金属穿透紧固件的制作方法

专利名称：金属穿透紧固件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及紧固件，更具体地说是涉及这样一种金属穿透紧固件(Metal piercing fastener)，即这种金属穿透紧固件用于把一层或更多层金属/非金属层固定到至少一层金属层上，并且能在恶劣的条件下永久地把这些固定层保持在它们应有的位置内。
现有技术现有技术中已有许多类型的紧固件，这些类型大致可分成两种类型。第一种类型的紧固件是用于这样一种环境中的紧固件，即在这种环境中，从被连接在一起的工件的两侧都能接触到紧固件，这种类型的紧固件包括传统的螺母和螺栓等类似物。另一种类型的紧固件是那些必须在这样一种环境中进行操作的紧固件，即在这种环境中，只能从工件的一侧接触到这种紧固件，并且只可以从紧固件的唯一端部来完成紧固件的紧固任务。这种紧固被叫做“单面”紧固，本发明就是针对这种类型的紧固件。
在后一种类型中，有许多种这样的紧固件。这种紧固件的传统例子包括那些能穿透片状金属的紧固件，传统的这种紧固件可分为两种类型。
第一种类型包括自穿透和自钻进的螺钉。第二种类型包括倒钩、钩环、钉子、驱动销钉等。在第一种类型的紧固装置中，通常利用一种每分钟转数很高的电动螺钉枪来进行安装。在第二种类型中，通常利用一种气动工具来使紧固件穿透工件并把这些工件紧固在一起。在许多情况中，采用U形的钩环似的紧固件、倒钩、钉子、驱动销钉等，这些紧固件被设置成一细长的连续的元件或“杆棒”，使穿透尖端全都朝向一个共同的方向。这些杆棒插入到一工具的盒子内。把工具放置在位于其中一个要被紧固的工件上的期望位置处，然后驱动该工具，使得一驱动元件作用在与尖端相反的紧固件端部，从而把紧固件元件驱入并穿过所说的工件，以便把这些工件紧固在一起。
在采用一种金属的自穿透螺钉的情况中，将螺钉固定到一个动力驱动的转动卡盘端部内，该转动卡盘被连接到一电动螺钉枪上。当工具驱动时，工具就使螺钉大约以每分钟2500～4000转/分的转速快速转动。当安装者施加很大的物理作用力时，螺钉与工件的转动摩擦把所说金属加热到一个软化状态，从而可以穿透所说的工件。螺旋螺纹与所说的金属接合，拉动所说的紧固件穿过并把工件固定在一起。在采用金属自钻进螺钉的情况中，把这种螺钉固定到一种这样的工具内，即这种工具类似于自穿透螺钉所采用的工具，所不同的是，这种类型的电动螺钉枪以大约1800～2500转/分的转速转动自钻进螺钉。此外，类似于自穿透螺钉，需要安装者施加一个很大的作用力来把切割槽压入到所说的金属内，以便实现钻进操作。在钻出一个孔之后，使紧固件接合螺旋螺纹，从而把这些工件固定在一起。
采用现有技术中的这些例子时，应当注意到，用于穿透或钻进操作的螺纹紧固件的前进速度，要慢于当紧固件螺纹被接合时的前进速度。这不仅意味着这些类型的“单面”紧固件具有很慢的安装速度，并且需要操作者施加很大的作用力，而且必须在它们的螺纹接合到基片内之前完成它们的自穿透或自钻进功能。
当一个非金属工件要连接到一个规格轻的金属基片上，或者是要连接两块或更多块金属时，在穿透和紧固过程完成之前，底部的片材会被推离要被连接的顶块。在建筑行业和紧固件领域中，这种现象被叫做“铸板凹陷(oil canning)”。紧固件“铸板凹陷”是紧固件速度、金属的偏移特性以及基片质量与紧固件质量的比的一个函数。现有技术采用螺旋螺纹来把两块分开的片材拉合在一起。在钉子、驱动销钉、或钩环内，由于缺少某种形式的夹紧元件，从而使得这些紧固件不能成功地把基片固定到规格轻的金属或两块或更多块规格轻的金属上。现有技术中的金属穿透紧固件，尤其是金属穿透和自钻进的螺钉具有各种缺陷。安装者需要通过大量的培训和安装实践才能使其安装技能到达一种可接受的水平。
例如，当连接一个工件例如干壁时，重要的是，不能把工件损坏，并要把工件正确地夹紧到金属支架基片上，而且不能使紧固件的冠顶过多地进入工件内，也不能把工件纸层撕裂。使用这种螺钉是需要大量劳动力的，并且要求在安装工具上施加一个身体压力，这两方面都会使工人很疲劳。传统的自穿透和自钻进螺纹紧固件的另一个缺陷在于它们的螺纹只有沿着倾斜螺旋螺纹在一个或两个相当小的接触面积与薄的片状金属基片接触。一条单螺纹只在一侧接触所说的材料，一条双头螺纹也只有两个接触位置。这种小面积的接触(被称作“螺纹接合”)常常会导致紧固失败，这种紧固失败被称作“螺纹脱出”。当紧固件稍微被过度扭转时，造成在金属中这种很小的接触位置处迅速疲劳，从而破坏螺纹与金属基片之间的机械互锁，在这种情况下，就会发生所说的“螺纹脱出”。此外，存在这样一种行业趋势，即倾向于使用更薄的金属，这就会使所说的问题变得更严重。
对于其它传统的紧固件，例如钉子，驱动销钉或钩环，没有哪一种装置和设备能有效地在被紧固的底部基片的背侧提供抓紧和夹紧作用。因此，通常不能确保把片材足够地夹紧。它们的撤出或“拉出”阻力值不足，这种阻力值取决于紧固件与被穿透的孔接触位置之间的侧向摩擦力。已经确定，对于这种类型的紧固件，直到底部金属基片的厚度超过0.1250”或超过11规格的金属片的厚度时，才能获得有效的撤出或“拉出力”的数值。此外，在做出本发明的紧固件以前，在这种单面紧固件中，只有驱动销钉能一致穿透具有这个厚度的金属片。在恶劣条件下，例如在暴风雨、龙卷风和地震期间，这种类型的单面紧固件就会失效，从而不能有力地把基片紧固在一起，这就会导致许多这种类型的紧固件不允许被用于轻规格结构的金属构件中。在这些产品上增加非弹性的螺旋螺纹、沟槽、切口、倒钩或齿，只能增大基片穿透图纹的物理尺寸，其中的图纹是通过除去那些提供足够的夹紧和固紧力所需的实际金属来形成的。
这种低的螺纹接合状态的另一个后果就是缺少必要的磨擦力来增大“退出”阻力。这种“退出”阻力是指当螺纹紧固件受到震动或受到撤出应力时把紧固件保持在应有位置的作用力。在这种薄的材料中，，采用这种较小的螺纹接合时，这种“退出”阻力是很小的，紧固件常常变松，从而会损坏紧固接头的整体牢固性。
此外，对于传统的钉子、钩环、或驱动销钉，这些紧固件缺少有效地方法将两块或更多块材料夹紧在一起，其中底部材料是由轻规格的金属制成。在高速安装期间，这些紧固件主体把第二或底部材料推离顶部材料(这在前面被称作“铸板凹陷”)。即使这些不同类型的紧固件用于穿透底部材料，它们也不具有能把两块或更多块片材料拉到一起或夹紧在一起的有效的设计特征。已经尝试过，在某些类型的紧固件上设置“螺旋”螺纹。但是，在使用薄规格的金属片的情况下，这些“螺旋”不能获得作为有力牢固的夹紧机构的足够的螺纹接合。此外，在紧固件初始穿透期间，当紧固件螺纹已经与顶部片材接合时，紧接着的片材会被推开。基本的机械结构使得一个“螺旋”螺纹不可以在相同的紧固件上拉靠另一条螺纹。结果造成金属片不能被牢固地夹紧在一起。
因此，需要一种自穿透的紧固件，这种紧固件可以由很薄的硬质弹性材料例如LGSM(轻规格的片状金属)制造，并且这种紧固件可以被用于一个动力工具，这种动力工具可以容纳这种紧固件。动力工具的使用者根本无需进行培训，使用者通过拉动扳机、或按动按钮等就能驱动这种动力工具。
此外，还需要一种新的紧固件，这种紧固件具有很低的外形主体，该主体的一端设有一个冠顶，另一端设有一个穿透尖端或尖头。这种紧固件应当具有很高的抗拉强度和抗剪强度，并且能优化抓紧和夹紧能力，从而提供很高的“撤出”和“退出”阻力。当利用高速撞击工具来把紧固件驱进时，这种紧固件应当能有效地穿透薄的LGSM片，并且不会产生严重的“铸板凹陷”问题。这种紧固件还可以设有弹性的抓夹元件“齿”，这些抓夹元件“齿”可以由紧固件主体成一个整体地形成。弹性齿可以被偏移到紧固件主体内的空洞内，也可以被偏移到在紧固件的穿透过程中在其它位置所形成的空洞内。通过部分齿上的挤压表面就可以实现这种偏移，该挤压表面首先接触基片或由紧固件的穿透尖端所穿透的开口的边缘，利用它的突出的抓夹元件使齿偏移到空洞内的这个过程，确保了它们不会扩大或去除由紧固件/尖头切割或穿透以外的任何另外的LGSM基片。在穿过LGSM基片之后，齿不应再受限制，并能立即弹回到它的初始位置。通过这种方式，齿会从紧固件主体移开，并移到被紧固的底部材料下面。抓夹元件可以与至少一个或更多个弹性加载元件相对设置，该弹性加载元件包括紧固件的冠顶和紧固件主体上的驱动止动件，以便在紧固件的使用寿命内提供推靠抓夹元件所需的回弹力。通过适当的制造紧固件的穿透尖端，使得被穿透的LGSM基片具有一个整齐的开口，该开口的直径小于紧固件锁定元件的直径，以便能有效地把工件固定在一起。这种紧固件可以用于把干壁固定到LGSM支架上、把层木固定到LGSM支架上、把水泥纤维板固定到LGSM支架上、或把任何其它非金属材料固定到金属材料上，或把两层或更多层金属片固定在一起。

发明内容
本发明满足了上面所说的要求，本发明涉及一种用于把许多层状工件固定在一起的紧固件，其中至少一个层状工件是金属制品，这种紧固件包括一个金属主体，该金属主体具有第一端和第二端；一个冠顶，设置在金属主体的第一端，该冠顶适用于将所说的许多层状工件夹紧在一起；一个金属穿透部分，设置在所说金属主体的第二端，用于穿透所说的许多层状工件；一个抓夹元件，设置在所说金属主体的第一端和第二端之间，用于把被穿透的层状工件锁定在一起。
根据本发明的一个方面，描述了一种用于把层状工件固定在一起的金属穿透紧固件，这些层状工件中的一个工件是金属制品，这种紧固件包括一个主体，该主体由片状弹性金属材料制成，并且具有第一端和第二端以及第一侧边缘和第二侧边缘；一个冠顶，形成在所说的第一端；一个金属穿透部分，位于所说的第二端；所说的第一侧边缘、第二侧边缘以及所说的金属穿透部分是被压制而成的；一个位于所说第一端与第二端之间的弹性锁定元件，它的一端与所说的主体相连接。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于把第一元件固定到第二金属元件上的金属穿透紧固件，这种金属穿透紧固件包括一个刀刃，该刀刃具有第一端和第二端以及第一侧边缘和第二侧边缘，并且由片状弹性金属制成，且具有均匀的厚度，宽度大于厚度；一个冠顶，从所说刀刃的第一端突出，刀刃的第二端形成一个金属穿透部分，该冠顶适用于接收一工具的撞击，该工具用于驱动金属穿透部分穿过第二金属元件；所说的刀刃限定一条凹槽，该凹槽向内与第一侧边缘间隔开，并终止于所说的第二端附近，以便提供一种自由直立的分开的弹性齿，这些弹性齿从刀刃的第二端向上延伸，并终止于第一端和第二端中间，所说的齿具有一个内侧边缘和一个外侧边缘；许多突出元件，被设置在外侧边缘上，每个突出元件具有一个挤压表面(cam surface)，该挤压表面面向所说的第二端，用于接合第二金属元件，以便当紧固件穿过金属工件时把所说的齿推动进所说的凹槽内。
根据本发明的另外一个方面，提供了一种用于把第一元件固定到第二金属元件上的金属穿透紧固件，该紧固件包括一个刀刃，该刀刃具有第一端和第二端以及第一侧边缘和第二侧边缘，并由片状弹性金属材料制成，具有均匀的厚度，宽度比厚度大；一个冠顶，从所说刀刃的第一端突出，刀刃的第二端形成一个金属穿透部分，该冠顶适用于接收一工具的撞击，该工具是用于驱动金属穿透部分穿过第二金属元件；所说的刀刃限定一条凹槽，该凹槽向内与第一侧边缘间隔开，并终止于所说的第二端附近，以便提供一种自由直立的分开的弹性齿，这些弹性齿从刀刃的第二端向上延伸，并终止于第一端和第二端中间，所说的齿具有一个内侧边缘和一个外侧边缘；许多突出元件，设置在外侧边缘上，每个突出元件具有一个挤压表面，该挤压表面朝向所说的第二端，用于接合第二金属元件，以便当紧固件穿过金属工件时把所说的齿推动进所说的凹槽内。
根据本发明的另一方面，提供了一种用于把许多层状工件固定在一起的方法，其中至少一个工件是金属制品，这种方法包括以下步骤提供一个金属紧固件主体，该金属紧固件主体的一端具有一个冠顶，另一端具有一个刚硬的金属穿透尖端；在金属紧固件主体上提供至少一个弹性齿，用于在紧固期间把层状工件牢固地抓紧和夹紧；用一个工具来撞击紧固件的冠顶，从而把紧固件金属主体驱动穿入所说的许多层状工件内；利用所说的弹性齿抓紧和夹紧被穿透的工件，从而把被穿透的层状工件锁定在冠顶和弹性齿之间。
根据本发明的一个不同的方面，提供了一种用于把展开的缆线固定到至少一个层状工件上的紧固件，这种紧固件包括一个金属主体，该主金属主体具有第一端和第二端；一个冠顶，被设置在所说金属主体的第一端，该冠顶适用于把展开的缆线夹紧到至少一个层状工件上；一个金属穿透部分，设置在金属主体的第二端，用于穿透所说的展开的缆线，并穿透所说的至少一个层状工件；一个抓夹元件，设置在金属主体的第一端和第二端之间，用于把展开的缆线锁定到所说的至少一个被穿透的层状工件上。
通过下面对本发明的一些优选实施例的描述，并结合附图，将使本发明的这些方面和其它方面变得更清楚。


图1A-1B表示根据本发明的原理制造的、且具有单一轴线的紧固件的立体示意图和侧视图；图2A-2C表示根据本发明图1中的紧固件在穿透许多基片过程中的前视图和侧视图；图3A-3C表示根据本发明图1中的紧固件在穿透不同的许多基片过程中的前视图和侧视图；图4A-4C表示根据本发明图1中的紧固件在穿透另外的许多基片过程中的前视图和侧视图；图5A-5C表示使用本发明的紧固件的动力工具的前视图；图6表示准备好用于图5中的动力工具的一排紧固件的前视图；图7是本发明中的紧固件所采用的齿的侧视图；图8A-8C表示本发明中的紧固件所采用的不同齿结构的侧视图；图9是本发明中的紧固件所采用的另一种齿结构的侧视图；图10是本发明中的紧固件所采用的另外一种齿结构的侧视图；图11是本发明中的紧固件所采用的另一种齿结构的侧视图；图12是本发明中的紧固件所采用的一种不同的齿结构的侧视图；图13是本发明中的紧固件所采用的另一种不同的齿结构的侧视图；图14是本发明中的紧固件所采用的另外一种不同的齿结构的侧视图；图15是本发明中的紧固件所采用的一种可选择的齿结构的侧视图；图16是本发明中的紧固件所采用的另一种可选择的齿结构的侧视图；图17是本发明中的紧固件所采用的类似于图1中的齿结构的一种齿结构的侧视图；图18是本发明的紧固件的硬化的尖端的侧视图；图19A-19B是本发明的紧固件的冠顶和位于多个基片中传统的六角-垫圈头的立体示意图和侧视图；图20A-20C表示本发明的紧固件的各种不同的冠顶-主体角度的结构的侧视图；图21是表示根据本发明的原理制造的且具有单一轴线的紧固件的一个实施例的前视图；图22是图21所示的紧固件的侧视图；图23是图21所示的紧固件的顶视图；
图24是沿图21中线A-A的剖面图；图25是类似于图24所示的紧固件的另一个实施例的前视图；图26是图25所示的紧固件的侧视图；图27是图25所示的紧固件的顶视图；图28是图25中的紧固件沿该图中的线A-A的剖面图；图29是类似于图21所示紧固件的另一个实施例的前视图；图30是图29所示的紧固件的侧视图；图31是图29所示的紧固件的顶视图；图32是类似于图21的紧固件的但具有双轴线的另外一个可选择的实施例的前视图；图33是图32所示的紧固件的侧视图；图34是图32所示的紧固件的顶视图；图35是图32所示的紧固件的一条支腿沿图32中的线A-A的剖面图；图36是根据本发明的原理制造的紧固件的另一个可选择的实施例的前视图，图中紧固件的主体呈圆柱形；图37是图36所示的紧固件的侧视图；图38是图36所示的紧固件的顶视图；图39是图36中另一实施例的紧固件的圆柱形主体的侧视图；图40是图39所示的紧固件的顶视图；图41是根据本发明原理制造的紧固件的圆柱形主体的另一个实施例；图42是图41所示的紧固件的顶视图；图43是根据本发明原理制造的紧固件的另一个实施例的前视图；图44是图43所示的紧固件的侧视图；图45是图43所示的紧固件的顶视图；图46是类似于图43所示的紧固件的另一个实施例的前视图；图47是图46所示的紧固件的侧视图；图48是图46所示的紧固件的顶视图；图49是类似于图46所示的紧固件的紧固件的前视图，但是该紧固件的齿是从主体的上部延伸的；图50是图49所示的紧固件的侧视图；
