专利名称：用于增强保持的具有扩大直径头部适合于覆盖的包装的钉子的制作方法
背景技术：
本结构可以借助驱动紧固件比如普通的钉子紧固到一起。钉子具有一个头部和一个钉体。头部提供一个冲击表面，在其上施加一个力以驱动紧固件。钉体典型地包括一个尖端与头部相对。尖端刺入木结构元件从而减少要求驱动钉子进入结构元件的力。
钉子典型地使用于把一个外结构元件紧固至一个内结构元件。当钉子头部与外结构元件齐平以及钉体已完全地驱动通过外结构元件进入内结构元件，外和内木结构元件的紧固完成。
钉子的一个特殊的用途是用于结构元件的固定，比如把层板结构(胶合板，定向股叠层板(OSB)等)覆盖至内结构框架元件(例如，桁条2×4’s和屋顶椽条)，在1999年APA出版的“Panel Handbook & GradeGlossary”，限定结构覆盖为结构覆盖，通常用于框架外表面上的木层压板或胶合板。它提供结构抗雪和风载荷的支承，以及连接外覆面材料(如壁侧面，屋顶板或双层地板的底层)用的背衬，该文件结合作为本发明的参考。
结构覆板典型地在大风，比如飓风或龙卷风情况下易于隆起损坏。结构覆板也易于被地震载荷损坏，这里覆板固定在其上的结构元件的大变形可能产生。在高度应力的情况下，其中高风力和地震仅是两个实例，覆板的保持需要减少性能的损坏。
这里有三种类型的加载条件，它们的产生能导致一个钉子失效一个轴向力(一个平行于钉子钉体的力)，一个剪切力(一个垂直于钉子钉体的载荷)以及这两种加载条件的一个结合。在一种情况下，当一个钉子是轴向地加载时，钉子典型地以两种模式之一失效。一个第一失效模式是一个拔出失效。一个拔出失效发生在当钉子钉体由内结构元件拔出允许外结构元件由内结构元件分离。一个第二失效模式被称为“拉出通过失效”。一个拉出通过失效发生在钉子头部拉出通过外结构元件，允许外结构元件与内结构元件分离时。在一种情况下，当一个钉子是在剪切条件下加载时，这里有许多失效模式可能产生拔出、拉出通过、木材压溃和钉体弯曲。
ASTMF 1667-95是适用于驱动紧固件，包括普通钉子的标准技术要求。钉子比如普通钉子的头部尺寸规定在此标准内。钉子比如普通钉子的头部尺寸典型地确定是根据钉体的直径和钉体的长度。
ASTMF 1667-95包括一个表16，该表是用于使用机械驱动器用途的钉子的标准规范。列于此表的钉子指定为普通钉子。列于此表内的钉子具有一个长度和一个钉体直径。然而，钉子头部尺寸没有列于此规范内。在ASTMF1667-95标准规范的表15内，提供了不使用机械驱动的普通钉子的头部尺寸。此外，应该注意，除表16外(即表3-15和表17-55)的钉子是典型地不专门规定使用机械驱动器的以及应典型地是整批出售的。然而，这些其它钉子中的一些可以用一个包装形式供应，用于使用机械驱动器的用途。
机械驱动的钉子的头部尺寸是典型地小于那些非机械驱动的(即人工驱动的)。较小的头部尺寸是机械地驱动钉子需要的，因为机械驱动的钉子更典型地是以一个包装排列形式出售的，以及这里经常要求钉子的包装尽可能密实。特别的是，以一个棒形包装出售的钉子典型地要求相邻的钉子的钉体具有一个最小的间距。为了这个原因，大的头部尺寸典型地不能使用于以一个包装形式出售的钉子。此外，小的钉子头部尺寸已使用于机械驱动的钉子，因为较大钉子头部尺寸考虑不利于容易地前进通过机械驱动器。因此，较小的头部尺寸已使用于以包装形式出售的准备用机械驱动器驱动的钉子，而不同于应用人工驱动的整批出售的钉子。机械驱动器也典型地具有一个能够与机械使用的、最大的钉子头部尺寸。
NER-272是一个控制允许使用于木框架结构中的动力驱动器钉子的设计能力的文件。此外，此文件允许在主要的建筑代码(BOCA，ICBO和SBCCI)中使用动力驱动紧固件代替一个手工驱动紧固件。NER-272的表(5-22和28-37)规定钉子直径、长度和间距，以便用于一个地板、壁或屋顶，使用于把连接结构覆盖至一个框架元件。规定使用于这些结构用途的钉子具有的长度在1 5/8和3in之间，直径在0.092和0.148in之间。基本上，可以确定，覆盖用的一个普通可接受的钉子是1.由一个钢丝结构制成的；2.具有一个单独的圆钉体；3.具有一个钉体直径在0.092和0.148in之间；以及4.具有一个长度在1 5/8和3in之间。
