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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum starren
Verbinden eines ersten Hohlprofils mit einem weiteren Profil, dass
beispielsweise ein zweites Hohlprofil sein kann. Insbesondere erfolgt
die starre Verbindung dabei so, dass die Längsrichtung des ersten Hohlprofils
in einem Winkel und quer zur Längsrichtung
eines zweiten Profils ausgerichtet ist.
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Verbindungsvorrichtungen
zum starren Verbinden von Profilen sind in verschiedenen Ausgestaltungen
seit langem bekannt. Unter Profilen werden allgemein stangenförmige Erzeugnisse
verstanden, die eine definierte Querschnittsgeometrie aufweisen. Die
Querschnittsgeometrie ändert
sich i.A. dabei über
der gesamten Länge
des Erzeugnisses nicht oder nicht wesentlich. Im folgenden werden
unter dem Begriff Profil eingeschränkt nur solche verstanden,
die über
obige Definition hinaus zumindest eine sich über die gesamte Länge des
Profils erstreckende Ausnehmung aufweisen, die über einen sich ebenfalls über die
gesamte Länge
des Profils erstreckenden Schlitz von außen zugänglich ist. Eine derart ausgestaltete
Ausnehmung wird als Hinterschneidung bezeichnet. Die Breite des
Schlitzes ist dabei geringer als die Ausdehnung der Ausnehmung quer zur
Längsrichtung
des Profils. Ein Hohlprofil weist als weitere Besonderheit eine
sich, mit Bezug auf den Querschnitt des Hohlprofils nach außen abgeschlossene,
in Längsrichtung
des Profils erstreckende Ausnehmung bzw. Bohrung auf. Diese wird
im Folgenden als Hohlbohrung bezeichnet. Der Querschnitt der Hohlbohrung
kann beliebig geformt sein; er muss nicht notwendigerweise rund
ausgeführt
sein. Falls das Hohlprofil im Querschnitt symmetrisch ausgebildet
ist, verläuft
die Hohlbohrung in der Regel zentral zur Symmetrieachse. Profile
können
im Querschnitt beliebig ausgebildet sein. Die häufigsten Formen sind rund,
dreieckig, viereckig oder sie besitzen die Form eines regelmäßigen Vielecks.
Ein Hohlprofil mit einem viereckigen Querschnitt besitzt in der
Regel vier sich längs
erstreckende Hinterschneidungen. Bei einfachen Profilen ist oft
nur eine sich längs
erstreckende Hinterschneidung vorhanden. In der Regel sind derartige
Hohlprofile und Profile als Aluminium-Strangpressprofile ausgebildet.
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Wie
bereits oben erwähnt,
sind verschiedene Verbindungsvorrichtungen zum Verbinden von Hohlprofilen
mit einem weiteren Hohlprofil bzw. einem weiteren Profil bekannt.
Beispielsweise offenbaren die Schweizer Patentschrift
CH 514089 und die österreichische Patentschrift
OE 323650 Verbindungsvorrichtungen
zum Verbinden eines Hohlprofils mit einem weiteren Profil, das als
Hohlprofil ausgestaltet sein kann. Die beschriebenen Verbindungsvorrichtungen
weisen einen Verbindungskopf auf, der in eine Hinterschneidung eines
ersten Profils bzw. Hohlprofils eingeschoben werden kann. Der Kopf
ist mit einem Spannbolzen verbunden, der einen geringeren Durchmesser
als der Kopf aufweist und durch den Schlitz der Hinterschneidung
senkrecht von der Längsrichtung
des Profils weg ragt. Der Spannbolzen ist in einer Hohlbohrung eines
Hohlprofils zur festen Verbindung der beiden Profile aufgenommen.
Die Bezeichnung Spannbolzen rührt
daher, dass der Bolzen eine konische Ausnehmung aufweist, in die
eine Schraube mit einem konischen Ende eingreift. Der Durchmesser
der konisch zugespitzten Schraube ist dabei geringer als der Durchmesser
der konischen Ausnehmung des Spannbolzens. Die Schraube ist ggf.
mit einer entsprechenden Fassung im Hohlprofil aufgenommen und von
außen
durch ein geeignetes Werkzeug wie z. B. einem Inbusschlüssel, Schraubendreher
oder dergleichen zugänglich
und betätigbar.
