DE102005012170A1

DE102005012170A1 - Bauelement mit Seitenschenkeln aus metallischen Hohlprofilen

Info

Publication number: DE102005012170A1
Application number: DE102005012170A
Authority: DE
Inventors: Michel Winhausen
Original assignee: Colt International Holdings AG
Current assignee: Colt International Licensing Ltd
Priority date: 2004-04-22
Filing date: 2005-03-17
Publication date: 2005-12-15

Abstract

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement mit Seitenschenkeln aus metallischen Hohlprofilen, wobei benachbarte metallische Hohlprofile mittels eines Eckverbinders miteinander verbunden sind. DOLLAR A Um mit geringem Aufwand eine feste Verbindung zu schaffen, wird vorgeschlagen, daß der Eckverbinder in einer Winkellage zueinander angeordnete und als Hohlprofil ausgebildete Schenkelabschnitt aufweist, die in Hohlkammern der metallischen Hohlprofile einsteckbar sind, und zumindest ein Schenkelabschnitt eine rillenförmige Vertiefung aufweist, in die Material des zugehörigen metallischen Hohlprofils oder eines Niets eindrückbar ist.

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Bauelement mit Seitenschenkeln aus metallischen Hohlprofilen, wobei benachbarte metallische Hohlprofile mittels eines Eckverbinders miteinander verbunden sind.

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, Bauelemente aus metallischen Hohlprofilen herzustellen, die beispielsweise als Rahmen für Dachfenster, Lüftungselemente wie Ventilatoren, als Lamellenhalterung für Sonnenschutzlamellen oder Solarzellen und dergleichen dienen. Zur Herstellung eines fertigen Bauelements werden die metallischen Hohlprofile passend abgelängt und im Stoßbereich der Ecken miteinander verbunden. Die Verbindung der Hohlprofile wurde herkömmlich im Eckbereich mit Verbindungsteilen hergestellt, die mit den Hohlprofilen verschraubt, verklebt, vernietet oder auf sonstige Weise miteinander dauerhaft verbunden wurden. Die bekannten Verfahren zur Verbindung der Hohlprofile haben sich als vergleichsweise aufwendig erwiesen, wenn die Verbindung ausreichend torsionsstabil auszuführen war.

Alternative Verfahren zur Herstellung einer Verbindung von Hohlprofilen im Eckbereich sind aus dem Fensterbau bekannt. So wird beispielsweise in der Schrift DE 38 18 397 A1 vorgeschlagen, Kunststoffhohlprofile für ein Fenster oder eine Tür mit einem Verbinder dauerhaft zu verbinden, indem ein aufgeheizter Stempel von außen so fest in das Rahmenprofil eingedrückt wird, daß das Material des Kunststoffhohlprofils und des Verbinders plastifiziert und anschließend durch einen Prägestempel verformt und verschweißt wird. Es wird aber ausdrücklich darauf verwiesen, daß dieses Verbindungsverfahren nur durchführbar ist, wenn sowohl der Verbinder als auch das Profil aus einem Kunststoff bestehen.

Aus der Schrift DE 199 29 558 A1 sind Eckverbinder bekannt, deren Schenkel in die Hohlkammern der zu verbindenden Profile eingeschoben werden. Die Schenkel des Eckverbinders weisen eine besondere Verzahnung auf, durch die sich eine formschlüssige Verbindung des Schenkels mit dem Material des Profils ergibt. Diese Technik setzt jedoch auch eine Flexibilität des Materials der Profile voraus, die mit metallischen Werkstoffen nicht darstellbar ist.

Aus der Schrift DE 89 10 233.9 ist ein Eckverbinder bekannt, dessen Schenkel nach Positionierung im zu verbindenden Profil mittels eines Werkzeugs so verformt wird, daß sich eine dauerhafte Verbindung ergibt. Allerdings erweist sich die Abstützung des Werkzeugs am Profil als problematisch. Das Werkzeug wird so am Profil abgestützt, daß die einwirkenden Kräfte in Längsrichtung des Profils, das mit dem Eckverbinder verbunden werden soll, in das Profil eingeleitet werden. Dabei können nur vergleichsweise geringe Verformungskräfte genutzt werden, da ansonsten das Profil durch die einwirkenden Kräfte an der Abstützungsstelle beschädigt werden würde. Zudem kann der Eckverbinder nur geringe Torsionskräfte aufnehmen.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Verbindung von Seitenschenkeln aus metallischen Hohlprofilen zu schaffen, die mit geringem Arbeitsaufwand herstellbar ist und gleichzeitig eine hohe Festigkeit, insbesondere Torsionssteifigkeit, aufweist.