除了以上所列的四个准则之外，还应该理解，覆板用的钉子优选地具有表面变形，典型地是毛刺以提供对拉出的一个阻力。
这里需要排列钉子的一个包装，它在价格有效性上优于现在的钉子。它可以达到覆盖钉子希望的功能特性。这里特别地存在对这种钉子的需要，它们能够使用于高隆起用途，比如屋顶覆盖。
发明内容
本发明提供排列钉子的一个包装。一组钉子的每个钉子优选地是由钢丝制造的。每个钉子优选地包括一个具有一个平坦顶面及一个底面的全圆的头部，该平坦顶面适合驱动进入与覆盖板的一个外表面齐平。一个单独的长条钉体是与头部制成整体的，从头部底面延伸出。长条的钉体还包括一个钉子尖与头部相对，以及一系列表面变形，设置在钉体上。表面变形构造为在由一个框架结构拔出钉子体时对板分离提供一个增强的阻力。钉体具有一个基本上圆横截面，钉体直径在0.092和0.148in之间。每个钉子还具有一个长度在1.625和3.00in之间。对于钉子长度、钉体直径通常对应于ASTMF 1667-75为有规定与机械驱动器一起用的钉子长度的普通钉子规定的钉体直径。头部直径提供一个扩大底面的头部表面区，用于接合一个覆盖板的外表面，以借助头部拉出通过增强对层压板分离的阻力。头部直径与钉体直径的比率在2.70和3.37之间。本发明的包装还包括至少一个连接元件，构造为暂时地把一组钉子连接进入一个包装。连接元件在本发明的一个实施例中是连接至包装的每个钉子的一个易断开的塑料装配元件。连接元件在本发明的另一实施例中是焊接至包装的每个钉子的一个易损的金属丝。
通过使用本发明的钉子，一个外结构元件紧固至一个内结构元件。本发明的钉子在一些用途中具有特殊利益，例如固定一个外结构元件，比如把层板结构(胶合板、定向股叠层板(OSB)等)覆盖至内结构框架元件(例如典型地使用于框架结构的桁条2×4’s和屋顶椽条)。
扩大的头部提供一个第一夹紧表面，位于对着钉子首先驱动进入其中的覆盖板的外表面。在其中设置变形的钉体的框架结构是第二夹紧表面。通过设置一个扩大的头部和一个变形的钉体，钉子保持固定覆盖板至框架结构的能力增强。本发明的钉子提供一个需要尺寸的钉子头部夹紧表面，以夹紧一个覆盖板在钉子头部和框架结构之间，在其中设置变形的钉体。
本发明钉子的钉体包括表面变形(比如环)以阻止拔出。因此，变形的钉体增加了从框架结构拔出钉体所需的力(即拔出能力)。
本发明钉子的扩大的头部增加了与覆盖板的外表面的接触表面面积。扩大的表面面积随后保证发生拉出通过失效时必须拉出通过钉子头的覆盖板的较大的面积。因此，通过使用本发明的钉子，覆盖板的拉出通过能力相应地增加。
覆盖板的拉出通过能力可以用实验法确定。钉子体的拔出能力也可以用实验法确定。因此，本发明的钉子可以设计为使拔出能力超过拉出通过能力。
按照本发明制造的一个钉子的一个实施例在实验中显示，与带有类似钉子间距的8d普通钉子比较，提供板隆起能力的增加至20-97％。此外，本发明的钉子在实验中显示，与8d普通钉子比较，提供剪切能力的增加为14％，以及类似的能量消耗。扩大的钉子头部在实验中显示，与8d普通钉子比较，提供拉出通过能力的增加为10％。
本发明的钉子在一些用途中具有特殊的利益，例如把比如在下层地板中使用的结构覆板的一个外结构元件固定至地板桁条或下层地板中的其它承载结构元件。如果使用于把覆板固定至下层地板的钉子松动，地板会发出嘎嘎声。在发生这种现象的地方，发嘎嘎声的地板成为一个麻烦事和家居者的刺激源。本发明的钉子提供一个夹紧力在下层地板上。这种夹紧力减少了使用于紧固下层地板覆板的钉子松动的可能性，以及用此钉子固定的地板将较少发嘎嘎声。