图51是类似于图46所示的紧固件的前视图，但是该紧固件两端的齿被连接在紧固件的主体上；图52是图51所示的紧固件的侧视图；图53是类似于图21所示的紧固件的前视图，但是该紧固件的齿连接在主体的上部；图54是类似于图21所示的紧固件的另一个可选择的实施例，其中的齿的两端被连接到主体上；图55A-55G表示根据本发明由单一轴线或双轴线的金属平板制成的紧固件的金属穿透部分上，可形成的各种不同的尖端类型；图56A-56C表示根据本发明制造的圆柱形紧固件的金属穿透部分上可形成的尖端；图57A-57C表示图55和图56所示的尖端上可形成的刀刃形式；图58A-58C表示根据本发明原理制造的具有单一轴线的紧固件的前视图、侧视图和后视图；图59A-59C表示根据本发明图58中的紧固件在穿透许多基片过程中的前视图和侧视图；图60A-60C表示根据本发明的图58中的紧固件在穿透不同的许多基片过程中的前视图和侧视图；图61A-61C表示根据本发明图的58中的紧固件在穿透另外的许多基片过程中的前视图和侧视图；图62表示准备好的用于动力工具如图5所示的动力工具的一排紧固件；图63A-63B表示本发明中的紧固件所采用的齿的前视图和侧视图；图64A-64B表示本发明中的紧固件所具有的夹紧力的两个侧视图；图65A-65C表示根据本发明的图58中的紧固件在穿透另外不同的许多基片过程中的前视图和侧视图；图66A-66E表示本发明所用的紧固件的前视图和侧视图；图67A-67F表示根据本发明的紧固件在穿透许多基片过程中的前视图和侧视图；图68A-68C表示本发明中的紧固件的前视图和顶视图；图69表示本发明的紧固件的前视图；
图70A-70D表示根据本发明的图69中的紧固件在穿透许多基片过程中的侧视图；图71A-71I表示本发明中的经改型的紧固件所采用的齿的前视图；图72A-72C表示本发明中的紧固件的前视图和侧视图；图73表示本发明的紧固件的前视图，该前视图与典型的金属框架上使用本发明中的紧固件的立体示意图相结合；图74A-74C表示根据本发明的紧固件在穿透许多基片过程中的前视图和侧视图；图75A-75F表示图25中的紧固件在穿透抹有灰泥的展开的铁丝网并穿透两块不同类型基片过程中的前视图；图76A-76H表示本发明中的紧固件在紧固许多基片过程中的侧视图，以及利用传统的紧固件在相同的应用中所产生的穿通开口的侧视图；图77A-77D表示根据本发明的紧固件在对许多基片进行紧固的过程的侧视图，和根据本发明所形成的穿通开口的顶视图，以及表示传统的螺纹穿透紧固件的侧视图，和在相同的应用中利用传统的螺纹穿透紧固件时所形成的穿透开口的顶视图；图78A-78C表示本发明中的紧固件所采用的三种不同齿的实施例的前视图；图79A-79F表示本发明中三个不同的紧固件实施例的前视图和侧视图；图80A-80B表示根据本发明的原理制造的、类似于图43所示实施例的另一种可选择实施例中的紧固件的前视图和侧视图；图81A-81C表示根据本发明的制造有一端部的紧固件的前视图和侧视图；图82表示根据本发明的已经穿透许多基片的图36中的紧固件；图83A-83B表示与本发明中的紧固件一起使用的侧向加强构件的侧视图和顶视图，该加强构件用作本发明中的预定的驱动止动件；图84是本发明的紧固件中所采用的不同的齿结构的侧视图；图85A-85G是表示本发明的紧固件所用的不同的驱动止动件实施例的前视图和侧视图；图86表示本发明的一紧固件的前视图；
图87A-87E表示本发明的紧固件的冠顶内所采用的不同的穿透开口结构和纹理模式；图88A-88F表示本发明的紧固件所采用的不同的冠顶结构的顶视图和侧视图；图89是本发明的紧固件所采用的图88所示冠顶的顶视图；图90是本发明的一紧固件的前视图具体实施方式
下面将参照图1-90来详细描述本发明的一些优选实施例。通过下面的描述可以使本发明的其它实施例、特征和/或优点变得更加清楚，或者通过本发明的实施也可以使本发明更加清楚。
在这些附图中，图并不是按比例来绘制的，附图标记表示本发明中的各个部件，在所有附图和描述中，相同的附图标记表示相同的部件。
下面的描述包括被认为是当前实施本发明的最佳模式。这些描述不应认为是限制性的，这些描述只是为了描述本发明总的原理。
采用本发明的紧固件，就能充服现有技术中的紧固件的前面所提到的一些缺点以及其它的一些缺点。具体地说，本发明中的紧固件是一种自穿透的紧固件，它是由单片厚度的平的金属板制成的，并能使得紧固件的一些部分具有弹性，利用被专门改型以适应这种紧固件的动力工具推进这种紧固件，使紧固件穿过一些工件。利用本发明的这种紧固件紧固许多工件时，无需任何训炼就能快速地完成，而且不会感到疲劳。安装者把工具竖直放置到工件上，然后推动工具的安全端部件装置，使该安全端部件装置挤靠着工件，并驱动动力工具扳机，使得新的紧固件在两秒钟内自动地穿透、抓紧和夹紧全部工件。一旦确定适当的气压设置，就对安装工具进行相应的调整，如果驱入类似的基片和基底材料，工具所进行每次随后的安装都会提供类似于第一紧固件装置的一紧固件装置。紧固件可以由很薄的硬质材料制成，因此，所产生的轮廓块(profile mass)是很低的，这对于穿透主体材料来说是很理想的。
当通过高速的撞击工具来推进本发明的紧固件时，能够有效地穿透薄的金属材料，并产生微小的“铸板凹陷”。由于紧固件的金属特性和独特的外形，从而弹性的突出的抓夹元件能由紧固件的主体材料来形成。这些元件被称作“齿”。齿是需要有弹性的，以便允许齿偏入紧固件主体内的孔穴内或偏入由紧固件的穿透过程所产生的孔穴内。这种偏入过程是由齿部的挤压表面引起的，这个挤压表面首先接触基片或紧固件尖端所刺成的开口。使齿和它的突出的抓紧和夹紧元件偏入这些孔穴，这个过程确保(紧固件尖端)所刺成的开口不会扩大，或者确保了不会无必要地除去材料数量以外的材料，该材料是在形成穿透开口过程中由紧固件尖端除去的。在穿金属基片之后，齿就不再受限制，从而立即尽力弹回到它的初始位置。这样，齿从紧固件主体移开，并在基底材料下面被紧固。在“有刺的”或“百叶窗板般的”齿的情况下，百叶窗板的顶表面与基底材料的下侧接合。由于齿还未到达它的预定的位置，因此，齿一直提供足够的侧向作用力，以确保齿或它的突出的抓紧和夹紧元件牢固地接合在基底材料的下面。
突出的抓夹元件与至少一个或可能两个弹性加载元件相对，该弹性加载元件可以是紧固件的冠顶和/或紧固件主体驱动“止动件”，该“止动件”也被称作“侧向中止”件，它提供了回弹作用力，这个回弹作用力作用在突出的抓夹元件上，从而有力地把工件固定在一起。
根据本发明的一个优选实施例，公开了一种金属穿透紧固件，该紧固件总体上由附图标记300来表示，用于把至少一层金属层固定到一层或多层金属/非金属层上，并能在恶劣的环境下能永久地把这些固定的层保持在它们应有的位置(见图1)。所说的金属层可以是电镀的钢质基片金属层，其规格有16GA(0.0598″)，18GA(0.0478″)，19GA(0.0418″)，20GA(0.0359″)，22GA(0.0299″)，25GA(0.0209″)，28GA(0.0149)和30GA(0.0120″)。例如，紧固件300可以用于把石膏干壁板与金属支架(stud)相固定，用于把层压板与金属支架相固定，用于把水泥纤维板与金属支架相固定，或用于把其它任何非金属材料与金属材料相固定。总地来说，紧固件300的优选的用途就是对在14GA-30GA的轻规格的片状金属(LGSM)层进行固定。紧固件300还可以用于不同规格的金属，甚至可以用于固定低密度的材料，例如把木头固定到木头上。
紧固件300能由单块带钢制造，且具有单一的轴线，使得带钢能具有弹性。片状金属最好是弹性碳钢，例如ASTM C1045至C1085，或者是完全被硬化的弹性不锈钢，例如300或400系列的不锈钢。在任何一种情况中，都能使金属变得有弹性，要把一些工件牢固地固定在一起，就需要所说的这种弹性。
如图1A-1B所示，紧固件300包括一个大致细长的并具有一纵向轴线301的金属主体302；位于一端的一个冠顶部分304，用于接收撞击作用力，该撞击作用力是驱动紧固件300的具有适当结构的工具通过工件来施加的；一个端部锋利的铲式的尖头或尖端部分306，用于对层进行穿透。冠顶304最好设置成与通过主体302的细长部分303的纵向主体轴线301成一锐角，并具有一个孔312，以便在制造过程中可以部分转位(part indexing)，并且能用于例如允许干壁灰泥粘接到冠顶304以下区域的顶部基片上。为了本发明的目的，在下文中所指的冠顶-主体弯曲角应被理解为冠顶底表面与纵向主体轴线之间所测量的角。
细长的主体部分303可以沿其整个长度设有一“压制”的条纹336(见图1A)，以便增大它的刚度和稳定性。当它完全抵靠着LGSM层时，有稍微的向上的锥度(小于1度)，这是由于压制过程对紧固件300的竖直稳定性进行了优化。压制是一个制造术语，意思是以某种方式对金属进行挤压。冠顶304是通过把细长的主体部分303的上部向前弯曲形成的(见图1A)，并且可以设有一对角撑板332，334，以便当冠顶304用力挤压顶部工件基片时，可以防止冠顶304“弹回”。冠顶304可以做成某种形状(例如，带圆角或不带圆角的矩形，椭圆形，正方形等)，也可以相对于细长的主体部分303以各种形式进行弯曲，孔312可以是圆形的，也可以是任何适合于实施本发明的其它形状。
尖端306最好在每一侧分别设有圆齿的或锯齿状的切割刀刃308，310，并且具有倾斜表面，以便能容易地穿透那些需要被紧固的工件(金属和非金属)。尖端306的顶表面330最好是凹面形的，以便增大尖端306的刚性，从而使得尖端306具有足够的强度来穿透16GA的LGSM基片，而且不会发生“尖端卷曲”。顶表面330是通过“压制”形成的，以便确保尖端306能切割或切入金属基片，且不会在基片的顶表面上造成断裂或造成过大的凹窝。
细长的主体部分303最好在大致中心位置设置一个空洞314，用于容纳大致具有弹性的齿316，所说的齿是主体302的一个整体部分。根据本发明的总的原理，空洞314的宽度最好稍大于齿316的宽度。齿316能被压制成比主体部分303薄，并绕着齿的纵向轴线(图中未示)把齿的基部317扭转一定的程度，以便确保齿316的弹性。弹性齿316还大致在竖直平面内突出，并与相交的主体轴线301构成一锐角(大约在10-15度，见图7)，从而使得齿突出到空洞314之外，并朝向冠顶304的下面，如图1A-1B所示。齿316的每一侧设有许多突出的抓夹元件，例如，突出的抓夹元件318，320，322，324，等，以便在穿透层之后能提高紧固件300的抓紧和夹紧作用。每个突出的抓夹元件的位置和这些抓夹元件之间的间距，设计成能适应不同的抓夹范围的要求。每个抓夹元件的底表面(朝向尖端306)成形，即，在半径处切割，以便允许它能“挤压”在(被尖端306)穿透的槽/孔的锋利的顶部边缘上。每个突出的抓夹元件的顶表面(朝向冠顶304的底侧)做成某种形状，以便允许它能被用作一种片簧。在穿透工件期间，齿316向后偏斜(被退绕)，即，朝着轴线301偏斜。抓夹元件底表面的“挤压”作用使得齿316能容易地穿透一LGSM层。当突出的抓夹元件的一些部分不再受LGSM层的限制时，齿316就会回到(重新卷绕)预先设定的突起的朝向，在这种情况下，这些突出的抓夹元件的顶表面向外转动(离开轴线301)。在穿透过程的结束时，齿316被设置成大致平行于轴线301，并且挤靠着(被尖端306穿透的)工件槽的内表面，即，齿用作为一种弹簧，通过它的突出的抓夹元件把主体302牢固地抓夹在被紧固的工件的内部。
紧固件300最好还在它的上部(靠近冠顶304)设置一对加强构件326，328，这对加强构件分别位于细长主体303的每一侧。所说的加强构件326，328在相当程度上增大了细长主体303上部件强度，并且把大部分撞击作用力沿着轴线301转移离开冠顶304。每个加强构件是通过使细长主体303的侧边弯曲约90度来形成的，并使加强构件326的朝向与加强构件328的朝向相反，弯曲/朝向角大小约相等且方向相反，如图1所示。此外，朝向相反的加强构件用于限制紧固件300的倾斜或向前或向后摇动，每个加强构件的长度被设计成能精确控制或把冠顶304装埋到顶部工件基片内。
图2表示出了紧固件穿透工件的三个阶段。图中的工件是由石膏干壁板340构成的，它松松地抵靠着25GA内部电镀的非承载的LGSM支架342。齿316的底部与细长主体303相连，并绕着它的纵向轴线(图中未示)被预先设定或被扭转，并在竖直平面内突出，与相交的主体轴线301成一锐角(大约10-15度，见图7)。如图2B-2C所示，紧固件300穿透并穿出干壁板340，并且未使背部表面产生过多的“散裂”，还能容易地切开LGSM支架342，从而在这两层之间形成牢固的连接。
图3表示出了紧固件300穿透工件过程中的三个阶段，图中的工件是由顶部的饰以外侧木粒木板式的水泥纤维板基片344(约7/16″厚)构成，它被松松地抵靠着16GA外部电镀的承载的LGSM支架346。基片344是普通水泥和纤维素的复合材料，没有顶部纸层，(比图2中的石膏板)具有更密实的表面层。在这种特定的结构中，冠顶304被弯曲成与细长的主体部分303成一个锐角，除了一个倒“V”以外将它的内表面的大部分除去(图3A中未示)，矩形框架绕着它的外部边缘，从而可以良好地把冠顶埋入孔内，并能克服这种相当密实的材料的阻力。图3B表示当紧固件300穿透LGSM支架346时，紧固件300向前拉动水泥纤维板基片344。图3C表示紧固件300处于完全夹紧的模式，其中，它的冠顶304几乎与密实的水泥纤维板基片344齐平。
图4表示出了紧固件300穿透工件过程中的三个阶段(图4A-4C)，图中的工件是由顶部(约1/2″厚)的外部层木剪板348构成，该剪板被松松地抵靠着16GA外部电镀的承载LGSM支架350。图4B表示当紧固件300穿透LGSM支架350时，紧固件300向前拉动板348。图4C表示紧固件300处于完全夹紧的模式，其中，冠顶304几乎与层木板348的顶表面齐平，从而把这两层牢固地固定起来。
