专利名称：具有改善的穿透能力的紧固件的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及紧固件，更具体地，涉及这样一种金属穿孔紧固件，其用于将一个或多个金属/非金属层固定在至少一个金属层上并在不利条件下将该固定的层永久地保持于其适当位置。
背景技术：
紧固件是设计用来将工件固定在一起的，例如，将顶部层压非金属工件固定在底部轻量型(light-gauge)金属基板(18规格和更薄)上，或者，将轻量型金属工件固定在轻量型金属基板上一般是利用螺纹紧固件完成的。螺纹的螺旋线设计在将该顶部层压材料与该轻量型金属基板紧紧地拉紧在一起方面是成功的。另外，螺旋线螺纹设计提供了足够的拔出阻力，以达到工业上可接受的性能值。然而，已经证实螺旋线螺纹紧固件的安装费时且令安装者疲劳。使用这些轻量型金属的工业要求紧固件具有气动打钉系统的速度，并带有螺旋线螺纹紧固件的夹持和夹紧特点。
钉子状的产品(淬硬的销)已成功地用在将工件(包括顶部金属)连接在大尺寸金属基板(16规格和更厚)中。然而，当该金属基板为轻量型金属基板(18规格和更薄)或要将两个或多个轻量型金属(18规格和更薄)连接在一起时，在穿透和紧固过程完成前，该基板可从该顶部工件被拉开(偏斜)，另外，该金属薄度形成了为当前现有技术的销提供摩擦-锁的材料不够的情况。无论这些紧固件是否包括倒刺、突出部、底切部、网状线或螺旋形螺纹，这些淬硬的销当安装在这些轻量型材料上时缺乏拔出阻力。另外，它们没有能力将该基板和该工件拉紧在一起，以封闭当金属基板为轻量型金属时由偏斜产生的该基板和工件之间的间隙。
L.H.Flora(U.S.2,740,505和U.S.2,751,052)公开了一种用于将保温材料附着在金属片盖板上的单件式弹簧钢制的屋面钉。这个屋面钉包括在主体的底切部内的中心舌部、穿过该轻量型金属盖板的尖端、和由与该主体相同材料弯成角度制成的用于夹紧该保温层的头部。该主体包括细长肋，用于增强该主体及其刚性。在Dimas(U.S.3,983,779)中，也包括这种肋，但它形成为比锐角弯曲更成弧形的形式。McChesney(U.S.1,934,134)也公开了一种用于将两块木头保持在一起的平头钉形式的紧固件。这种平头钉由扁金属丝的连续带制成，该带在两个侧边上弄弯以形成汇聚的侧面凸缘，为该侧面凸缘之间的辐板的宽度尺寸提供楔形外观。提供这种肋或侧面凸缘大大增加了安装该钉所需的驱动力。在Flora和Dimas开发屋面钉的低密度的层压体(保温材料)中和在McChesney开发其平头钉的木材中，驱动阻力可能不成问题。但当要将密度较大的层压体(即，石膏板、胶合板、定向绞合线板、水泥板)紧固在金属基板上时，所遇到的驱动力具有的性质可能造成不彻底的安装。当使用商售气动工具进行动力安装时，这些附加的驱动力足以使该工具“停车(stall-out)”。根据本发明的原理，为了成功地使用商售动力工具通过由比保温材料密度大的材料制成的工件进行紧固件安装，该紧固件主体应设计成具有最小的驱动阻力。结果，应当避免加强肋或任何其他从该主体平面突出的突出部。
还已经发现，如果主体的最大厚度接合在穿透尖端的开始处，则紧固件的动力装置可超过来自于该动力工具的驱动力。因此，需要从尖端至获得主体最大厚度处的某个大区域逐渐增加该主体的厚度。这种厚度尺寸的“楔”形使该穿透孔的深度逐渐打开，从而使驱动力保持在动力安装工具的动力曲线内。然而，形成齿的空洞的除去材料的该主体的“楔”形(如同本发明的设计)会使该主体太弱而不能承受安装所需的驱动力。因此，为了增加主体的强度，需要在该主体的大部分长度上形成相应的冲压凹部(压印)。这些增加强度的特征必需全部凹入该主体表面下面，以不致产生如同现有技术的侧面加强件中遇到的驱动阻力。除了该齿以外，任何超出该主体表面的突出部都作用为驱动阻力，并可对正确安装产生不利影响。
