DE3826874C2 - Raumfachwerkverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Raumfachwerkverbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf Raumfachwerke, wel­ che aus einem System von normalerweise geraden Fachwerkstäben zusammengesetzt sind, die zwischen den Verbindungsteilen ver­ laufen. Die Verbindungsteile werden allgemein als "Knoten­ stücke" bezeichnet. Solche Raumfachwerke werden für viele Zwecke eingesetzt, unter anderem als demontierbare Ausstel­ lungsrahmen und Gestelle für Ausstellungsstücke, als Tragwerke für frei gespannte Decken oder Dachkonstruktionen oder für irgendwelche anderen Zwecke, wo entsprechende räumliche Tragwerkkonstruktionen zum Einsatz kom­ men.

Rahmenfachwerke sind in verschiedenen Gebieten bekannt, sie wer­ den vor allem im Messebau und Ausstellungswesen sowie als Trag­ werke für Decken und Dächer mit verhältnismäßig großen Spann­ weiten eingesetzt.

Rahmenfachwerke bestehen im allgemeinen aus einer Vielzahl von Fachwerkstäben konstanter Länge, welche in verschiedene Richtun­ gen zwischen den Verbindungsteilen ("Knotenstücken") verlaufen, um so ein räumliches Tragwerk zu bilden. Es sind zahlreiche Möglichkeiten entwickelt worden, die Verbindung zwischen den En­ den dieser Fachwerkstäbe und den Knotenstücken herzustellen. Eine Möglichkeit besteht darin, mit einem Gewindezapfen versehene Ver­ bindungselemente zu verwenden, die drehbar am Ende der Fachwerkstäbe angeschlossen sind und die in entsprechende Gewin­ debohrungen im Knotenstück passen.

Die Gewindebohrungen befinden sich im allgemeinen im Zentrum kreisförmig abgeflachter Flächen, die als Auflage für die entsprechend ausgebildeten drehbaren Verbindungselemente die­ nen (vgl. z.B. DE-PS 25 26 660). Obwohl eine solche Anordnung gut funktioniert, weist sie nach Ansicht des Antragstellers keinen ausreichenden Widerstand gegenüber Scher- oder Biegebe­ anspruchungen auf, die durch Lasten, welche quer auf die Stab­ achsen einwirken, hervorgerufen werden können.

Bei anderen Lösungen, z. B. in der DE-PS 841 351, wurde die Ver­ wendung von meistens zwei- oder dreiteiligen Hohlkörpern vorge­ schlagen. Die Fachwerkstäbe werden durch Muttern oder Bolzen von innen her an den Knoteneinzelteilen befestigt, die darauf­ hin zu einem Gesamtknotenstück zusammengefügt werden. Diese An­ ordnung ist technisch aufwendig und schwierig auszuführen und weist ähnliche Nachteile in bezug auf Scher- und Biegebeanspru­ chungen auf.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Raumfachwerkverbindung eine vorteilhaftere Verbindung zwischen den Fachwerkstäben und den Knotenstücken von Raumfach­ werken zu schaffen, und ferner eine verbesserte Raumfachwerk­ konstruktion, welche die oben angeführten Verbindungsmethoden einschließt, jedoch zusätzlich Neuentwichlungen aufweist, zu erzielen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung durch eine Raumfachwerkver­ bindung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Diese Erfindung ist außerdem dadurch gekennzeichnet, daß das erweiterte Teilstück des Verbindungselementes kegelstumpfförmig ausgebildet ist, wobei der Gewindezapfen in Achsrichtung direkt an das zulaufende Ende dieses konisch erweiterten Teilstückes anschließt; daß am weiten Ende dieses Kegelstumpfes eine sechs­ kantig oder anderweitig ausgebildete Außenfläche als Greifflä­ che für ein Werkzeug oder als Angriffsfläche für manuellen Rei­ bungsschluß vorgesehen ist; und daß der konisch erweiterte Teilbereich der Bohrung so ausgebildet ist, daß das entspre­ chend konisch erweiterte Teilstück des Verbindungselementes genau hineinpaßt.

