DE202008004823U1

DE202008004823U1 - Verbindungselement bestehend aus Knotenelement und Anschlussstücken

Info

Publication number: DE202008004823U1
Application number: DE200820004823
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2008-04-04
Filing date: 2008-04-04
Publication date: 2008-07-31
Anticipated expiration: 2018-04-05

Abstract

Verbindungselement aus Knotenelement und Anschlussstück, dadurch gekennzeichnet,
– dass das Knotenelement aus mindestens einem ringförmigen Körper besteht
– dass ein Anschlussstück aus mindestens zwei quaderförmigen Körpern, die so dimensioniert sind, dass sie einen Teil des ringförmigen Körpers in sich aufnehmen können, besteht
– dass diese quaderförmigen Körper mit einer Ausnehmung, deren Querschnitt einem Teil des Ringquerschnitts entspricht und die so an einer Fläche dieser quaderförmigen Körper angebracht sind, dass ihr Querschnitt senkrecht zu dieser Fläche steht, versehen sind
– dass die Ausnehmung sich parallel zu dieser Fläche auf den Ringradien des beteiligten Ringes ausdehnt und dabei 2 weitere Flächen des quaderförmigen Körpers durchdringt
– dass die 2 quaderförmigen Körper des Anschlussstücks an den Ausnehmungen mit dem Ring formschlüssig zusammengefügt und durch eine geeignete Vorrichtung zusammengepresst sind

