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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zur lösbaren Verbindung
von Rohr- oder Stangengliedern, umfassend einen Knotenkörper mit
mindestens einem hervorstehenden, zumindest teilweise keilförmigen Dornelement
und einem zur formschlüssigen
Montage in einem rohrförmigen
Endstück
eines Rohres oder Stangenglieds zumindest teilweise keilförmigen Einsatzelement, welches
dem genannten Dornelement angepasst ist, um bei axialer Zugkraft
des Einsatzelements gegen das Dornelement eine Expansionsverbindung
vorzusehen, sowie Zugmitteln umfassend ein im Einsatzelement drehfest
festgehaltenes Zugelement, welches mit einem länglichen Zuspannelement im
Eingriff ist, welches einen zum Eingriff mit einem durch den Knotenkörper eingeführten Zuspannwerkzeug
angepassten Kopf aufweist.
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Die
US-A-5,931,599 offenbart eine Verbindungsvorrichtung mit einer Expansionskeilstruktur zur
rechtwinkligen Verbindung von zwei Rohrgliedern miteinander. Die
Vorrichtung umfasst, in Verbindung mit einem Rohrglied, ein Basiselement
mit einem hervorstehenden Expansionsdorn, mit welchem eine im anderen
Rohrglied eingesetzte Expansionshülse mittels eines Zuspannelements
in der Form einer Zugspindel im Eingriff gebracht werden kann. Die
Zugspindel erstreckt sich vom Inneren des zweiten Rohrglieds durch
ein mit der Expansionshülse
verbundenes Zugelement und ein Langloch im Expansionsdorn hindurch
zum Eingriff mit einer Gewindebohrung in einem das erste Rohr oder
Stangenglied umgebenden Haltering. Die Zugspindel ist aus dem Inneren
des zweiten Rohrglieds zugespannt, wobei nachteilig ist, dass die
Seitenwand des Rohres mit Öffnungen
versehen werden muss, um einen Zugang für die Zugspindel vorzusehen,
was zu einer Kostenerhöhung
sowie einer Verminderung der Festigkeit des Rohres führt und
die Montage und Demontage erschwert.
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Eine
andere aus der US-A-4,921,370 bekannte Verbindungsvorrichtung zum
Verbinden von zwei zueinander senkrechten Rohrabschnitten umfasst
ebenso ein mit einem Rohrabschnitt verbundenes Basiselement, welches
einen hervorstehenden Steckerkegel aufweist, gegen welchen ein entsprechender,
in Verbindung mit dem zweiten Rohrabschnitt stehender Buchsenkegel
mittels eines Bolzens und einer in den Buchsenkegel eingesetzten Nut
zugespannt werden kann, welche dadurch in einem Endabschnitt des
zweiten Rohrabschnittes expandiert. Der Bolzen passiert durch Löcher im
ersten Rohrabschnitt und das mit diesem verbundene Basiselement,
um die Nut mit dem Buchsenkegel in Eingriff zu bringen. Dabei ist
jedoch nachteilig, dass zwei Rohrabschnitte nicht in Verlängerung
voneinander, sondern lediglich rechtwinklig zueinander verbunden werden
können,
und dass in einem Rohrabschnitt Löcher gebohrt werden müssen, was
die Konstruktion schwächt
und eine kostenerhöhende
zusätzliche Maßnahme darstellt.
Ferner ragt der Kopf des Bolzens von der Außenseite des ersten Rohrabschnittes heraus,
was aus Sicherheitsgründen
ein Nachteil darstellt, da dies zu Körperverletzungen und Zerreißen von
Kleidern führen
kann, wenn eine Person mit solchem Bolzenkopf in Kontakt gelangt,
und darüber hinaus
ist es aus ästhetischen
Gründen
nicht wünschenswert,
dass der Bolzenkopf sichtbar ist.
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Zum
Verbinden von Bauteilen ist aus der US-A-5,238,343 ein Knotenkörper bekannt,
mit welchem ein rohrförmiges
Verbindungselement durch Festspannen mittels eines Klemmbolzens
verbunden werden kann, welcher in eine durchgehende Gewindebohrung
im Knotenkörper
eingeschraubt wird und dadurch in das Verbindungselement eingesetzte,
gegenseitig im Eingriff stehende Hülsenelemente expandiert. Da
die Schraube nur durch die durchgehenden Gewindebohrungen des Knotenkörpers erreicht werden
kann, ist bei dieser Ausführungsform
auch nachteilig, dass Rohrabschnitte nicht in Verlängerung voneinander,
sondern nur rechtwinklig zueinander verbunden werden können.
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Bei
Montageverbindern oder Verbindern für viereckige Verrohrung, die
in EP-A-1 050 244 und US-A-5,556,218 offenbart sind, werden kegelstumpfförmige Blöcke rechteckigen
Querschnitts zum Verbinden in die rohrförmigen Elemente eingesetzt
und werden durch von einem Knotenkörper ausragende Paarungen von
kegelstumpfförmigen
Auslegern durch Zuspannen von durch Kanäle im Knotenkörper verlaufenden
Zugbolzen expandiert, wobei jeder dieser Kanäle an einem Ende mit einem
Bund zur Anlage des Kopfes des Zugbolzens ausgebildet ist.
