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Title:
CONSTRUCTIVE ELEMENT AND SET OF CONSTRUCTIVE ELEMENTS FOR CONSTRUCTING THREE-DIMENSIONAL STRUCTURES, AND A THREE-DIMENSIONAL STRUCTURE CONSISTING OF CONSTRUCTIVE ELEMENTS OF THIS TYPE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/071053
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to constructive elements (I, II, III) for creating three-dimensional structures of a fixed or variable length. The constructive elements consist of strip elements (1, 2) having complementary engaging means provided in the form of projections (4) and recesses (3). The projections and recesses (3, 4) are formed in such a manner that they can be positively engaged with one another by an unrolling or tilting motion. The design is such that an unwanted disengagement of the positive engagement by a movement in a direction other than the tilting direction is not possible.

Inventors:
SCHROEDER-BERGEN ECKART (DE)
Application Number:
PCT/EP2003/001382
Publication Date:
August 28, 2003
Filing Date:
February 12, 2003
Export Citation:
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Assignee:
SCHROEDER-BERGEN ECKART (DE)
International Classes:
E04H12/18; (IPC1-7): E04H12/18
Foreign References:
GB1290206A1972-09-20
US2661082A1953-12-01
GB1053945A
Attorney, Agent or Firm:
Glawe, Delfs Moll (Postfach 26 01 62 München, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Bauelement zum Erstellen dreidimensionaler Strukturen wie Hohloder Tragkör per mit einem flächenartigen Grundkörper aus flexibel, parallel miteinander verbunde nen starren Streifenelementen (1, 2), wobei die Streifenelemente Eingriffsmittel (3,4) tragen, die mit komplementären Eingriffsmitteln (4,3) eines anderen Grundkörpers in Eingriff bringbar sind.
2. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsmittel Vorsprünge (4) sind, die sich von den Streifenelementen (2) erstrecken und Hinter schneidungen (10,12) bilden oder aufweisen.
3. Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsmittel Ausnehmungen (3) in den Streifenelementen (1) sind, die komplementär zu Vorsprün gen (4) an Streifenelementen eines anderen Grundkörpers ausgebildet sind.
4. Bauelement nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen jeweils mindestens eine im Querschnitt kreisbogensegmentförmige Wandung (9) auf weisen, wobei der Mittelpunlct des Kreises auf einer Verbindungsstelle (5) zwischen aufeinanderfolgenden Streifenelementen liegt.
5. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Streifenelemente Riegelelemente (14) tragen, die an einem die Aussparung (3) durch greifenden Vorsprung (4) verriegelbar sind.
6. Bauelement nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass jedes Riegelelement (14) eines zu verriegelnden Streifenelementes mit einem benachbarten Streifenelement derart verbunden ist, dass bei einer Kippbewegung des benachbarten Streifenelementes das Streifenelement verriegelt wird bzw. eine Verriegelung gelöst wird.
7. Bauelement nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorsprünge und Ausnehmungen als Rastmittel ausgebildet sind.
8. Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper aufrollbar ist, wobei die Aufrollung sich senkrecht zur Längsachse der Streifenelemente erstreckt.
9. Bauelementsatz mit mindestens zwei Bauelementen nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Eingriffsmittel und die komplementären Eingriffsmittel form schlüssig miteinander in Eingriff bringbar sind.
10. Bauelementsatz nach Anspruch 9, wobei Vorsprünge und/oder Ausnehmungen an den Stirnseiten der Streifenelemente eines ersten Bauelements ausgebildet sind und wo bei Vorsprünge und/oder Ausnehmungen an den Breitseiten der Streifenelemente eines zweiten Bauelementes ausgebildet sind.
11. Bauelementsatz nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Ein griffsmittel eines ersten Bauelementes mit den Eingriffsmitteln des zweiten Bauele mentes über eine Kippbewegung eines Streifenelementes relativ zu einem benachbarten Streifenelement des selben Bauelementes miteinander in Eingriff bringbar sind.
12. Bauelementsatz mit mindestens einem Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 sowie einer starren Platte, die die komplementären Eingriffsmittel aufweist.
13. Raumstruktur aus einem Bauelementsatz nach Anspruch 10,11 und/oder 12, und/oder aus mindestens zwei Bauelementen nach einem der Ansprüche 1 bis 8, die über die Eingriffsmittel und die komplementären Eingriffsmittel miteinander verbunden sind.
14. MontageDemontageVorrichtung für ein Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 8 mit einer Führung (24) für das Bauelement und einer Andruckwalze (22).
15. MontageDemontageVorrichtung nach Anspruch 14, wobei die Führung als Ab streifer (24) ausgebildet ist, der mit der Andruckwalze (22) in Radialrichtung einen Spalt bildet, wobei das Bauelement durch den Spalt geführt wird und dadurch benach barte Streifenelemente relativ zueinander verkippt werden.
16. MontageDemontageVorrichtung nach Anspruch 14 oder 15 mit einer zur An druckwalze (22) achsparallelen Aufrollwalze (20) zum Aufrollen eines Bauelementes.
17. Raumstruktur nach Anspruch 13 mit einer MontageDemontageVorrichtung nach Anspruch 14,15 oder 16 für eines oder mehrere Bauelemente.
Description:
Bauelement und Bauelementsatz zum Erstellen dreidimensionaler Strukturen sowie Raumstruktur aus derartigen Bauelementen Die Erfindung bezieht sich auf Bauelemente zum Erstellen von dreidimensionalen Strukturen wie Hohl-oder Tragkörper sowie auf aus diesen Bauelementen hergestellte Raumkörper.

