DE2517004A1

DE2517004A1 - Verbinder zum zusammenfuegen von holzteilen, insbesondere von holzbalken

Info

Publication number: DE2517004A1
Application number: DE19752517004
Authority: DE
Inventors: Jean Marie Guislain
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-04-18
Filing date: 1975-04-17
Publication date: 1975-11-06
Also published as: IT1037366B; FR2268184A1; FR2268184B1; GB1488418A

Description

Jean Marie Guislain, A_t rue de Roau, Vert Saint Denis by Cesson₇ Seine-et-Marne, Frankreich

Verbinder zum Zusammenfügen von Holzteilen, insbesondere von Holzbalken

Die Erfindung betrifft einen Verbinder in Form einer Metallplatte zum Zusammenfügen von in einer Ebene gelegenen Holzteilen, insbesondere zum Zusammenfügen von Holzbalken zu Fachwerk oder zum Zusammenfügen beliebig anderer, im industriellen Holzbau verwendeter Teile.

Derartige Verbindungsplatten, die üblicherweise Verbinder genannt und schon in den US-PS 874 514; 2 369 525; 2 477 163 oder 2 827 076 beschrieben sind, bestehen aus einem Metallblech, aus welchem Zähne ausgestanzt sind, die etwa rechtwinklig zum Blech abgebogen sind. Diese Zähne werden in die miteinander zu verbindenden Holzteile gedrückt, wobei die Platte den Stoß zwischen den beiden zu verbindenden Teilen überlappt. Diese Zähne müssen alle Zug-, Druck- und Scherkräfte übertragen, die auf die verbundenen Teile ausgeübt werden, und gegebenenfalls auch verschiedene Biegemomente aufnehmen.

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Das Hineindrücken der Zähne der Verbindungsplatten in die zu verbindenden Holzteile erfolgt vorzugsweise mittels einer hydraulischen Presse oder einer Rollenpresse, in die die zu verbindenden Teile eingebracht werden. Dabei tritt sehr oft der Mangel auf, daß sich die Verbindungsplatten, insbesondere bei Rollenpressen verschieben. Dadurch entstehen zwischen den zu verbindenden Teilen, die nicht mehr genau aneinander anliegen, störende oder schädliche, die Festigkeit der Verbindung beeinträchtigende Spalte.

Um diese Nachteile zu vermeiden, ist es bereits üblich, die Verbindungsplatten neben den Hauptzähnen mit einer Reihe von Hilfszähnen größerer Länge zu versehen, die in das Holz eingeschlagen werden, bevor die Hauptzähne eindringen, so daß die zu verbindenden Teile bereits vor dem eigentlichen Pressen in ihrer endgültigen Position festgehalten sind. Diese Verbesserung ist ebenfalls nicht voll befriedigend, da durch das Ausstanzen zusätzlicher Zähne die Verbindungsplatte geschwächt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Verbinder zu schaffen, dessen Zähne ein Verrutschen des Verbinders beim Einpressen in die jeweiligen Holzteile ausschließen, unabhängig von der verwendeten Presse und ohne daß die Festigkeit des Verbinders herabgesetzt ist. Außerdem soll eine sichere Verbindung der beiden Teile erreicht werden, die die angreifenden Kräfte bestmöglich überträgt, ohne daß sich die Verbindung lockert oder daß der Verbinder ausreißt, wenn die Teile belastet werden« Eine weitere Aufgabe besteht darin, die Herstellungskosten des Verbinders herabzusetzen und seine Festigkeit zu erhöhen.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß bei einem Verbinder zum Zusammenfügen von in einer Ebene ausgerichteten aneinanderstoßenden Holzteilen in Form einer den Stoß überdeckenden Metallplatte, die mit ausgestanzten, aufrechtstehenden Zähnen versehen ist und mit diesen in die Holzteile eingepreßt wird, die Zähne über ihre Höhe hinweg zwei