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Während der
in der EP-A-1 050 244 offenbarte Montageverbinder an derselben Beschränkung leidet
wie die oben beschriebenen Verbinder nach dem Stand der Technik
und keine Verbindung in Verlängerung
voneinander von Rohrabschnitten eines Gestells erlaubt, ist dieser
Nachteil bei dem in der US-A-5,556,218 offenbarten Verbinder eliminiert worden,
indem als Zuspannelement für
jeden der kegelstumpfförmigen
Blöcke
ein Zugbolzen verwendet wird, der in eine Seitenwand des entsprechenden hervorstehenden
Auslegers am Knotenkörper
des Verbinders hindurchdringt und die Längsachse des Auslegers zum
Eingriff mit dem kegelstumpfförmigen Block
in der Nähe
von einer gegenüberliegenden
Seitenwand des Auslegers kreuzt. Die Beseitigung des beschriebenen
Nachteils ist jedoch auf Kosten von derselben Unbequemlichkeit bei
der Anwendung erreicht worden, wie oben für die Verbindungsvorrichtung
der US-A-4,921,370 beschrieben ist, da der Kopf jedes Zugbolzens
zur Außenseite
des Knotenkörpers
in einer offenen Aussparung in der Seitenwand des hervorstehenden
Auslegers ragt, um sichtbar und von einem Zuspannwerkzeug zugänglich zu sein.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt der Zweck zugrunde, eine Verbindungsvorrichtung
zum lösbaren
Verbinden von Rohr- oder Stangengliedern in Verlängerung voneinander oder in
einem Winkel zueinander bereitzustellen, welche Vorrichtung nicht
an den Nachteilen der oben beschriebenen Verbindungsvorrichtungen
nach dem Stand der Technik leidet und eine stabile und zuverlässige Verbindung
sowie eine verhältnismäßig einfache
Demontage solcher Elemente gewährleistet.
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Zum
Erzielen dieses Zwecks ist die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung dadurch
gekennzeichnet, dass ein Haltemittel zum Festhalten des Zuspannelements
gegen Verschiebung in entgegengesetzten Axialrichtungen relativ
zum Dornelement vorgesehen ist.
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Dadurch
wird erreicht, dass der Kopf des Zuspannelements während des
Zuspannens in keine der axialen Richtungen versetzt werden kann,
weshalb der Kopf mittels eines Zuspannwerkzeuges in einem Winkel
bezüglich
der Axialrichtung des Zuspannelements vom Knotenkörper aus
angegriffen werden kann, und dass es immer einfach ist, den Kopf am
Zuspannelement zu lokalisieren. Die Verbindungsvorrichtung kann somit
vom Knotenkörper montiert
und demontiert werden, auch wenn zum Beispiel zwei Rohrabschnitte
in Verlängerung
voneinander verbunden sind, und ohne dass die Seitenwände der
Rohre oder des Knotenkörpers
mit Öffnungen oder
Aussparungen versehen werden müssen,
um einen Zugang für
ein Zuspannwerkzeug vorzusehen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
das Dornelement als ein sich verjüngendes Steckerelement und
das Einsatzelement als ein Buchsenelement mit einer zum Steckerelement
im Wesentlichen formschlüssigen
Höhlung
ausgebildet, wobei das Steckerelement mit einem Längskanal
zur Aufnahme des Zuspannelements versehen ist.
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Diese
Ausführungsform
ist vorteilhaft weiterentwickelt worden, wie in den abhängigen Ansprüchen 2 bis
6 und 10 bis 15 angegeben ist.
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Gemäß einer
anderen bevorzugten Ausführungsform
ist das Dornelement und das Einsatzelement als im Wesentlichen teilzylindrische
Schalenelemente mit längslaufenden
Randflächen
ausgebildet, die zur Bildung der zumindest teilweisen Keilform einen
Winkel (v) mit der Richtung der Erzeugenden des teilzylindrischen
Elements bilden. Dadurch wird insbesondere eine erheblich kostengünstigere
Herstellung ermöglicht,
da der davon ausragende Knotenkörper
und das Dornelement in einem einzigen Arbeitsvorgang hergestellt
werden können,
beispielsweise aus druckgegossenem Aluminium. Ferner ist die Verbindungsvorrichtung
als eine einstückige
Einheit lieferbar, wobei der Knotenkörper, das Dornelement und das
Einsatzelement gegenseitig verbunden sind.
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Diese
Ausführungsform
ist vorteilhaft weiterentwickelt worden, wie sich aus den abhängigen Ansprüchen 8 bis
15 ergibt.
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Dabei
ist insbesondere zu bemerken, dass eine besonders einfache Möglichkeit
für Demontage von
mittels der Verbindungsvorrichtung verbundenen Rohren erzielt werden
kann, auch wenn das Zugelement, wie im Anspruch 10 angegeben ist,
gegen Axialverschiebung in der Einsatzelement festgehalten ist,
indem dadurch eine einfache Zugfunktion bei Betätigung des Zuspannelements
erreicht wird.
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Die
Erfindung wird im nachfolgenden anhand von Ausführungsformen und unter Bezugnahme
auf die beiliegende Zeichnung näher
erläutert.
Es zeigen:
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1 einen
Längsschnitt
durch eine erste Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung,
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2 einen
Querschnitt der Verbindungsvorrichtung der 1,
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3 eine
Darstellung der Verbindungsvorrichtung der 1 vom Ende
gesehen,
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4 eine
mit einer Zuspannkomponente versehene Verbindungsvorrichtung,
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5a–c
Ausführungsformen
von erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtungen
für eine verschiedene
Anzahl von Rohrverbindungen in derselben Ebene,
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6 einen
schematischen Querschnitt einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden
von Rohren in zwei Ebenen,
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7 eine
perspektivische Darstellung einer Verbindungsvorrichtung zum Verbinden
von drei Rohrabschnitten,
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8 eine
perspektivische Darstellung der 7, wobei
Teile der Verbindungsvorrichtung entfernt worden sind,
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9 eine
perspektivische Darstellung einer Hälfte einer in den 7 und 8 gezeigten
Verbindungsvorrichtung,
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10 bis 15 eine
andere Ausführungsform
mit einem Knotenkörper
mit zugeordnetem Dornelement und einem Einsatzelement, gesehen bzw.
in einer Längsansicht,
im Querschnitt und von den einander zugewandten Seiten.
