DE19748613C1 - Verbindungselement für Rahmenprofile - Google Patents

Verbindungselement für Rahmenprofile

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DE19748613C1 DE1997148613 DE19748613A DE19748613C1 DE 19748613 C1 DE19748613 C1 DE 19748613C1 DE 1997148613 DE1997148613 DE 1997148613 DE 19748613 A DE19748613 A DE 19748613A DE 19748613 C1 DE19748613 C1 DE 19748613C1
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Description

Zur Bildung eines Tür- oder Fensterrahmens aus Rahmenpro­ filen aus Kunststoff ist es bekannt, in die Rahmenprofile Versteifungsträger aus Stahl, Aluminium oder Kunststoff einzuziehen. Diese Versteifungsträger bilden dann ein tragendes Skelett des Tür- oder Fensterrahmens. Sie kön­ nen rohrartig ausgebildet sein oder aus L-, C- bzw. U-Profilen bestehen.
Die Rahmenprofile sind endseitig auf Gehrung geschnitten und werden über diese Gehrungen mittels Spiegelschweißung zusammengefügt.
Um auch im Bereich der Gehrungen die Versteifungsträger miteinander zu verbinden, sind sogenannte Schweißeckver­ binder vorgesehen. Diese Schweißeckverbinder werden an den Versteifungsträgern festgelegt und über Schweißflä­ chen beim Spiegelschweißen der Rahmenprofile mit ver­ schweißt.
Eine Bauart von Schweißeckverbindern besitzt mit den Endabschnitten der Versteifungsträger zusammenfügbare Zapfen, die von einer Seite oder von zwei gegenüberlie­ genden Seiten aus mittels Keilelementen festgelegt wer­ den. Aufgrund der nicht vermeidbaren Toleranzen bei der Fertigung der Versteifungsträger und auch der Schweißeck­ verbinder ist jedoch in der Regel quer zu der Festle­ gungsebene ein Spiel vorhanden. Dieses kann dann im zu­ sammengebauten Zustand eines Tür- oder Fensterrahmens dazu führen, daß die Schweißeckverbinder sich quer, wenn auch begrenzt, verlagern können. Auf diese Weise kann da­ her kein einen Tür- oder Fensterrahmen einwandfrei stabi­ lisierendes Skelett aus Versteifungsträgern und Schweiß­ eckverbindern bereitgestellt werden.
Eine weitere zum Stand der Technik zählende Bauart eines Schweißeckverbinders sieht von einem Basisteil vier vor­ springende Finger vor, die um 90° zueinander versetzt in den Ecken angeordnet sind (DE-GM 90 14 643). Endseitig umfassen die Finger einen Einsatz, der mittels einer zen­ tralen Schraube in Längsrichtung der Finger bewegbar ist. Da die Finger innenseitige Schrägen aufweisen, werden sie bei einer Verlagerung des Einsatzes radial nach außen ge­ gen die Innenfläche eines Versteifungsrohrs gedrückt und der Schweißeckverbinder auf diese Weise im Versteifungs­ rohr festgelegt. Trotz dieser vergleichsweise aufwendigen Bauart kann mit ihr dennoch nur eine im Prinzip punktu­ elle Anpressung der Finger an die Innenflächen des Versteifungsrohrs erzielt werden. Eine solche Abstützung erlaubt folglich ebenfalls keine befriedigende Fixierung eines Schweißeckverbinders in einem Versteifungsrohr.
Im Umfang der DE 42 40 484 C2 ist ein Eckverbinder aus Kunststoff zum Herstellen geschweißter Eckverbindungen für Kunststoff-Rahmen für Fenster und Türen bekannt. Zur Fixierung des Eckverbinders in einem Kunststoffrahmen weist eine Wand eines als Hohlprofil ausgebildeten Län­ genabschnitts des Eckverbinders eine Nut auf. Nach dem Einsetzen des Eckverbinders in den Kunststoffrahmen wird von der schrägen Stirnseite ausgehend in diese Nut eine Zylinderschraube gedreht. Da die Nut ausgehend von der Schrägfläche eine Querschnittsverringerung erfährt, kann durch Eindrehen der Zylinderschraube in die Nut unter Ab­ stützung am Kunststoffrahmen der Eckverbinder festgelegt werden.
