Die Erfindung betrifft einen Anker zum Verbinden von zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen gemäß den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung nach dem Oberbegriff von Anspruch 8. Demnach sind zwei Verankerungselemente an beiden Enden der Anordnung vorgesehen, die jeweils mit dem einen bzw. dem anderen der miteinander zu verbindenden Bauteile, wie z.B. einem Mauerwerk und einer Vorsatzschale, verbindbar sind. Zwischen den beiden Verankerungselementen ist ein längliches Verbindungselement vorgesehen. Von den Verankerungselementen ist zumindest eines gelenkartig, insbesondere kugelgelenkartig, mit dem jeweils zugehörenden Verbindungsende des einen bzw. des anderen Verankerungselementes mit Hilfe einer gelenkartig teilumgriffenen Verdickung verbunden.

Anstelle von in sich starren Verbindungsankern werden seit Jahrzehnten bereits nicht starre Verbindungsanker verwendet, so dass z.B. durch unterschiedliche Wärmedehnung hervorgerufene Relativverlagerungen der zu verbindenden Bauteile durch den Verbindungsanker nicht gehemmt werden.

Aus der CH-PS-441 679 ist ein Verbindungsanker für Bauwerkstelle bekannt, bei dem das zwischen den beiden Verankerungselementen liegende Verbindungselement einen federnden Abschnitt aufweist. In der Regel ist ein Dämpfungsglied an dem fedemden Abschnitt vorgesehen, um unerwünschte Schwingungsfreiheitsgrade des Verbindungsankers auf ein erträgliches Maß zu verringern.

Aus der CH 565 908 A5 ist ein anderer Anker zum Verbinden von zwel relativ zueinander beweglichen Bauwerksteilen bekannt, bei denen ein zwischen Verankerungselementen gelegenes Verbindungselement In sich starr ist und mit den Verbindungsenden der Verankerungselemente kugelartig verbunden. Hierzu welsen die Verankerungselemente an ihren Verbindungsenden halbkugelartige Verdickungen auf, über die ein als Rohr ausgebildetes Verbindungselement geschoben und mittels Bördeln an den Rohrenden um die halbkugelartigen Verdickungen zu Haltekragen verformt sind. Um ein koaxiales Ausrichten der Verankerungselemente mit dem Verbindungselement Im unbelasteten Zustand des Ankers zu ermöglichen, können Innerhalb des gehäuseartigen Verbindungselementes zwischen den halbkugelartigen Verdickungen der Verankerungselemente federartige Stützmittel verspannt sein. Diese können ausrichtende Kräfte auf die halbkugelartigen Verdickungen ausüben und gestatten in Maßen eine Abstandsveränderung zwischen den halbkugelartigen Verdickungen innerhalb des gehäuseartigen Verbindungselementes.

Aus der CH 576 562 A1 ist ein weiterer Verbindungsanker für relativ zu einander bewegliche Bauwerksteile bekannt, bei dem das Verbindungselement starr ist und somit federelastische Abstandsveränderungen zwischen den kugelartigen Verdickungen der Verankerungselemente nicht zulässt. Das in dieser Welse starre und insgesamt gleichmäßig dicke Verbindungselement ist einstückig, z.B. aus einem Stahlstab hergestellt. In dessen Enden sind kugelpfannenförmige Aussparungen zur Aufnahme der kugelförmig verdickten Verbindungsenden der Verankerungselemente eingearbeitet. Die Tiefe dieser Aufnahmen ist so bemessen, dass nach Einschieben der kugelartigen Verdickungen der Verbindungselemente die freien Enden des als Ausgleichstell dienenden Verbindungselementes durch einen Verformungsschrift um die kugelförmigen Verdickungen umgebördelt werden können. Dabei lassen die Bördelkanten ausreichenden Spielraum zum Verschwenken der Verankerungselemente bezüglich des Verbindungselementes bis zu einem maximalen Winkelausschlag.

