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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 l.
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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.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - CH 514089 [0003]
- - OE 323650 [0003]