Der Erfindung liegt ausgehend vom Stand der Technik die Aufgabe zugrunde, ein Verbindungselement aus Kunststoff für endseitig auf Gehrung geschnittene und mit inneren Versteifungsträgern versehene Rahmenprofile zur Bildung eines Tür- oder Fensterrahmens aus Kunststoff zu schaf­ fen, das nicht nur einfach zu fertigen ist, sondern auch eine einwandfreie spielfreie Verbindung von in jeweils benachbarten Rahmenprofilen befindlichen Versteifungsträ­ gern gewährleistet.
Die Lösung dieser Aufgabe besteht nach der Erfindung in den Merkmalen des Anspruchs 1.
Ein derartiges Verbindungselement umfaßt eine mit einem Endabschnitt eines Versteifungsträgers formschlüssig zu­ sammensteckbare Hülse sowie einen Spanndorn, der in die Hülse einführbar ist. Der Versteifungsträger kann aus einem L-, C- oder U-Profil gebildet sein. Insbesondere besteht er aber aus einem Rohr, bevorzugt ein Mehrkant­ rohr. Die an die Querschnittskonfiguration des Verstei­ fungsträgers angepaßte Hülse besitzt mehrere um­ fangsseitig verteilte Klemmabschnitte, die in Ausschnitte der Wandung der Hülse austrennbar integriert sind. Wenn die Hülse mit dem Endabschnitt des Versteifungsträgers zusammengesteckt ist und der Spanndorn in die Hülse ein­ getrieben wird, gelangen die Klemmabschnitte unter den Einfluß des Spanndorns. Dieser trennt dann die Klemmab­ schnitte aus der Wandung der Hülse und preßt sie flächig gegen innere Widerlagerflächen des Versteifungsträgers. Das Verbindungselement ist somit spielfrei am Verstei­ fungsträger festgelegt und kann dann über den stirnseitig profilierten Schweißkopf und die profilierte Schweiß­ fläche mit dem Verbindungselement des benachbarten Rah­ menprofils per Spiegelschweißung zusammengefügt werden.
Neben der sicheren spielfreien Verspannung des Verbin­ dungselements ist mit der stufenlosen Verklemmung am Ver­ steifungsträger der weitere Vorteil verbunden, daß der Versteifungsträger nicht genau auf Maß abgelängt werden muß. Es ist lediglich dafür Sorge zu tragen, daß er kürzer als die kürzeste Längsseite eines Rahmenprofils zwischen den endseitigen Gehrungen bemessen ist. Auch Maßabweichungen bezüglich der Fertigungstoleranzen von Versteifungsträger und Verbindungselement werden im Rah­ men der erfindungsgemäßen Gestaltung sicher eliminiert. Nach dem Verschweißen in den Gehrungsbereichen ist eine einwandfreie Ausreißfestigkeit in jedem Gehrungsbereich sichergestellt.
Die exakte Lage des Schweißkopfs relativ zu den Rahmen­ profilen kann mit einem Schweißkragen gemäß den Merkmalen des Anspruchs 2 noch sicherer bestimmt werden.
Eine vorteilhafte Weiterbildung des erfindungsgemäßen Grundgedankens besteht in den Merkmalen des Anspruchs 3. Danach sind die Klemmabschnitte leistenförmig ausgebil­ det. Sie erstrecken sich in Längsrichtung des Verstei­ fungsträgers. Durch diese Gestaltung wird eine hohe Flä­ chenpressung erzielt. Die Reibschlüssigkeit der Klemmab­ schnitte an den Widerlagerflächen des Versteifungsträgers wird durch eine aufgerauhte Außenfläche erhöht. Diese kann durch Querrippen, insbesondere dreieckförmigen Quer­ schnitts, gebildet sein. Die Lagefixierung der Klemmab­ schnitte in der Wandung der Hülse wird über mindestens eine Sollbruchstelle gewährleistet. Mit anderen Worten heißt dies, daß die Klemmabschnitte in Aussparungen der Wandung eingebettet und über mindestens eine Sollbruch­ stelle mit der Wandung verbunden sind. Vorzugsweise be­ findet sich die Sollbruchstelle an der dem Schweißkopf zugewandten Schmalseite der Klemmabschnitte.
