DE68923702T2

DE68923702T2 - Sternförmige nägel.

Info

Publication number: DE68923702T2
Application number: DE68923702T
Authority: DE
Inventors: Frank Potucek
Original assignee: STAR FASTENERS INT
Current assignee: STAR FASTENERS INT
Priority date: 1988-04-15
Filing date: 1989-04-12
Publication date: 1996-02-29
Anticipated expiration: 2009-04-13
Also published as: EP0412102B1; CA1325905C; AU626547B2; EP0412102A1; WO1989009885A1; KR950000918B1; EP0412102A4; US4973211A; DE68923702D1; JPH03505621A; BR8907377A; ATE125910T1; JPH0663531B2; KR900700773A; ZA892661B; AU3548189A

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei Befestigungsmitteln und insbesondere auf Befestigungsmittel, die als Band- oder Spulenbefestigungsmittel für angetriebene Hämmerwerkzeuge verwendbar sind.

Bekannter Hintergrund

Es sind viele Nägel in Gebrauch, die die herkömmlichen und Schaftnägel glatter Ausführungsart, die Ringschaftnägel für erhöhte Haltekraft über derjenigen eines herkömmlichen runden Nagels, die Nägel mit verformtem Schaft, die die Nägel mit verdreht quadratischem, rechteckigem, spiralförmigem oder schraubenartig gerilltem Schaft, dreiecksförmige Nägel und die gehärteten Maurernägel beinhalten. Die vorgenannten Nägel sind für verschiedene Zwecke gestaltet, aber keiner bewirkt eine wesentliche Reduzierung des Befestigungsmittelmaterials, während eine Querbewegung zwischen einem Paar hölzerner Bauteile, die durch das Befestigungsmittel gemäß dieser Erfindung verbunden sind, im wesentlichen unterbunden wird. Ebenso ist die Haltekraft der Nägel des Standes der Technik nicht so wirkungsvoll, wie es oft benötigt wird, und keiner erfüllt die Ansprüche an die Haltekraft der Befestigungsmittel gemäß dieser Erfindung. Viele der Nägel des Standes der Technik sind darüber hinaus unwirtschaftlich, da sie aus einem Übermaß Stahl, Aluminium oder anderen Metallen hergestellt sind, was von zunehmend wichtiger Wettbewerbsbedeutung ist.
Die Nägel des Standes der Technik sind in vielen Holzkonstruktionen nicht geeignet und wenn sie verwendet werden, verursachen sie oft ein Spalten des Holzes entlang der Maserung. Zum Beispiel neigt ein herkömmlicher, runder oder quadratischer oder rechteckiger Nagel, wenn er in Holz getrieben wird, dazu, die Maserung auseinanderzudrücken oder dieselbe aufzuspalten, wobei eine "Fischaugen"-Bedingung der Maserung um den Nagelschaft herum geschaffen wird. Folglich ist der Reibkontakt zwischen dem herkömmlichen Nagel und dem Holz geringer als vollständig und es gibt um den Schaft herum keinen festen Sitz, was folglich die Haltekraft des in das Holz getriebenen Nagels vermindert.

Offenbarung der Erfindung

Das Befestigungsmittel gemäß dieser Erfindung überwindet viele der vorgenannten Probleme eines oder mehrerer der obengenannten Nägel des Standes der Technik und vermindert im wesentlichen alle der vorgenannten Unzulänglichkeiten des Standes der Technik, wie hierin unter Berücksichtigung der gesamten Beschreibung, der Zeichnungen und der Ansprüche sofort verstanden werden wird.
Das verbesserte Befestigungsmittel gemäß der Erfindung ist ein Nagel, der einen länglichen, kaltgerollten Schaft und einen mit dem Schaft eine Einheit bildenden Kopf aufweist, wobei besagter Schaft einen länglichen Zentralkern und wenigstens fünf sich radial erstreckende Finnen bildet, die mit dem Zentralkern eine Einheit bilden, wobei ein imaginärer Kreis mit den Kanten der besagten Finnen übereinstimmt, wobei die Finnen eine gemeinsame radiale Ausdehnung haben und mit gleichem Abstand und in Umfangsrichtung mit einem Abstand zueinander angeordnet sind, um einen gemeinsamen von den Finnen eingeschlossenen Winkel zwischen angrenzenden Finnen festzulegen, und eine axiale Einbuchtung entlang der Ausdehnung des Schaftes haben, wo sich angrenzende Finnen dem Kern anschließen.
Ein Nagel dieser Art wird in der GB-A-1 342 offenbart.
Ein ähnlicher Nagel, bei dem die Finnen in doppelt abgerundeten Kanten enden, ist in der US-A-2 269 708 offenbart.
Es ist eine Aufgabe dieser Erfindung, das Fachgebiet der Nagelherstellung auf bahnbrechende Weise voranzubringen, indem Nägel vorgesehen werden, die nur ungefähr die Hälfte der Materialien verwenden, die benötigt werden, um einen herkömmlichen Nagel mit rundem Schaft herzustellen, während Zugfestigkeit und Oberflächengebiet vergrößert werden, ohne merklich auf Dehnungsvermögen zu verzichten.
Eine weitere Aufgabe ist es, das Fachgebiet voranzubringen, indem nicht nur fünf-zackige Nägel mit sternförmigem Querschnitt offenbart werden, die die erstgenannte Aufgabe lösen, sondern dem Fachgebiet die oberen und unteren Grenzen der Winkel zwischen den Finnen zu lehren, die einen Teil des verbesserten Nagels bilden.
Die Erfindung weist dementsprechend die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 auf und wird in der nachstehend fortgesetzten Gestaltung durch Beispiele erläutert werden.

