DE102019130855A1

DE102019130855A1 - Verbindungssystem und Regalsystem

Info

Publication number: DE102019130855A1
Application number: DE102019130855.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Forster
Original assignee: Kosmas GmbH
Current assignee: Kosmas GmbH
Priority date: 2018-11-16
Filing date: 2019-11-15
Publication date: 2020-05-20
Also published as: DE202018106526U1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verbindungssystem, insbesondere zum werkzeuglosen Verbinden von Rohren oder Stäben, aufweisend mindestens ein Knotenelement mit einem Knotenpunkt und mindestens ein Kupplungselement, wobei jedes Knotenelement mindestens ein an den Knotenpunkt angrenzendes Verbindungsstück mit einem dem Knotenpunkt abgewandten freien Ende und jedes Kupplungselement ein Verbindungsgegenstück aufweisen, wobei jedes Verbindungsstück ein Zapfen und jedes Verbindungsgegenstück eine Buchse zur Aufnahme des Zapfens oder jedes Verbindungsgegenstück ein Zapfen und jedes Verbindungsstück eine Buchse zur Aufnahme des Zapfens ist, wobei jeder Zapfen einen vorzugsweise zylinderförmigen der kegelstumpfförmigen Grundkörper und mindestens eine Nase aufweist und jede Buchse eine Hauptaussparung, vorzugsweise in Form des Grundkörpers des Zapfens, mindestens eine Nut zur Führung einer Nase und mindestens eine Nasenaussparung aufweist, wobei die Nase in einer Montagestellung in der Nut führbar ist und sich in einer Verbindungsstellung, die durch eine Drehung des Zapfens in Bezug auf die Buchse um eine Rotationsachse des Grundkörpers und/oder der Hauptaussparung erreichbar ist, in der Nasenaussparung befindet. Für jede Nase ist ausgehend von der Montagestellung eine Verbindungsstellung in beiden Drehrichtungen um die Rotationsachse des Grundkörpers und/oder der Hauptaussparung erreichbar.

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verbindungssystem, insbesondere zum werkzeuglosen Verbinden von Rohren oder Stäben, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und auf ein Regalsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 17.
Stand der Technik
Gattungsgemäße Verbindungssysteme und darauf aufbauende Regalsysteme sind in verschiedenen Ausführungen aus dem Stand der Technik bekannt. So beschreibt beispielsweise die EP 1 030 066 A1 eine lösbare Klemmverbindung für eine Verstrebung aus Rohr mit Verbindungselementen und Rohrstücken. Dabei weist ein Verbindungselement ein zentrisch angeordnetes Knotenteil auf, von dessen Stirnseiten sich zumindest ein Zapfen erstreckt. Am Zapfen sind dabei zwei oder vier axial verlaufende und zueinander systematisch versetzte Abflachungen vorhanden, zwischen denen sich zwei oder vier axial verlaufende und zueinander systematisch versetzte Klemmzonen befinden. In einer Montagestellung lässt sich der Zapfen mit den über die Abflachungen verschmälerten Durchmessern des Zapfens in das Rohrstück einschieben, wobei die Abflachungen zur jeweils benachbarten Wandung einen Montagespalt einnehmen, während die über die Klemmzonen unverminderten Durchmesser des Zapfens diagonal im Querschnitt des Rohrstücks zu liegen kommen. In der um 45° gedrehten Klemmstellung geraten die Klemmzonen mit der jeweils benachbarten Wandung in Reibschluss und verformen hierbei die Wandungen elastisch konvex nach außen, während die Abflachungen diagonal im Querschnitt des Rohrstücks zu liegen kommen. Nachteile dieses Systems sind unter anderem, dass zum Herstellen einer festen Verbindung sehr hohe Reibungskräfte erforderlich sind, dass durch die daraus resultierende Verformung der Zapfen die Wiederverwendbarkeit des Verbindungssystems in der Regel auf einige wenige Male eingeschränkt ist und dass das Verbindungssystem nur mit Rohren mit einem quadratischen Querschnitt einsetzbar ist.
Ein Regalsystem mit Profilrohren und die Profilrohre verbindenden Knotenelementen wird auch in der DE 102 10 885 C1 beschrieben. Dabei sind Kupplungselemente zum lösbaren Verbinden der Profilrohre mit den Knotenelementen vorgesehen und so gestaltet, dass sie mit einer Drehbewegung gleichzeitig beidendig mit Knotenelementen verbindbar sind. Weiterhin sind die Kupplungselemente an Einsätzen ausgeformt, die in den Enden der Profilrohre befestigt werden können. Bei den meisten Ausführungsbeispielen (1 und 3 bis 10) ist dabei von Nachteil, dass die Zapfen nur in einer Drehrichtung in die Bohrungen einsetzbar sind. Im Ausführungsbeispiel der 2, bei dem die Zapfen zwar in beiden Drehrichtungen einsetzbar sind, ist die Kontaktfläche zwischen Zapfen und Bohrung gering und es muss eine hohe Reibungskraft eingesetzt werden, um eine feste Verbindung zu erhalten.
Trotz der aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen bleibt daher das einfache, feste und wieder lösbare Verbinden von Rohren ein zentrales Ziel der Weiterentwicklung von Verbindungssystemen und Regalsystemen mit solchen Verbindungssystemen.
