DE102004062800B4 - Formschlussverbindung - Google Patents

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    • F16BDEVICES FOR FASTENING OR SECURING CONSTRUCTIONAL ELEMENTS OR MACHINE PARTS TOGETHER, e.g. NAILS, BOLTS, CIRCLIPS, CLAMPS, CLIPS OR WEDGES; JOINTS OR JOINTING
    • F16B5/00Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them
    • F16B5/07Joining sheets or plates, e.g. panels, to one another or to strips or bars parallel to them by means of multiple interengaging protrusions on the surfaces, e.g. hooks, coils

Abstract

Formschlussverbindung für aneinanderzufügende Bauteile (3, 11, 17, 19), die mit Profilen versehene flächige Strukturen (1, 9, 23, 25) aufweist, wobei auf jedem der Bauteile (3, 11, 17, 19) eine Struktur (1, 9, 23, 25) aufgebracht ist, wobei die Strukturen (1, 9, 23, 25) bei einem Aneinanderfügen der Bauteile (3, 11, 17, 19) derart ineinandergreifen, dass zwischen den Bauteilen (3, 11, 17, 19) ein flächiger Formschluss bereitgestellt ist, gekennzeichnet dadurch dass mindestens eine der Strukturen (1, 9, 23, 25) aus einem vorgefertigten Formschlussteil hergestellt und auf eine Oberfläche mindestens eines der Bauteile (3, 11, 17, 19) aufgeklebt ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Formschlussverbindung und ein Verfahren zum Herstellen einer Formschlussverbindung.
  • Bislang werden Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff über Schraub- oder Bolzenverbindungen miteinander verbunden. Derartige Verbindungen haben jedoch den Nachteil, dass zwischen den Bauteilen nur in geringem Umfang Kräfte übertragen werden. Diese Kräfte sind vor allem relativ zu einer Tragfähigkeit der anzuschließenden Bauteile sehr niedrig, so dass derartig gebildete Konstruktionen vergleichsweise unwirtschaftlich sind. Neben den Schraub- oder Bolzenverbindungen mit hohen Spannungskonzentrationen wird eine Kraftübertragung zwischen den Bauteilen auch durch nichtlösbare Klebeverbindungen bereitgestellt.
  • Die Belastungen sind vor allem in Verbindungsstellen, wo sich Schrauben oder Bolzen befinden, konzentriert, so dass sich bei derartigen Konstruktionen hohe lokale Spannungsspitzen einstellen. Insbesondere bei Bauteilen, die hinsichtlich einer Faserverstärkung eine planare oder axiale Vorzugsrichtung aufweisen, können Spannungen, die senkrecht zu diesen Vorzugsrichtungen entstehen, nur in einem sehr geringem Mass aufgenommen werden. Dabei erträgliche Schubspannungen zwischen einzelnen Schichten von Verstärkungen sind ebenfalls nur gering. Diese beiden möglichen Versagensmechanismen bestimmen momentan eine Grösse von übertragbaren Kräften, die an derzeit realisierbaren Fügepunkten zwischen Bauteilen erreichbar sind.
  • In der Druckschrift DE 27 44 938 A1 ist ein Bauelement beschrieben. Dieses Bauelement wird durch ein Strangpressverfahren, d. h. durch Extrudieren hergestellt. Das Bauelement weist eine Basis mit einer Oberfläche und eine Vielzahl von parallelen Rippenpaaren auf. Diese Rippenpaare befinden sich auf der Oberfläche und stehen von dieser ab. Die Rippen jedes Rippenpaars sind so voneinander getrennt, dass zwischen ihnen eine in Längsrichtung verlaufende Nut festgelegt ist. Zwei Bauelemente sind über derartige Rippenpaare zusammensteckbar, wobei eine Rippe eines ersten Bauelements in eine Nut eines zweiten Bauelements eingreift.
  • Die Druckschrift GB 300 983 offenbart eine formschlüssige Verbindung zwischen zwei mechanischen Teilen, insbesondere für Tretkurbeln bei Webstühlen. Hierbei sind in Oberflächen der mechanischen Teile Profile eingeformt und somit eingebracht, wobei hierzu die Oberflächen entsprechend zu bearbeiten sind. Dabei sind die Profile jedoch nicht auf den mechanischen Teilen aufgebracht, sondern durch entsprechende formgebende Bearbeitung der Oberflächen der mechanischen Teile generiert.