Im einfachsten Fall sind derartige Bauelemente ebene, rechtwinklige Platten aus Kunst- stoff, Holz, Metall oder dgl., die an ihren Kanten miteinander verbunden werden und als Raumstruktur einen offenen Quader bilden. Dabei ist die Montage bzw. Demontage der Platten relativ arbeitsaufwendig, und bei größeren Objekten sind die Platten relativ sper- rig und somit schlecht zu transportieren. Desweiteren sind beispielsweise Transportkis- ten aus Kunststoff bekannt, die sich zusammenklappen lassen. Allerdings ist hier ein aufwendiger Klappmechanismus erforderlich, und die Transportkästen sind in der An- wendung wenig flexibel.

Dementsprechend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Bauelement-bzw.

-satz zum Erstellen dreidimensionaler Strulcturen zu schaffen, das einfach zusammen- legbar ist und mit dem eine dreidimensionale Struktur wie Hohl-oder Tragkörper in einfacher Weise montiert werden und das andererseits in teilweise zusammengelegter Form und somit in variabler Ausdehung verwendet werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch ein Bauelement bzw. -satz gemäß Patentan- spruch 1 bzw. 9 sowie durch eine Raumstrulctur gemäß Patentanspruch 13 ; die abhängi- gen Ansprüche betreffen vorteilhafte Weiterentwicklungen der Erfindung.

Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, das Bauelement mit einem Grundkörper aus star- ren, parallel zueinander flexibel verbundenen Streifenelementen aufzubauen, wobei die Streifenelemente Eingriffsmittel tragen, die mit komplementären Eingriffsmitteln eines anderen Grundkörpers in Eingriff bringbar sind.

Aufgrund der flexiblen Verbindung zwischen den starren Streifen können die Bauele- mente einfach aufgerollt und somit platzsparend transportiert oder gelagert werden.

Zur Erstellung einer Raumstruktur werden die Eingriffsmittel zweier Bauelemente, die als hinterschnittene Vorsprünge bzw. entsprechend geformte Nuten ausgebildet sind, miteinander in Eingriff gebracht, wobei die Bauelemente beispielsweise rechtwinklig aufeinander stehen. Durch die hinterschnittene Ausbildung der Eingriffsmittel kann eine unerwünschte Trennung der Bauelemente in Richtung der Flächennormalen der Bau- elemente wirksam verhindert werden.