Darstellung der Erfindung
Ausgehend vom dargelegten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungssystem, insbesondere zum werkzeuglosen Verbinden von Rohren oder Stäben, und ein Regalsystem bereitzustellen, welche die Nachteile des Standes der Technik überwinden. Diese Aufgabe wird durch das Verbindungssystem gemäß Patentanspruch 1 und das Regalsystem gemäß Patentanspruch 17 gelöst. Weitere vorteilhafte Aspekte, Details und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der Beschreibung sowie den Zeichnungen.
Vorgeschlagen wird ein Verbindungssystem, insbesondere zum werkzeuglosen Verbinden von Rohren oder Stäben. Das Verbindungssystem weist mindestens ein Knotenelement mit einem Knotenpunkt und mindestens ein Kupplungselement auf. Jedes Knotenelement weist dabei mindestens ein an den Knotenpunkt angrenzendes Verbindungsstück auf. Das dem Knotenpunkt abgewandte Ende des Verbindungsstücks wird dabei als freies Ende bezeichnet. Im Fall von einem an den Knotenpunkt angrenzenden Verbindungsstück handelt es sich bei dem Knotenelement um ein Endstück. Im Fall von zwei an den Knotenpunkt angrenzenden Verbindungsstücken handelt es sich bei dem Knotenelement um ein Verbindungsstück, das zwei Rohre oder Stäbe miteinander verbindet. Drei und mehr an den Knotenpunkt grenzende Verbindungsstücke ergeben dann Verzweigungen und Verstrebungen, die beispielsweise zu einem Regalgerüst führen.
Weiterhin weist jedes Kupplungselement ein Verbindungsgegenstück auf, wobei das Verbindungsgegenstück mit dem Verbindungsstück des Knotenelements verbindbar ist. In einem ersten Fall ist dabei jedes Verbindungsstück ein Zapfen und jedes Verbindungsgegenstück eine Buchse zur Aufnahme des Zapfens. Dieser Fall hat den Vorteil, dass die Buchse zumindest teilweise im Inneren eines Rohrs angeordnet werden kann und so das Verbindungssystem einen geringen Platzbedarf hat. In einem zweiten, umgekehrten Fall, ist jedes Verbindungsgegenstück ein Zapfen und jedes Verbindungsstück eine Buchse zur Aufnahme des Zapfens.
Jeder Zapfen weist einen Grundkörper und mindestens eine Nase auf. Der Grundkörper ist dabei vorzugsweise zylinderförmig oder kegelstumpfförmig ausgebildet, wobei auch andere Formen, insbesondere rotationssymmetrische, möglich sind. Als Gegenstück zum Grundkörper des Zapfens weist jede Buchse eine Hauptaussparung auf, die vorzugsweise in Form des Grundkörpers des Zapfens ausgebildet ist. Ist der Zapfen mit der Buchse verbunden, dann sind zumindest Teile des Grundkörpers mit der Hauptaussparung in Kontakt, was eine feste Verbindung ermöglicht. Weiterhin weist die Buchse mindestens eine Nut zur Führung einer Nase und mindestens eine Nasenaussparung auf, wobei die Nase in einer Montagestellung in der Nut führbar ist und sich in einer Verbindungsstellung, die durch eine Drehung des Zapfens in Bezug auf die Buchse um eine Rotationsachse des Grundkörpers und/oder der Hauptaussparung erreichbar ist, in der Nasenaussparung befindet. Das heißt, beim Verbinden eines Zapfens mit einer Buchse wird zunächst in der Montagestellung die Nase des Zapfens in der Nut geführt. Dann wird der Zapfen in Bezug auf die Buchse gedreht, wodurch die Nase von der Nut in die Nasenaussparung gelangt, was als Verbindungsstellung bezeichnet wird. In der Verbindungsstellung wird durch die Nasen Formschluss zumindest entlang der Rotationsachse des Grundkörpers und/oder der Hauptaussparung erreicht, das heißt, der Zapfen lässt sich, ohne ihn gegenüber der Buchse zu drehen, nicht mehr aus der Buchse herausziehen und eine feste Verbindung ist erreicht.
Erfindungsgemäß ist für jede Nase ausgehend von der Montagestellung eine Verbindungsstellung in beiden Drehrichtungen um die Rotationsachse des Grundkörpers und/oder der Hauptaussparung erreichbar. Das heißt, dass auf beiden Seiten der Nut eine Nasenaussparung angeordnet ist, die von der Nase erreicht werden kann. Es ist somit möglich, den Zapfen in eine beliebige Drehrichtung in Bezug auf die Buchse zu drehen, es muss also vor dem Verbinden von Zapfen mit Buchse nicht sichergestellt werden, dass Zapfen und Buchse in ihren Drehrichtungen zusammenpassen. Die Bedienung des Verbindungssystems ist damit vereinfacht und das Verbindungssystem im Hinblick auf die Kombinationsmöglichkeiten von Zapfen und Buchsen besonders flexibel.
Von Vorteil ist es, wenn jeder Zapfen vier Nasen aufweist, die in Bezug auf die Rotationsachse des Grundkörpers symmetrisch angeordnet sind. Die Zapfen sind also um jeweils 90° um die Rotationsachse gedreht zueinander angeordnet. Zusammen mit einer Buchse, die vier Nuten aufweist, die ebenfalls in Bezug auf die Rotationsachse der Hauptaussparung symmetrisch angeordnet sind, lässt sich der Zapfen in vier, um 90° zueinander gedrehten, Richtungen in die Buchse einführen. Dies erlaubt eine hohe Flexibilität in der Anordnung der Knotenelemente und Kupplungselemente.