  • Vor diesem Hintergrund wird eine Formschlussverbindung und ein Verfahren zum Herstellen einer Formschlussverbindung mit den Merkmalen der unabhängigen bzw. nebengeordneten Patentansprüche vorgestellt.
  • Die erfindungsgemässe Formschlussverbindung für aneinanderzufügende Bauteile weist mit Profilen versehene flächige Strukturen auf. Es ist vorgesehen, dass auf jedem der Bauteile eine Struktur aufgebracht ist, wobei die Strukturen bei einem Aneinanderfügen der Bauteile derart ineinandergreifen, dass zwischen den Bauteilen ein flächiger Formschluss bereitgestellt ist, wobei mindestens eine der Strukturen aus einem vorgefertigten Formschlussteil hergestellt und auf eine Oberfläche mindestens eines der Bauteile aufgeklebt ist.
  • Dadurch, dass die Strukturen auf die Bauteile aufgebracht sind, kann die Formschlussverbindung individuell an eine Ausgestaltung oder Anordnung der aneinanderzufügenden Bauteile angepasst werden. Ein Formteil, das ein Bauteil mit einer darauf aufgebrachten Struktur aufweist, ist demnach zweistückig ausgebildet. Das Aufbringen der Struktur auf das Bauteil kann vor Ort, beispielsweise auf einer Baustelle, derart erfolgen, dass möglicherweise auftretende Fertigungstoleranzen, die bei einem Zusammenbau von Baukonstruk tionen, die mehrere Formteile umfassen, durch ein geeignetes Anpassen der Struktur an das Bauteil in einfacher Weise ausgeglichen werden können.
  • Durch die auf den Bauteilen aufgebrachten Strukturen, die unterschiedlichste, sich im Querschnitt periodisch wiederholende Profile aufweisen und beispielsweise zickzack-, sägezahn-, zahnleisten- oder trapezförmig ausgebildet sein können, werden die aneinanderzufügenden Bauteile ineinander gehängt oder miteinander verhakt, so dass Spannungen zwischen den Bauteilen durch die aus den zusammenwirkenden Strukturen ausgebildete Formschlussverbindung übertragen werden. Dies ist besonders bei sägezahn- oder zahnleistenförmiger sowie bei trapezförmiger Ausprägung oder Profilierung der aufzubringenden oder aufgebrachten Struktur erreichbar. In weiterer Ausgestaltung können die Profile sinus- bzw. kosinusförmig ausgebildet sein. Die Profile können innerhalb der flächigen Struktur mindestens eindimensional und somit evtl. auch zweidimensional ausgerichtet sein. Bei einer zweidimensionalen Ausrichtung kreuzen sich zwei Reihen nebeneinander angeordneter Profilen unter einem Winkel von bis zu 90°.
  • Sich zwischen den Bauteilen über die Strukturen einstellende, die Bauteile voneinander abhebende Kräfte können durch Haltevorrichtungen kurzgeschlossen werden. Bei derartigen Haltevorrichtungen kann es sich um Befestigungsmittel, wie Bolzen oder Schrauben, oder um die Bauteile umschließende Elemente, wie Klemmen, Klammern und dergleichen, handeln. Somit werden zwischen den aneinanderzufügenden anzuschließenden Bauteilen entstehende Druckspannungen kompensiert.
  • Mit der vorliegenden Formschlussverbindung sind beispielsweise Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff in einfacher Weise zu verbinden, wobei bspw. linear ausgebildete Bautei le axial zu fügen sind. In Relation zu einer Festigkeit der angeschlossenen Bauteile werden hohe Kräfte übertragen. Die Formschlussverbindung kann auch zum Verbinden von Bauteilen aus Holz verwendet werden. Derartige Bauteile sind aus einem oder mehreren miteinander verbundenen massiven und somit von Natur aus faserverstärkten Holzbauteilen oder ggf. faserverstärkten Holzspanplatten ausgebildet.
