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Die
vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum festen
Verbinden von Profilen, wobei das Federelement der Vorrichtung gegen ein
Verlieren gesichert ist.
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Verbindungsvorrichtungen
zum festen Verbinden von Profilen sind in verschiedenen Ausgestaltungen
seit langem bekannt. Unter Profilen werden allgemein stangenförmige Erzeugnisse
verstanden, die eine definierte Querschnittsgeometrie aufweisen. Die
Querschnittsgeometrie ändert
sich i.A. dabei über
der gesamten Länge
des Erzeugnisses nicht oder nicht wesentlich. Im allgemeinen besitzen
Profile über
obige Definition hinaus zumindest eine sich über die gesamte Länge des
Profils erstreckende Öffnung,
die über
einen sich ebenfalls über
die gesamte Länge
des Profils erstreckenden Schlitz von außen zugänglich ist. Eine derart ausgestaltete Öffnung wird als
Hinterschneidung bezeichnet. Die Breite des Schlitzes ist dabei
geringer als die Ausdehnung der Öffnung
quer zur Längsrichtung
des Profils. Ein Hohlprofil weist als weitere Besonderheit eine,
mit Bezug auf den Querschnitt des Hohlprofils nach außen abgeschlossene,
sich in Längsrichtung
des Profils erstreckende Öffnung
bzw. Bohrung auf. Diese wird im Folgenden als Hohlbohrung bezeichnet.
Der Querschnitt der Hohlbohrung kann beliebig geformt sein; er muss
nicht notwendigerweise rund ausgeführt sein. Falls das Hohlprofil
im Querschnitt symmetrisch ausgebildet ist, verläuft die Hohlbohrung in der
Regel zentral zur Symmetrieachse. Profile können im Querschnitt beliebig
ausgebildet sein. Die häufigsten
Formen sind rund, dreieckig, viereckig oder sie besitzen die Form
eines regelmäßigen oder
unregelmäßigen Vielecks.
Ein Hohlprofil mit einem viereckigen Querschnitt besitzt in der
Regel vier sich längs
erstreckende Hinterschneidungen. Bei einfachen Profilen ist oft nur
eine sich längs
erstreckende Hinterschneidung vorhanden. In der Regel sind derartige
Hohlprofile und Profile als Aluminium-Strangpressprofile ausgebildet.
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Bekannte
Verbindungsvorrichtungen weisen z.B. einen Verbindungskopf auf,
der in eine Hinterschneidung eines ersten Profils bzw. Hohlprofils
eingeschoben werden kann. Der Kopf ist mit einem Spannbolzen verbunden,
der einen geringeren Durchmesser als der Kopf aufweist und durch
den Schlitz der Hinterschneidung senkrecht von der Längsrichtung
des Profils weg ragt. Verbindungskopf und Spannbolzen bilden zusammen
einen Verbindungsanker. Der Spannbolzen ist in einer Hohlbohrung
eines Hohlprofils zur festen Verbindung der beiden Profile aufgenommen.
Die Bezeichnung Spannbolzen rührt
daher, dass der Bolzen eine konische Ausnehmung aufweist, in die
eine Schraube mit einem konischen Ende eingreift. Der Durchmesser
der konisch zugespitzten Schraube ist dabei geringer als der Durchmesser
der konischen Ausnehmung des Spannbolzens. Die Schraube ist ggf.
mit einer entsprechenden Fassung im Hohlprofil aufgenommen und von
außen
durch ein geeignetes Werkzeug wie z. B. einem Inbusschlüssel, Schraubendreher
oder dergleichen zugänglich
und betätigbar.
Durch Eingreifen des konischen Endes der Schraube in die konische
Vertiefung des Spannbolzens und durch das Zusammenwirkung der schrägen Flächen wird
der Spannbolzen in der Hohlbohrung entlang deren Längsrichtung
von der Hinterschneidung des ersten Profils weggezogen. Dadurch
wird der Kopf des Verbindungsankers gegen die Hinterschneidungswände verspannt,
und es wird eine feste Verbindung zwischen dem ersten Profil in
dem sich der Kopf des Verbindungsankers befindet und dem Hohlprofil
hergestellt. Die Stirnseite des Hohlprofils liegt hierbei fest an
der Außenseite
des ersten Profils an.