另外，已经发现包括穿透尖端侧边的该主体的侧边的连续倾斜在减小驱动力方面是主要因素。另外，已经发现具有倾斜侧边的X形尖端对穿透是有利的。
发明内容
一种将工件固定于金属基板的紧固件包括细长扁平主体，该主体具有用于穿透该工件和该基板的尖端，该紧固件具有一定的宽度和厚度尺寸和外边缘。固定件由该主体承载。在该主体的一个端部上设置头部，用于驱动该紧固件穿过该工件和基板。该主体的厚度尺寸在靠近该头部处比靠近该尖端处大。
图1为根据本发明构造的紧固件的透视图；图2为图1所示的紧固件的侧视图；图3为表示其厚度尺寸变化的该紧固件主体的放大的部分侧视图；图4为沿着图1的4-4线所取的本发明紧固件主体的横截面图；和图5为沿着图1的线5-5所取的紧固件主体的部分横截面图。
具体实施例方式
根据本发明构造的紧固件基本没有从该紧固件主体一部分上突出的穿透该金属基板的所有突出部，因此可使当该紧固件穿透该金属基板时产生的摩擦最小。另外，该紧固件主体的厚度尺寸具有“楔”形轮廓，该楔形件在最接近穿透尖端处的部分最薄。这种轮廓减小了在该金属基板上形成孔所需的初始力，这又可使该动力工具产生的力提供足够大的速度以驱动该紧固件穿过该工件并穿过该金属基板，到达可将该基板和工件夹紧在一起的位置。
根据本发明的紧固件的这些和其他特征表示在要参考的附图中。如图1所示，紧固件10包括细长主体12，它具有用于穿透工件和金属基板的尖端14。在该细长主体12的相反端部设有头部16，该头部适于与动力工具(未示出)接合以驱动该紧固件10穿过工件和金属基板。该主体12上安装固定件18，用于在插入后固定工件和金属基板。如图1所示，该固定件18为设置在形成于该主体12中的开口20内的齿。该齿从该开口的下部伸出并向上突出在该开口中。如图1所示，该齿沿着其纵轴线变形(扭转)，并且当它通过由该尖端14形成的孔时，该齿变平进入开口20中并且不会使该孔的尺寸变形。然后依靠在所形成的孔内锁紧的边缘产生的摩擦，该固定件将工件和金属基板保持在一起。该紧固件10的宽度尺寸为W，厚度尺寸为T(图2)。
参照图3更加清楚地看出，该主体12的厚度尺寸在靠近头部16处比靠近尖端14处大。即，该厚度尺寸在靠近该头部具有第一厚度T1，然后逐渐变小，或在靠近该尖端14处成为最小的T2。当利用动力工具驱动该紧固件10穿过工件和金属基板时，这种厚度的减小再次使驱动阻力最小。如图3所示，优选厚度从T1减小至T2是连续的和对称的，但这不是必需的要求。即，与在两个侧面都减小相反，厚度从T1减小至T2可以只在该主体12的一个侧面进行。或者，如果需要，这种从T1至T2的减小可以步进式地进行。本领域的技术人员应理解，为了说明和容易理解所涉及的原理，图3提供的图示放大了厚度从T1减小至T2。例如，优选厚度的减小在该主体的3.5cm长度上大约为0.2mm。虽然目前认为这种尺寸是最优选的实施例，但应理解，厚度尺寸的减小可随着该主体的长度、所涉及的材料和该紧固件要插入其中的工件和金属基板而变化。该主体厚度的减小通过在形成该紧固件的冲压工序过程中使该主体受到极大压力来达到。这样，减小量及轮廓由冲模的形状来控制。
如图4所示，该主体14可以沿着边缘在所示的标记22处压印。术语“压印的”或“压印”表示通过施加极压，该主体金属沿着边缘的厚度减小。压印产生凹坑或槽，该凹坑或槽从靠近该头部16处沿着该主体的两个侧边向下延伸至该尖端14并包括该尖端14，但稍微偏离该侧边。这样，在本申请中所用的压印表示在第一表面24上的材料被压缩，以形成标记22所示的槽，但从第二表面26上没有主体金属的突出部。优选该压印在制造该紧固件的冲压工序过程中完成，但如果需要也可单独完成。该工序使材料变硬，使得该材料能够容易地穿过工件和基板，而不会弯曲或变形。另外，如图4所示，该主体12的侧边在标记28处向下倾斜通过和包括该尖端14。这种倾斜使该紧固件10穿过金属基板更简单和更容易。应当理解，在形成尖端14的边缘上形成的倾斜在该主体12的侧边向上继续不间断。这样，当该尖端14在金属基板上切出开口时，与该紧固件的侧边配合的该开口的边缘也是倾斜形状，不需要进一步切割该基板。还应进一步注意，该细长扁平主体12的第一和第二表面24和26至少沿着穿透金属基板的该紧固件主体的一部分没有向外伸出的突出部。