Gemäß den Merkmalen des Anspruchs 4 weisen die Klemmab­ schnitte über die Innenseite der Hülse zur Längsachse der Hülse vorstehende Druckbereiche auf, die mit zur Schweiß fläche hin ansteigenden Keilflächen am Spanndorn zusam­ menwirken. Gelangen mithin beim Einführen des Spanndorns in die Hülse die Keilflächen mit diesen Druckbereichen in Kontakt, drücken die Keilflächen die Klemmabschnitte aus der Wandung der Hülse und pressen sie gegen die Widerla­ gerflächen des Versteifungsträgers. Wenn der Verstei­ fungsträger rohrartig ausgebildet ist und einen recht­ eckigen Querschnitt hat, sind bevorzugt vier Klemmab­ schnitte vorhanden, die dann auch mit vier Keilflächen am Spanndorn zusammenwirken.
Nach Anspruch 5 sind die Druckbereiche als zum Schweiß­ kopf hin abfallende Schrägflächen ausgebildet. Die Nei­ gung der Schrägflächen entspricht der Neigung der Keil­ flächen. Hierbei brauchen sich die Schrägflächen nicht über die gesamte Länge der Klemmabschnitte zu erstrecken.
Eine weitere Gestaltung der Druckbereiche wird in den Merkmalen des Anspruchs 6 erblickt. Hierbei sind die Druckbereiche als konvexe Flächen ausgebildet. Auch da­ durch ist sichergestellt, daß im Zusammenwirken der Keilflächen am Spanndorn mit den konvexen Flächen die Klemmabschnitte großflächig gegen die Widerlagerflächen des Versteifungsträgers gepreßt werden.
Eine dritte Ausführungsform der Druckbereiche ist im An­ spruch 7 gekennzeichnet. In diesem Fall besitzen die Klemmabschnitte nach innen vorstehende Nocken mit kon­ vexen Oberflächen.
Aus Gründen des einwandfreien Zusammenwirkens des Spann­ dorns mit den Druckbereichen der Klemmabschnitte ist ge­ mäß Anspruch 8 vorgesehen, daß die Keilflächen Bestand­ teile eine pyramidenstumpfförmigen Längenabschnitts des Spanndorns bilden.
Das Zusammenstecken der Hülse mit dem Endabschnitt eines Versteifungsträgers und auch das Einführen des Spanndorns in die Hülse wird mit den Merkmalen des Anspruchs 9 erleichtert.
Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnun­ gen dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 in schematischer Frontalansicht einen Fen­ sterrahmen;
Fig. 2 in vergrößerter Darstellung im Schnitt den Eckbereich II der Fig. 1;
Fig. 3 in nochmals vergrößerter und zudem perspekti­ vischer Explosionsdarstellung eine Ansicht auf den Gehrungsbereich der Fig. 2 gemäß dem Pfeil III;
Fig. 4 einen vertikalen Längsschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 3 entlang der Linie IV-IV während der Montage;
Fig. 5 einen vertikalen Längsschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 3 entlang der Linie IV-IV nach beendeter Montage;
Fig. 6 einen vertikalen Längsschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 3 entlang der Linie IV-IV gemäß einer weiteren Ausführungsform und
Fig. 7 einen vertikalen Längsschnitt durch die Dar­ stellung der Fig. 3 entlang der Linie IV-IV gemäß einer dritten Ausführungsform.
In der Fig. 1 ist mit 1 ein Fensterrahmen aus vier end­ seitig auf 45° Gehrung geschnittenen Rahmenprofilen 2 aus Kunststoff bezeichnet. Die Rahmenprofile 2 werden, wie auch die Fig. 2 erkennen läßt, von rohrartigen, im Querschnitt rechteckigen Versteifungsträgern 3 aus Alumi­ nium durchzogen. Die Versteifungsträger 3 sind kürzer als die kurzen Innenseiten 4 der Rahmenprofile 2 bemessen.
In den Gehrungsbereichen 5 sind die Rahmenprofile 2 spie­ gelverschweißt. Zur spielfreien Verbindung der Verstei­ fungsträger 3 werden in die Gehrungsbereiche 5 Verbin­ dungselemente 6 aus Kunststoff eingesetzt, die anhand der Fig. 2 bis 7 näher beschrieben sind.