图5表示安装者352把一动力工具354定位在要驱动本发明中的紧固件的区域356上。特别重要的是，在该动力工具的喷嘴处连接有动力工具的聚氨酯保护元件358，一个聚氨酯涂层的支撑件和竖直对齐的台架，从而确保了工具的轨道朝向工件，并允许安装者在工件的顶表面上滑动工具，而且不会损坏或刮坏工件的顶表面。本发明中的紧固件一起被包装成所谓的“整排”结构(见图6，下面将描述)，这个整排结构装入一个后部装载盒360内。一个位于新的紧固件“排”的后部且位于盒360内的推簧(图中未示)把紧固件推入“备用位置”，以便被射入那些要被连接的工件内，如图5A-5C所示，在这种结构中，工件是石膏干壁板362和LGSM支架364。动力工具354最好被设计成以连续的方式起动。为了能扣动扳机，动力工具的端部构件必须被挤压着工件，直到压缩弹簧被压紧。这个构件确保了把所有的基片正确的压缩至底部的LGSM基片。图5C表示出了上面所描述类型的紧固件307处于完全安装好的状态，该紧固件牢固地把两层紧固在一起。如5A-5C还表示，全部操作时间约为1.6秒，这比前面所描述的现有技术中的紧固方法改善了很多。
图6表示出了根据本发明，许多紧固件368构成一种“整排”结构。优选地是，利用具有弹性的苯乙烯聚合物粘合剂把紧固件368并排地连接在一起。已经发现这种整排结构所具有的抗剪切值，能确保在运输和装入图5所示的动力工具内期间保持整体性，并且所具有剪力低到可以在动力工具操作期间把紧固件被分开。
图8表示出了可以用于实施本发明的另一种齿结构。具体地说，图中所表示的紧固件372具有平滑表面的弹性齿370，而没有图1所示的突出的抓夹元件。如图8B-8C所示，在穿透基片期间，齿370可以向前偏移，也可以向后偏移，这取决于齿370起初是位于哪一侧。
图9表示出了另一种齿结构，即，平滑边缘的齿374沿大致朝下的方向(朝紧固件尖端，图中未示)倾斜。齿374的顶端376和底端378分别连接到紧固件的主体上，或者是与紧固件的主体构成一个整体，这两端(376，378)用作扭力杆簧，在穿透基片期间，当齿374偏移时，该扭力杆簧发生转动。当顶端和底端376，378不受限制时，顶端和底端376，378就会弹簧到它们的初始的预先设定的状态。每端以相反的方向转动，如图9所示。这种类型的结构可以在任何适当的位置沿着向下的倾斜边缘抓紧和夹紧基片，从而可以用于对厚度明显不同的工件进行紧固。或者，可以以对置的结构来设置一对这种类型的齿，以便允许这对齿能相互抓紧和夹紧(未示出)。
图10表示出了一种具有相当尖的突出的抓夹元件，即朝向一个方面的一些或一排倒钩382。齿380具有一个弹性的偏移底端384，该底端384在一个单一的位置386连接到紧固件的主体(部分被示出)上，或与紧固件的主体构成一个整体。这种类型的齿结构适合于把LGSM层紧固到非每年落叶生的软木基片或其它类似形式的纤维材料上，这些纤维材料不应太密实，也不要太硬。例如，花旗松，这种花旗松可以是切割成的片块式的，也可以是层木形式的。
图11表示出了一种弹性齿388，它具有相当尖的以交错“偏移”的方式设置的突出的抓夹元件或倒钩390。齿388具有一个弹性的偏移的底端392，该底端392在一个单一的位置394连接到紧固件的主体(部分被示出)上。这种类型的结构适合用于把LGSM层紧固到每年落叶生的硬木基片或其它类似类型的纤维的、硬质材料，这些材料具有很高的天然油成分。
图12表示出了这样一种弹性齿396，这种弹性齿具有百叶窗形状的突出的抓夹元件398，它是利用制坯和下拉方法来制造的。这种类型的制造能使模具使用寿命更长，但要求具有更宽的金属宽度。齿396具有一个弹性偏移的底端400，该底端400连接到紧固件的主体402上，并且能沿两个相反的方向偏移(见图12)。
图13表示出了另一种弹性齿404，这种弹性齿具有百叶窗形状的突出的抓夹元件406，它是利用切开穿刺和下拉方法来制造的。这种类型的制造可以允许使用更小的金属宽度，但是，模具的使用寿命要短一些。齿404具有一个弹性偏移的底端408，该底端408作为连接位置连接到紧固件的主体402上，从而能够沿两个相反的方向偏移(见图13)。
图14表示出了另一种弹性齿412，这种弹性齿具有百叶窗形状的突出的抓夹元件414，它是利用型锻模具来制造的。当基底金属具有较高的柔软性时，采用这种类型的制造方法。齿412具有一个弹性偏移的底端416，该底端作为连接位置连接到紧固件的主体418上，从而能够沿两个相反的方向偏移(见图14)。
图15表示出了另一种弹性齿420，这种弹性齿具有百叶窗形状的突出的抓夹元件422。在这种结构中，几个位于上部的百叶窗形状的突出的抓夹元件428和一个位于底部百叶窗形状的突出的抓夹元件430，是以不同的间距设置的，以便允许这种类型的一个紧固件能用于不同的紧固操作。齿420具有一个弹性偏移的底端424，该底端作为连接位置连接到紧固件的主体426上，从而能沿两个相反的方向偏移(见图15)。
图16表示出了这样一种弹性齿432，这种弹性齿具有百叶窗形状的突出的抓夹元件434，它们是利用经修改的切开穿刺和下拉方法制造的，从而形成相当薄的细长的且非常柔韧的百叶窗形状的突出的抓夹元件。齿432具有一个弹性偏移的底端436，该底端作为连接位置与紧固件主体438相连，从而能够沿两个相反的方向偏移(见图16)。当齿与紧固件主体的连接位置以及每个单个的突出的抓夹元件必须具有很好的弹性时，可采用这种结构。
图17表示出了一种弹性齿440，已经发现当把这种弹性齿紧固到LGSM内时这种齿就最有效，这种齿的形状类似于图1所示齿300的形状。齿440的底端442通常连接到紧固件主体444上(也可以把齿的顶端或两端都连接到紧固件的主体上)。齿440的底端442被绕着它的纵轴线(图中未示)预先设定或被扭转成一种“右方”或“左方”结构。在多数情况下，弹性齿440的每一侧分别设有“片簧”形的突出的抓夹元件446，448，这样就可以提高LGSM抓紧和夹紧能力。当齿440穿过LGSM层中的穿透槽时，齿440被退卷开，而当齿不再受LGSM层限制时，又会立即弹回。在弹回期间，一些突出的抓夹元件被转动到LGSM层之下。由于这些抓夹元件是具有弹性的，因此，这些抓夹元件就向上推(非常象片簧的动作一样)，从而达到它们的预先设定的位置。
图18表示出了本发明的紧固件所采用的“压制”(模压的或硬化的)尖端或尖头(450)。(与现有技术中的方法相比)这种硬化的尖端可以确保能显著地提高穿透LGSM层的能力，如前所述。
图19表示出了位于许多基片材料454内的本发明中的紧固件(图中未示)具有更低外形的冠顶452，相比之下，传统的位于许多基底材料454内的六角-垫圈头456具有很高的外形。
图20表示出了冠顶-主体三种不同的角度结构，其中，“f”表示分别由紧固件458，460，462所具有的夹紧力。具体地说，如图20所示，随着冠顶-主体之间的角度的减小(变得更尖)，夹紧力“f”就增大。根据具体的应用，可以把图中所示的冠顶和主体之间的不同的锐角用于前面所描述和图示出的紧固件结构中。
根据本发明的另一个优选实施例，具体地参照图21-23所示，图中表示出了一种紧固件，该紧固件总体上由附图标记10表示，它可由一单块金属片制成，具有一条单一的轴线，能使该金属片具有弹性。该金属片最好是碳素弹簧钢例如1045至1085，或完全硬化的弹簧不锈钢例如300或400系列不锈钢。在每种情况中，所说的金属都能具有弹性，这种弹性，在把工件固定在一起的过程中对于紧固件的锁定操作是有用的。紧固件10包括一个主体12，该主体具有第一端14和第二端16。冠顶18设置在主体12的第一端14，该冠顶18用于接收来自适当工具的撞击作用力，所说的适当工具用于对紧固件进行驱动使紧固件穿过工件。冠顶18与主体所成的角度小于90度，如图中箭头20所示。角20的确切值可以改变，这取决于紧固件的具体应用。一般来说，角20最好在60度和85度之间。象所描述的那样把冠顶设置成倾斜的目的是，当紧固件被驱动穿过工件并在后面将要描述那样被锁定入位时，冠顶18会变平，也就是说，冠顶与主体12之间所成的角大致为90度，并且由于制造紧固件所用的金属能具有弹性，通过冠顶与工件顶部的接合而施加一个弹性荷载，该弹性荷载包括一个明显的后拉作用力，该后拉作用力有力地使紧固件的锁定部分挤靠着金属基片。
主体12的另一端16被制造成能容易地穿刺并透过包括金属基片的工件。如图21所示，提供了一种铲式尖端22，它具有一单一的斜角刀刃24。在端部16的26和28所示处设置切断尖端。通过利用端部16上的这些切割表面和尖端，紧固件就能容易地被驱动穿过包括金属基片的工件，并且会从金属基片上钻出一预定大小的废金属块。通常，金属基片将是被热浸的、电镀涂层的、热轧或冷轧的低碳钢片材，它具有的金属规格厚度从28至14不等，或者是，这种金属片是多重复合，它的总厚度不超过0.0780英寸。一对齿30和32从端部16向上延伸，并构成主体12的一个整体部分。齿30具有许多向外延伸的突出的抓夹元件34至42。齿32也具有许多向外延伸的突出的抓夹元件44至52。应当注意到，抓夹元件34至42中的每个抓夹元件包括一倾斜的下表面，例如，如图中位于突出的抓夹元件42上的54所示。这个下表面具有挤压作用，它挤靠着在金属基片中由端部16上的切割部分所形成的开口。也就是说，从图中可以看出，金属被切割出一个开口，该开口的宽度与端部16的外部边缘56和58之间的宽度相同。随着紧固件继续穿入金属基片，开口的端部将接触所说挤压表面54的下部，从而使齿30朝着主体12的纵轴线60向内转动。正如上面所指出的那样，突出的抓夹元件34至52中的每个抓夹元件都被做成能具有这种凸轮表面。在突出的抓夹元件34至52中的每个抓夹元件的另一侧设置第二表面，如图中的突出的抓夹元件42的62所示，该第二表面与纵轴线60所成的角大致小于表面54与纵轴线所成的角。突出的抓夹元件34至52中的每个抓夹元件上的所说表面62提供了一种锁定功能，用于锁定紧固件和工件。
间隙槽64和66分别设置在齿30，32与紧固件的主体12之间。间隙槽64和66提供了空间，以便当抓夹元件42至52使挤压表面54与金属基片中形成的开口的端部接合时，齿30和32可以朝纵向轴线60向内移动，其中的开口是通过端部16切割穿过金属而形成的，并产生废金属块，如上所述。由于用于制造紧固件10的材料是弹簧钢，因此，齿30和32能具有弹性，并且可以分别绕着大致由68和70所表示的弹性区域转动。在紧固件穿过金属基片中的开口之后，齿30和32的弹性性能将使这些齿向外推动，离开纵轴线60，如图1中所示，使得突出的抓夹元件的表面62与金属基片的下部接合，从而把紧固件锁定入位。
应当注意到，在齿30上的突出抓夹元件34至42的位置在竖直方向上偏离齿32上的突出的抓夹元件44至52。这种竖直方向上的偏离使得位于这些突出的抓夹元件上的锁定表面62相互偏离，从而适应材料厚度的变化，在金属基片的制造过程中，以及在制造突台期间对这种金属基片进行定位的过种中，会发生所说的材料厚度的变化。
如上所述，用于制造紧固件10所用的弹簧钢的弹性特性，通常足以由齿30和32来提供锁定特性。但是，在某些情况下，需要一个附加的弹性作用力。在这种情况下，紧固件10的主体12可以被做成能提供附加的弹性元件72和74，该附加的弹性元件72和74分别设置在槽64和66内。可以注意到，附加的弹性元件72和74与主体12形成一个整体，并且也能提供一种弹性作用，这是因为制造紧固件10所用的金属具有弹性特性的缘故。可以看出，在金属基片中的开口挤压突出的抓夹元件的挤压表面54的作用下，随着齿30和齿32被向内挤向纵轴线60，这些齿的内表面将与弹性元件72和74接合，从而提供一个附加的弹性作用力，对这些齿30和32进行挤压，从而一旦作用在挤压表面54上的作用力不再存在时，这些齿返回到它们的朝外的位置。如上所述，并不是在所有的应用中都需要这种由弹性元件72和74所提供的附加的弹性作用力，而只是在某些情况下才适合采用这种附加的弹性作用力。间隙槽64和66应当制造成具有足够的空间，以便允许齿30和32绕着弹性区域68和70进行适当的移动。槽64和66的宽度是可以改变的。然而，已经发现，这种间隙槽的优选尺寸大约为从纵向轴线60到主体下部的如图中56或58所示的外表面的主体12宽度的30％。
根据本发明的原理制造的紧固件的另一个重要的特征是主体12的端部16的宽度，即，边缘56和58之间的宽度，大约等于突出的抓夹元件34至52的宽度。然而已经知道，切断尖端26和28的切割尖端可以向外倾斜，离开纵轴线60一些距离，从而能钻出稍大一些的穿过金属基片的开口。然而，应当知道，开口以及由尖端26和28外边缘所形成的宽度，不应超过突出的抓夹元件34至52的大致的平均宽度。如果这个宽度变得大很多，那么，由突出的抓夹元件上的表面62所提供的锁定特性就会减小。
应当注意到，沿着主体12的纵轴线60设置了加强肋76。还应当注意到，冠顶18也由设置在内部的向内的凹陷78进行加强。
图21至24所示的紧固件可以利用上面所描述的紧固件的功能把多个工件紧固在一起。这种紧固件特别适用于把任何非金属工件连接到金属基片上。例如，把干壁连接到金属支架上，把木头连接到金属支架上或把水泥纤维板连接到金属支架上，这些都特别适合采用图21至24所示的紧固件来进行紧固。
现在来参照图25至28，图中表示出了紧固件的另一个实施例，除了突出的抓夹元件不同以及把所增加的弹性元件去除了以外，这个实施例中的紧固件与图21至24中的相类似。图25至28所示的紧固件特别适用于采用木头基片，因为突出的抓夹元件的特定朝向提供了一种良好的锁定功能。具体地说，紧固件80包括一个主体82，该主体82具有第一端84和第二端86。一个冠顶88从第一端84延伸，该冠顶的作用就象结合图21至24所描述的那样。另一端86的形成能以一种与前面所描述的方式一样穿透基片。齿90和92具有弹性，当突出的抓夹元件的挤压表面接触由端部86的切割部分在基片中所切割成的开口时，齿90和92可以向内移动。然而，应当注意到，突出的抓夹元件以这样的方式来设置，即，这些突出的抓夹元件相互偏离，它们被沿相反的方向向外弯折，就象锯条那样。从图25，26，28中可以清楚的看清这种结构。如图所示，第一突出的抓夹元件94沿着稍微偏离主体82的后表面96所在的平面进行弯折。下一个突出的抓夹元件98沿着一个方向弯折，使它稍微向外偏离由主体82的表面100所形成的平面。这种通过在相反的方向上进行弯折从而把突出的抓夹元件进行交错设置的形式，可以从图25和26中的突出的抓夹元件102，104，106看的很清楚。应当知道，如图28所示，虽然在制造时，这些突出的抓夹元件沿着相反的方向弯折，但是，它们也可以按照只在部分偏离的方向上进行弯折，并仍然具有这样一种外形，即这种外形能利用诸如表面108来进行挤压操作，以及利用诸如表面110来进行锁定操作，如上所述。在图28中，更清楚地表示出了突出的抓夹元件102和104的结构，图中，突出的抓夹元件102被从表面96向外弯折，而突出的抓夹元件104从表面100向外弯折。
现在来参照图29至31，图中表示出了另一种紧固件，除了紧固件的主体部分12被减小很多以外，它类似于图21至24所示的紧固件。如图所示，主体部分基本包括切割端114，沿着弹性齿116和118分别具有许多突出的抓夹元件120和122，这些突出的抓夹元件的功能象图21至24中所描述的那样。冠顶124也被设置成相对于主体112倾斜，其目的与上面所描述的一样。图29至31所述的结构的一个主要不同之处在于在平的主干上的尖端是一种铲状尖端，而且省去了切断尖端。图29至31所示的紧固件特别适合用于把一金属工件连接到任何类型应用的金属基片上。这些应用包括在扩建高层商业办公楼过程中，树立起支架，并把这些支架连接到通道上；把金属带连接到空调管道上，等等。无论如何，紧固件要象上面所描述的相同的方式起作用。切割端114穿透金属，从而形成一个非常整齐且合适限定的开口。随着紧固件继续穿入所说的开口，位于突出 的抓夹元件120和122上的挤压表面就使得齿116和118朝纵向轴线126向内移动，直到顶表面128和130接触工件为止。在这个位置时，弹性齿116和118将基本返回到图29所示的位置，从而牢固地把工件紧固在一起。
