DE7507260U - Aus mindestens zwei teilkoerpern zusammengesetzter koerper - Google Patents

Description

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Dipl.-In,. K. GUNSCHMANN *·■ ^: ' · ' ^: 8i.in«tortrt«B. 10

Dr.r.r._n.l. W. KÖRBER * ^m) "" "

Dipl.-Ing. J. SCHMIDT-EVERS PATENTANWÄLTE

7. März 1975

Dr. Helmar Nähr

855 Neustadt/Aisch
NUrnbergerstraße 54

Gebrauchsmusteranmeldung

Aus_mindestens zwei Teilkörgern zusammengesetzter_Körger —

Das Hauptpatent 2 027 937 betrifft einen aus mindestens zwei Teilkörpern, beispielsweise aus Profilschienen, zusammengesetzter Körper, mit zwischen den Teilkörpern angeordneten Verbindungsprofilschienen, die - im Querschnitt gesehen - zwei Endverdickungen aufweisen, welche in hinterschnittene Nuten der Teilkörper mit Spiel eingeschoben sind, mit einem zwischen den 'Teilkörpern eingeschlossenen Hohlraum, welcher mit einer einen Expansionsdruck ausübenden Füllmasse gefüllt ist, wodurch die Verbindungsprofilschienen auf Zug beansprucht werden, und mit im wesentlichen senkrecht zur Zugrichtung verlaufenden Anschlagflächen an den Endverdickungen, die zur Anlage an den Nutenhinterschneidungen bestimmt sind,

Derartige zusammengesetzte Körper werden vorzugsweise für Rahmen von Türen und Fenstern verwendet. Die beiden Teilkörper bestehen dabei aus Metallprofilschienen; die Verbindungsprofilschienen bestehen aus Isoliermaterial.

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Als Füllmasse wird normalerweise ein flüssiges Ausgangsprodukt verwendet, das durch Aktivierung aufschäumbar ist und dabei einen Expansionsdruck erzeugt. Ein solcher zusammengesetzter Körper ist ein stabiles Gebilde und hat den Vorzug, daß die beiden Metallprofilschienen ausserordentlich gut gegeneinander isoliert sind.

Eine häufig verwendete und bekannte Profilform für die Verbindungsprofilschienen besteht aus einem Schaftteil, der an seinen beiden Enden rechtwinklig zu einer Seite abgewinkelte Halteschenkel aufweist. Dieses Profil wird als U-Profil bezeichnet. Eine modifizierte Form ist das E-Profil, bei dem in der Mitte des Schaftteiles noch eine Nase vorgesehen ist. Die Kalteschenkel weisen senkrecht zur Zugrichtung verlaufende Anschlr ^-flächen auf, welche zur Anlage an den Hinterschneidungen der Nuten bestimmt sind.

Bei Verwendung derartiger Profilformen für die Verbindungsprofil schienen tiitfc jedoch das nachfolgend erläuterte Problem auf: Das Isoliermaterial, vorzugsweise Hartkunststoff, hat eine hohe Zugfestigkeit, aber eine geringe Biegefestigkeit. Wird die Verbindungsprofilschiene z.B. zur den Verglasungsdruck belastet, dann reißt nicht der Schaftteil, sondern die Halteschenkel biegen sich auf und rutschen aus den hinterschnittenen Nuten der Teilkörper heraus. Bereits vor dem Herausrutschen ergibt sich eine Abstandsänderung der Teilkörper und damit eine unerwünschte Maßänderung des zusammengesetzten Körpers.

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£iii3 scharfkantige Ausführung der Hohlkehlen an den Verbinciungsprofilschienen und der darin eingreifenden I'Ictr.llkanten am Nutenhsls der Teilkürper brjrgt keine Abhilfe, weil dann eine Kerbwirkung eintritt und die Verbindungsprofilschienen schon lange vor Erreichen der Zugfestigkeitsgrenze reißen.