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verschieden breite Teile aufweisen, wobei der Spitzenteil dünn und schlank und dazu bestimmt ist zur Sicherung der Ausgangsposition der zu verbindenden Teile in diese eingedrückt zu werden, während der Fußteil breiter und stärker als der Spitzenteil und für die Übertragung der in der Verbindungsstelle auftretenden Kräfte ausgebildet ist und mittels Preßwerkzeugen in die Holzteile eingepreßt wird. Vorzugsweise sind an der Platte außer den an ihrer Spitze dünnen und im Fußbereich breiten Zähnen zusätzlich weitere, im wesentlichen schlanke und kürzere Zähne vorgesehen, deren Länge etwa der Höhe des Fußteiles der Hauptzähne entspricht. Zwischen Fußteil und Spitzenteil der Zähne ist ein sich vom Fuß zur Spitze keilförmig verjüngendes Zwischenteil eingefügt.

Weitere Vorteile sind dadurch zu erreichen, daß die Zähne eine solche Form aufweisen und so an der Platte angeordnet sind, daß die zu verbindenden Teile beim Einpressen des Verbinders gegeneinandergezogen werden. Zweckmäßig sind die Zähne, zumindest in ihrem breiten Fußteil, gewölbt, so daß sie eine größere Steifigkeit erhalten. Außerdem sind erfindungsgemäß die Zähne in dem Bereich der Verbinderp latte, die auf dem einen Bauteil zu liegen kommt, den Zähnen im Bereich des anderen Bauteiles in ihrer Neigung und Richtung der Ausstanzung entgegengerichtet.

Vorzugsweise sind Haupt- und Hilfszähne in jeweils einer Gruppe vereint, zu beiden Seiten der mittleren Querachse des Verbinders angeordnet, wobei die Ausstanzungen für die Hilfszähne zwischen den Spitzen der Ausstanzungen für die Hauptzähne liegen, so daß die Verbinderplatte durch die Hilfszähne nicht geschwächt wird.

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Weitere Besonderheiten und Vorteile des erfindungsgemäßen Verbinders werden im Verlauf der nachfolgenden Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen erläutert. Dabei zeigt;

Fig. 1 eine Draufsicht auf zwei durch die erfindungsgemäße Vorrichtung verbundene Holzteile;

Fig. 2 einen Schnitt gemäß der Linie H-II in Fig. 1, bevor der Verbinder vollständig in die Holzteile eingedrückt ist;

Fig. 3 eine ähnliche Ansicht wie Fig. 2 nach dem vollständigen Eindrücken des Verbinders;

Fig. 4 eine Draufsicht auf einen Teil der Verbinderp latte mit der Ausstanzung eines Hauptzahnes;

Fig. 5 und 6 Schnittdarstellungen durch Fig. 4 nach den Linien V-V und VI-VI;

Fig. 7 eine Draufsicht auf einen größeren Teil der Verbinderp latte mit den Ausstanzungen für Haupt- und Hilfszähne;

Fig. 8 und 9 Schnittdarstellungen nach den Linien VIH-VIII und IX - IX durch Fig. 7;

Fig. 10 eine ähnliche Schnittdarstellung wie Fig. 8, jedoch nach dem völligen Eindrücken des Zahnes in das Holz;

Fig. Π eine ähnliche Schnittdarstellung wie Fig. 9, jedoch bei einer etwas anderen Ausführungsform des entsprechenden Zahnes;

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Fig· 12 eine schematische Darstellung des Eindrückens der beiden Verbinderplatten mittels einer Rollenpresse und

Fig. 13 eine perspektivische Darstellung eines Fachwerkteiles, das mit den erfindungsgemäßen Verbindern zusammengefügt ist.

In den Figuren 1 bis 3 sind zwei Holzteile 1 und 2, beispielsweise zwei Holzbalken, dargestellt, die durch zwei erfindungsgemäße Verbinder 3 zusammengefügt sind. Die beiden Verbinder sind auf Ober- und Unterseite der beiden Teile so angeordnet, daß sie den Stoß zwischen beiden überdecken.