本发明钉子的其它优点也来源于扩大直径的钉子头部。钉子应驱动直到钉子头部与覆板的外表面齐平。如果钉子是动力驱动的，这里有一个机会是驱动一个钉子超出齐平的位置至在覆板的外表面下面的一个位置。当钉子驱动超过齐平位置时，钉子头部压缩和损坏覆板的胞状结构。作为过度驱动钉子的一个结果，覆板的强度相应地降低。本发明钉子的扩大的头部提供一个较大的表面面积，使更容易地驱动至一个位置，在此处头部与覆板的外表面接触以及基本上与覆板的表面齐平。钉子头部较大的表面面积可分配驱动冲击力跨过一个较大的面积，从而减少了钉子能够过度驱动的可能性。以及，由于通过使用本发明的钉子，因钉子头部过度驱动而引起的结构损坏较少产生，拉出通过失效相应地减少。
本发明的这些和其它方面及优点可以借助本发明钉子的实施例实现。本发明实施例的其它目的和方面及优点将通过下列详细说明并结合附图而明确表达出来。
图1是本发明的一个实施例的一组钉子的一个侧视图，设置在一个排列包装内；图2A是本发明的另一实施例的一组钉子的一个侧视图，设置在一个排列棒包装内；图2B是本发明的又另一实施例的一组钉子的一个侧视图，设置在一个排列棒包装内；图3是本发明钉子的实施例的一个剖面侧视图，是由图1内沿直线3-3切取的；图3A是本发明钉子的实施例的一个顶视图，是由图3内沿直线A-A切取的；图4是图3所示的本发明的实施例的一个侧视图，使用于固定一个覆盖板至一个框架结构；图5是图3内本发明的实施例的剖面图内的一个放大的侧视图，示出变形的钉体的一部分。
具体实施例方式
图1示出一组钉子10，设置在一个排列包装100内。易断开的丝材102和104焊接至每个钉子的钉体上，从而使一组钉子10连接在一起进入排列包装100。虽然排列钉子包装示出为扁平形状，应该理解，易断开丝材是柔性的以及应允许排列包装设置为一个卷的形状。
图2A示出一组钉子10，设置在一个排列包装200内。一个塑料装配元件202用于把一组钉子连接到一起进入排列包装。
图2B示出一组钉子10，设置在一个排列包装300内。一个纸装配元件302用于把一组钉子连接到一起进入排列包装。
图3示出本发明的图1的钉子10的一个实施例。钉子10优选地是用一个钢丝结构制造的。钉子10包括扩大的圆头部20，具有基本上平面的平顶面21和底面22。顶面的平度能够使它以与覆盖板的外表面齐平的关系驱动进入。扩大的头部顶面21适合于接收一个驱动冲击力，以及尤其是适合于被一个动力驱动工具驱动，例如，(但不局限于)被一个压缩空气工作驱动工具驱动。底面22适合于与一个木结构元件的外表面接触。如在图3A中所示，扩大的头部20具有完全圆的、优选地是全圆的形状。
钉子10还包括一个单独的长条钉体24，它是与头部制成整体和从扩大的头部底面22延伸出。如图3内所示，钉体24优选地是相对于头部20定中心的。钉体24包括一个钉子尖26与头部相对，以及一个在钉子尖26和头部20之间一半的中间位置。钉体24优选地具有基本上圆形的，优选地是圆横截面的。钉体24优选地具有一系列表面变形，如图所示，它优选地是有间距的锐角环28。环28优选地设置在钉体的中部位置和钉子尖26之间。每个环28优选地具有一个锥形，并且带有一个较大直径向着钉子头部和一个较小直径向着钉子尖26，并且钉体在环28以上是基本上光滑的。环28优选地不超过由钉尖起至钉体24的一半，但可以少于至钉体的一半。因此，环28的功能是作为毛刺以及容易穿透进入结构元件，但难以拔出。图3所示的钉子10的实施例适合于木结构用途。
钉子10具有特殊的用途在于把一个外板结构元件，比如覆板覆盖至一个内框架结构，比如框架结构内普通使用的桁条2×4’s和屋顶椽条。图4示出附着至一个框架结构的一个内结构框架元件42(例如一个“2×4”元件)的一个外覆盖板40的一个结构形状(在一组实例中，该板40可以具有尺寸的范围为4’(ft)宽×8’(ft)长×1/4”(in)-1/8”(in)厚)。如由图中所见，钉子头部20已被驱动直至头部20与覆盖板40的外表面41基本上齐平。钉体24被驱动整个通过覆盖板40进入内结构框架元件42。钉体环28位于内结构框架元件42内。
钉子10提供一个夹紧力在覆盖板40上，把覆盖板40固定至内结构框架元件42。特殊地，钉子10夹紧覆盖板40在扩大的头部20和内结构框架元件42之间，在其中钉体24被固定。