Vorteilhaft ist es auch, wenn zwischen der Nasenaussparung und der zur Nasenaussparung nächstgelegenen Nut in Bezug auf die Rotationsachse der Hauptaussparung ein Winkel von 45° liegt. So kann der Zapfen diagonal, also um 45° zu seiner Position in der Verbindungsstellung gedreht, in die Buchse eingeführt werden und eine Achteldrehung des Zapfens bewegt die Nasen in die Nasenaussparungen. Insbesondere in Verbindung mit vier symmetrisch angeordneten Nuten ergibt sich, dass die Nasenaussparungen genau zwischen den Nuten zu liegen kommen. Das heißt auch, dass eine Nasenaussparung zwei Nuten zugeordnet ist, je nachdem in welche Drehrichtung der Zapfen in Bezug auf die Buchse gedreht wird. Eine Buchse weist dann vier Nuten und vier Nasenaussparungen auf.
In einer besonders vorteilhaften Ausführung des Verbindungssystems weisen der Zapfen in mindestens einem Querschnitt mindestens eine Ausbeulung und die Buchse in mindestens einem Querschnitt mindestens eine Verengung auf. Die Verengung ist dabei für die Ausbeulung eine Barriere zwischen Montagestellung und Verbindungsstellung. Das heißt, die Verengung stellt ein Hindernis für die Ausbeulung dar, so dass der Zapfen nur mit Kraftaufwand von der Montagestellung in die Verbindungsstellung gedreht werden kann. Umgekehrt ist auch dieser Kraftaufwand notwendig, um den Zapfen von der Montagestellung zurück in die Verbindungsstellung zu drehen, damit die Verbindung von Zapfen und Buchse gelöst werden kann; ein selbstständiges Lösen der Verbindung wird damit unterbunden. Das Zusammenspiel von Ausbeulung und Verengung bewirkt also, dass die Verbindung zwischen Zapfen und Buchse fest ist.
Vorteilhafterweise weist die Buchse einen Klemmbereich auf, der die Ausbeulung in der Verbindungsstellung klemmt. Diese Klemmung stellt einen Kraftschluss dar, der zusätzlich zum Formschluss weiter zur Stabilität der Verbindung beiträgt.
Von Vorteil ist es, wenn die Nase eine solche Ausbeulung ist und die Verengung zwischen der Nut und den der Nut benachbarten Nasenaussparungen angeordnet ist. Zusätzlich zum Formschluss erfüllt die Nase damit auch den Schutz gegen ungewolltes Verdrehen von Zapfen zu Buchse und damit ungewolltes Lösen der Verbindung. Wenn die Nasenaussparungen darüber hinaus die Nasen in der Verbindungsstellung klemmen, tragen die Nasen auch noch zum Kraftschluss bei.
Vorteilhaft ist es, wenn eine weitere Ausbeulung im Bereich der Nasen und eine weitere Verengung sowie vorzugsweise ein weiterer Klemmbereich im Bereich der Nasenaussparung angeordnet sind. Dabei ist die weitere Ausbeulung im Bereich der Nasen zusätzlich zu den Nasen zu verstehen, die schon ihrerseits eine Ausbeulung darstellen.
Von Vorteil ist es, wenn das Kupplungselement ein Anschlusselement zum Anschließen an ein Rohr oder einen Stab aufweist. Mit diesem Anschlusselement kann das Kupplungselement am Rohr oder Stab angeschlossen und somit beispielsweise für den Aufbau eines Regalsystems verwendet werden. Es sind dabei beliebige Rohre oder Stäbe mit dem korrekten Querschnitt verwendbar, insbesondere kann die Länge der Rohre oder Stäbe unabhängig vom Kupplungselement gewählt werden. Des Weiteren ist es denkbar, dass Kupplungselemente mit verschiedenen Anschlusselementen vorgesehen sind, so dass sie mit Rohren oder Stäben mit unterschiedlichen Querschnitten verbunden werden können. Ein freies Ende des Verbindungsgegenstücks ist dabei als dem Anschlusselement abgewandtes Ende definiert.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn an mindestens einer Außenseite des Anschlusselements Reibungsmittel angeordnet sind. Durch diese Reibungsmittel ist die Verbindung vom Kupplungselement zum Rohr oder Stab besonders stabil.
Es kann aber auch von Vorteil sein, wenn das Kupplungselement einteilig mit einem Rohr oder einem Stab ausgeführt ist. Dann ist eine bestmögliche Verbindung von Kupplungselement zu Rohr oder Stab gegeben. Ein freies Ende des Verbindungsgegenstücks ist dabei als dem Rohr oder Stab abgewandtes Ende definiert.
Vorteilhafterweise sind die Nasen im Bereich des freien Endes des Zapfens angeordnet. Dann wirken der Formschluss der Nasen mit den Nasenaussparungen und der Kontakt des Grundkörpers mit der Hauptaussparung bestmöglich für eine feste Verbindung zusammen.
Vorteilhaft ist es auch, wenn eine nochmals weitere Ausbeulung auf der dem freien Ende abgewandten Seite des Grundkörpers und eine nochmals weitere Verengung sowie vorzugsweise ein nochmals weiterer Klemmbereich am freien Ende der Hauptaussparung angeordnet sind. Dadurch wird die Verbindung des Zapfens mit der Buchse weiter verfestigt.
