DE4339897A1 - Knotenverbinder - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Knotenverbinder für stabförmige Bauteile, insbesondere zum Aufbau von räumlichen Trag- und Fachwerken, der aus zwei mittels Spannschrauben gegeneinander verstellbaren Spannplatten besteht, in die radial gerichtete und mit parallel zuein­ ander verlaufenden Anlageflächen versehene Ausnehmungen zur Aufnahme der Bauteile eingearbeitet sind.

Knotenverbinder dieser Art sind in zahlreichen unter­ schiedlichen Ausgestaltungen bekannt. Die Spannplatten bestehen hierbei aus dickwandigen Scheiben, die durch das Anziehen der Spannschrauben nicht oder nur gering­ fügig deformierbar sind und somit oftmals nur punkt­ förmig an den einzuspannenden Bauteilen anliegen. Da sich die Spannplatten dadurch den Bauteilen, die mitunter erhebliche Maßabweichungen aufweisen, nicht anpassen können, ist meist eine zufriedenstellende Einspannung aller Bauteile einer Verbindung nicht gewährleistet. Die Spannplatten liegen nämlich vielfach nur geringfügig an zwei Bauteilen an, so daß diese zwar fest eingespannt sind und mitunter deformiert werden, weitere Bauteile einer Verbindung aber unzureichend gehalten sind und durch in Achs- oder Umfangsrichtung auftretende äußere Kräfte leicht in ihrer Lage verändert werden können. Eine sichere unverrückbare Einspannung aller in einem solchen Knotenverbinder eingesetzten Bauteile ist daher vielfach nicht gegeben.

Aufgabe der Erfindung ist es demnach, einen Knotenver­ binder der eingangs genannten Gattung in der Weise auszu­ gestalten, daß zuverlässig gewährleistet ist, daß alle in diesen eingesetzte Bauteile stets sicher eingespannt sind und mit einer hohen Spannkraft gehalten werden. Der dazu erforderliche Bauaufwand soll äußerst gering sein, dennoch soll es nahezu ausgeschlossen sein, daß einzelne Bauteile in einem nicht ausreichenden Maße zwischen den Spann­ platten festgeklemmt werden. Auch sollen ohne Schwierig­ keiten Maßtoleranzen der einzelnen einzuspannenden Bau­ teile ausgeglichen und die Einspannbereiche der Bauteile kurz gehalten werden können, so daß der Knotenverbinder klein baut, wirtschaftlich zu fertigen und vielseitig einsetzbar ist.

Gemäß der Erfindung wird dies bei einem Knotenverbinder der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß eine oder beide Spannplatten in den einander abgekehrten äußeren Bereichen eine sich zur Mitte hin stetig ver­ jüngende Querschnittsfläche aufweisen, so daß die Spann­ platten in der Mitte schwächer bemessen sind als im äußeren Bereich und sich somit verformen können.

Bei mit einer zylindrischen Außenmantelfläche versehenen Spannplatten ist es sehr vorteilhaft, deren äußere Stirn­ flächen konkav gekrümmt auszubilden.

Nach einer Weiterbildung ist vorgesehen, in die einander abgekehrten Stirnflächen einer oder beider Spannplatten Freisparungen in Form einer umlaufenden Wellung einzu­ arbeiten, derart, daß die Wellenberge jeweils konzentrisch zu den die einzuspannenden Bauteile aufnehmenden Ausneh­ mungen und die Wellentäler radial zu den Spannschrauben angeordnet sind. Außerdem können hierbei die Spannplatten im Bereich der Wellentäler radial sich stetig verjüngend, vorzugsweise konvex gekrümmt, ausgebildet sein.

Es ist aber auch möglich, die Freisparungen in Form von Nuten, Schlitzen oder ähnlichen querschnittsreduzierenden Ausnehmungen auszubilden, um eine ausreichende Deformation eines oder beider Bauteile zu ermöglichen.

Ferner ist es vorteilhaft, die in den Spannplatten vorge­ sehenen radial gerichteten Ausnehmungen zu einer mittigen Zentralachse des Knotenverbinders geneigt verlaufend in die Spannplatten einzuarbeiten. Auf diese Weise ist es möglich, auch schräg von dem Knotenverbinder abstehende Bauteile in diesem sicher einzuspannen.