Durch Eingreifen des konischen Endes der Schraube in die konische
Vertiefung des Spannbolzens und durch das Zusammenwirkung der schrägen Flächen wird
der Spannbolzen in der Hohlbohrung entlang deren Längsrichtung
von der Hinterschneidung des ersten Profils weggezogen und verspannt damit
den Kopf der Verbindungsvorrichtung gegen die Hinterschneidungswände. Hierdurch
wird eine starre und rechtwinkelige Verbindung zwischen dem ersten
Profil in dem sich der Kopf der Verbindungsvorrichtung befindet
und dem Hohlprofil hergestellt. Die Stirnseite des Hohlprofils liegt
hierbei fest an der Außenseite
des ersten Profils an.
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Nachteilig
an diesen bekannten Verbindungsvorrichtungen ist die mangelnde Flexibilität und Einsetzbarkeit.
Zwei miteinander zu verbindende (Hohl-)Profile können nur in einem bestimmten,
i.A. rechten Winkel miteinander verbunden werden. Der Winkel ist
durch die Neigung des Kopfes gegenüber dem Spannbolzen festgelegt.
Für jede
gewünschte Verbindung
und für
jeden gewünschten
Verbindungswinkel ist daher eine bestimmte und speziell angefertigte
Verbindungsvorrichtung notwendig.
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Die
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist somit, eine Verbindungsvorrichtung
zum festen Verbinden eines ersten Hohlprofils mit einem weiteren Profil
bereitzustellen, die auf flexible und trotzdem einfache Weise eine
Verbindung mit unterschiedlichem Winkel sowohl längs als auch quer zur Längsrichtung
des weiteren Profils ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Verbindungsvorrichtung zum starren Verbinden
eines ersten Hohlprofils mit einem weiteren Profil unter einem Winkel
längs oder
quer zur Längsrichtung
des Profils gemäß dem beigefügten Anspruch
1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
umfasst ein erstes Spannelement, das so ausgestaltet ist, dass es
in einer Hohlbohrung des ersten Hohlprofils angeordnet und darin
in Längsrichtung
der Hohlbohrung verspannt werden kann. Weiterhin ist ein Verbindungselement
vorgesehen, dass in einer Hinterschneidung eines weiteren Profils
befestigt werden kann und eine Klemmfläche aufweist. Die Klemmfläche ist
die bei Befestigung des Verbindungselements in einer Hinterschneidung
eines weiteren Profils dessen Außenwandung zugewandte Fläche. An
einem Ende des Spannelements ist zumindest eine Lasche angeordnet,
und am Verbindungselement zumindest ein Fortsatz ausgebildet, der
mit der Lasche gelenkig verbunden ist und ein Verkippen des Verbindungselements
relativ zum Spannelement zulässt.
Am Ansatz der Lasche (7) zum Spannelement (4)
ist hierbei ein Freischnitt ausgebildet, der ein schräges Verbinden
des ersten Hohlprofils (2) mit dem weiteren Profil (3)
durch Verkippen des Verbindungselements (5) relativ zum
Spannelement (4) ermöglicht.
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Die
gelenkige Verbindung von Spannelement und Verbindungselement in
Verbindung mit dem Freischnitt bietet bei hoher mechanischer Belastbarkeit
und kompakter Bauweise die Möglichkeit ein
Hohlprofil mit einem weiteren Profil innerhalb eines großen Winkelbereichs
schräg
zu verbinden. Die Verbindung beschränkt sich dabei nicht nur auf schräge Winkel
in Längsrichtung
des weiteren Profils, sondern gestattet insbesondere auch ein schräges Verbinden
quer zu dessen Längsrichtung.
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Vorteilhafterweise
weist der Freischnitt Flächen
auf, die parallel zur Achse der gelenkigen Verbindung und schräg zur Längsrichtung
des Spannelements angeordnet sind. Diese Ausgestaltung ermöglicht in
besonders einfacher Weise einen Freiraum im Gelenkbereich auszubilden,
der innerhalb eines maximal vorgesehenen Kippwinkels geeignet ist
Elemente des weiteren Profils aufzunehmen. Um in beiden Kipprichtungen
denselben maximalen Kippwinkel zu gestatten, ist der Freischnitt
zweckmäßig symmetrisch
zur Bezugsebene des Spannelements angeordnet. Unter Bezugsebene
des Spannelements wird die von der Gelenkachse zusammen mit der
Zentralachse des Spannelements aufgespannte Ebene verstanden.