Zur Lösung der Aufgabe wird vorgeschlagen, ein gattungsgemäßes Bauelement so auszugestalten, daß der Eckverbinder in einer Winkellage zueinander angeordnete und als Hohlprofil ausgebildete Schenkelabschnitte aufweist, die in Hohlkammern der metallischen Hohlprofile einsteckbar sind, und zumindest ein Schenkelabschnitt eine rillenförmige Vertiefung aufweist, in die Material des zugehörigen metallischen Hohlprofils oder eines Niets eindrückbar ist.

Durch die rillenförmige Vertiefung in zumindest einem Schenkelabschnitt des Eckverbinders wird die Möglichkeit geschaffen, ohne Zuhilfenahme von zusätzlichem Werkzeug – insbesondere Matrizen, Gegenhaltern und dergleichen – auf einfache und schnelle Weise eine dauerhafte Verbindung des Eckverbinders mit dem metallischen Hohlprofil zu schaffen. Die rillenförmige Vertiefung ist quasi ein eigenes Werkzeug für den Füge- oder Nietvorgang.

Die rillenförmige Vertiefung sollte in geeigneter Form gestaltet sein. So kann die rillenförmige Vertiefung im seitlichen Bereich gegenüber der oberen Öffnung einen Hinterschnitt aufweisen, um die Verbindungsqualität zu erhöhen. Der Boden der rillenförmigen Vertiefung kann im mittleren Bereich eine Erhebung aufweisen, um das einfließende Material in die seitlichen Randzonen zu lenken. Die rillenförmige Vertiefung selbst kann durch Walzen oder Stranggießen des Profils erzeugt werden.

Entweder wird das Material des metallischen Hohlprofils mittels eines Fügevorgangs mit einem Druckstempel in die rillenförmige Vertiefung eingebracht, oder es wird ein Niet durch das Material des metallischen Hohlprofils gedrückt, und das untere Ende des Nietschaftes kann sich dann in der rillenförmigen Vertiefung verspreizen. Wenn der Eckverbinder bis zum Anschlag in die Hohlkammer im metallischen Hohlprofil eingeschoben ist, ist die räumliche Lage der rillenförmigen Vertiefung genau bekannt. Bei einer der räumlichen Lage der rillenförmigen Vertiefung entsprechenden Einstellung des Druckstempels beziehungsweise der Nietsetzeinrichtung wird die rillenförmige Vertiefung bei einem Füge- bzw. Nietvorgang genau getroffen. Im Verlauf einer rillenförmigen Vertiefung können mehrere Fügepunkte durch mehrere Werkzeughübe in Folge eingebracht werden, oder es werden mehrere Niete gesetzt, oder es wird durch ein rotierendes Werkzeug eine linienförmige oder intermittierende Fügeverbindung erzeugt, oder es wird eine Kombination dieser Verbindungen gewählt. In jedem Fall eignet sich die vorgeschlagene Verbindungstechnik für automatisierte oder teilautomatisierte Fertigungsverfahren.

Neben der einfachen und schnellen Befestigung ist die so erzeugte Verbindung auch sehr fest. Durch die Kaltverformung im Rahmen des Füge- oder Nietvorgangs entsteht eine verhärtete Verbindungszone, die hoch belastbar ist. Durch mehrere Fügepunkte oder Niete oder eine linienförmige Verbindungszone ist die Verbindung sehr torsionssteif, auch wenn die betreffenden metallischen Hohlprofile und/oder der Eckverbinder großzügigere Toleranzen aufweisen. Wenn die rillenförmige Vertiefung einen gewissen Abstand zum Eckbereich aufweist, sind die auf die Anbindungszone wirkenden Hebelkräfte geringer.

Der Materialeinsatz für den Eckverbinder kann auch bei größeren Profilquerschnitten niedrig gehalten werden, wenn dieser ebenfalls als Hohlprofil ausgebildet ist. In diesem Fall ist es vorteilhaft, bei größeren Fügekräften oder Nietkräften den Schenkelabschnitt im Bereich der rillenförmigen Vertiefung in Kraftrichtung massiv auszuführen. Bei eingeschobenem Eckverbinder kann die Baugruppe dann flächig auf der dem Befestigungspunkt gegenüberliegenden Außenoberfläche des metallischen Hohlprofils abgestützt werden, und die auf die Verbindungszone wirkenden Kräfte werden ohne Kraftumlenkung übertragen.