Jede Verbinderplatte weist mehrere Zahnreihen aus Hauptzähnen 4 und dazwischensitzenden, noch später zu beschreibenden Hilfszähnen 12 auf, die spiegelsymmetrisch zur Querachse X,—X* angeordnet sind, die die Platte in zwei, entgegengerichtete Zähne aufweisende Felder 3 α und 3 b teilt. In jedem Feld sind drei Zahnreihen 4 α bzw. 4 b angeordnet. Jeder Zahn ist durch Ausstanzungen aus der Platte 3 und durch deren etwa rechtwinkliges Aufbiegen gebildet.

Erfindungsgemäß weist jeder der Zähne 4 über seine Länge verteilt Zonen verschiedener Breite auf. An der Spitze des Zahnes ist eine lange relativ schmale Zone 5 vorgesehen und am Fuß eine breitere Zone 6. Diese zweite Zone ist im Querschnitt leicht gewölbt.

Die Ausstanzungen 7 in der Platte 3 für die einzelnen Zähne 4 sind auf der, bzw. parallel zur Mittelachse y-y' angeordnet. Im dargestellten Fall liegt eine Zahnreihe auf der Mittelachse y-y' und jeweils eine Reihe auf den dazu parallelen Linien A-B bzw, C-D, Nach dem Aufbiegen der Zähne liegen diese im Bereich der Zonen ό im wesentlichen parallel zur Mittelachse X-X'. Außerdem sind die Zähne in den beiden Feldern 3 α und 3 b

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der Platte 3 zueinander entgegengesetzt gerichtet. Das gleiche gilt für die Wölbung der Zähne. Schließlich sind die Zähne 4 in beiden Feldern mit den Spitzen der Ausschnitte 7 jeweils hin zur Mittelachse X-X'gerichtet. Wie aus Fig. 5 ersichtlich ist, endet die schmale Zone 5 jedes Zahnes 4 in einer Spitze.

Diese Zähne 4 haben eine dreifache Funktion. Einmal sollen sie die zu verbindenden Teile sichern, indem die schmalen Spitzen 5 der Zähne durch leichte Hammerschläge in das Holz getrieben werden, bevor die Verbinder vollständig eingedrückt werden, und außerdem übertragen die breiten Bereiche der Zähne alle Zug-, Druck- und Scherkräfte, denen die beiden zu verbindenden Teile unterworfen sind. Schließlich werden aufgrund der besonderen Formgebung der Zähne, wie sie in der Schnittdarstellung in Fig. 6 dargestellt ist, die beiden zu verbindenden Teile beim Einschlagen der Verbinder selbsttätig gegeneinandergepreßt.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, stehen die Zähne 4 nicht genau im Winkel von 90 , sondern sind leicht gegenüber der Platte 3 geneigt. Diese Neigung ist insbesondere im Abschnitt 8 des Zahnes vorgesehen, der die beiden Zonen 4 und 6 miteinander verbindet. In Richtung der Längsachse 11-II der Platte entsteht auf diese Weise eine leichte Verschiebung zwischen den Spitzen 5 und den Zonen 6 der Zähne. Die Spitzen 5 der Zähne sind weiter von der Symmetrieachse X_f X' entfernt als die Zonen 6, so daß beim Einschlagen des Verbinders die beiden Holzfeile 1 und 2 gegeneinander gepreßt werden und eine spiel- und spaltfreie Verbindung entsteht_o Der dazu erforderliche Anpreßdruck ist abhängig vom Winkel ei der Zähne 4 zur Grundplatte

Um den Anpreßdruck der zu verbindenden Teile beim Einschlagen des Verbinders weiter zu erhöhen^ ist hinter jedem Zahn 4 ein® Ausbuchtung 9 in der Platte 3 vorgesehen© Wenn die Zähne vollständig In das Holz eingeschlagen

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sind und die Platte 3 flach auf den Teilen 1 bzw. 2 aufliegt, wird durch die Federkraft der flachgedrückten Ausbuchtung 9 der Anpreßdruck der beiden zu verbindenden Holzteile weiter erhöht.

