CN101044328B - 改进的木料连接件及连接木料的方法 - Google Patents

Abstract

一种用于将相邻或邻接的木料构件连接在一起的U形连接件(10)，其包括在两个弯曲的钉部(14、16)之间延伸的柄部，各钉部(14、16)自柄部以相同的方向延伸。每一弯曲的钉部(14，16)由四个等长的彼此首尾相连结合在一起的笔直部分(15、18、20、22和17、19、21、31)组成，其中每一笔直部分和其邻接部分成一角度延伸。每一尖端部(22、23)的末端(24、25)是尖锐的并且向外张开到比柄部还宽。安装时，连接件(10)的挠性足以向正被连接的木料的邻接面提供压力，同时弯曲的钉部(14、16)相互向外运动，从而增加该连接件的拉出阻力。

Description

改进的木料连接件及连接木料的方法

技术领域

本发明涉及用于将相邻或邻接的木料构件连接在一起的改进的连接件。本方面主要涉及在如我之前的第200155937号的澳大利亚专利申请(下文中称作“我的早先专利申请”)中所公开的用于将两个木料构件相互连接的连接件的改进，该申请的说明书通过引用并入本说明书中。但是，本发明不局限于该使用领域。

背景技术

通过穿透所连接的部件的斜钉、通过板块或组合钉连接件或者是通过弯钉装置，可以将木料构件连接在一起。对于木桁架，主要选择组合钉作为连接件。对于将一个木料构件以直角连接到另一个上，例如将立柱(stud)连接到墙式框架的顶板或底板，通常使用斜钉。通过使用我研发的以及在编号628834的澳大利亚专利中所公开的弯钉，可以实现更坚固的连接。但是，这些先前的连接件存在许多缺点。其中一个缺点是，因为它们自然的取向会保持基本向上的尖锐突起，当不使用这些钉子时这些钉子遗留在地面上或地板上会产生安全问题。

虽然插入斜钉非常迅速，但连接强度在相当大的程度上取决于制造该连接的人员的技术。此外，即使斜钉以最佳角度或者最佳效果插入，由于斜钉本身不具有对于从木料构件拔出的高阻力，因此斜钉的连接不提供抗连接件分离的高阻力。

组合钉板通常提供强于直钉或斜钉连接的连接，但是仍然不提供抗连接件分离的高阻力。此外，组合钉难以用手工安装，除非采用液压机等等设备安装，安装时钉板易于弯曲或者容易压平一个或多个销或钉。

在编号628834的澳大利亚专利中所公开的弯钉提供了优良的坚固连接。对该弯钉的改进已经显示出具有用于暴风应用的优异连接强度。但是，该种钉子难以用手工安装并且需要用专门研发的钉枪来自动地安装。

在试图对我早先专利申请中所公开的钉子进行改进之后，惊奇地发现一个新的参数范围提供了比所有上述连接件更好的效果。自从我的编号2003904358的澳大利亚临时专利提出之后，已经发现如果不仔细地选择用于这些钉子的合适参数，则木料连接处不能弯曲到最佳量，该最佳量使这些连接处在诸如容易遭受气旋风暴的建筑等临时高负载情况下的具有更好的效力以及更小的失效趋势。此外，在现有技术的钉子中，木料有时可能更易于分裂。

本发明的目的在于提供用于木料的连接件，所述连接件是对现有技术中木料连接件的改进。本发明的又一目的在于提供改进的木料连接件，该连接件缓解了现有技术中连接件的一个或多个缺点。从下文的描述中可以明白本发明的其它目的和优点。

发明内容

考虑到前述内容，本发明主要在于将相邻或邻接的木料构件连接在一起的连接件，其包括：

在两个钉部之间延伸的柄部，每一钉部自柄部总体以相同的方向从柄部的相应端部延伸，以形成总体为U形的连接件，以使得柄部具有在各端部间笔直延伸的柄部轴线，每一钉部具有如下的四个长度近似相等依次首尾相连延伸的基本笔直的部分：