Weitere Abwandlungen und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Unteransprüche, den nachflogenden gegenständlichen Beschreibung und den Zeichnungen. Die Erfindung wird nun anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
1 eine ausschnittweise Darstellung eines Bauelements,
2 eine Montagestufe des in 1 gezeigten Bauelements,
3 eine weitere Montagestufe des in 1 gezeigten Bauelements,
4 eine Querschnittsansicht einer Eckverbindung, und
5 eine Querschnittsansicht durch einen Verbindungspunkt.
1 zeigt ein Bauelement 2 in einer Ausschnittsansicht. Dargestellt ist ein Eckbereich des Bauelements 2, in dem zwei Seitenschenkel 4 im Ausführungsbeispiel in einem rechten Winkel aufeinanderstoßen. In 2 ist das Bauelement 2 in einem Montagestatus gezeigt, in dem ein metallisches Hohlprofil 6, das einen Seitenschenkel 4 bildet, gelöst ist vom Eckverbinder 8, der mit dem anderen metallischen Hohlprofil 6 verbunden ist. In 3 ist der Eckverbinder 8 auch vom zweiten metallischen Hohlprofil 6 gelöst. Der Eckverbinder 8 weist auf den nach außen weisenden Oberflächen der beiden Schenkelabschnitte 10 jeweils eine rillenförmige Vertiefung 12 auf. In einer abgewandelten Ausführung können die rillenförmigen Vertiefungen auch alternativ oder zusätzlich auf der Innenseite angeordnet sein. Auch sind in 3 die Hohlkammern 16 gut erkennbar, die in den metallischen Hohlprofilen 6 ausgebildet sind und in die die jeweiligen Schenkelabschnitte 10 des Eckverbinders 8 einschiebbar sind. Ein guter Halt ergibt sich, wenn die Formen der Schenkelabschnitte 10 und der Hohlkammern 16 der metallischen Hohlprofile 6 sich in etwa entsprechen und eine formschlüssige Verbindung schaffen.
In der Außenoberfläche der metallischen Hohlprofile 6 sind Befestigungspunkte 14 erkennbar, die bei voll eingeschobenem Eckverbinder 8 wie in 1 dargestellt mit der rillenförmigen Vertiefung 12 des zugehörigen Schenkelabschnitts 10 fluchten. Die Befestigungspunkte 14 liegen auf einer Linie, die genauso wie die rillenförmige Vertiefung 12 parallel zur Längsachse des Eckverbinders 8 verläuft. Anstelle der punktförmig dargestellten Befestigungspunkte 14 können diese auch länglich, oval oder linienförmig durchgehend oder unterbrochen ausfallen.
In 4 ist eine Querschnittsansicht durch eine fertige Eckverbindung gezeigt. In der vergrößerten Ansicht ist gut erkennbar, wie der Eckverbinder 8 mit seinen Schenkelabschnitten 10 im Einbauzustand in den Hohlkammern 16 der metallischen Hohlprofile 6 zu liegen kommt. Im Ausführungsbeispiel weist auch der Eckverbinder 8 Hohlkammern 16 auf, der Eckverbinder 8 kann jedoch auch massiv ausgeführt werden. Als Werkstoff bietet sich Metall an, es kann jedoch auch ein Kunststoff, Holzwerkstoff oder eine Materialkombination, insbesondere unter Verwendung einer eingelegten metallischen Schiene im Bereich der rillenförmigen Vertiefung 12, zum Einsatz kommen.
In der Querschnittsansicht ist gut erkennbar, daß der Eckverbinder 8 im Bereich der rillenförmigen Vertiefung 12 massiv ausgebildet ist. Außerdem weist der Eckverbinder 8 im Eckbereich eine massive Verbindungsrippe 18 auf, die zwei Hohlkammern 16 der Schenkelabschnitte 10 voneinander trennt und die Torsionssteifigkeit des Eckverbinders 8 erhöht. Die Verbindungsrippe 18 kann auch so stark ausfallen, daß sie in den bereich der Schenkelabschnitte 10 hineinreicht und auf diese Weise der gesamte Eckbereich des Eckverbinders 8 massiv ausgeführt ist.
In 5 ist eine vergrößerte Ansicht des Kreises A aus 4 zu sehen. Die Ansicht zeigt eine Vergrößerung eines Verbindungspunktes 14. Der hier gezeigte Verbindungspunkt 14 wurde mittels eines Fügevorgangs mit einem Druckstempel 20 erzeugt. Der Druckstempel 20 wurde mit einer Kraft F auf die Oberfläche des metallischen Hohlprofils 6 zu bewegt, bis dieser auf die Oberfläche aufsetzte. Bei der fortgesetzten Bewegung des Druckstempels 20 wurde das unter dem Druckstempel 20 befindliche Material des metallischen Hohlprofils 6 in den Hohlraum der rillenförmigen Vertiefung 12 eingedrückt. Das Material, das den Boden der rillenförmigen Vertiefung 12 berührte, wurde durch die satteldachartige Querschnittsform des Bodens, insbesondere von der Erhöhung 22, seitlich auf den Bereich des Hinterschnitts H zu bewegt. Der Boden der rillenförmigen Vertiefung 12 zeigt damit die Form und Funktion einer Matrize. Das Füllvolumen der rillenförmigen Vertiefung 12, die Form des Druckstempels 20 und der Hubweg des Druckstempels 20 sind so aufeinander abgestimmt, daß die Materialverbindung zwischen dem Material, das in die rillenförmige Vertiefung 12 eingeflossen ist, und dem übrigen Material des metallischen Hohlprofils 6 im benachbarten Bereich zum Befestigungspunkt 14 nicht unterbrochen ist. Dadurch werden die Haltekräfte, die von dem Material ausgehen, welches in die rillenförmige Vertiefung eingeflossen ist, auf das übrige metallische Hohlprofil 6 übertragen.
Anstelle einer Verbindung mittels eine Füge- oder Durchsetzfügevorgangs kann in entsprechender Weise auch ein Niet in die rillenförmige Vertiefung 12 eingebracht werden, der sich ähnlich wie das Material des metallischen Hohlprofils 6 im Bereich der rillenförmigen Vertiefung 12 verteilt.
Ein Vorteil der vorgeschlagenen Befestigung ist darin zu sehen, daß die entsprechend bearbeiteten Bauteile nicht mehr nachbearbeitet werden müssen, wie beispielsweise durch schleifen oder lackieren. Durch die Füge- bzw. Nietstellen wird die Optik der Oberflächen der Bauteile anders als beim Schweißen nur minimal beeinträchtigt, und das Korrosionsverhalten der betroffenen bearbeiteten Stellen wird kaum negativ beeinflußt.