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Die 16 und 17 sind
Längsschnitte der
Ausführungsform
der 10 bis 15 in
zwei verschiedenen Zuspannstufen bezüglich des Dornelements und
des Einsatzelements,
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die 18 und 19 sind
Darstellungen gemäß den 10 und 22 einer alternativen Ausführungsform
eines Dornelements, und
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die 20 und 21 sind
bzw. ein Längsschnitt
und ein Querschnitt einer vorteilhaften Ausführungsform eines Knotenkörpers für eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung.
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Die
schematische Ausführungsform
einer in der 1 gezeigten Verbindungsvorrichtung 1 ist
in Verbindung mit einem einzelnen Rohrabschnitt 2 montiert
und umfasst einen Knotenkörper 3 mit
einem als Steckerelement 4 gebildeten integralen Dornelement,
welches im darge stellten montierten und zugespannten Zustand von
einem als ein gesondertes, formschlüssiges Buchsenelement 5 gebildeten
Einsatzelement umgeben ist, welches Buchsenelement bei Eingriff
mit einem sich axial erstreckenden Zuspannelement 6 mittels
eines im Buchsenelement 5 gelagerten Zugelements 7 gegen
das Steckerelement 4 gezogen und relativ zu diesem zugespannt werden
kann. An dem dem Knotenkörper 3 zugewandten
Ende ist das Zuspannelement 6 mit einem zum Eingriff mit
einem Zuspannwerkzeug angepassten Kopf 8 ausgebildet. In
einer in Einzelheiten nicht gezeigten Weise ist das Zuspannelement 6 drehbar gelagert,
ist aber in axialer Richtung im Knotenkörper 3 festgehalten.
Dies wird z.B. dadurch erreicht, dass der Kopf 8 des Zuspannelements 6 in
einer Höhlung im
Knotenkörper 3 aufgenommen
ist, welches zweistückig
sein kann, damit das Zuspannelement 6 eingelegt und der
Knotenkörper 3 gebaut
werden kann. Dadurch wird erreicht, das der Kopf 8 des
Zuspannelements 6 Anlageflächen in beiden axialen Richtungen
aufweist, und das Zuspannelement 6 somit in der Axialrichtung
festgehalten ist. Bei Drehen des Zuspannelements 6 bewegt
sich das Zugelement 7 und folglich das Steckerelement 5 in
der Axialrichtung, entweder auf das Steckerelement 4 zur
Expansion im Rohr 2 zu oder zum Lösen der Verbindung vom Steckerelement 4 weg.
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Im
Knotenkörper 3 ist
mindestens ein Kanal 9 ausgebildet, durch welchen ein Zuspannwerkzeug entlang
von einer geraden Linie durch den Knotenkörper 3 hindurch zum
Eingriff mit dem Kopf 8 des Zuspannelements 6 eingeführt werden
kann. Ein solcher Kanal kann entweder geschlossen sein, wie gezeigt,
oder er kann zu einer Oberfläche
des Knotenkörpers
hin offen sein. Dadurch wird ein einfacher Zugang für das Drehen
des Zuspannelements 6 erreicht, beispielsweise mittels
eines elektrischen Werkzeuges, welches im Wesentlichen die Montagearbeiten
erleichtert und die kosten reduziert. Ein geeignetes Zuspannelement
kann zum Beispiel ein Sechskantstiftschlüssel sein, welcher einen sicheren Eingriff
bei Winkeln von bis zu etwa 25° gewährleistet.
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Zwischen
dem Zugelement 7 und seiner Anlagefläche im Buchsenelement 5 kann
ein (nicht gezeigtes) Federelement eingelegt werden, zum Beispiel
eine Scheibenfeder; um die Zuspannung zwischen dem Zuspannelement 6 und
dem Zugelement 7 aufrechtzuerhalten, auch wenn sich das
Rohrglied 2 oder die Elemente 4 und 5 ein
wenig dehnen sollten. In dieser Weise wird der Bedarf eines Nachspannens
der Verbindungsvorrichtung 1 minimiert.
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Wie
im Querschnitt der 2 gezeigt ist, kann das Buchsenelement 5 auf
vier Segmente verteilt sein, um zu ermöglichen, dass es bei Zuspannen und
Anziehen des Steckerelements 4 frei expandieren kann. In
der gezeigten Ausführungsform
weist das Steckerelement 4 einen im Wesentlichen quadratischen
Querschnitt mit gerundeten Eckenflächen auf, welche Anlageflächen für entsprechende
Flächen
des Buchsenelements 5 bilden, wobei die Segmente des Buchsenelements 5 in
dieser Weise über die
entsprechenden vier Anlageflächen
des Steckerelements 4 gleiten. Die Anlageflächen des
Steckerelements 4 weisen vorteilhaft denselben Krümmungsradius über die
ganze Erstreckung des Stecker- und Buchsenelements
auf, welches während
des ganzen Zugvorgangs eine ebene Dehnung des Buchsenelements 5 zur
Innenseite des Rohrabschnitts 2 hin gewährleistet. Somit hat es sich
in der Praxis gezeigt, dass das Buchsenelement 5 während des
Zuspannvorgangs das Rohr 2 zur dichten Anlage am Knotenkörper 3 nach
vorne zieht, wonach das Buchsenelement 5 bei weiterem Zuspannen über das
Steckerelement 4 gleitet und im Rohrabschnitt 2 weiter
expandiert, um eine sichere Festhaltung des Rohrabschnitts 2 am
Buchsenelement 5 zu erreichen.
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Die
Aufteilung des Buchsenelements 5 in vier Segmente ist in ähnlicher
Weise in der Darstellung der 3 gezeigt.