  • Es kann vorgesehen sein, dass das Profil der Struktur unter einem Winkel größer 0° bis einschließlich 90° zu einer Vorzugsrichtung des Bauteils orientiert ist. Diese Vorzugsrichtung kann durch eine Ausrichtung von Fasern innerhalb des Bauteils bestimmt sein. Eine besonders hohe Festigkeit des Formteils wird dann erreicht, wenn das Profil bzw. ein normal ausgerichteter Querschnitt durch das Profil unter einem Winkel von 90° zu der Vorzugsrichtung und bei einem faserverstärkten Bauteil demnach senkrecht zu den Fasern orientiert ist. Bei geeigneter Ausrichtung der Profile relativ zu einer Ausrichtung von Fasern innerhalb des Bauteils, falls diese eine planare oder axiale Vorzugsrichtung aufweisen, können Spannungen, die senkrecht zu dieser Vorzugsrichtung stehen, dadurch kompensiert werden, indem die Strukturen derart auf die Bauteile aufgebracht werden, dass die Profile senkrecht oder zumindest schräg zu der Vorzugsrichtung orientiert sind.
  • Eine Struktur ist auf mindestens zwei verschiedene Varianten auf die Oberfläche des Bauteils aufzubringen. Einerseits ist eine erhärtbare Formmasse als Ausgangsprodukt für die Struktur auf die Oberfläche des Bauteils aufzutragen. Diese aufgetragene Formmasse ist mittels einer Form oder Schablone zu profilieren, nach Aushärten dieser mit einem geeigneten, beispielsweise zickzackförmigen, Profil versehenen Formmasse ist die Struktur auf dem Bauteil aufgebracht. Alternativ ist die Struktur aus einem gegebenen falls industriell vorgefertigten Formschlussteil hergestellt. In diesem Fall ist die Struktur dadurch aufzubringen, indem dieses vorgefertigte Formschlussteil unter möglicher Anpassung von Abmessungen auf die Oberfläche des Bauteils geklebt wird.
  • Mit der Formschlussverbindung wird zwischen den Bauteilen, die aus faserverstärktem Material, beispielsweise aus einem Faserverbund oder faserverstärktem Kunststoff (GFK, CFK, FVK), ausgebildet sind, unter Bereitstellung eines flächigen Formschlusses zwischen den Bauteilen eine beliebig oft lösbare und neu fügbare Verbindung geschaffen. Dabei ist eine homogene Kraftübertragung und Induzierung von Druckspannungen senkrecht zur Verstärkung jener faseriger Komponenten, die in anzuschließenden Bauteilen aus faserverstärktem Kunststoff eingelegt sind, möglich.
  • Sind beispielsweise zwei weitgehend flächige Bauteile mit der vorliegenden Formschlussverbindung zu verbinden, so ist vorgesehen, dass auf einer Oberfläche eines ersten Bauteils eine erste Struktur und auf der Oberfläche eines zweiten Bauteils eine zweite Struktur aufgebracht ist. Zwei zweistückige Formteile aus je einem Bauteil und einer darauf aufgebrachten Struktur werden zur Bereitstellung einer Baukonstruktion zusammengefügt, wobei die Strukturen der Formteile formschlüssig zusammenwirken.
  • Die Strukturen können auf einander zugewandten Oberflächen der aneinanderzufügenden Bauteile aufgebracht sein. Die Strukturen sind hinsichtlich ihrer Profilierung derart ausgebildet, dass die beiden Strukturen durch gegenseitiges Ineinandergreifen zusammenwirken, wenn die beiden zu fügenden Bauteile zusammengeführt werden und zwischen den beiden Strukturen somit ein Kontakt bereitgestellt wird. Sind ein erstes und ein zweites Bauteil aneinanderzufügen, so stellt eine erste Struktur auf dem ersten Bauteil eine Negativform einer zweiten Struktur auf dem zweiten Bauteil dar. Über die beiden auf den Bauteilen aufgebrachten Strukturen sind die aneinanderzufügenden Bauteile miteinander zu verhaken oder ineinander einzuhängen. Eine dieser Strukturen ist flächig bzw. zweidimensional ausgebildet und erstreckt sich an der bzw. parallel zu der Oberfläche des Bauteils. Eine Fügerichtung für das Bauteil mit der darauf aufgebrachten Struktur ist typischerweise senkrecht zu der Oberfläche und somit zu der Struktur orientiert.
  • Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Herstellen einer Formschlussverbindung für auseinanderzufügende Bauteile ist vorgesehen, dass auf jedem dieser Bauteile eine flächige, mit einem Profil versehene Struktur fest aufgebracht wird. Werden die Bauteile aneinandergefügt, greifen die Strukturen derart ineinander, dass zwischen den Bauteilen ein flächiger Formschluss bereitgestellt wird. Dabei werden die Bauteile über die aus den zusammenwirkenden Strukturen bestehende Formschlussverbindung aneinander angeschlossen und somit miteinander formschlüssig verbunden, wobei mindestens eine der Strukturen aus einem vorgefertigten Formschlussteil hergestellt und auf eine Oberfläche mindestens eines der Bauteile aufgeklebt wird.
