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DE20100582U1 - Vorrichtung zum Verbinden stabförmiger Bauteile - Google Patents

Vorrichtung zum Verbinden stabförmiger Bauteile

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DE20100582U1
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    • F16B7/0453—Clamping or clipping connections for rods or tubes being in angled relationship for tubes using the innerside thereof the tubes being drawn towards each other
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Description

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Hertel Klarhoefer Architekten GbR Industrial Design
Dipl.-Ing. Peter Christian Hertel Architekt
Dipl.-Ing. Sebastian Klarhoefer Architekt
Lyckallee 2 D-14055 Berlin
Tel.+49 30 3010 8000
Fax+49 30 30 10 8001
e-mail: hertel.klarhoefer.berlin@t-online.de
Konto 9601880 53
Berliner Sparkasse
BLZ 100 500 00
Unser Zeichen: SK 0101
Neuanmeldung Gebrauchsmuster
Anmelder:
Dipl.-Ing. Peter Christian Hertel
Fuchsbichl 34
82057 lcking
Dipl.-Ing. Sebastian Klarhoefer
Lyckallee 2
14055 Berlin
„Vorrichtung zum Verbinden von stabförmigen Bauteilen"
Beschreibung
Hertel Klarhoefer Architekten GbR Industrial Design
Lyckallee2 D-14055 Berliti". :FWi +4»:&3£&Ggr;&idiagr;&idiagr;&Igr;800&bgr; .'fax.+to 3&bgr;5&udigr;&Iacgr;&thgr;&bgr;(&Igr;&bgr;1.". haiel.l3arteeefer.berlin@t-online.cle
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Vorrichtung zum Verbinden von stabförmigen Bauteilen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden und kraftschlüssigen Zusammenbau von stabförmigen Bauteilen zu verwindungssteifen, dreidimensionalen Eckverbindungen, insbesondere im Möbel-, Ausstellungs- und Messebau.
Herkömmliche, im Möbelbau bekannte Verbindungssysteme bestehen aus einem Verbindungsbolzen und Exzentern, die eine feste Verbindung zwischen zu verbindenden Bauteilen herstellen. Die Exzenter sind an der Oberfläche der Bauteile sichtbar und werden mittels Schraubendrehern, Sechskantschlüsseln oder dergleichen gedreht. Durch eine innere Exzentritzität wird ein Anzugsweg hergestellt, der den Bolzen unter Zug setzt und die Bauteile aneinander presst.
Die Exzentrizität liegt bei den bekannten Systemen im Gehäuseinneren, der Bolzen fungiert als Zugstange. Das Bolzenende ist als Kugelkopf ausgebildet, um den herum das exzentrische Gehäuse greift. Der Anzugsweg wird durch die geometrische Ausformung des Gehäuses erzeugt.
Die Nachteile dieser den Stand der Technik darstellenden Verbindungssysteme bestehen darin, dass das Gehäuse einen relativ großen Mindestdurchmesser aufweisen muss, um einen ausreichenden Anzugsweg herzustellen. Darüber hinaus erfordert die komplizierte Gehäuseform eine relativ große Materialstärke, die zu einem Mindestdurchmesser von 15-25mm zwingt. Kleinere Gehäuse neigen zum Aufbiegen und sind daher zum Erzeugen von belastbaren, biegesteifen Eckverbindungen nicht tauglich. Selbst Gehäuse mit 15mm Durchmesser biegen sich bei starken Anziehen von Hand auf.
Exzentergehäuse mit größerem Durchmesser stellen eine störende ästhetische Beeinflussung des jeweiligen Bauteils dar, insbesondere im Möbel- und Ausstellungsbau.
Andere im Möbel- und Ausstellungsbau bekannte Verbindungssysteme bestehen aus einem sichtbaren Knotenbauteil, in das stabförmige Bauteile mittels eines Gewindes eingeschraubt werden. Je nach Belastbarkeit und Beschaffenheit der eingesetzten Materialien können mit diesen Systemen räumliche Strukturen mit mehr oder weniger biegesteifen Eckverbindungen erzeugt werden.