现在来参照图32至35，图中表示出了根据本发明的原理制造的紧固件的另一个实施例。如图所示，图32至35中所示的紧固件基本上与图21至24中的紧固件相同。不同的是，这种紧固件设有两条支腿，从而形成两条轴线，这两条支腿穿透工件，并在各支腿上设有双重的齿，从而能增加了紧固能力。如图所示，设置了第一支腿132和第二支腿134，分别具有切割端136和138。支腿132具有弹性齿140和142，在这些弹性齿上分别设有突出的抓夹元件144和146。紧固件的两条支腿132和134由冠顶148相互连接，图中所示的冠顶148的中心部分150稍微凹陷，从而能提供弹性荷载的夹紧功能，这相当于前面所描述的单臂上的冠顶的功能或刃齿紧固件的功能。还应当注意到，图33所示的紧固件所具有的冠顶稍微弯曲，如图34所示，冠顶的外形略呈锥形。当在支腿132和134上具有突出的抓夹元件时，这种结构使得当冠顶强制驱动进入工件内时，冠顶大致变平，因而对紧固件进行加载，在齿的突出的抓夹元件144和146上形成一个明显的回拉力。
尤其是在图33中的虚线152和154中所示，在紧固件的制造期间，在虚线152和154处设置角撑板，该角撑板分别位于冠顶148和支腿134，132之间，这样就在穿透和夹紧期间能显著提高紧固件的机械稳定性。角撑板152和154能显著减小“误射”和/或损坏工件的数量。
在此所描述的和图中所表示出的根据本发明的原理制造的紧固件，具有单支腿或双支腿，该支腿呈刀刃状，并由单块弹簧钢来制造，在制造时，以每分钟能制造约3200个紧固件的方式该弹簧钢通过一个模压机压制。这样制造出来的这些紧固件具有上面所描述的特征，并且呈刀刃状，这些紧固件具有良好的紧固特性，并且比现有技术中的紧固件更易于安装。
在某些情况下，如果要求具有比这种刀刃结构更大的强度，那么，紧固件就可以被制造成具有圆筒形或管状主体。这种紧固件大致如图36-38和图82中的所示，这里的附图标记是参照这些附图的。图36-38所示的紧固件包括一个主体156，该主体具有第一端158和第二端160。第一端158被制造成具有一切割表面，在图36和37中所示的结构是一种锯齿形切割表面，这些锯齿形的切割表面可以具有单一的斜角尖端边缘。在另一端160上设置有一个冠顶162，如图所示，该冠顶被弯曲，从而与主体的纵轴线164之间形成稍小于90度的角。这样就提供了与上面所描述的刀刃状的紧固件结构相同类型的弹性加载功能。在端部158和160之间设置一些齿166和168，这些齿具有弹性。齿166具有许多突出的抓夹元件170，齿168具有许多突出的抓夹元件172。齿166和168与它们各自的突出的抓夹元件一起按照与上面所描述的相同的方式起作用。在制造紧固件期间，如图36-38所示，与刀刃式的结构一样，通过一个模压机利用单块的弹簧钢来压制成这种结构。在紧固件仍然是一块平板时就来形成冠顶。然后，在一个成形模具内把该平板卷起来，使平板的两端卷到一起，并形成对接接头，如图中174所示。在形成对接接头174之后，转动这些齿，使得突出的抓夹元件从紧固件的外表面朝外，如图中所示那样。图36-38所示的管状紧固件可以用于把金属连接到金属上，或用于把层木连接到作为盖顶或侧壁的金属基片上，或者也可以把水泥纤维板连接到金属基片上。这种水泥纤维板广泛地用于环境湿度高的任何地理位置的建筑行业中。采用这种水泥纤维板就能消除那些通常与干枯相关的问题。图36-38所示的管状紧固件有足够的强度，以致于它可以被用于穿透高达12规格的金属基片，也能用于穿透作为基片的两层16规格的金属片。图82表示出了图36-38的紧固件，图中的该紧固件穿透了两基片层163，165，并且分别表示出了突出的抓夹元件170，172是怎样在它们相应的孔穴167，169中偏移的。
参照图39和40，图中表示出了与图36-38中相类似的管状或半管状的紧固件的另一个实施例。然而，图39和40所示的结构采用了这样的一些齿，即，这些齿能具有弹性，并且是这样来制造的，在制造紧固件期间对平的主干以间隔开的位置进行穿刺，从而形成图174-182所示的齿。这些齿中的每个齿都绕着它的底部向外弯曲，例如，对于齿174来说，该齿绕着底部184弯曲，从而使得齿174的上端186从紧固件的管状主体190的表面188向外偏移。如图39中虚线所示，在主体190的表面上还设置了其它的齿，这些齿在图39中看不见，但是这些另外的齿是以这样一种方式来设置的，即，它们绕着主体190倾斜间隔偏移约120度。如图39所示，沿着轴线192设置了三排或三列齿，这些齿在纵向上间隔开。所设置的齿的排数或列数也可以更少，也可以更多，这取决于具体的应用。还应当注意到，这些齿在每个竖直列中的位置绕着纵轴线192从其上面或下面的齿列转动60度。尽管这些齿可以从表面188被弯曲不同的量，但是，已经发现，优选地是向外弯曲约15度。如图39和40所示，在紧固件的最终形式中，向外弯曲了约15度。在材料仍然还是处于平的主干结构并且正通过模压机时，就形成这些齿。然后，象上面所描述的那样，在成形模具中形成管状紧固件。由于按照这种方式来制造，因此，已经发现如果要在材料被卷成管状形式之前就形成这些齿，那么，就应当把这些齿稍微更向外弯曲一些，而不是只弯曲成最终成品中的期望的15度。已经发现，在卷绕之前向外弯曲约30度，就能提供所期望的向外弯曲15度。这是由于制造时所用材料的弹性导致的。也就是说，通过使这些齿弯曲约30度，从而当材料被卷成管状形式时，即使这些齿返回到材料所在的平面内，这些齿也可以保持15度的向外弯曲。
在把重规格的金属材料紧固到轻规格的金属材料上时，或者把轻规格金属材料紧固到轻规格金属材料上时，图39和40所示的这种结构是很有用的。例如，在一种具体的应用中，把图39和40所示的紧固件用于重金属带中，以便把高层建筑中的空调管道固定在应有的位置内。
现在来参照图41和42，图中表示出了一种管状或半管状紧固件，这种紧固件是按照略微不同于前面所描述的方式来制造的。如图所示，这种结构是根据图36-40所描述的方式形成的。然而，图中194和196所示的这些齿没有突出的抓夹元件。如图41和42所示，这种结构的固定功能是通过利用扭转的弹性荷载来实现的。如图所示，在卷绕之后，这些齿被向外弯曲，然后使这些齿的外部边缘进一步地弯曲，如图中198所示，从而使得尖端从轴线200发生角位移，并通过齿194和196的主要部分。随着紧固件穿过工件，齿194和196的挤压表面202，204分别接触金属基片，并且这些齿朝着纵轴线206向内转动，于是，由于材料具有弹性的缘故，从而随着挤压表面202，204穿过金属基片中的开口，这些齿就被向外推挤。也就是说，所说的开口通过这些齿上的尖端206和208。当这种情况发生时，这些齿就向外转动，并提供了沿着表面210和212的极大的抓紧作用。
现在来参照图43-45，图中表示出了根据本发明制造的具有弹性齿的紧固件的另一个实施例。如图43-45所示，紧固件214包括一个主体部分216，该主体部分具有第一端218和第二端220。第一端218设有如上所述的单一斜角切割表面222。第二端220设有一个冠顶224，该冠顶象上面所描述那样从主体216倾斜偏移，所起的作用也与前面所描述的相同。图43-45所示的紧固件与前面所描述的紧固件之间的基本不同点在于这种紧固件是由主体216通过模压提供的，设置了许多齿，这些齿在外板上带有较长的齿226和228，在内板上带有较短的齿230和232。从图44中可以看出，这些齿被弯曲，使得这些长齿中的齿交错，并沿着相反的方向被弯曲，较小的齿也沿着相反的方向从紧固件214的主体216弯曲。设置较长的齿和较短的齿，就能在紧固件固定入位时，提供用于抓紧的两种抓紧位置。较短的齿用于抓紧较厚的材料，较长的齿用于抓紧较薄的材料，从而把这些材料紧固在一起。图43-45所示的结构特别适用于框架应用。
现在来参照图46-48，图中所表示的紧固件是按照与图43-44中大致相同的方式来制造的，并用于相同的目的。然而，图46-48的齿包括突出的抓夹元件，并且挤压加工后转动90度，因此突出的抓夹元件从主体相反表面上延伸。如图46-48所示，紧固件234具有许多齿236，238，240，242，这些齿设置在主体244的中央。这些齿中的每个齿都具有突出的抓夹元件，如图47中的246，248所示。这些齿从主体244的平面转动90度，从而使得这些突出的抓夹元件从主体244沿着相反的方向延伸。也就是说，齿242和238以这样的一种方式转动90度，即，使得这些齿上的突出的抓夹元件可从图46中可以看得见。也就是说，它们从纸平面向外延伸，而这些齿236和240沿着相反的方向被转动，从而使得齿上的这些突出的抓夹元件离开纸延伸。这在图47中可以清楚的看出。通过采用这种结构，突出的抓夹元件上的挤压表面就使得这些齿象上面所描述的那样转动，并且使夹紧元件返回到图47中所示的位置，从而把工件锁定在一起。
正如将要描述的那样，不同的紧固件都具有一些齿，这些齿具有单一位置连接区域，通过该连接区域把这些齿连接到紧固件的主体上。这个区域构成弹性铰链，具有上面所描述的作用。根据本发明的最优选的实施例，连接位置和弹性铰链的作用尽可能地靠近紧固件的穿透尖端，使得齿朝向上的方向。然而，本领域普通技术人员应当知道，齿可以具有单一连接位置，该连接位置位于紧固件的上端，并离开紧固件的穿透尖端设置。在这些情况中，齿会朝向向下的方向。图49和50中表示出了这种结构，现在来参照图49和50，如图所示，紧固件250包括一个管状主体部分252，该主体部分内具有齿254和256，每个齿都具有突出的抓夹元件，该抓夹元件按照与前面所描述的相同的方式起作用。主要的区别和不同点在于齿与主体的连接位置分别在258和260所示的位置，该连接位置位于与紧固件的穿透端264相反侧的冠顶262附近。
另外一种可选择的齿结构就是把齿的每个端部与主体连接，齿的中部稍微向外弯曲，以便当紧固件穿透工件时，这些齿具有弹性变形的能力。图51和52表示出了这种结构。这些紧固件与图49和50中所示的紧固件基本相同，所不同的是，齿274和276的每个端部都与紧固件的主体连接，例如，图中的齿274在端部266和268与主体连接，齿276在端部270和272与主体连接。
管状紧固件中所示的一些类似结构也可以应用于刀刃式紧固件，图53和54就表示出了这种可选择的实施例，下面将参照这些图来进行描述。如图53所示，齿278和280在大致偏离穿透端284的一个位置与主体部分282相连。如图54所示，齿的两端均固定在紧固件的主体上。例如，齿294的端部286和288都固定在紧固件的主体298上，同时，齿296的端部290和292固定在紧固件的主体298上。还应注意到，在图54所示的结构中，还设置了附加的弹性元件300和302，以便使齿294和296具有附加的弹性作用。
本领域普通技术人员应当知道，在刀刃式的紧固件上，其尖端可以做成各种形式，以便在各种应用中能穿透工件。图55A-55G表示出了可以利用的各种形式的尖端。图56A-56C表示出了管状紧固件上可以利用的一些尖端。如图57A-57C所示，尤其是为了穿透金属，可以利用的尖端上的刀刃可以是单斜角的，双斜角的，或者在某些应用中可以是完全钝的尖端，这取决于当紧固件向前穿透工件时作用在紧固件的作用力。
根据本发明的另一个优选的实施例，公开了一种金属穿透紧固件，如图58所示，它总体上由图中附图标记500表示，用于把至少一层金属层固定到一层或多层金属/非金属层上，在不利的情况下也能永久地把这些被固定的层保持在它们的位置内。金属层可以是电镀的钢片金属层，其规格范围类似于图1中的紧固件300。紧固件500可以用于例如把石膏干壁板固定到金属支架上，用于把层木固定到金属支架上，用于把水泥纤维板固定到金属支架上，或用于把其它任何非金属材料固定到金属材料。总的来说，紧固件500的优选的用途就是用于紧固那些在14GA-30GA范围内的轻规格片(LGSM)金属层进行紧固。紧固件500还可以用于不同规格的金属，甚至可以用于把低密度的材料例如木头固定到木头上。
紧固件500最好是由单块金属片制成的，它具有单一轴线，使得金属片具有弹性。金属片最好是碳素弹簧钢例如ASTM C1045-C1085，或完全硬化的弹性不锈钢例如300或400系列不锈钢。在任何一种情况中，都能使金属变得有弹性，要把一些工件牢固地固定在一起，就需要所说的这种弹性。
如图58A-58B所示，紧固件500包括一个大致细长的并具有一纵向轴线501的金属主体502；位于一端的一个冠顶部分504，用于接收撞击作用力，该撞击作用力是用于驱动紧固件500的具有适当结构的工具通过工件来施加的；一个端部锋利的铲式的尖头或尖端部分506，用于对层进行穿透。冠顶504最好设置成与通过主体502的细长部分503形成一锐角，并具有一个孔512，以便在制造过程中可以部分移动(part indexing)，并且能用于例如允许干壁灰泥粘接到冠顶504以下区域的顶部基片上。细长的主体部分503可以沿其整个长度设有一“压制”的条纹536A(见图58A，58C)，以便增大它的刚性和稳定性。当它完全抵靠着LGSM层时，有稍微的向上的锥度(大约小于1度)，这是由于压制过程对紧固件500的竖直稳定性进行了优化。冠顶504是通过把细长的主体部分503的上部向前弯曲来形成的(见图58C)，并且可以设有一对角撑板532，534，以便当冠顶504用力挤压顶部工件基片时，可以防止冠顶504产生不希望的“弹回”。冠顶504可以做成某种形状(例如，带圆角或不带圆角的矩形，椭圆形，正方形等)，也可以相对于细长的主体部分503以各种形式进行弯曲，孔512可以是圆形的，也可以是任何适合于实施本发明的其它形状。
尖端506最好在每一侧分别设有圆齿的或锯齿状的切割刀刃508，510，并且具有倾斜表面，以便能容易地穿透那些需要紧固的工件(金属和非金属)。尖端506的顶表面530最好是凹面形的，以便增大尖端506的刚性，从而使得尖端506具有足够的强度来穿透16GA的LGSM基片，而且很少或不会发生“尖端卷曲”。顶表面530的凹面形状是通过“压制”方法来形成的，以便确保尖端506能切割或切入金属基片，且不会在基片的顶表面上造成断裂或造成过大的凹窝。
细长的主体部分503最好在大致中心位置设置一个空洞514，用于容纳一般具有弹性的齿516，所说的齿是主体502的一个整体部分。根据本发明的总的原理，空洞514的宽度最好稍大于齿516的宽度。齿516能压制成比主体部分503薄，基底518最好与细长的主体503构成一个整体(如图58A，58C所示)，并在竖直平面内突出，从而与轴线501相交，以便确保齿516的弹性。弹性齿516偏离主体轴线501，并构成一锐角(大约10-15度，见图63)，从而使得齿突出到空洞514之外，并朝向冠顶504的下面，如图58A-58B所示。齿516的顶侧设有许多抓夹元件肋条，例如，相互间隔设置一些肋条520，522，524，等，以便在穿透层期间能提高抓紧和夹紧作用。根据本发明总的原理，齿516的底侧最好是平的，以便在穿透过程期间减小与穿透的开口相接合的可能性。每个肋条的位置和这些肋条之间的间距设计成能适应不同的抓夹范围的要求。在穿透工件期间，齿316向后偏斜(退绕)，即，朝着轴线501偏斜，这样就使得齿516可以容易地穿过LGSM层。当齿516上的肋条部分不再受LGSM层的限制时，齿516就会回到(重新卷绕)到预先设定的突起的朝向。在穿透过程结束时，齿516大致平行于轴线501，并且挤靠着(被尖端506穿透的)工件槽的内表面，即，齿作为一种弹簧，通过所说的肋条把主体502牢固地抓夹在被紧固的工件内部。