Man hat deshalb versucht, das geschilderte Problem durch Verwendung von Verbindungsprofilschienen mit Doppel-T~Profil zu lösen. Der Grundgedanke hierbei ist, daß ein Aufbiegen durch gleichzeitige Belastung beider Schenkel an jedem Ende des Schaftteiles vermieden werden kenn. Ein Nachteil dieser Profilform ist jedoch ein grosser Platzbedarf für die die Enden der Verbindungsprofilschienen beidseitig umgreifenden Profilstege an den Teilkörpern, was bei den oft schmalen Fensterprofilen zu Schwierigkeiten führt. Ein weiterer Nachteil ist, daß mit den die hinterschnittenen Nuten einfassenden Profilstegen an den Teilkürpern in geringer Entfernung relativ große Metallflächen einander gegenüberstehen, wodurch die Wärmedämmung verschlechtert wird.

Ein dritter Nachteil ist, daß der in dem Hohlraum v/irkende Expansionsdruck der aufschäumenden Füllmasse die Profilschienen nach aussen drückt, so daß nur die äußeren Halteschenkel voll aufliegen, während die inneren nur am äußersten Ende aufrasten und die Kraftverteilung nicht, wie angestrebt, symmetrisch ist. Dies wiederum kann je nach der Größe des Spieles, welches die Halteschenkel der Verbindungsprofilschienen in den hinterschnittenen Nuten haben, zum Auftreten von Kippkräften

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und damit zu einer Schrägstellung der Verbindungsprofilschienen führen. Letzeres hat einen unerwünschten seitlichen Versatz der Teilkörper zur Folge.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den bekannten zusammengesetzten Körper dahingehend zu verbessern, daß sich der Abstand der Teilkörper durch eine hohe Maßgenauigkeit auszeichnet und ein seitlicher Versatz der Teilkörper weitgehend ausgeschlossen ist.

Die Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Endverdickungen im Bereich des Nutenhalses keilförmig erweitern und so dimensioniert sind, daß sie mit Paß- oder Preßsitz am Rand des Nutenhalses anliegen, wenn die in wesentlichen senkrecht zur Zugrichtung verlaufenden Anschlagflächen infolge der Zugkraft an den Nutenhinterschneidungen zur Anlage kommen.

Der erfindungsgemäßen Lösung liegt der Gedanke zugrunde, daß die keilförmige Erweiterung im Bereich des Nutenhalses ein Spiel in diesem Bereich ausschließen soll, so daß mit Sicherheit ein Eingreifen der Metallkante am Rand des Nutenhalses in.die entsprechende Hohlkehle an der Verbindungsprofilschiene, d.h. an der Stelle, wo die sich im wesentlichen senkrecht zur Zugrichtung erstreckende Anschlagfläche von dem Schaftteil ausgeht, gewährleistet ist.

Durch die mittels der Konizität erzielte Einspannung kann man auf die scharfkantige Ausbiliung der Hohlkehle

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und der Metallkante am Nutenhals verzichten. Man kann statt dessen die Hohlkehle und die Metallkante materiälgerecht abrunden, was zur Verhinderung von Spannungsrissen durch Kerbwirkung führt.

Die spielfreie Einspannung am Nutenhals gewährleistet ausserdem eine Krafteinleitung nahe der Achse des Schaftteiles, wodurch ein Aufbiegen der Halteschenkel wirksam verhindert wird. Ausserdem nehmen die konischen Flächen der Endverdickungen infolge der Schaumverklebung nicht nur seitliche, sondern auch in Zugrichtung wirkende Kräfte auf, wodurch eine symmetrische Krafteinleitung in den Schaftteil erreicht wird, wenn sich die konischen Flächen und die im wesentlichen senkrecht zur Zugachse verlaufenden Anschlagflächen auf gegenüberliegenden Seiten des Schaftteiles befinden.

Die Festigkeit einer solchen Verbindung nähert sich damit der Zugfestigkeit des Schaftteiles und ist damit mehrfach höher als eine auf Biegesteifigkeit beruhende Verbindung. Es ist dadurch möglich, die Wandstärke des Schaftteiles zu vermindern wodurch die Krafteinleitung in das Schaftteil wieder näher an dessen Achse erfolgt und eine mögliche Asymmetrie abgeschwächt wird.