Dieser Vorgang wird weiter verstärkt durch die besondere Kurvenform bzw. Wölbung der Zahnspitzen 5, die ebenfalls aus Fig. 6 ersichtlich ist. Durch diese Kurvenform der Zähne werden diese beim Einschlagen weiter zurückgebogen. Diese Kurvenform ist abhängig vom gewählten Neigungswinkela* jedes Zahnes.

Wie bereits gesagt, ist in den Figuren 4, 5 und 6 ein Zahn 4 dargestellt mit den genannten Besonderheiten, die es ihm ermöglichen, die drei genannten Funktionen auszuführen. Die Länge der schmalen Zone 5 einschließlich der Übergangszone 8 beträgt vorzugsweise 2 (a + e). α ist dabei die Breite des Zahnfußes und e die Dicke der Platte 3. Der Spitzenradius der Zone 5 beträgt etwa 0,5 mm, wobei die Seiten etwa 5 zur Mittelachse des Zahnes geneigt sind.

An den nadeiförmigen Zahnteil 5 schließt sich die Übergangszone 8 an, die konisch verläuft. Die Länge dieses Abschnittes beträgt etwa 2 χ a/3 und der Winkel der Seitenkanten etwa 30 , Am Ende dieses Abschnittes weist der Zahn 4 seine größte Breite b auf. An diesen Abschnitt schließt sich der Bereich 6 an, in dem die Seitenkanten nach innen gerichtet sind und einen Winkel von etwa 5 zur Mittelachse bilden. An der Unterseite bildet der Zahn eine Ausbuchtung 9 in der Platte 3. Der Krümmungsradius der Zone 6 beträgt etwa 7,3 a. Außerdem sind alle Zähne 4 aufgerichtet.

Um zwei Holzteile 1 und 2 mit dem erfindungsgemäßen Verbinder zusammenzufügen, werden diese, den Stoß überdeckend, auf die beiden Teile aufgelegt und durch leichte Hammerschläge befestigt, wobei die nadeiförmigen Abschnitte 5 der Zähne 4 in das Holz eindringen. Die Abschnitte 6 der Zähne

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bleiben vorläufig außerhalb des Holzes, wie es in Fig. 2 dargestellt ist. Auf diese Weise werden die beiden Holzteile bereits durch die nadeiförmigen Zahnspitzen 5 zusammengehalten.

Anschließend gelangen die so zusammengehaltenen Teile zwischen die Walzen 10 und 11 einer Rollenpresse, wie es in Fig. 12 dargestellt ist. Da die Holzteile durch die Verbinder 3 schon vorbefestigt sind, können sie sich in der Rollenpresse nicht mehr gegeneinander verschieben.

Nach dem völligen Eindrücken der Verbinder 3 sind die beiden Teile 1 und vollständig miteinander verbunden, wie es oben bereits beschrieben ist. Die Verbinder können selbstverständlich auch mit anderen Hilfsmitteln, beispielsweise mit einer hydraulischen Backenpresse,befestigt werden.

Die Zähne 4 stellen die eigentlichen Halteelemente des Verbinders dar· Damit diese aber größtmögliche Kräfte übertragen können, ist jeweils eine Reihe Hilfszähne 12 mit Spitzen 15 vorgesehen, die kleiner und schmaler sind als die Hauptzähne 4, Die Länge dieser Hilfszähne entspricht etwa der Lange der Zonen 6 und 8 der Hauptzähne 4.