Claims

Bauelement (2) mit Seitenschenkeln (4) aus metallischen Hohlprofilen (6), wobei benachbarte metallische Hohlprofile (6) mittels eines Eckverbinders (8) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckverbinder (8) in einer Winkellage zueinander angeordnete und als Hohlprofil ausgebildete Schenkelabschnitte (10) aufweist, die in Hohlkammern (16) der metallischen Hohlprofile (6) einsteckbar sind, und zumindest ein Schenkelabschnitt (10) eine rillenförmige Vertiefung (12) aufweist, in die Material des zugehörigen metallischen Hohlprofils (6) oder eines Niets eindrückbar ist.
Bauelement (2) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schenkelabschnitt (10) im Bereich der rillenförmigen Vertiefung (12) massiv ausgeführt ist.
Bauelement (2) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die rillenförmige Vertiefung (12) eine Querschnittsform mit einem Hinterschnitt aufweist.
Bauelement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß der Boden der rillenförmigen Vertiefung (12) im mittleren Bereich höher ausgeformt ist als in den angrenzenden Bereichen.
Bauelement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckverbinder (8) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt ist.
Bauelement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die rillenförmige Vertiefung (12) parallel zur Längsachse des Eckverbinders (8) verläuft.
Bauelement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Eckverbinder (8) im Eckbereich eine massive Verbindungsrippe (18) aufweist, die zwei angrenzende in den Schenkelabschnitten (10) befindliche Hohlkammern (16) voneinander trennt.
Bauelement (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindung des Eckverbinders (8) mit dem metallischen Hohlprofil (6) im Bereich der rillenförmigen Vertiefung (12) punkt- oder linienförmig ausgeführt ist.