Das Verbindungselement weist an dem Ende, das sich dem Gewinde­ zapfen gegenüber befindet, einen Anschlußzapfen auf, der axial in einen röhrenförmigen Fachwerkstab paßt. Vorzugsweise sollte dieser Zapfen in Umfangrichtung mit einer Kerbe versehen sein, damit das Verbindungselement im obengenannten Fachwerkstab durch Klemmhalterungen oder auf andere Weise festgehalten wer­ den kann.

Als Halterungen eignen sich preßgepaßte Hartgummihalterungen; man könnte jedoch auch Bauteile mit Schraubengewinde, wie Ge­ windestifte, gewöhnliche Kopfschrauben oder ähnliche Festhal­ tevorrichtungen verwenden, die von einem geeigneten Punkt an der Außenseite des röhrenförmigen Fachwerkstabes nach innen verlaufen.

Als Alternativlösung kann der Gewindezapfen durch das heraus­ ragende Ende einer Durchsteckschraube gebildet werden, welche durch ein Loch in einem separat ausgeführten, konisch erweiter­ ten Teilstück geführt wird. In diesem Fall hat die Durchsteck­ schraube einen Kopf, der fest gegen eine innere Anschlagfläche anliegt, wobei diese innere Anschlagfläche vorteilhafterweise eine Endfläche des Anschlußzapfens ist, durch welchen die Durchsteck­ schraube geführt wird.

Ein solcher Anschlußzapfen sollte möglichst in Umfangsrichtung mit einer Kerbe versehen sein, in welche die Wand des röhrenförmigen Fachwerkstabes eingepreßt werden kann, um das Rohrstück permanent festzuhalten. Das Teilstück und die Durchsteckschraube können weitgehend zusammen gedreht werden und das oben erwähnte Teilstück wird auf der Durchsteckschraube festgehalten. Um dies zu bewerkstelligen, kann einerseits die Durchsteckschraube so ausgebildet werden, daß das Teilstück darauf festgeklemmt wird oder andererseits kann das Teilstück diametral durchgehende Schlitze aufweisen, durch welche ein diametral durchgehender Stift geführt werden kann, welcher durch ein Loch geht, das in Querrichtung durch die Durchsteckschraube gebohrt ist.

Das Verbindungselement ist im allgemeinen so ausgebildet, daß ein Anschlußzapfen am weiten Ende herausragt, um eine Verbindung mit einem röhrenförmigen Fachwerkstab herzustellen; ein solches Ver­ bindungselement kann jedoch in einer Vielzahl anderer Formen aus­ gebildet werden, um verschiedene Gegenstände am Knotenstück zu befestigen. Das weite Ende des Verbindungselementes könnte zum Beispiel einfach geschlitzt sein, um ein Endstück irgendeiner Platte, zum Beispiel einer Glasplatte, aufzunehmen; es könnte auch verlängert werden und eine tiefe Gewindebohrung aufweisen, die den Gewindezapfen einer Fußhalterung aufnimmt, so daß man eine Konstruktion mit verstellbaren Füssen realisieren könnte; es könnte ebenfalls als Ecke ausgebildet werden, auf welcher man eine Glasplatte oder eine andere Platte befestigen könnte.

Verschiedene andere Anschluß- oder Zubehörteile können zusätzlich vorgesehen werden, um die Raumfachwerkverbindung im Sinne dieser Erfindung für verschiedene Zwecke, insbesondere als Fachwerk­ konstruktion für Ausstellungs- oder Messezwecke verwendbar zu machen.

Ein besonderes Merkmal dieser Erfindung besteht darin, daß der allgemeine Erfindungsgedanke die einzelnen Bestandteile des Raum­ fachwerks, vor allem die Knotenstücke und Verbindungselemente einschließt, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob diese Be­ standteile zusammen oder einzeln verkauft werden. Diese Erfindung bezieht sich folglich auf Verbindungselemente und, unabhängig davon, auch auf Knotenstücke.