Durch eine Ausbildung der Ausnehmungen mit einer im Querschnitt lcreissegmentför- migen Wandung, wobei der Kreismittelpunkt durch die Verbindungsstelle zwischen zwei aufeinanderfolgenden Streifenelementen gegeben ist, sowie durch entsprechende Ausgestaltung der dazu komplementären Vorsprünge kann eine sehr einfache Montage realisiert werden. Bei dieser Gestaltung können durch eine einfache Abrollbewegung des einen Bauelements in bezug auf das andere Bauelement die Streifenelemente jeweils miteinander in Eingriff gebracht werden.

Entsprechendes kann erreicht werden, wenn die Ausnehmungen mit Riegelelementen versehen sind. Dabei wird beispielsweise ein Riegelelement zum Verriegeln des Strei- fenelementes durch eine Kippbewegung eines benachbarten Streifenelementes betätigt, so dass bei einer Abrollbewegung jedes Streifenelement durch das nachfolgende Strei- fenelement verriegelt wird bzw. bei einer Aufrollbewegung entriegelt wird.

Zur Herstellung von Raumstrukturen mit variabler Länge aus den erfindungsgemäßen Bauelementen wird eine Montage-Demontage-Vorrichtung vorgeschlagen mit einer Führung und einer Andruckwalze zum Andrücken eines Bauelementes gegen ein weite- res. Vorzugsweise ist die Führung als Abstreifelement ausgebildet, um das Ablösen der Bauelemente bei einem Aufrollvorgang zu unterstützen. Ferner kann eine zur Andruck- walze achsparallele Aufrollwalze zum Aufwickeln eines Bauelementes vorgesehen sein.

Wie bereits erwähnt, werden zur Erstellung einer Raumstruktur die Eingriffsmittel an der jeweiligen Bauelemente miteinander in Eingriff gebracht, wobei vorzugsweise Vor- sprünge und/oder Ausnehmungen an den Breitseiten des Streifenelements eines Bau- elements ausgebildet sind und die Vorsprünge und/oder Ausnehmungen an den Stirn- seiten der Streifenelemente des anderen Bauelements.

Die Eingriffsmittel können dabei auch als Rastmittel ausgebildet sind.

Das erfindungsgemäße Grundprinzip kann auf Raumstrulcturen von im Prinzip beliebi- gen Dimensionen eingesetzt werden, beispielsweise bei Kabelkanälen, Behältnissen wie Transportkisten und Schränke, leichten Gebäuden, Trägern bis hin zu beispielsweise Gangways ("Rüssel") variabler Länge für Passagiere oder Transportgut in einem Flugha- fen oder Spielzeugen.

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der beigefügten Zeichnungen erläu- tert. Es zeigt : Fig. 1 eine perspelctivische Schemaansicht einer Raumstrulctur mit erfindungs- gemäßen Bauelementen, Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Montage-Demontage-Vorrichtung, Fig. 3a-3c Einzelheiten des Verbindungsbereichs zweier Bauelemente in drei Phasen einer Demontage, Fig. 4a-4c eine der Fig. 3 entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform, Fig. 5a u. 5b eine den Fig. 3a und Fig. 3c entsprechende Darstellung einer weiteren Ausführungsform, Fig. 6a u. 6b eine Darstellung von Bauelementen mit Rastmitteln, Fig. 7a-7c eine Darstellung von Bauelementen mit Riegelmitteln, Fig. 8a-8f Darstellungen für mögliche Anwendungen.

Fig. 1 zeigt eine räumliche Struktur aus einem Boden II und senkrecht dazu angebrach- ten Seitenwänden I, III, wobei die Seitenwandung und der Boden aus Streifenelementen 1, 2 aufgebaut sind, die an ihren Schmalseiten flexibel miteinander verbunden sind.

Wegen der flexiblen Verbindung der Streifenelemente untereinander, können die Bau- elemente zu Rollen 6 aufgerollt werden.