Von Vorteil ist es, wenn eine Länge des Grundkörpers des Zapfens größer ist als eine Breite des Kupplungselements, vorzugsweise größer als das 2-fache der Breite des Kupplungselements. Als Breite des Kupplungselements wird dabei eine Ausdehnung des Kupplungselements senkrecht zur Rotationsachse des Grundkörpers bzw. der Hauptaussparung verstanden. Durch einen Zapfen mit einem Grundkörper dieser Länge ist die Verbindung auch gegenüber Querkräften, die auf die Verbindung wirken, sehr stabil.
Vorteilhafterweise sind, wenn der Zapfen mit der Buchse verbunden ist, mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50%, der Oberfläche des Grundkörpers in Kontakt mit der Buchse. Durch einen derart großen Kontakt ist die Verbindung des Zapfens mit der Buchse besonders stabil.
Vorteilhaft ist es, wenn das Knotenelement und/oder das Kupplungselement aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere aus glasfaserverstärktem Polyamid, bestehen, da ein faserverstärkter Kunststoff sowohl leicht als auch belastbar und weitgehend unempfindlich gegenüber Korrosion ist.
Von Vorteil ist es auch, wenn das Knotenelement und/oder das Kupplungselement in einem Urformverfahren, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt sind. Eine solche Herstellung ist schnell, günstig und präzise. Besonders für faserverstärkten Kunststoff ist das Spritzgussverfahren sehr effizient.
Das Weiteren wird ein Regalsystem vorgeschlagen, das Rohre und/oder Stäbe aufweist, die mittels eines Verbindungssystems miteinander verbunden sind. Ein solches Regalsystem lässt sich variabel gestalten und vielfältig nutzen.
Erfindungsgemäß ist das Verbindungssystem gemäß der vorangegangenen Beschreibung ausgebildet. Insbesondere weist es also mindestens ein Knotenelement und mindestens ein Kupplungselement auf, wobei jedes Knotenelement mindestens ein Verbindungsstück und jedes Kupplungselement ein Verbindungsgegenstück aufweist. Dabei kann jedes Verbindungsstück ein Zapfen und jedes Verbindungsgegenstück eine Buchse sein oder jedes Verbindungsstück eine Buchse und jedes Verbindungsgegenstück ein Zapfen. Die Buchse ist dabei jeweils zur Aufnahme des Zapfens ausgebildet. Weiterhin weist jeder Zapfen einen vorzugsweise zylinderförmigen oder kegelstumpfförmigen Grundkörper und mindestens eine Nase auf. Als Gegenstück dazu weist jede Buchse eine Hauptaussparung, vorzugsweise in Form des Grundkörpers, und mindestens eine Nut zur Führung der Nase sowie eine Nasenaussparung auf. Dabei ist die Nase in einer Montagestellung in der Nut führbar und befindet sich in einer Verbindungsstellung, die durch eine Drehung des Zapfens in Bezug auf die Buchse erreichbar ist, in der Nasenaussparung. In der Verbindungsstellung wird durch die Nasen Formschluss zumindest entlang der Rotationsachse des Grundkörpers und/oder der Hauptaussparung erreicht, der Zapfen lässt sich also nicht aus der Buchse herausziehen, ohne ihn wieder gegenüber der Buchse zu drehen. Weiterhin ist für jede Nase ausgehend von der Montagestellung eine Verbindungsstellung in beiden Drehrichtungen erreichbar. Das heißt, dass der Zapfen in eine beliebige Drehrichtung gedreht werden kann, um ihn von der Montagestellung in die Verbindungsstellung zu bringen. Dadurch ist die Bedienung des Verbindungssystems vereinfacht und beim Zusammenstellen eines derartigen Regals eine große Flexibilität in Hinblick auf die Kombinationsmöglichkeiten von Zapfen und Buchsen gegeben.
Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus den Figuren. Dabei sind alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination grundsätzlich Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung. Auch wird der Inhalt der Ansprüche zu einem Bestandteil der Beschreibung gemacht.
Figurenliste
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigen

1a - 1c eine Seitenansicht und zwei Querschnitte eines erfindungsgemäßen Zapfens;
2a - 2e eine Frontalansicht, einen Längsschnitt, zwei Querschnitte und eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Buchse;
3a - 3i verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Knotenelementen;
4 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem;
5 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems und
6 eine schematische Ansicht eines erfindungsgemäßen Regalsystems.

Wege zur Ausführung der Erfindung
Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden in den Figuren identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersichtlichkeit halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind.
1a zeigt einen erfindungsgemäßen Zapfen 1. Querschnitte durch diesen Zapfen 1 entlang der Linien D-D und E-E sind in den 1b bzw. 1c gezeigt. Der Zapfen 1 weist dabei einen kegelstumpfförmigen Grundkörper 2 auf. Alternativ hierzu ist es möglich, dass der Grundkörper 2 zylinderförmig ist oder eine andere rotationssymmetrische Form aufweist. Des Weiteren weist der Zapfen 1 vier Nasen 3 auf, die im Bereich eines freien Endes FE des Zapfens 1 angeordnet und in Bezug auf eine Rotationsachse RA des Grundkörpers 2 symmetrisch angeordnet sind. Auch eine andere Anzahl an Nasen 3 ist prinzipiell möglich, für rechtwinklige Konstruktionen eignen sich aber 2, 4 oder 8 Nasen am besten. Die Nasen 3 führen dabei in Verbindung mit einer entsprechenden Buchse 4 zu einem Formschluss und dienen auch als Ausbeulung, deren Funktion weiter unten erläutert wird.