扩大的头部20用一个具有较大面积的接触表面与覆盖板42的外表面41接合。由扩大的头部20提供的较大的接触表面导致一种情况，其中潜在地松动覆盖板40的力分布为越过扩大的头部的较大的表面面积。因此，较大的接触表面减少了覆盖板能够拉出通过钉子头部20的机会。钉体28牢固地接合内结构框架元件42，因此减少了钉体能够松动或从内结构元件42拉出的类似情况。扩大的头部20的较大的表面面积以及钉体24的牢固保持导致覆盖板40实质上夹紧在扩大的头部20和内结构框架元件42之间。
图5是图1-4内本发明的实施例的一个放大的剖面侧视图，示出具有表面变形的钉体24的一部分。变形优选地包括上述的有间距的环28，它们是沿着钉体24的下部分设置的，特殊地在钉体24的中部位置和钉子尖26之间。
本发明的钉子的优选的实施例的两个特定的非限制性的实施例如下所述。第一特定的实施例具有一个长度约2in和一个钉体直径约0.113in。钉子头部直径约0.320in。头部直径与钉体直径的比率为约2.83。钉体长度与钉体直径的比率为约17.70，以及钉体长度与头部直径的比率为约6.25。第二实施例具有一个长度约2 1/2in和一个钉体直径约0.113in。头部直径为约0.320in。头部直径与钉体直径的比率为约2.83。钉体长度与钉体直径的比率为约22.12以及钉体长度与头部直径的比率为约7.81。
按照本发明的一个方面，一个最大头部尺寸为0.320in被使用，因为它相当于能够与某些现有的商业供应的机械的钉子驱动器一起使用的最大的头部尺寸。
以上所述的本发明的特定的实施例在结构用途中具有特殊的应用，在该用途中要求对拉出通过失效有高的阻力。例如，以上所述的本发明的特定的实施例在存在高的隆起力的区域内具有特殊的应用。因此，本发明可以提供对结构屋顶覆板附着至屋顶桁架或者使用于屋顶结构的框架元件有巨大的利益。以上所述的本发明的特定的实施例还可提供在高剪切条件下的强度和刚性两方面的利益。
应该理解，以上所述的两个实施例仅是本发明的钉子的许多不同的可能的实施例中的两个。本发明的优选的实施例具有一个长度在1.625和3.00in之间具有一个直径在0.092和0.148in之间的一个基本上圆的优选地是圆横截面的钉体，以及一个头部直径与钉体直径的比率在2.70和3.37之间的头部尺寸，对于本发明，头部直径与钉体直径比率的一个更优选的范围在2.70和3.00之间。一个头部直径与钉体直径比率超过3.00典型地比一个比率低于3.00的要难以制造。具有比率超过3.00的钉子典型地需要两次敲击才能由制造钉子的钢丝制出钉子的头部。具有比率低于3.00的钉子典型地需要仅一次单独的敲击就能制造出钉子的头部。
还应该理解，具有头部直径与钉体直径的比率小于2.70将不能提供对拉出通过失效的阻力至本发明的优选的实施例提供的程度，而是提供一个对拔出和剪切失效的阻力。还应该理解，具有头部直径与钉体直径的比率大于3.37的钉子，应比固定覆板更适合于固定屋顶板。
按照NER-272第3.3.2章，对于具有公称直径0.135in或更小的钉子，本发明的钉子的钉体优选地具有一个最小平均弯曲屈服强度为100KSI(689MPa)。此外，具有直径大于0.135in的钉子应具有一个最小平均弯曲屈服强度为90KSI(620MPa)。必须指出，然而本发明包括不能满足上述的最小弯曲屈服强度的钉子，如果不满足此强度要求增加了韧性和对周期剪切的阻力。
本发明的各个优选的实施例优选地或者以散装形式，或者以一个包装排列形式提供，后者适合于使用机械驱动器比如气动钉子枪的用途。本发明的包装排列钉子的优选的实施例示于图1、2A和2B。应该理解，排列钉子包装具有不同于图1、2A和2B所示的形状，比如普通所称的“棒”包装也可以属于本发明的范围。
本发明的各个优选的实施例优选地具有一系列的表面变形，比如环。一系列的表面变形设置在钉体的下部分，优选地至少在钉体的中部位置和钉子尖之间。在本发明的另一实施例中，在中部位置和钉子尖之间的整个钉体可以具有表面变形，不同于优选的实施例所示的其它形状的钉体环也可以属于本发明的范围。此外，不同于环的钉体变形也可以属于本发明的范围。