内侧部，其邻接柄部并且从柄部的每一端部以与柄部的轴线成95度至100度范围内的内角延伸；

近斜部，其邻接内侧部并且从内侧部以与柄部的轴线成36度至65度范围内的内角延伸；

远斜部，其邻接近斜部并且从近斜部以与柄部的轴线成115度至142度范围内的内角延伸；

尖端部，其邻接远斜部并且从远斜部以与柄部的轴线成基本90度的内角延伸；

这样使得每一部分的轴线基本位于一个平面上，并且尖端部的轴线远离柄部的端部与柄部的轴线相交，每一尖端部的远端是尖锐的。

优选地，每一钉部的内侧部与柄部的轴线成基本相同的角度，每一钉部的近斜部与柄部的轴线成基本相同的角度，每一钉部的远斜部与柄部的轴线成基本相同的角度，以及每一钉部的尖端部与柄部的轴线成基本相同的角度，以使得所述钉部基本是彼此的镜像。在所连接的木料构件的面基本相互对准的应用中，柄部可以是基本笔直的。或者，在所连接的木料构件彼此成角度地进行连接时，优选地是，所述柄部被构型为与当钉部已经基本完全插入到相应木料构件中时柄部将要靠置(或者是部分或全部嵌入)的木料的面基本符合。在此结构中，应该理解的是，柄部本身可明显地偏离上文所述的柄部轴线。

在本发明的又一变化结构中，可以通过在两个或更多个柄部的相应端部中间结合该两个或更多个柄部来将根据本发明的两个或多个连接件彼此整合在一起，以使得钉部总体在同一方向上排列。在该结构的本发明的一个实例中，两个根据本发明的连接件的柄部可相互盘绕或缠绕在一起。在此结构中，每一钉部各部分被排列成占据一个平面或多个基本平行的平面。

在另一方面，本发明主要在于一种连接木料的方法，其包括：

提供用于将相邻或邻接的木料构件连接在一起的连接件，该连接件具有在两个钉部之间延伸的柄部，每一钉部自柄部总体以相同的方向从柄部的相应端部延伸，以形成总体为U形的连接件，使得柄部具有在各端部间笔直延伸的柄部轴线，每一钉部具有四个长度近似相等相互首尾相连延伸的基本笔直的部分，这四个部分包括：第一是内侧部，其邻接柄部并且从其每一端部以与柄部的轴线成内部内侧角延伸；第二是近斜部，其邻接内侧部并且从内侧部以与柄部的轴线成近斜部角延伸；第三是远斜部，其邻接近斜部并且从近斜部以与柄部的轴线成远斜部角延伸；第四是尖端部，其邻接远斜部并且从远斜部以与柄部的轴线成尖端角延伸，

尖端部的远端是尖锐的，

钉部的各部分的轴线基本位于一个平面内，并且所选择的角度使得尖端部的轴线远离柄部的端部和柄部的轴线相交，并且

将连接件插入木料中从而使得钉部相对于柄部被弯曲到足以向柄部施加拉力的程度。

附图说明

为了使本发明更易于理解和付诸实际实施，现在将参考附图，该附图以几种形式示出了本发明的优选实施方案，其中：

图1是根据本发明的连接件的示意性侧视图；

图2是图1的连接件插入木料时在拉力作用下的示意性侧视图；

图3是图1和图2的连接件插入到木料中的示意性表示图；

图4是两个在图1和图2中的连接件彼此交叉使用的示意性图解视图，在其中一个连接件上有微小变化；

图5是图1和图2的连接件的钉部的局部示意性图解视图；

图6是插入到肋板或柱中的图1和图2的连接件的示意性侧视图；

图7是图1和图2的连接件的示意性图解视图，显示了其中一个钉部相对另一钉部的扭曲变化；

图8是显示通过图1和图2的连接件中的一个连接的木料构件的拉紧的顺序示意图(图8a、8b、8c和8d)；

图9是显示将根据本发明的脊部U形钉插入到屋架脊部顶面的示意性图解视图；

图10是显示将根据本发明的U形钉顶部最高点(top apex staple)插入到屋架最高点下面的示意性截面图；

图11和12是分别将板连接到肋条以及将板连接到柱的连接件的示意性侧视截面图。

具体实施方式

图1至图3中所示的连接件10具有在相应端部间延伸的基本笔直的柄部11。为方便起见，将各端部分别称作右手端部12和左手端部13，但是应当了解的是，使用这些术语不应理解为将本发明限制在任一特定方向上使用。右钉部14从右手端部延伸，而左钉部16从左手端部13延伸，每一钉部以大致接近但不精确到90度的角从柄部向下下垂。图1所示的连接件未受拉伸作用，然而在插入到木料之后，图1的连接件弯曲到图2所示的形状，这是因为受拉伸作用。