Im Bereich der Nasen 3 ist der Grundkörper 2 zudem an einigen Stellen abgeflacht. Die nicht abgeflachten Bereiche ergeben dabei im Querschnitt, siehe 1b, weitere Ausbeulungen 5.
Des Weiteren ist auf der dem freien Ende FE abgewandten Seite des Grundkörpers 2 ein Ring 6 angeordnet, wobei 1c den Querschnitt durch diesen Ring 6 zeigt. Der Ring 6 ist dabei nicht exakt kreisförmig im Querschnitt, sondern weist nochmals weitere Ausbeulungen 7 auf.
Die 2a bis 2e zeigen eine erfindungsgemäße Buchse 4, die mit dem Zapfen 1 der 1a bis 1c zusammenwirkt. 2a zeigt dabei eine Frontalansicht auf die Buchse 4 und der Längsschnitt durch die Buchse 4 entlang der Linie A-A ist in 2b dargestellt. 2c und 2d sind Querschnitte durch die Buchse 4 entlang der Linien B-B bzw. C-C. Schließlich zeigt 2e eine Seitenansicht der Buchse 4.
Die Buchse 4 weist eine kegelstumpfförmige Hauptaussparung 8 auf. Diese Hauptaussparung 8 ist das passgenaue Gegenstück zum Grundkörper 2 des Zapfens 1. Im hier nicht gezeigten Fall eines zylinderförmigen Grundkörpers 1 ist dann auch die Hauptaussparung 8 zylinderförmig ausgebildet. Wenn der Zapfen 1 mit der Buchse 4 in Verbindung ist, dann berührt der Grundkörper 2 die Hauptaussparung 8. Da die Buchse 4 außerdem Nuten 9 aufweist, ist zwar nicht die vollständige Oberfläche, aber mehr als 50% der Oberfläche, des Grundkörpers 2 in Kontakt mit der Hauptaussparung 8. Dieser Kontakt ist für eine hohe Stabilität der Verbindung des Zapfens 1 mit der Buchse 4, insbesondere gegenüber Querkräften, verantwortlich.
Die vier Nuten 9 sind zum Führen der Nasen 3 des Zapfens 1 ausgebildet. Auch eine andere Anzahl an Nuten 9, die auf die Anzahl an Nasen 3 abgestimmt ist, ist denkbar; vier Nuten 9, die in Bezug auf eine Rotationsachse RA der Hauptaussparung 8 symmetrisch angeordnet sind, sind allerdings besonders vorteilhaft für Konstruktionen, die größtenteils rechtwinklige Verbindungen aufweisen.
Die Nuten 9 sind dabei so angeordnet, dass der Zapfen 1 diagonal, d.h., um 45° gedreht, in die Buchse 4 eingeführt wird. Buchse 4 und Zapfen 1 befinden sich dann in einer Montagestellung. Um eine Verbindungsstellung zu erreichen muss der Zapfen 1 vollständig in die Buchse 4 eingeführt und dann um 45° um die Rotationsachse RA gedreht werden. In der Montagestellung und in der Verbindungsstellung sind dabei die Rotationsachsen RA des Grundkörpers 2 und der Hauptaussparung 8 zumindest fast identisch, so dass hier nur von einer Rotationsachse RA die Rede ist.
Wird der Zapfen 1 aus der Montagestellung in die Verbindungsstellung gedreht, dann gelangen die Nasen 3 des Zapfens 1 aus der jeweiligen Nut 9 in jeweils eine Nasenaussparung 10 der Buchse 4. Die vier Nasenaussparungen 10 sind dabei ebenfalls in Bezug auf die Rotationsachse RA symmetrisch und genau zwischen den Nuten 9 angeordnet, so dass zwischen jeder Nasenaussparung 10 und der dieser Nasenaussparung 10 nächstgelegenen Nut 9 ein Winkel von 45° liegt. Die Nasen 3 können dabei die Nasenaussparungen 10 von den Nuten 9 aus in beiden Drehrichtungen um die Rotationsachse RA erreichen. Das heißt auch, dass ausgehend von der Montagestellung die Verbindungsstellung in beiden Drehrichtungen um die Rotationsachse RA erreichbar ist.
Wenn sich die Nasen 3 in den Nasenaussparungen 10 befinden, ergibt sich Formschluss gegen ein Herausziehen des Zapfens 1 aus der Buchse 4 in Richtung der Rotationsachse RA. Dies ermöglicht eine sehr feste Verbindung des Zapfens 1 mit der Buchse 4.