Schließlich ist aus der EP 0 995 850 A1 ein weiterer Anker zum Verbinden von zwei relativ zueinander beweglichen Bauwerksteilen bekannt, bei dem als einteiliges Verbindungselement, ähnlich wie bei der CH 565 908 A5, ein rohrartiges Verbindungselement vorgesehen ist, bei dem auf Stützelemente im Rohrinneren aber verzichtet werden kann. Um die gewünschte Druckstelfigkeit des Verbindungselementes zu gewährleisten, wird das Rohr am Ende der Verbindungszone sickenartig In seinem Querschnitt verjüngt, so dass die kugelartige Verdickung am Verbindungsende des jeweiligen Verankerungselementes axial unbeweglich oder nahezu unbeweglich Ist. Auch bei diesem Verbindungsanker wird, ähnlich wie bei der CH 576 562 A1 für das Verbindungselement ein Außendurchmesser gewählt, der deutlich größer als der Außendurchmesser der kugelartigen Verdickungen an den Verbindungsenden der Verankerungselemente gewählt ist. Auf diese Weise können die Kugelgelenkpfannen an den beiden Enden des Verbindungselementes eine ausrelchende Materialstärke aufweisen, um die erforderliche Festigkeit der Kugelgelenkverbindungen sicherzustellen, ohne das aufwändige spanabhebende Bearbeltungen an dem Verbindungselement erforderlich sind. Vielmehr können die Bördelungen an den Verbindungsenden der Verbindungselemente für das teilweise Umgreifen der kugelartigen Verdickungen der Verankerungselemente durch so genannte Rollverformung stattfinden.

Ferner ist aus der Praxis, von der die Erfindung ausgeht, ein noch weiterer Ankor zum Verbinden von zwei relativ zueinander beweglichen Bauwerksteilen bekannt, bei dem zumindest die eine der gelenkigen Verbindungen zwischen den beiden Verankerungselementen und dem Verbindungselement aus einem graden Rohrabschnitt besteht, der beidendig umgebördelt wird, um an seinem ersten Ende eine Verdickung gelenkig und an seinem gegenüberliegende zweiten Ende eine andere Verdickung starr zu umgreifen. Die eine Verdickung ist an dem Verankerungselement und die andere Verdickung ist an dem Verbindungselement vorgesehen.

Der Erfindung geht von der Erkenntnis aus, dass die herkömmlichen gelenkartigen Verbindungen darunter leiden, dass die gewünschte Maßhaltigkeit der Verbindungsanker nur schwierig zu erreichen ist und dass es bei der Materialverformung zum Herstellen einer gelenkartigen Verbindung schwierig ist, dass das Gelenk weder zu stramm noch zu lose wird. Davon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, bei einem gattungsgemäßen Verbindungsanker für zwei voneinander beabstandete Bauteile ein präzises gelenkartiges Verbinden zwischen dem Verbindungselement und zumindest einem der Ankerelemente zu vereinfachen. Zur Lösung dieses Problems wird ein Verbindungsanker mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 8 vorgeschlagen. Demnach ist bei einem gattungsgemäßen Verbindungsanker vorgesehen, dass in zumindest einer der zwischen dem Verbindungselement und den Verankerungselementen gelegenen Verbindungszonen ein gesondertes vorgefertigtes Gelenkpfannenelement angeordnet oder anordbar ist. Das vorgefertigte Gelenkpfannenelement weist einen zu einer Gelenkpfanne vorgeformten ersten Endbereich und einen demgegenüber liegenden, zu einem Befestigungselement vorgeformten zweiten Endbereich auf. Die in zumindest einer der jeweiligen Verbindungszonen vorgesehene Verdickung an dem Verankerungselement oder an dem Verbindungelement ist von dem ersten vorgeformten Endbereich des zugehörenden gesonderten vorgefertigten Gelenkpfannenelementes gelenkartig teilweise umgriffen oder umgreltbar. Hierzu findet eine abschließende Verformung des gesonderten vorgefertigten Gelenkpfannenelementes statt, so dass eine axiale Festlegung der Verdickung erfolgt. Das zumindest eine gesondert vorgefertigte Gelenkpfannenelement ist mittels seines zweiten vorgeformten Endbereiches mit dem Verbindungselement oder mit mindestens einem der Verankerungselemente starr verbunden oder starr verbindbar. Bei der gelenkartigen Verbindung nach der Erfindung kann es sich z.B. um kugelgelenk- oder teilkugelgelenkartige, kreuzgelenkartige oder jede andere Im Stand der Technik bekannte Gelenkverbindung handeln, bei der eine Verdickung klauenartig, ringartig oder auf ähnliche Weise tellumfasst wird.

