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Die Erfindung betrifft einen Verbindungsknoten zum Verbinden zweier Elemente. Insbesondere betrifft die Erfindung einen Verbindungsknoten, mit dem diese so miteinander verbunden werden können, dass sie am Verbindungsknoten gegeneinander in jeder Dimension stabil, also nicht verdrehbar, verschiebbar oder kippbar sind. Die Verbindung der Elemente kann dabei klebefrei erfolgen. Die Elemente können dabei plattenförmige und/oder stabförmige Elemente sein. Der Verbindungsknoten kann die Elemente dabei so verbinden, dass die Verbindung auch wieder zerstörungsfrei gelöst werden kann und die Elemente danach wieder verbindbar sind.
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Beispielsweise kann ein Element eine Platte ein anderes Element ein stabförmiges – z. B. eine Stütze für ein Regal – sein. Weiter können aber auch beide Elemente stabförmig sein. Auch in anderen Konstruktionen kann der Verbindungsknoten zum Einsatz kommen.
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Der Verbindungsknoten kann zwei Elemente dabei so verbinden, dass die Elemente orthogonal zu einander angeordnet sind. Er kann jedoch auch so ausgeformt sein, dass beide Teile unter jedem anderen vorbestimmten Winkeln verbunden werden.
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Die Erfindung bezieht sich unter anderem auf das Verbinden zweier massiver Elemente. Zumindest eines der Elemente kann ganz oder zumindest teilweise aus z. B. Holz, Kunststoff, Holzwerkstoff, und/oder aus einem Verbund dieser und/oder anderer Materialien sein. Bei einer Verwendung von Hohlprofilen sollten diese dickwandig sein.
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Stand der Technik
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Das Problem des Verbindens zweier Bauteile ist seit langem bekannt und wurde bereits in vielfältiger Weise gelöst.
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Es ist z. B. bekannt zwei Bauteile durch einfaches Verkleben aneinander zu befestigen.
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Nachteilig an dem Verkleben zweier Bauteile ist jedoch, dass verklebte Elemente, z. B. bei Regalen, sich nach dem Verkleben nicht mehr ohne Schaden voneinander trennen lassen.
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Da eine Verklebung der Bauteile bereits bei der Herstellung erfolgt, bedarf es eines großen Platzbedarfes bei Transport und Lagerung, da die verklebten Bauteile mehr Platz/Volumen einnehmen, als die separaten Bauteile. Weiter ist bei einem Verkleben von Bauteilen das Anbringen von Spannmitteln und/oder Pressvorrichtungen bisweilen problematisch; dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die zusammenzuklebenden Bauteile stumpf und/oder schräg aneinander angebracht werden.
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Es ist weiter bekannt, bei zerlegbaren Konstruktionen eines der Elemente mit einer U-förmigen Ausnehmung („Maul”) zu versehen, in die das andere Element beim Zusammenfügen der Elemente aufgenommen wird.
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Hierbei stellt sich insbesondere bei Verwendung von Holzwerkstoffen das Problem, dass, bedingt durch Fertigungstoleranzen, stets ein Spiel, also ein Bewegungsfreiraum, zwischen den Elementen besteht. Die Fertigungstoleranzen entstehen z. B. durch die Abnutzung von Fräswerkzeugen, mit denen die U-förmigen Ausnehmungen eingefräst werden und/oder durch Abweichungen in den Materialstärken der aufzunehmenden Elemente.
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Dies hat zur Folge, dass die verbunden Elemente im Verbindungspunkt zumindest geringfügig gegeneinander verdreht, verschoben oder geneigt werden können. Somit ist im Punkt der Verbindung die Stabilität/Steifigkeit/Starrheit der Verbindung nicht gewährleistet.