Die Nachteile dieser den Stand der Technik darstellenden Verbindungssysteme bestehen in der optischen Betonung des Knotenprinzips, dem damit einhergehenden technischen Erscheinungsbild der gebauten Objekte sowie der aufwendigen und komplizierten Montage, die vom technischen Laien meist nicht mehr durchführbar ist. Die hieraus resultierende notwendige Montage durch fachlich geschultes Personal wirkt sich in erheblichem Maße kostensteigernd auf die Preisgestaltung des Produktes aus.
Darüber hinaus sind diese Verbindungssysteme auf Werkstoffe mit sehr hoher Zugfestigkeit beschränkt, da die in den Knoten auftretenden und von den Schraubverbindungen aufzunehmenden Biegemomente teilweise sehr hoch sind. Holzwerkstoffe scheiden aus diesem Grund als Material für solche Verbindungssysteme aus.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine im Möbel-, Ausstellungs- und Messebau einsetzbare, biege- und torsionssteife, rechtwinklige, dreidimensionale Eckverbindung für stabförmige Bau-
Hertel Klarhoefer Architekten GbR Industrial Design
Lyckallee2 D-14055 Beruft". :&Rgr;&dgr;&eegr; +433&3£>&Iacgr;&idiagr;)800(1 . Tax ^o 3(JSfJi O&fol .**· heriel.liarNeefer.berlin@t-online.de
teilen zu entwickeln, die nicht von dem technischen Erscheinungsbild bestimmt wird, das mit der optischen Betonung des Knotenprinzips einhergeht, und gleichzeitig den Einsatz preisgünstiger Werkstoffe, wie beispielsweise Holzwerkstoffe, für die stabförmigen Bauteile ermöglicht.
Hierzu sieht die Erfindung vor, Verbindungselemente aus einem Werkstoff mit hoher Zugfestigkeit in stabförmige Bauteile einzulassen, deren Material keine besondere Zugfestigkeit aufweisen muss.
Für die stabförmigen Bauteile könne dementsprechend alle im Möbel-, Ausstellungs- und Messebau verwendeten Materialien eingesetzt werden. Sofern dieses Material nicht transparent ist, sind die eigentlichen Verbindungselemente in der Einbaulage bis auf ein minimales Beschlagteil nicht sichtbar.
Das erfindungsgemäße Verbindungsprinzip beinhaltet folgende Bauteile:
Bauteil A: Eckverbindungselement aus einem Werkstoff mit hoher Zugfestigkeit, bestehend aus einem kugelförmigen Adapter und Bolzen, die orthogonal vom Mittelpunkt der Kugel ausgehen und an ihrem einen Ende kraftschlüssig in die Kugel eingebracht sind, an ihrem anderen, freien Ende eine kegelförmige Senkung aufweisen.
Bauteil B: Stabförmiges Bauteil, das an mindestens einem Ende mit zweiseitigen Gehrungsschnitten von 45° sowie Bohrungen und Fräsungen zur Aufnahme von Bauteil A versehen ist.
Bauteil C: baugleich mit Bauteil B
Bauteil D: baugleich mit Bauteil B
Die Bauteile B, C und D können aufgrund ihrer zweiseitigen Gehrungsschnitte zu einer orthogonalen, dreidimensionalen Ecke in x-, y- und z-Achse zusammengesetzt werden.
Zu Bauteil A:
Verbindungselement aus einem Werkstoff mit hoher Zugfestigkeit, bestehend einem kugelförmigen Adapter, der an drei von sechs Quadranten Fräsungen oder Bohrungen aufweist, in die mittels Schraub-, Press- oder Klebeverbindungen Bolzen dergestalt eingebracht werden, dass sie zu einander dreidimensional orthogonal (in x-, y- und z-Achse) verlaufen und der Schnittpunkt ihrer jeweiligen Längsachsen im Mittelpunkt der Kugel befindet, (siehe Fig. 1, 2, 3). Die kraftschlüssige Verbindung zwischen Kugel und Bolzen ist derart ausgebildet, dass sie Biege- und Torsionsmomente aufnimmt.