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Zum
Lösen der
Verbindung wird die Schraube aus der konischen Ausnehmung des Spannbolzens
herausgedreht. Eine lose über
den Spannbolzens gesteckte Druckfeder drückt den Verbindungsanker von
der Schraube weg in Richtung des Verbindungskopfes, sodass sich
die Profile voneinander lösen.
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Nachteilig
ist hierbei, dass beim Entfernen des Verbindungsankers aus der Hohlbohrung
die Druckfeder häufig
ungewollt vom Spannbolzen rutscht und am Boden oder in der Profilöffnung verloren
geht. Auch beim Einsetzen des Spannbolzens in die Profilöffnung muss
darauf geachtet werden, dass die Feder nicht unbeabsichtigt abrutscht.
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Aus
GB 1 571 896 ist eine Verschlußanordnung
offenbart, die Verbindungselemente und einen Verbindungsanker umfasst.
Dieser Verbindungsanker weist einen hammerförmigen Kopfteil und einen Schaftabschnitt
auf, der durch eine wendelförmige Druckfeder
greift. In der Nähe
des freien Schaftendes sind zwei gebogene Blattfedern eingearbeitet,
die sich radial von der Achse des Schaftes abspreizen und ein Abrutschen
der aufgesteckten Feder vom Schaft verhindern.
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Es
ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Fixieren der Feder
auf dem Verbindungsanker mit einfacheren Mitteln und so zu gestalten,
daß die
Feder auch beim Lösen
einer Verbindung nicht verloren gehen kann.
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Die
Aufgabe wird gemäß dem unabhängigen Anspruch
der Erfindung gelöst.
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Hierbei
wird ein Verbindungselement zum Verbinden eines ersten Profils mit
einem weiteren Profil vorgeschlagen, das einen Verbindungsanker und
ein Federelement aufweist. Der Verbindungsanker besitzt im Bereich
des einen Endes einen schaftförmigen
Abschnitt und am gegenüberliegenden Ende
ein Kopfteil. Der schaftförmige
Abschnitt ist zur Befestigung in einer Öffnung des ersten Profils und der
Kopfteil zur Befestigung in einer Öffnung des weiteren Profils
ausgestaltet. Das Federelement ist von dem schaftförmigen Abschnitt
des Verbindungsankers durchgriffen und mit dem Verbindungsanker
unverlierbar verbunden, wobei die unverlierbare Verbindung durch
eine direkte Verbindung eines Endes des Federelements mit dem Verbindungsanker
hergestellt ist.
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Das
erfindungsgemäße Verbindungselement vereinfacht
das Herstellen und Lösen
von Profilverbindungen, da bei der Montage wie Demontage dem Verbleib
des Federelements auf dem Verbindungsanker keinerlei Aufmerksamkeit
mehr gewidmet werden muss. Ebenso kann das Federelement beim Demontieren
nicht mehr wie bei den bekannten Verbindungselementen im Profil
zurückbleiben.
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Die
Erfindung wird in ihren Unteransprüchen weitergebildet.
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Vorzugsweise
ist ein Ende des Federelements formschlüssig mit dem Verbindungsanker
verbunden, da hierbei die unverlierbare Verbindung durch einfaches
Aufschieben des Federelements auf den Verbindungsanker erzielt werden
kann. Zweckmäßig ist
der Formschluss durch Eingriff eines radial nach innen gebogenen
Endes des Federelements in einen als Nut ausgebildeten Teilbereich
des schaftförmigen
Abschnitts des Verbindungsankers ausgebildet. Hierdurch kann das
Federelement falls es nicht benötigt
wird leicht entfernt oder auch durch ein anderes ausgetauscht werden,
sollte es einmal beschädigt
sein. Zur kostengünstigen
Herstellung ist die Nut vorzugsweise umlaufend oder tangential am Verbindungsanker
ausgebildet.
