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Die Erfindung betrifft ein Fenster- oder Türelement, bestehend aus einer Mehrzahl miteinander verbundener Holzkanteln, mit einer in Faserrichtung des Holzes verlaufenden und mit einem Längsprofil versehenen Längsseite und einer senkrecht zur Faserrichtung des Holzes verlaufenden und mit einem zum Längsprofil komplementären Querprofil versehenen Stirnseite (Hirnholz).
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Ein Holzfenster oder eine Haustür besteht prinzipiell aus den Elementen Blendrahmen (Zarge) und Flügelrahmen (Flügel), die aus miteinander horizontal und vertikal verbundenen Kanteln bestehen. Bei großen Fensteröffnungen kann der Blendrahmen durch senkrechte Rahmenelemente (Pfosten oder Setzholz) und wagerechte Rahmenelemente (Riegel bzw. Kämpfer) unterteilt sein. Die Verbindung der Rahmenelemente sowohl bei Blendrahmen als auch bei Flügelrahmen erfolgt üblicherweise dadurch, dass die mit einer Schlitz- und Zapfenverbindung oder über ein Konterprofil unter Zuhilfenahme von Dübeln versehenen Kanteln miteinander verleimt werden. Schlitz- und Zapfenverbindungen werden überwiegend bei Eckverbindungen eingesetzt. Ein Konterprofil wird überwiegend bei Pfosten-/Riegel-Verbindungen oder Sprossenverbindungen verwendet.
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Eckverbindungen sind beispielsweise in der
DE 10 2006 040 901 B4 beschrieben. Bei dieser Eckverbindung ist eine Riffelung im Hirnholz vorgesehen, mit der zum einen die Fräsqualität der Hirnholzflächen verbessert wird und zum anderen eine bessere Fugendichtheit der Eckverbindung erreicht wird.
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Nachteilig an Schlitz- und Zapfenverbindungen ist die Auslegung der Passung. Zu stramm sitzende Zapfen lassen sich nur schwer einfügen und spalten den Schlitz auf, was bei den heute zunehmenden Holzdicken immer problematischer wird. Aus diesem Grund werden die Passungen eher zu locker ausgeführt, was zu Spalten zwischen Schlitz und Zapfen führt. Gekonterte Dübelverbindungen (vgl. 3) haben den Nachteil, dass eine Vielzahl von Dübeln eingetrieben werden muss. Üblicherweise werden fünf Dübel pro Verbindung eingesetzt, wodurch mindestens 40 Dübel pro aus je einem Rahmen und einem Flügel bestehenden Fensterelement notwendig sind, was arbeitsintensiv und auch zeitaufwendig ist. Der Dübel sorgt bei der Verbindung für die Positioniergenauigkeit der Kanteln zueinander und kann außerdem Scherkräfte übertragen. Auf die Zugfestigkeit der Verbindung der Kanteln haben die Dübel aber so gut wie keinen Einfluss.
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Zum Verleimen der Holzkanteln miteinander (vgl. 2) werden diese, nachdem auf ihre Stirnseiten Leim aufgetragen wurde, in einer Presse zusammengepresst. Die dann einen Rahmen bildenden Holzkanteln müssen so lange in der Presse verbleiben, bis der Leim eine ausreichende Verbindungsfestigkeit erreicht hat, damit sie nicht wieder auseinander fallen können. Die Abbindezeit des Leimes ist abhängig von seiner Zusammensetzung. Um die Zeit, die der Rahmen in der Presse verbleiben muss, abzukürzen und einen höheren Teiledurchsatz an der Presse zu ermöglichen, werden in die Verbindungsbereiche der Holzkanteln Metallklammern eingeschossen und dadurch die Kanteln zueinander fixiert, sodass der Rahmen aus der Presse entnommen werden kann, bevor der Leim eine ausreichende Verbindungsfestigkeit erreicht hat. Die Metallklammern werden an den Innenecken angebracht und verbleiben im Rahmen. Beim Flügelrahmen werden sie durch die spätere Verglasung verdeckt. Beim Blendrahmen bleiben sie jedoch sichtbar. Dies beeinträchtigt das optische Erscheinungsbild des Blendrahmens. Dabei ist insbesondere zu berücksichtigen, dass die Metallklammern im Holzrahmen nicht nur einen Fremdkörper darstellen, sondern auch rosten können. Des Weiteren ist zu berücksichtigen, dass sie während des Abbindens des Leimes nicht dieselben hohen Kräfte aufbringen können, wie eine Presse, wodurch die Gefahr besteht, dass sich die Verbindung zwischen den Holzkanteln etwas löst, wodurch die Fugendichtheit in der Verbindung nicht mehr sicher gewährleistet ist.
