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dadurch gekennzeichnet, dass die Bauelemente miteinander formschlüssig und lösbar verbunden sind.
27. Gelenkig verformbares Gebilde nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den Bauelementen (BE) durch gegenseitige Verschiebung und gegebenenfalls Schwenkung benachbarter Bauelemente schliessbare und lösbare Formschlussverbindungen vorgesehen sind und dass mindestens zwei Bauelemente durch ein gemeinsames, mit wenigstens einem dieser Bauelemente verbundenes Anschlagelement (EA) gegen Verschiebung und/oder Schwenkung gegeneinander in Richtung einer Lösung der Gelenkverbindung gesichert sind.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement für ein sich wenigstens in einer Flächenausdehnung erstreckendes, in Richtung quer zu dieser Flächenausdehnung verformbares Gebilde, mitjeweils einer Mehrzahl von als Verbindungselemente zu benachbarten Bauelementen ausgebildeten Gelenkteilen, sowie auf ein aus solchen Bauelementen zusammengesetztes Gebilde.
Ein Bauelement der vorgenannten Art ist bekannt aus der DE-OS 2 835 729. Es besteht aus einem rechteckigen Tragkörper von geringer Dicke und mit einer Mehrzahl von Gelenkteilen bzw. Verbindungselementen an jeder Seitenkante für den Anschluss benachbarter Elemente. Das Element ist für die Bildung von Matten vorgesehen, die eine Mehrzahl solcher Elemente in einer Flächenausdehnung entsprechend der Elementebene enthalten. Abgesehen von der biegeweichen Beschaffenheit der Elemente kann eine damit zusammengesetzte Matte nur um zueinander parallele Achsen entsprechend den fluchtenden Gelenkteilen an den Element-Seitenkanten verformt, z.B. zusammengelegt oder aufgerollt werden.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Bauelementes der eingangs erwähnten Art bzw. eines Flächengebildes, mittels deren gelenkige Verformung - mindestens quer zu einer Flächenausdehnung des Gebildes - mit einer vergleichsweise geringen Anzahl von Gelenken möglich ist.
Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die im Patentanspruch 1 oder 2 bzw. im Patentanspruch 25 angegebenen Merkmale.
Die beiden Lösungsvarianten beruhen auf dem gleichen Prinzip, nämlich der Verbindung benachbarter Bauelemente durch jeweils nur eine Paarung von Gelenkteilen, wodurch ein rasches und vergleichsweise einfaches Zusammensetzen von Flächengebilden grösserer Ausdehnung mit entsprechend zahlreichen Bauelementen ermöglicht wird.
Die Erfindungsaufgabe erstreckt sich weiter auf die Schaffung eines gelenkig anschliessbaren Bauelementes, das sich durch einfache Herstellbarkeit von konkaven Gelenkteilen auszeichnet. Die erfindungsgemässe Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich durch die im Patentanspruch 25 angegebenen Merkmale.
Gegebenenfalls können nach einer Weiterbildung der Erfindung auch dreidimensionale Gebilde mit Bauelementen zusammengesetzt werden, die mindestens ein zusätzliches Gelenkteil ausserhalb der durch drei bzw. vier in einer Ebene liegenden Gelenkteile bestimmten Flächenausdehnung aufweisen.
Eine wesentliche Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Gelenkteile wenigstens zwei im Winkel zueinander angeordnete Schwenkachsen aufweisen, von denen eine wenigstens annähernd in einer durch drei bzw. vier Gelenkteile bestimmten Ebene liegt. Damit ergibt sich eine grundsätzlich erweiterte Verformungsmöglichkeit des Flächengebildes im Sinne einer Wölbung, d.h. eine Anpassungsfähigkeit des Flächengebildes an dreidimensionale Auflageflächen oder dergleichen.
Besonders vorteilhaft können die Gelenkteile hierzu allseitig schwenkbare Gelenkverbindungen zwischen benachbarten Bauelementen bilden, etwa mit Gelenkausbildungen nach Art eines Kardangelenkes oder sogar eines Kugelgelenkes. Die letztgenannte Ausbildung ergibt eine besonders einfache Formgebung und Montage, vor allem bei elastisch nachgiebiger Dehnbarkeit der konkaven, z.B. kalottenförmigen Gelenkteile eines Kugelgelenkes, die ein einfaches Einpressen des komplementären Kugelteils mit anschliessendem, elastischem Formschluss der Gelenkpaarung ermöglicht.
Die Gelenkteile eines Bauelementes können durch Tragkörper unterschiedlicher Form zu einer Einheit verbunden sein, wobei der Tragkörper in seiner Form dem jeweiligen Anwendungszweck anzupassen ist. Sofern es bei der Anwendung nicht auf eine mehr oder weniger annähernd geschlossene Flächenausbildung des verformbaren Gebildes ankommt, sondern etwa auf eine Netz-, Sieb- oder Filterfunktion oder auf eine nachgiebige Trag- bzw. Armierungsfunktion, so empfiehlt sich eine kreuz- oder sternförmige Ausbildung des Tragkörpers, wobei die Gelenkteile an den Enden des Stern oder des Kreuzes angeordnet sind.