In der Regel sind zwei Gelenkverbindungen vorgesehen und beide sind gleich aufgebaut. Die zweite Gelenkverbindung kann aber auch auf Jede andere Im Stand der Technik aufflndbare Weise ausgeführt sein, ohne die Erfindungslösung zu verlassen.

Demnach basiert die Erfindung auf dem Grundgedanken, für die Verbindungsanker zumindest ein gesondert vorgefertigtes Gelenkpfannenelement bereit zu stellen. Hierdurch kann den mechanischen Anforderungen an die Gelenkverbindung in optimaler Welse Rechnung getragen werden, und zwar sowohl bezüglich des Materlaleinsatzes, als auch der Materlalauswahl und der Materialbearbeitung. Es ist auch möglich, die erfindungsgemäßen Gelenkpfannenelemente in einer einheitlichen Größe mit Verbindungs- und Verankerungselementen unterschiedlicher Dimensionierung und insbesondere unterschiedlichen Querschnitts zu verwenden, weil ihre Belastbarkeit besonders hoch ist. Das Vorhalten vieler verschiedener Größen ist also vermeidbar. Die Gelenkpfannenelemente können besonders präzise und vor allem besonders maßhaltig hergestellt werden. Das gleiche gilt für die Gesamtlänge von Verbindungselement und Gelenkpfannenelement/en. Es liegt auch im Sinne der Erfindung, wenn das Verbindungselement und die Gelenkpfannenelemente einteilig hergestellt sind.

Es Ist nun auf verschiedene Welse möglich, die Erfindung auszuführen: Grundsätzlich können die gesonderten Gelenkpfannenelemente aus einem z.B. metallischen Vollmaterial, z.B. durch Drehen, hergestellt sein. Bevorzugt werden Schmiedestücke, d.h. allgemein durch Umformen hergestellte gesonderte vorgefertigte Gelenkpfannenelemente, insbesondere Kugelgelenkpfannenelemente; hierbei kann es sich auch um aus einem rohrförmigen Rohling umverformte Gelenkpfannenelemente handeln. Ganz oder teilweise durch Schmieden vorgefertigte gesonderte Gelenkpfannenelemente erreichen bei vergleichsweise geringem Materialeinsatz und großer Präzision besonders hohe Festigkeiten. Dies glit auch, wenn das Verbindungselement und die Gelenkpfannenelemente ein einteiliges Schmiedestück bilden oder dazu zusammengefügt sind.

Das starre Verbinden der gesonderten vorgefertigten Gelenkpfannenelemente mit den Verankerungselementen bzw. dem Verbindungselement kann auf verschiedene Weise, z.B. auch durch Schweißen erfolgen. Besonders bevorzugt wird eine Verbindung, bei der das stabförmige verbindungsseitige Ende des Verankerungselementes oder des Verbindungselementes mit mindestens einer geschlossen oder spiralig umlaufenden oder unterbrochenen Umfangsrillung versehen ist. Solche Verformungen können durch Rollverformung oder spanabhebend hergestellt werden und z.B. in Gestalt einer einzelnen oder mehrerer umlaufender in sich geschlossener Rillen oder einer spiralförmig geformten Rille, wie z.B. einem Schraubgewinde verwirklicht werden.

Das nach dem Zusammenfügen von Verankerungselement und Verbindungselement an der gelenkertigen Verbindungsstelle erforderliche Umbördeln des gesonderten vorgefertigten Gelenkpfannenelementes kann grundsätzlich auf konventionelle Weise erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine, insbesondere radiale Auskragung des gesonderten vorgefertigten Gelenkpfannenelementes an oder nahe seinem Mündungsende oder Bördelrand erwiesen. Dies kann u. A. die spätere Festigkeit und/oder Präzision der Gelenkverbindung verbessem und/oder die Umverformung durch Bördeln mit vergleichsweise einfachen Werkzeugen ermöglichen.