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Allgemein ist es bekannt, die Rahmenelemente eines Holzrahmens mit trapezförmigen Verbindungen Verbindungselementen, so genannten „Hoffmann-Schwalben” zu verbinden. Bei diesem Verbindungselement handelt es sich um ein separates Bauteil aus Kunststoff oder Holz. Die Anwendung zur Verbindung von Rahmenbauteilen erfolgt durch eine stumpfe Verbindung oder eine Gehrungsverbindung. Im Zusammenhang mit Schlitz- und Zapfenprofilen oder Konterprofilen wird eine „Hoffmann-Schwalbe” nicht verwendet. Zur Aufnahme der „Hoffmann-Schwalbe” werden in die Verbindungsflächen zueinander korrespondierende Trapeznuten seitlich eingefräst und im zusammengefügten Zustand wird dann von der Seite in die sich gegenüberliegenden Trapeznuten die „Hoffmann-Schwalbe” eingeschoben. Die Passung zwischen den Nuten und dem Verbindungselement ist so ausgelegt, dass die Verbindungsflächen gegeneinander gepresst werden. Nachteilig ist, dass die Verbindungselemente später sichtbar bleiben, und deshalb bei Holzfenstern kaum Verbreitung gefunden haben. Außerdem bedeutet das Eintreiben der Verbindungselemente einen zusätzlichen Arbeitsgang.
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Zur Verbindung gerader Balken in einer Rahmenverbindung ist aus dem Holzbau eine Schwalbenschwanzzapfen-Verbindung bekannt, die jedoch nicht in Kombination mit Konterprofilen eingesetzt wird, sondern nur bei geraden Balken verwendet wird. Insbesondere als Eckstoß ist ein Schwalbenschwanzzapfen aus dem Orgelbau bekannt. Durch einen solchen Eckstoß soll verhindert werden, dass für die sichere Verbindung zusätzliche Bauteile oder insbesondere weitere Materialien verwendet werden, die die Klangeigenschaften beeinträchtigen könnten.
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Als Hilfsverbindung bei der breiten Verbindung von Hölzern und im Möbelbau als T-Verbindung bei der Plattenbauweise wird auch die Gratung angewandt. Dabei wird eine Leiste mit einer Gratfeder (Gratleiste) in die Gratnut eingeschoben. Die Bretter können verleimt oder unverleimt miteinander verbunden werden. Gratnut und Gratfeder sind ähnlich einem Schwalbenschwanz ausgebildet und haben an der Brüstung einen Winkel von 75° bis 80°. Die Gratnut sollte eine Tiefe von einem Drittel des gegrateten Holzes haben und 1 mm tiefer sein als die Gratfeder lang ist. Zum Ende hin kann die Gratnut leicht keilförmig gearbeitet werden, wodurch die Gratleiste spürbar an Halt gewinnt. Die Gratung findet beispielsweise bei Brettertüren und Tischplatten Anwendung.
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Bei einer Eckblattung oder Überblattung liegen die Holzkanteln L-förmig im Winkel von 90° zueinander. An ihren äußeren Enden sind sie jeweils über ihre halbe Stärke ausgeklinkt, sodass sie als Eckverbindung aufeinander gelegt werden können und an den Sichtseiten keinen Höhenversatz aufweisen.
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Von der eingangs erläuterten Problemstellung ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Montage eines Fensterelementes zu vereinfachen und eine sichere Klebeverbindung zwischen zwei Fensterelementen auch bei Presszeiten zu erreichen, die unterhalb der Zeit liegen, die der verwendete Leim zum vollständigen Abbinden benötigt. Dabei soll die Qualität der Eckverbindung im Hinblick auf Festigkeit und Fugendichtheit verbessert werden.