Derartige Ausbildungen kommen auch für hängende oder liegende, mattenförmige Gebilde in Betracht, die aus Bauelementen der vorliegenden Art zusammengesetzt sind und z.B. als Raumaufteiler oder Wandbehänge in der Innenarchitektur sowie als Bodenbeläge Verwendung finden können. Die Bauelemente mit kreuz- oder sternförmigem Tragkörper haben dabei den zusätzlichen Vorteil eines dekorativen Aussehens und der vielseitigen Gestaltbarkeit, sowohl hinsichtlich des verwendeten Materials wie auch der Oberflächenstruktur und der konstruktiven Gestaltung im einzelnen, etwa durch optische Betonung des Kreuz- bzw. Stern-Mittelpunktes oder der Kreuz- bzw. Sternarme. Diese Tragkörper bieten weiterhin den Vorteil des vergleichsweise geringen Gewichtes, bezogen auf die Gesamtfläche des mit den entsprechenden Bauelementen hergestellten Flächengebildes.
Auch für zahlreiche Anwendungen mit im Vordergrund stehenden technischen Anforderungen kommen Bauelemente mit kreuz- oder sternförmigen Tragkörpern in Betracht, z.B. als nachgiebige Armierungen zur Sicherung von rutschgefährdetem Erdreich oder dergl. im Grund- und Tiefbau. Hier kommt gegebenenfalls auch der Vorteil zur Geltung, dass die Nachgiebigkeit des Flächengebildes nicht von der Verformbarkeit des Tragkörpermaterials abhängt, sondern allein durch die Gelenke zwischen den Bauelementen erreicht wird. Es können daher für die Bauelemente und insbesondere für die Tragkörper Materialien uneingeschränkt nach ihrer Beständigkeit gegen aggressive Medien oder Ungezieferfrass oder nach ihrer allgemeinen Festigkeit oder nach ihrer Bearbeitbarkeit ausgewählt werden.
Es sind daher Anwendungen in der chemischen Industrie ebenso denkbar wie solche in der Landwirtschaft, etwa zum Abdecken von Kulturen unter Witterungseinflüssen oder dergl.
Andererseits ist für manche Anwendungen eine flächenhafte Ausbildung des die Gelenkteile eines Bauelementes verbindenden Tragkörpers von Vorteil. Dies trifft z.B. für eine angestrebte Abschirmungs- oder Abdichtungsfunktion des Flächengebildes zu, aber auch für dekorative Anwendungen, etwa nach Art eines Mosaiks oder eines beweglichen Reliefs für Zwecke der Innenarchitektur oder auch als Spiel- oder Unterhaltungsmittel, wobei es gegebenenfalls auf eine lösbare Ausführung der Gelenkteile zwecks Veränderung oder Umbau des Flächengebildes durch den Benutzer ankommt.
Eine weitgehend dichte Flächenbedeckung ergibt sich bei
Bauelementen mit drei Gelenkteilen vorzugsweise mit im wesentlichen dreieckförmigen, bei Bauelementen mit vier Gelenkteilen vorzugsweise mit im wesentlichen viereckförmigen Tragkörpern. Bei möglichem Verzicht auf weitestgehende Flächenbedeckung ergeben sich aber auch durch eine rundscheibenförmige, z.B. kreis- oder ellipsenförmige Gestaltung der Tragkörper insbesondere dekorativ ansprechende Ausführungen.
Die bereits erwähnte Erweiterungsmöglichkeit der Bauelementgestaltung durch zusätzliche Gelenk- und Verbindungselemente in der dritten Dimension eröffnet ebenfalls vielfältige technische und dekorative Anwendungen. Auf diese Weise können z.B. leicht Aufhängungsvorrichtungen an ein flächenhaftes Gebilde angesetzt werden, ohne dass es aufwendiger Zusatzkonstruktionen bedürfte. In diesem Zusammenhang ist z.B. die Verwendung von Flächengebilden aus den vorliegenden Bauelementen als unter eine Decke gehängte Matte oder Netzstruktur für Zwecke der Innenarchitektur zu nennen.
Allgemein ist festzustellen, dass hinsichtlich der Verwendung der vorliegenden Bauelemente und der aus ihnen zusammengesetzten flächenhaften oder auch dreidimensionalen Gebilde keine grundsätzlichen Einschränkungen bestehen.
Die erfindungsgemässen Bauelemente können ferner mit zusätzlichen, festen oder gelenkigen Anschlüssen für die Anbringung von funktionalen Elementen wie Leuchten, Signalgebern, Schriftelementen oder dergl. oder von dekorativen Elementen versehen werden, insbesondere auf der Oberfläche der einzelnen Bauelemente. Solche Anschlüsse können vorteilhaft mit an sich üblichen Mitteln lösbar gestaltet werden, wodurch sich eine rasche Auswechselbarkeit der Zusatzelemente ergibt.