Die vier Segmente können vorteilhaft
durch ein kleines Band, wie beispielsweise ein Gummiband, gegenseitig
verbunden werden, oder durch ein Scharnierelement, welches das Einsetzen
in einen Rohrabschnitt dadurch erleichtert, da die Rohrabschnitte
somit derart zusammengesetzt sind, dass sie den kleinstmöglichen
Platz aufnehmen.
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Bei
der Ausführungsform
der 4 ist die Verbindungsvorrichtung 1 mit
einem im Eingriff mit dem Kopf 8 des Zuspannelements 6 stehenden
Zuspannteil 10 versehen, was ein einfaches Zuspannen vom
Knotenkörper 3 aus
auf alternative Weise gewährleistet.
In dieser Ausführungsform
ist der Kopf 8 des Zuspannelements 6 als ein mit
einem konischen Getrieberad des Zuspannteils 10 in Eingriff
stehendes konisches Getrieberad ausgebildet, welches eine zur Rotationsachse
des Zuspannelements 6 senkrechte Rotationsachse aufweist.
An seinem anderen Ende kann das Zuspannteil 10 mit einem
Kopf für
das Zusammenwirken mit einem Zuspannwerkzeug ausgebildet sein. Dadurch
wird ein Zugang zum Zuspannen der Verbindungsvorrichtung in Fällen gesichert,
wo eine solche Zugänglichkeit
durch den Knotenkörper 3 hindurch
schwierig ist, was der Fall sein kann im Zusammenhang mit z.B. höhenjustierbaren
Tischen, z.B. mit teleskopischen Beinen, wobei ein Antriebs- oder Übertragungsmittel
für einen
Höheneinstellmechanismus
im Knotenkörper
vorhanden sein kann, wobei ein Zugang zum Zuspannelement 6 durch
den Knotenkörper 3 hindurch
schwierig sein kann.
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Wie
in der 4 gezeigt ist, kann das Zugelement 7 als
einen Kegelstumpf oder einen Pyramidenstumpf ausgebildet sein, was
gute Zugeigenschaften sichert. Da das hintere Ende des Buchsenelements 5 während des
Ziehens auf das Innere des Rohrabschnitts 2 zu gezwungen
wird, wird gewährleistet,
dass der Rohrabschnitt 2 die ganze Strecke nach vorne zum
Knotenkörper 3 hin
gezogen wird, wobei das Buchsenelement 5 gleichzeitig von
seinem hinteren Ende gut expandiert ist.
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Wie
früher
erwähnt,
kann der Knotenkörper 3 vorteilhaft
aus zwei Hälften
bestehen. Hälften
von Knotenkörpern 3 mit
einer wechselnden Anzahl von Rohrverbindungen und/oder Winkeln zwischen
den Verbindungen sind in den 5a–c gezeigt,
wobei die 5a einen Knotenkörper 3 mit
vier Beinen zeigt, die alle mit dem benachbarten Bein einen Winkel
von 90° bilden,
wobei es jedoch immer noch möglich
ist, durch Kanäle 9 im
Knotenkörper 3 mit
einem Zuspannwerkzeug einen Zugang zu erhalten. Die 5b zeigt
einen Knotenkörper 3 mit
drei Beinen, die relativ zu benachbarten Beinen einen Winkel von etwa
120° bilden,
wobei der Knotenkörper 3 ebenfalls mit
Kanälen
versehen ist, die einen Zugang für
ein Zuspannwerkzeug erlauben.
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Die 5c zeigt einen Knotenkörper 3 gemäß der 5a, jedoch mit nur drei Beinen. Wie sich aus
den Figuren ergibt, wird der Kopf des Zuspannelements 6 in
vielen Fällen
etwas außen
am durch eines der Beine des Knotenkörpers gebildeten Steckerelement
angeordnet sein, da der Angriffswinkel für das Zuspannwerkzeug dabei
reduziert wird, indem der Winkel, wie früher erwähnt, jedoch 25° nicht überschreiten
darf, und bevorzugt im Wesentlichen kleiner ist, um eine Handhabung
zu erleichtern. In Fällen,
wo der genannte Maximalwert fast erreicht ist, kann der Kanal vorteilhaft
mit einer kleinen Krümmung
versehen sein, so dass er in seinem letzten Teil in der Nähe vom Kopf 8 eine
im Wesentlichen axiale Richtung aufweist, was das Einführen des
Zuspannwerkzeugs in den Kopf 8 erleichtert.
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Das
Buchsenelement 5 kann entsprechend vorteilhaft aus zwei
oder mehreren Teilen hergestellt sein, da das Zugelement 7 in
eine Höhlung
in einem Teil eingesetzt und mit den anderen Teilen zur Bildung
eines kompletten Buchsenelements 5 zusammengesetzt werden
kann.
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Ein
Knotenkörper
zum Verbinden von Rohren in zwei Ebenen ist in der 6 dargestellt,
welche ein Querschnitt durch einen Knotenkörper 3 mit zwei Rohrverbindungen
in der Figurebene und einer dazu rechtwinkligen Rohrverbindung ist.
Ein Zuspannen von zwei Rohren erfolgt durch Kanäle 9 im Knotenkörper, wobei
das Zuspannen des dritten Rohrs, wie gezeigt, mittels eines mit
einem konischen Getrieberad im Eingriff mit einem nicht gezeigten
Zuspannelement versehenen Zuspannteils 10 erfolgen kann.
Wie sich aus der Figur ergibt, wird ein freier Bereich im Zentrum
des Knotenkörpers 3 erhalten,
was in vielen Fällen
vorteilhaft ist, zum Beispiel bei höhenjustierbaren Tischen, da
dadurch Platz für
durchgehende Antriebs- oder Übertragungsmittel
im Zentrum des Knotenkörpers
gewährleistet
wird. Dies kann alternativ durch die Verwendung eines an sich rohrförmigen Zuspannelements
erreicht werden.