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Die
Verbindung kann auch mittels einer Presspassung zwischen dem einen
Ende des Federelements und einem Teilbereich des schaftförmigen Abschnitts
des Verbindungsankers hergestellt sein, wodurch standardisierte
Federelemente verwendet werden können,
die nicht weiter bearbeitet werden müssen.
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Statt
mittels eines Formschlusses kann eine unverlierbare Verbindung des
Federelements mit dem Verbindungsanker auch durch Verschweißen oder
Verkleben eines Endes des Federelements mit einem Teilbereich des
schaftförmigen
Abschnitts des Verbindungsankers hergestellt sein. Damit entfallen jegliche
Nachbearbeitungsschritte sowohl am Federelement wie am Verbindungsanker.
Eine geeignete Wahl der Schweißparameter
bzw. eine geeignete Auswahl der Klebereigenschaften gestattet darüber hinaus
ein Lösen
der Verbindung mit geringem Kraftaufwand für den Fall, dass die Feder
in einer Profilverbindung nicht benötigt werden sollte.
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Sind Änderungen
an der Geometrie von Verbindungsanker und Federelement nicht möglich, so kann
eine unverlierbare Verbindung auch mittels einer Magnetisierung
des Verbindungsankers und/oder des Federelements erreicht werden.
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Im
Folgenden wird die vorliegende Erfindung mit Bezugnahme auf bevorzugte
Ausführungsformen und
unter Zuhilfenahme von Figuren näher
erläutert, wobei
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1 als
Beispiel einer möglichen
Profilverbindung eine stirnseitige Verbindung eines ersten Profils
mit einem weiteren Profil unter Zuhilfenahme einer Verbindungsvorrichtung
zeigt,
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2 eine
axionometrische Darstellung eines erfindungsgemäßen Verbindungselementes in demontiertem
und montiertem Zustand zeigt,
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3 das
Verbindungselement der 2 in einer Seitenansicht mit
einer Detaildarstellung der formschlüssigen Verbindung zwischen
Federelement und Verbindungsanker zeigt,
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4 eine
Seitenansicht des Verbindungsankers aus 3 zeigt,
und
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5 das
Federelement der 3 in einer Draufsicht und in
einer Seitenansicht zeigt.
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In
den Figuren sind unterschiedlich gestaltete aber gleichwirkende
Komponenten mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Als
Beispiel einer typischen festen Profilverbindung unter Zuhilfenahme
einer Verbindungsvorrichtung ist eine rechtwinkelige, stirnseitige
Anbindung eines ersten Profils 1 an ein weiteres Profil 2 dargestellt.
Die Verbindungsvorrichtung besteht aus vier Elementen: dem Verbindungsanker 3,
der Druckfeder 4 die nahe dem Verbindungskopf 3b auf
dem Spannbolzen 3a sitzt, dem Spannlager 5 und
dem Spannelement 6. Das Spannlager 5 ist in eine
Bohrung eingesetzt, die senkrecht zur Oberfläche des weiteren Profils 2 die
Hinterschneidung 21 dieses Profils durchsetzt. Das Kopfteil 3b des
Verbindungsankers 3 greift in eine Hinterschneidung 11 des
ersten Profils 1. Ein Teil des Spannbolzens 3a ist
dabei zumindest teilweise in einer parallel zur Hinterschneidung 21 ausgerichteten Öffnung des
Spannlagers 5 angeordnet. Eine kegelförmige Aussparung am Spannbolzen öffnet sich
hierbei in Richtung des Spannelements 6 im Spannlager.