Wird ein Knotenverbinder gemäß der Erfindung ausgebildet, so ist sichergestellt, daß die Spannplatten jeweils über einen großen Bereich an den einzuspannenden Bauteilen anliegen, da durch die sich zur Mitte verjüngende Quer­ schnittsfläche gewährleistet ist, daß die Spannplatten durch die mittels der Spannschrauben erzeugten Spann­ kräfte ausreichend deformiert werden und sich der Form der Bauteile anpassen können. Es werden somit nicht nur Maß­ toleranzen der Bauteile selbsttätig ausgeglichen, sondern es kann auch die Einspannlänge kurz gehalten werden. Der vorschlagsgemäß gestaltete Knotenverbinder baut demnach klein, ist auf wirtschaftliche Weise herstellbar und viel­ seitig einsetzbar. Vor allem aber ist gewährleistet, daß auf jedes Bauteil eines Knotenverbinders, dessen einzelne Teile auch gestanzt werden können, hohe Spannkräfte ein­ wirken und eine Verstellung durch äußere Kräfte somit nahezu ausgeschlossen ist.

Um den Knotenverbinder auch fest auf einem Bauteil aufspannen zu können, ist nach einer Weiterbildung vor­ gesehen, daß bei dazu mit jeweils einer zentrischen Ausnehmung versehenen Spannplatten zwischen diesen ein durch diese betätigbares und auf das Bauteil ein­ wirkendes Spannstück angeordnet ist.

Das Spannstück sollte in seiner axialen Erstreckung länger bemessen sein als der Abstand zwischen den einander zugekehrten durch die radial gerichteten Ausnehmungen ge­ bildeten Verschneidungskanten der Spannplatten. Auch sollte das Spannstück in den beiden äußeren Endbereichen jeweils mit einer umlaufenden Anlagefläche, die vorzugsweise tan­ gential in den Radius der Verschneidungskanten der Aus­ nehmungen übergeht, für die Spannplatten versehen sein. Des weiteren sollte das Spannstück den in die radial ge­ richteten Ausnehmungen einsetzbaren Bauteile zugeordnete Anlageflächen aufweisen.

Das Spannstück kann in einfacher Ausgestaltung durch zwei mit Abstand zueinander angeordnete und durch Stege mit­ einander verbundene Ringe nach Art eines Käfigs gebildet sein, es ist aber auch möglich das Spannstück durch eine elastisch verformbare vorzugsweise geschlitzte Hülse oder durch zwei gegeneinander verstellbare über kegelige Flächen aufeinander abgestützte Ringe zu bilden.

Wird des weiteren ein Spannstück zwischen den Spann­ platten angeordnet, so wirkt dieses durch Verspannen der Spannplatten auf ein zentrisch in diese eingesetztes Bauteil ein, der Knotenverbinder kann dadurch z. B. auf einer Stange zuverlässig arretiert werden, ohne daß es dazu besonderer Hilfsmittel, wie Klemmringe oder dgl., bedarf und ohne daß ein zusätzlicher Arbeitsgang erforderlich ist. Der Einsatzbereich des vorschlagsgemäß ausgebildeten Knotenverbinders wird durch Verwendung eines Spannringes zwischen den beiden Spannplatten in einem erheblichen Maße erweitert.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele des gemäß der Erfindung ausgebildeten Knotenverbinders dargestellt, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind. Hierbei zeigen:

Fig. 1 den aus zwei Spannplatten bestehenden Knotenverbinder, in einem Axialschnitt,

Fig. 2 den Knotenverbinder nach Fig. 1, in Draufsicht,

Fig. 3 eine der Spannplatten des Knotenver­ binders nach Fig. 1, von innen,

Fig. 4 den Knotenverbinder nach Fig. 1 mit ein­ gespannten Bauteilen,

Fig. 5 den Knotenverbinder nach Fig. 4 in einem mittig verlaufenden Schnitt,

Fig. 6 den Knotenverbinder nach Fig. 1 mit gewellt ausgebildeten Stirnflächen der beiden Spannplatten,

Fig. 7 den Knotenverbinder nach Fig. 6 mit ein­ gespannten Bauteilen,

Fig. 8 den Knotenverbinder nach Fig. 4 mit einem zwischen den Spannplatten angeordneten Spannstück,

Fig. 9 den Knotenverbinder nach Fig. 8 in einem mittig verlaufenden Schnitt,

Fig. 10 das bei dem Knotenverbinder nach Fig. 8 zwischen den Spannplatten angeordnete Spannstück als Einzelteil in einer ver­ größerten Wiedergabe,

Fig. 11 das Spannstück nach Fig. 10, in Draufsicht,

Fig. 12 ein als geschlitzte Hülse ausgebildetes Spannstück und

Fig. 13 ein aus zwei gegeneinander verschiebbaren Ringen bestehendes Spannstück.