Die Hilfszähne 12 sind entgegengesetzt gerichtet wie die Hauptzähne 4. Die Achsen der Ausschnitte 13 verlaufen parallel zur Längsachse Y-Y", genau wie die Achsen der Ausschnitte 7 der Hauptzähne. Die Spitzen dieser Ausschnitte sind jedoch zueinander entgegengesetzt gerichtet.

Die Ausschnitte 13 für die Hilfszähne liegen zwischen den Spitzen 14 der Ausschnitte 7, wie es in FIg. 1 dargestellt ist. Die Ausschnitte 13 für die Hilfszähne sind in jeder Querreihe etwa so lang wie die Abschnitte 14 der Ausschnitte 7. Durch diese Anordnung und Ausbildung der Hilfszähne wird die Festigkeit des Verbinders 3 nicht beeinträchtigt.

Außerdem sind die Hilfszähne 12 ebenso wie die Hauptzähne 4 leicht gewölbt.

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Die Funktion der Hilfszähne 12 ist denen der Hauptzähne 4 entgegengesetzt. Sie verstärken den Halt des Verbinders 3 im Holz, ohne dabei den wirksamen Querschnitt der Verbinderplatte zu vermindern, so daß die Bruchgefahr nicht erhöht wird. Alle Kräfte, denen der Verbinder unterworfen wird, werden so wirksam übertragen.

Die Länge der Hilfszähne 12 beträgt vorzugsweise 2 (3,07 c + e)_# Dabei ist c die Breite der Zähne am Fuß. An der Spitze bilden die Zähne 12 einen Winkel von etwa 60 , wie es in Fig. 8 dargestellt ist. Die Spitzen 15 sind jedoch asymmetrisch ausgebildet. Aufgrund dieser Besonderheit werden die Zähne beim Einschiagen in das Holz seitlich abgelenkt, so daß sie die geneigte Stellung 12 α einnehmen, die in Fig. 10 dargestellt ist. Diese Ablenkung zur Seite wird durch die Neigung der Kante 16 der Hilfszähne hervorgerufen, die sich an der entgegengesetzten Seite befindet.

Die Zähne 12 verstärken durch die Querneigung gegeneinander ihren Halt im Holz, Wie es in Fig. 1 dargestellt ist, sind die Ausschnitte 13 der Hilfszähne 12 nebeneinander und spiegelsymmetrisch zueinander angeordnet. Dadurch neigen sich die Zähne beim Einschlagen entgegengesetzt, was den Halt des Verbinders 3 im Holz weiter verstärkt.

Die Hilfszähne 12 sind außerdem leicht gewölbt und ihr Winkel zur Senkrechten beträgt etwa 8°, Der Wölbungsradius der Zähne beträgt etwa 7,3 a und der Biegeradius am Fuß der Zähne etwa e. Außerdem ist eine Ausbuchtung vorgesehen, die,wie bei den Hauptzähnen, die Federwirkung der Zähne verstärkt.

Die Stärke der Verbinderp latte beträgt vorzugsweise 1 mm und die Länge der Hauptzähne 4 etwa 15,5 mm, wobei die Breite am Zahnfuß 5 mm und die maximale Breite b =6 mm beträgt. Die Hilfszähne 12 sind 10 mm lang und weisen am Fuß eine Breite von 2,5 mm auf.

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Je nach Anwendungszweck kann die Stärke der Platte zwischen 1 bis 2 mm schwanken. Die übrigen Abmessungen der Zähne verändern sich im gleichen Verhältnis.

Der erfindungsgemäße Verbinder wird vorzugsweise zum Zusammenfügen zweier Holzteile, insbesondere von Balken oder anderer, im industriellen Holzbau verwendeter Teile benutzt«

Obwohl nur eine Ausführungsform beschrieben ist, sind viele andere erfindungsgemäße Ausführungsformen der Vorrichtung denkbar. Sie können sich beispielsweise durch andere Abmessungen oder Ausbildung der Zähne voneinander unterscheiden.