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Auch kann die Materialstärke bei plattenförmigen Elementen z. B. aus Holzwerkstoffen innerhalb eines Elements variieren. Deshalb ist die U-förmige Ausnehmung so zu dimensionieren, dass sie das korrespondierende andere Element an seiner stärksten Stelle umfassen kann, wodurch ein Spiel an der U-förmigen Ausnehmung an schwächeren Stellen des aufgenommenen Elements gegeben ist.
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Diese Toleranzen führen einerseits dazu, dass von Produktions/Materialcharge zu Produktions/Materialcharge die maximalen Materialstärken ermittelt werden müssen, die Größe der U-förmigen Ausnehmungen (ihre Öffnungsweiten) angepasst werden und die Fertigungsmaschinen entsprechend eingestellt werden müssen. Andererseits führt dies dazu, dass Elemente unterschiedlicher Chargen nicht kombinierbar sind, da entweder das Spiel zwischen zwei Elementen zu groß sein kann oder ein Element aufgrund einer zu großen Materialstärke nicht in eine U-förmige Ausnehmung aufgenommen werden kann.
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Es ist weiter möglich, die Elemente mit einem Korpusverbinder aus Verbindungsbolzen und Verbindergehäuse/Excentergehäuse zu verbinden wie in 1 gezeigt ist. Dabei wird ein Verbindungbolzen an einem der Elemente angebracht, der sich in Richtung eines zweiten Elements erstreckt und beim Zusammenfügen des ersten Elements und des zweiten Elements in eine in dem zweiten Element vorgesehene Ausnehmung eindringt und dort mit einem Verbindergehäuse gesichert wird. Beim Sichern wird das Verbindergehäuse gegen den Verbindungsbolzen verspannt, so dass eine Spannkraft auf den Verbindungsbolzen wirkt, der das erste Element zu dem zweiten Element hinzieht. Selbst bei Aufwendung großer Kräfte ist jedoch ein Verdrehen der beiden Elemente im Punkt der Verbindung, also um die Achse des Verbindungsbolzens, nicht zu verhindern.
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Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Verbindungsknoten für zwei Elemente zur Verfügung zu stellen, der es erlaubt, die zwei Elemente spielfrei zu verbinden ohne auf die gegebenen Materialtoleranzen/Fertigungstoleranzen Rücksicht nehmen zu müssen und eine Austauschbarkeit der Bauteile zwischen verschiedenen Chargen zu erlauben.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Die Erfindung löst die Aufgabe durch die mit den unabhängigen Ansprüchen beanspruchte Vorrichtung. Bevorzugte Ausführungsformen sind mit den abhängigen Ansprüchen beansprucht.
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Die Erfindung löst die oben genannten Probleme, in dem sie einen Verbindungsknoten bereitstellt mit einem ersten Element (A) und einem zweiten Element (B), in 2 gezeigt. Dabei weist das erste Element (A) zumindest einen Ausschnitt (AA1) auf und das zweite Element (B) zumindest eine Ausnahme (BA1). Der Ausschnitt (AA1) ist in einer Schmalseitenfläche (AS1) des ersten Elements (A) eingebracht. Die mindestens eine Ausnahme (BA1) ist in einer Schmalseitenfläche (BS1) des zweiten Elements (B) eingebracht (3 und 4). In dem Ausschnitt (AA1) und in der Ausnehmung (BA1) ist jeweils mindestens eine schräge Fläche (AE1, AE2, BE1, BE2) ausgeformt, wobei bei einem Zusammenführen des ersten Elementes (A) und des zweiten Elementes (B) die schrägen Flächen (AE1, AE2) des Elementes (A) und die schrägen Flächen (BE1, BE2) des zweiten Elementes (B) in Anlage gebracht werden. Die in Anlage gebrachten Flächen (AE1, AE2, BE1, BE2) wirken so zusammen, dass ein Verschieben des ersten Elementes (A) gegen das zweite Element (B) verhindert wird. Der Verbindungsknoten wird durch die zusammengefügten Elemente (A, B) gebildet.
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Die Elemente (A, B) können jeweils mindestens zwei schräge Flächen (AE1, AE2, BE1, BE2) aufweisen.