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Ein
Einführen
der Verbindungsvorrichtung in eine Hinterschneidung eines weiteren
Profils kann erleichtert werden, indem das Spannelement am Übergang
zum Freischnitt vorteilhaft jeweils eine Stufe oberhalb und eine
Stufe unterhalb der Bezugsebene des Spannelements aufweist, wobei
eine Fläche jeder
Stufe parallel, die andere Fläche
jeder Stufe im wesentlichen senkrecht und beide Stufen im wesentlichen
symmetrisch zur Bezugsebene des Spannelements angeordnet sind. Weiter
vorteilhaft ist der Abstand der Stufen kleiner oder gleich der Schlitzbreite der
Hinterschneidung des weiteren Profils, sodass die Lasche des Spannelements
in die Hinterschneidung gesenkt werden kann, wodurch das Verbindungselement
in der Hinterschneidung ohne Gefahr des Verkantens geführt werden
kann.
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Zweckmäßig überschreitet
die Ausdehnung der Lasche und des gelenkig mit der Lasche verbundenen
Fortsatzes senkrecht zur Symmetrieebene nicht die Schlitzbreite
der Hinterschneidung, sodass ein gelenkiges Verkippen der Verbindungsvorrichtung
quer zur Längsrichtung
des weitern Profils möglich
ist, ohne den Schlitz an der Montagestelle aufzuweiten.
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Für ein einfaches
Verbinden weist das Verbindungselement vorteilhaft ein Kopfteil
auf, das in die Hinterschneidung des weiteren Profils eingeführt werden
kann. Zweckmäßig ist
die gelenkige Verbindung zwischen Lasche und Fortsatz so ausgestaltet, dass
die Achse der gelenkigen Verbindung bei einem Verbinden des ersten
Hohlprofils mit einem weiteren Profil in der Ebene angeordnet ist,
in der sich das erste Hohlprofil und das weitere Profil berühren. Dadurch
kann der durch den Freischnitt zugelassene maximale Kippwinkel zur
Gänze ausgenutzt
werden.
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Die
vorliegende Erfindung wird in der folgenden Beschreibung anhand
bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen näher
erläutert,
in denen zeigen:
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1 einen partiellen Querschnitt
einer Verbindung zweier Hohlprofile mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung,
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2 die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
der 1 in einer Seitenansicht
(a) und in einer Schnittdarstellung (b),
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3 eine Seitenansicht der
erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
der 1 mit gekipptem
Verbindungselement,
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4 das erfindungsgemäße Spannelement der 1 in einer Seitenansicht
(a), in einer Frontalansicht auf die Laschenseite (b) und in einer
Schnittdarstellung (c), und
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5 eine Seitenansicht (a),
eine Schnittdarstellung (b) und eine Draufsicht (c) des erfindungsgemäßen Verbindungselements
der 1.
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1 zeigt eine partielle Schnittdarstellung einer
erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 1 bei
der Verbindung zweier Hohlprofile 2 und 3. Die Hohlprofile 2 und 3 können dabei,
wie in der 1 dargestellt
von gleicher aber auch ungleicher Art sein. Das dargestellten Hohlprofile 2 und 3 weisen eine
im Wesentlichen quadratische Form mit einer zentralen, sich in Längsrichtung
des jeweiligen Profils erstreckenden Hohlbohrung 23 bzw. 30 auf.
Entlang der vier Längsseiten
des Hohlprofils 2 bzw. 3 erstreckt sich je eine
Hinterschneidungen 31, wobei jede der Hinterschneidungen 31 durch
einen Schlitz 32, der sich ebenfalls in Längsrichtung
erstreckt, mit der Außenseite
des Profils verbunden ist. Die Breite eines Schlitzes 32 ist
geringer als einer Ausdehnung der Hinterschneidung 31 quer
zur Längsrichtung
des Profils. Das ermöglicht
ein Eingreifen von Verbindungselementen zum Zwecke des Verbindens
mit anderen Profilen und/oder Elementen. Die Querschnittsform der
Hinterschneidung 31 entspricht im vorliegenden Fall einem
symmetrischen Vieleck, dessen Gestalt einem Trapez mit zur Grundfläche abgeschnittenen
Ecken ähnelt.