Der in den Fig. 1, 4, 5, 6, 7, 8 und 9 dargestellte und mit 11 bzw. 11′ bezeichnete Knotenverbinder dient zum Aufbau räumlicher Trag- und Fachwerke 1 aus stabförmigen Bauteilen 2, 3, 4, 5 und 6 und besteht im wesentlichen aus zwei Spannplatten 12 und 13 bzw. 12′ und 13′, die mittels in Bohrungen 14 und 15 eingesetzter Spannschrauben 16 und auf diesen verschraubbaren Muttern 17 gegen die Bauteile 3, 4, 5 und 6 preßbar sind. Zur Aufnahme der Bauteile 3, 4, 5 und 6 sind die Spannplatten 12 und 13 bzw. 12′ und 13′ mit radial gerichteten Ausnehmungen 23, 24 bzw. 25, 26 bzw. 27, 28 bzw. 29, 30 eingearbeitet, die parallel zueinander verlaufende Anlageflächen auf­ weisen. Durch die Ausnehmungen 23, 24 bzw. 25, 26 bzw. 27, 28 bzw. 29, 30 sind Verschneidungskanten 31 und 32 gebildet, außerdem sind an den Spannplatten 12, 13 bzw. 12′, 13′ im Bereich der Spannschrauben 16 einander gegen­ überliegend Stützflächen 33 bzw. 34 vorgesehen.

Um die Bauteile 3, 4, 5 und 6 bei geringer Einspannlänge aber dennoch sicher fest in den Knotenverbinder 11 bzw. 11′ einspannen und dabei Maßtoleranzen ausgleichen zu können, sind die Spannplatten 12, 13 bzw. 12′, 13′ mittels der über die Spannschrauben 16 aufgebrachter Spannkräfte elastisch deformierbar, so daß die Spannplatten 12, 13 bzw. 12′, 13′ flächig an jedem der Bauteile 3, 4, 5 und 6 anliegen. Bei der Ausgestaltung nach den Fig. 1, 4 und 8 weisen die Spannplatten 12 und 13 dazu in den einander abgekehrten äußeren Bereichen eine sich zur Mitte hin stetig verjüngende Querschnittsfläche 35 bzw. 36 auf, bei der Ausgestaltung nach den Fig. 6 und 7 sind in die Spannplatten 12′ und 13′ Freisparungen 41 bzw. 42 in Form einer umlaufenden Wellung eingearbeitet.

Die sich stetig verjüngenden Querschnittsflächen 35 und 36 werden bei den Spannplatten 12, 13 dadurch erreicht, daß die nach außen gerichteten Stirnflächen mit einer konkaven Krümmung 37 bzw. 38 versehen sind, die Frei­ sparungen 41 und 42 sind bei den Spannplatten 12′, 13′ derart in diese eingearbeitet, daß Wellenberge 43 bzw. 45 jeweils konzentrisch zu den einzuspannenden Bauteilen 3, 4, 5 und 6 und Wellentäler 44 bzw. 46 radial zu den Spannschrauben 16 angeordnet sind. Außerdem sollten die Wellentäler 44 bzw. 46 radial sich stetig verjüngend, beispielsweise konvex gekrümmt, ausgebildet sein. Durch Anziehen der Spannschrauben 16 werden somit die Spann­ platten 12, 13 bzw. 12′, 13′ verformt und flächig in die Bauteile 3, 4, 5 und 6 gepreßt, so daß diese stets sicher in dem Knotenverbinder 11 bzw. 11′ gehalten sind.

Um den Knotenverbinder 11 bzw. 11′ auch auf dem Bauteil 2, das in in die Spannplatten 12, 13 bzw. 12′, 13′ einge­ arbeitete Bohrungen 21 und 22 eingesetzt ist und achs­ senkrecht zu den Bauteilen 3, 4, 5 und 6 verläuft, sicher festklemmen zu können, ist, wie dies in den Fig. 8 und 9 gezeigt ist, zwischen den Spannplatten 12, 13 bzw. 12′, 13′ ein Spannstück 51 eingesetzt, das durch diese beim Verspannen gegen das Bauteil 2 preßbar ist.

Das Spannstück 51 besteht hierbei, wie dies auch den Fig. 10 und 11 zu entnehmen ist, aus zwei mit Abstand zueinander angeordnete und durch Stege 54 miteinander verbundene Ringe 52 und 53, auf die die Verschneidungs­ kanten 31 und 32 der Spannplatten 12, 13 bzw. 12′, 13′ über an den Ringen 52 und 53 vorgesehenen Anlageflächen 55 einwirken. Dadurch werden die Ringe 52 und 53 gegen das Bauteil 2 gepreßt, so daß dieses fest zwischen den Spann­ platten 12, 13 bzw. 12′, 13′ eingeklemmt ist. Des weiteren sind an den Ringen 52 und 53 Anlageflächen 56 angearbeitet, die den radial gerichteten Bauteilen 3, 4, 5 und 6 zuge­ ordnet sind; diese können somit bis zur Anlage an den Anlageflächen 36 in den Knotenverbinder 11 eingeschoben werden.