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In
der 7 ist eine Verbindungsvorrichtung 1 zum
Verbinden dreier Rohrabschnitte gezeigt. Der Knotenkörper 3 umfasst
somit drei sich verjüngende Steckerelemente 4,
von denen nur eines sichtbar ist, während an den zwei verbleibenden
Steckerelementen Buchsenelemente 5 angeordnet sind. Das
Buchsenelement 5 setzt sich aus zwei Teilen 5a und 5b zusammen,
welche durch ein in einer Rille an der Oberfläche des Buchsenelements 5 angeordnetes Band,
z.B. ein Gummiband 11, festgehalten werden können. Das
Steckerelement 4 kann, wie gezeigt, mit einem nichtkreisförmigen Querschnitt
hergestellt sein.
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In
der 8 ist die gleiche Verbindungsvorrichtung 1 wie
die der 7 mit entfernten Teilen des Buchsenelements 5 gezeigt,
um die Positionierung des Zugelements im Buchsenelement 5 zu
zeigen. Gezeigt ist ferner die im Knotenkörper 3 gebildete Mündung des
Kanals 9, durch welche ein Zugang für das Einführen eines Zuspannwerkzeugs
an einem Ende des Zuspannelements 6 erhalten wird, wobei das
andere Ende des Zuspannelements vom Steckerelement 4 hervorsteht.
Für den
vertikal nach unten ragenden Verbindungszweig lässt sich ein rohrförmiges Zuspannelement
vorteilhaft verwenden, um Platz für ein durchgehendes Antriebs-
oder Übertragungsmittel
vorzusehen.
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In
der 9 ist die gleiche Verbindungsvorrichtung 1 wie
die der 7 und 8 gezeigt,
bei der die oberen Teile des Knotenkörpers 3 und die beiden
Steckerelemente 4 entfernt sind, wobei auch die Kanäle 9 im
Knotenkörper 3 sichtbar
sind. Wie gezeigt, ist das Zuspannelement 6 in einer Höhlung 6a im
Steckerelement 4 angeordnet, so dass es gegen Axialverschiebung
im Steckerelement 4 festgehalten ist. Der Kopf 8 am
Zuspannelement 6 ist in unmittelbarer Verlängerung
des Kanals 9 gelagert, so dass beim Einführen durch
die Kanäle 9 hindurch
ein Zuspannwerkzeug, beispielsweise wie oben beschrieben ausgebildet,
zum Eingriff mit dem Kopf 8 einfach gebracht werden kann.
An seinem anderen Ende steht das Zuspannelement 6 im Eingriff
mit dem Zugelement 7, welches im Buchsenelement 5 angeordnet
ist und einen nichtkreisförmigen
Querschnitt aufweist, so dass das Zugelement 7 relativ
zum Buchsenelement 5 drehfest festgehalten ist. Da das
Steckerelement 4 ebenfalls einen nichtkreisförmigen Querschnitt
aufweist, ist das Buchsenelement 5 relativ zum Steckerelement 4 drehfest
festgehalten.
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Bei
der in den 7 bis 9 gezeigten Ausführungsform
setzen sich die Buchsenelemente 5 aus vier Segmenten zusammen,
die Buchsenelemente können
jedoch alternativ mit z.B. zwei oder drei oder mehreren als vier
Segmenten und das Steckerelement mit einer entsprechenden Anzahl
von Anlageflächen
ausgebildet sein.
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Die
in den 1 bis 9 gezeigten Ausführungsformen
sind zum Verbinden von runden Rohren vorgesehen, welche häufig bevorzugt
sind, um eine optimale Drehmoment-Festigkeit eines fertiggestellten
Rohrgestells zu erreichen, die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung kann
aber beliebig alternativ für
Rohrabschnitte mit z.B. einem ovalen, flach-ovalen oder polygonalen
Querschnitt ausgebildet sein, wobei das Buchsenelement in solchen
Fällen
eine zur Innenkontur eines solchen Rohrabschnitts angepasste Außenkontur
aufweist.
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Ferner
ist die Anwendung von Verbindungsvorrichtungen nicht auf das Verbinden
von lediglich hohlen Rohrabschnitten beschränkt, sondern kann auch das
Verbinden von Stangenglidern oder Stangenabschnitten mit rohrförmigen Endstücken einbefassen.
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Da
bei der Verwendung der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
keine durchgehende Bohrungen in zu verbindenden Rohrabschnitten
nicht erforderlich sind, wird eine Schwächung der Festigkeit von solchen
Rohrabschnitten sowie jeglicher Bedarf nach einer Bearbeitung der
Rohrabschnitte vor dem Verbinden vermieden, und, zusätzlich zu
einer sehr einfachen Montage und Demontage, wird eine besonders
torsionssteife Verbindung erhalten. Beim Verbinden von Rohrabschnitten
mit im Wesentlichen kreisförmigem
Querschnitt kann es zur drehfesten Sicherung der Verbindungsvorrichtung
jedoch besonders vorteilhaft sein, jedes Rohrende mit einer Aussparung
oder Vertiefung zum Zusammenwirken mit einem Zapfen am Knotenkörper zu
versehen, um eine nicht verdrallte Errichtung des Rohrgestells zu gewährleisten.
Die Rohrabschnitte können
ferner mit Führungslöchern oder
Vertiefungen zur Montage z.B. einer Tischplatte versehen sein, um
eine ebene Montage zu sichern. Mittels der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
können
Rohrgestelle für
z.B. Tische oder dergleichen aufgebaut werden, welche vor der Montage
von anderen Elementen, wie beispielsweise einer Tischplatte, nivelliert
werden können,
so dass die auf das Rohrgestell während der Nivellierung einwirkende
Last minimiert wird.