  • Mit diesem Verfahren ist die Formschlussverbindung in einfacher und leicht nachvollziehbarer Weise herstellbar. Mit dieser durch das vorliegende Verfahren hergestellten Formschlussverbindung wird eine materialgerechte Kraftübertragung zwischen den Bauteilen realisiert. Die hierbei übertragbaren Kräfte nähern sich deutlich den durch die anzuschließenden Bauteile tragbaren Belastungen. Bei bisherigen Anschlüssen zwischen Bauteilen ist dies nicht möglich. Die durch das Verfahren herstellbare Formschlussverbindung benötigt weniger Platz als beispielsweise eine Reihe von Bol zenanschlüssen, wie sie bislang zum Verbinden von Bauteilen verwendet werden. Auf Basis des durch das Verfahren realisierbaren Tragprinzips sind verschiedene architektonisch anspruchsvolle Anschlussvarianten zwischen Bauteilen realisierbar.
  • Die Struktur kann dadurch auf eines der Bauteile aufgebracht werden, indem eine erhärtbare Formmasse in zähflüssigem oder hochviskosem Zustand auf eine Oberfläche des Bauteils aufgetragen wird. In diese erhärtbare Formmasse wird mit Hilfe einer geeigneten Form oder Schablone ein beispielsweise zahnleisten- oder sägezahnförmiges Profil eingebracht. Typischerweise ist als Formmasse eine Substanz zu wählen, die einer Ausgangssubstanz jenes Materials, aus dem das Bauteil ausgebildet ist, gleicht oder ähnlich ist und vergleichbare physikalische bzw. thermische Eigenschaften aufweist.
  • Es ist auch möglich, mindestens eine der Strukturen aus einem vorgefertigten Formschlussteil herzustellen. Dieses Formschlussteil kann ebenfalls aus einer erhärtbaren Formmasse unter Einbringung eines zahnleisten- oder sägezahnförmigen Profils hergestellt werden. Je nach Abmessung ist diese mindestens eine Struktur aus dem vorgefertigten Formschlussteil durch Schneiden oder eine andere geeignete Maßnahme an eine Größe des mindestens einen Bauteils anzupassen und auf dieses mindestens eine Bauteil durch Kleben aufzubringen. Das Formschlussteil ist bzgl. einer Zusammensetzung oder bzgl. physikalischer bzw. thermischer Eigenschaften dem Material, aus dem das Bauteil ausgebildet ist, gleich oder ähnlich.
  • Nach Aufbringen der Struktur, also einem Aushärten der mit dem Profil versehenen Formmasse oder Aufkleben des vorgefertigten Formschlussteils, werden die zu fügenden Bauteile ineinander eingehängt, wodurch Spannungen durch Formschluss flächig übertragen werden.
  • Des weiteren können die beiden Bauteile mit den darauf aufgebrachten Strukturen über geeignete Halteeinrichtungen, z. B. Befestigungsmittel, wie Bolzen oder Schrauben, oder umschließende Elemente, wie Klemmen oder Klammern, miteinander kurzgeschlossen werden. Somit werden sich gegebenenfalls zwischen den Bauteilen bzw. den Strukturen einstellende abhebende Kräfte abgefangen oder kompensiert.
  • Falls die Bauteile aus faserverstärktem Kunststoff ausgebildet sind, bietet es sich an, als Formmasse ein Ausgangsprodukt eines faserverstärkten Kunststoffs zu nutzen, hierbei kann es sich beispielsweise um einen zähen Klebstoff, etwa einen Zwei-Komponenten-Epoxydharzkleber oder einen Kunststoff auf Polyesterharzbasis handeln. Wird diese Formmasse unmittelbar auf die Oberfläche eines der Bauteile aufgebracht, so ist das Profil mit der dafür geeigneten Form oder Schablone in einfacher Weise zu formen. Dieselbe Formmasse kann auch als ggf. faserverstärktes Ausgangsmaterial für das Bauteil verwendet werden. Sind die Bauteile aus Holz ausgebildet, so ist als Ausgangsprodukt für die Formmasse ein für Holz geeignetes Klebemittel wie Leim oder Holzleim zu wählen.