Die zum Erfindungsgegenstand gehörenden, gelenkig verformbaren Gebilde lassen sich insbesondere als Wandbehänge oder Raumteiler in der Innenarchitektur mit zusätzlichen dekorativen Effekten verwenden. Auch hier hat die lösbare Verbindung der Bauelemente den Vorteil der Anpassungsfähigkeit des Gebildes für unterschiedliche räumliche Gegebenheiten und auch der Veränderungsmöglichkeit im Hinblick auf dekorative Effekte oder zusätzliche Funktionen wie Leuchtenhalterung und dergl. Die Gebilde können sich aufgrund ihrer gelenkigen Verformbarkeit auch ohne Lösen ihrer Zusammensetzung in gewissen Grenzen der unterschiedlichen Geometrie einer Unterlage oder eines Tragkörpers, z.B. einer Wand, anpassen.
Auch können die Gebilde mit Hilfe von zusätzlichen Gelenkverbindungen an den Bauelementen räumlich ausgestaltet werden, etwa im Sinne von zu einer Hauptfläche im Winkel verlaufenden Ketten- oder auch Flächenabschnitte, die-zur Halterung oder Aufhängung des Haupt-Flächengebildes oder umgekehrt zur Halterung von zusätzlichen Funktions- oder Dekorationselementen an dem Haupt-Flächengebilde dienen.
Die Erfindung wird weiter anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert. Hierin zeigen:
Fig. 1 die grundsätzliche Ausbildung von Viergelenk-Bauelementen und ihre Zusammensetzung zu einem Flächengebilde.
Fig. 2und
Fig. 3 je eine Draufsicht eines Viergelenk-Bauelementes,
Fig. 4 eine Seitenansicht des Bauelementes nach Fig. 3,
Fig. 5 sowie
Fig. 5a und
Fig. 5b die grundsätzliche Ausbildung von Dreigelenk Bauelementen und ihre Zusammensetzung zu einem Flächengebilde,
Fig. 6 und
Fig. 7 die konstruktive Ausführung einer allseitig schwenkbaren, lösbaren Gelenkverbindung, beispielsweise für ein Viergelenk-Bauelement,
Fig. 8 und
Fig. 8a sowie
Fig. 9 ein aus mehreren Teilelementen zusammengesetztes Bauelement mit lösbarer Formschlussverbindung der Teilelemente,
Fig. 10 eine weitere Ausführung eines zusammengesetzten Bauelementes in einer Flächen-Draufsicht,
Fig. 11 einen Querschnitt des Bauelementes nach Fig. 10 gemäss Schnittebene XI-XI in Fig. 10,
Fig.
12 eine Flächendraufsicht eines geteilt hergestellten, in der Gebrauchsform jedoch einstückig verbundenen Bauelementes,
Fig. 12a einen Teilschnitt des Bauelementes nach Fig. 12 gemäss Schnittebene XIIa-XIIa in Fig. 12,
Fig. 13 bis
Fig. 16 je eine weitere Ausführung eines geteilt herstellbaren Bauelementes in Flächendraufsicht,
Fig. 17 einen Querschnitt des Bauelementes nach Fig. 16 gemäss Schnittebene XVII-XVII in Fig. 16 und
Fig. 18 eine schematische Draufsicht eines gelenkig verformbaren Flächengebildes mit Sicherung gegen Auflösung durch zusätzliche Anschlagelemente.
Fig. 1 zeigt schematisch ein Flächengebilde FG, welches aus einer Mehrzahl von identischen Bauelementen BE mit je vier als Verbindungselemente zu benachbarten Bauelementen ausgebildeten Gelenkteilen VEI bis VE4. Jeweils zwei benachbarte Bauelemente BE sind durch nur ein Gelenk miteinander verbunden, welches durch eine komplementäre Paarung von Gelenkteilen VEI/VE3 bzw. VE2/VE4 gebildet ist. Die komplementären Gelenkteile sind in der schematisch angedeuteten Weise als Kugeln bzw. Kugelkalotten ausgebildet und jeweils an einander gegenüberliegenden Seiten eines Bauelementes angeordnet. Die vier Gelenkteile eines Bauelementes sind beispielsweise durch einen kreuzförmigen Tragkörper TKI miteinander verbunden, der z.B. gemäss Fig. 2 aus einstückig zusammenhängenden Stabteilen besteht.
Wenn eine möglichst weitgehende Flächenbedeckung durch die Tragkörper der Bauelemente gewünscht wird, so kommt als Tragkörper oder auch als Zusatzelement zu einem die Gelenkteile verbindenden Tragkörper ein im allgemeinen Falle parallelogrammförmiges Flächenelement FE für jedes Bauelement in Betracht, wie dies in Fig. 1 sowie strichliert in Fig. 2 angedeutet ist.
Die grundsätzliche Konstruktion eines Flächengebildes FG aus vier Gelenk-Bauelementen gemäss Fig. 1 zeigt, dass eine theoretisch vollständige und praktisch nur durch den Platzbedarf der Gelenkteile beschränkte Flächenbedeckung erreichbar ist, sofern nur die Seitenkanten der Flächenelemente FE für jedes Bauelement BE parallel zu den Verbindungslinien jeweils zweier Gelenkteile verlaufen, die sich diametral gegenüberliegen. Unter dieser Voraussetzung ist eine beliebige geometrische Anordnung der vier Gelenke - wenigstens annähernd in der Ebene des Flächengebildes FE zulässig. Für eine freizügige, gelenkige Verformbarkeit des Flächengebildes in Richtung quer zu seiner Flächenausdehnung kommt es dabei ersichtlich auf gewisse Bedingungen hinsichtlich der Schwenkachsen der Gelenke an.