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Die schrägen Flächen (AE1, AE2, BE1, BE2) eines der Elemente (A, B) können jeweils im Wesentlichen orthogonal auf einander stehen/parallel zueinander angeordnet sein.
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Die schrägen Flächen (AE1, AE2, BE1, BE2) eines der Elemente (A, B) können so ausgebildet sind, dass sie zu den schrägen Flächen (AE1, AE2, BE1, BE2) des anderen Elementes (A, B) passen.
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Die schrägen Flächen (AE1, AE2) des ersten Elements (A) können parallel zu den schrägen Flächen (BE1, BE2) des zweiten Elements (B) verlaufen.
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Das erste Element (A) und/oder das zweite Element (B) können aus Vollmaterial eines Holzwerkstoffes und/oder eines Kunststoffes und/oder eines Metalles und/oder einem Verbundmaterial bestehen.
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Die beiden Elemente (A, B) können zusätzlich mit einem Verbindungsbolzen verbunden sein.
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Der Verbindungsbolzen kann durch ein Verbindergehäuse gesichert sein.
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Zeichnungen
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1 zeigt eine Verbindung zweier Elemente durch einen Korpusverbinder aus Verbindungsbolzen und Verbindergehäuse nach dem Stand der Technik.
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2 zeigt eine Übersichtsdarstellung von einem ersten Element (A) und einem zweiten Element (B), wobei das ersten Element (A) einen ersten Ausschnitt (AA1) und das zweite Element eine Ausnehmung (BA1) aufweist.
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3a zeigt eine Ansicht des ersten Elements (A).
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3b zeigt eine erste Seitenansicht des ersten Elements (A).
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3c zeigt eine zweite Seitenanasicht des zweiten Elements (A).
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3d zeigt eine perspektivische Ansicht des ersten Elements (A) auf die seine Schmalseitenfläche (AS1).
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4a zeigt eine Ansicht des ersten Elements (B).
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4b zeigt eine erste Seitenansicht des ersten Elements (B).
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4c zeigt eine zweite Seitenanasicht des zweiten Elements (B).
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4d zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten Elements (B) auf die seine Schmalseitenfläche (BS1).
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Detaillierte Beschreibung der Erfindung
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Die vorteilhafte Verbindung zwischen einem im Wesentlichen stabförmigen Element und einem im Wesentlichen plattenförmigen Element (2) wird durch die nachstehend beschriebenen Ausführungsformen erreicht:
Zunächst wird eine Ausführungsform des Verbindungsknotens mit Bezug auf die 3 beschrieben, die teilweise an einem ersten (im Wesentlichen plattenförmigen) Element (A) ausgeformt ist.
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Das erste Element (A) ist dabei im Wesentlichen ein quaderförmiger Körper, der zwei sich im Wesentlichen parallel gegenüberliegende Breitflächen (AF1, AF2) und umlaufende Schmalseitenflächen mit mindestens einer Schmalseitenfläche (AS1) aufweist, siehe 3a–3d.
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In der Schmalseitenfläche (AS1) des ersten Elements (A) wird ein erster Ausschnitt (AA1) eingebracht. Dabei ist der erste Ausschnitt (AA1) so ausgeformt, dass er eine erste Ausschnittfläche (AE1) und eine zweite Ausschnittfläche (AE2) aufweist, wobei die erste Ausschnittfläche (AE1) und die zweite Ausschnittfläche (AE2) in einem spitzen Winkel zu einander stehen, so dass sie sich bei einer gedachten Verlängerung von der Schmalseitenfläche (AS1) in Richtung des Elements (A) verschneiden. Dabei ist zwischen der Schmalseitenfläche (AS1) und der Ausschnittfläche (AE1) ein erster Winkel (α1) gebildet und zwischen der Schmalseitenfläche (AS1) und der Ausschnittfläche (AE2) ein zweiter Winkel (α2) gebildet. Einer der Winkel (α1, α2) kann z. B. 90° sein, während der andere Winkel (α2, α1) ein stumpfer Winkel ist. Eine dritte Ausschnittfläche (AE3) ist im Wesentlichen parallel zur Schmalseitenfläche (AS1).