Die Bolzen weisen an ihrem freien Ende eine kegelförmige Senkung auf, wobei diese wenigstens eine Seitenfläche in einem Winkel von 30°-60°, vorzugsweise 45°, zur Bolzenlängsachse aufweist und als Kulissenfläche mit dem ebenfalls im Winkel von 30° -60°, vorzugsweise 45°, abgedrehten Ende einer rechtwinkelig zur Bolzenlängsachse zum Eingriff kommenden Madenschraube in der Weise zum Eingriff kommt, dass beim Eindrehen der Madenschraube der Bolzen anziehbar ist. Die Madenschraube ist über ein metrisches Gewinde mit dem jeweiligen stabförmigen Bauteil B, C, D verbunden.
Die Bolzen selbst werden in einem Winkel von 30°-60°, vorzugsweise 45°, von ihrem Außendurchmesser auf ungefähr ein Drittel ihres Außendurchmessers rundherum abgedreht. Die
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zum Anzugsmoment maßgebliche Schräge ist die zum freien Bolzenende hin gelegene. Die Madenschraube wird an ihrem freien Ende ebenfalls in einem Winkel von 30-60°, vorzugsweise 45°, abgedreht und greift mit diesem abgedrehten Ende in den Bolzen. Durch Drehen wird die Madenschraube in dem Bolzen zum Eingriff gebracht. Die kegelförmige Spitze der Madenschraube drückt dabei die Schräge des Bolzens zur Seite. Dadurch entsteht über die Kulissenfläche des Bolzens und der Madenschraube ein Anzugsweg, der je nach angewandter Schräge ca. 3-5 mm beträgt.
Die kegelförmige Senkung durch Rundumabdrehen des Bolzens um 360° erlaubt auch dem technischen Laien eine unproblematische Montage, da die Spitze der Madenschraube rundum in die kegelförmige Senkung am Bolzen eingreifen kann und somit ein fehlerfreien Zusammenbau der Bauteile B, C und D gewährleistet ist.
Zu Bauteil B:
Stabförmiges Bauteil, vorzugsweise mit quadratischem Querschnitt, das in allen im Möbel-, Ausstellungs- und Messebau verwendeten Materialien ausgebildet sein kann, da keine besonderen Anforderungen an die Zugfestigkeit des Werkstoffes bestehen. Der Querschnitt kann massiv, beispielsweise in Holz bzw. Holzwerkstoffen, oder als Hohlprofil, beispielsweise als Strangpressprofil in Aluminium oder Kunststoff, ausgebildet sein. Das stabförmige Bauteil B weist an mindestens einem Ende zweiseitige Gehrungsschnitte von 45° auf. Darüber hinaus weist es an mindestens einem Ende eine Sacklochbohrung sowie eine kugelförmige Fräsung auf, in welche das Bauteil A einbringbar ist. Weiterhin weist es eine seitliche Bohrung mit metrischem Gewinde auf, über das mittels einer Madenschraube der Bolzen des Bauteils A anziehbar ist. Bei ausreichend harten Werkstoffen des stabförmigen Bauteiles, insbesondere Metallen oder speziellen Kunststoffen, wird das metrische Gewinde direkt in das Material des Bauteils geschnitten. Bei weicheren Werkstoffen, wie beispielsweise Holzwerkstoffen, wird das metrische Gewinde mittels Einschlaghülse oder Eindrehhülse in die Bohrung eingesetzt, (siehe Fig. 4, 5, 6)
Der kugelförmige Adapter des Bauteiles A fungiert als Verbindungselement zwischen den Bolzen und fixiert das Bauteil A passgenau in den stabförmigen Bauteilen B, C und D. Darüber hinaus wird der entstehende Anpressdruck des Bauteiles A an die stabförmigen Bauteile B, C und D über die Außenfläche der Kugel statisch optimal verteilt. Es entsteht ein kraftschlüssiger Verbund zwischen den Bauteilen.