Für eine Schwenkbarkeit benachbarter Bauelemente gegeneinander, für die zunächst der Anschaulichkeithalber eine maximale Flächenbedeckung mit viereckigen Flächenelementen FE gemäss Fig. 1 angenommen sei, ist es dazu erforderlich, dass jedes Gelenkteil mindestens eine Schwenkachse bildet, die wenigstens annähernd parallel zu der Verbindungslinie der dem betreffenden Gelenkteil nicht diametral gegenüberlie genden Gelenkteile verläuft. Diese Bedingung wird jedenfalls auch durch die nach Fig. 1 und 2 vorgesehenen, allseitig schwenkbaren Kugelgelenke erfüllt, die über eine der vorgenannten Bedingung genügende Schwenkachse hinaus eine unendliche Mannigfaltigkeit räumlich beliebig orientierter Schwenkachsen aufweisen.
In Fig. 3 und 4 ist die Konstruktion eines Viergelenk-Bauelementes BE mit rechteckförmigem Tragkörper TK2 dargestellt, wobei jeweils aneinander diametral gegenüberliegenden Seitenkanten des Tragkörpers zueinander komplementär ausgebildete, zylindrisch konkave bzw. kugelförmig konvexe Gelenkteile VEla bzw. VE3a und VE2a bzw. VE4a angeordnet sind. Die Gelenkpaarungen benachbarter Bauelemente werden durch Einführen je eines kugelförmigen Gelenkteiles in ein zylindrisches Gelenkteil gebildet, wobei der Kugelhals durch einen im Tragkörper TK2 ausgesparten, jeweils parallel zur Zylinderachse des betreffenden konkaven Gelenkteiles verlaufenden Schlitz geführt wird. Hierbei wird jeweils das Bauelement mit dem einzuführenden Kugel Gelenkteil in eine bezüglich der Ebene des anderen Bauelementes rechtwinklich verschwenkte Stellung gebracht.
Anschliessend wird das letztgenannte Bauelement in die Ebene des ersten Bauelementes geschwenkt.
Gemäss Fig. 3 und 4 sind die Achsen der hohlzylindrischen Gelenkteile VEla, VE2a als zu jeweils einer Seitenkante SKi bzw. 5K des Tragkörper TK2 parallel angeordnet. Zur Zylinderachse parallele Wandausnehmungen WAI dienen zum Einführen der halsförmigen Anschlusselemente AE der kugelförmigen Gelenkteile, wobei die kugelförmigen Gelenkteile anschliessend durch Einsetzen von Verschlusselementen VS in die Zylinderausnehmungen bzw. in die Wandausnehmungen WA gegen unbeabsichtigte Verschiebung gesichert werden können.
Die Schwenkachsen XAI bis XA4 der Gelenkpaarungen zwischen benachbarten Bauteilen sind durch schlitzförmige Ausnehmungen WA2 bestimmt, die sich quer zu den Achsen der hohlzylindrischen Gelenkteile erstrecken und jeweils den Rand des Tragkörpers durchbrechen sowie rechtwinklig in die Einführungs-Wandausnehmungen WAs einmünden. Bei der Schwenkbewegung können somit die halsförmigen Anschlusselemente AE in der Schlitzebene, d.h. quer zur Gelenk- bzw. Tragkörperebene E gleiten, im Beispielsfall mit einem Schwenkwinkel von 1800. Hierzu weisen die Seitenkantenabschnitte des Tragkörpers TK2 in der aus Fig. 4 ersichtlichen Weise eine halbkreisförmige, zu jeweils einer Gelenkachse XAI bis XA4 konzentrische Querschnittskontur auf.
Ausserdem verlaufen die Gelenkachsen in der aus Fig. 3 ersichtlichen Weise jeweils parallel zu einer Seitenkante SKI bis SK4 sowie zu den Verbindungslinien XBI3 bzw. SB24 der diametral gegenüberliegenden Gelenkteile, womit die vorgenannte, geometrische Bedingung für die Bewegungsfreiheit der Gelenke erfüllt ist.
Im übrigen können die kugelförmigen Gelenkteile durch zylindrische in Verbindung mit einer Schwenkbarkeit um die Verbindungslinie diametral gegenüberliegender Gelenkteile als Achse ersetzt werden, wie dies in Fig. 3 strichliert für ein Gelenkteil VE4b mit koaxial zur Verbindungslinie XB24 eingeschraubtem, halsförmigem Anschlusselement AE angedeutet ist.