Des Weiteren ist zwischen jeder Nut 9 und der ihr benachbarten Nasenaussparung 10 eine Verengung 11 der Buchse 4 vorgesehen. Wird die Nase 3 aus der Nut 9 in die Nasenaussparung 10 bewegt, d.h. beim Übergang von der Montagestellung in die Verbindungsstellung, muss die Nase 3 an der Verengung 11 vorbei bewegt werden. Die Verengung 11 ist damit für die Nase 3 eine Barriere oder ein Hindernis, an dem die Nase 3 nur mit Kraftaufwand vorbeikommt. Es muss also Kraft aufgewendet werden, um von der Montagestellung zur Verbindungsstellung zu gelangen. Um von der Verbindungsstellung zur Montagestellung zu gelangen, muss die Nase 3 wieder mit Kraftaufwand an der Verengung 11 vorbei bewegt werden. Das bedeutet, dass die Nase 3 in der Verbindungsstellung in der Nasenaussparung 10 einrastet und damit ein Lösen der Verbindung des Zapfens 1 mit der Buchse 4 nur mit Kraftaufwand möglich ist.
Weiterhin sind die Nasenaussparungen 10 so ausgebildet, dass sie die Nasen 3 in der Verbindungsstellung klemmen. Zusätzlich zum Formschluss wird durch Nasen 3 und Nasenaussparungen 10 damit auch noch ein Kraftschluss erreicht.
Auch in dem Bereich der Buchse 4, der dem Bereich des Zapfens 1 entspricht, in dem die weitere Ausbeulung 5 angeordnet ist, ist eine weitere Verengung 12 vorgesehen. Einen Querschnitt dieses Bereichs zeigt 2d. Im Zusammenspiel mit der weiteren Ausbeulung 5 trägt auch die weitere Verengung 12 dazu bei, dass der Übergang von Montagestellung zu Verbindungsstellung und zurück nur mit einem Kraftaufwand erfolgen kann und damit insbesondere der Zapfen 1 in der Verbindungsstellung fest in der Buchse 4 sitzt.
Die feste Verbindung von Zapfen 1 und Buchse 4 wird noch dadurch verstärkt, dass an der Buchse 4 ein weiterer Klemmbereich 13 angeordnet ist, der die weitere Verengung 12 in der Verbindungsstellung klemmt.
Schließlich ist, wie in 2c gezeigt, an einem freien Ende FE der Hauptaussparung 8 eine nochmals weitere Verengung 14 sowie ein nochmals weiterer Klemmbereich 15 angeordnet, die ebenfalls einen Kraftaufwand beim Drehen des Zapfens 1 in Bezug auf die Buchse 4 von der Montagestellung in die Verbindungsstellung und zurück bzw. eine Verstärkung des Kraftschlusses bedingen.
Die in den 2a bis 2e gezeigte Buchse 4 ist dazu ausgebildet, in einem Rohr oder in einer Hülse aufgenommen zu werden. Dazu sind an der Außenseite der Buchse 4 Reibungsmittel 16 in Form von Widerhaken angeordnet. Diese Reibungsmittel 16 können durch Kraft- und/oder Formschluss die Buchse 4 im Rohr oder in der Hülse festhalten.
Alternativ oder zusätzlich dazu wird die Außenseite der Buchse 4 leicht nach außen verformt, wenn der Zapfen 1 in der Buchse 4 von der Montagestellung in die Verbindungsstellung gedreht wird und die Ausbeulungen 3, 5 und 7 an den Klemmbereichen 10, 13 und 15 geklemmt werden. Diese leichte Verformung drückt die Reibungsmittel 16 an die Innenwand des Rohrs oder der Hülse und ermöglicht bzw. verstärkt damit den Kraft- und/oder Formschluss. Wird umgekehrt der Zapfen 1 wieder in die Montagestellung gedreht, lässt sich nicht nur der Zapfen 1 aus der Buchse 4 nehmen, sondern auch die Buchse 4 leichter aus dem Rohr bzw. der Hülse entfernen.
Hier nicht gezeigt ist die Möglichkeit, die Buchse 4 durch Stoffschluss, also beispielsweise durch Kleben oder Schweißen, im Rohr zu befestigen. Damit ist zwar eine sehr feste Verbindung gegeben, allerdings lässt sich die Buchse 4 auch nicht mehr problemlos aus dem Rohr entfernen.
Die 3a bis 3i zeigen verschiedene Ausführungsformen von Knotenelementen 17. Dabei sind die an einen Knotenpunkt 18 des Knotenelements 17 angrenzenden Verbindungsstücke 19 als Zapfen 1 ausgebildet. Ebenso ist es aber auch möglich, dass die Verbindungsstücke 19 als Buchsen 4 ausgebildet sind.
Das Knotenelement 17 der 3a weist lediglich ein Verbindungsstück 19 auf und ist damit ein Endstück, das beispielsweise als Abschluss eines freien Rohrendes dienen kann.
In den 3b und 3c sind Knotenelemente 17 mit jeweils zwei Verbindungsstücken 19 gezeigt, die beispielsweise dem - in 3b geraden und in 3c gewinkelten - Verbinden von zwei Rohren oder Stäben dienen.
Die 3d und 3e zeigen Knotenelemente 17 mit jeweils drei Verbindungsstücken 19, wobei das Knotenelement 17 der 3d beispielsweise an einer Kante eines ebenen Rohr- oder Stabkonstrukts zum Einsatz kommt und das Knotenelement 17 der 3e eine Ecke eines dreidimensionalen Rohr- oder Stabkonstrukts darstellt.
Das Knotenelement 17 mit vier Verbindungsstücken 19 der 3f ist beispielsweise in der Mitte eines größeren ebenen Rohr- oder Stabkonstrukts zu finden, während das Knotenelement 17 der 3g mit ebenfalls vier Verbindungsstücken 19 an einer Kante eines dreidimensionalen Rohr- oder Stabkonstrukts zu finden ist.