  • Ist alternativ vorgesehen, dass auf eine Oberfläche eines der Bauteile die Struktur aus dem vorgefertigten Formschlussteil durch Aufkleben aufzubringen ist, so ist dieses Formschlussteil günstigerweise ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff herzustellen. Als Klebemittel ist dann ein Klebstoff zu wählen, der bzgl. seiner Eigenschaften einem Ausgangsmaterial des Bauteils und/oder des vorgefertigten Formschlussteils ähnlich ist, dabei kann die Struktur und/oder das Bauteil aus diesem Klebstoff hergestellt sein. Ein zweistückiges, aus dem Bauteil und der darauf aufgebrachten Struktur ausgebildetes Formteil weist somit eine hervorragende strukturelle Homogenität auf. Bei Bauteilen aus Holz ist das Formschlussteil aus einem für Holz geeignetem Klebemittel, das evtl. faserverstärkt ist und/oder dem Holz zugesetzt sein kann, zu fertigen.
  • Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der beiliegenden Zeichnung.
  • Es versteht sich, dass die voranstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Die Erfindung ist anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung ausführlich beschrieben.
  • 1 zeigt eine erste Variante zum Aufbringen einer Struktur auf ein Bauteil in schematischer Darstellung.
  • 2 zeigt eine zweite Variante zum Aufbringen einer Struktur auf ein Bauteil in schematischer Darstellung.
  • 3 zeigt eine mögliche Ausgestaltung einer Baukonstruktion, bei der zwei Bauteile über eine mögliche Ausführungsform einer Formschlussverbindung miteinander verbunden sind, in schematischer Darstellung.
  • Die Figuren werden zusammenhängend und übergreifend beschrieben, gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Komponenten.
  • Bei der in 1 in schematischer Darstellung gezeigten ersten Variante zum Aufbringen einer Struktur 1 auf einer Oberfläche eines Bauteils 3, das aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt ist, ist vorgesehen, dass eine erhärtbare Formmasse 5 in einem zähflüssigen oder hochviskosen Zustand auf die Oberfläche des Bauteils 3 aufgetragen wird. Vor einem Erhärten der Formmasse 5 wird in diese mit einer geeigneten Form oder Schablone 7 ein im vorliegenden Fall sägezahn- oder zahnleistenförmiges Profil eingeprägt oder eingeformt. Nach Erhärten der durch die Schablone 7 geformten Formmasse 5 ist auf der Oberfläche des Bauteils 3 die Struktur 1 mit dem zahnleisten- oder sägezahnförmigen Profil aufgebracht.
  • Bei der Herstellung der Struktur wird auf die Oberfläche des Bauteils 3 zunächst die erhärtbare Formmasse 5, beispielsweise ein Kleber wie ein Zwei-Komponenten-Epoxydharzkleber, aufgetragen. Ein Formen bzw. Profilieren der Struktur 1 erfolgt mit der vorgefertigten Schablone 7, dabei wird in die Formmasse ein Profil mit einem sich periodisch wiederholenden Muster eingebracht oder eingeprägt. Bei vorliegender Variante handelt es sich bei dem Profil um ein zickzackförmiges Muster mit einer Neigung von ungefähr 45° und einer senkrechten Höhe in einer Größenordnung einiger weniger Millimeter bis einiger weniger Zentimeter, beispielsweise 0,5 cm oder 1 cm. Nach dem Formen bzw. Profilieren ist die Struktur 1 zu härten. Im Falle von Epoxydharz dauert dies mehrere Stunden, bei herkömmlicher Zusammensetzung etwa 10 Stunden. Nach Durchführung der voranstehend genannten Schritte und Erhärten der Formmasse ist die mit dem Profil versehene, flächige Struktur 1 auf dem Bauteil 3 fest aufgebracht.
  • 2 zeigt in schematischer Darstellung eine zweite Variante zum Aufbringen einer Struktur 9 auf ein Bauteil 11.
  • Diese Struktur 9 entspricht einem vorgeformten Formschlussteil, das aus einer Formmasse, beispielsweise einem Klebstoff auf Epoxydharzbasis hergestellt ist. Die Struktur 9 bzw. das vorgefertigte Formschlussteil weist ein sich periodisch wiederholendes, bspw. zickzack- bzw. sägezahnförmiges, Profil auf.