Um zum besseren Verständnis dieser Erfindung beizutragen und die verschiedenen Zubehörteile und Varianten dieser Erfindung besser zu verstehen, wird im folgenden als Anwendungsbeispiel dieser Er­ findung eine Konstruktionsmöglichkeit für Ausstellungs- oder Mes­ sezwecke angeführt. Dabei sollte jedoch berücksichtigt werden, daß der allgemeine Erfindungsgedanke in keiner Weise durch ein solches Anwendungsbeispiel beschränkt werden soll und daß diese Erfindung ebenso für räumliche Tragwerke für Decken oder Dachab­ deckungen angewendet werden kann.

Bei den Zeichnungen:

Fig. 1 und 2 handelt es sich jeweils um perspektivische Darstellungen zweier verschiedener erfin­ dungsgemäßer Ausbildungsformen von Knoten­ stücken;

Fig. 3 zeigt eine Schnittansicht einer Ausbildungs­ form des Verbindungselementes, das mit einem Knotenstück und einem röhrenförmigen Fach­ werkstab verbunden ist;

Fig. 4 ist eine isometrische Einzeldarstellung des In Fig. 3 gezeigten Verbindungselementes;

Fig. 5 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3, zeigt jedoch eine andere Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 6 ist eine in Einzelteile aufgelöste perspek­ tivische Darstellung des in Fig. 5 gezeigten Verbindungselementes;

Fig. 7 zeigt einen Schnitt entlang der Linie VII-VII in der Fig. 5;

Fig. 8 ist eine ähnliche Ansicht wie Fig. 3 und zeigt eine dritte Ausführungsform dieser Erfindung;

Fig. 9 stellt eine andere Ausführungsform des Gewindezapfens des Verbindungselementes dar;

Fig. 10 zeigt einen Schnitt durch ein Ver­ bindungselement, das als verstellbare Fußverbindung ausgebildet ist.

In Bezug auf Fig. 1 bis 4 stellt die Erfindung zunächst ein Sys­ tem dar, in welchem Knotenstücke (1), die möglichst solide gebaut sein sollten, so ausgeführt sind, daß sie durch gerade Stäbe (2) mit Hilfe von Verbindungselementen (3) miteinander verbunden wer­ den können.

Die Knotenstücke können verschiedene Formen aufweisen, wobei jede Form so ausgeführt wird, daß eine Vielzahl verschiedener Verbin­ dungspositionen und relativer Bezugswinkel zwischen den Verbin­ dungselementen (3) und deren Stäben einerseits und den Kno­ tenstücken andererseits möglich sind. Wie in Fig. 1 dargestellt, kann ein Knotenstück zum Beispiel Bohrungen (4) aufweisen, deren Mittellinien so ausgerichtet sind, daß Stäbe sowohl rechtwinklig als auch in einem Winkel von 45° zueinander in allen 3 Dimen­ sionen angeordnet werden können, was bei einer Schnittdarstellung ein achteckiges Knotenstück ergeben würde. Ein solcher Schnitt wird in Fig. 3 gezeigt.

Eine andere Möglichkeit, die in Fig. 2 dargestellt ist, besteht darin, die Bohrungen so anzuordnen, daß die Stäbe in einem Winkel von 60°, 120° und 180° zueinander verbunden werden, was zur bekannten, aus gleichseitigen Dreiecken aufgebauten Raumfach­ werkverbindung führt. Die Bohrungen (4) der Knotenstücke können offensichtlich auch in irgendeiner anderen Weise angeordnet wer­ den. Die Anordnungsmöglichkeiten sind für Fachleute augenschein­ lich.