紧固件500最好还在它的上部(靠近冠顶504)设置一对加强构件526，528，这对加强构件分别位于细长主体303的每一侧。所说的加强构件526，528在相当程度上增大了细长主体503上部分的强度，并且把大部分撞击作用力沿着轴线501转移离开冠顶504。每个加强构件是通过使细长主体503向侧面弯曲约90度来形成的，并使加强构件526的朝向与加强构件528的朝向相反，且弯曲/朝向的角度大致相等且方向相反，如图58A，58C所示。此外，朝向相反的加强构件用于限制紧固件500的倾斜或向前或向后摇动，每个加强构件的长度设计成能精确控制或把冠顶504装埋到顶部工件基片内。
图59表示出了紧固件500穿透工件的三个阶段(图59A-59C)。图中的工件是由石膏干壁板540构成的，它松松地抵靠着25GA内部电镀的非承载的LGSM支架542。弹性齿516的底部与细长主体503相连，并绕着它的纵向轴线(图中未示)预先设定或扭转，并在竖直平面内突出，与主体轴线相交构成一锐角(大约10-15度)，以便确保齿516的弹性。如图59B-59C所示，紧固件500穿透并穿出干壁板540，并且未使背部表面产生过多的“散裂”，还能容易地切开LGSM支架542，从而在这两层之间形成牢固的连接。
图60表示出了紧固件500穿透工件过程中的三个阶段(图60A-60C)，图中的工件是由顶部饰以外侧木粒板式的水泥纤维板基片544(约7/16″厚)构成，它被松松地抵靠着16GA外部电镀的承载的LGSM支架546。基片544是普通水泥和纤维素的复合材料，没有顶部纸层，(与图59中的石膏板相比)具有更密实的表面层。在这种特定的结构中，冠顶504被弯曲成与细长的主体部分503成一个锐角，除了一个倒“V”(例如，如图88F中所示)，以及绕其外部边缘的矩形框架以外，内表面的大部分被除去，从而可以良好地把冠顶埋入孔内，并能克服这种相当密实的材料的阻力。图60B表示当紧固件500穿透LGSM支架546时，紧固件500向前拉动水泥纤维板基片544。图60C表示紧固件500处于完全夹紧的模式，其中，它的冠顶504几乎与密实的水泥纤维板基片544齐平。
图61表示出了紧固件500穿透工件过程中的三个阶段(图61A-61C)，图中的工件是由顶部(约1/2″厚)的外部层木剪板548构成，该剪板被松松地抵靠着16GA外部电镀的承载LGSM支架550。图60表示当紧固件500穿透LGSM支架550时，紧固件500向前拉动板548。图60C表示紧固件500处于完全夹紧的模式，其中，冠顶504几乎与层木板548的顶表面齐平，从而把这两层牢固地固定起来。
图62表示出了根据本发明的许多紧固件568被构成一种“整排”结构。优选地是，利用类似于图6中的弹性的苯乙烯粘合剂把紧固件568并排地粘合在一起。
图64表示出了当紧固件在撞击力“i”作用下紧紧地位于许多基片中时，紧固件所呈现出的夹紧力“f”的作用效果。
图65表示出了紧固件500穿透工件的三个阶段(图65A-65C)，其中的工件是由一顶部内部28GALGSM框架轨道700构成的，它松松地抵靠着内部25LGSM支架702。紧固件500的冠顶504最好是薄的结构，以便减小LGSM与将要利用的石膏干壁片之间的间距。框架轨道700通过销钉706与混凝土底层地板704相连。图65B表示出了当紧固件500穿透LGSM支架702时向前拉动框架轨道700。图65C表示出了紧固件500完全夹紧的模式，其中的冠顶504几乎与框架轨道700的顶表面齐平，从而把这些层牢固地固定在一起。
根据本发明的另一个实施例，如图66A-66E所示，公开了一种金属穿透紧固件，它总体上由图中的附图标记800来表示，该紧固件用于把至少一层金属(例如LGSM)层固定到一层或多层金属/非金属层上。紧固件800包括一个大致细长的金属主体802，该金属主体的一端具有一个冠顶部分804，用于接收撞击作用力，该撞击作用力是用于驱动紧固件800的具有适当结构的工具(手动工具或动力工具，图中未示)，通过两个或更多个工件来施加的；一个端部锋利的铲式的尖头或尖端部分806，用于对层进行穿透。冠顶804最好设置成与主体802的细长部分803成一锐角“a”(见图66E)，并具有一个孔812，以便在制造过程中可以部分移动(part indexing)，并且能用于例如允许干壁灰泥粘接到冠顶804以下区域的顶部基片上。细长的主体部分803的每一侧最好分别设置一种加强构件例如侧面加强构件801，805。冠顶804是通过把细长的主体部分803的上部向前弯曲来形成的(即在图66B-66C中向纸页外弯曲)，并且可以设有一对角撑板(图中未示)，以便当冠顶804用力挤压顶部工件基片时，可以防止冠顶804产生不希望的“弹回”。冠顶304可以做成某种形状(例如，带圆角或不带圆角的矩形，椭圆形，正方形等)，也可以相对于细长的主体部分803以各种形式进行弯曲，孔812可以是圆形的，也可以是任何适合于实施本发明的其它形状。
尖端806最好在每一侧分别设有许多单斜锯齿的切割刀刃808，810，以便能容易地穿透那些需要被紧固的工件(金属和非金属)。尖端806的顶表面830最好设有角撑板807，以便对紧固件的穿透尖端区域进行加强(见图66A，66B，66D)。
细长的主体部分803还设有一空洞或间隙区域814，用于容纳那些在每侧都设有锯齿边缘832的弹性齿816(见图66A)，以便在穿透基片期间能有效地夹紧和抓紧。在模具冲压装置对坯件逐渐冲切期间，齿816是通过对坯件冲切成形并去除周围的间隙废料而形成的。如图66A所示，弹性齿816具有大致呈锥形的结构，并且弹性齿的每个端部在竖直平面(图中未示)最好相对于它的纵向轴线(图中未示)预先设置或扭转与金属主体的纵向轴线811相交270度。如果弹性齿816位于紧固件主体内的中央，那么，齿将绕金属主体轴线811(图66A，66B)扭转，即扭转条形式，从而能优化它的抓紧和夹紧能力(图66B-66E)。本领域普通技术人员会容易地知道，虽然图中所示的(在图66A，66B，66D中)弹性金属齿816是主体802的一个整体部分，但是，也可以选择性地把齿的每一端分别连接到主体部分831，833上部和下部，连接的方式可以采用和种方式，例如，通过把所说部分卷边或型锻在一起。
根据本发明的最佳实施例，当紧固件800穿过被紧固的LGSM基片中的穿透槽(图中未示)时，预制的齿结构基本被退绕，然后当齿816不再受LGSM基片限制时，就会重新卷绕，于是便有效地抓紧和夹紧周围的LGSM基片材料。由于把齿816预先设置成扭转的形式，因此，齿不能穿过LGSM基片中的穿透开口，直到齿变成平的或变成直的时才能穿过所说的开口。当齿816不再受穿透的孔限制之后，齿就会返回到它的预先设置的位置。这样，齿就绕着紧固件的金属主体的纵向轴线转动。在底部LGSM层的底表面下面，抓夹元件实际上以弧形摆动。与向上的抓夹元件结合的这种弧形摆动就把LGSM层的底表面向上推。
此外，弹性齿816可以设置成具有平滑的(而不是锯齿形的)侧面边缘，见图66D，66E，这取决于具体的用途。如果在完成紧固过程之前，齿816与基片结合，那么，就可以使用具有平滑的侧面边缘的齿。
根据本发明的一个不同的优选的实施例，如图67A-67F所示，公开了一种金属穿透紧固件，该紧固件总体上由图中的附图标记900来表示，该紧固件用于把非金属多孔型的层908(它可以是木头或其它合适的多孔/纤维材料)固定到18GA LGSM支架910上。紧固件900与图44中的紧固件214基本相同，所不同的是，将紧固件900的冠顶902制造成冠顶-主体的弯折角904预先设置在30度至15度范围内。此外，把由低碳钢制成的用于捆扎的一次性使用的固位带906用在冠顶902上，以便在使用之前使冠顶-金属主体之间的弯折角904尽可能地接近零度。当弯折角904大致为零度时，紧固件900就可以容易地驱入非金属的多孔层908内。
图67B-67E表示出了紧固件900穿透抵靠着18GA LGSM支架910的多孔(木头)顶层908过程中的四个阶段。当固位带906接触多孔层908的顶表面时，就把该固位带从冠顶902上去掉，并且可以在使用之后丢弃。紧固件900被驱入一个埋头深度，在这个深度位置，不受限制的冠顶902尽力返回退绕到它的工厂设置的角度，从而有效地把紧固件900的主体抓紧和夹紧在顶部基片(多孔层908)的穿透壁上。不受限制的冠顶902作为一个单向的倒钩，用于阻止安装好的紧固件900从穿透的多孔层908中撤出。
图67F以立体图的形式表示出了利用紧固件900把木制厚木板装饰元件918连接到18GA LGSM托梁上。
根据本发明的另一个不同的优选实施例，公开了一种金属穿透紧固件，如图68A-68C所示，该紧固件总体上由图中的附图标记1000来表示，该紧固件用于把一金属/非金属层1002连接到16GA LGSM层1004上。紧固件1000包括一个大致细长的弹性金属主体1006，该金属主体1006是由平的弹簧钢块轧制形成的，并在一端上具有一个冠顶部分1008，该冠顶部分用于接收撞击作用力，这个撞击作用力是由一个用于把紧固件1000驱入两层或更多层的具有适当结构的工具(手工工具或动力工具，图中未示)来施加的。冠顶1008最好设置成与金属主体1006的一细长的弹性部分1010成一个锐角“a”(见图68C)。细长部分1010最好包括一个中央的弹性部分1022(图68C)，在该中央的弹性部分1022的每一侧分别设有一弹性侧缘1012，1014，以便相对于纵向金属主体轴线1016(图68A，68C)以重叠同心的方式相互滑动，如图68B所示。每一侧缘最好分别设置有一个整体的突出的抓夹元件，例如设有突出的抓夹元件1018，1020(见图68A，68C)。在尖端(图中未示)对层1002，1004进行穿透后，突出的抓夹元件1018，1020就接触顶层1002的顶表面1028，凹面部分1022径向向内弯曲，允许弹性侧缘1012，1014相互滑动(图68B)，这样就减小了细长主体部分1010的直径，从而允许突出的抓夹元件可以穿过被穿刺成的基片槽1024(图68C)。一旦突出的抓夹元件1018，1020不再受层1004的限制时，突出的抓夹元件1018，1020就返回到初始的工厂预先设置的方位，从而有效地使紧固件1000抵靠在底层1004的底侧1026上，如图68C所示。
根据本发明的另一个不同的优选实施例，公开了一种金属穿透紧固件，如图69，70A-70D所示，该紧固件总体上由附图标记1100来表示，这种紧固件用于把高达14GA LGSM层1102固定到高达14GA LGS层1104上。紧固件1100包括一个大致细长的金属主体1106，该主体的一端具有一个冠顶部分1108，用于接收撞击作用力，该撞击作用力是用于把紧固件1000驱入穿过两层或更多层的具有适当结构的工具(手工工具或动力工具，图中未示)，经过硬质切断式尖端1128施加的。冠顶1108最好被弯折成与金属主体1106的细长主体部分1110成一个锐角“b”(图70A)。细长部分1110最好包括一种齿装置1112，该齿装置1112是通过在制造者进行冲切期间，切除下齿(套环)部分1116周围的间隙区域1114、和上齿部分1120周围的间隙区域1118形成的，如图69所示。齿装置1112还包括一对扭转条铰链1122，1124，它有助于使上齿部分1120绕铰链轴线1126(图69)转动。上齿部分1120的背侧最好设有锁定隆起1130，并且在制造时绕着铰链轴线116大致向前(向图的平面外)弯折约30度至45度(见图70A)。
图70A-70D表示出了紧固的顺序。具体地说，尖端1128穿透LGSM层1102，1104(图70A)，当紧固件1100穿过LGSM层(1102，1104)时，上齿部分1120的下侧1132就与LGSM层1102的顶表面1134接合(图70B)。图70C表示出了在穿透基片期间，下齿(套环)部分绕着铰链轴线1122转动。图70D表示出了冠顶1108降低到了最低点，降到了LGSM层1102的顶表面1134上，并且下齿部分1112的底部前边缘1136夹靠着底部LGSM层1104的底表面1138。图70D中还表示出了锁定隆起1130接合并锁定在底部LGSM层1104的底表面1138上。这样就使得紧固件1100把两层LGSM层牢固地固定在一起，从而完成紧固过程。
根据本发明的另一个可选的实施例，在图71A-71E中表示出了一个金属齿2000在穿透两层由间隙2010分开的LGSM层2006，2008(每层可以是14规格或更小规格)过程中的几个阶段，其中的这种金属齿被制成大致象一扇“门”的形状，并且具有一对具有弹性的突出的抓夹元件2002，2004。齿2000最好制造成使它的金属晶粒纹理方向2012横穿一薄规格的金属主体2016的纵向轴线2014。齿2000具有一个压制区域2026，该区域用作齿2000的铰链。在突出的抓夹元件2002，2004周围设有一个间隙区域2013。图71E中所示的薄的卷曲齿部分2007实际上起片簧的作用，即，向上推动并挤靠着底部LGSM层2008的底表面2009，从而有力地把基片夹紧在紧固件2000的冠顶(图中未示)的底表面上。
图71F-71H表示出了这样一种齿2030，这种齿具有一对非常薄的且特别有弹性的抓夹元件2032，2034，每个抓夹元件分别设置在间隙区域内例如间隙区域2036，2038内。图71G表示出了突出的抓夹元件2032向前延伸(朝纸平面外延伸)，与金属主体2037大约成90度，突出的抓夹元件2034以相反的方向延伸，与金属主体2037大约成90度。图71H表示出了薄的弯曲齿部分2036，2038，该弯曲齿部分起到片簧的作用，即，向上推动并挤靠着底部LGSM层2042的底表面2040上，从而有力地夹紧基片，使基片抵靠着紧固件冠顶的底表面。
可以知道，图71A-71E或图71F-71H中所示类型的齿可以由分开的元件来制成的，并被安装到一个经改制的紧固件主体2020(见图71)内，使得主体2020的金属晶粒纹理方向2022大致平行于纵向的主体轴线2024，如图71所示。总地来说，本发明的紧固件的部件或元件可以制造成离散的部件，然后通过诸如卷边和锻造的方法来组装这些部件。这些部件可以是“尖端”、“主体”、“齿”、“侧面支撑/加固构件”或“冠顶”。
