpaare vollkommen ist.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 7 ist im Bereiche jedes Ansatzes 5 nur eine Dreipunkt-Anlage zwischen Rahmenhälfte 2, 3 und Isolierkörper 4 herbeigeführt, nämlich einerseits durch den Rahmensteg 11, andererseits durch den innenliegenden Rand des Rahmensteges 10 und schliesslich durch die Anlage des Isolierkörpers 4 am Nutengrund 28. Auf diese Weise ergibt sich eine Rahmenverbindung von hoher Toleranzgenauigkeit und Formstabilität. Ein so gestalteter Metallprofilrahmen lässt sich im fertigen Zustand ohne weiteres mechanisch bearbeiten, ohne dass die Lagestabilität darunter leidet.

Zwischen den Rahmenhälften 2, 3 ergibt sich ein grosser Hohlraum. Die darin stehende Luft ist ein vorzügliches Isolierelement. Die Wärmestrahlung zwischen den Rahmenhälften 2, 3 ausserhalb der Isolierkörper 4 wird durch die zwischen den Rahmenhälften 2, 3 befindlichen Leistenstege 29 des Isolierkörpers 4 verhindert. Diese Leistenstege 29 sind verhältnismässig dünnwandig ausgebildet und weisen eine beträchtliche Distanz 30 zu den zentrierenden Rahmenstegen 10 auf. Diese Distanz 30 verursacht eine bessere Wärmeisolierung als die Ausführung nach Fig. 1, wo der Zwischenraum zwischen den zentrierenden Rahmenstegen 10 überwiegend mit dem Material des Isolierkörpers 4 ausgefüllt ist.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 8 wird gezeigt, dass der Wärmeübergang von der einzelnen Rahmenhälfte 2, 3 zum Isolierkörper 4 noch dadurch vermindert werden kann, dass die aussenliegende Wandfläche 31 des Isolierkörpers 4 durch mindestens eine Rinne 32 unterbrochen ist. Ausserdem ist gezeigt, dass der Isolierkörper 4 auf der Innenseite eine Abschrägung 33 aufweist, die einerseits zur Materialersparnis und andererseits zum leichteren Einführen des Isolierkörpers 4 in die Nuten 6 der beiden Rahmenhälften 2, 3 beiträgt. An der Aussenseite des Isolierkörpers 4 befindet sich ein Spiel 34 gegenüber der Rahmenhälfte 2, 3, welches die Dreipunkt-Zentrierung des Ansatzes 5 in der Nut 6 nicht stört.

Die einander zugekehrten Innenflächen 35 der Isolierkörper sind bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 7 und 8 plan ausgebildet und weisen keinen Stegansatz, wie in Fig. 1 dargestellt, auf, weil die Erfahrung zeigt, dass die Spreizkraft im Bereiche der Rahmenstege 11 genügt, um die Isolierkörper 4 in ihre endgültige Zentrierstellung zu bewegen.

Im Beispiel der Fig. 9 ist gezeigt, dass die den Rahmenstegen 11 zugekehrten Flächenbereiche 36 der Isolierkörper-Ansätze 5 eine der verformten Lage der Rahmenstege 11 entsprechende Schräge aufweisen können. Diese hat den Vorteil, dass sich beim Verformen der Rahmenstege 11 gegen die Schräge 36 eine Kraftkomponente ergibt, welche die Zentrierung der Rahmenhälften 2, 3 mit den Isolierkörpern begünstigt. Im Eckbereich ist der einzelne Ansatz 5 bei 37 angefasst.

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616482 PATENTANSPRÜCHE

1. Mehrteiliger Metallprofilrahmen, insbesondere für Fenster oder Türen, bei dem zwei Rahmenhälften (2, 3) durch zwei zueinander distanziert angeordnete Isolierkörper (4) in einem Abstand voneinander zentriert gehalten sind, wobei jeder Isolierkörper (4) mit einem seitlich vorstehenden, lei-stenförmigen Ansatz (5) in eine durchlaufende Nut (6) jeder Rahmenhälfte (2, 3) eingreift und in dieser Stellung durch ein Spannelement gehalten ist, das gegen einen, die Nut (6) von aussen her begrenzenden und gegen den Isolierkörper gerichteten Rahmensteg (11) wirkt, dadurch gekennzeichnet, dass nur der die Nut (6) innenseitig begrenzende Rahmensteg (11) zur Lagefixierung der Isolierkörper (4) gegen den Ansatz (5) verformt und die Zentrierstellung der Rahmenhälften (2, 3) durch Auflaufen des aussenliegenden Rahmensteges (10)

gegen eine Keilfläche (14) des Isolierkörpers (4) herbeigeführt ist.

2. Metallprofilrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Isolierkörper (4) innenseitig Angriffsflächen aufweisen, die über die verformbaren Rahmenstege (11) nach innen hinaus sich erstrecken.

3. Metallprofilrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der aussenliegende Rahmensteg (10) in eine Zentriernut (9) des Isolierkörpers (4) eingreift, die von mindestens einer Keilfläche (14) begrenzt ist.

4. Metallprofilrahmen nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der in die Zentriernuten (9) eingreifende Rahmensteg (10) ein Winkelprofil von konstanter Wandstärke aufweist und mit seinem eingreifenden Schenkel (15) parallel zur Trennungsebene des Rahmens (1) liegt.

5. Metallprofilrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Keilflächen (14) gegenüberliegende, die Zentriernut (9) begrenzende Wandfläche (16) parallel zur Trennungsebene des Rahmens (1) angeordnet ist, und dass die Breite der Zentriernut (9) an ihrem Grund geringfügig kleiner als die Wandstärke des in sie eingreifenden Rahmensteg-Schenkels (15) ist.

6. Metallprofilrahmen nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Isolierkörper (4) eine zwischen den Zentriernuten (9) befindliche, von der Aussenseite nach innen sich erstreckende Nut (17) aufweist.

7. Metallprofilrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Zentriernut (9) als eine im Schnitt halbkreisförmige, gegebenenfalls hinterschnitten ausgebildete Rinne

(18) gestaltet ist, in die ein passend ausgebildeter Stegwulst

(19) des aussenseitigen Rahmensteges (10) eingreift.

8. Metallprofilrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ansatz (5) des Isolierkörpers (4) eine der Tiefe der Nut (6) entsprechende Dicke und an der Berührungsstelle mit dem nach innen gerichteten Rahmensteg (10) eine von aussen nach innen zunehmende Keilfläche (14) aufweist, und dass der Isolierkörper (4) zwischen den nach innen gerichteten Rahmenstegen (10) einen nach aussen vorspringenden, eine deutliche Distanz (30) zu diesen Rahmenstegen (10) bewahrenden, dünnwandigen Leistensteg (29) aufweist (Fig. 7).

9. Metallprofilrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die innenliegende Wandfläche (35) des Isolierkörpers (4) im Bereiche zwischen den verformbaren Rahmenstegen (11) glattwandig ausgebildet ist (Fig. 7).

10. Metallprofilrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die am Grund der Nut (6) anliegende Wandfläche (31) des Isolierkörpers (4) durch mindestens eine zurückversetzte, durchlaufende Rinne (32) unterbrochen ist (Fig. 8).

11. Metallprofilrahmen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den verformbaren Rahmenstegen (11) zugekehrten Flächenbereiche des Ansatzes (5) eine der verformten

Lage der Rahmenstege (11) entsprechende Schräge (36) aufweisen (Fig. 9).