Eine praktische Ausführungsform eines zusammengesetzten Körpers, bei dem die Verbindungsprofilschienen - im Querschnitt gesehen - aus einem Schaftteil bestehen, der an mindestens einem seiner beiden Enden einen etwa rechtwinklig zu einer Seite abgewinkelten Halteschenkel aufweist kann unter Anwendung der erfinungsgemäßen Lösung darin bestehen, daß der Schaftteil an der dem Halteschenkel

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gegenüberliegenden Seite eine zur Zugrichtung schräge und gegen das Ende vom Schaftteil weggerichtete Anschlagfläche aufweist. Zweckmäßigerweise sorgt man in diesem Falle ferner dafür, daß die betreffende hinterschnittene Nute eine der schräagen Anschlagfläche am Schaftteil entsprechende schräge Gegenfläche aufweist.

Die zuletzt beschriebene praktische Ausführungsform zeichnet sich durch Material- und Platzersparnis aus. Da die schräge Anschlagfläche und die senkrecht zur Zugrichtung verlaufende Anschlagfläche an der Endverdickung an gegenüberliegenden Seiten des Schaftteiles befinden, wird hier die oben bereits angedeutete weitgehend symmetrische Krafteinleitung gewährleistet. Der angestrebte Effekt tritt hier nahezu ideal auf, da die schräge Ailagefläche bei Auftreten der Schubkraft die Hohlkehle auf die Metallkante des Nutenhalses preßt.

Gemäß einer anderen praktischen Ausführungsform kann auch auf der Seite des Schaftteiles, zu welcher sich der Halteschenkel erstreckt, eine schräge Anschlagfläche vorgesehen werden, welche dann zwischen der im wesentlichen senkrecht zur Zugrichtung verlaufenden Anschlagfläche an dem Halteschenkel und dem Schaftteil verläuft. Auch hier ist es zweckmäßig, die betreffende hinterschnittene Nut für jede schräge Anschlagfläche an dem Schaftteil mit einer entsprechenden schrägen Gegenfläche zu versehen.

Der Keilwinkel kann zwischen 10 Grad und 45 Grad, vorzugsweise zwischen 15 Grad und 25 Grad liegen. Er sollte so gewählt sein, daß der Expansionsdruck der aufschäumenden Füllmasse in einen etwa ?. bis 4-fach vergrößerten Seiten-

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schub umgesetzt wird. Wenn nun, wie bekannt, die hinterschnittene Nuten von Profilstegen an den Teilkörpern gebildet sind, so können die Profilstege gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung so diir^nsioniert werden, daß sie durch den zuletzt erwähnten oeitenschub zu einem elastischen Nachgeben veranlaßt werden. Dadurch braucht nur bezüglich des Abstandes der sich im wesentlichen senkrecht zur Zugrichtung erstreckenden Anschlagflechen der Verbindungsprofilschienen eine relativ hohe Maßgenauigkeit eingehalten zu werden, während für die Maßgenauigkeit der übrigen Abmessungen der hinterschnittenen Nuten und der Verbindungsprofilschienen die üblichen Fertigungstoleranzen ausreichen. In der Praxis führt man den Nutenhals einfach etwas zu schmal aus und fängt diesen Fehler durch das elastische Nachgeben der die hinterschnittenen Nuten begrenzenden Metallprofilstege an den Teilkörpern auf. Dies wäre wegen der einzuhaltenden Maßgenauigkeit des zusammengesetzten Körpers nicht möglich, wenn der konisch Teil der Endverdickungen allein für den Anschlag zuständig wäre, d.h. wenn nicht die Maßgenauigkeit durch die im wesentlichen rechtw'.i^idig zur Zugkraft verlaufenden Anschlagflächen gewährleistet werden würde. Hinzu kommt, daß sich in der Praxis konische Flächen schwieriger tolerieren lassen.als die rechtwinklig zur Zugachse verlaufenden Flächen.

Ausführungsbeispiele des Standes der Technik und der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung beschrieben.

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Es zeigen:

Fig. I einen Schnitt durch einen einen FensterflügelscherJkel bildenden zusammengesetzten Körper, wobei die Verbindungsprofilschienen U-Profil haben;

Fig. 2 einen Schnitt wie Fig. 1, wobei jedoch die Verbindungsprofilschienen Doppel-T-Profil haben;

Fig. 3 einen Schnitt wie Fig. 1 mit zwei Ausführungsformen und zwei erfindungsgemäß geformten Verbindungsprofilschienen und hinterschnittene Nuten.