根据本发明的另一个优选的实施例，如图72A-72C所示，金属穿透紧固件3000包括一个金属主体3002，该主体部分的一端具有一个冠顶部分3004，用于接收撞击作用力，该撞击作用力是由用于驱动紧固件3000穿透工件的具有适当结构的工具来施加的，该主体部分的另一端具有一个铲式尖端，用于对层进行穿透。冠顶3004最好设置成与金属主体3002的细长部分3003成一锐角“d”。尖端3006的每一侧分别具有单一锥形斜角的切割刀刃，例如侧面刀刃3008，3010，以及一个端部角撑板。这种形式的紧固件是两个部分或部件类型的紧固件。其中一个部分是齿，该齿是一螺旋形弹簧，它会自身卷绕。这种齿在冠顶附近具有(3个)穿孔。另一个部分是所有的其它必须的部件，这些部件在本发明的紧固件的其它实施例中也都是必须的。紧固件的主体具有(3个)突尖，当把齿组装到紧固件的主体上时，这些突尖与齿中的(3个)孔相对应。齿的一端具有单向倒钩，而另一端是平滑的。从具有倒钩的端部到平滑的端部，你可以发现有一个“推棱”，它在齿的宽度上延伸，接着是(3个)如上所述的穿孔。在组装期间，齿必须被退卷且被限制，以便允许具有倒钩的端部可以滑入紧固件主体背侧的导向片内。然后，使齿的平滑端部移向冠顶穿过紧固件主体中的一条槽内，从而使得平滑端部可以插入到两个“固定”片下面的尖端附近。在这个时候，齿中的(3个)穿孔就会位于紧固件主体的(2个)突棱上，产生“扳机-释放”机构。所有的片和突出元件都是具有这种低的外形，从而不会阻碍所说的紧固件穿透所说的LGSM。因此，当用力使紧固件穿入上部基片材料或LGSM时，这些元件中没有元件会作为驱动止动件。当被穿透的LGSM的顶表面与所说齿中的推棱接触时，将齿真正地向冠顶推动一短距离，并穿过紧固件主体，进入紧固件主体的背侧，从而停留在导向片内。通过这样做，齿(3个)穿孔就位于紧固件主体中的(3个)突尖上。现在，螺旋形齿在平的方向上不再受限制，从而立即发生卷绕。这个卷绕过程会把基片夹紧在冠顶上。单向倒钩确保了这种卷绕不会造成齿的上端从紧固件的主体上被拉开而破坏这个夹紧过程。齿3018包括一螺旋弹簧或卷簧3016(图72A中表示出了弹簧处于被限制的结构)，可压扁的推动尖端3020(图72A)和螺旋弹簧3016的卷绕部分3020。还设置了一开口槽3022，以便允许卷绕部分3020可以返回到螺旋弹簧3016的卷绕部分下面的紧固件的前侧(前方是面对观察者的冠顶)。金属主体3002还包括一开口槽3030，以便允许卷绕部分3020卷绕到紧固件3000的背侧。此外，开口槽3030提供了一个间隙区域，以便在LGSM基片穿透期间，允许螺旋弹簧3016被推向冠顶3004，从而可以使螺旋弹簧的片脱离非卷绕片3014。
在齿3018的组装期间，它的螺旋弹簧3016被退绕，并且专门制造的锁定片设置在非卷绕片3014后面，并进入金属主体3022内。组装过程以及大程度上的安装穿透过程，把齿3018相对于细长部分3003保持在大致平的状态。当顶部基片3040(图72C)的顶表面撞击齿3018侧面内，但并不抵靠着金属主体3002的弹性突起时，整个齿3018就被推向冠顶3004的下侧。这个情况是在底部LGSM层3042已经通过了螺旋弹簧3016的受限制端部之后才发生的，这样就允许螺旋弹簧3016上的受限制的固定片从未卷绕片3014释放，在未卷绕片3014处，螺旋弹簧3016重新卷绕并抵靠着底部LGSM层3042(图72C)的背侧，从而有力地把基片夹紧在冠顶3004的下侧。
图73表示出了一种金属穿透紧固件4000，它具有一个冠顶4006，一个金属穿透尖端4008和一个金属主体4009，金属主体4009的每一侧具有齿(齿4010，4012)，且具有突出的抓夹元件，所说的齿的类型是上面参照图51所描述的齿的类型。具体地说，图51表示出的齿具有连接到紧固件主体上的两个端部。这些齿的两端都可以被连接，或齿的底部连接，或齿的顶部连接。管状或大致呈管状的结构具有结构整体性，以便能穿透一些厚的LGSM层的组合层。“平的”主体会在穿透期间发生应力破裂。如图73所示，紧固件4000用于连接多层LGSM层，例如LGSM层4002，4004，完成这种连接所需的时间小于在类似的应用中采用传统的自穿透的螺钉(图中未示)进行连接所需的时间的1/3。
图74表示出了利用图25中的紧固件80把20GA LGSM的耐火带4020固定到木质支架4022上的三个阶段(图74A-74C)。图74B表示出了紧固件80穿透两层，并产生一个穿透开口4024。图74C表示出了紧固件80处于完全被夹紧的模式，其冠顶84几乎与LGSM耐火带4020的顶表面4026齐平，此时两层都被牢固地连接在一起了。
图75表示出了利用图25中的紧固件80把一木质基片4028与“k-板条”灰泥展开缆线4030相连接过程中的三个阶段。具体地说，紧固件80穿过缆线4030，然后穿透抓紧并最终夹紧在诸如木质基片4028的纤维基片内。图75D-75F表示相同的过程，所不同的是，紧固件80用于穿透20GA LGSM支架4032。
图76表示出了金属穿透紧固件4040，该紧固件具有一个冠顶4042，该冠顶受到一个驱动力“i”的作用；一个金属穿透尖端4044；一个金属主体4046，该主体上设有齿4048，齿具有上面所描述的例如图58B中的突出的抓夹元件4049。图76A-76C所示的紧固件4040用于连接多层LGSM层例如LGSM层4050，4052，4054，利用尖端4044来形成一个整齐的被良好穿透的开口4056。相比较而言，如图76D-76H所示，传统的紧固件例如螺纹穿透紧固件4058，4060(图76D，76E)形成的穿透的开口4062，4064的质量要差一些。当把传统的紧固件4066，4068，4070(图76F-76H)穿透LGSM层4050，4052，4054时，就产生相同的质量较差的结果。
在图76A-76C中，与所有其它传统的例子相比，除了图76E和76H以外，本发明中的紧固件能穿透或刺穿厚得多的LGSM基片。此外，紧固件两侧的齿的突出元件与底部LGSM基片的底表面的接合，能提供比图中所示的传统的紧固件高得多的“撤出”和“退出”的阻力。此外，在安装时，安装时间只有十分之几秒，因此，使操作者的疲劳达到最低。
图D是一种“自穿透”的螺纹紧固件。通过操作者的用力压，该螺纹就穿透LGSM层基片。这些紧固件只能连续穿透25规格的LGSM或更薄。当利用这种紧固件来穿透多层LGSM片材时，通常会在完成所有的穿透之前就会发生紧固件失效。
图E是一种“自钻进”的紧固件，它具有钻进尖端，该尖端具有凹槽和斜角。它们能钻穿较厚的材料(该材料的厚度永远不可能超过钻进凹槽的深度)。然而，它们的成本是“自穿透”螺钉的2倍至3倍。当它们在钻进时，它们的安装是很慢的，并且需要很大的人力。此外，当要开始钻进时，这些类型的紧固件就会在电镀的LGSM片材的表面上“滑动”。操作者要用相当大的力量压紧这个电螺钉枪才能阻止所说的这种“滑动”。这种类型的螺钉象“自穿透”的螺钉一样被硬化，因此，如果在钻进过程中过热就容易导致表面硬度疲劳。
“自穿透”和“自钻进”的螺纹紧固件都易于产生“片材抬起”“sheetjack”(本行业中的一个术语，表示在紧固件的螺纹开始与先前钻出的上部的LGSM片材接合之前，所说的穿透或钻进过程还没有在所有的LGSM基片中完成)。
通常利用手持电动螺钉枪来安装所说的自穿透和自钻进的螺纹螺钉。这种安装速度慢，并且操作者操作也很累。
图F是一曲头钉，外行人称其为“钉子”。由于曲头钉通常是由低碳钢来制造的，因此，曲头钉非常软。从而它们实际上是不能用来穿透LGSM基片的。与上面所提到的紧固件相比，曲头钉的优点在于，可利用气动作用来把它们射入，安装迅速且不废力。如果曲头钉能穿透大部分LGSM层，那么，它们也仍然没有有效的装置来抓紧和夹紧底部LGSM基片的底表面的背侧。
图G是一种钩环。是现有技术中的金属穿透钩环的外形。然而，它们在商业上是永远也不能被接受的，这是因为它们的“撤出”和“退出”的阻力很小。如果它们只有平滑表面的支腿，那么就更是如此。在现有技术中的一些尝试中，包括增加一些倒钩，采用相反的斜角，采用一些突起，这就只是起到铰孔器或凿子的作用，并对它们要抓紧和夹紧的LGSM造成损坏。
图H是一种“驱动钉”，它只是被硬化的高碳钉，在它们的外表面上设有磨擦滚花。它们能穿透本发明中的紧固件能穿透的所有规格的材料，但是，它们的“撤出”和“退出”阻力数值不符合大多数建筑法规。出售这种紧固件的公司指导使用者在使用中把这些紧固件尖对尖地使用，以便在相反对的尖对尖的紧固件之间产生结合力。这不符合法规，并且也只是掩盖这种紧固件不良的性能而已。这些类型的紧固件依靠侧表面摩擦力来达到固定作用。
通常利用气动的撞击工具安装这些曲头钉、钩环和驱动钉。它们安装快，容易使用，并且无需对操作者进行培训。
图77A-77B表示出了所描述的例如参照图1的一种金属穿透紧固件4072。这种紧固件具有一个尖端4074，用于在LGSM基片4078，4080中产生一个穿透的开口4076。图77C-77D表示出了传统的螺纹穿透紧固件4082，它穿透LGSM基片4078，4080中的一个开口4084。本领域普通技术人员容易知道，图77B所示的基本接合区域要比传统的图77B所示的基片接触区域要小得多。螺纹紧固件与LGSM的接合区域很小。对于标准的螺纹，它只是在一个相当小的尖部接触。采用成对的快速型的螺纹，也只在两个相当小的尖部接合。更重要的是螺纹紧固件的这些尖部大部分位于很薄的LGSM基片中所形成的开口的内壁上。本发明中的紧固件在LGSM基片中穿透的开口的两侧都具有大得多的锁定区域。然而，更重要的是，弹性齿的突出的抓夹元件能锁定在底部基片的底表面上。与图中所表示的其它传统的紧固件相比，“撤出”和“退出”阻力的数值在大多数应用中都高得多。
图78A表示出了本发明的另一个优选的实施例的金属穿透紧固件4090。即，这种金属穿透紧固件具有一个金属主体4091，该金属主体的一端具有一个冠顶4092，另一端具有一个尖锐的金属穿透尖端4094。金属主体4091的每一侧分别设有弹性的带有倒钩式的齿，即，齿4096，4098。每个齿又分别设有卡紧式的突出的抓夹元件4097，4099，以便有助于有力地夹紧穿透的基片(图中未示)。
图78B表示出了本发明的另一个优选的实施例，也就是一个金属穿透紧固件4100，它具有一个主体4101，该金属主体的一端具有一个冠顶4102，另一端具有一个尖锐的金属穿透尖端4104。金属主体4101的每一侧分别设有弹性的卡紧式的抓夹元件，即，齿4106，4108。以便帮助紧固件4100能有力地夹紧穿透的基片(图中未示)。
图78C表示出了本发明的另一个优选的实施例，也就是一个金属穿透紧固件4120，它具有一个主体4121，该金属主体的一端具有一个冠顶4122，另一端具有一个尖锐的金属穿透尖端4124。金属主体4121的每一侧分别设置有多个有弹性的齿4126，4128。每组弹性齿都设置在金属主体4121的侧面上，并向外(离开金属主体4121)延伸。每个齿最好具有很大的弹性，以便当紧固件4120穿透纤维的低密度的基片时，可以朝纵向轴线4129向内偏移。
图79A表示出了上面所描述的例如图25中所示的金属穿透紧固件4130。紧固件4130具有一个金属主体4132，该主体的每一侧上设有弹性齿4134，4136。在穿透基片进入周围空洞例如空洞4131，4133期间，每个弹性齿都可以发生偏移。每个齿都设有大致直的倒钩形的突出的抓夹元件4138，4140，这些抓夹元件朝向外侧向偏离金属主体4132。
图79B表示出了上面所描述类型的例如图52中的一种可选择的金属穿透紧固件4140。紧固件4140具有一个金属主体4142，该主体设有弹性平滑表面的抓夹齿，例如齿4144，其中一个齿位于一侧上并相对于金属主体4142向前偏移，另一齿位于另一侧上，并相对于金属主体向后偏移(图中未示)。
图79C表示出了与图79A中紧固件4130相类似的金属穿透紧固件4150，所不同的是具有不同的齿结构，即它的齿结构分别是平滑表面的弹性齿4152，4154。在穿透基片并进入周围的空洞例如4151，4153期间，每个弹性的平滑表面齿都可以偏移。
图79D表示出图79C中的金属穿透紧固件4150的侧视图，图中的冠顶4156被弯曲成与紧固件4150的金属主体4158成一个锐角“a”。这种类型的冠顶结构最好用于顶部基片是如同木头似的材料的紧固应用中。
图79E表示出了与图79C中的紧固件4150相类似的金属穿透紧固件4160，所不同的是具有不同的齿结构，即，弹性齿4162，4164分别设有倒钩式的突出的抓夹元件4163，4165。此外，根据本发明的最佳实施例，弹性齿4162，4164从图79A中所示的齿的状态被永久地弯曲约90度。
图79F是图79E中的金属穿透紧固件4160的侧视图，表示出了倒钩式的突出的抓夹元件4163，4165分别朝外，其中的一组倒钩式的突出的抓夹元件朝前离开金属主体4168，另一组则朝后离开金属主体4168。紧固件4160还具有一个冠顶4166，该冠顶被弯曲成与紧固件4160的金属主体4168成一个锐角“a”。当把LGSM连接到木头和其它更低密度的基片上时，最好采用这种类型的冠顶结构。
图80A表示出了在结构上与图43所示的紧固件实施例相类似的金属穿透紧固件4170。具体地说，紧固件4170具有一个金属主体4172，该金属主体设有多个弹性的抓夹齿4174，这些抓夹齿高度相等，并大致平行于纵向的主体轴线4176，这些弹性齿最好是在轴线4176的每一侧对称地成对间隔开。如图80B所示，紧固件4170还具有一个冠顶4178和一个金属穿刺尖端4180，其中的冠顶被弯曲成与金属主体4172成一个锐角“a”。
图81A表示出了“压制”的铲式金属穿透尖端4190的端部部分，它具有位于每一侧的斜角切割锯齿4192，4194，压制的边缘4196能加强尖端4190的端部部分，和大致被凹面压制的区域4198，用于加强尖端4190，以便有利于穿透LGSM基片。位于尖端4190一侧上的凹面压制区域4198对应于尖端4190另一侧上的凸面区域4200，如图81B所示。图81C表示出了在尖端4190穿透期间由于凹面压制区域4190的缘故而增加了基片材料4202的偏移量。图81C表示出了本发明中的采用了尖端4190但没有凹面压制区域的紧固件穿透开口的正常图纹，图中还表示出了百叶窗式的突出的抓夹元件4206，和上面所描述的例如图12中的弹性齿(图中未示)的夹紧元件4206。
图83A表示出了利用本发明中的紧固件，金属穿透尖端4250是怎样使LGSM基片4252变形，从而形成抓夹齿的空洞4254。图83B是一个顶视图，表示出了利用尖端4250在LGSM基片4252中所形成的典型穿透开口4256。
图84表示出了本发明中的紧固件所用的金属主体4300，它是由很厚的块状材料来制造的，使得本发明中的紧固件具有良好的结构整体性，并设有弹性抓夹齿4302，抓夹齿连接有斜面锁定式的突出的抓夹元件4304。齿4302在区域4806处最好做得薄一些或者压制成能使得齿4302具有弹性的厚度。突出的抓夹元件4304设有斜面锁定的固定表面4308，如图84所示。