Ein derartiges Verbindungselement 6 setzt sich grundsätz­ lich aus einer Hülse 7 und aus einem Spanndorn 8 zusam­ men.
Die Hülse 7 ist an den Innenquerschnitt des Versteifungs­ trägers 3 angepaßt (siehe insbesondere Fig. 3). In die vier Wandungen 9 der Hülse 7 sind vier sich in Längsrich­ tung erstreckende leistenförmige Klemmabschnitte 10 austrennbar integriert. Dazu sind die eine aufgerauhte Außenfläche 11 besitzenden Klemmabschnitte 10 lediglich in den Eckbereichen der sie aufnehmenden Aussparungen 12 über Sollbruchstellen 13 angepunktet.
An dem dem Versteifungsträger 3 zugewandten Ende besitzt die Hülse 7 einen konischen Endabschnitt 14, welcher dem erleichterten Zusammenstecken mit dem Versteifungsträger 3 dient. Am anderen Ende weist die Hülse 7 einen stirnseitig profilierten Schweißkopf 15 mit einem um­ fangsseitigen Schweißkragen 15a auf, dessen Neigung der Gehrung im Gehrungsbereich 5 entspricht.
Der Spanndorn 8 besitzt einen pyramidenstumpfförmigen Längenabschnitt 16, einen dem Versteifungsträger 3 zuge­ wandten demgegenüber kurzen konischen Endabschnitt 17 so­ wie am anderen Ende eine geneigte profilierte Schweißflä­ che 18 mit der Neigung im Gehrungsbereich 5 als Bestand­ teil eines in der Seitenansicht dreieckförmigen Längenab­ schnitts 19.
Im Zuge der Montage des Verbindungselements 6 wird zunächst die Hülse 7 in den bereits in das Rahmenprofil 2 eingesetzten Versteifungsträger 3 geschoben. Die eingeschobene Lage der Hülse 7 ist dann durch den An­ schlag des Schweißkragens 15a an der Gehrungsschräge 20 des Rahmenprofils 2 bestimmt (siehe auch Fig. 4). Die Außenflächen 11 der Klemmabschnitte 10 stehen nicht über die Außenflächen 21 der Wandungen 9 vor.
Anschließend wird der Spanndorn 8 in die Hülse 7 einge­ trieben (Fig. 3 und 5), wobei Keilflächen 22 am pyra­ midenstumpfförmigen Längenabschnitt 16 dafür Sorge tra­ gen, daß die Klemmabschnitte 10 radial nach außen gegen die inneren Widerlagerflächen 23 des Versteifungsträgers 3 gepreßt werden. Hierbei lösen sich die Klemmabschnitte 10 aus den Aussparungen 12 in den Wandungen 9. In der montierten Position liegen die Stirnseite 24 des Schweiß­ kopfs 15 und die Schweißfläche 18 in der Gehrungsebene.
Wie die Fig. 4 und 5 erkennen lassen, besitzt diese Ausführungsform eines Verbindungselements 6 Klemmab­ schnitte 10 mit über die Innenseiten 25 der Hülse 7 zur Längsachse 26 der Hülse 7 vorstehenden Druckbereichen 27 in Form von zum Schweißkopf 15 hin abfallenden Schrägflä­ chen. Beim Ausführungsbeispiel erstrecken sich diese schrägen Druckbereiche 27 über etwa die halbe Länge der Klemmabschnitte 10. Über die andere halbe Länge steigen die Innenflächen 28 wieder an. Im Längsschnitt besitzen die Klemmabschnitte 10 folglich einen etwa dachförmigen Verlauf.
Die Neigung der Druckbereiche 27 ist an die Neigung der Keilflächen 22 des Spanndorns 8 angepaßt.
Bei der Ausführungsform der Fig. 6 sind die inneren Druckbereiche 27a der leistenförmigen Klemmabschnitte 10a durch konvexe Flächen gebildet, welche mit den Keilflä­ chen 22 des Spanndorns 8 zusammenwirken.
Ansonsten entspricht die Ausführungsform der Fig. 6 der­ jenigen der Fig. 3 bis 5, so daß von einer nochmali­ gen Erläuterung Abstand genommen wird.