Das Querschnittsverhältnis bzw. der Außendurchmesser des gesonderten Gelenkpfannenelementes, zu den Querschnittsflächen bzw. Durchmessern der angrenzenden Verankerungs- und/oder Verbindungselemente kann frei gewählt werden. Als besonders vorteilhaft haben sich Außendurchmesser erwiesen, die das 1,0 bis 4,0 fache des Querschnittsmaßes des Verankerungselementes und/oder Verbindungselementes betragen. Besonders bevorzugt ist ein Durchmesserverhältnis von 1,5 bis 3,0. In extremen Anwendungsfällen sind aber auch Durchmesserverhältnisse unter 1,0 ausführbar.

Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden können.

Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung und der zugehörigen Zeichnung, in der - beispielhaft - ein Ausführungsbeispiel eines Ankers dargestellt ist.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1

einen zwei Bauwerksteile zueinander sichernden Verbindungsanker;

Fig.2A-C

denselben Verbindungsanker in drei verschiedenen Situationen als ganzen und im Detallausschnitt

Fig. 3

von einer alternativen Ausführungsform eines Gelenkpfannenelementes für einen Verbindungsanker im Längsschnitt sowie

Fig. 4

eine Herstellungsvorrichtung für das Verbinden einer Verdickung mit einem Gelenkpfannenelement.

Figur 1 zeigt den Ausschnitt eines Gebäudes bestehend aus zwei Bauwerksteilen, nämlich einer Mauerung 10B und eine Vorsatzschale 10A. In jedem der Bauteile ist ein, im Ausführungsbeispiel stabförmiges, Verankerungselement 12A bzw. 12B fest verankert. Ein dazwischen liegendes Verbindungselement 14 ist über Verbindungszonen 13A bzw. 13B mit den Verbindungsenden der Verankerungselemente 12A bzw. 12B gelenkig verbunden. Hierzu dienen gesonderte vorgefertigte Gelenkpfannenelemente 16A, 16B.

Wie aus Figur 2A ersichtlich umfasst jedes Gelenkpfannenelement 16A, 16B einen vorgeformten, als Kugelgelenkpfanne mit einem radial außen umlaufenden Außenkragen 19 gestalteten, ersten Endbereich 17A und einen vorgeformten, als Gewindebohrung 21 gestalteten, zweiten Endbereich 17B (siehe Detaildarstellung). Die Verankerungselemente 12A, 12 B sind am gelenkseitigen Ende mit an sich bekannten Verdickungen 18A, 18B versehen, die ohne oder mit geringem Untermaß In die Gelenkpfanne hineinpassen. Das Verbindungselement 14 weist beidendig einen über einen Anschlag 14A, 14B hinausragenden Gewindezapfen 20 auf (siehe Detaildarstellung), der auf die Gewindebohrung 21 der Gelenkpfannenelemente 16A, 16B abgestimmt ist und bis zu einem Anschlag 16A', 16B' in das Gelenkpfannenelement 16A, 16B hineinschraubbar ist.

Das Gelenkpfannenelement ist durch Schmieden zu der z. B. in Fig. 2A oder 3 dargestellten Form vorgeformt und besteht aus einem In der Regel metallischen Werkstoff.

Wie aus Figur 2B ersichtlich, kann der erste Endbereich 17A im Bereich der Auskragung 19, die am oder nahe dem Mündungsende gelegen ist, durch z. B. einen Rollvorgang um die Verdickung 18A, 18B teilweise umgebördelt werden, so dass eine ausreichende Schwenkbeweglichkeit der benachbarten Elemente trotz axialer Unbeweglichkeit verbleibt.

Figur 2C zeigt eine Einsatzsituation des Verbindungsankers, in dem sich die Bauwerksteile gegeneinander verlagert haben.

Ein starres Verbinden der gesonderten Gelenkpfannenelemente 16A, 16B mit dem Verbindungselement 14 kann z.B. auch durch Schweißen erfolgen. Besonders bevorzugt wird eine in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Verbindung, bei der die stabförmigen verbindungsseltigen Enden der Verankerungselemente 12A, 12B mit mindestens einer geschlossen oder spiralig umlaufenden oder unterbrochenen Umfangsrillung versehen sind, wie z.B. mit einem Schraubgewinde, wobei die zweiten Endbereiche 17B der gesonderten Gelenkpfannenelemente 16A, 16B dann ein entsprechendes Gegengewinde oder Aufnahme, In dem dargestellten Beispiel ein Innengewinde, aufweisen.