图85A表示出了根据本发明的一种金属穿透紧固件4400，它具有一个金属主体4402，金属主体设有一弹性的抓夹齿4404，该抓夹齿的底部(该底部与金属主体4402是构成整体的)具有一个压制区域4406，从而使得齿4404具有很大的弹性。金属主体4402的每一侧分别设有相反的侧面加强构件4408，4410和主体角撑板4412，以便加强这个紧固件。每个侧面加强构件最好设有一个驱动止动件，例如在侧面加强件4408上设置驱动止动件4414，用于使尖端4416停止穿入LGSM层，从而能获得精确的穿透深度。在外部泡沫绝缘系统(EFIS)中，希望连接到LGSM层上的顶部泡沫片不会破裂或不会被压得太紧，在这种情况下，这种驱动止动件的作用是很有用的。紧固件4400还可用于把低密度的顶部基片紧固到LGSM层上，例如，把顶部绝缘板连接到LGSM层上，图85B是一个顶视图，表示出了利用尖端4416在LGSM层中形成的典型穿透开口4418。图85C表示出了一个杯形的冠顶4420，它具有一个中间孔4422，用于将灰泥片连接到石膏干壁板顶部表面；以及一个双弯曲区域4424(用于防止部件发生应力破裂)，位于冠顶4420与金属主体4402之间。图中还表示出了设置在侧面加强构件4410上的一个驱动止动件4426。图85D表示出了驱动止动件例如由刀割穿透制造的驱动止动件4428，4430的两种不同结构。
图85E-85G表示出了紧固件4400穿透了石膏干壁板制作的顶部基片4440，把它固定在底壁LGSM层4442上。图85F是一个顶视图，表示出了由尖端4416在LGSM层4442中所形成的典型穿透开口4444。图85G表示出了斜面锁定式的突出的抓夹元件4446完全抓夹着LGSM层4442的底侧4448。还表示了冠顶4420全部由灰泥片4450安装和复盖。
图86表示出了一个金属穿透紧固件，它具有一个弯折角“a”，该弯折角在一个杯状的冠顶4502与金属主体4504的一条纵向主体轴线4506之间限定，角“a”几乎等于90度。用在很软的基片例如石膏干壁上的紧固件中最好采用这种类型的弯折角。本领域普通技术人员会知道，这种结构能减小石膏基片的顶部纸层撕裂的可能性。在紧固之后，可以把灰泥片施加到冠顶4502的一个杯状部分4508上。
图87表示出了本发明中的紧固件的外露的冠顶表面内所形成的各种穿透的开口结构和纹理图纹。例如，图87A表示出了位于冠顶4604顶表面4602上的压制纹理4600，这种压制纹理可以提高覆盖材料的粘合性。图87B表示出了盘状冠顶4606的一个例子，该盘状冠顶的底部4610具有一个孔4608，该盘状冠顶可以接收和保持一些覆盖材料。底部4610最好是平滑的范围，以便减小作用在基片例如石膏干壁板上的撞击力。图87C是一个侧面图，表示出了盘状冠顶的另一种变型，在这个例子中，冠顶4612设有底孔4614。在冠顶4612的突缘上具有很薄的边缘4616，以便能良好地埋置在某些材料中。图87E表示出了引入本发明的紧固件的冠顶的不同类型的穿透图纹。图中表示出了一种“十字切口”图纹4618，它用于固定覆盖材料。图中所表示的一种“圆形切口”图纹4620，它用于固定覆盖材料。图中的一种“片状切口”4622，它用于固定覆盖材料。图87D表示出了本发明的紧固件的冠顶所形成的不同类型的穿透图纹。图中表示出了本发明的紧固件冠顶中的用于固定覆盖材料的“十字切口”的侧面图。此外，图中所示的“圆形切口”图纹4626用于固定覆盖材料。此外，图中所示的“片状切口”图纹4628用于固定覆盖材料。
图88A-88C表示出了在本发明的紧固件中，采用了框架式冠顶4700，它具有一个开口4702，以便使顶部的层/基片的顶表面暴露。这种类型的冠顶用于金属建造行业中常用的涂有彩色和纹理的侧板上。设置一个承载基底4704，以便在把本发明的紧固件夹紧到基片顶表面上时，确保对冠顶的基片的顶表面例如表面4706(图88C)所造成的损害尽可能小。优选地是，可以利用300系列的全硬材料来制造这种紧固件。冠顶4700可以电抛光，使其具有很高的反射抛光度。此外，还可以把高反射的覆盖层或磨光层(例如，铬)附到碳素钢的紧固件上，以便获得相同的反射性。侧角和顶部圆角半径用于使来自太阳4708或其它光源的可见光具有最大的反射性，它们首先从基片表面4706反射，然后从紧固件的倾斜和反射的冠顶表面4710反射，最终被人眼4712(图88C)观察到。
图88D-88F表示出了一种“V”形周边式的框架冠顶4714，框架冠顶4714内的大部分冠顶材料被除去了，如图88D中4716所示。这种形式的冠顶最好用于巴非常致密的基片材料例如致密的基片4718(图88F)连接到不同类型的其它基片材料上。此外，无论在什么时候需要很低外形的冠顶以及需要把冠顶埋置，就可以采用这种形式的冠顶。
图89表示一种框架冠顶5000，它用在彩色的和/或纹理的顶部基片板例如基片板5002上，并通过与周围结合以及顶部基片反射的光来掩饰自己。
图90表示出了一种金属穿透紧固件6000，它类似于参照图25所描述的金属穿透紧固件，所不同的是在紧固之前尖端6004上具有金属尖端的护套盖6002。该盖6002用于增大紧固件6000穿透LGSM基片的穿透能力。
这种新型的金属穿透紧固件可以由条带状或片状的材料并利用冲压机来制造，其中的冲压机能制造单轴线或多轴线的紧固件，所制造的这种紧固件能容易地穿透与各种工件相连的金属基片。附图中所示出的以及上面所描述的各种紧固件具有有效的穿透、夹紧和锁紧能力，而现有技术中的紧固件是不能实现所说的穿透、夹紧和锁紧。本发明的弹性齿在通过穿透的开口时能偏移来适应穿透基片开口。本发明的弹性齿在穿透的基片开口内不再受限制时，还能返回到它的工厂预先设置的方位状态，以便能把待紧固的基片层抓紧和夹紧在弹性齿与紧固件的冠顶之间。为了总结一下与这种新型紧固件的不同实施例相关的适用范围、功能作用、和各种制造和安装方面的特征，下面列出了一个表A，该表如下
表A






本领域普通技术人员应当知道，在上述实施例中可以采用其它的部件和/或结构，只要这些部件和/或结构不脱离本发明的目的和范围即可。
例如，本发明的紧固件可以由奥氏体状态的钛或钛/镍合金制造，以便增大穿透厚的或更致密的材料的穿透力(与碳素钢相比)。马氏体状态的钛或钛/镍合金可以形成更弯曲的形式，从而增大夹紧和固定力。这种类型的材料具有记忆，在穿透期间通过紧固件主体与基片层之间的磨擦接触所产生的热量就能激活这种记忆。
本领域普通技术人员会知道，齿，尖端，主体和冠顶形式可以制造成一些单一的单元，将这些单元压配，锡焊，焊接，粘接或完全包裹在另一个紧固件周围。
尽管已经详细地描述了本发明的一些优选实施例，但是应当知道，在不脱离本发明的范围和构思的情况下，可以对本发明作出各种变化和变型。
重要的是要注意到，本发明并不局限于上述所描述的这些应用。只要不脱离本发明的目的，就可以采用其它许多应用和/或替换。本领域普通技术人员都知道，在上面所描述或图示的作为一个实施例中的特征，也能用于另一个实施例中，从而形成另外一个实施例，因此，这些特征并不局限于上面所描述的特定的实施。所以，本发明也包括这些变型、实施例和改进，只要它们在所附的权利要求限定的范围以及它们的等同范围内即可。
权利要求
1.一种用于把多个层状工件固定在一起的紧固件，这些层状工件中至少一个工件是金属，所说的紧固件包括(a)一个金属主体，具有第一端和第二端；(b)一个冠顶，被设置在所说金属主体的所说的第一端，所说的冠顶用于把所说的多个层状工件夹紧在一起；(c)一个金属穿透部分，设置在所说金属主体的所说的第二端，用于穿透所说的多个层状工件；(d)一个抓夹元件，设置在所说的金属主体的所说的第一端和第二端之间，用于把所说的被穿透的层状工件锁定在一起。
2.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的冠顶被定向成与所说的金属主体成一个锐角，以便可以夹紧所说层状工件中的一个工件的顶表面，所说的冠顶基本上具有弹性。
3.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的金属穿透部分包括一个基本上刚硬且锋利的尖端，用于穿透所说的多个层状工件。
4.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的抓夹元件包括至少一个弹性齿，该弹性齿的至少一端连接到所说的金属主体上，用于把所说的层状工件锁定在一起，所说的至少一个弹性齿具有一条纵向轴线。
5.根据权利要求4所述的紧固件，其中所说的至少一个弹性齿包括一个基部，该基部至少在一端与所说的金属主体相连，所说的弹性齿绕着它的纵向轴线扭转，并从所说的金属主体突出，与所说的金属主体的一纵向轴线大致构成一个锐角，以便确保所说的至少一个齿的弹性。
6.根据权利要求4所述的紧固件，其中所说的至少一个弹性齿包括一个基部，该基部的至少一端与所说的金属主体大致形成一个整体，所说的弹性齿绕着它的纵向轴线扭转，并从所说的金属主体突出，与所说的金属主体的一纵向轴线大致构成一个锐角，以便确保所说的至少一个齿的弹性。
7.根据权利要求5所述的紧固件，其中所说的金属主体还包括至少一个空洞，在紧固期间该空洞用于接收所说的至少一个弹性齿，所说的至少一个被接收的弹性齿把穿透的层状工件牢固地抓夹在一起，并且在紧固期间，弹性齿无助于所说的多个层状工件的穿透。
8.根据权利要求6所述的紧固件，其中所说的金属主体还包括至少一个空洞，在紧固期间该空洞用于接收所说的至少一个扭转的弹性齿，所说的至少一个接收的弹性齿把穿透的层状工件牢固地抓夹在一起，并且在紧固期间，弹性齿无助于所说的多个层状工件的穿透。
9.根据权利要求5所述的紧固件，其中所说的至少一个弹性齿还包括至少一个侧向构件，用于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件牢固地抓夹在一起。
10.根据权利要求6所述的紧固件，其中所说的至少一个弹性齿还包括至少一个侧向构件，用于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件牢固地抓夹在一起。
11.根据权利要求6所述的紧固件，其中所说的至少一个侧向构件包括至少一个突出的元件，用于在紧固期间把所说的穿透的层状工件牢固地抓夹在一起。
12.根据权利要求10所述的紧固件，其中所说的至少一个侧向构件包括至少一个突出的元件，用于在紧固期间把所说的穿透的层状工件牢固地抓夹在一起。
13.根据权利要求11所述的紧固件，其中所说的至少一个突出的抓夹元件包括一个挤压表面，该挤压表面朝向所说金属主体的所说的第二端，当所说的基本刚硬且锋利的尖端穿透所说的金属层状工件时，该挤压表面用于与一个被穿透的金属层状工件接合，并把所说的至少一个弹性的突出的齿推动到所说的至少一个空洞内。
14.根据权利要求12所述的紧固件，其中所说的至少一个突出的抓夹元件包括一个挤压表面，该挤压表面朝向所说金属主体的所说的第二端，当所说的基本刚硬且锋利的尖端穿透所说的金属层状工件时，该挤压表面用于与一个被穿透的金属层状工件接合，并把所说的至少一个弹性的突出的齿推动到所说的至少一个空洞内。
15.根据权利要求13所述的紧固件，其中所说的至少一个突出的抓夹元件还包括一个第二表面，该第二表面朝向所说金属主体的所说的第一端，并且当所说的基本刚硬且锋利的尖端穿透所说的层状工件时，该第二表面起到一个片簧的作用。
16.根据权利要求14所述的紧固件，其中所说的至少一个突出的抓夹元件还包括一个第二表面，该第二表面朝向所说金属主体的所说的第一端，并且当所说的基本刚硬且锋利的尖端穿透所说的层状工件时，该第二表面起到一个片簧的作用。
17.根据权利要求9所述的紧固件，其中所说的至少一个侧向构件具有一个大致有棱纹的第一表面和一个大致平的第二表面，用于当所说的基本刚硬且锋利的尖端穿透所说的层状工件时，与所说的被穿透的层状工件弹性接合，并把所说的至少一个弹性的突出的齿推动到所说的至少一个空洞内。
18.根据权利要求10所述的紧固件，其中所说的至少一个侧向构件具有一个大致有棱纹的第一表面和一个大致平的第二表面，用于当所说的基本刚硬且锋利的尖端穿透所说的层状工件时，与所说的被穿透的层状工件弹性接合，并把所说的至少一个弹性的突出的齿推动到所说的至少一个空洞内。
19.一种用于把层状工件紧固在一起的金属穿透紧固件，工件中的一个工件是金属，所说的紧固件包括(a)一个主体，由片状弹性金属材料制成，并具有第一端和第二端以及第一侧边缘和第二侧边缘；(b)一个冠顶，设置在所说的第一端；(c)一个金属穿透部分，位于所说的第二端；(d)所说的第一侧边缘和第二侧边缘以及所说的金属穿透部分是被压制的；(e)一个弹性的锁定元件，它的一端与位于所说第一端和所说第二端中间的所说主体相连。
20.一种根据权利要求19所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件被连接在所说的第二端附近。
21.一种根据权利要求19所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件被连接在所说的第一端附近。
22.一种根据权利要求19所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件在它的另一端与所说的主体相连接。
23.一种根据权利要求19所述的金属穿透紧固件，其中所说的主体基本上是平的，所说的锁定元件与所说的第一侧边缘相连接。
24.一种根据权利要求23所述的金属穿透紧固件，它还包括一个附加的弹性锁定元件，该附加的弹性锁定元件与所说的第二侧边缘相连接。
25.一种根据权利要求23所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件是一个齿，该齿至少具有一个突出的元件，该突出的元件从所说的第一侧边缘向外延伸。
26.一种根据权利要求24所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件中的每个锁定元件是一个齿，该齿至少具有一个突出的元件，该突出的元件分别从所说的第一侧边缘和第二侧边缘向外延伸。
27.一种根据权利要求25所述的金属穿透紧固件，其中所说的主体在所说的第一侧边缘和所说的第一齿之间限定了第一槽，所说的突出元件具有一个朝向所说的第二端的挤压表面，当所说的紧固件穿透所说的金属工件时，所说的挤压表面用于与所说的金属工件接合，并把所说的齿推动入所说的槽内。
28.一种根据权利要求24所述的金属穿透紧固件，其中所说的主体分别在所说的第一、第二侧边缘和所说的第一齿之间限定了第一和第二槽，所说的突出元件具有一个朝向所说的第二端的挤压表面，当所说的紧固件穿透所说的金属工件时，所说的挤压表面用于与所说的金属工件接合，并把所说的齿推动入所说的槽内。
29.一种根据权利要求19所述的金属穿透紧固件，其中所说的主体具有一条纵向轴线，并且所说的冠顶设置成与所说的纵向轴线成一个大约90度或小于90度的角。
30.一种根据权利要求29所述的金属穿透紧固件，其中所说的冠顶是具有弹性的，并在紧固件穿过所说的工件之后，在所说的紧固件上施加一个拉力。
31.一种根据权利要求27所述的金属穿透紧固件，它还具有一个辅助弹性元件，该辅助弹性元件设置在所说的槽内，当所说的挤压表面与所说的金属工件接合时，所说的辅助弹性元件与所说的齿接合。
32.一种根据权利要求31所述的金属穿透紧固件，其中辅助弹性元件与所说的主体形成一个整体，并从所说的第一侧边缘延伸。
33.一种根据权利要求28所述的金属穿透紧固件，它还具有第一和第二辅助弹性元件，它们分别设置在所说的第一和第二槽内，并且当所说的挤压表面与所说的金属工件接合时，所说的第一和第二辅助弹性元件与所说的齿接合。