Im Sinne dieser Erfindung bestehen die Bohrungen (4) jeweils aus einem inneren Bereich mit einem Innengewinde (5), das sich am un­ teren Ende des erweiterten Teilbereichs (6) der Bohrung befindet, welche in die Außenfläche (7) des Knotenstückes mündet. Der er­ weiterte Teilbereich (6) der Bohrung ist kegelstumpfförmig, wie in Fig. 3 dargestellt, so daß die Mündung (8) der Bohrung kreisförmig ist. Die Verbindungselemente (3), die an solche Knotenstücke angeschlossen werden, haben jeweils einen Gewin­ dezapfen (g), welcher axial aus dem zulaufenden Ende eines kegelstumpfförmigen Teilstückes (10) herausragt, welches wiederum mit einer sechskantig gestalteten Außenfläche (11) in Verbindung steht, wodurch das Verbindungselement mit einem Schraubenschlüssel gedreht werden kann. Das Teilstück (12) des Verbindungselementes, welches direkt an den Gewindezapfen (9) anschließt, hat jeweils eine Form, die der Form des erweiterten Teilbereiches (6) der Bohrung entspricht und der Gewindezapfen ist jeweils so ausgebildet, daß er in das Innengewinde (5) der Bohrung eingeschraubt werden kann.

Wie in Fig. 3 dargestellt, bildet die Mantelfläche des erweiter­ ten Teilbereiches (6) der Bohrung eine Auflagefläche, welche die Kräfte aufnimmt, die quer zur Achsrichtung des eingesetzten Ver­ bindungselementes wirken. Die Abstützung wird in einem gewissen Abstand vom Innengewinde gewährleistet und aus diesem Grund glaubt der Antragsteller, daß dadurch eine sehr viel stärkere Verbindung ermöglicht wird.

Das Verbindungselement kann in vielen verschiedenen Formen ausgeführt werden, wovon eine in Fig. 3 dargestellt wird; in diesem Fall ist das Verbindungselement mit einem Anschlußzapfen (12a) ausgeführt, welcher in Achsrichtung vom erweiterten Ende des Verbindungselementes ausgeht. Der Anschlußzapfen (12a) ist mit einer Kerbe (13) in Umfangsrichtung versehen und wird bei Gebrauch in das Ende des röhrenförmigen Fachwerkstabes (2) eingeführt. Der röhrenförmige Fachwerkstab ist mit Löchern ausgeführt, durch welche in radialer Richtung die Haltevorrich­ tungen (14), die in diesem Fall zweckmäßig aus Hartgummi oder einem ähnlichen Material bestehen, eingeführt werden können. Es können jedoch auch andere Haltevorrichtungen, wie Gewindestifte oder Flachkopfschrauben oder sogar geeignete Stifte verwendet werden. Die Haltevorrichtungen (14) haben in jedem Fall die Auf­ gabe, das Verbindungselement und den Stab zusammenzuhalten, wobei jedoch sichergestellt sein muß, daß das Verbindungselement relativ zum Stab frei drehbar bleibt. Man kann einen Stab auf diese Weise durch Drehen des Verbindungselementes mit einem Knotenstück verbinden, ohne den Stab selbst zu drehen.

Eine andere Verbindungsausführung wird in Fig. 5 bis 7 darge­ stellt. In diesem Fall wird das erweiterte Teilstück (15) als Einzelteil, durch welches ein speziell geformter Durchsteckbolzen (16) geführt wird, aus einfach herstellbarem Kunstharzpreßstoff gebildet. Der Durchsteckbolzen ist am Ende mit einem Schrauben­ gewinde (17) versehen, welches aus dem Einzelteil herausragt und somit den Gewindezapfen bildet. Ein nach innen gerichteter Absatz (18), der sich in der Bohrung, die durch das Teilstück verläuft, befindet, hält das Teil an dem Durchsteckbolzen fest, welcher mit einer passend geformten Kerbe (19) ausgeführt ist.