Weiterhin ist bei der Ausführung nach Fig. 3 und 4 im Bereich zwischen den in der Ebene E liegenden Gelenkteilen parallel zu dieser Ebene eine weitere, zylindrische Ausnehmung VE6 als Gelenkteil für den Anschluss eines benachbarten Bauelementes in der dritten Dimension bezüglich der Ebene E vorgesehen. Ein zusätzliches, entsprechend komplementäres, nämlich kugelförmiges Gelenkteil;VEs ist gegen die Ebene E versetzt, und zwar gemäss Fig. 4 mit Abstand vom Tragkörper TK angeordnet und mit diesem durch einen verlängerten Halsabschnitt verbunden. Auf diese Weise lassen sich die bereits erwähnten, dreidimensionalen Gebilde herstellen. Im übrigen können flächenhafte wie auch dreidimensionale Gelenkgebilde grundsätzlich mit identisch übereinstimmenden Bauelementen hergestellt werden.
Fig. 5 zeigt die grundsätzliche Geometrie von Flächengebilden mit Dreigelenk-Bauelementen und ebenfalls je nur einer Gelenkpaarung zwischen zwei benachbarten Bauelementen. Die zusammenstossenden Gelenkteile sind wiederum als komplementäre Kugelelemente angedeutet, die bei einer Herstellung des Tragkörpers aus steiffelastischem Material, beispielsweise steiffelastischem Kunststoff, den Vorteil der leichten Herstellbarkeit und der einfachen Montage durch elastisches Einrasten von Kugel- und Kugelkalotte bieten. Beispielsweise kommen sternförmige Tragkörper als Verbindung der Gelenkteile in Betracht, ebenso aber auch für eine dichte Flächenbedeckung die in Fig. 5 angedeuteten, dreieckförmig-flächenhaften Tragkörper TK3 oder - mit Lükkenbereichen zwischen den Bauelementen - kreisförmige Tragkörper TK4 (strichliert angedeutet).
Mit besonderen dekorativen Effekten können auch ringförmig durchbrochene Tragkörper sowie kreisförmig ausgerundete, sternförmige Tragkörper vorgesehen werden, wie sie im oberen Teil von Fig. 5 angedeutet sind.
Im übrigen kann ein Verband aus Dreigelenk-Bauelementen nicht aus identischen Elementen zusammengesetzt werden. Vielmehr sind, wie in Fig. 5a und 5b angedeutet, zwei komplementäre Gelenkkonfigurationen 2a und 2b erforderlich.
Fig. 6 und 7 zeigen ein Bauelement mit bügelförmigem Tragkörper TKs und kugelförmigen Gelenkteilen VE7 bis VElo. Die konkaven Gelenkteile sind als hinterschneidungsfreie Kalotten ausgebildet, was eine einfache Herstellung und verformungsfreie Montage ermöglicht. Dafür sind an den konvexen Gelenkteilen Kalottenscheiben KS vorgesehen, die mit einer äusseren Kalottenfläche KF der Gegenstücke zusammenwirken und durch eine Verriegelung VR gesichert sind.
Die Ausführung nach Fig. 8, 8a und 9 weist einen Tragkörper TK6 auf, der aus zwei durch einen Zentrieransatz ZA gegeneinander gesicherten und durch Ansätze ZE gegen Verdrehung aneinander arretierten Teilkörpern TK6a, TK6b besteht. Letztere können hinterschneidungsfrei hergestellt werden und sind durch ein elastisch verformbares Verriegelungselement EV formschlüssig und lösbar miteinander verbunden. Andererseits kann z.B. die Teilungsfläche BF für eine nichtlösbare Verklebung des Tragkörpers verwendet werden. Jedenfalls lassen sich die konkaven und konvexen Gelenkteile VEh, VEv hinterschneidungsfrei herstellen.
Die Ausführung nach Fig. 10 und 11 weist ebenfalls einen mehrteiligen Tragkörper TK7 mit je einem Teilkörper TK7a, TK7d für je eine Kugelkalotte auf. Dadurch ergibt sich der Vorteil einer leichten Montage, weil die einzelnen Gelenke nacheinander zusammengesetzt werden können. Auch hier ist eine lösbare sowie eine feste Verbindung der Teilkörper anwendbar.
Die Ausführungen nach Fig. 12 bis 15 eignen sich für eine zweiteilige Herstellung mit fester Verbindung, z.B. Verkleben der durch eine mittlere Teilungsebene T-T voneinander getrennten Teilkörper, wobei die Kugel-Gelenkteile nach dem Zusammensetzen der Teilkörper eingeführt werden. Im übrigen weisen diese Ausführungen verschiedene Anordnungen von Einführöffnungen EO mit anschliessenden Kugel-Einführkanälen zu den Kalotten-Gelenkteilen auf.
Die Einführöffnungen können durch nicht dargestellte, elastische Verschlusselemente ausgefüllt und damit die Gelenkteile gesichert werden.
Fig. 16 und 17 zeigen noch eine mehrteilige Ausführung, bei der die Kugel-Gelenkteile vorzugsweise vor dem Zusam mensetzen der Teilkörper TKa, TKb einzuführen sind, was jedoch eine Minimisierung der Tragkörpergrösse bei vorgegebener Kugelgrösse ermöglicht.