  • Der Klebstoff ist derart auszuwählen, dass dessen Materialkonstanten wie dessen Elastizitätsmodul, dessen Temperaturkoeffizient und dergleichen im erhärteten Zustand den Materialkonstanten des Bauteil 11 gleich oder zumindest ähnlich sind. Idealerweise werden als Ausgangsmaterial für das Bauteil und zum Kleben derselbe Klebstoff verwendet. Bei Herstellung des Bauteils ist der Klebstoff ggf. durch Fasern, die in einer Vorzugsrichtung anzuordnen sind, zu verstärken. Das Bauteil 11 ist aus einer glasfaserverstärkten Matrix aus Epoxydharz oder Polyesterharz ausgebildet. Somit ist ein Materialverhalten hinsichtlich Verformung und Temperaturzwängen, wenn die Struktur 9 das Bauteil 11 aus gleichen oder vergleichbaren Materialien ausgebildet sind, besser als bei verschiedenartigen Werkstoffen.
  • Bei vorliegender Variante wird die aus dem vorgefertigten Formschlussteil aus Epoxydharzklebstoff ausgebildete Struktur 9 über eine Verklebung 13 aus Epoxydharzkleber auf das Bauteil 11 aufgeklebt und somit aufgebracht. Diese Vorgehensweise ist einfach, schnell und somit wirtschaftlich. Ein formschlüssiges Profil in das Bauteil einzufräsen oder zu laminieren ist dagegen wesentlich aufwendiger.
  • Vorgefertigte profilierte Formschlussteile, aus denen Strukturen 9 zu fertigen sind, können industriell hergestellt werden. Dabei wird flüssiger Epoxydharzklebstoff in eine Negativform gegossen und ausgehärtet. Aus einer dabei entstehenden, ausgehärteten Positivform geht das vorgefer tigte Formschlussteil hervor. Ein derartiges Herstellungsverfahren ermöglicht es, je nach Art einer Anwendung und Beanspruchung, unterschiedliche Formen und Abmessungen von Formschlussteilen industriell vorzufertigen. Die ausgehärteten vorgefertigten Formschlussteile können nachträglich als Struktur 9 auf eine dafür vorgesehene Sollstelle an einer Oberfläche des Bauteils 11 geklebt werden. Für die Verklebung 13 wird derselbe Epoxydharzklebstoff verwendet, woraus die Struktur 9 bzw. das vorgefertigte Formschlussteil hergestellt werden. Untersuchungen zu dieser zweiten Variante des Aufbringens der Struktur 9 haben ergeben, dass ein zweistückiges Formteil, das das Bauteil 11 und die darauf aufgebrachte Struktur 9 umfasst, eine hohe Festigkeit aufweist.
  • 3 zeigt eine mögliche Ausführungsform einer Baukonstruktion 15 in schematischer Darstellung. Hierbei sind ein erstes Bauteil 17 und ein zweites Bauteil 19 über eine Formschlussverbindung 21 miteinander lösbar formschlüssig verbunden. Die Formschlussverbindung 21 weist hierbei eine erste, auf dem ersten Bauteil 17 aufgebrachte Struktur 23 sowie eine zweite, auf dem zweiten Bauteil 19 aufgebrachte Struktur 25 auf. Die Strukturen 23, 25 können nach der in 1 und/oder in 2 vorgestellten Variante auf die Bauteile 17, 19 aufgebracht sein.
  • Die über die Strukturen 23, 25 aneinandergelegten oder über diese Strukturen 23, 25 ineinander verhakten Bauteile 17, 19 sind in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel senkrecht zu Profilen der Strukturen 23, 25 gesichert. Dies erfolgt über geeignete Halteeinrichtungen, in diesem Fall Befestigungsmittel 27, wie etwa Schrauben oder Bolzen. Somit wird ein Auseinanderdriften der Baukonstruktion 15 bei einer planmäßigen Zugbelastung vermieden. Bei der Baukonstruktion 15 auftretende Spannungen werden in Z-Richtung flächig ge leitet, so dass insgesamt zwischen den beiden Bauteilen 17, 19 eine günstige Kraftübertragung realisiert ist.
  • Über die Befestigungsmittel 27, bei vorliegendem Ausführungsbeispiel Schrauben, werden in X-Richtung erforderliche Reaktionskräfte bereitgestellt. Somit wird in einer Fuge zwischen den Bauteilen 17, 19 die mit der Formschlussverbindung 21 bzw. den beiden Strukturen 23, 25 ausgefüllt ist, ein Gleichgewicht eingehalten.