Die Knotenelemente 17 der 3h und 3i mit fünf bzw. sechs Verbindungsstücken 19 (das Verbindungsstück 19 auf der Rückseite des Knotenpunkts 18 in 3i ist gestrichelt dargestellt) sind beispielsweise in der Mitte einer Seite oder ganz in der Mitte eines dreidimensionalen Rohr- oder Stabkonstrukts zu finden.
Selbstverständlich sind auch Knotenelemente 17 mit Verbindungsstücken 19 denkbar, die nicht im rechten Winkel zueinander angeordnet sind. Auf Grund der großen Anzahl an Möglichkeiten wird hier auf die Darstellung dieser Knotenelemente 17 verzichtet.
4 zeigt einen Längsschnitt durch ein erfindungsgemäßes Verbindungssystem 20 mit einem Knotenelement 17 und einem Kupplungselement 21. Das Knotenelement 17 und das Kupplungselement 21 sind dabei vorteilhafterweise im Spritzgussverfahren aus glasfaserverstärktem Polyamid hergestellt. Das Knotenelement 17 weist zwei als Zapfen 1 ausgebildete Verbindungsstücke 19 auf; eine andere Anzahl und/oder Anordnung der Verbindungsstücke 19 ist selbstverständlich gemäß der vorangegangenen Beschreibung möglich. Das Kupplungselement 21 weist ein als Buchse 4 ausgebildetes Verbindungsgegenstück 22 auf. Auf die Darstellung aller schon in den 1a bis 1c bzw. 2a bis 2e gezeigten Details des Zapfens 1 bzw. der Buchse 4 wird hier aus Gründen der Übersichtlichkeit verzichtet. Das Verbindungssystem 20 befindet sich hier in der Verbindungsstellung, der Zapfen 1 befindet sich also in der Buchse 4 und die Nasen 3 in den Nasenaussparungen 10.
Weiterhin zeigt 4 ein Rohr 23, in dem sich ein Großteil des Kupplungselements 21 befindet. Die Außenseite des Kupplungselements 21 ist dabei gleichzeitig ein Anschlusselement 24, mit dem das Kupplungselement 21 am Rohr 23 angeschlossen wird. Die als Widerhaken ausgebildeten Reibungsmittel 16 des Anschlusselements 24 sind dabei form- und kraftschlüssig mit der angerauten Innenseite des Rohrs 23 verbunden.
5 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verbindungssystems 20. Das Knotenelement 17 dieses Verbindungssystems 20 weist zwei im rechten Winkel zueinander angeordnete Verbindungsstücke 19 auf, die hier als Buchsen 4 ausgebildet sind. Das Kupplungselement 21 weist ein als Zapfen 1 ausgebildetes Verbindungsgegenstück 22 auf, das einteilig mit einem Stab 25 ausgebildet ist. Auch hier ist der Zapfen 1 in der Verbindungsstellung in der Buchse 4 gezeigt.
Schließlich zeigt 6 ein erfindungsgemäßes Regalsystem 26 mit einer Vielzahl an Verbindungssystemen 20 und Rohren 23. Die Verbindungssysteme 20 sind dabei nur schematisch als kleine Kugeln dargestellt und die Rohre 23 als Linien, die zwischen den Verbindungssystemen 20 angeordnet sind. Kurze Rohre 23 sind ferner als Füße des Regalsystems 26 vorgesehen. Selbstverständlich zeigt 6 lediglich ein beispielhaftes Regalsystem 26. Viele weitere Varianten des Regalsystems 26 sind möglich und denkbar. Dank der festen Verbindung, die die Verbindungssysteme 20 ermöglichen, sind auch große Regalsysteme 26 sowie Regalsysteme 26, die eine hohe Last tragen, möglich. Durch das einfache Verbinden der Kupplungselemente 21 mit den Knotenelementen 17, und insbesondere dadurch, dass sich die Verbindung drehrichtungsunabhängig herstellen lässt, sind dabei den möglichen Regalsystemen 26 kaum Grenzen gesetzt.