Fig. 18 zeigt einen Verband von Viergelenk-Bauelementen
BE, beispielsweise solchen gemäss Fig. 16, die durch blosses Verschieben in der Flächenebene zusammensetzbar und lösbar sind. Nach dem Zusammensetzen angebrachte Rand Begrenzungselemente sichern jedoch das Gelenkgebilde gegen unbeabsichtigtes Lösen auch bei starker Verformung.
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characterized in that the components are positively and releasably connected to each other.
27. The articulately deformable structure according to claim 26, characterized in that closable and releasable form-locking connections are provided between the components (BE) by mutual displacement and possibly pivoting of adjacent components, and that at least two components are provided by a common stop element connected to at least one of these components ( EA) are secured against displacement and / or pivoting against one another in the direction of a release of the articulated connection.
The invention relates to a component for a structure which extends at least in one surface dimension and is deformable in the direction transverse to this surface dimension, each with a plurality of articulated parts designed as connecting elements to adjacent components, and to a structure composed of such components.
A component of the aforementioned type is known from DE-OS 2 835 729. It consists of a rectangular support body of small thickness and with a plurality of joint parts or connecting elements on each side edge for the connection of adjacent elements. The element is intended for the formation of mats which contain a plurality of such elements in a surface area corresponding to the element plane. Apart from the flexible nature of the elements, a mat assembled with it can only be deformed around axes parallel to one another in accordance with the aligned joint parts on the side edges of the element, e.g. folded or rolled up.
The object of the invention is to provide a component of the type mentioned at the outset or a flat structure, by means of whose articulated deformation - at least transversely to a surface extension of the structure - is possible with a comparatively small number of joints.
The inventive solution to this problem is characterized by the features specified in claim 1 or 2 or in claim 25.
The two solution variants are based on the same principle, namely the connection of adjacent components by only a pairing of articulated parts, which enables a quick and comparatively simple assembly of flat structures of greater extent with a correspondingly large number of components.
The object of the invention extends further to the creation of a component which can be connected in an articulated manner and which is distinguished by the simple manufacture of concave joint parts. The inventive solution to this problem is characterized by the features specified in claim 25.
If appropriate, according to a further development of the invention, three-dimensional structures can also be assembled with components which have at least one additional joint part outside the surface area determined by three or four joint parts lying in one plane.
An essential development of the invention provides that the joint parts have at least two pivot axes arranged at an angle to one another, one of which lies at least approximately in a plane determined by three or four joint parts. This results in a fundamentally expanded possibility of deformation of the fabric in the sense of a curvature, i.e. an adaptability of the fabric to three-dimensional contact surfaces or the like.
For this purpose, the joint parts can particularly advantageously form joint connections which can be pivoted on all sides between adjacent components, for example with joint designs in the manner of a cardan joint or even a ball joint. The last-mentioned design results in a particularly simple shaping and assembly, especially with resilient elasticity of the concave, e.g. dome-shaped joint parts of a ball joint, which enables a simple pressing in of the complementary ball part with subsequent, elastic positive locking of the joint pairing.
The joint parts of a component can be connected to form a unit by supporting bodies of different shapes, the shape of the supporting body being adapted to the particular application. If the application does not depend on a more or less approximately closed surface formation of the deformable structure, but rather on a mesh, sieve or filter function or on a flexible supporting or reinforcing function, then a cross-shaped or star-shaped configuration of the Support body, wherein the joint parts are arranged at the ends of the star or the cross.
Such designs are also suitable for hanging or lying, mat-shaped structures which are composed of components of the present type and e.g. can be used as room dividers or wall hangings in interior design and as floor coverings. The components with a cross-shaped or star-shaped support body have the additional advantage of a decorative appearance and versatility, both with regard to the material used as well as the surface structure and the structural design in detail, for example by optically emphasizing the cross or star center or the cross or star arms. These support bodies also offer the advantage of comparatively low weight, based on the total area of the fabric made with the corresponding components.
Components with cross-shaped or star-shaped support bodies are also suitable for numerous applications with technical requirements in the foreground, e.g. as resilient reinforcements for securing slippery soil or the like in foundation and civil engineering. This may also have the advantage that the resilience of the fabric does not depend on the deformability of the supporting body material, but is achieved solely by the joints between the components. It is therefore possible to select materials for the components and in particular for the supporting bodies without restriction according to their resistance to aggressive media or vermin, or according to their general strength or according to their machinability.
Applications in the chemical industry are therefore just as conceivable as those in agriculture, for example for covering crops under the influence of weather or the like.
On the other hand, for some applications an areal design of the support body connecting the joint parts of a component is advantageous. This applies e.g. for a desired shielding or sealing function of the fabric, but also for decorative applications, for example in the manner of a mosaic or a movable relief for purposes of interior design or as a play or entertainment means, whereby it may relate to a detachable design of the joint parts for the purpose of modification or Remodeling of the fabric arrives by the user.
A largely dense surface coverage results in
Components with three joint parts, preferably with essentially triangular, in the case of components with four joint parts, preferably with essentially quadrangular support bodies. If it is possible to dispense with the greatest possible area coverage, there is also a round disk-shaped, e.g. circular or elliptical design of the support body, in particular decorative designs.