Sind die Bauteile B, C und D in Holzwerkstoffen gefertigt, wirkt die Krümmung der Kugeloberfläche einem Spalten des stabförmigen Bauteils.entgegen, da die Anpressfläche maximiert ist.
Hertel Klarhoefer Architekten GbR Industrial Design
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Variante
Als Variante zu den oben beschriebenen drei gleichen Bauteilen B, C und D kann das Bauteil D modifiziert ausgeführt werden, wobei die Bauteile B und C unverändert bleiben. Diese modifizierte Ausführung des erfindungsgemäßen Verbindungsprinzips wird eingesetzt, wenn an genau einem der stabförmigen Bauteile aus ästhetischen Gründen von außen keine Verbindungsmittel, d.h. keine Madenschraube, sichtbar sein sollen. Diese Anforderung an das Bauteil ist beispielsweise im Möbelbau denkbar.
Bauteil A (Variante)
In diesem Fall wird das Bauteil A dergestalt modifiziert, dass einer der drei Bolzen durch eine Schraubverbindung ersetzt wird. Hierfür wird der kugelförmige Adapter mit einer Bohrung mit zylindrischer Senkung versehen und ein Rohr dergestalt in die Kugel eingebracht, dass seine Längsachse im Mittelpunkt der Kugel die Längsachsen der beiden Bolzen schneidet sowie die Verbindung von Kugel und Rohr gleichermaßen biege- und torsionssteif wie die Verbindung von Kugel und Bolzen ausgebildet ist.
(siehe Fig. 7, 8, 9)
Bauteil D (Variante)
Das stabförmige Bauteil D ist bezüglich seines Querschnittes, der Gehrungsschnitte sowie der Bohrung und der kugelförmigen Fräsung baugleich mit den stabförmigen Bauteilen B und C.
Es weist jedoch in diesem Fall keine seitliche Gewindebohrung wie die Bauteile B und C auf, sondern ist mit einer metrischen Gewindehülse versehen, die in das Sackloch der parallel zur Längsachse des stabförmigen Bauteils verlaufenden Bohrung einlassen wird. In diese Gewindehülse wird eine metrische Schraube mit Innensechskant eingebracht, deren Zylinderkopf im angezogenen Zustand bündig mit der Kugeloberfläche abschließt. Die Montage der orthogonalen, dreidimensionalen Ecke erfolgt in diesem Fall in festgelegter Reihenfolge:
Zunächst wird das Verbindungselement (Bauteil A) mit seinem Rohr in das stabförmige Bauteil D eingeschoben und mittels einer metrischen Schraube mit Innensechskant verschraubt. Anschließend werden die stabförmigen Bauteile B und C auf die freien Bolzenenden des Verbindungselementes (Bauteil A) geschoben und mittels der Madenschrauben angezogen, (siehe Fig. 10,11,12)
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Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Diese zeigen in
Fig. 1 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Verbindungselement 1 mit kegelförmigen Senkungen 5 an den freien Enden der Bolzen 3 und darin eingreifende Madenschrauben 9 mit kegelförmiger Spitze 8.
Fig. 2 einen Vertikalschnitt A-A durch das Verbindungselement 1 mit kegelförmigen Senkungen 5 an den freien Enden der Bolzen 3 und darin eingreifende Madenschrauben 9 mit kegelförmiger Spitze 8.
Fig. 3 einen Vertikalschnitt B-B durch das Verbindungselement 1 mit kegelförmigen Senkungen 5 an den freien Enden der Bolzen 3 und darin eingreifende Madenschrauben 9 mit kegelförmiger Spitze 8.
Fig. 4 einen Horizontalschnitt C-C durch das erfindungsgemäße Verbindungselement 1 in der Einbaulage zwischen den stabförmigen Bauteilen 11. Die Madenschrauben 9 mit kegelförmiger Spitze 8 sind im Eingriff in die kegelförmigen Senkungen 5 an den freien Enden der Bolzen 3 des Verbindungselementes 1 dargestellt.