Der Querschnitt der Hinterschneidung ist jedoch nicht auf diese
Form beschränkt,
sondern kann beliebig andere Formen annehmen. Statt einem Hohlprofil 3 kann
auch ein beliebig anders gestaltetes Profil mit einer Hinterschneidung 31 und
einem Schlitz 32 verwendet werden.
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Wie
in 1 dargestellt, ist
das Hohlprofil 2 mit dem weiteren Profil 3 so
verbunden, dass die Stirnseite 21 des Hohlprofils 2 an
einer Außenseite des
weiteren Profils 3 anliegt. Die Stirnseite 21 des Hohlprofils 2 ist
dabei unter einem Winkel γ zur Längsrichtung
des Hohlprofils 2 abgeschrägt. Dieser Winkel γ wird im
Folgenden als Abschrägwinkel
des Hohlprofils 2 bezeichnet. Dadurch ergibt sich bei der dargestellten
Verbindung des Hohlprofils 2 mit dem weiteren Profil 3 ein
Verbindungswinkel α = γ + 90°. Bei der
in der 1 dargestellten
Verbindung eines Hohlprofils 2 mit einem weiteren Profil 3 ist
die Längsachse 22 des
Hohlprofils 2 senkrecht zur Längsachse des weiteren Profils 3 angeordnet.
Die Längsachse des
weiteren Profils 3 verläuft
in der Darstellung der 1 senkrecht
zur Papierebene. Diese Anordnung wird im Weiteren als Verbindung
quer zur Längsrichtung
des weiteren Profils 3 bezeichnet. Wird das Hohlprofil 2 unter
einem Winkel aber längs
zur Längsrichtung
des weiteren Profils 3 mit diesem verbunden, so liegen
die Längsachsen
beider Profile in einer gemeinsamen Ebene.
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Die
Verbindungsvorrichtung 1 umfasst ein im Wesentlichen zylinderförmig gestaltetes
Spannelement 4, das gelenkig mit einem Verbindungselement 5 verbunden
ist. Die gelenkige Verbindung wird mittels eines Gelenkstifts 16,
wie in 2 dargestellt, hergestellt.
Das Spannelement 4 der Verbindungsvorrichtung 1 erstreckt
sich bei der Verbindung in die Hohlbohrung 23 des Hohlprofils 2.
Das Verbindungselement 5 der Verbindungsvorrichtung 1 ist
in einer Hinterschneidung 31 des weiteren Profils 3 angeordnet.
Durch Verspannen des Spannelements 4 in der Hohlbohrung 23 wird
die Stirnseite 21 des Hohlprofils 2 auf die Außenfläche 35 des
weiteren Profils 3 gedrückt,
wodurch eine starre Verbindung gewährleistet ist.
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Die
Verspannung erfolgt auf herkömmliche, bekannte
Weise. Im Abstand D von der Mitte der Stirnfläche des ersten Hohlprofils
ist in die geeignete Seite des Hohlprofils ein Bohrungseinsatz 24 eingelassen,
der seinerseits eine Bohrung enthält, die zentrisch und parallel
zur Längsachse
der Hohlbohrung 23 des ersten Hohlprofils 2 ausgerichtet
ist. Der Durchmesser dieser Bohrung ist vorzugsweise kleiner bemessen
als der Durchmesser der Hohlbohrung 23 und entspricht in
etwa dem Durchmesser des Spannelementes 4 am freien, dem
Verbindungselement 5 abgewandten Ende. Zum Verbinden des Hohlprofils 2 mit
dem weiterem Profil 3 wird zunächst das Verbindungselement 5 der
Verbindungsvorrichtung 1 in eine Hinterschneidung 31 des
weiteren Profils 3 eingeführt. Das Hohlprofil 2 wird
dann so über das
Spannelement 4 der Verbindungsvorrichtung 1 geführt, dass
sich die Verbindungsvorrichtung 1 in die Hohlbohrung 23 erstreckt
und das freie Ende des Spannelementes 4 zumindest teilweise
in die Bohrung des Bohrungseinsatzes 24 eingeführt wird.