Desweiteren sind Eingriffsmittel (werden später erläutert) an den Stirnseiten bzw. den Breitseiten der Streifenelemente derart ausgebildet, dass bei einer Abrollbewegung die Bauelemente automatisch aneinander befestigt werden können.

Fig. 2 zeigt den Verbindungsbereich zweier Bauelemente sowie schematisch eine Vor- richtung zum Auf-bzw. Abrollen eines Bauelementes.

Auf einer Aufrollwalze 20 ist ein Teil des Bauelementes mit Streifenelementen 1 als Rolle 6 aufgewickelt, wobei der Rest des Bauelementes über eine Andruclcwalze 22 zu den Stirnseiten von Streifenelementen 2 eines zweiten Bauelements geführt ist und an den Stirnseiten anliegt. Die Streifenelemente 2 tragen an ihren Stirnseiten Vorsprünge 4, die mit Ausnehmungen 3 in den in den Breitseiten der Streifenelemente 1 in Eingriff bringbar sind.

Bei einer Bewegung der miteinander verbundenen Bauelemente nach rechts in Fig. 2 relativ zur Aufwickelvorrichtung werden nacheinander Streifenelemente 1 auf die Stirn- seiten der Streifenelemente 2 aufgelegt, bei einer Bewegung nach links werden nachein- ander die Streifenelemente wieder abgehoben, wobei das Aufrollen über ein Abstreife- lement 24 unterstützt wird, das die Streifenelemente 1 von den Stirnseiten der Strei- fenelemente 2 abhebt.

Abhängig vom Einsatzzweck ist es dabei möglich, eine oder beide der Walzen manuell oder durch Motorlcraft anzutreiben, die Aufrollwalze in Aufwickelrichtung durch Federn vorzuspannen und/oder das Aufrollen bzw. das Abrollen durch verschieben der mitein- ander verbundenen Bauelemente zu bewirken.

Fig. 3a zeigt ein Detail des Verbindungsbereichs zweier Streifenelemente 1, 2. Dabei erstreckt sich der Vorsprung 4 des Streifenelementes 2 in eine Ausnehmung 3 (vgl. Fig.

3c) des Streifenelementes 1, wobei in der Stellung der Fig. 3a die Oberseite des Vor- sprungs mit der Oberfläche des Streifenelements 1 fluchtet. Aufeinanderfolgende Strei- fenelemente 1 sind untereinander mittels einer biegsamen Verbindungslage 7 miteinan- der verbunden und gegeneinander kippbar. Dazu ist jedes Streifenelement 1 an der dem anderen Streifenelement 2 abgewandten Seite gefast, wobei die Verbindungslinie zwi- schen den Streifenelementen 1 jeweils eine Schwenkachse 5 für ein Streifenelement 1 bilden.

Die Ausnehmung 3 ist im Querschnitt als Segment eines Kreisrings ausgebildet mit kreisbogenförmigen Seitenwandungen 8 und 9, deren Kreismittelpunkt die Schwen- kachse 5 ist. Der Vorsprung 4 auf dem Streifenelement 2 ist konform zu der Ausneh- mung 3 ausgebildet und bildet mit seiner der Wandung 11 entsprechenden Wandung 9 eine Hinterschneidung 10.

Aufgrund dieser Ausgestaltung ist es möglich, in einer Aufrollbewegung nacheinander (von links nach rechts den Figuren) Streifenelemente 1 von den Stirnseiten der Strei- fenelemente 2 abzuheben, wobei die Schwenkung des mittleren Streifenelementes 1 von einer verriegelten Position (Fig. 3a) über die beginnende Trennung (Fig. 3b) bis zu einer fast vollständigen Trennung (Fig. 3c) entlang des Pfeils dargestellt ist.