The already mentioned possibility of expanding the component design with additional joint and connecting elements in the third dimension also opens up a wide range of technical and decorative applications. In this way e.g. suspension devices can easily be attached to a flat structure without the need for complex additional structures. In this context, e.g. to mention the use of flat structures from the present components as a mat or net structure hung under a ceiling for purposes of interior design.
In general, it should be noted that there are no fundamental restrictions with regard to the use of the present components and the two-dimensional or three-dimensional structures composed of them.
The components according to the invention can furthermore be provided with additional, fixed or articulated connections for the attachment of functional elements such as lights, signal transmitters, writing elements or the like. Or of decorative elements, in particular on the surface of the individual components. Such connections can advantageously be designed to be detachable using conventional means, which results in a rapid interchangeability of the additional elements.
The articulated, deformable structures belonging to the subject of the invention can be used in particular as wall hangings or room dividers in interior design with additional decorative effects. Here, too, the detachable connection of the components has the advantage of the adaptability of the structure for different spatial conditions and also the possibility of change with regard to decorative effects or additional functions such as light fixtures and the like. Due to their articulated deformability, the structures can change in certain even without loosening their composition Limits of the different geometry of a base or a supporting body, e.g. a wall, adjust.
The structures can also be designed spatially with the aid of additional articulated connections on the components, for example in the sense of chain or surface sections which run at an angle to a main surface and which are used to hold or suspend the main surface structure or vice versa to hold additional functional elements. or serve decorative elements on the main fabric.
The invention is further explained on the basis of the exemplary embodiments illustrated in the drawings. Show here:
Fig. 1 shows the basic design of four-bar components and their composition to form a flat structure.
Fig. 2und
3 each a top view of a four-bar component,
4 shows a side view of the component according to FIG. 3,
Fig. 5 as well
5a and
5b shows the basic design of three-joint components and their composition to form a flat structure,
Fig. 6 and
7 shows the structural design of a joint connection that can be swiveled on all sides, for example for a four-joint component,
Fig. 8 and
Fig. 8a as well
9 shows a component composed of several partial elements with a releasable positive connection of the partial elements,
10 shows a further embodiment of a composite component in a plan view from above,
11 shows a cross section of the component according to FIG. 10 along the sectional plane XI-XI in FIG. 10,
Fig.
12 is a plan view of a surface of a component which is produced in a divided manner but is integrally connected in the use form,
12a is a partial section of the component according to FIG. 12 according to section plane XIIa-XIIa in FIG. 12,
13 to
16 each a further embodiment of a component which can be manufactured in a plan view from above,
FIG. 17 shows a cross section of the component according to FIG. 16 according to section plane XVII-XVII in FIGS. 16 and
Fig. 18 is a schematic plan view of an articulately deformable fabric with security against dissolution by additional stop elements.
1 schematically shows a flat structure FG, which consists of a plurality of identical components BE, each with four joint parts VEI to VE4 designed as connecting elements to adjacent components. Two adjacent components BE are connected to each other by only one joint, which is formed by a complementary pairing of joint parts VEI / VE3 or VE2 / VE4. The complementary joint parts are designed in the schematically indicated manner as balls or spherical caps and are each arranged on opposite sides of a component. The four joint parts of a component are connected to one another, for example, by a cross-shaped support body TKI, which e.g. 2 consists of integrally connected rod parts.
If the greatest possible surface coverage by the support body of the components is desired, a support element that connects the joint parts and a support element that is generally parallelogram-shaped surface element FE for each component is considered as the support body or as an additional element, as shown in FIG. 1 and as a dashed line in FIG 2 is indicated.
The basic construction of a flat structure FG from four articulated components according to FIG. 1 shows that a theoretically complete and practically only surface coverage limited by the space requirement of the articulated parts can be achieved, provided only the side edges of the flat elements FE for each component BE parallel to the connecting lines in each case two joint parts run diametrically opposite each other. Under this condition, any geometric arrangement of the four joints is permissible - at least approximately in the plane of the flat structure FE. For a free, articulated deformability of the fabric in the direction transverse to its surface area, it obviously depends on certain conditions with regard to the pivot axes of the joints.
For pivoting of adjacent components against each other, for which, for the sake of clarity, a maximum area coverage with quadrangular surface elements FE according to FIG. 1 is assumed, it is necessary for each joint part to form at least one pivot axis that is at least approximately parallel to the connecting line of the respective joint part not diametrically opposed joint parts runs. This condition is met in any case by the ball joints provided according to FIGS. 1 and 2, which can be pivoted on all sides and which have an infinite variety of spatially arbitrarily oriented pivot axes beyond a pivot axis satisfying the aforementioned condition.
3 and 4, the construction of a four-bar component BE with a rectangular support body TK2 is shown, wherein each of diametrically opposite side edges of the support body, complementarily formed, cylindrically concave or spherically convex joint parts VEla or VE3a and VE2a or VE4a are arranged . The joint pairings of adjacent components are formed by inserting a spherical joint part into a cylindrical joint part, the ball neck being guided through a slot which runs in the support body TK2 and runs parallel to the cylinder axis of the concave joint part in question. In this case, the component with the ball joint part to be inserted is brought into a position pivoted at right angles with respect to the plane of the other component.