Der Bohrungseinsatz 24 ist mit einem Innengewinde ausgestattet
das eine Öffnung
von der Seitenfläche
des Hohlprofils 2 zum Spannelement 4 bildet. Wie
den 2 und 4 zu entnehmen, ist das Spannelement 4 mit
einer konischen Ausnehmung 13 versehen. Die Spitze bzw.
das Zentrum der konischen Ausnehmung 13 ist dabei im Abstand
d, der kleiner ist als der Abstand D, von der Mitte der Stirnfläche 21 des
ersten Hohlprofils 2 angeordnet. Der Durchmesser der Konusgrundfläche ist
dabei i.A. größer als
der Durchmesser des Innengewindes des Bohrungseinsatzes 24.
Zum Verspannen wird in das Innengewinde eine Schraube mit konisch
zulaufender bzw. sich in anderer Form verjüngender Spitze eingebracht.
Auf Grund der unterschiedlichen Abstände von Bohrungseinsatz 24 und
konischer Ausnehmung 13 von der Stirnfläche 21 des Hohlprofils 2 legt
sich ein Teil der schrägen
Fläche
der Schraubenspitze an die weiter von der Stirnfläche 21 entfernte
schräge
Seite der konischen Ausnehmung 13 an. Bei weiterem Eindrehen der
Schraube wird das Spannelement 4 der Verbindungsvorrichtung 1 durch
das Zusammenwirken der schrägen
Flächen
von der Stirnfläche 21 des
Hohlprofils weggezogen und bewirkt schließlich eine starre Klemmverbindung
zwischen dem Hohlprofil 2 und dem weiterem Profil 3.
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2 zeigt die Grundelemente
der Verbindungsvorrichtung 1. 2a gibt die Verbindungsvorrichtung 1 in
einer Seitenansicht und 2b in
einer Schnittdarstellung entsprechend der in der 2a angedeuteten Schnittebene A-B wieder.
Die Verbindungsvorrichtung 1 wird im Wesentlichen von zwei Grundelementen
gebildet: dem Spannelement 4 und dem Verbindungselement 5.
Beide sind mittels eines Gelenkstifts 16 gelenkig miteinander
verbunden. Das Spannelement 4 ist vorzugsweise im Wesentlichen rotationssymmetrisch
zur Zentralachse 14 ausgebildet, sodass der Bohrungseinsatz
mit einer einfach herzustellenden runden Bohrung ausgestattet werden
kann. Andere Querschnittsgeometrien des Spannelements 4 sind
jedoch denkbar und werden vom jeweiligen speziellen Anwendungsfall
bzw. der Querschnittsgeometrie der Hohlbohrung bestimmt. Die Rotationssymmetrie
gilt nicht in bezug auf die konische Ausnehmung 13 sowie
auf das dem Verbindungselement 5 zugewandte Ende des Spannelements 4.
Letzteres ist als Lasche ausgebildet die keine Rotationssymmetrie
aufweist. In der weiteren Darstellung wird auf die bereits erwähnte Bezugsebene des
Spannelementes Bezug genommen. Darunter ist die Ebene zu verstehen,
die von der Zentralachse 14 des Spannelements 4 zusammen
mit der Gelenkachse 15 des Gelenkstifts 16 aufgespannt
wird. In dem in der 2 dargestellten
Ausführungsbeispiel
bildet die Bezugsebene des Spannelementes gleichzeitig seine Symmetrieebene.
Das ist jedoch nicht notwendigerweise so. Zum Beispiel kann die
konische Ausnehmung 13 an einer anderen Stelle, z. B. um
einen Winkel, beispielsweise 90° um
die Zentralachse 14 verdreht angeordnet sein. Wie weiter
unten erläutert, ist
auch die Lasche 7 nicht notwendigerweise symmetrisch ausgestaltet.
Beim Verbinden des Hohlprofils 2 senkrecht zu einer Seitenwand 35 eines
weiteren Profils 3 sind Spannelement 4 und Verbindungselement 5 in
der in der 2 dargestellten
Position miteinander verbunden. Beim Verspannen der Verbindungsvorrichtung 1 wird
die Klemmfläche 17 des Verbindungselements 5 gegen
die zur Außenseite 35 zeigende
Innenwand der Hinterschneidung 31 gepresst.