Durch die dargestellte Ausgestaltung können einerseits durch eine einfache Kippbewe- gung die Vorsprünge bzw. Ausnehmungen der Streifenelemente 1, 2 formschlüssig mit- einander in Eingriff gebracht werden, und andererseits verhindern die Hinterschneidun- gen, dass die Streifenelemente in Richtung normal zur Stirnseite des Streifenelementes 2 (nach oben in den Fig. 3a-3c) voneinander getrennt werden können.

Wenn die formschlüssige Verbindung über kreisbogenförmige Flächen an den Vor- sprüngen und Ausnehmungen hergestellt wird, wird ferner sichergestellt, dass die Strei- fenelemente 1 und 3 auch nicht schräg von dem Element 2 abgezogen werden können, sondern nur über die vorgesehene Kippbewegung Die Ausführungsform der Fig. 4a-4c unterscheidet sich von der Ausführungsform gemäß der Fig. 3a-3c lediglich dadurch, dass die biegsame Verbindungslage 7 an der dem Streifenelement abgewandten Seite des Streifenelementes 1 angeordnet ist, so dass auf einer Fasung der Streifenelemente 1 verzichtet werden kann.

Die Fig. 5a u. b dargestellte Ausführungsform entspricht der Darstellung der Fig. 3a u.

3c, wobei aber die biegsame Verbindungslage 7 in Dickenrichtung in der Mitte der Streifenelemente 1 verläuft und dementsprechend die Streifenelemente an der Verbin- dungsstelle in der oberen Hälfte gefast sind.

Für Einsetzzwecke, in denen keine großen Trennkräfte in Richtung normal zur Stirnseite des Streifenelementes zu erwarten sind, eignet sich insbesondere in den Fig. 6a und b dargestellte Ausführungsform. Hier sind der Vorsprung 4 bzw. die Ausnehmung 3 als Rastmittel ausgebildet, die beim Abrollen des Streifenelements einrasten.

Bei dieser Ausgestaltung als Rastmittel könnten zwar die Bauelemente durch eine Kraft normal zur Stirnseite des Streifenelementes 2 gelöst werden, andererseits ist zu berück- sichtigen, dass bei montierten Bauelementen die Rastmittel aller Streifenelemente kol- lelctiv wirken und die Rastmittel so ausgebildet werden können, dass nur jeweils ein Streifenelement bei einer Abrollbewegung von dem anderen Streifenelement lösbar ist.

Bei Anwendungen, die einer besonders starken Belastung unterliegen, wird vorzugswei- se die in den Fig. 7a-c dargestellte Ausführungsform verwendet. Bei dieser Ausfüh- rungsform trägt der Vorsprung 4 des Streifenelementes 2 eine Riegelnut 12, und das Streifenelement ist zusätzlich mit einem Riegel 14 versehen, der sich einerseits in eine Riegelführung 13 in dem Streifenelement 1 erstreckt andererseits in einem Lager 15 auf dem benachbarten Streifenelement gelagert ist. In der in Fig. 7a dargestellten verriegel- ten Position erstreckt sich ein Riegelbereich 16 des Riegelelementes 14 in die Riegelnut 12 des Vorsprungs 4. Durch Kippen des links benachbarten Riegelelementes wird der Riegel 14 zum Lösen des Riegelabschnitts 16 aus der Riegelnut verschoben (Fig. 7b) und kommt schließlich außer Eingriff mit der Riegelnut 12 (Fig. 7c). Entsprechend wird beim Abrollen jedes Streifenelement 1 zuverlässig an den entsprechenden Streifenele- menten 2 verriegelt. Entsprechend den großen Belastungen sind die Streifenelemente hier vorzugsweise durch Scharniere 17 miteinander verbunden.

Schließlich sei darauf verwiesen, dass vorzugsweise die Verbindungsbereiche zwischen den Streifenelementen 2 und den Streifenelementen 1 versetzt angeordnet sind, um die Stabilität der Verbindungsstruktur zu erhöhen.