Das im Spannlager 5 angeordnete Spannelement 6 besitzt
ein sich verjüngendes
Ende, das in die kegelförmige
Aussparung des Spannbolzens 3a eingreift. Die Verjüngung kann
beispielsweise als kegelförmige
oder abgerundete Spitze ausgeführt
sein. Der Abstand d der Spitze der kegelförmigen Aussparung von der Stirnfläche 12 des
ersten Profils 1 ist kleiner gewählt als der Abstand D der Spitze
des Spannelements 6 von dieser Fläche. Dadurch wird beim Verspannen
der Verbindungsvorrichtung dieses schräge Ende des Spannelements 6 gegen
eine Schräge
der kegelförmigen Aussparung
im Spannbolzen 3a gedrückt,
wodurch der Verbindungsanker 3 weiter in die Öffnung des Spannlagers 5 hineingezogen
wird. Der sich dadurch verkürzende
Abstand zwischen dem Spannlager 5 und dem Verbindungskopf 3b des
Verbindungsankers 3 bewirkt, dass einerseits der Kopf 3b gegen
die Innenseite der Stege 13 und weiterhin das weitere Profil 2 mit
seiner Stirnfläche
fest gegen die ihr zugewandte Außenseite 12 des ersten
Profils gepresst wird.
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Die
Anwendung einer Verbindungsvorrichtung ist nicht auf das in der 1 dargestellte
Verbinden von Profilen beschränkt.
Vielmehr können
die dargestellte oder ähnliche
Verbindungsvorrichtungen insbesondere für ein Verbinden von nicht mit
einer Hohlbohrung ausgestatteten Profilen wie auch für ein Verbinden
des weiteren Profils 2 über
die zentrale Hohlbohrung 22 eingesetzt werden.
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Ein
erfindungsgemäßes Verbindungselement
für eine
Verbindungsvorrichtung gemäß der 1 ist
in den Darstellungen der 2 in demontiertem (obere Darstellung)
und montiertem Zustand (untere Darstellung) zu sehen. Das Verbindungselement
besteht aus zwei Komponenten, einem Verbindungsanker 3 und
einem Federelement 4. Der Verbindungsanker weist einen
schaftförmigen
Abschnitt 3a auf, der allgemein als Spannbolzen bezeichnet wird.
An einem Ende des Spannbolzens ist ein Kopfteil 3b ausgebildet,
das sich in zumindest einer Richtung quer zur Zentralachse des Spannbolzens
weiter ausdehnt als der Durchmesser des Spannbolzens. Hierdurch
erhält
der Verbindungsanker eine ankerförmige
Struktur. Das Kopfteil kann beispielsweise tellerförmig wie
bei einem Pilzanker, stockförmig
oder beliebig angepasst an die geometrische Form einer Hinterschneidung
eines zu verbindenden Profils ausgebildet sein. Im Bereich am Übergang
des Spannbolzens 3a zum Kopfteil 3b ist am Spannbolzen
ein Schaftkopf 3c ausgebildet, der einen größeren Durchmesser
als der Schaft 3d am freien Ende des Spannbolzens 3a besitzt.
Dadurch entsteht eine umlaufende Stützfläche an die das Federelement 4 angelegt
werden kann. Das Federelement 4 ist vorzugsweise wendelförmig ausgebildet,
wobei der Innendurchmesser der Feder 4 nur geringfügig größer als der
Außendurchmesser
des Schaftes 3d ist, sodass sie leicht über den Schaft geschoben werden
kann bis sie an der Stützfläche zum
Schaftfuß anliegt,
wie in der unteren Darstellung der 2 gezeigt.
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Beim
Verbinden zweier Profile wird das freie Ende des Schaftes 3d in
die Öffnung
eines Spannlagers 5 eingeführt, wodurch die Feder 4 zusammengedrückt wird
und eine Kraft auf den Verbindungsanker 3 in Richtung dessen
Kopfteils 3b ausübt.