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Wird
das Hohlprofil 2 nicht senkrecht mit dem weiteren Profil 3 verbunden,
so wird das Verbindungselement 5 gegen die Zentralachse 14 des Spannelements 4,
wie in 3 gezeigt, verkippt.
Der Kippwinkel entspricht dabei der Differenz des Abschrägwinkels γ zu einem
rechten Winkel. Die den Schlitz 32 begrenzenden Stege 36 greifen,
wie in 1 zu sehen, in
den Gelenkbereich 27 der Verbindungsvorrichtung 1 ein.
Beim senkrechten Verbinden des Hohlprofils 2 mit einem
weiteren Profil 3 oder aber beim Verbinden des Hohlprofils 2 unter
einem schrägen
Winkel aber längs
zur Längsausdehnung des
weiteren Profils 3 ist es ausreichend, dass der in einen
Schlitz 32 eingreifende Teil der Lasche 7 nicht breiter
ist als der Schlitz 32 selbst. Wird jedoch das Hohlprofil 2 in
einem schrägen
Winkel und quer zur Längsrichtung
des weiteren Profils 3 mit diesem verbunden, dann kann
sich unter Umständen
einer der Stege 36 zwischen Spannelement 4 und
Verbindungselement 5 verkeilen und eine schrägwinklige Verbindung
unmöglich
machen.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung ist das gelenkseitige Ende des Spannelements 4 so
ausgestaltet, dass innerhalb eines vorgesehenen Kippbereichs ein
Steg 36 nicht zwischen dem Spannelement 4 und
dem Verbindungselement 5 eingeklemmt wird. Das bedeutet,
dass der Abstand a zwischen der Klemmfläche 17 des Verbindungselements 5 zu
einer gegenüberliegenden
Fläche
des Spannelements 4 die Dicke eines Steges 36 im
vorgesehenen Kippwinkelbereich von 0 bis β nicht unterschreitet, wobei β den maximal
zulässigen
Kippwinkel bezeichnet. Um einen entsprechenden Freiraum zu schaffen
wird erfindungsgemäß das dem
Verbindungselement 5 zugewandte Ende des Spannelements 4 besonders ausgestaltet.
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Eine
entsprechende erfindungsgemäße Ausführungsform
des Spannelements 4 ist in den Darstellungen der 4 dargestellt. Das Spannelement 4 setzt
sich aus drei funktionell unterschiedenen Bereichen zusammen: dem
Schaft 6, dem Spannkopf 8 und der Lasche 7.
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Der
bevorzugt zylinderförmig
gestaltete Schaft 6 ist mit der zuvor beschriebenen konischen Ausnehmung 13 versehen.
Das freie Ende des Schafts 6 kann abgerundet oder abgefast
sein, womit das Einführen
der Verbindungsvorrichtung in die Hohlbohrung des ersten Hohlprofils 2 erleichtert
wird.
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Der
Spannkopf 8 ist ebenfalls zylinderförmig ausgestaltet, jedoch mit
einem größeren Radius
als der Schaft 6 des Spannelements 4. Die dadurch
entstehende Kante dient als Anschlag für eine Druckfeder 25,
die im eingebauten Zustand der Verbindungsvorrichtung 1 zwischen
dem Bohrungseinsatz 24 und dieser Kante angeordnet ist.
Bei Lösen
der Verspannschraube im Bohrungseinsatz 24 drückt die Feder 25 das
Spannelement 4 in Richtung der Stirnfläche des ersten Hohlprofils 2,
sodass die starre Verbindung zwischen den Profilen gelockert wird
und in der Folge leicht gelöst
werden kann.
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Am
gegenüberliegenden
Ende des Spannkopfs 8 ist zumindest eine Lasche 7 angebracht,
die zur gelenkigen Verbindung des Spannelements 4 mit dem
Verbindungselement 5 dient. Für eine hohe Festigkeit der
Gelenkverbindung werden vorzugsweise zwei Laschen 7 am
Spannelement 4 ausgebildet.
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Das
Spannelement 4 muss nicht notwendigerweise einstückig wie
in der 4 dargestellt
ausgeführt
werden. Beispielsweise kann die Verbindung zwischen Schaft 6 und
Spannkopf 8 mittels einer Schraubverbindung hergestellt
werden. Um eine hohe mechanische Zugbelastung zu erreichen, ist die
Lasche bzw. sind die Laschenteile 7 einstückig mit
dem Spannkopf 8 ausgeführt.