Fig. 5 einen Vertikalschnitt D-D durch das Verbindungselement 1 in der Einbaulage zwischen den stabförmigen Bauteilen 11.
Fig. 6 einen Vertikalschnitt E-E durch das Verbindungselement 1 in der Einbaulage zwischen den stabförmigen Bauteilen 11.
Fig. 7 eine Draufsicht auf die Variante des erfindungsgemäßen Verbindungselementes 1 mit kegelförmigen Senkungen 5 an den freien Enden der Bolzen 3 und darin eingreifende Madenschrauben 9 mit kegelförmiger Spitze 8.
Fig. 8 einen Vertikalschnitt F-F durch die Variante des Verbindungselementes 1 mit kegelförmiger Senkung 5 am freien Ende des Bolzens 3 sowie dem an die Kugel biege- und torsionssteif angeschlossenen Rohr 14.
Fig. 9 einen Vertikalschnitt G-G durch die Variante des Verbindungselementes 1 mit kegelförmiger Senkung 5 am freien Ende des Bolzens 3 sowie dem an die Kugel angeschlossenen Rohr 14.
Fig. 10 einen Horizontalschnitt H-H durch die Variante des Verbindungselementes 1 in der Einbaulage zwischen den stabförmigen Bauteilen 11. Die Madenschrauben 9 mit kegelförmiger Spitze 8 greifen in die kegelförmigen Senkungen 5 an den freien Enden der Bolzen 3 des Verbindungselementes. Die Schraubverbindung ist in der Draufsicht dargestellt.
Fig. 11 einen Vertikalschnitt J-J durch die Variante des Verbindungselementes 1 in der Einbaulage zwischen den stabförmigen Bauteilen 11. Die Schraubverbindung 15 mit der in die Bohrung 13 eingelassenen Gewindehülse 16 ist im Längsschnitt dargestellt.
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Fig. 12 einen Vertikalschnitt K-K durch die Variante des Verbindungselementes 1 in der Einbaulage zwischen den stabförmigen Bauteilen 11. Die Schraubverbindung 15 mit der in die Bohrung 13 eingelassenen Gewindehülse 16 ist im Längsschnitt dargestellt.
Ein erfindungsgemäßes, allgemein mit 1 bezeichnetes Verbindungselement weist eine Adapterkugel 2 sowie wenigstens zwei Bolzenstangen 3 auf. Im Bereich der freien Bolzenenden 4 ist eine kegelförmige Senkung 5 umlaufend abgedreht, wobei die Seitenflächen 6 und 7 in einem Winkel von 30 -60°, vorzugsweise 45°, zur Bolzenlängsachse stehen. Wesentlich ist dabei die jeweils zum freien Ende 4 gelegene Seitenfläche 6. Diese kommt in Eingriff mit dem ebenfalls im Winkel von 30°-60, vorzugsweise 45°, zu deren Längsachse abgedrehten Ende einer Madenschraube 9.
Beim Eindrehen der Madenschraube 9 wirken die als Kulissenflächen wirkenden Außenflächen der Madenschraubenspitze 8 und der zur Bolzenaußenseite gelegenen Seitenfläche 6 der kegelförmigen Senkung 5 in der Weise zusammen, dass die Bolzenstange 3 entlang ihrer Längsachse zur Seite gedrückt wird. Dadurch entsteht ein Anzugsweg von 3-5 mm, der die miteinander zu verbindenden Bauteile aneinander presst und kraftschlüssig miteinander verbindet, wie dies anhand der Zeichnungen 4 bis 6 ohne weiteres verständlich ist. Dabei wird die Madenschraube 9 beispielsweise über einen Innensechskant 10 betätigt. Durch das Zusammenwirken der kegelförmigen Senkungen 5 und der kegelförmigen Spitzen der Madenschrauben 9 entsteht ein hochfestes Anzugsmoment.