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Claims

Patentansprüche:

[ 1. Verbinder zum Zusammenfügen von in einer Ebene ausgerichteten aneinanderstoßenden Holzteilen in Form einer den Stoß überdeckenden Metallplatte, die mit ausgestanzten, aufrechtstehenden Zähnen versehen ist und mit diesen in die Holzteile eingepreßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4) über ihre Höhe hinweg zwei verschieden breite Teile (5, 6) aufweisen, wobei der Spitzenteil (5) dünn und schlank und dazu bestimmt ist zur Sicherung der Ausgangsposition der zu verbindenden Teile (1, 2) in diese eingedrückt zu werden, während der Fußteil (6) breiter und stärker als der Spitzenteil (5) und für die Übertragung der in der Verbindungsstelle auftretenden Kräfte ausgebildet ist und mittels Preßwerkzeugen (lo, 11) in die Holzteile eingepreßt wird.
2. Verbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an der Platte (3) außer den an ihrer Spitze (5) dünnen und im Fußbereich (6) breiten Zähnen (4) zusätzlich weitere, im wesentlichen schlanke und kürzere Zähne (12) vorgesehen sind, deren Länge etwa der Höhe des Fußteiles (6) der Hauptzähne (4) entspricht.
3. Verbinder nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Fußteil (6) und Spitzenteil (5) der Zähne (4) ein sich vom Fuß zur Spitze keilförmig verjüngendes Zwischenteil (8) eingefügt ist.
4. Verbinder nach Anspruch 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4) eine solche Form aufweisen und so an der Platte (3) angeordnet sind, daß die zu verbindenden Teile (1, 2) beim Einpressen des Verbinders gegeneinandergezogen werden.

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5.Verbinder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4, 12) in ihrer Längsrichtung gekrümmt und/oder derart geneigt sind, daß die Zahnspitzen weiter vor der Quermittelachse X-X' des Verbinders entfernt sind als die Zahnfüße, so daß beim Einpressen des Verbinders die zu verbindenden Bauteile gegen ei nand ergezogen werden.
6. Verbinder nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4, 12) am Fuß eine aus der Ebene derPlatte heraustretende Biegung (9) aufweisen«
7. Verbinder nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4, 12) mit ihrer Fläche querzur Längsrichtung Y-Y' des Verbinders angeordnet und zumindest im Zahnfuß gewölbt sind.
8. Verbinder nach Anspruch 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Hilfszähne (12) mit ihrer Fläche in Querrichtung der Verbinderplatte erstrecken und gewölbt sind.
9. Verbinder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4, 12) in Gruppen beiderseits der mittleren Querachse X-X' des Verbinders angeordnet und die Zahnwölbungen in den beiden Gruppen von der mittleren Querachse X-X aus nach außen gerichtet sind.
10. Verbinder nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (4, 12) symmetrisch zur mittleren Querachse X-X' des Verbinders angeordnet und durch Ausstanzungen (7 bzw. 13) gebildet sind, deren Mittelachsen in Längsrichtung des Verbinders und parallel zu dessen Längsmittelachse Y-Y' verlaufen, wobei die Spitzen der Ausstanzungen für die Zähne der einen Gruppe den Spitzen der Ausstanzungen für die Zähne der anderen Gruppe entgegengerichtet sind.

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11. Verbinder nach Anspruch 3 - lo, dadurch gekennzeichnet, daßdie Ausstanzungen (13) für die Hilfszähne (12) zwischen den Spitzen (14) der Ausstanzungen (7) der Hauptzähne (4) liegen»
12. Verbinder nach Anspruch lo, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Zahnfußes der Hauptzähne (4) zur Verbinderplatte (3) hin abnimmt.
13. Verbinder nach Anspruch 1- 12, dadurch gekennzeichnet, daßdie Hilfszähne (12) einen asymmetrischen Umriß aufweisen und paarweise derart zueinander angeordnet sind, daß beim Eindrücken die Spitzen des jeweiligen Zabnpaares zu ei nand erstreben.

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