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Zur Problemlösung zeichnet sich ein gattungsgemäßes Fensterelement dadurch aus, dass mindestens zwei erste Kanteln an ihren Stirnseiten hervorstehende und in Faserrichtung des Holzes verlaufende, mit einer mindestens eine Hinterschneidung ausbildenden Profilierung versehene erste Formschlusselemente aufweisen, dass mindestens zwei weitere Holzkanteln in das Längsprofil hineinreichende zweite Formschlusselemente aufweisen, die zumindest bereichsweise zu der Profilierung der ersten Formschlusselemente komplementär sind, dass eine erste Holzkantel mit einer zweiten Holzkantel durch Ineinandergreifen der komplentären Formschlusselemente verbunden ist, und dass dabei über die Formschlusselemente eine Zugkraft übertragbar ist.
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Durch diese Ausgestaltung wird bis zum Abbinden des Leimes in der Verbindungsstelle zweier Holzkanteln eine permanent wirkende hohe Haltekraft erzeugt, die als Zugkraft die beiden Verbindungsteile so lange gegeneinander zwingt, bis der Leim vollständig abgebunden ist. Das erste Formschlusselement muss zu seiner Funktionsfähigkeit vorzugsweise eine in Faserrichtung verlaufende Hinterschneidung aufweisen.
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Wenn das erste Formschlusselement zapfenförmig und das zweite Formschlusselement Hutförmig ausgebildet ist, können die miteinander zu verbindenden Holzkanteln durch Ineinanderschieben miteinander verbunden werden. Die Passung zwischen dem zapfenförmigen Formschlusselement und dem nutförmigen Formschlusselement ist dabei als Übergangspassung bis hin zu einer leichten Presspassung ausgebildet, um eine Zugkraft aufbringen zu können. Die Höhe der aufzubringenden Zugkraft hängt von der gewählten Presspassung ab.
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Vorzugsweise ist das erste Formschlusselement im Querschnitt trapezförmig ausgebildet. Dabei kann insbesondere die zur Mittelachse symmetrische Schwalbenschwanzform gewählt werden, wodurch auf Grund der Symmetrie die Herstellung beider Formschlusselemente vereinfacht wird. Das erste Formschlusselement kann auch mindestens eine ballige Flanke aufweisen. Die gegenüberliegende Flanke kann dann im Winkel verlaufend, geradlinig ausgeführt sein („halber Schwalbenschwanz”) und dadurch eine Hinterschneidung ausbilden oder ebenfalls ballig ausgeführt werden, um durch den sich dann einstellenden symmetrischen Querschnitt die Herstellung des Formschlusselementes zu vereinfachen.
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Das zweite Formschlusselement ist vorzugsweise nur bereichsweise in dem Längsprofil vorgesehen. Dabei entspricht die Länge des zweiten Formschlusselementes der Breite des ersten Formschlusselementes, sodass das zweite Formschlusselement im verbundenen Zustand nicht als offene Nut sichtbar ist.
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Vorzugsweise erstreckt sich das erste Formschlusselement quer zum Hirnholz und steht in Längsrichtung aus dem übrigen Profil im Hirnholz hervor. An seinen Enden ist es vorzugsweise abgerundet, sodass es sich leicht seitlich in Richtung des Längsprofiles in das zweite Formschlusselement einschieben lässt. Bei einer Sprosse, die über die erfindungsgemäßen Formschlusselemente mit dem Flügelrahmen verbunden werden soll, muss die Länge des zweiten Formschlusselementes in Faserrichtung des Holzes mindestens doppelt so lang sein wie die Länge des ersten Formschlusselementes quer zur Faserrichtung. Außerdem darf das zweite Formschlusselement dann nur über seine halbe Länge zu der Profilierung des ersten Formschlusselementes komplementär sein. Der übrige Bereich muss breiter ausgeführt sein, sodass das erste Formschlusselement senkrecht eingeführt und durch eine Verschiebung in Richtung der Faser des Holzes dann in den komplementär ausgebildeten Bereich des zweiten Formschlusselements eingeschoben werden kann.