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Praktisch
hat es sich als vorteilhaft erwiesen, im Wesentlichen runde Rohrabschnitte
zu verwenden, welche zum Erhalten einer guten drehfesten Sicherung
mit einer längslaufenden,
z.B. eingewalzten Rille versehen sein können. Bei einem Rohrdurchmesser
von beispielsweise 65 mm kann eine solche eingewalzte Rille mit
einer Tiefe von etwa 3,5 mm ausgebildet sein. Auf diese Weise wird
eine gute drehfeste Sicherung z.B. einer am Rohrabschnitt 2 befestigten
Tischplattenunterstützung
und gleichzeitig eine vorteilhafte drehfeste Sicherung des Buchsenelements 5 relativ
zum Rohrabschnitt 2 erreicht, indem das Buchsenelement 5 gegebenenfalls
mit einer entsprechenden Aussparung versehen ist.
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Ein
weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung
liegt daran, dass die im Knotenkörper
gebildeten Kanäle
zum Einführen
eines Zuspannwerkzeugs außerhalb
eines zentralen Bereichs positioniert werden können, beispielsweise dort,
wo axiale Linien der verbundenen Rohrstücke sich kreuzen, so dass dieser
Bereich frei gehalten wird, beispielsweise zum Einführen einer
Antriebswelle oder Antriebsspindel, wie es für höhenjustierbare Tische der Fall
sein kann.
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Bei
der Konstruktion eines Buchsenelements aus mehreren Segmenten wird
eine Verbindungsvorrichtung erhalten, welche sich zu Toleranzen
der zusammengesetzten Rohrabschnitte anpassen kann, indem die segmentierte
keilförmige
Konstruktion eine gleichmäßig verteilte
Expansion zum Innenseite des Rohrabschnitts über eine Strecke in diesem
gewährleistet
und gleichzeitig die Möglichkeit
für eine
vergrößerte oder
verminderte Expansion entsprechend Rohren mit geringfügig abwechselnden
Innendurchmessern bietet, was die Verwendung von kostengünstigen,
geschweißten
Rohren ermöglicht.
Alternativ kann das Buchsenelement, statt in gesonderten Abschnitten
aufgeteilt zu sein, als eine zusammenhängende Einheit mit Schlitzen
zur Bildung von Beinen ausgebildet sein, wenn eine volle Expansion über die
gesamte Länge
des Buchsenelements nicht erforderlich ist.
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Bei
der weiter bevorzugten, in den 10 bis 17 gezeigten
Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung 101 sind
sowohl das mit einem Knotenkörper 103 einstückig verbundene
hervorstehende Dornelement 104 als auch das zur Montage
in einem Rohrabschnitt 102 oder einem rohrförmigen Endabschnitt
eines Stan genglieds vorgesehene Einsatzelement 105 als
ein teilzylindrisches Schalenelement ausgebildet.
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Wie
die 10 bis 12 zeigen,
ist das Dornelement 104 somit als ein Schalenelement mit einer
im Wesentlichen semizylindrischen Wand 110 ausgebildet,
deren längslaufende
Randflächen 111 und 112 jedoch
zur Bildung einer teilweisen Keilform einen scharfen Keilwinkel
v mit der Richtung der Erzeugenden des übrigens semizylindrischen Schalenelements
bilden, welche durch die in der axialen Schnittdarstellung der 10 und
im Querschnitt der 11 gezeigte Bodenlinie 113 definiert
ist.
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Die
Größe des Keilwinkels
v definiert sich im Wesentlichen durch Form, Dimensionen und Toleranzen
der mittels der Verbindungsvorrichtung zu verbindenden Rohrabschnitte
sowie die gewünschte
Zuspannkraft und damit den Expansionsgrad für das Dornelement 104 und
das Einsatzelement 105 von einem kleinsten Durchmesser,
der ein unbeschwertes Einführen
der verbundenen Elemente in einen Rohrabschnitt erlaubt, bis zu
einem maximalen Durchmesser der verbundenen Elemente in angezogener,
zugespannter Stellung mit den Außenseiten der teilzylindrischen
Wände der
Elemente oder Teile davon in stabiler Druckanlage an der Wandinnenseite
des Rohrabschnitts. Der Keilwinkel v kann typischerweise im Winkelbereich
von 3–15°, z.B. 6°, liegen.
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Wie
oben erwähnt,
kann die teilzylindrische Wand 110 des Dornelements 104 vorteilhaft
einstückig
mit dem Knotenkörper 103 der
Verbindungsvorrichtung 101 als eine aus z.B. aus druckgegossenem Aluminium
hergestellte Baugruppe ausgebildet sein.
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Am Übergang
zwischen dem Knotenkörper 103 und
der teilzylindrischen Wand 110 und im Wesentlichen mitten
durch die durch die Wand 110 definierte, wannenförmige Höhlung hindurch
ist ein Übergangsstück in der
Form eines aufrechten, hervorstehenden Blocks 114 ausgebildet,
in dessen oberen Seite eine Aussparung 115 zur Aufnahme
eines Kopfes eines in den 10 bis 12 nicht
gezeigten Zuspannbolzens vorgesehen ist, so dass der Bolzen erfindungsgemäß gegen
Axialverschiebung relativ zum Dornelement 104 festgehalten
ist. Zum Verbinden mit einem vertikalen Tragelement, z.B. einem
Tischbein oder ei ner Säule,
kann der Knotenkörper 103 mit
einer nach unten gerichteten konischen Bohrung 122 zum
Zusammenwirken mit einem Druckzapfen 123 am oberen Ende
des Tragelements ausgebildet sein, wie die 16 und 17 zeigen.