Die erfindungsgemäße Struktur in der Bauelemente ist für verschiedene Anwendungs- gebiete geeignet, und die Fig. 8a-f zeigen Beispiele für verschiedene Anwendungen in Querschnittsdarstellungen. So eignet sich der Querschnitt der Fig. 8a als offener Kasten beispielsweise als Transportkiste, Containergebäude oder Hubschrauber-Hangar. Als Anwendung für einen geschlossenen Kasten bzw. Kantrohr kann für den Querschnitt der Fig. 8b beispielsweise der Einsatz als Kabelkanal, Transportbox, Papierkorb, Container- gebäude, Teleskoparmverkleidung oder Zugangstunnel z. B. für Flugzeuge genannt wer- den. Eine Platte mit dem Querschnitt der Fig. 8c kann beispielsweise als Serviertablett, Lichtschutzblende oder Tischplatte ausgestaltet sein. Als Träger mit den Querschnitten als T, Doppel-T oder T mit doppelter mittlerer Verstrebung können die Querschnitte der Fig. 8d-f eingesetzt werden, beispielsweise für einrollbare Tragkonstruktionen varia- bler Länge für geringe oder mittlere Belastung oder als Wandlampenhalterung.

Bei Ausführungsformen, bei denen eine Struktur ausziehbar bzw. aufrollbar ausgestaltet ist, wird vorzugsweise das Bauelement, das auf die Stirnseite eines anderen Bauele- mentes aufzulegen ist, mit einer Montage-Demontage-Vorrichtung gemäß Fig. 2 verse- hen. Bei der in Fig. 1 dargestellten Struktur wären das die Bauelemente I und III. Das verbleibende Bauelement, II, benötigt keine Andruclcwalze und kein Abstreifelement und wird lediglich auf eine Aufrollwalze aufgewickelt. Ferner sind Ausführungsformen möglich, in denen das Bauelement II nicht aus einer aufrollbaren Streifenordnung be- steht, sondern starr ausgeführt ist. Das Bauelement II ist vorzugsweise rechteclcig, je- doch sind auch andere Ausführungsformen möglich, z. B. trapez-oder kreisförmige.

In den dargestellten Ausführungsformen ist der Vorsprung jeweils an der Stirnseite des Streifenelementes dargestellt und die entsprechende Ausnehmung in der Breitseite eines Streifenelementes 1. Umgekehrt kann auch die Ausnehmung in der Stirnseite des Strei- fenelementes 2 bzw. 1 ein Vorsprung auf der Breitseite eines Streifenelementes 1 vorge- sehen sein, und an einem Bauelement können sowohl Vorprünge als auch Ausnehmun- gen vorgesehen sein. Desweiteren können zur Realisierung diverser Strukturen noch zusätzliche Deckel oder Bodenelemente bei Bedarf aus den erfindungsgemäßen Bau- elementen erstellt und aufgesetzt werden.

Beim Aufsetzen eines Bauelementes auf ein anderes werden das erste Streifenelement und alle folgenden bis auf das letzte Streifenelement automatisch fixiert, wobei durch Formschluß der Eingriffselemente untereinander eine Parallelverschiebung der Strei- fenelemente bzw. der Bauelemente relativ zueinander verhindert wird. Lediglich dieses letzte Streifenelement muß durch geeignete Mittel festgelegt werden, sofern dieses nicht in eine Aufrollvorrichtung mündet, sei es durch eine zusätzliche Befestigung oder sei es durch Verbindung mit einem anderen Bauelement.

Als Materialien für die Streifenelemente eignen sich je nach Einsatzzweck Kunststoffe, Metallbleche oder auch Holz, und deren Verbindung kann beispielsweise über Gewebe- bänder, Kunststoffbänder oder Scharniere erfolgen. Mit geeigneten Verfahren (insbe- sondere der Kunststofftechnologie) kann das ganze Bauelement, bestehend aus Stei- fenelementen und flexiblen Verbindungsbereichen, aus einem Stück hergestellt werden, indem das Material dort, wo es biegbar sein soll, entsprechend dünn ausgelegt wird.