Bezugszeichenliste

1: Zapfen
2: Grundkörper
3: Nase
4: Buchse
5: weitere Ausbeulung
6: Ring
7: nochmals weitere Ausbeulung
8: Hauptaussparung
9: Nut
10: Nasenaussparung
11: Verengung
12: weitere Verengung
13: weiterer Klemmbereich
14: nochmals weitere Verengung
15: nochmals weiterer Klemmbereich
16: Reibungsmittel
17: Knotenelement
18: Knotenpunkt
19: Verbindungsstück
20: Verbindungssystem
21: Kupplungselement
22: Verbindungsgegenstück
23: Rohr
24: Anschlusselement
25: Stab
26: Regalsystem
FE: freies Ende
RA: Rotationsachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1030066 A1 [0002]
DE 10210885 C1 [0003]

Claims

Verbindungssystem, insbesondere zum werkzeuglosen Verbinden von Rohren (23) oder Stäben (25), aufweisend mindestens ein Knotenelement (17) mit einem Knotenpunkt (18) und mindestens ein Kupplungselement (21), wobei jedes Knotenelement (17) mindestens ein an den Knotenpunkt (18) angrenzendes Verbindungsstück (19) mit einem dem Knotenpunkt (18) abgewandten freien Ende (FE) und jedes Kupplungselement (21) ein Verbindungsgegenstück (22) aufweisen, wobei jedes Verbindungsstück (19) ein Zapfen (1) und jedes Verbindungsgegenstück (22) eine Buchse (4) zur Aufnahme des Zapfens (1) oder jedes Verbindungsgegenstück (22) ein Zapfen (1) und jedes Verbindungsstück (19) eine Buchse (4) zur Aufnahme des Zapfens (1) ist, wobei jeder Zapfen (1) einen vorzugsweise zylinderförmigen oder kegelstumpfförmigen Grundkörper (2) und mindestens eine Nase (3) aufweist und jede Buchse (4) eine Hauptaussparung (8), vorzugsweise in Form des Grundkörpers (2) des Zapfens (1), mindestens eine Nut (9) zur Führung einer Nase (3) und mindestens eine Nasenaussparung (10) aufweist, wobei die Nase (3) in einer Montagestellung in der Nut (9) führbar ist und sich in einer Verbindungsstellung, die durch eine Drehung des Zapfens (1) in Bezug auf die Buchse (4) um eine Rotationsachse (RA) des Grundkörpers (2) und/oder der Hauptaussparung (8) erreichbar ist, in der Nasenaussparung (10) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Nase (3) ausgehend von der Montagestellung eine Verbindungsstellung in beiden Drehrichtungen um die Rotationsachse (RA) des Grundkörpers (2) und/oder der Hauptaussparung (8) erreichbar ist.
Verbindungssystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass jeder Zapfen (1) vier Nasen (3) aufweist, die in Bezug auf eine Rotationsachse (RA) des Grundkörpers (2) symmetrisch angeordnet sind.
Verbindungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Nasenaussparung (10) und der zur Nasenaussparung (10) nächstgelegenen Nut (9) in Bezug auf die Rotationsachse (RA) der Hauptaussparung (8) ein Winkel von 45° liegt.
Verbindungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen (1) in mindestens einem Querschnitt mindestens eine Ausbeulung (3; 5; 7) und die Buchse (4) in mindestens einem Querschnitt mindestens eine Verengung (11; 12; 14) aufweisen, wobei die Verengung (11; 12; 14) für die Ausbeulung (3; 5; 7) eine Barriere zwischen Montagestellung und Verbindungsstellung ist.
Verbindungssystem nach dem vorherigen Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse (4) einen Klemmbereich (10; 13; 15) aufweist, der die Ausbeulung (3; 5; 7) in der Verbindungsstellung klemmt.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Nase (3) eine Ausbeulung (3) ist und die Verengung (11) zwischen der Nut (9) und den der Nut (9) benachbarten Nasenaussparungen (10) angeordnet ist sowie vorzugsweise die Nasenaussparungen (10) die Nasen (3) klemmen.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 4-6, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Ausbeulung (5) im Bereich der Nasen (3) und eine weitere Verengung (12) sowie vorzugsweise ein weiterer Klemmbereich (13) im Bereich der Nasenaussparung (10) angeordnet sind.
Verbindungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (21) ein Anschlusselement (24) zum Anschließen an ein Rohr (23) oder einen Stab (25) aufweist und ein freies Ende (FE) des Verbindungsgegenstücks (22) als dem Anschlusselement (24) abgewandtes Ende definiert ist.
Verbindungssystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass an mindestens einer Außenseite des Anschlusselements (24) Reibungsmittel (16) angeordnet sind.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, dass das Kupplungselement (21) einteilig mit einem Rohr (23) oder einem Stab (25) ausgeführt ist und ein freies Ende (FE) des Verbindungsgegenstücks (22) als dem Rohr (23) oder Stab (25) abgewandtes Ende definiert ist.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 8-10, dadurch gekennzeichnet, dass die Nasen (3) im Bereich des freien Endes (FE) des Zapfens (1) angeordnet sind.
Verbindungssystem nach einem der Ansprüche 8-11, dadurch gekennzeichnet, dass eine nochmals weitere Ausbeulung (7) auf der dem freien Ende (FE) abgewandten Seite des Grundkörpers (2) und eine nochmals weitere Verengung (14) sowie vorzugsweise ein nochmals weiterer Klemmbereich (15) am freien Ende (FE) der Hauptaussparung (8) angeordnet sind.
Verbindungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Länge des Grundkörpers (2) des Zapfens (1) größer ist als eine Breite des Kupplungselements (21), vorzugsweise größer als das 2-fache der Breite des Kupplungselements (21).
Verbindungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn der Zapfen (1) mit der Buchse (4) verbunden ist, mindestens 30%, vorzugsweise mindestens 50%, der Oberfläche des Grundkörpers (2) in Kontakt mit der Buchse (4) sind.
Verbindungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (17) und/oder das Kupplungselement (21) im Wesentlichen aus einem faserverstärkten Kunststoff, insbesondere glasfaserverstärktem Polyamid, bestehen.
Verbindungssystem nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Knotenelement (17) und/oder das Kupplungselement (21) in einem Urformverfahren, insbesondere im Spritzgussverfahren, hergestellt sind.
Regalsystem, aufweisend Rohre (23) und/oder Stäbe (25), die mittels eines Verbindungssystems (20) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungssystem (20) nach einem der vorherigen Ansprüche ausgebildet ist.