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Vorzugsweise entspricht die Erstreckung, mit der das erste Formschlusselement aus dem Querprofil hervorsteht, maximal de Hälfte der Breite einer Holzkantel. Insbesondere vorzugsweise wird das zweite Formschlusselement von einer ohne Hinterschneidungen ausgebildeten Nut verlängert, die von der Stirnseite der mit dem ersten Formschlusselement versehenen Holzkantel verdeckt wird, wenn die beiden Formschlusselemente ineinander greifen.
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Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Stirnseiten der Holzkanteln quer zur Faserrichtung des Holzes eine Riffelung mit einer Profiltiefe zwischen 0,2 mm bis 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 mm und 0,8 mm aufweisen. Diese aus der
DE 10 2006 040 901 B4 an sich bekannte Riffelung steigert die Dichtheit in der Verbindung. Außerdem wird durch die Riffelung, die eine Mikroverzahnung im Hirnholz ausbildet, ein definierter Raum für den Leim der Klebeverbindung geschaffen. Beim Zusammenschieben und Verpressen der Holzkanteln wird der Leim nicht aus der Fuge herausgequetscht, sondern er verbleibt in den Vertiefungen der Riffelungen. Dadurch wird zum einen das Hirnholz durch den Leim gegen Eindringen von Feuchtigkeit versiegelt, und zum anderen kann das in der Klebefuge verbliebene Leimvolumen Spannungen, die durch die Klimawechselbelastungen entstehen, besser ausgleichen, wodurch der Rissbildung in der Brüstungsfuge wirksam entgegengetreten wird. Des Weiteren entsteht beim Zusammenpressen der Rahmenteile zwischen den Riffelspitzen des Hirnholzes und dem korrespondierenden Längsprofil ein Linienkontakt. Durch diese geringen Kontaktflächen werden verbliebene Unebenheiten zwischen Früh- und Spätholz beim Verpressen ausgeglichen. Die Passgenauigkeit der Verbindung wird durch diese Maßnahme erhöht.
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Die Mikroverzahnung kann als Spitzverzahnung oder als Trapezverzahnung ausgebildet sein. Der Winkel zwischen den Flanken der Verzahnung beträgt vorzugsweise 20° bis 120° und insbesondere 40° bis 90°.
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Mit Hilfe einer Zeichnung sollen nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben werden.
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Es zeigt:
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1 – Ein Holzfenster in Außenansicht;
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2 – eine Rahmeneckverbindung (mit und ohne Riffelung) mit Schlitz und Zapfen nach dem Stand der Technik.
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3 – eine gedübelte Rahmeneckverbindung mit Konterprofil nach dem Stand der Technik;
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4 – ein erstes Ausführungsbeispiel einer Rahmeneckverbindung nach der Erfindung;
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5 – ein zweites Ausführungsbeispiel einer Rahmeneckverbindung nach der Erfindung;
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6 – ein Ausführungsbeispiel einer Rahmen-/Pfosten-Verbindung nach der Erfindung;
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7 – ein Ausführungsbeispiel einer Rahmen-/Sprossen-Verbindung nach der Erfindung;
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8 – eine Variante des Ausführungsbeispieles nach 5;
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9 – eine Variante nach 5;
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10 – eine Variante nach 4.
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1 zeigt ein Fensterelement, bestehend aus einer Mehrzahl miteinander verbundener Holzkanteln 1, 1a, 1b, 2, 3, 4, 5, die vertikal und horizontal miteinander verbunden sind. Das gezeigte Fensterelement für große Öffnungen besteht aus dem Flügelrahmen II und dem Blendrahmen I. Der aus den Kanteln 1, 2 gebildete Blendrahmen I kann durch einen Riegel oder Kämpfer 1a und einen Pfosten 3 unterteilt sein. Die Verbindung erfolgt über Konterprofil und nachfolgend näher zu erläuternden Formschlusselementen 6, 7.