右钉部包括：内侧部15、从内侧部延伸的近斜部18、从近斜部延伸的远斜部20以及从远斜部延伸并终止于尖锐端24的末端部22。左钉部以整体相同的方向延伸，其包括：从左手端部延伸的内侧部17、从内侧部延伸的近斜部19、从近斜部延伸的远斜部21以及从远斜部延伸并且终止于尖锐端25的末端部23。这两个钉部是基本相同的构形，但根据它们的形状而以彼此方向相反或者镜像的方式定位，斜部一般如图所示那样彼此朝向。内侧部和末端部相对柄部轴线成偏离直角6度的角，而斜部相对柄部轴线从直角再弯曲5度至10度。选择此斜部的角度布置和各部分的长度，以使得尖端在一条与柄部轴线成90度延伸以与柄部轴线在柄部的端部相交的线之外。

图2所示的受拉伸作用时的连接件具有带与图1中所示连接件相同参考标记的相同部分，但构成连接件的不同构件相对彼此成不同选定角，更具体而言与柄部轴线成不同排布。如图3所示，连接件首先在31处部分插入木料构件33，而在32处完全插入到木料构件33中。虽然通常将两钉部同时插入，但可以看出在连接件完全插入之前，一个钉部可比另一个钉部在一定程度上插入得更多。

如图4所示，两个连接件可以彼此交叉插入。其中一个连接件的柄部可以包括置于其端部间的桥部29，以允许大部分柄部置靠在正被连接的木料上(或者轻微嵌入木料表面内)。

图6中显示了具有详细曲部的钉部。在图7中可以看出，通过如图所示将柄部扭搓，本发明的连接件可以在其钉部彼此之间所成角度上发生一些变化。这种扭转变化可以导致钉部轴线彼此之间最高成10到15度。

当如图8a、8b、8c和8d中图示的四个阶段那样将连接件插入时，间隔分开的木料随着连接件插入其中而被拉到在一起。通常应该理解的是，待连接的木料是以邻接关系排列的，从而插入根据本发明的连接件使得施加在木料中的钉入点之间的压力表现为施加到所连接的木料的对接面上的压力。

在图9和图10中，连接件的柄部在其端部之间设有锐弯部，该锐弯部与屋架脊部的角度基本一致。调整柄部邻近或邻接到相应钉部处的角度以补偿柄部弯曲的角度。通过此方式，钉部与在柄部两端之间延伸的轴线所成的角度与柄部笔直时两者所成的角度相同。

在使用中，可以使用本发明的连接件将两个或更多个木料构件彼此连接到一起。一般而言，本发明的连接件更普遍地使用于以下情况：柄部是基本笔直的，并且当连接件插入到木料构件中时柄部将基本靠着所连接的木料构件的对准面放置。所设想的是，通常通过使用诸如U形钉枪之类的冲击装置插入连接件，在此情况下，连接件的各钉部几乎同时插入木料构件。但是，在使用锤子时，可能要用敲击在每一端部的在钉部和柄部之间的弯曲，在敲击另一端部之前使用锤子一次或连续多次敲击各端。但是，在任一情况下，都可以相信的是，斜部影响紧跟进入木材的各钉部的路线朝着钉部其它部分紧跟的尖锐端穿过木料的路径，以提供柄部的张紧以及木料构件间连接的相应拉紧。通过插入本发明的连接件将所连接木料的接合处拉紧。该拉紧对应于例如当将连接件插入木料时钉部向外的在比如10度到比如20度的范围内的弹性“伸展”。

本发明的连接件被成形为期望形状的弹簧钢丝或者杆的一体式的拉力U形钉。在冠部(crown)的任一端部形成钉部，而在钉部的长度中心形成扭节。所形成的扭节有利于缓解在发生地震的状况下暴风所施加的极限负载的引起的拔出问题。在测试早期的设计并且由于设计本身的原因(其使木材分裂并使U形钉过度拉伸)不能实现期望的结果之后，增加了创造性的设计。本发明人认为存在两个目标，第一是缓解软木的木料分裂，而第二是使紧固强度或者拔出的阻力最大化，同时在暴风负载期间仍然保持灵活性。可以相信的是，通过具有肩部并且肩部长度与冠部成一定角度，以及上钉体部(upper shankportion)的长度短于肩部到冠部的长度来实现这些目标是必要的或者至少是非常重要的。可以认为这样提供了较大的挠性，在应用中比较容易拉紧并且在暴风条件下测试时持续时间更长。因此，从上扭节部分到肩部到冠部的挠性对于缓解木料断裂以及在特大风负载下将木料固持地足够紧是很重要的。当U形钉的钉部穿进木料时，它们彼此因为拉紧而分开并且一旦在木料中就以向外运动的方式弯曲。钉部扭节嵌入木料中并且降低了拔出的倾向，尤其是遭受暴风的条件时。破坏性测试分析已经显示木料在移除连接件之前倒塌。