如图5所示，靠近和包括该头部一部分的该主体中形成第一和第二冲压的加强槽30和32。如沿着图1的5-5线所取的图5所示，这些槽与压印的槽的上部重叠，但这种重叠不是所要求的。术语“冲压的加强槽”表示在形成该主体的冲压工序过程中，该主体的材料变形，使得在表面24上形成槽，并在表面26上形成突出部34。另外，如图1和图5所示，该突出部34围绕着形成该头部16的弯曲部36持续到该头部之上。
特别如图2所示，在开口37周围形成向下悬垂的凸缘38，它可用于贯穿工件(例如干式墙)的表面，使该头部16容易与该干式墙表面齐平，不会损坏该干式墙表面。
从附图和以上说明中可看出，在穿透该金属基板的部分中，没有从该主体12的表面上伸出的加强突出部。
这样，已经公开了用于将工件固定在金属基板上的紧固件，该紧固件通过该金属基板的穿透阻力最小，但牢固地将该工件固定在该基板上。
权利要求
1.一种利用动力工具将工件固定在金属基板上的紧固件，该紧固件包括细长扁平主体，其具有第一和第二表面并包括用于穿透所述工件和所述基板的尖端，并具有由所述第一和第二表面及一外边缘确定的宽度和厚度尺寸；所述第一和第二表面至少沿着穿透所述基板的部分没有从该处向外伸出的突出部；由所述主体承载的固定件；在所述主体一端上的头部，设置成与所述主体基本成直角，用于驱动所述紧固件穿过所述工件和所述基板；和所述主体的所述厚度尺寸在靠近所述头部处比靠近所述尖端处大。
2.如权利要求1所述的紧固件，其中所述厚度尺寸在整个细长扁平主体上变化。
3.如权利要求2所述的紧固件，其中所述厚度尺寸连续变化，为所述主体提供最小的穿透阻力。
4.如权利要求2所述的紧固件，其中所述主体的所述外边缘是倾斜的。
5.如权利要求4所述的紧固件，其中所述主体在靠近所述主体的所述外边缘处被压印，但从所述主体的所述外边缘移位。
6.如权利要求2所述的紧固件，其中所述厚度尺寸的所述变化从所述头部至所述尖端为对称的。
7.如权利要求6所述的紧固件，其中包括所述尖端的所述主体的外边缘是倾斜的。
8.如权利要求7所述的紧固件，其中包括所述尖端的所述主体在靠近所述主体的外边缘处被压印，但从所述主体的外边缘移位。
9.如权利要求1所述的紧固件，还包括第一冲压的加强槽，其设置于所述主体和所述头部之间过渡处并从所述过渡处沿着所述主体和所述头部延伸。
10.如权利要求9所述的紧固件，其中所述主体在靠近所述主体的所述外边缘处被压印，但从所述主体的所述外边缘移位，并且所述冲压的加强槽沿着所述主体延伸一距离，以与所述压印重叠。
11.如权利要求10所述的紧固件，还包括横向偏离所述第一冲压的加强槽的第二冲压的加强槽。
12.如权利要求11所述的紧固件，其中每一个所述第一和第二槽与所述外边缘的相对侧的距离基本相等。
全文摘要
一种具有细长扁平主体的金属穿孔紧固件，该主体具有第一和第二表面，在一个端部具有头部而在另一个端部具有穿透尖端。该扁平主体的厚度尺寸在靠近该头部处比靠近该尖端处大。该主体的第一和第二表面没有向外伸出的突出部。
文档编号F16B15/00GK1826474SQ200480011729
公开日2006年8月30日 申请日期2004年3月19日 优先权日2003年3月21日
发明者马克·法雷尔, 迈克尔·E·法雷尔 申请人:黑夜之星国际股份有限公司