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Entsprechend
dieser Ausführungsform
des Dornelements 104 ist auch das Einsatzelement 105, wie
die 13 bis 15 zeigen,
als ein Schalenelement mit einer im Wesentlichen semizylindrischen, durch
längslaufende
Randflächen 117 und 118 definierten
Wand 116 ausgestaltet, die mit der durch die Bodenlinie 119 in
der axialen Schnittdarstellung der 13 und
im Querschnitt der 14 definierten Richtung der
Erzeugenden der teilzylindrischen Wand 116 einen Keilwinkel
v' bildet, die bevorzugt dieselbe
Größe wie der
Keilwinkel v des Dornelements 104, d.h. beispielsweise
im Winkelbereich 3–15°, bevorzugt
6°, aufweist.
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Wie
sich aus den 13 und 14 am deutlichsten
ergibt, ist das Einsatzelement 105 in der durch die teilzylindrische
Wand 116 definierten, wannenförmigen Höhlung mit einem Zugelement
in der Form eines vom oberen Ende der Innenseite der teilzylindrischen
Wand 116 nach unten ragenden Flansches oder Ribbenelements 107 versehen,
welcher Flansch oder welches Ribbenelement 107 mit einer Gewindebohrung
zum Eingriff mit einem in der Form eines Zuspannbolzens 106 ausgebildeten
Zuspannmittel versehen ist.
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Wie
sich aus der axialen Schnittdarstellung der 13 am
besten ergibt, bildet der Flansch oder das Ribbenelement 107 einen
im Wesentlichen geraden Winkel mit den in einer gemeinsamen Ebene
befindlichen parallelen Randflächen 117 und 118,
so dass der Zuspannbolzen 106 in montierter Stellung im
Wesentlichen parallel zur durch die Randflächen 117 und 118 definierten
Ebene ausgerichtet sein wird.
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Im
Gegensatz zu der in den 1 bis 9 gezeigten
Ausbildung des Dornelements und des Einsatzelements der Verbindungsvorrichtung
als eigentliches Stecker- und Buchsenelement bewirkt die Ausgestaltung
der beiden Elemente als teilzylindrische Schalenelemente in der
Ausführungsform
der 10 bis 15, dass
das Dornelement 104 und das Einsatzelement 105 in
verbundenem Zustand, wie die 16 und 17 zeigen,
mit den Randflächen 111, 112 und 117, 118 in
gegenseitigem Kontakt angeordnet werden, so das die im Wesentlichen
semizylindrischen Wände 110 und 116 insgesamt
ein im Wesentlichen vollzylindrisches Expansionselement definieren,
dessen Durchmesser zwischen einem zum unbehinderten Einführen in
einen Rohrabschnitt 102 vorgesehenen Minimumdurchmesser
und einem zur Erzeugung eines soliden Reibungssitzes für ein sicheres
Festhalten des Rohrabschnitts vorgesehenen Maximumdurchmesser wechseln
kann.
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Die
axialen Schnittdarstellungen der 16 und 17 zeigen
die verbundenen Dorn- und Einsatzelemente 104 und 105 in
einer Einführungsstellung
entsprechend dem genannten Minimumdurchmesser und einer fast völlig angezogenen
Expansionsstellung.
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Wie
erwähnt,
im Vergleich zu den Ausführungsformen
der 1 bis 9, bietet die Ausführungsform
der 10 bis 17 insbesondere
die Möglichkeit,
die Herstellung kostengünstiger
zu machen. Ferner wird der praktische Vorteil erhalten, dass ein
in Segmente aufgeteiltes Einsatzelement vermieden wird, so dass
die Verbindungsvorrichtung mit dem Knotenkörper und dem damit einstückig verbundenen
Dornelement sowie das Einsatzelement als eine einzige zusammenhängende Einheit
beim Platzieren des Kopfes 108 des Zuspannbolzens 106 in
der Aussparung 115 des Dornelements lieferbar ist.
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Wie
sich aus den 16 und 17 ergibt, ermöglicht auch
die hier gezeigte Ausführungsform, wie
ebenfalls in der 5 gezeigt, dass Kanäle 109, die
im Knotenkörper 103 zum
Einführen
eines Zuspannwerkzeugs zum Eingriff mit dem Kopf 106 des Zuspannbolzens
außerhalb
eines zentralen Bereichs des Knotenkörpers positioniert werden können, welcher
hierdurch zum Hindurchführen
z.B. einer Antriebswelle oder Antriebsspindel 121 für einen
nicht gezeigten höhenjustierbaren
Mechanismus für
eine Tischkonstruktion mit einer höhenjustierbaren Tischplatte 122 freigehalten
wird.
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Statt
als einen vorwiegend massiven Körper ausgebildet
zu sein, wie gezeigt und beschrieben ist, in welchem die erforderlichen
Einleitungskanäle
vorgesehen sind, kann der Knotenkörper alternativ als einen im
Wesentlichen hohlen Schalenkörper
mit einer inneren Höhlung ausgebildet
sein, die beispielsweise zur Aufnahme von betrieblichen Funktionskomponenten,
wie beispielsweise einem Antriebsmotor und/oder einer Transmission
für einen
höhenjustierbaren
Tischrahmen, verwendet werden kann.
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Die 18 und 19 zeigen
eine axiale Darstellung bzw. eine Schnittdarstellung einer alternativen
Ausführungsform
eines Dornelements 204 der Ausführungsform der 10 bis 17.