  • Dadurch, dass die Strukturen 1, 9, 23, 25 für die Formschlussverbindung 21 auf die Bauteile 3, 11, 17, 19 nachträglich aufgebracht werden, müssen diese Bauteile 3, 11, 17, 19 nicht vor bzw. während einer Herstellung speziell mit Verbindungselementen versehen werden, was die Herstellung der Bauteile 3, 11, 17, 19 bzw. Halbzeuge wesentlich erschweren und verteuern würde. Die Bauteile 3, 11, 17, 19 bzw. Halbzeuge sind beispielsweise aus pultrudierten Profilen aus glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK) hergestellt.
  • Für eine nach Stand der Technik erfolgende aufwendige Herstellung müssen bereits vor einem Herstellungsprozess der Halbzeuge sämtliche Sollstellen für Verbindungen bekannt sein. Des weiteren ist dieser Herstellungsprozess erheblich komplizierter als herkömmliche Herstellverfahren von Halbzeugen nach einem Pultrusionsverfahren.
  • Mit der vorliegenden Erfindung ist es dagegen möglich, die Strukturen 1, 9, 23, 25 durch Herstellung vor Ort, wie in den 1 oder 2 gezeigt, durch Auftragen von Formmasse oder durch Aufkleben vorgefertigter Formschlussteile 9 aufzubringen. Somit kann auf eventuelle Planungsänderungen flexibel reagiert werden. Die über die vorgestellten Strukturen 1, 9, 23, 25 bereitgestellten Formschlussverbindungen 21 sind wesentlich materialgerechter als herkömmliche, lösbare Scherlochleibungsverbindungen bei glasfaserverstärkten Kunststoffen (GFK), die üblicherweise über Schraub- oder Bolzenverbindung bereitgestellt werden. Mit den vorgestellten Formschlussverbindungen zum lösbaren Verbinden von Bauteilen 3, 11, 17, 19 können daraus erstellte Baukonstruktionen 15 schlanker bzw. kleiner ausgebildet werden, was sowohl architektonisch als auch wirtschaftlich von Vorteil ist.
  • Die für die Formschlussverbindung 21 verwendeten Halteeinrichtungen oder Befestigungsmittel 27 werden lediglich dafür eingesetzt, um die zweistückigen Formteile, die Bauteile 3, 11, 17, 19 und die darauf aufgebrachten Strukturen 1, 9, 23, 25 umfassen, zusammenzubringen. Demnach sind diese Halteeinrichtungen 27 nur zugkraftbeansprucht.
  • Bei einer herkömmlichen Scherlochleibungsverbindung werden Schrauben oder Bolzen aufgrund eines anderen Tragmechanismus, um somit einem Abscheren zu entgegnen, bedeutend höher und vektoriell anders beansprucht, weshalb dafür nötige Schrauben oder Bolzen größer dimensioniert werden müssen.
  • In einer alternativen Ausgestaltung ist es möglich, zur Bereitstellung einer Formschlussverbindung 21 auf Schrauben zu verzichten und die in X-Richtung auftretenden Zugkräfte durch Halteeinrichtungen 27, die als umschließende Elemente wie Klemmen, Klammern und dergleichen ausgebildet sind, aufzunehmen. Mit derartigen umschließenden Elementen sind die Bauteile 17, 19 zu umspannen.

Claims (18)

  1. Formschlussverbindung für aneinanderzufügende Bauteile (3, 11, 17, 19), die mit Profilen versehene flächige Strukturen (1, 9, 23, 25) aufweist, wobei auf jedem der Bauteile (3, 11, 17, 19) eine Struktur (1, 9, 23, 25) aufgebracht ist, wobei die Strukturen (1, 9, 23, 25) bei einem Aneinanderfügen der Bauteile (3, 11, 17, 19) derart ineinandergreifen, dass zwischen den Bauteilen (3, 11, 17, 19) ein flächiger Formschluss bereitgestellt ist, gekennzeichnet dadurch dass mindestens eine der Strukturen (1, 9, 23, 25) aus einem vorgefertigten Formschlussteil hergestellt und auf eine Oberfläche mindestens eines der Bauteile (3, 11, 17, 19) aufgeklebt ist.
  2. Formschlussverbindung nach Anspruch 1, bei der die Strukturen (1, 9, 23, 25) mit sich periodisch wiederholenden Profilen versehen sind.