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Im Folgenden wird ein zweites, im Wesentlichen stabförmiges Element (B) beschrieben (siehe 4a–d), das mit dem ersten Element (A) zu verbinden ist.
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Das zweite Element (B) ist im Wesentlichen Quaderförmig und weist eine erste Breitfläche (BF1) und eine zweite Breitfläche (BF2) auf, die sich im Wesentlichen parallel gegenüber liegen und zwischen denen mindesten eine zweite Schmalseitenfläche (BS1) angeordnet ist.
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Das zweite Element (B) weist mindestens eine Ausnehmung (BA1) auf, die sich von der zweiten Schmalseitenfläche (BS1) in das Elementinnere des zweiten Elements (B) erstreckt. Die – z. B. keilförmige – Ausnehmung ist so angeordnet, dass ihre zwei unter spitzem Winkel zusammenlaufenden Seitenflächen von der zweiten Schmalseitenfläche (BS1) in das Elementinnere des zweiten Elements (B) gerichtet sind. Somit entsteht zwischen der zweiten Schmalseitenfläche (BS1) und einer der Breitflächen (BF1, BF2) eine schräge Fläche (BE1), wobei die schräge Fläche (BE1) mit der entsprechenden Breitfläche (BF1, BF2) eine Kante (BK1, BK2) gemeinsam hat und die schräge Fläche (BE1) zu der jeweiligen Breitfläche (BF1, BF2) in einem überstumfen Winkel steht, wenn das zweite Element von außen betrachtet wird. Zudem bildet die Ausnehmung (BA1) mit der zweiten Schmalseitenfläche (BS1) einen stumpfen Winkel.
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Alternativ kann das zweite Element (B) eine zweite Ausnehmung (BA2) aufweisen, die der ersten Ausnehmung (BA1) im Wesentlichen gegenüber liegt. Die zweite Ausnehmung (BA2) erstreckt sich dann von der zweiten Schmalseitenfläche (BS1) in das Elementinnere des zweiten Elements (B). Die – z. B. keilförmige – Ausnehmung ist also so angeordnet, dass ihre zwei unter spitzem Winkel zusammenlaufenden Seitenflächen von der zweiten Schmalseitenfläche (BS1) in das Elementinnere des zweiten Elements (B) gerichtet sind. Somit entsteht zwischen der zweiten Schmalseitenfläche (BS1) und der jeweils anderen Fläche (BF2, BF1) eine zweite schräge Fläche (BE2), wobei die zweite schräge Fläche sowohl zu dieser Fläche (BF1, BF2) und der zweiten Schmalseitenfläche (BS1) im überstumpfen Winkel angeordnet ist.
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Weist das zweite Element (B) nur eine Ausnehmung (BA1, BA2) mit einer schrägen Fläche (BE1, BE2) auf, so schneiden sich die schrägen Flächen (BE1, BE2) und die ihr gegenüberliegende Breitfläche (BF1, BF2) des zweiten Elements (B) im spitzen Winkel, wenn sie vom zweiten Element (B) weg, in Richtung der Schmalseitenfläche (BS1) verlängert werden.
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Bei zwei Ausnehmungen (BA1, BA2): Die schräg verlaufenden Flächen (BE1, BE2) der ersten und/oder zweiten Ausnehmung (BA1, BA2) schneiden sich im spitzen Winkel, wenn sie vom zweiten Element (B) weg, in Richtung der Schmalseitenfläche (BS1) verlängert werden.