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Die mit X gekennzeichneten Stellen sind besonders witterungsgefährdet, da die vertikal verlaufenden Kanteln 2, 3 dort mit dem Hirnholz also mit der quer zur Faserrichtung des Holzes verlaufenden Schnittfläche, aufliegen. Hirnholz ist witterungsempfindlich, da durch die unterschiedlichen Härtegrade des Frühholzes und des Spätholzes und dem sich in vertikaler Richtung erstreckenden Faserverlauf F Kapillare entstehen, die die Feuchtigkeit aufnehmen, was zum Quellen des Holzes und zur Verrottung führen kann. Aus diesem Grund sind die Stirnseiten vorzugsweise mit einer als Mirkoverzahnung ausgeführten Riffelung 10 (vgl. 8) versehen, die eine Profiltiefe zwischen 0,2 mm und 1,5 mm, vorzugsweise zwischen 0,4 mm und 0,8 mm aufweist. Diese Riffelung kann, wie die Darstellung zeigt, nur bereichsweise vorgesehen sein.
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An den beiden Stirnseiten der Holzkanteln 2, 3, 4 ist jeweils ein als Zapfen ausgebildetes erstes Formschlusselement 6 ausgebildet, das über die Profilierung 8 der Stirnseite mit einer Erstreckung L hervorsteht. In der Längsprofilierung 9 der Holzkanteln 1, 1b, 4 ist ein zum ersten Formschlusselement 6 komplementäres zweites Formschlusselement 7 in Form einer nutförmigen Vertiefung eingebracht. Wie 4, 5 und 8 zeigen, ist das erste Formschlusselement 6 trapezförmig in Form eines so genannten Schwalbenschwanzes ausgebildet. An seinen Enden kann das Formschlusselement 6 gerundet ausgeführt sein, wodurch die Zentrierung beim Einfügen in das Formschlusselement 7 erleichtert wird. 9 zeigt, dass das Formschlusselement 1 zumindest an einer seiner Flanken auch ballig ausgeführt sein kann. Die Erstreckung L des Formschlusselementes 6 entspricht maximal der Hälfte der Breite b der Holzkanteln 1, 5.
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6 zeigt eine T-Verbindung mit Konterprofil und einsteckbarem trapezförmigem Formschlusselement 6 anhand eines Pfostens 3. Die Formschlusselemente 6 und 7 sind in gehabter Weise komplementär zueinander trapezförmig ausgebildet. Die Länge l1 des nutförmigen, zweiten Formschlusselementes 7 ist doppelt so lang wie die Länge l2 quer zur Faserrichtung F des Holzes des zapfenförmigen, ersten Formschlusselementes 6. Das erste Formschlusselement 6 ist vorzugsweise asymmetrisch zur Mittelachse des Pfostens ausgebildet (angeordnet) und seine Erstreckung L ist maximal halb so lang wie die Breite des Pfostens 3 in Längsrichtung dieses ersten Formschlusselementes 6. Nur über seine halbe Länge l₁ / 2 ist das Formschlusselement 7 komplementär zum Formschlusselement 6 ausgebildet. Im anderen Teil ist das Formschlusselement 7 als vergrößerte Ausnehmung ausgebildet (vgl. 7). Dadurch kann der „restliche” Pfostenquerschnitt die komplementäre Nut verdecken. Das Formschlusselement 6 kann in die vergrößerte Ausnehmung eingesteckt und dann in Faserrichtung F des Holzes verschoben werden, wodurch die Profilierung des Formschlusselementes 6 mit der komplementären Profilierung des Formschlusselementes 7 in Eingriff kommt und die Holzkanteln 1, 3 bzw. 4, 5 (vgl. 7) miteinander in Eingriff kommen. Die Passung zwischen dem ersten Formschlusselement 6 und dem zweiten Formschlusselement 7 ist als Übergangspassung bis leichte Presspassung gewählt, sodass beim Fügen der Formschlusselemente 6, 7 eine Zugkraft in der Verbindungsstelle ausgeübt wird, die sicherstellt, dass der zuvor auf die Stirnseite der Kantel 2, 3, 4 aufgebrachte Leim vollständig abbinden kann, ohne dass sich die Verbindung der Holzkanteln 4, 5; 1, 2, 3 wieder lösen kann. Bei dieser Verbindung von Pfosten 3 bzw. Sprossen 4 wird die vergrößerte Ausnehmung des zweiten Formschlusselementes 7 verdeckt. Im Blendrahmen I durch den restlichen Querschnitt des Pfostens 3 und in der Holzkantel 5 des Flügelrahmens II durch die in die Sprosse 4 eingesetzte Glasscheibe (nicht gezeigt) die gegen den Glasfalz 4a angelegt und auf der gegenüberliegenden Seite durch eine hier nicht dargestellte Glasleiste gegen Herausfallen gesichert wird.