Gemäß den Fig. 12 und 13 kann das Spannstück 51′ bzw. 51′′ auch aus einer elastisch verformbaren Hülse 57, in die ein Schlitz 58 eingearbeitet ist, oder aus zwei gegeneinander verstellbare und über kegelige Flächen 62, 63 aufeinander abgestützte Hülsen 59 und 60, wobei in den inneren Ring 60 ebenfalls ein Schlitz 61 einge­ arbeitet ist, bestehen. Die Spannstücke 51′ bzw. 51′′ sind somit durch die Spannplatten 12, 13 bzw. 12′, 13′ derart verformbar, daß eine feste Halterung des Knoten­ verbinders 11 bzw. 11′ auf dem Bauteil 2 gewährleistet ist, dieser nach dem Lösen der Spannung aber dennoch leicht in seiner Lage verändert werden kann.

Claims (12)

1. Knotenverbinder (11) für stabförmige Bauteile (2, 3, 4, 5, 6), insbesondere zum Aufbau von räumlichen Trag- und Fachwerken (1), bestehend aus zwei mittels Spannschrauben (16) gegeneinander verstellbare Spann­ platten (12, 13) , in die radial gerichtete und mit parallel zueinander verlaufenden Anlageflächen ver­ sehene Ausnehmungen (23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30) zur Aufnahme der Bauteile (3, 4, 5, 6) eingearbeitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide Spannplatten (12, 13) in den einander abgekehrten äußeren Bereichen eine sich zur Mitte hin stetig verjüngende Querschnittsfläche (35, 36) aufweisen.

2. Knotenverbinder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit einer zylindrischen Außenmantelfläche versehenen Spannplatten (12, 13) deren äußere Stirn­ flächen (37, 38) konkav gekrümmt ausgebildet sind.

3. Knotenverbinder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die einander abgekehrten Stirnflächen (37′, 38′) einer oder beide Spannplatten (12′, 13′) Freisparungen (41, 42) in Form einer umlaufenden Wellung (43, 44 bzw. 45, 46) eingearbeitet sind, derart, daß die Wellenberge (43, 45) jeweils konzentrisch zu den die einzuspannenden Bauteile (2, 3, 4, 5, 6) aufnehmenden Ausnehmungen (23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30) und die Wellentäler (44, 46) radial zu den Spannschrauben (16) angeordnet sind.

4. Knotenverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannplatten (12′, 13′) im Bereich der Wellen­ täler (44, 46) radial sich stetig verjüngend, vorzugs­ weise konvex gekrümmt, ausgebildet sind.

5. Knotenverbinder nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die in die Spannplatten (12, 13) eingearbeiteten Freisparungen in Form von Nuten, Schlitzen oder ähn­ lichen querschnittsreduzierenden Ausnehmungen ausge­ bildet sind.

6. Knotenverbinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die in den Spannplatten (12, 13) vorgesehenen radial gerichteten Ausnehmungen zu einer mittigen Zentralachse (Bohrungen 21, 22) des Knotenverbinders (11) geneigt verlaufend in die Spannplatten (12, 13) eingearbeitet sind.

7. Knotenverbinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei mit jeweils einer zentrischen Ausnehmung (Bohrung 21, 22) zur Aufnahme eines Bauteils (2) ver­ sehenen Spannplatten (12, 13) zwischen diesen ein durch diese betätigbares und auf das Bauteil (2) ein­ wirkendes Spannstück (51) angeordnet ist.

8. Knotenverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (51) in seiner axialen Erstreckung länger bemessen ist als der Abstand zwischen den ein­ ander zugekehrten durch die radial gerichteten Aus­ nehmungen (23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30) gebildeten Verschneidungskanten (31, 32) der Spannplatten (12, 13).

9. Knotenverbinder nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (51) in den beiden äußeren Endbe­ reichen jeweils mit einer umlaufenden Anlagefläche (55), die vorzugsweise tangential in den Radius der Verschneidungskanten (31, 32) der Ausnehmungen (23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30) übergeht, für die Spannplatten (12, 13) versehen ist.

10. Knotenverbinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (51) mit dem in die radial gerichteten Ausnehmungen (23, 24 bzw. 25, 26 bzw. 27, 28 bzw. 29, 30) einsetzbaren Bauteilen (3, 4, 5, 6) zugeordnete Anlagefläche (56) versehen ist.

11. Knotenverbinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (51′) durch zwei mit Abstand zu­ einander angeordnete und durch Stege (54) miteinander verbundene Ringe (52, 53) nach Art eines Käfigs gebildet ist.

12. Knotenverbinder nach einem oder mehreren der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Spannstück (51′, 51′′) durch eine elastisch verformbare vorzugsweise geschlitzte Hülse (57) oder zwei gegeneinander verstellbare über kegelige Flächen (62, 63) aufeinander abgestützte Ringe (58, 59) gebildet ist.