Description

Die Erfindung ist ein Verbindungselement bestehend aus einem Knotenelement und Anschlussstücken. Sie ermöglicht es amorphe Raumfachwerkstrukturen herzustellen.
Aus EP 0 15 124 B1 ist ein ähnliches Knotenelement bekannt. Dort besteht das Knotenelement aus flachem bandförmigem Material, das zu Polygonringen geformt ist, in deren Segmenten Löcher, deren Längsachsen senkrecht zu den größten Begrenzungsflächen des Polygonrings verlaufen, angeordnet sind. Durch diese Löcher werden Bauteile mit einer Schraube am Knotenelement befestigt. Dadurch ist es zwingend, dass die Bauteile in einem bestimmten Winkel abhängig von der Form des Polygonringes angeordnet werden müssen.
DE 901 955 C zeigt ein Knotenelement, das aus einer Kugel besteht. An der Kugel sind Gewinde angeordnet, die senkrecht zu einer Tangente, die an einem Außenradius der Kugel liegt, in die Kugel eindringen. Die Gewinde dienen zum Befestigen von Bauteilen, dadurch können auch hier die Bauteile ausschließlich in einem vorbestimmten Winkel befestigt werden.
Um speziell geformte räumliche Strukturen wie beispielsweise eine Kuppel oder einen Baukörper mit spiralförmigem Grundriss herstellen zu können, müssen bei EP 0 157 124 B1 und bei DE 901 955 C spezielle Knoten hergestellt werden. Aus DE 42 29 406 A1 ist ein ähnliches Knotenelement bekannt. Dort ist eine Scheibe an ihrer Außenfläche mit einer umlaufenden T-Nut versehen. Diese T-Nut hat einen Einlass durch den T-Hutschrauben eingeführt werden können. An diesen T-Hutschrauben können an einer beliebigen Stelle der T-Nut Bauteile befestigt werden. Dadurch wird der Aufbau von Konstruktionen recht umständlich. Außerdem ist es schwierig Bauteile nachträglich zu entfernen oder hinzuzufügen. An den Flachseiten der Scheiben sind Befestigungsmittel angeordnet, die eine Anordnung von Bauteilen rechtwinklig zu den parallelen Flächen der Scheibe erlaubt. Dadurch ist es hier nicht möglich zweifach gewölbte räumliche Strukturen herzustellen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Knotenelement mit Anschlussstück zu schaffen, die die Anordnung von Bauteilen am Knotenelement in frei wählbarem Winkel in mindestens einer räumlichen Ebene möglich machen. Weiterhin soll die Erfindung es möglich machen einzelne Bauteile in bestehende Konstruktionen einzufügen oder daraus zu entfernen und es vereinfachen die einzelnen Bauteile zusammen zufügen.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Knotenelement im wesentlichen aus mindestens einem Ring oder Ringteil, dessen Querschnitt vorzugsweise rund ist und der durch geeignete Vorrichtungen mit anderen Ringen oder Ringteilen verbunden sein kann, besteht und dadurch, dass ein Anschlussstück aus 2 gleichen Teilen besteht.
Die Grundfläche eines Teils entspricht vorzugsweise einem Trapez, wobei die nicht parallelen Seiten einen Winkel kleiner 90 Grad einschließen und der Abstand der parallelen Seiten größer als der Durchmesser des Ringquerschnitts ist. Die Höhe des trapezförmigen Teils ist größer als der halbe Durchmesser des Ringquerschnitts.
Die trapezförmigen Teile sind an einer Grundfläche mit einer Ausnehmung versehen deren Querschnitt der halben durch eine Gerade durch den Mittelpunkt des Ringquerschnitts bestimmten Fläche des Ringquerschnitts entspricht. Die Ausdehnung der Ausnehmung ist durch die Ringradien bestimmt. Die Ausnehmung erstreckt sich zwischen den beiden nicht parallelen Seiten der trapezförmigen Teile und durchdringt diese beiden Seiten, dabei steht der Querschnitt der Ausnehmung senkrecht auf der Grundfläche der trapezförmigen Teile
Außerdem ist die Ausnehmung so positioniert, dass sich, bei Zusammenfügen der trapezförmigen Teile mit einem der Ausnehmung entsprechenden Ring, wobei die Ausnehmung einen Teil des Rings formschlüssig umschließt, die kürzere der beiden parallelen Seiten des trapezförmigen Teile innerhalb des Ringes befindet. Fügt man 2 dieser trapezförmigen Teile mit ihren Ausnehmungen spiegelsymmetrisch an einen Ring und presst sie mit einer geeigneten Vorrichtung zusammen sind diese Teile unbeweglich mit dem Ring verbunden, dies kann an jeder Stelle des Rings geschehen.
Ähnliche Befestigungsteile sind aus dem Gerüstbau bekannt, außerdem werden die Haltestangen für Mitfahrer in öffentlichen Verkehrsmittel auf diese Weise verbunden. Diese Befestigungsteile umfassen jedoch immer eine Stange oder ein ähnliches gerades Bauteil und müssen gegen senkrechtes Abrutschen mit einem weiteren Befestigungsmittel gesichert werden.
Dieses Problem löst das Knotenelement und ein Anschlussstück, das beispielsweise den achten Teil eines Ringes umfasst dadurch, dass durch die Einwirkung einer statischen Kraft parallel zur Ausdehnung des Ringradius und senkrecht zu einer Linie durch den Ringmittelpunkt und den Ringradius auf das Anschlussstück dieses Anschlussstück nicht verschieben kann. Dies wird durch die Biegung des Rings und die Biegung der Ausnehmungen am Anschlussstück verhindert.
Versieht man Stäbe an ihren Enden mit Anschlussstücken, lassen sich mehrere Stäbe mit Ringen zu einer statisch stabilen zweidimensionalen Struktur zusammenfügen, wobei sich die Stäbe in frei wählbaren Winkeln zueinander miteinander verbinden lassen, so dass vollkommen amorphe Strukturen hergestellt werden können. Fügt man mehrere Ringe oder Ringteile, wobei sich die Mittelpunkte der beteiligten Ringe und Ringteile vorzugsweise am selben Ort befinden, zu einem Knotenelement zusammen, können dreidimensionale amorphe Strukturen hergestellt werden.
Die Einzelheiten der Erfindung werden durch in einem Ausführungsbeispiel erläutert.
Es zeigen:
1 eine raumbildliche Darstellung eines Knotenelements mit Koordinatensystem.
2 eine raumbildliche Darstellung der Einzelteile eines Anschlussstücks
3 eine raumbildliche Darstellung eines Knotenelements mit angesetztem geöffneten Anschlussstück.
4 eine raumbildliche Darstellung eines Knotenelements mit angesetztem geschlossenem Anschlussstück.
5 eine Schnittzeichnung durch die XZ – Ebene eines Knotenelements mit angesetztem geöffneten Anschlussstück.
6 eine Schnittzeichnung durch die XZ – Ebene eines Knotenelements mit angesetztem geschlossenem Anschlussstück.
7 eine raumbildliche Darstellung einer Konstruktion bestehend aus mehreren Knotenelementen und Stäben, die an ihren Enden mit Anschlussstücken versehen sind.
Dieses Ausführungsbeispiel besteht aus einem Knotenelement, welches aus einem ganzen Ring (1) mit kreisförmigem Durchmesser und einer kreisrunden Scheibe (2), deren Dicke annähernd einem Drittel des Durchmessers des Ringquerschnitts entspricht und deren Durchmesser annähernd dem inneren Durchmesser des Ringes entspricht, so zusammengefügt ist, dass sich die räumlichen Mittelpunkte beider Körper am selben Ort befinden. Dieses Teil, im folgenden Ringscheibe genannt, ist mit zwei gleichen Teilen einer anderen Ringscheibe so verbunden, dass die beiden verwendeten Teile wieder eine ganze Ringscheibe ergeben. Beide Ringscheiben sind nach einem orthogonalen dreidimensionalen Koordinatensystem angeordnet, wobei sich die räumlichen Mittelpunkte der beiden Ringscheiben und der Mittelpunkt des Koordinatensystems am selben Ort befinden. An einer der beiden Ringscheiben befinden sich Ausnehmungen (3), die es erlauben, im Bereich dieser Ringscheibe geöffnete Anschlussstücke in die Nähe der anderen Ringscheibe zu bringen und diese mit der Ringscheibe zu verbinden. (1)
Außerdem gibt es ein Anschlussstück, das aus drei Teilen zusammengesetzt ist. Diese Teile werden im Folgenden Grundkörper (4), Klemmteil (5) und Schließteil (6) genannt.
Der Grundkörper hat annähernd die Form eines Zylinders dessen Länge annähernd dem Durchmesser des Knotenelements entspricht und dessen Durchmesser annähernd dem Dreifachen des Durchmessers des Querschnitts des im Knotenelement verwendeten Rings entspricht. Der Grundkörper ist an einem Ende mit einem Gewindestab versehen, dessen Durchmesser annähernd dem Zweifachen des Durchmessers des im Knotenelement verwendeten Rings entspricht und dessen Länge annähernd ein Viertel des Grundkörpers in seiner Längsrichtung einnimmt.
Der Grundkörper ist mit einem Konus versehen, dessen kleiner Durchmesser annähernd dem Zweifachen des Durchmessers des im Knotenelement verwendeten Rings entspricht und dessen großer Durchmesser annähernd dem Dreifachen des Durchmessers des im Knotenelement verwendeten Rings entspricht. Die Länge dieses Konus entspricht annähernd der Hälfte der Länge des Grundkörpers. Dieser Konus ist so auf der Längsachse des Grundkörpers angeordnet, dass sich seine kleine Grundfläche am selben Ort befindet wie eine Grundfläche des Gewindestabs. Ausgehend von der großen Grundfläche des Konus verjüngt sich der Grundkörper einen Winkel von 45 Grad einschließend bis zu seinem anderen Ende.
Der konische und der sich verjüngende Teil des Grundkörpers sind so in ihrer Längsrichtung getrennt, dass die Trennflächen plan und gleich groß sind und durch die Mittelachse des Grundkörpers verlaufen. Eines der beiden entstandenen Teile bleibt mit dem Gewindestab verbunden, das andere Teil wird vom Grundkörper getrennt und ist das oben bezeichnete Klemmteil.
Der Grundkörper ist zwischen seiner flachen Begrenzungsfläche und einer Grundfläche des Gewindestabes im Bereich des Gewindestabes abgerundet (8).
Das Klemmteil besitzt eine entsprechende Abrundung (8).
Der Grundkörper und das Klemmteil sind mit einer Ausnehmung (7) versehen, die jeweils am sich um 45 Grad verjüngenden Ende auf den planen Flächen beider Teile angebracht ist und deren Begrenzungsfläche der Begrenzungsfläche eines Teils einer am Knotenelement beteiligten Ringscheibe entspricht. Diese Ausnehmungen können eine Ringscheibe teilweise umklammern und so die Verbindung zwischen Knotenelement und Anschlussstück herstellen. Der Grundkörper ist zwischen seiner flachen Begrenzungsfläche und einer Grundfläche des Gewindestabes im Bereich des Gewindestabes abgerundet (8).
Das Klemmteil besitzt eine entsprechende Abrundung (8).
Das Schließteil ist ein Hohlzylinder, der zum Teil mit einem Gewinde, das dem Gewinde des Grundkörpers entspricht, versehen ist. (siehe 2)
In 3 und 4 wird deutlich, dass die Ausnehmungen an Grundkörper und Klemmteil des Anschlussstücks einen Teil einer Ringscheibe klammerartig und formschlüssig umfassen können. Dadurch wird nach dem Festdrehen des Schließteils eine in jeder Richtung statisch belastbare Verbindung zwischen Knotenelement und Anschlussstück hergestellt.
In 5 und 6 wird deutlich, dass die Abrundungen an Grundkörper und Klemmteil eine Drehung des Klemmteils möglich machen. Außerdem ist hier sichtbar wie eine Ausnehmung (9) und eine Erhebung (10) an Grundkörper oder Klemmteil ein Herausfallen des Klemmteils bei geöffnetem Anschlussstück verhindert. Außerdem ist hier eine Feder vorgesehen, die den Grundkörper und das Klemmteil bei geöffnetem Anschlussstück auseinander hält, was den Aufbau von Konstruktionen erleichtert.
In 7 wird ein Konstruktionsbeispiel gezeigt. Welches aus 6 Knotenelementen und 14 Anschlussstücken besteht, die 7 Stäbe zu einer dreidimensionalen Struktur miteinander verbinden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- EP 015124 B1 [0002]
- DE 901955 C [0003, 0004]
- EP 0157124 B1 [0004]
- DE 4229406 A1 [0004]