Der in Fig. 1 dsrgestellte zusammengesetzte Körper ist ein Schnitt durch einen Fensterflügel. Der Körper besteht aus zwei Ketallprofilschienen 1 und 2, die mit hinterschnittenen Riten 5 versehen sind. In die. hinterschnittene Nuten 5 sind aus Hartkunststoff bestehende Verbindungsprofilschienen eingeschoben, die aus einem Schaftteil 3 und rechtwinklig abgewinkelten Halteschenkeln 9 bestehen. Die Halteschenkel 9 sind mit Anschlagflächen versehen, welche auf den Kintersehneidungen 8 der Nuten aufliegen. Zwischen den Teilkörpern 1 und 2 sowie den Verbindungsprofilschienen ist ein Hohlraum 4 eingeschlossen, der mit einer aufschäumbaren Füllmasse gefüllt ist, die einen Sxpansionsdruck ausübt. Infolge dieses Expansionsdruckes wird auf die Verbindungsprofilschienen ein Zug ausgeübt .

Da die Biegesteifigkeit des Hartkunststoffes, aus dem die Verbindungsprofilschionen bestehen, geringer als die Zufestigkeit ist, biegen sich die Halteschenkel 9 bei

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größerer Zubelastung auf, wodurch sich der geplante Abstand der Teilkörper 1,2 in unerwünschter Weise verändert.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 bestehen die Verbindungsprofilschienen aus einem Schaftteil 13 und quer dazu angeordneten Halteschenkeln 19. Die Halteschenkel 19 werden mit Spiel in die hinterschnlttenen Nuten 15 eingeschoben. Nachteilig ist bei dieser Ausführungsform, daß sich mit den Profilstegen 18 relativ große Metallflächen mit einem verhältnismäßig geringen Abstand gegenüberstehen, wodurch die Wärmedeämmung beeinträchtigt wird. Hinzu kommt, daß die Halteschenkel unsymmetrische belastet werden, weil die Schaummasse die Verbindungsprofilschienen nach aussen zu drücken sucht. Dadurch können Kippkräfte auftreten, die eine Schrägstellung der Verbindungsprofilschienen bewirken. Dieses wiederum hat zur Folge, daß die Metallprofilschienen 1,2 nicht genau fluchtend übereinanderliegen, sondern sich in unerwünschter Weise seitlich gegeneinander verschieben»

In Fig. 3 ist links eine erste Ausführungsform für eine erfindungsgemäße Verbindungsprofilschiene gezeigt. Diese besteht aus einem Schaftteil 23 mit zwei zur gleichen Seite rechtwinklig abgeknickten Haiteschenkeln 29. Jedem Halteschenkel 29 gegenüberliegend befindet sich eine schräg zur Zugrichtung verlaufende Anschlagfläche 26.

Die hinterschnitt ^>nen Nuten sind von Profilstegen 28 gebildet. An den linken Profilstegen sind Hinterschneidungsflächen 21 vorgesehen, auf welche sich die Anschlagflächen

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22 auflegen sollen. Die rechtenProfilstege verlaufen schräg zur Zugrichtung und weisen schräge Gegenflächen 24 für die Anschlagflachen 26 auf. Der Keilwinkel der schrägen Flächen 24 und 26 ist c?< . Wenn infolge des Expansionsdruckes der Füllmasse oder des Verglasungsdruckes auf die VerMndungsprofilschiene ein Zug ausgeübt v/ird, so legen sich die schrägen Anschlagflachen

26 gegen die entsprechenden Gegenflächen 24 und drücken den Schaftteil 23 nach links. Dabei wird die Hohlkehle

27 auf die entsprechende Kante des Metallsteges 28 am Nutenhals gedrückt. Wenn die Anschlagfläche 22 auf der Hinterschneidungsfläche 21 aufliegt, so sitzt der konische Bereich der Verbindungsprofilschiene mit Paßodsr Preßsitz im Bereich des Nutenhalses zwischen den Profilstegen 28.