The latter component is then pivoted into the plane of the first component.
3 and 4, the axes of the hollow cylindrical joint parts VEla, VE2a are arranged as parallel to a respective side edge SKi or 5K of the support body TK2. Wall recesses WAI parallel to the cylinder axis are used to insert the neck-shaped connecting elements AE of the spherical joint parts, the spherical joint parts then being able to be secured against unintentional displacement by inserting closure elements VS into the cylinder recesses or into the wall recesses WA.
The pivot axes XAI to XA4 of the joint pairings between adjacent components are determined by slot-shaped recesses WA2, which extend transversely to the axes of the hollow cylindrical joint parts and each break through the edge of the supporting body and open at right angles into the insertion wall recesses WAs. During the swiveling movement, the neck-shaped connection elements AE can thus be in the slot plane, i.e. glide transversely to the joint or support body plane E, in the example with a swivel angle of 1800. For this purpose, the side edge sections of the support body TK2 have a semicircular cross-sectional contour which is concentric to a joint axis XAI to XA4 in the manner shown in FIG.
In addition, the joint axes run in the manner shown in FIG. 3, each parallel to a side edge SKI to SK4 and to the connecting lines XBI3 and SB24 of the diametrically opposite joint parts, which fulfills the aforementioned geometric condition for the freedom of movement of the joints.
Otherwise, the spherical joint parts can be replaced by cylindrical joint parts with an axially diametrically opposed joint part as a pivot, as is indicated by the broken line in FIG. 3 for a joint part VE4b with a neck-shaped connecting element AE screwed in coaxially to the connecting line XB24.
Furthermore, in the embodiment according to FIGS. 3 and 4, a further cylindrical recess VE6 is provided in the area between the joint parts lying in plane E parallel to this plane as a joint part for connecting an adjacent component in the third dimension with respect to plane E. An additional, correspondingly complementary, namely spherical joint part; VEs is offset from plane E, according to FIG. 4, spaced from the support body TK and connected to it by an elongated neck section. In this way, the three-dimensional structures already mentioned can be produced. In addition, planar as well as three-dimensional joint structures can in principle be produced with identical components.
Fig. 5 shows the basic geometry of fabrics with three-joint components and also only one joint pair between two adjacent components. The colliding joint parts are in turn indicated as complementary spherical elements which, when the supporting body is manufactured from rigid-elastic material, for example rigid-elastic plastic, offer the advantage of being easy to manufacture and simple to assemble due to the elastic latching of spherical and spherical caps. For example, star-shaped support bodies can be used as a connection of the joint parts, but also for a dense surface covering the triangular-area support bodies TK3 indicated in FIG. 5 or - with gap areas between the components - circular support bodies TK4 (indicated by dashed lines).
With special decorative effects it is also possible to provide support bodies with openwork in a ring shape and circular, star-shaped support bodies as indicated in the upper part of FIG. 5.
Moreover, a set of three-joint components cannot be assembled from identical elements. Rather, as indicated in FIGS. 5a and 5b, two complementary joint configurations 2a and 2b are required.
6 and 7 show a component with bow-shaped support body TKs and spherical joint parts VE7 to VElo. The concave joint parts are designed as undercuts without undercuts, which enables simple manufacture and deformation-free assembly. For this purpose, dome washers KS are provided on the convex joint parts, which cooperate with an outer dome surface KF of the counterparts and are secured by a locking VR.
The embodiment according to FIGS. 8, 8a and 9 has a supporting body TK6, which consists of two partial bodies TK6a, TK6b secured against one another by a centering projection ZA and locked against rotation by approaches ZE. The latter can be produced without undercuts and are positively and releasably connected to one another by an elastically deformable locking element EV. On the other hand, e.g. the division area BF can be used for non-detachable gluing of the supporting body. In any case, the concave and convex joint parts VEh, VEv can be manufactured without undercuts.
The embodiment according to FIGS. 10 and 11 also has a multi-part support body TK7, each with a part body TK7a, TK7d for a spherical cap. This has the advantage of easy assembly because the individual joints can be assembled one after the other. A releasable and a fixed connection of the partial bodies can also be used here.
12 to 15 are suitable for a two-part production with a fixed connection, e.g. Gluing the part bodies separated from one another by a middle parting plane T-T, the ball-joint parts being inserted after the part bodies have been put together. Otherwise, these designs have different arrangements of insertion openings EO with adjoining ball insertion channels to the spherical joint parts.
The insertion openings can be filled by elastic closure elements, not shown, and thus the joint parts can be secured.
16 and 17 show a multi-part embodiment in which the ball-joint parts are preferably to be inserted before the partial bodies TKa, TKb are put together, but this enables the size of the supporting body to be minimized for a predetermined ball size.
18 shows a group of four-bar components
BE, for example those according to FIG. 16, which can be assembled and detached by simply moving them in the plane of the surface. Edge assembly elements attached after assembly, however, secure the joint structure against unintentional loosening even in the event of severe deformation.