以此形式，当钉尖穿透木料件时，肩部长度以及上钉体部允许扭节和下钉体部分向外扩展。当将钉部完全推入时，扭节嵌入木料中并且在上扭节部、上钉体部和肩部上的弯处角在极限负载下变得具有弹性。在应用U形钉时，该弹性足以向所连接的木料的邻接面提供压力而不过拉伸，该过拉伸会使木料更易于分裂。在拉紧时，在钉尖的外部斜角按照直线轨迹引导钉的方向，以将钉部拉伸到大于第一起始位置最高到10度。在极限力暴风模拟测试中，发现了下钉体部以向外的运动来移动从而增加拔出的阻力。

虽然参考特定实施例描述了本发明，本领域普通技术人员应当了解可以用其它形式具体实施本发明，这些形式包含在本说明书所阐明的本发明的广泛的界限和范围内。

Claims (9)

1.一种用于将相邻或邻接的木料构件连接在一起的连接件，其包括：

在两个钉部之间延伸的柄部，每一钉部自柄部总体以相同的方向从柄部的相应端部延伸，以形成总体为U形的连接件，以使得柄部具有在各端部间笔直延伸的柄部轴线，每一钉部具有如下的四个长度近似相等依次首尾相连延伸的基本笔直的部分，所述部分如下：

内侧部，其邻接柄部并且从柄部的每一端部以与柄部的轴线成95度至100度范围内的内角延伸；

近斜部，其邻接内侧部并且从内侧部以与柄部的轴线成36度至65度范围内的内角延伸；

远斜部，其邻接近斜部并且从近斜部以与柄部的轴线成115度至142度范围内的内角延伸；

尖端部，其邻接远斜部并且从远斜部以与柄部的轴线成基本90度的内角延伸；

这样使得每一部分的轴线基本位于一个平面上，并且尖端部的轴线远离柄部的端部与柄部的轴线相交，每一尖端部的远端是尖锐的。

2.根据权利要求1所述的连接件，其中每一钉部的内侧部与柄部的轴线成基本相同的角度，每一钉部的近斜部与柄部的轴线成基本相同的角度，每一钉部的远斜部与柄部的轴线成基本相同的角度，以及每一钉部的尖端部与柄部的轴线成基本相同的角度，以使得所述钉部基本是彼此的镜像。

3.根据权利要求1或2所述的连接件，其中所述柄部是基本笔直的。

4.根据权利要求1或2所述的连接件，其中所述柄部被构型为当连接件插入到木料构件中时该柄部将基本靠置着所连接的木料构件的对准面放置。

5.两个或更多个根据前述任意一项权利要求的连接件，其中通过在柄部的相应端部中间结合所述柄部来将所述连接件彼此整合在一起，以使得钉部总体在同一方向上排列。

6.根据权利要求5所述的两个连接件，其中所述柄部相互盘绕或缠绕在一起。

7.根据权利要求6所述的两个连接件，其中每一钉部的各部分被排列成占据一个平面。

8.根据权利要求6所述的两个连接件，其中每一钉部的各部分被排列成占据多个基本平行的平面。

9.一种连接木料的方法，其包括：

提供用于将相邻或邻接的木料构件连接在一起的连接件，该连接件具有在两个钉部之间延伸的柄部，每一钉部自柄部总体以相同的方向从柄部的相应端部延伸，以形成总体为U形的连接件，使得柄部具有在各端部间笔直延伸的柄部轴线，每一钉部具有四个长度近似相等相互首尾相连延伸的基本笔直的部分，这四个部分包括：第一是内侧部，其邻接柄部并且从其每一端部以与柄部的轴线成内部内侧角延伸；第二是近斜部，其邻接内侧部并且从内侧部以与柄部的轴线成近斜部角延伸；第三是远斜部，其邻接近斜部并且从近斜部以与柄部的轴线成远斜部角延伸；第四是尖端部，其邻接远斜部并且从远斜部以与柄部的轴线成尖端角延伸，尖端部的远端是尖锐的，并且钉部的各部分的轴线基本位于一个平面内，并且所选择的角度使得尖端部的轴线远离柄部的端部和柄部的轴线相交，并且

将连接件插入木料中从而使得钉部相对于柄部被弯曲到足以向柄部施加拉力的程度。

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