在图1至5所示的实施例中，适合于覆盖用的钉子构造为提供高的保持。优选地使钉子头部直径和相应的表面面积这样定尺寸，使本发明的利益能够达到。
虽然选择了优选实施例以说明本发明，技术熟练人员应该理解，在不脱离本发明的范围条件下可以做出各种变动和改进。
权利要求
1.一种适用于覆盖的排列钉子的包装，包括一组钉子，适合用于覆盖，每个钉子具有一个基本上圆的头部，该头部具有一个平坦顶面，适合驱动进入与覆盖板的一个外表面和一个底面齐平，头部还具有一个头部直径；一个单独的长条钉体与头部制成整体和从头部的底面延伸，长条的钉体还包括一个与头部相对的钉子尖以及一系列表面变形成形在钉体上，表面变形构造为在从一个框架结构拔出钉子时提供对板分离的一个增强的阻力，钉体还具有一个基本上圆横截面，具有一个钉体直径在0.092和0.148in之间；其中每个钉子是由钢丝制造的；每个钉子具有一个长度，限定由头部至钉体尖的距离，此长度在1.625和3.00in之间；对于钉子长度，每个钉子的钉体直径通常相当于一个如ASTMF1667-95对有规定与机械驱动器一起使用的钉子长度的普通钉子规定的钉体直径，此头部直径提供一个扩大的头部表面面积，用于接合覆盖板的外表面，以增强对由于头部拉出通过引起板分离的阻力；以及每个钉子的头部直径与钉体直径的比率在2.70和3.37之间；以及至少一个构造为暂时附着一组钉子进入一个包装的连接元件。
2.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，每个钉子的表面变形具有从钉体径向向外延伸的一系列纵向有间距的环。
3.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，每个钉子的长度是约2in，钉体直径是约0.113in，头部直径是约0.320in，以及头部直径与钉体直径的比率是约2.83。
4.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，每个钉子的长度是约2.5in，钉体直径是约0.113in，头部直径是约0.320in，以及头部直径与钉体直径的比率是约2.83。
5.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，每个钉子的头部具有一个圆形。
6.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，表面变形设置在至少在钉子尖和头部之间一半的钉体的中部位置和钉子尖之间。
7.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，钉体具有一个圆横截面。
8.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，所述的连接元件包括与包装的每个钉子连接的一个易断开的塑料装配元件。
9.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，所述的连接元件包括焊接至包装的每个钉子的一个易断开的丝材。
10.按照权利要求1的排列钉子的一个包装，其特征在于，所述的连接元件包括与包装的每个钉子连接的一个易断开的纸。
全文摘要
本发明提供适用于覆盖的一种钉子(10)，该钉子提供了对失效一个增强的阻力。钉子(10)具有一个扩大的头部(20)以及一个具有表面变形(28)的钉体(24)。覆盖板(40)通过使用钉子(10)固定至一个框架结构(42)。扩大的头部(20)提供一个第一夹紧表面，该夹紧表面定位顶住覆盖板(40)的一个外表面。框架结构中被钉体固定的是第二夹紧表面。通过提供一个扩大的头部和具有表面变形的一个钉体，钉子保持固定覆盖板至框架结构元件的能力增强。一组钉子设置在适合使用机械驱动器的用途的一个包装(100)内。
文档编号F16B15/06GK1639470SQ03804569
公开日2005年7月13日 申请日期2003年1月31日 优先权日2002年2月1日
发明者小爱德华·G·萨特 申请人:斯坦利紧固系统有限合伙公司