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Die mindestens eine schräge Fläche (BE1, BE2) ist dabei so ausgeformt, dass sie zu genau einer Ausschnittfläche (AE1, AE2) des Ausschnitts (AA1) des ersten Elements (A) passt, die zu der Schmalseitenfläche (AS1) des ersten Elements (A) im stumpfen Winkel steht. Insbesondere liegt die mindestens eine schräge Fläche (BE1, BE2) so zu der Ausschnittfläche (AE1, AE2), dass bei einem Zusammenfügen der beiden Elemente (A, B) die mindestens eine schräge Fläche (BE1, BE2) und die Ausschnittfläche (AE1, AE2) in Anlage gebracht werden.
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Die schrägen Flächen (BE1, BE2) des zweiten Elements (B) müssen nicht parallel zur Verschneidungslinie (BV1) der Schmalseitenfläche (BS1) und der ersten Breitseitenfläche (BF1) bzw. zur Verschneidungslinie (BV2) der Schmalseitenfläche (BS1) und der zweiten Breitseitenfläche (BF2) verlaufen. Die erste schräge Fläche (BE1) ist in einem ersten Winkel (β1) zur Schmalseitenfläche (BS1) des zweiten Elements (B) angeordnet. Die zweite schräge Fläche (BE2) ist in einem zweiten Winkel (β2) zur Schmalseitenfläche (BS1) des zweiten Elements (B) angeordnet. Die Flächen der Ausnehmungen (BA1, BA2) am zweiten Element (B) sind dabei so ausgeformt, dass sie genau zu den Flächen (AE1, AE2) des Ausschnitts (AA1) passen.
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In einer weiteren Ausführungsform kann zusätzlich in das zweite Element (B) eine dritte Ausnehmung (BA3) eingebracht werden, dies es ermöglicht, dass das zweite Element (B) sich beim Zusammenfügen mit dem ersten Element (A) über eine erste Breitfläche des ersten Elements (AF1) und eine zweite Breitfläche des ersten Elements (AF2) schiebt. Eine Ausschnittfläche (BE3) der dritten Ausnehmung (BA3) ist dabei im Wesentlichen parallel zu der Schmalseitenfläche (BS1) des zweiten Elements (B).
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In noch einer weiteren Ausführungsform ist in einer der Ausschnittflächen der Ausnehmungen (BA1, BA2, BA3) eine Öffnung, z. B. eine Bohrung eingebracht, in der ein Verbindungsbolzen befestigt wird. Die Öffnung ist vorzugsweise in der Ausschnittfläche (BE3) der dritten Ausnehmung (BA3) angebracht und verläuft im Wesentlichen parallel zu den Breitflächen (BF1, BF2) des zweiten Elements.
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Soll das zweite Element (B) nicht orthogonal, sondern schräg zu den sich gegenüberliegenden Breitflächen (AF1, AF2) des ersten Elements (A) angebracht werden, wird die erste Ausschnittfläche (AE1) und die zweite Ausschnittfläche (AE2) bezüglich den sich gegenüberliegenden Flächen (AF1, AF2) gleichsinnig geneigt.
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Zusätzlich werden in einer weiteren Ausführungsform in eine oder beide der sich gegenüberliegenden Breiflächen (AF1, AF2) des ersten Elements (A) eine weitere schräge Fläche (AE4) als zweiter bzw. dritter Ausschnitt (AA2, dritter Ausschnitt, nicht gezeigt) eingebracht, der an der dritten Ausschnittfläche (AE3) beginnt und sich an der ersten Kante (AK1) bzw. an der zweiten Kante (AK2, (nicht gezeigt)) mit einer ersten Fläche der sich gegenüberliegenden Breitfläche (AF1) bzw. sich mit einer zweiten Fläche der sich gegenüberliegenden Breitfläche (AF2) verschneidet. Die schräge Fläche (AE4) des zweiten/dritten Ausschnitts (AA2) steht dabei im überstumpfen Winkel zu der Fläche (AF1), mit der sich die schräge Fläche (AE4, AE5) des zweiten/dritten Ausschnitts an der ersten/zweiten Kante (AK1) verschneidet. Ist sowohl der zweite wie auch der dritte Ausschnitt (AA2) in das erste Element (A) eingebracht, so steht die erste schräge Fläche (AE4) des zweiten Ausschnitts (AA2) zu der zweiten schrägen Fläche des dritten Ausschnitts des ersten Elements (A) im spitzen Winkel so dazu, dass sich die Flächen in ihrer Verlängerung außerhalb des ersten Elements (A) verschneiden.