Das nach dem Zusammenfügen der Verankerungselemente 12A, 12B mit dem Verbindungselement an der kugelartigen Verbindungsstelle in Gestalt der kugelartigen Verdickungen 18A, 18B erforderliche Umbördeln der gesonderten gesonderten Gelenkpfannenelemente 16A, 16B kann grundsätzlich auf konventionelle Weise erfolgen. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Außenkragung 19 der gesonderten Gelenkpfannenelemente 16A, 16B an ihrem Mündungsende oder Bördelrand erwiesen. Dies kann u. A. die spätere Festigkeit und/oder Präzision der Gelenkverbindung verbessern und/oder die Umverformung durch Bördeln mit vergleichsweise einfachen Werkzeugen ermöglichen.

Wie bereits erwähnt, werden die gesonderten Gelenkpfannenelemente 16A, 16B bevorzugt als Schmiedestücke hergestellt; hierbei kann es sich auch um aus einem rohrförmigen Rohling umverformte Gelenkpfannenelemente 16C handeln, wie in Figur 3 dargestellt, wobei in diesem Ausführungsbeispiel der eine, von einem Rohrabschnittsende gebildete zweite Endbereich 17B zu einem Zapfen 16C' mit Auβengewinde umgeformt wurde, das in ein Innengewinde des Verbindungselementes oder eines der Ankerelemente einschraubbar ist. Durch das Schmieden der gesonderten Gelenkpfannenelemente werden bei vergleichsweise geringem Materialeinsatz hohe Festigkeiten erzielt.

Das Querschnittsverhältnis bzw. der Außendurchmesser D1 der gesonderten Gelenkpfannenelemente, zu den Querschnittsflächen bzw. Durchmessern D2 und/oder D3 der angrenzenden Verankerungs- und/oder Verbindungselemente kann frei gewählt werden. Als besonders vorteilhaft haben sich Außendurchmesser erwiesen, die das 1,0 bis 4,0 fache des Querschnittsmaßes des Verankerungselementes und/oder Verbindungselementes betragen. Besonders bevorzugt ist ein Durchmesserverhältnis von 1,5 bis 3.0. In extremen Anwendungsfällen sind aber auch Durchmesserverhältnisse unter 1,0 ausführbar.

Aus Figur 4 ist eine Vorrichtung ersichtlich zum Herstellen eines Ankers zum Verbinden von zwei relativ zueinander beweglichen Bauteilen bestehend aus zwei Verankerungselementen, von denen zumindest eines der Verankerungselemente gelenkartig, insbesondere kugelartig, mit einem als Ausgleichsteil dienenden Verbindungselement mit Hilfe einer gelenkartig teilumgriffenen Verdickung verbunden sind, wobei ein angetriebener Rollensatz 30 derart vorgesehen ist, das Gelenkpfannenelement 16A durch eine Rollbewegung unter gleichzeltigem Aufbringen einer Last so verpresst wird, dass eine in der Gelenkpfanne eingelassene Verdickung 18A; 18B, insbesondere ein Bolzen oder ein Kugelbolzen, formschlüssig fixiert Ist und die gewünschte Zug- und Druckbelastung von der Gelenkpfanne übernehmen kann. Der Rollensatz 30 besteht aus mindestens drei auf einem Kreis um das Gelenkpfannenelement 16A; 16B, 18C angeordneten Rollen 30A, 30B, 30C, wobei mindestens eine der Rollen drehangetrieben und mindestens eine der Rollen gegen das Gelenkpfannenelement ausdrückbar Ist.

10

Verbindungsanker

10A, 10B

Bauteile

12A, 12B

Verankerungselemente

13A, 13B

Verbindungszonen

14

Verbindungselement

14A, 14B

Anschläge

15A, 15B

Verbinder

16A, 16B

Gelenkpfannenelement

16C

Gelenkpfannenelement

16A', 16B'

Anschläge

16C'

Zapfen

17A

erster Endbereich

17B

zweiter Endbereich

18A, 18B

Verdickung

19

Auskragung

20

Gewindezapfen

21

Gewindebohrung

30

Rollensatz

30A-C

Rollen

31

Druckeinrichtung

D1

Außendurchmesser

D2

Außendurchmesser

D3

Außendurchmesser