Claims

Verbindungselement aus Knotenelement und Anschlussstück, dadurch gekennzeichnet, – dass das Knotenelement aus mindestens einem ringförmigen Körper besteht – dass ein Anschlussstück aus mindestens zwei quaderförmigen Körpern, die so dimensioniert sind, dass sie einen Teil des ringförmigen Körpers in sich aufnehmen können, besteht – dass diese quaderförmigen Körper mit einer Ausnehmung, deren Querschnitt einem Teil des Ringquerschnitts entspricht und die so an einer Fläche dieser quaderförmigen Körper angebracht sind, dass ihr Querschnitt senkrecht zu dieser Fläche steht, versehen sind – dass die Ausnehmung sich parallel zu dieser Fläche auf den Ringradien des beteiligten Ringes ausdehnt und dabei 2 weitere Flächen des quaderförmigen Körpers durchdringt – dass die 2 quaderförmigen Körper des Anschlussstücks an den Ausnehmungen mit dem Ring formschlüssig zusammengefügt und durch eine geeignete Vorrichtung zusammengepresst sind
Knotenelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Ringquerschnitts beliebig rund ist.
Knotenelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Ringquerschnitt teilweise beliebig rund und teilweise gerade ist.
Knotenelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der kleinste Ringquerschnitts polygonförmig ist.
Knotenelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei ringförmige Körper miteinander verbunden sind.
Knotenelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein ringförmiger Körper auf einer Kugel angeordnet ist.
Knotenelement nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel hohl ist.
Knotenelement nach Anspruch 6 dadurch gekennzeichnet, dass die Kugel mindestens eine Durchdringung hat.
Knotenelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein ringförmiger Körper mit einem polygonförmigen Körper verbunden ist.
Knotenelement nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der polygonförmige Körper hohl ist.
Knotenelement nach Anspruch 9 dadurch gekennzeichnet, dass der polygonförmige Körper mindestens eine Durchdringung hat.
Knotenelement nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein ringförmiger Körper mit einem Zylinder verbunden ist.
Knotenelement nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Zylinder mindestens eine Durchdringung hat.
Knotenelement nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Zylinder mindestens ein weiteres Verbindungsmittel angeordnet ist.
Anschlussstück nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein quaderförmiger Körper an mindestens einer Stelle teilweise konisch ist.
Anschlussstück nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein quaderförmiger Körper eine Durchdringung hat.
Anschlussstück nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein quaderförmiger Körper mindestens teilweise ein Gewinde hat.
Anschlussstück nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein quaderförmiger Körper mit mindestens einer Erhebung versehen ist.
Anschlussstück nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein quaderförmiger Körper mit mindestens einer weiteren Ausnehmung versehen ist.
Anschlussstück nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein quaderförmiger Körper an mindestens einer Kante abgerundet ist.