Beim Lösen
der Spannelements 6 aus der konischen Vertiefung 3e wird
mittels dieser Kraftwirkung der Spannbolzen 3a aus der Öffnung des
Spannlagers 5 geschoben und damit die Profilverbindung
gelockert. Beim Herausnehmen des Verbindungsankers 3 aus dem
Profil kann ein locker auf dem Schaft 3d sitzendes Federelement 4 leicht
vom Spannbolzen 3a gleiten und verloren gehen. Um dies
zu verhindern ist erfindungsgemäß die Feder 4 unverlierbar
mit dem Verbindungsanker 3 verbunden.
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In
der einfachsten erfindungsgemäßen Ausführungsform
wird hierzu die Feder 4 im Bereich des am Schaftfuß 3c anliegenden
Endes mittels Anschweißen
oder Ankleben befestigt. Damit ist ein selbsttätiges Abgleiten der Feder 4 vom
Schaft 3d unterbunden ohne dass die Federwirkung des Federelements
beeinträchtigt
wird. Es können
Standardkomponenten ohne Erfordernis einer Nachbearbeitung verwendet
werden. Vorzugweise wird die Haftkraft des Federendes am Verbindungsanker 3 gering genug
gehalten um ein manuelles Abscheren der Verbindung zu ermöglichen,
aber dennoch stark genug gehalten um ein versehentliches Abscheren
der Feder 4 vom Verbindungsanker 3 auch bei Verkanten des
Verbindungselements in einem Profil wirksam zu verhindern. Die Haftkraft
wird mittels der Schweißparameter
bzw. der Klebereigenschaften bestimmt.
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In
einer weiteren Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verbindungselements
ist das dem Schaftfuß 3c zugewandte
Ende des Federelements 4 mittels einer Presspassung mit
dem Verbindungsanker 3 verbunden. In einer ersten Ausgestaltung
wird die Presspassung durch ein radial nach innen gebogenes Ende
des Federelements 4 wie beispielsweise in der Figur dargestellt
oder durch einen sich zum Federende verjüngenden Innendurchmesser der
Feder bewirkt. Die hierdurch erzielte Querschnittsverringerung am
Federende führt
zu einem Klemmsitz auf dem Schaft 3d. Um die bestimmungsmäßige Funktion
der Feder 4 zu erhalten wird diese mit dem modifizierten
Ende voran über
den Schaft geschoben, sodass der Klemmsitz am Rand des Schafts 3d zum Schaftfuß 3c zu
liegen kommt.
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Soll
keine Veränderung
an der Feder vorgenommen werden, ist der Durchmesser des Schaftes 3d im
Bereich zum Schaftfuß 3c verdickt
ausgeführt, sodass
ein fester Presssitz der Druckfeder 4 auf dieser Verdickung
erzielt wird.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Verbindungselements
zeigt die 3. Im Bereich des Schaftes 3d am Übergang zum
Schaftfuß 3c befindet
sich eine Nut 7. Diese Nut 7 kann als umlaufende
Nut wie in der 4 dargestellt ausgebildet aber
auch tangential angeordnet sein. In diese Nut 7 greift
ein radial nach innen gebogenes Ende 8 des Federelements 4,
sodass ein Formschluss entsteht. Dieser sichert die Feder 4 vor einem
unbeabsichtigten Abrutschen bzw. Abziehen vom Schaft 3d des
Verbindungsankers 3.
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Der
Verbindungsanker 3 des erfindungsgemäßen Verbindungselements der 3 ist
in 4 dargestellt. Er setzt sich aus einem schaftförmigen Abschnitt 3a,
allgemein als Spannbolzen bezeichnet, und einem Kopfteil 3b zusammen.
Ein Teilbereich 3c des Spannbolzens 3a nahe dem
Kopfteil 3b ist verdickt ausgeführt. Je nach Art der Profilverbindung
für die
der Verbindungsanker 3 Verwendung findet, schließt dieser,
als Schaftfuß bezeichnete
Teilbereich 3c entweder direkt an das Kopfteil 3b an
oder ist von diesem, wie im Beispiel der 4 durch
ein Distanzstück
getrennt. Die Kante des Schaftfußes 3c am Übergang
zum Schaft 3d bildet eine Stützfläche, die der Feder 4 als
Gegenlager dient. An dieser Kante wird die Kraft von der Feder 4 auf
den Verbindungsanker 3 übertragen.