Dies kann durch spanabhebende Bearbeitung aber auch durch Schmieden
oder mithilfe eines Gussverfahren realisiert werden.
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Die
beiden Laschenteile 7 sind durch einen Schlitz getrennt,
dessen Breite groß genug
ist, um den Fortsatz 18 des Verbindungselements 5 aufzunehmen.
Zum Herstellen einer gelenkigen Verbindung mit dem Verbindungselement 5 enthalten
die beiden Laschenteile 7 eine Bohrung 28 senkrecht
zur Zentralachse 14 des Spannelements und senkrecht zum
Schlitz für
die Aufnahme des Verbindungselements 5. Die Bohrung 28 dient
zur Aufnahme des Gelenkstifts 16.
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Um
eine Kippbewegung des Verbindungselements 5 um die Achse 15 der
Bohrung 28 zu ermöglichen,
sind die Laschenteile 7 in der Ebene senkrecht zur Bezugsebene
des Spannelements kreisbogenförmig
ausgebildet. In der Ebene senkrecht hierzu können die Laschenelemente 7,
wie in der 4b zu sehen,
der zylinderförmigen
Geometrie des Spannkopfes 8 angepasst sein. Damit für den vorgesehenen
maximalen Kippwinkel β =
90° – γmin der
Mindestabstand a von der Stärke
eines Steges 36 zwischen der Klemmfläche 17 des Verbindungselements 5 und
einer gegenüberliegenden
Fläche
des Spannelements 4 eingehalten wird, ist am Ansatz der Lasche 7 bzw.
der Laschenteile 7 ein Freischnitt angeordnet, der die
Flächen 9 und 10 ausbildet.
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Da üblicherweise
beim Einführen
des Verbindungselements 5 in eine Hinterschneidung 31 die
Lasche 7 im Schlitz 32 des Profils geführt wird,
ist der Durchmesser der kreisbogenförmigen Geometrie der Lasche
zumindest etwas kleiner als die Breite des Schlitzes 32.
Anders ausgedrückt,
liegen die einander zugewandten Flächen der sich gegenüberstehenden
Stege 36 nahezu an der Lasche 7 an. Entspricht
die Breite der Fläche 10 der
Dicke eines Steges 36 und bilden die Flächen 9 und 10 einen
rechten Winkel miteinander, so kann ein Steg 36 im Freischnitt
aufgenommen werden. Der Winkel, den die Fläche 9 des Freischnitts
zur Zentralachse 14 bildet, entspricht dabei vorzugsweise
dem maximalen Kippwinkel β,
sodass bei maximaler Kippung die Außenfläche des Steges 36 gerade
an der Fläche 9 des Freischnitts
anliegt.
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Im
Allgemeinen wird der Freischnitt jedoch etwas großzügiger gestaltet,
sodass wie in 1 zu sehen,
die Außenfläche eines
Steges 36 die Fläche 9 des
Freischnitts nicht berührt.
Damit ist sichergestellt, dass auch bei maximalen Kippwinkel β sich das weitere
Profil 3 nicht mit der Verbindungsvorrichtung 1 verklemmt.
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Um
ein Einführen
und Verschieben der Verbindungsvorrichtung 1 in einer Hinterschneidung 31 eines
weiteren Profils 3 zu erleichtern, muss das Verbindungselement 5 so
tief in die Hinterschneidung 31 eingeführt werden können, dass
die Klemmfläche 17 einen
genügend
großen
Abstand zu den Innenflächen
der Stege 36 aufweist. Dazu ist es häufig erforderlich, dass nicht
nur die Lasche 7 selbst sondern auch ein Teil des Spannkopfs 8 in
den Schlitz 32 der Hinterschneidung versenkt werden kann.
Hierzu wird am Übergang
vom Spannkopf 8 zur Lasche 7 eine Stufe ausgebildet,
die den Querschnitt des Spannelements 4 an dieser Stelle
so vermindert, dass das Spannelement 4 bis zur Stufe einschließlich in
den Schlitz 32 eines weiteren Profils eingesenkt werden kann.