Der Durchsteckbolzen geht durch den Anschlußzapfen (20), der eine Kerbe (21) in Umfangsrichtung aufweist, in welche die Wand (22) des röhrenförmigen Fachwerkstabes (23) eingepreßt wird, damit der Zapfen permanent im Stab gehalten wird. Der Kopf (24) des Durchsteckbolzens liegt auf der Endfläche (25) des Zapfens an und hält somit den Durchsteckbolzen im Anschlußzapfen. Die Außenfläche des Einzelteils (15) ist wiederum sechskantartig (26) gestaltet. Das Einzelteil kann weitgehend zusammen mit dem Durchsteckbolzen gedreht werden, da der Durchsteckbolzen zum Kopfende hin einen sechseckigen Querschnitt aufweist (siehe Zahl 27 in der Zeichnung), der in den entsprechend geformten Teil­ bereich (28) der Bohrung durch das Einzelteil eingreift. Dies ist am besten in Fig. 7 ersichtlich.

Eine weitere Ausführungsmöglichkeit wird in Fig. 8 dargestellt; sie stimmt weitgehend mit der in Fig. 5 bis 7 gezeigten Ausführung überein, bis auf die Tatsache, daß das Einzelteil (29) mit einem diametral durchgehenden Loch ausgeführt ist, welches einen Stift (31) lose aufnimmt, der durch ein Loch geführt wird, welches diametral durch die Durchsteckschraube (32) verläuft. In diesem Fall kann eine normale Schraube als Durchsteckschraube verwendet werden, was eine Spezialanfertigung, wie sie in Fig. 6 dargestellt ist, erübrigt.

Der in Fig. 9 dargestellte Gewindezapfen unterscheidet sich von den in Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungen dadurch, daß der Anschlußzapfen (20) in einem Stück mit dem Gewindezapfen ausgeführt wird. In diesem Fall muß das Verbindungselement im. Fachwerkstab (2) drehbar sein, was bei den in Fig. 5 bis 7 und 8 dargestellten Ausführungen zwar wünschenswert, aber nicht un­ bedingt erforderlich ist.

Es ist dabei offensichtlich, daß die kegelstumpfförmige Mantelfläche jeweils in den kegelförmig erweiterten Teilbereich der Bohrung eingreift, so daß das Verbindungselement darin fest eingespannt wird und daß in den beiden zuletzt aufgeführten Fällen der Anschlußzapfen fest gegen das Einzelteil gedrückt wird, welches den konisch zulaufenden Teil des Verbin­ dungselementes bildet, so daß eine feste, steife Verbindung gewährleistet wird.

Das Verbindungselement kann ebenfalls in einer Anzahl anderer Formen ausgeführt werden, je nach den Gegenständen, die an den Knotenstücken befestigt werden sollen oder von den Knotenstücken gehalten werden sollen.

Fig. 10 zeigt zum Beispiel ein länglich ausgeführtes Verbin­ dungselement mit einem langen Innengewinde (34) zur Aufnahme eines mit einem Schraubengewinde versehenen Zapfens (35), welcher eine Fußstütze (36) für eine Rahmenkonstruktion festhält. Der Fuß (36) ist somit durch Drehen dieses Zapfens höhenverstellbar, so daß die gesamte Rahmenkonstruktion in Bezug auf die Tragfläche eingestellt werden kann. Die Einstellung geschieht am besten mit einem Schraubenschlüssel, der in die sechskantig gestaltete Außenfläche (37), welche mit dem Zapfen (35) verbunden ist, eingreift.

Damit das Raumfachwerk, das Gegenstand dieser Erfindung ist, möglichst vielseitig verwendet werden kann, ist es möglich, wie bereits erwähnt wurde, verschiedene Anschluß- und Zubehörteile zu verwenden, was für Fachleute augenscheinlich ist.