Die Nut 7 ist vorzugsweise im Schaft 3d, direkt
am Fuß der
Kante im Schaft selbst ausgebildet.
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Eine
detaillierte Darstellung des im erfindungsgemäßen Verbindungselement der 3 verwendeten
Federelements 4 ist in der 5 zu sehen. Das
Federelement ist als schraubenförmige
Druckfeder ausgebildet, deren kreisförmige Endwindungen im wesentlichen
in einer Ebene geführt
sind. Der Innendurchmesser Di der Feder 4 ist
geringfügig
größer ausgeführt als
der Außendurchmesser
des Verbindungsankerschaftes 3d. Der mittlere Durchmesser
Dm des Federelements 4 ist kleiner
als der Durchmesser des Schaftfußes 3c, damit sich
die Feder an der Kante des Schaftfußes abstützen kann.
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Das
Ende 8 der Federwindung ist radial zum Inneren der Feder
gebogen. Der Abstand Dk des Federendes 8 zur
gegenüberliegenden
Windungsinnenseite ist somit kleiner als der Innendurchmesser Di der Feder 4. Die Differenz Di-Dk ist vorzugsweise größer als
die Drahtstärke
der Feder 4 womit ein sicherer Halt der Feder 4 in
der Nut 7 gewährleistet
ist. Beim Zusammenbau des Verbindungselements wird die Feder 4 mit dem
eingebogenen Ende 8 voran auf den Schaft 3d geschoben,
bis das Federende 8 in die Schaftnut 7 einschnappt.
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In
einer alternativen Ausführungsform
einer Federverliersicherung besitzt die Feder 4 kein nach Innen
gebogenes Ende 8. Stattdessen wird der Querschnitt des
Schaftes 3d nahe seinem freien Ende so verändert, dass
seine Abmessung in zumindest einer Dimension die Größe des Innendurchmessers
Di der Feder 4 geringfügig überschreiten.
Dies kann beispielsweise durch eine oder mehrere nasenförmige Erhebungen
erreicht sein, welche sich u.a. leicht durch Quetschen herstellen
lassen. Aber auch eine ovale Ausführung des Querschnittes am
freien Schaftende erfüllt
den Zweck. Beim Zusammenbau des Verbindungselements wird die Feder 4 mit
geringem Kraftaufwand über
das unrunde bzw. verdickte Schaftende geschoben, wobei sie sich
leicht elastisch verformt. Ist die Feder 4 im Bereich des
Schaftes zwischen der Querschnittsveränderung und dem Schaftfuß 3c platziert,
kann sie ohne erneuten Kraftaufwand nicht mehr vom Verbindungsanker
gestreift werden.
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In
einigen Fällen
lassen die mechanischen Anforderungen an die Profilverbinder keine
der oben ausgeführten
Veränderungen
zu. Für
diese Fälle kann
eine Federverliersicherung durch magnetische Anziehung zwischen
Feder 4 und Verbindungsanker 3 erreicht werden,
wozu entweder die Feder, der Verbindungsanker oder beide Elemente
geeignet magnetisiert werden.
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- 1
- weiteres
Profil
- 2
- erstes
Profil
- 3
- Verbindungsanker
- 3a
- Spannbolzen
- 3b
- Verbindungskopf
- 4
- Druckfeder,
Federelement
- 5
- Spannlager
- 6
- Spannelement
- 7
- Nut
- 8
- eingebogenes
Federende
- 11
- Hinterschneidung
weiteres Profil
- 12
- Außenseite
weiteres Profil
- 13
- Steg
weiteres Profil
- 21
- Hinterschneidung
erstes Profil
- 22
- Hohlbohrung
erstes Profil