Durch Eindrehen der Madenschrauben wird, wie vorstehend beschrieben, eine parallel zur Längsachse der Bolzen gerichtete Zugkraft erzeugt, durch die der kugelförmigen Adapter 2 des Verbindungselementes 1 in die kugelförmige Fräsung 12 des stabförmigen Bauteiles 11 gepresst wird. Es entsteht eine kraftschlüssige Verbindung zwischen dem stabförmigen Bauteil und dem Verbindungselement 1. Die Verbindung der einzelnen Bolzenstangen 3 an die Adapterkugel 2 ist dergestalt ausgebildet, dass sie Biege- und Torsionsmomente aufnimmt.
Es können nunmehr für den Möbel- und Ausstellungsbau biegesteife räumliche Ecken aus stabförmigen Teilen 11 gebaut werden, indem das erfindungsgemäße Verbindungselement 1 mit seinen freien Bolzenenden 4 in die entsprechenden Bohrungen 13 der stabförmigen Teile eingebracht wird und die Bolzen 3 mittels der Madenschrauben 9 angezogen werden. Wie insbesondere aus den Figuren 4, 5 und 6 ersichtlich ist, ergibt sich an den einzelnen stabförmigen Bauteilen nur ein minimal sichtbares Beschlagteil, nämlich die Kopfseite der einzudrehenden Madenschraube 9, die beispielsweise eine Innensechskantschraube (Inbus) sein kann. Das Verbindungselement 1 hingegen ist im Einbauzustand nicht sichtbar, sofern das Material der stabförmigen Bauteile 11 nicht transparent ist.
Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und den Zeichnungen gezeigten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in den verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein.
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Claims (8)

1. Verbindungselement zum Verbinden und kraftschlüssigen Zusammenbau von stabförmigen Bauteilen, bestehend aus einem zentralen kugelförmigen Adapter sowie wenigstens zwei Bolzen, die mit diesem dergestalt verbunden sind, dass die Bolzenlängsachsen zueinander orthogonal angeordnet sind und der Schnittpunkt der jeweiligen Bolzenlängsachsen im Mittelpunkt des kugelförmigen Adapters liegt.
2. Verbindungselement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bolzen an ihrem freien Ende eine kegelförmige Senkung aufweisen, wobei diese wenigstens eine Seitenfläche in einem Winkel von 30°-60° zur Bolzenlängsachse aufweist und als Kulissenfläche mit dem ebenfalls im Winkel von 30°-60° abgedrehten Ende einer rechtwinklig zur Bolzenlängsachse zum Eingriff kommenden Madenschraube in der Weise zum Eingriff kommt, dass beim Eindrehen der Madenschraube eine parallel zur Längsachse der Bolzen gerichtete Zugkraft erzeugt wird und der Bolzen anziehbar ist.
3. Verbindungselement nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen kugelförmigem Adapter und Bolzen dergestalt ausgeführt ist, dass sie Biege- und Torsionsmomente aufnehmen kann.
4. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass es in stabförmige Bauteile, die an mindestens einem Ende Gehrungsschnitte von 45° sowie Bohrungen und kugelförmige Fräsungen aufweisen, einbringbar ist.
5. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Anziehen der Bolzen mittels Madenschrauben erfolgt, die in metrische Gewinde, welche in stabförmige Bauteile eingebracht sind, eingedreht werden.
6. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass durch Einbringen des Verbindungselementes in stabförmige Bauteile, die an mindestens einem Ende zweiseitige Gehrungsschnitte von 45° sowie Bohrungen und kugelförmige Fräsungen aufweisen, diese stabförmigen Bauteile zu zwei- oder dreidimensionalen Eckausbildungen zusammengebaut werden können.
7. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass sich an den einzelnen stabförmigen Bauteilen nur ein minimal sichtbares Beschlagteil, nämlich die Kopfseite der einzudrehenden Madenschraube, ergibt.
8. Verbindungselement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass höchstens einer der Bolzen durch eine Schraubverbindung ersetzbar ist.
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