Es ist ebenfalls augenscheinlich, daß die oben erwähnten Verkörperungen dieser Erfindung viele Abwandlungsmöglichkeiten bieten, ohne vom allgemeinen Erfindungsgedanken abzuweichen. Die Gestaltung der Bohrungen in den Knotenstücken kann insbesondere ziemlich stark verändert werden, solange noch eine seitliche Auflagefläche für Verbindungselemente, die für eine solche Auflagerung ausgelegt sind, vorhanden ist, um die Seitenkräfte aufzunehmen, die auf die solchermaßen befestigten Stäbe einwirken könnten.

Die Erfindung bezieht sich auf eine nützliche und starke Raum­ fachwerkkonstruktion mit zahlreichen verschiedenen Zubehörteilen und Abwandlungsmöglichkeiten.

Claims (11)

1. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Knotenstück des Raumfachwerks eine Anzahl Bohrungen angebracht sind, die jeweils aus einem Innengewinde bestehen, welches sich im un­ teren Bereich der sich nach außen hin erweiternden Bohrungen befindet, die mit Verbindungselementen zusammenwirken, welche jeweils einen Gewindezapfen aufweisen, der in das obengenannte Innengewinde der Bohrung paßt, wobei eine nach außen erweiterte Kontaktfläche, welche sich in der Bohrung vor dem Innengewindeteil befindet, das Verbindungselement zusätzlich abstützt, wenn Seitenkräfte darauf einwirken.

2. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erweiterte Teilstück des Verbindungselementes kegel­ stumpfförmig ist, wobei der Gewindezapfen axial aus dem zulaufenden Ende herausragt.

3. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach den beiden vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß die erweiterte Außenfläche an einer vom Zapfen entfernten Stelle mit einer nicht kreisförmig ausgebildeten Oberfläche in Verbindung steht, welche so geformt ist, daß die Verbindungselemente mit einem entsprechend geformten Werkzeug gedreht werden können.

4. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der erweiterte Teilbereich der Bohrung eine Form hat, die formschlüssig mit dem entspre­ chend erweiterten Teilstück des Verbindungselementes zusammenpaßt.

5. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbindungselement an dem Ende, welches sich gegenüber dem Gewindezapfen befindet, einen Anschlußzapfen zur axialen Verbindung mit einem röhrenförmigen Fachwerkstab aufweist, wobei die Zapfen und das erweiterte Teilstück eine Einheit bilden.

6. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußzapfen in Umfangsrichtung eine Kerbe aufweist, die mit den nach innen gerichteten Halterungen in Verbindung mit einem röhrenförmigen Fachwerkstab zusammenwirkt.

7. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindezapfen durch ein nach außen herausragendes Ende einer Durchsteckschraube gebildet wird, welche durch ein Loch in einem Einzelteil geführt wird, welches das obengenannte erweiterte Teilstück bildet, wobei die Durchsteckschraube einen Kopf hat, welcher mit einer in­ wendigen Anschlagfläche zusammenwirkt, die vom Anschluß­ zapfen geformt wird, durch welchen die Durchsteckschraube hindurchgeht.

8. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlußzapfen in Umfangsrichtung eine Kerbe aufweist, in welche die Wand eines röhrenförmigen Fachwerkstabes ein­ gepreßt werden kann, so daß sie in dieser Kerbe festgehal­ ten wird.

9. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Einzelteil und die Durchsteck­ schraube weitgehend zusammen gedreht werden können und daß das erwähnte Einzelteil auf der Durchsteckschraube gehalten wird.

10. Raumfachwerkverbindung aus Knotenstücken und Verbindungs­ elementen, nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich der Durchsteckschraube eine solche Formgebung hat, daß das Einzelteil sich formschlüssig damit verbindet und somit die Durchsteckschraube festhält.

11. Knotenstücke, Verbindungselemente und Fachwerkstäbe, an welche ein oder mehrere Verbindungselemente angeschlossen sind und die dafür ausgelegt worden sind, um ein Bestandteil einer Verbindung nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 10 zu bilden.