Das Dornelement ist dabei mit einem verschlossenen Querschnittsprofil
versehen, welches durch eine teilzylindrische untere Wand 210,
welche sich in diesem Fall über
eine Bogenlänge
von unter 180°,
z.B. 120°, erstreckt,
und eine obere Wand 220 mit einem im Wesentlichen trapezförmigen Querschnittsprofil
abgegrenzt ist, in dessen oberen Wand eine Vertiefung 221 jedoch
vorgesehen ist, um für
den nicht gezeigten Zuspannbolzen Platz zu geben. Die obere Wand 220 ist
durch schulterartige Aussparungsflächen 211 und 212 mit
der teilzylindrischen unteren Wand 210 verbunden, welche
mit der durch die Bodenlinie 213 der unteren Wand 220 definierten
Richtung der Erzeugenden einen dem Keilwinkel v des Dornelements
der 10 bis 12 entsprechenden
Keilwinkel v bildet.
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Im
Vergleich zur Ausführungsform
der 10 bis 12 weist
das Dornelement 205 der 18 und 19 eine
erhöhte
Festigkeit und somit eine erhöhte
Widerstandsfähigkeit
gegen Verformungskräfte
auf, welche im Zusammenhang mit der durch Ziehen eines in den 13 bis 15 gezeigten
Einsatzelements verursachten Expansion entstehen kann.
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Im
Zusammenhang mit der in den 20 und 21 gezeigten
Verbindungsvorrichtung sind das Dornelement 104' und das Einsatzelement 105' im Wesentlichen
in der gleichen Weise wie das Dornelement und das Einsatzelement
der Ausführungsform
der 10 bis 17 ausgestaltet,
während der
Knotenkörper 303 im
Wesentlichen als einen polygonalen, z.B. achteckigen Zapfen 322 ausgebildet ist,
welcher durch ein im Wesentlichen kreisförmiges, scheibenförmiges Übergangsstück 323 mit
einem Durchmesser, der den zu verbindenden Rohrabschnitten entspricht,
mit dem Dornelement 104' verbunden
ist. Der polygonale, z.B. achteckige Zapfen 322 ist zur
formschlüssigen
und drehfesten Fest haltung in einer entsprechenden polygonalen,
z.B. achteckigen Bohrung 324 in einem Montageelement 325 ausgebildet,
welches zur Montage am oberen Ende eines nicht gezeigten vertikalen
Tragelements, z.B. eines Beines oder einer Tragsäule in einer höhenjustierbaren
Tischkonstruktion, gebildet ist.
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Der
achteckige Zapfen 322 ist mit einem inneren Sackloch 326 eines
polygonalen, z.B. achteckigen, Querschnitts versehen, wobei die
Festhaltung des Zapfens 322 in der Bohrung 324 mittels
eines von der gegenüberliegenden
Seite der Bohrung 324 eingesezten Sicherungsstopfens 327 gesichert werden
kann, indem der genannte Stopfen zur formschlüssigen und drehfesten Festhaltung
in der Bohrung 324 bzw. im Sackloch 326 mit zwei
stufenweise reduzierten Abschnitten 328 und 329 mit
polygonalem, z.B. achteckigem Querschnitt versehen ist. Um die Verbindung
des Stopfens 327 mit dem Knotenkörper 303 zu sichern,
wird ein Bolzen 330 verwendet, welcher durch den Sicherungsstopfen 327 und
das Übergangsstück 323 des
Knotenkörpers 303 zum Einschrauben
in eine Gewindebohrung 331 am Ende des Dornelements 104' oder einer
an diesem befestigten Nut hindurchgeführt wird. Die Verbindungsvorrichtung
mit dem Dorn- und Einsatzelement 104' und 105', dem Knotenkörper 303 mit dem Zapfen 322 und dem
Sicherungsstopfen 327 kann auf diese Weise als eine einzige
zusammenhängende
Einheit geliefert werden.
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Wie
sich aus der Schnittdarstellung der 21 am
deutlichsten ergibt, kann das Montageelement 325, wie oben
beschrieben, zur Führung
eines Zuspannwerkzeugs zum Eingriff mit dem Zuspannbolzen 106' der Verbindungsvorrichtung
am oben mit einem offenen Kanal 309 versehen sein.
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Obwohl
die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung
vorteilhaft auch zum Verbinden von Rohrabschnitten mit einem nichtkreisförmigen Querschnitt,
beispielsweise einem ovalen, flachovalen oder polygonalen Querschnitt,
verwendbar ist, ist sie zum Verbinden von runden Rohrabschnitten
besonders gut geeignet, welche Rohren mit anderen geometrischen
Querschnittsformen im Hinblick auf Kraft- und Momentübertragung
bei weitem überlegen
sind.
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Die
vorliegende Erfindung sieht eine Verbindungsvorrichtung vor, die
zur Herstellung von durch Rohrabschnitte oder Stangenglieder aufgebauten Rahmenkonstruktionen,
wie beispielsweise Rohrgestellen oder Tischen, Stuhlsitzen oder
dergleichen, besonders gut geeignet ist, indem durch die Verbindungsvorrichtung
eine stabile und zuverlässige
Befestigung von Rohrabschnitten am Knotenkörper der Verbindungsvorrichtung
gleichzeitig mit einer optimalen Torsionsfestigkeit erhalten wird,
die von Durchbrüchen
der Rohrwände
nicht geschwächt
wird. Auf diese Weise werden bekannte Probleme bei der Nivellierung
eines Gestells auf einem unebenen Untergrund beseitigt, indem eine
weniger torsionssteife Ausbildung eine Verdrehung der Rahmenstruktur verursachen
und somit die Nivellierung erschweren kann. Wenn ein Rahmengestell
nicht korrekt nivelliert ist, besteht die Gefahr, dass Spannungen
in der Rahmenstruktur entstehen. Bei z.B. einem höhenjustierbaren
Tisch kann eine nur kleine Verdrehung der Rahmenstruktur eine im
Wesentlichen erhöhte
Reibung der Höheneinstellungsfunktion
verursachen.