34.一种根据权利要求25所述的金属穿透紧固件，其中所说的齿具有多个突出元件，每个突出元件从所说的第一侧边缘向外延伸。
35.一种根据权利要求34所述的金属穿透紧固件，其中交错的突出元件沿相反方向偏离所说的主体。
36.一种根据权利要求20所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件具有多个弹性齿，这些弹性齿设置在所说主体内，并从所说的第二端延伸。
37.一种根据权利要求36所述的金属穿透紧固件，其中交错的弹性齿沿相反的方向向外偏离所说的主体。
38.一种根据权利要求37所述的金属穿透紧固件，其中所说的多个弹性齿具有不同的长度。
39.一种根据权利要求36所述的金属穿透紧固件，其中所说的弹性齿中的每个弹性齿具有多个突出元件，这些突出元件向外偏离所说的主体。
40.一种根据权利要求19所述的金属穿透紧固件，其中所说的主体大致呈圆筒状，并具有一内表面和一外表面。
41.一种根据权利要求40所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件连接在所说的第二端附近。
42.一种根据权利要求40所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件连接在所说的第一端附近。
43.一种根据权利要求40所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件在它的另一端与所说的主体相连接。
44.一种根据权利要求40所述的金属穿透紧固件，其中所说的锁定元件是一个弹性齿，该弹性齿至少具有一个突出元件，该突出元件朝向离开所说外表面的方向。
45.一种根据权利要求44所述的金属穿透紧固件，其中所说的弹性齿是通过冲压由所说的主体形成的，并且在连接位置成90度地与所说主体相连。
46.一种根据权利要求45所述的金属穿透紧固件，其中所说的突出元件限定一个挤压表面，该挤压表面朝向所说的第二端，用于与所说的金属工件接合，并把所说的齿从所说外表面上挤开。
47.一种根据权利要求40所述的金属穿透紧固件，其中所说锁定元件是多个弹性齿，每个齿都限定一个挤压表面，该挤压表面从所说的外表面向外朝所说的第二端延伸，用于与所说的金属工件接合，并推动所说的这些齿离开所说的外表面。
48.一种根据权利要求1所述的金属穿透紧固件，其中所说的金属主体设有至少一个侧向加强构件，用于加强所说的金属主体。
49.一种用于对第一元件和第二金属元件进行紧固的金属穿透紧固件，所说的紧固件包括一个刀刃，该刀刃具有第一端和第二端以及第一侧边缘和第二侧边缘，并由片状弹性材料制成，并且具有均匀的厚度，宽度大致比所说的厚度大；一个冠顶，从所说的刀刃的所说的第一端突出，所说刀刃的所说第二端限定一个金属穿透部分，所说的冠顶用于接收一工具的撞击，该工具用于驱动所说的金属穿透部分，使该金属穿透部分穿过所说的第二金属元件；所说的刀刃限定一槽，该槽向内与所说的第一侧边缘间隔开并终止于所说的第二端附近，以便提供一自由直立的分开的弹性齿，该弹性齿从所说的刀刃的所说第二端向上延伸并终止于所说的第一端和第二端中间，所说的齿具有一内侧边缘和一外侧边缘；多个突出元件，设置在所说的外侧边缘上，每个突出元件具有一挤压表面，该挤压表面朝向所说的第二端，当所说的紧固件穿过所说的金属工件时，该挤压表面用于与所说的第二金属元件接合，从而推动所说的齿进入所说的槽内。
50.一种用于对第一元件和第二金属元件进行紧固的金属穿透紧固件，所说的紧固件包括一个刀刃，该刀刃具有第一端和第二端以及第一侧边缘和第二侧边缘，并由片状弹性材料制成，并且具有非均匀的厚度，宽度大致比所说的厚度大；一个冠顶，从所说的刀刃的所说的第一端突出，所说刀刃的所说第二端限定一个金属穿透部分，所说的冠顶用于接收一工具的撞击，该工具用于驱动所说的金属穿透部分，使该金属穿透部分穿过所说的第二金属元件；所说的刀刃限定一槽，该槽向内与所说的第一侧边缘间隔开并终止于所说的第二端附近，以便提供一自由直立的分开的弹性齿，该弹性齿从所说的刀刃的所说第二端向上延伸并终止于所说的第一端和第二端中间，所说的齿具有一内侧边缘和一外侧边缘；多个突出元件，设置在所说的外侧边缘上，每个突出元件具有一挤压表面，该挤压表面朝向所说的第二端，当所说的紧固件穿过所说的金属工件时，该挤压表面用于与所说的第二金属元件接合，从而推动所说的齿进入所说的槽内。
51.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的抓夹元件具有一弹性齿，该弹性齿的每一端与所说的金属主体相连接，并用于把所说的穿透的层状工件锁定在一起，所说的弹性齿具有大致锥形的主体结构，并具有一条纵向轴线。
52.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的抓夹元件具有一弹性齿，该弹性齿的每一端基本上与所说的金属主体构成一个整体，并用于把所说的被穿透的层状工件锁定在一起，所说的弹性齿具有大致锥形的主体结构，并具有一条纵向轴线。
53.根据权利要求51所述的紧固件，其中所说的锥形的弹性齿主体具有一个中间部分，该中间部分绕它的纵向轴线扭转，以便把被穿透的金属层状工件牢固地抓夹在一起，并且在紧固期间，该中间部分无助于穿透所说的金属层状工件。
54.根据权利要求52所述的紧固件，其中所说的锥形的弹性齿主体具有一个弹性的中间部分，该弹性的中间部分绕它的纵向轴线扭转，以便把穿透的金属层状工件牢固地抓夹在一起，并且在紧固期间，该中间部分无助于穿透所说的金属层状工件。
55.根据权利要求53所述的紧固件，其中所说的金属主体还具有一个空洞，用于容纳所说的弹性的中间部分。
56.根据权利要求54所述的紧固件，其中所说的金属主体还具有一个空洞，用于容纳所说的弹性的中间部分。
57.根据权利要求55所述的紧固件，其中所说的弹性中间部分的每一侧具有一锯齿形边缘，用于在紧固期间把所说的穿透的层状工件牢固地紧固在一起。
58.根据权利要求56所述的紧固件，其中所说的弹性中间部分的每一侧具有一锯齿形边缘，用于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件牢固地紧固在一起。
59.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的抓夹元件是一弹性的抓夹元件，它能穿过位于所说的多个层状工件中的一个被穿透的开口，并且不会使被穿透的金属层状工件变形。
60.根据权利要求1所述的紧固件，其中在紧固期间，所说的冠顶适合被掺入到其中一个所说的层状工件内。
61.根据权利要求1所述的紧固件，其中在紧固期间，所说的冠顶适合被埋置到其中一个所说的层状工件内，所说的层状工件是一个上部的层状工件，并具有很大的密度。
62.根据权利要求1所述的紧固件，其中，在紧固期间，所说的冠顶适合被埋置到其中一个所说的层状工件内，以便牢固地抓紧和夹紧其中一个所说的层状工件，所说的被牢固抓紧和夹紧的层状工件是一个上部层状工件，并具有低密度。
63.根据权利要求9所述的紧固件，其中所说的至少一个弹性齿侧向构件至少包括一个倒钩形的突出元件，用于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件牢固地抓夹在一起。
64.根据权利要求10所述的紧固件，其中所说的至少一个弹性齿侧向构件至少包括一个倒钩形的突出元件，用于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件牢固地抓夹在一起。
65.根据权利要求9所述的紧固件，其中所说的至少一个弹性齿侧向构件至少包括一个百叶窗形的突出元件，用于在紧固期间把所说的穿透的层状工件牢固地抓夹在一起。
66.根据权利要求10所述的紧固件，其中所说的至少一个弹性齿侧向构件至少具有一个百叶窗形的突出元件，用于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件牢固的抓紧和夹紧在一起。
67.根据权利要求62所述的紧固件，还包括用于在紧固期间把所说的低密度的上部层状工件牢固抓紧和夹紧的装置。
68.根据权利要求67所述的紧固件，其中所说的牢固抓紧和夹紧的装置包括一个固位带，该固位带用于把所说的冠顶大致限制在所说主体附近，所说的被限制的冠顶的朝向设置成与所说金属主体的纵轴线大致成零度角。
69.根据权利要求2所述的紧固件，其中所说的金属主体具有一个大致凹面形且具有弹性的细长主体部分，每一侧都具有弹性边缘，每个所说的弹性侧边缘设置成平行于所说金属主体的一条纵向轴线。
70.根据权利要求69所述的紧固件，其中每个所说的弹性侧边缘至少具有一个突出的抓夹元件，用于在紧固期间把所说的穿透的多个层状工件牢固地抓紧和夹紧在所说的冠顶和所说的至少一个突出的抓夹元件之间。
71.根据权利要求70所述的紧固件，其中所说的弹性侧边缘适于在紧固期间相对于所说的纵向金属主体轴线以重叠同心的方式相互滑动，在每个所说的弹性侧边缘上的所说的至少一个突出的抓夹元件，适于穿过位于多个金属层状工件中的穿透的开口，并且不会使所说的多个穿透的金属层状工件发生变形。
72.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的抓夹元件具有一弹性齿装置，该弹性齿装置的每一端与所说的金属主体相连接，并适于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件锁定在一起，其中所说的被穿透的层状工件是由金属制成的。
73.根据权利要求72所述的紧固件，其中所说的弹性齿装置具有一曲肘齿部分和一上部齿部分，所说的曲肘齿部分适于绕着一条弹性扭转铰链轴线相对于所说的上部齿部分进行转动，所说的弹性扭转铰链轴线位于所说的曲肘齿部分和上部齿部分之间，所说的被穿透的层状工件被锁定在所说的冠顶和所说的曲肘齿部分之间。
74.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的抓夹元件具有一弹性齿，该弹性齿的至少一端与所说的金属主体相连接，并适于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件锁定在一起。
75.根据权利要求74所述的紧固件，其中所说的弹性齿大致被构造成一个门铰链，该门铰链的一端与所说的金属主体相连接，并至少具有一个弹性的突出的抓夹元件，该抓夹元件适于穿过位于所说多个层状工件中的一个被穿透的开口，而且不会使所说的被穿透的层状工件产生变形。
76.根据权利要求75所述的紧固件，其中所说至少一个弹性的突出的抓夹元件具有一个大致薄的卷曲部分，在紧固期间该卷曲部分起到一个片簧的作用，所说的卷曲部分大致向上推动并抵靠着底部的金属层状工件，从而把被穿透的层状工件牢固地抓紧和夹紧在所说的冠顶和所说的卷曲部分之间。
77.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的抓夹元件具有一弹性作用齿，该弹性作用齿的至少一端与所说的金属主体相连接，并适于在紧固期间把所说的被穿透的层状工件锁定在一起。
78.根据权利要求77所述的紧固件，其中所说的弹性作用齿包括一螺旋弹簧，该螺旋弹簧的一端以卷曲的状态可拆卸地与所说的金属主体相连接，所说的螺旋弹簧适于把所说的穿透的层状工件抓紧和夹紧在所说的冠顶和所说的卷绕的螺旋弹簧之间。
79.一种用于把多个层状工件固定在一起的方法，这些层状工件中的一个工件是金属，该方法包括以下步骤(a)提供一个金属紧固件主体，该金属紧固件主体的一端具有一个冠顶，另一端具有一个刚硬的金属穿透尖端；(b)在金属紧固件主体上至少提供一个弹性齿，该弹性齿适于在紧固期间把层状工件牢固地抓紧和夹紧；(c)利用一个工具来撞击紧固件的冠顶，以便把紧固件金属主体驱入多个层状工件内；(d)利用弹性齿抓紧和夹紧被穿透的层状工件，以便把被穿透的层状工件锁定在冠顶和弹性齿之间。
80.根据权利要求48所述的紧固件，其中所说的至少一个侧向加强构件设有至少一个驱动止动件，以使所说的金属穿透部分在一个预定深度停止穿入所说的多个层状工件。
81.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的冠顶适于接收紧固后的覆盖材料。
82.根据权利要求1所述的紧固件，其中所说的冠顶被做成由承载基底支撑的框架形状，所说的框架环绕着一个空洞，该空洞用于在紧固期间使一个顶部层状工件暴露。
83.根据权利要求1所述的紧固件，还包括用于增大所说金属穿透部分的穿透金属能力的装置。
84.根据权利要求83所述的紧固件，其中所说的增大穿透能力的装置具有一个保护性的金属盖，适于连接在所说的金属穿透部分上，以便增大所说紧固件的所说金属穿透部分的穿透金属的能力。
85.一种用于把一展开缆线固定到至少一个层状工件上的紧固件，所说的紧固件包括(a)一个金属主体，该金属主体具有第一端和第二端；(b)一个冠顶，设置在所说金属主体的所说的第一端，所说冠顶适于把所说的展开缆线夹紧在所说的至少一个层状工件上；(c)一个金属穿透部分，设置在所说的金属主体的所说的第二端，用于穿过所说的展开缆线，并穿透所说的至少一个层状工件；(d)一个抓夹元件，设置在所说的金属主体的第一端和第二端之间，用于把所说的展开的缆线锁定到所说的至少一个穿透的层状工件上。
86.根据权利要求85所述的紧固件，其中所说的冠顶的朝向设置成与所说金属主体的一条纵向轴线成大约90度角或更小的角，以便冠顶可以夹紧所说展开缆线的顶部边缘，所说的冠顶具有弹性。
87.根据权利要求85所述的紧固件，其中所说的金属穿透部分包括基本刚硬且锋利的尖端，该尖端用于穿过所说的展开缆线，并穿透所说的至少一个层状工件。
88.根据权利要求85所述的紧固件，其中所说的抓夹元件包括至少一个弹性齿，该弹性齿的至少一端与所说的金属主体相连接，并适于把所说的展开的缆线锁定到至少一个被穿透的层状工件上。
全文摘要
一种用于把轻规格的片状金属层固定到金属/非金属基片层上的金属穿透紧固件,包括一个细长的金属主体,该金属主体的一端具有一个冠顶,另一端具有一个锋利且硬化的尖端,该尖端形成一个刚硬的金属穿透部分。冠顶接收来自一工具的撞击,其中的工具是用于驱动刚硬的金属穿透尖端部分,使穿透尖端部分穿入待紧固的的基片中。金属主体设有一个或多个弹性齿,每个弹性齿的基部绕它的纵向轴线扭转,并且弹性齿能与金属主体结合或连接,以便优化金属穿透紧固件的抓紧和夹紧的能力。弹性齿的每一侧可以设有一些突出的抓夹元件,或者,在它外表面上设置一些肋条,以便在紧固期间提供弹性作用的抓紧和夹紧能力。弹性齿能发生偏移,以便当弹性齿穿过被穿透的开口时,弹性齿偏移以适应穿透的基片中的开口的物理方面的限制。当弹性齿在穿透的基片开口内不再受限制时,弹性齿还能返回到在工厂里预先设定的方位状态,从而弹性齿能把基片层抓紧和夹紧在弹性齿自身与紧固件的冠顶之间。
文档编号F16B15/06GK1423732SQ00818286
公开日2003年6月11日 申请日期2000年11月29日 优先权日1999年11月29日
发明者马克·A·法雷尔, 迈克尔·E·法雷尔 申请人:黑夜之星投资公司