Bei der rechts in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform besteht die Verbindungsprofilschie·"^ aus einem Schaftteil 33 mit zwei sich beidseitig erstreckenden Halteschenkeln 39. Die Halteschenkel 39 sitzen mit Spiel in den hinterschnittenen Nuten 35, welche von den Profilstegen 38 eingefaßt werden. An den Halteschenkeln 39 befinden sich im wesentlichen senkrecht zur Zugrichtung verlaufende Anschlagflächen 32, welche auf den Nutenhinterschneidungen 31 aufliegen. Zwischen den Anschlagflächen 32 und dem Schaftteil 33 erstrecken sich schräg zur Zugrichtung verlaufende Anschlagflächen 36. Der Konuswinkel c< und die Abmessungen des konischen Bereiches sind so gewählt, daß im Bereich des Nutenhalses ein Paß- oder Preßsitz auftritt, wenn die rechtwinklig zur Zugachse verlaufenden Anschlagflächen 32 auf den Nutenhinterschneidungen 31 aufliegen. Dadurch wird in jedem

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Falle eine Justierung gegen Schrägstellung des Verbindungsprofiles gewährleistet und ausserdem sichergestellt, daß die entsprechende Kante des Stegprofiles 38 im Bereich des Nutenhalses in die Hohlkehle 37 eingreift.

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Claims (7)

I I t I 1(1 Ansprüche

1) Aus mindestens zwei Teilkörpern, beispielsweise aus Profilschienen zusammengesetzter Körper, mit zwischen den Teilkörpern angeordneten Verbindungsprofilschienen, die - im Querschnitt gesehen - zwei Endverdickungen aufweisen, welche in hinterschnittene Nuten der Teilkörper mit Spiel eingeschoben sind, mit einem zwischen den Teilkörpern eingeschlossenen Hohlraum, welcher mit einer einen Expansionsdruck ausübenden Füllmasse gefüllt ist, wodurch die Verbindungsprofilschienen auf Zug beansprucht werden, und nit im wesentlichen senkrecht zur Zugrichtung verlaufenden Anschlagflächen an den Endverdickungen, die zur Anlage an der. Nutenhinterschneidungen bestimmt sind, nach Patent 2 027 937, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Endverdickungen im Bereich des Nutenhalses keilförmig erweitern und so dimensionsiert sind, daß sie mit Paßoder Preßsitz am Rand des Nutenhalses anliegen, wenn die im wesentlichen senkrecht zur Zugrichtung verlaufenden Anschlagflächen (22,32) infolge der Zugkraft an den Nutenhinterschneidungen (21,31) zur Anlage kommen.

2) Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 1, bei dem die Verbindungsprofilschienen - im Querschnitt gesehen aus einem Schaftteil bestehen, der an mindestens einem "einer beiden Enden einen etwa rechtwinklig zu einer Seite abgewinkelten Halteschenkel aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaftteil (23) an der dem Halteschenkel (29) gegenüberliegenden Seite eine zur Zugrichtung schräge

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und gegen das 3nde vom Schaftteil (23) v/eggerichtete Anschlagfläche (26) aufweist.

3) Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende hinterschnittene Nute (25) eine der schrägen Anschlagfläche (26) am Schaftteil (23) entsprechende schräge Geger-fLäche (24) aufweist.

4) Zusammengesetzter Körper, nach Anspruch 1, bei c'-era die Verbindungsprofilschienen - im Querschnitt gesehen aus einem Schaftteil bestehen, der an mindestens einem seiner beiden Enden mindestens an einer Seite einen etwa rechtwinklig abgev/inkelten Halteschenkel auf v/eist, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen jedem Halteschenkel (39) und dem Schaftteil (33) eine zur Zugrichtung schräge Anschlagfläche (36) erstreckt.

5) Zusammengesetzter Körper nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die betreffende hinterschnittene Nut (35) für jede schräge Anschlagfläche (36) an dem Schaftteil (33) eine entsprechende schräge Gegenfläche (34) aufweist.

6) Zusammengesetzter Körper nach einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Keilwinkel (o<) zwischen 10 Grad und 45 Grad, vorzugsweise zwischen 15 Grad und 25 Grad liegt.

7) Zusammengesetzter Körper nacheinem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die hinterschnittenen N'iten von Profilstegen an den Teilkörpern gebildet sind, dadurch gekennzeichnet,

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daß die Profilstege (28) so diraensionsiert sind, daß sie durch die betreffende keilförmige Endverdickung in Grenzen elastisch auslenkbar sind.

Der Patentanwalt

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