  3. Formschlussverbindung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Profile zickzackförmige Muster aufweisen.
  4. Formschlussverbindung nach Anspruch 1 oder 2, bei der die Profile trapezförmige Muster aufweisen.
  5. Formschlussverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die für Bauteile (3, 11, 17, 19) vorgesehen ist, die aus faserverstärktem Material hergestellt sind.
  6. Formschlussverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, die für Bauteile (3, 11, 17, 19) vorgesehen ist, die aus faserverstärktem Kunststoff hergestellt sind.
  7. Formschlussverbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die für Bauteile (3, 11, 17, 19) vorgesehen ist, die aus Holz hergestellt sind.
  8. Formschlussverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, bei der das Profil der Struktur (1, 9, 23, 25) unter einem Winkel größer 0° bis einschließlich 90° zu einer Vorzugsrichtung des Bauteils (3, 11, 17, 19) orientiert ist.
  9. Formschlussverbindung nach einem der voranstehenden Ansprüche, mit der die Bauteile (3, 11, 17, 19) lösbar zu verbinden sind.
  10. Verfahren zum Herstellen einer Formschlussverbindung (21) für aneinanderzufügende Bauteile (3, 11, 17, 19), bei dem auf jedem der Bauteile (3, 11, 17, 19) eine flächige, mit einem Profil versehene Struktur (1, 9, 23, 25) aufgebracht wird, und die Bauteile (3, 11, 17, 19) aneinandergefügt werden, wobei die Strukturen (1, 9, 23, 25) derart ineinandergreifen, dass zwischen den Bauteilen (3, 11, 17, 19) ein flächiger Formschluss bereitgestellt wird, gekennzeichnet dadurch dass mindestens eine der Strukturen (1, 9, 23, 25) aus einem vorgefertigten Formschlussteil hergestellt und auf eine Oberfläche mindestens eines der Bauteile (3, 11, 17, 19) aufgeklebt wird.
  11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem mindestens eine der Strukturen (1, 9, 23, 25) aus einer erhärtbaren Formmasse (5) hergestellt wird.
  12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem das Profil in die erhärtbare Formmasse (5) mit einer Form (7) eingebracht wird.
  13. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem die erhärtbare Formmasse (5) auf eine Oberfläche mindestens eines der Bauteile (3, 11, 17, 19) aufgetragen und geformt wird.
  14. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, bei dem das Formschlussteil aus der Formmasse hergestellt wird.
  15. Verfahren nach Anspruch 10 oder 14, bei dem das Formschlussteil mit einem Klebstoff, der als Ausgangsmaterial für das Formschlussteil verwendet wird, aufgeklebt wird.
  16. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 15, bei dem die Bauteile (3, 11, 17, 19) mit den aufgebrachten Strukturen (1, 9, 23, 25) über Haltevorrichtungen (27) verbunden werden.
  17. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 bis 16, bei dem die Bauteile (3, 11, 17, 19) mit den aufgebrachten Strukturen (1, 9, 23, 25) über Schrauben, Bolzen, Klammern, Klemmen oder dergleichen verbunden werden.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Bauteile (3, 11, 17, 19) über die Haltevorrichtungen (27) senkrecht zu dem Profil gesichert werden.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016113022A1 (de) * 2016-07-14 2018-01-18 Benteler Automobiltechnik Gmbh Verbindungsanordnung mit zwei Verbindungsteilen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1289147A (en) * 1918-04-11 1918-12-31 Carl Abraham Forssell Locking-plate for bolt connections.
GB300983A (en) * 1927-11-22 1930-01-02 Hugues Louis Dardelet Improvements in processes for the assembling of mechanical and other parts by bolts or screws
DE19842821A1 (de) * 1998-09-18 2000-04-20 Volkswagen Ag Verbindung und Welle
DE10136707A1 (de) * 2000-07-28 2002-04-18 Toyoda Automatic Loom Works Kardanwelle und Verfahren zum Herstellen derselben

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US1289147A (en) * 1918-04-11 1918-12-31 Carl Abraham Forssell Locking-plate for bolt connections.
GB300983A (en) * 1927-11-22 1930-01-02 Hugues Louis Dardelet Improvements in processes for the assembling of mechanical and other parts by bolts or screws
DE19842821A1 (de) * 1998-09-18 2000-04-20 Volkswagen Ag Verbindung und Welle
DE10136707A1 (de) * 2000-07-28 2002-04-18 Toyoda Automatic Loom Works Kardanwelle und Verfahren zum Herstellen derselben

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