Die Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, gemäß welcher die innenseitigen Druckbereiche 27b der leistenförmigen Klemmabschnitte 10b durch Nocken mit konvexen Oberflächen 29 gebildet sind. Die Druckbereiche 27b liegen etwa in dem dem Schweißkragen 15 zugewandten ersten Drittel der Klemmabschnitte 10b.
Im übrigen entspricht die Ausführungsform der Fig. 7 derjenigen der Fig. 3 bis 5. Mithin wird von einer nochmaligen Beschreibung abgesehen.
Bezugszeichenliste
1
Fensterrahmen
2
Rahmenprofile
3
Versteifungsträger
4
Innenseiten von
2
5
Gehrungsbereiche
6
Verbindungselemente
7
Hülse von
6
8
Spanndorn von
6
9
Wandungen von
7
10
Klemmabschnitte
10
a Klemmabschnitte
10
b Klemmabschnitte
11
Außenfläche von
10
12
Aussparungen in
9
13
Sollbruchstellen
14
konischer Endabschnitt von
7
15
Schweißkopf von
7
15
a Schweißkragen an
15
16
Längenabschnitt von
8
17
Endabschnitt von
8
18
Schweißfläche von
8
19
Längenabschnitt von
8
20
Gehrungsschräge von
2
21
Außenflächen von
9
22
Keilflächen von
16
23
innere Widerlagerflächen von
3
24
Stirnseite von
15
25
Innenseiten von
7
26
Längsachse von
7
27
Druckbereiche von
10
27
a Druckbereiche von
10
a
27
b Druckbereiche von
10
b
28
Innenflächen von
10
29
Konvexe Oberfläche von
27
b

Claims (9)

1. Verbindungselement aus Kunststoff für endseitig auf Gehrung (5) geschnittene und mit inneren Verstei­ fungsträgern (3) versehene Rahmenprofile (2) zur Bil­ dung eines Tür- oder Fensterrahmens (1) aus Kunst­ stoff, das eine mit einem Endabschnitt eines Verstei­ fungsträgers (3) formschlüssig zusammensteckbare Hülse (7) mit in ihre Wandung (9) austrennbar inte­ grierten Klemmabschnitten (10, 10a, 10b) und mit einem auf die Gehrung (5) abgestellten stirnseitig profilierten Schweißkopf (15) sowie einen in die Hülse (7) einführbaren und dabei die Klemmabschnitte (10, 10a, 10b) gegen Widerlagerflächen (23) des Ver­ steifungsträgers (3) pressenden Spanndorn (8) mit einer an die Gehrung (5) angepaßten stirnseitigen profilierten Schweißfläche (18) umfaßt.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schweißkopf (15) einen umfangsseitigen Schweißkragen (15a) auf­ weist.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmabschnitte (10, 10a, 10b) leistenförmig ausge­ bildet sind, sich in Längsrichtung des Versteifungs­ trägers (3) erstrecken, eine aufgerauhte Außenfläche (11) besitzen und über wenigstens eine Sollbruch­ stelle (13) in der Wandung (9) der Hülse (7) lage­ fixiert sind.
4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Klemmabschnitte (10, 10a, 10b) über die Innenseite (25) der Hülse (7) zur Längsachse (26) der Hülse (7) vorstehende Druckbereiche (27, 27a, 27b) aufweisen, die mit zur Schweißfläche (18) hin ansteigenden Keil­ flächen (22) am Spanndorn (8) zusammenwirken.
5. Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbereiche (10) als zum Schweißkopf (15) hin abfallende Schräg­ flächen ausgebildet sind.
6. Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbereiche (10a) als konvexe Flächen ausgebildet sind.
7. Verbindungselement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckbereiche (10b) als Nocken mit konvexen Oberflächen (29) ausge­ bildet sind.
8. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Keilflächen (22) Bestandteile eines pyramidenstumpf­ förmigen Längenabschnitts (16) des Spanndorns (8) bilden.
9. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Schweißkopf (15) der Hülse (7) bzw. der Schweiß­ fläche (18) des Spanndorns (8) abgewandten Endab­ schnitte (14, 17) von Hülse (7) und Spanndorn (8) ko­ nisch gestaltet sind.
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