Vorteilhaft wird die Querschnittsverminderung durch zwei symmetrisch
zur Zentralachse 14 des Spannelements 4 ausgeführte Stufen
bewirkt. Die Stufe bildet zwei Flächen 11 und 12 aus,
von denen die eine 11 im Wesentlichen parallel, die andere 12 im
Wesentlichen senkrecht zur Bezugsebene des Spannelements 4 angeordnet
ist. Die Tiefe der Stufe wird durch die Breite der Fläche 11 bestimmt
und ist so bemessen, dass die Verbindungsvorrichtung 1 ohne
zu verkanten in die Hinterschneidung 31 geführt werden
kann. Im Idealfall ist die Stufe so ausgeführt, dass auch, wenn das Verbindungselement 5 vollständig in
die Hinterschneidung 31 eingeführt wird, die Fläche 12 der
Stufe nicht die Außenfläche 35 des Profils
berührt.
Eine detaillierte Ansicht des Verbindungselements 5 ist
in der 5 zu sehen.
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Eine
Darstellung des Verbindungselements 5 ist in einer Seitenansicht
in der 5a, in einer Schnittdarstellung
in der 5b und in einer
Draufsicht in der 5c gegeben.
Das Verbindungselement 5 besteht im Wesentlichen aus einem
Kopfteil 29 und einem Fortsatz 18, der auf der
Klemmfläche 17 des
Kopfteils 29 angeordnet ist und sich im Wesentlichen senkrecht
zu dieser Fläche
erstreckt. In der dargestellten Ausführungsform ist der Fortsatz 18 in
etwa in der Mitte des Kopfteils 29 angeordnet. Der Fortsatz
weist eine Bohrung 19 auf, die bei einem Verbinden des
Spannelements 4 mit dem Verbindungselement 5 die
Bohrung 28 der Lasche 7 fortsetzt. Zum Herstellen
einer gelenkigen Verbindung zwischen Spannelement 4 und
Verbindungselement 5 wird ein Gelenkstift in die koaxial
angeordneten Bohrungen 19 und 28 von Fortsatz 18 bzw.
Lasche 7 eingebracht. Die Verbindung wird vorteilhaft durch Einpressen
des Gelenkstifts 16 in entweder die Bohrungen der Lasche 7 oder
alternativ hierzu in die Bohrung 19 des Fortsatzes 18 sichergestellt.
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Das
Kopfteil 29 des Verbindungselements 5 ist bevorzugt
tellerförmig
ausgeführt,
damit es sich leicht in einer Hinterschneidung 31 bewegen
und in dieser auch verdrehen lässt.
Um das Kopfteil 29 gut in die Tiefe der Hinterschneidung 31 versenken
zu können,
ist sein Querschnitt dem Querschnitt der Hinterschneidung 31 angepasst.
Bei der, in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsform weist das Kopfteil 29 daher
eine Abschrägung
an der Oberseite entlang seines Umfangs auf.
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Die
mechanische Belastbarkeit der gelenkigen Verbindung zwischen Spannelement 4 und
Verbindungselement 5 hängt
unter anderem von den Wandstärken
der Lasche im Bereich der gelenkigen Verbindung ab. Diese kann daher
nicht beliebig dünn ausgeführt werden.
Der Abstand der Gelenkachse 15 von der Klemmfläche 17 sollte
aber, wie oben beschrieben, im Wesentlichen der Stärke der
Stege 36 entsprechen. Diese ist i. A. kleiner als die für die angestrebte
mechanische Belastung erforderliche Wandstärke der Lasche 7 um
die Gelenkachse 15. Um dennoch eine genügend große Wandstärke zuzulassen sind in der
Klemmfläche 17 des
Kopfteils 29 Aussparungen 26 eingebracht, in denen
die Lasche bei gelenkiger Verbindung von Spannelement 4 und Verbindungselement 5 geführt werden
kann. Die Aussparungen 26 ermöglichen daher eine kompakte Bauweise
der gelenkigen Verbindung von Spannelement 4 und Verbindungselement 5 bei
gleichzeitig stabiler Ausführung
der Lasche.
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Die
vorgestellte Verbindungsvorrichtung 1 ermöglicht auf
besonders einfache und flexible Weise ein starres Verbinden eines
ersten Hohlprofils mit einem weiteren Profil unter beliebigem Winkeln
sowohl längs
als auch quer zur Längsrichtung
des weiteren Profils.