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5 und 10 zeigen die Eckblattung/Überblattung, also die L-förmig im Winkel von 90° zueinanderliegende Eckverbindung. Die Holzkantel 5 ist an ihrem stirnseitigen Ende so ausgeklinkt, dass in diesem Bereich das Längsprofil 9 durchgehend verläuft und die Holzkantel 1b nur partiell im nicht ausgeklinkten Bereich ein Konterprofil aufweist. Das Formschlusselement 6 ist beispielsweise – wie gezeigt – an beiden sich gegenüberliegenden Flanken ballig ausgebildet. Entsprechend ballig ist auch das hier in der Figur nicht bezeichnete zweite Formschlusselement 7 ausgeführt.
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Wie 6 zeigt, ist die erfindungsgemäße Verbindungstechnik auch geeignet, um eine Pfosten-/Riegel-Verbindung in dem Blendrahmen I herzustellen oder Sprossen 4 in den Flügelrahmen II einzusetzen. Um eine solche Verbindung in der Mitte einer profilierten Holzkantel 1a, 2, 5 herzustellen, wird das zweite Formschlusselement 7 nur in dem Verbindungsbereich eingefräst. Die Hutförmige Ausnehmung hat dabei die doppelte Länge wie das zapfenförmige Formschlusselement 6 (Trapez-Zapfen) die andere Hälfte ist als Rechteck-Nut ausgeführt. Dadurch kann das erste Formschlusselement von oben in die Rechteck-Nut eingesteckt und anschließend seitlich in das komplementär ausgebildete zweite Formschlusselement (Trapez-Nut) eingeschoben werden. Wenn die Länge des Trapez-Zapfens maximal halb so lang ist wie der Querschnitt des Pfostens 3 in der Längsebene des Trapez-Zapfens und der Trapez-Zapfen zu einer Seite des Pfostenquerschnitts hin verschoben (asymmetrisch) angeordnet ist, kann die Öffnung 7' des nutförmigen Formschlusselementes 7 durch den restlichen Querschnitt des Pfostens 3 verdeckt werden, nachdem dieser senkrecht eingesteckt und seitlich in die Verriegelungsposition verschoben wurde.
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Das Formschlusselement kann nicht nur wie vorstehend erläutert im Querschnitt trapezförmig oder ballig ausgebildet sein, sondern es ist jede andersartig geformte Ausbildung möglich. Wesentlich an dem Profil ist nur, dass es mindestens eine Hinterschneidung enthält, die Zugkräfte übertragen kann, und dass das Formschlussprofil parallel zu dem Konterprofil ausgebildet ist, sodass sich die miteinander verbindenden Holzkanteln ineinander schieben lassen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Holzkantel
- 1a
- Holzkantel
- 1b
- Holzkantel
- 2
- Holzkantel
- 3
- Holzkantel/Pfosten
- 4
- Holzkantel
- 4a
- Glasfalz
- 5
- Holzkantel/Sprosse
- 6
- erstes Formschlusselement
- 6'
- Hinterschneidung
- 6a
- Flanke
- 7
- zweites Formschlusselement
- 7'
- verlängerte Nut/Öffnung
- 8
- Stirnseitenprofilierung
- 9
- Längsseitenprofilierung
- 10
- Riffelung, Mikroverzahnung
- 11
- Längsseite
- 12
- Stirnseite
- l1
- Länge
- l2
- Länge
- L
- Erstreckung
- b
- Breite
- F
- Faserrichtung
- I
- Blendrahmen
- II
- Flügelrahmen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102006040901 B4 [0003, 0018]