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Das zweite Element (B) weist dann ebenfalls eine dritte schräge Fläche (BE4) und/oder eine vierte schräge Fläche (BE5) auf. Die dritte schräge Fläche (BE4) des zweiten Elements (B) ist dabei so ausgeformt, dass sie beim Zusammenfügen des ersten Elements (A) und des zweiten Elements (B) mit der schrägen Fläche (AE4) der zweiten Ausnehmung (AA2) des Elements (A) in Anlage kommt. Weist das zweite Element (B) auch die vierte schräge Fläche (BE5) auf, so ist diese so ausgeformt, dass sie beim Zusammenfügen des ersten Elements (A) und des zweiten Elements (B) mit der schrägen Fläche (AE5) der dritten Ausnehmung (AA3) des Elements (A) in Anlage kommt.
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An dem zweiten Element (B) kann zum Sichern der Verbindung der beiden Elemente ein Verbindungsbolzen angebracht sein, der in der Öffnung des ersten Elements (A) aufgenommen wird. Dabei ist der Verbindungsbolzen beispielsweise im zweiten Element (B) eingeschraubt. Vorzugsweise erstreckt sich der Verbindungsbolzen von der dritten Ausschnittfläche (BA3) aus. Die Öffnung im ersten Element (A), in die der Verbindungsbolzen aufgenommen wird, kann dabei so ausgeformt sein, dass der Verbindungsbolzen in ihr kraftschlüssig festgehalten wird. Vorzugsweise wird der Verbindungsbolzen jedoch im zweiten Element (B) mit einem Verbindergehäuse (Excentergehäuse) gesichert. Beispielsweise wird dabei durch ein Verdrehen des Verbindergehäuses eine Zugkraft auf den Verbindungsbolzen ausgeübt und das zweite Element (B) wird zu dem ersten Element (A) hingezogen, bis eine Endlage erreicht ist. Aufgrund der miteinander in Anlage befindlichen (schrägen) Flächen der beiden Elemente entsteht eine spielfreie Verbindung in der Endlage. Durch die Zugkräfte verkeilen sich die beiden Elemente in mehreren Richtungen und sind so gegen eine Lageveränderung gesichert.
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Jede der in Anlage gebrachten Flächen (AE1, AE2, AE4, AE5, BE1, BE2, BE4, BE5) der beiden Elemente (A, B) dient als Kontakt- oder Auflauffläche der entsprechenden Fläche (AE1, AE2, AE4, AE5, BE1, BE2, BE4, BE5) des jeweils anderen Elements (A, B).
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In einer weiteren Ausführungsform ist statt der schrägen Flächen (AE1, AE2, AE4, AE5, BE1, BE2, BE4, BE5) oder zusätzlich dazu an dem ersten Element (A) ein pyramiden- oder kegelstumpfförmigen Vorsprung ausgeformt und in dem Element (B) ist eine entsprechende passende Ausnehmung bereitgestellt, die dazu dient, den pyramiden- oder kegelstumpfförmigen Vorsprung aufzunehmen. Der Vorsprung kann dabei auch in einem Ausschnitt (AA1) des ersten Elements (A) angeordnet sein. Die Flächen (AE1, AE2) des Ausschnitts (AA1) umfassen dann zumindest teilweise das zweite Element (B).
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Die Verbindung ist mehrfach lösbar und wiederverbindbar, ohne dass die spielfreie Verbindung beeinträchtigt wird.