Beschreibung der Zeichnungen

Die neuen Merkmale, die charakteristisch für diese Erfindung gehalten werden, werden im einzelnen in den beigefügten Ansprüchen fortgesetzt. Die Erfindung selbst kann jedoch sowohl was ihre Ausgestaltung und ihre Wirkungsweise betrifft, zusammen mit weiteren Aufgaben und Vorteilen derselben am besten mit Bezug auf die folgende Beschreibung verstanden werden, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen erfolgt, in denen:
Figur 1 ist eine isometrische Ansicht des Befestigungsmittels in der Form eines Nagels gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 2-2 von Figur 1 und zeigt das in das Holz getriebene Befestigungsmittel
Figur 3 ist eine vergrößerte, vertikale Teilquerschnittsansicht des Befestigungsmittels entlang der Linie 3-3 von Figur 2 und zeigt die gescherten Holzfasern in einem zusammengepreßten Zustand in einem vertikalen Becher des Befestigungsmittels;
Figur 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die Figur 2 ähnelt, und veranschaulicht ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die Figur 2 ähnelt, und veranschaulicht ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung und zeigt Sperrauszackungen in den Bechern;
Figur 6 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 6-6 aus Figur 4;
Figur 7 ist eine isometrische Ansicht des Befestigungsmittels gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 8 ist eine isometrische Ansicht des Befestigungsmittels gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 9 ist eine vergrößerte Teildraufsicht des Befestigungsmittels aus Figur 8, die Auszackungen in den Bechern zeigt;
Figur 10 ist eine isometrische Ansicht des Befestigungsmittels in der Form eines Stapels gemäß einem sechsten Asführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 11 ist eine isometrische Ansicht des Befestigungsmittels in der Form eines Dachnagels gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 12 ist ein Teilseitenaufriß des Befestigungsmittels gemäß einem achten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 13 ist eine Teilquerschnittsansicht des Befestigungsmittels entlang einer Ebene durch den Schaft desselben, die mit gleichem Abstand von einem Paar Kanten verläuft;
Figur 14 ist eine isometrische Ansicht des Befestigungsmittels in der Form eines Nagels gemäß dem letzten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 15 ist eine vergrößerte Ansicht von weggebrochenen Teilstücken des in Figur 14 gezeigten Nagels;
Figur 16 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht entlang der Linie 16-16 von Figur 15; und
Figur 17 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines herkömmlichen Nagels mit rundem Schaft.
Entsprechende Bezugsziffern beziehen sich in den verschiedenen Ansichten der Zeichnungen auf entsprechende Teile.

Die besten Arten und Weisen zum Ausführen der Erfindung

In den Figuren 1 bis 3 beinhaltet das verbesserte Befestigungsmittel 10 gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung einen länglichen Schaft 11, der einen zentralen, zylindrischen Kern 12 und wenigstens fünf mit einem Abstand voneinander getrennt angeordnete, sich verjüngende Finnen 14, die sich radial von diesem nach außen hin erstrecken und die in glatten und abgerundeten äußeren Kanten 15 enden, die im Querschnitt des Schaftes 11 einen fünfzackigen Stern bilden. Am oberen Ende des Schaftes 11 befindet sich ein abgerundeter Kopf 16, der sich normalerweise nach außen erstrecken würde, um wenigstens alle der Kanten 15 abzudecken, d.h. der Radius des Kopfs 16 würde wenigstens der Abstand zwischen der Längsachse 17 (Figur 2) und den Kanten 15 sein. Jedoch sollte verstanden werden, daß der Kopf 16 die Form eines Nagelkopfs glatter Ausführungsart haben kann. An dem gegenüberliegenden Ende des Schaftes 11 ist vorzugsweise eine Spitze 18, wie sie normalerweise an Nägeln, insbesonderen an Nägeln, die in Holzmaterialien verwendet werden sollen, vorgesehen ist.
Wenn ein herkömmlicher Nagel (rund, quadratisch oder rechteckig) in Holz getrieben wird, neigt der Nagel dazu, die Maserung auseinanderzudrücken oder sie zu spalten, um eine "Fischgaugen"-Bedingung um den Schaft des herkömmlichen Nagels herum zu schaffen. Falls ein "Fischauge" geschaffen wird, vermindert sich der Reibkontakt zwischen dem Holz und dem Nagel und beeinflußt die Haltekraft des in das Holz getriebenen Nagels wesentlich. Indem ein herkömmlicher Nagel in das Holzmaterial getrieben wird, verursacht der Nagel 10 gemäß dieser Erfindung, wie in den Figuren 2 und 3 zu sehen ist, die Fasern mehr als weniger sowohl dazu, seitlich in den Becher 20 (Figur 2), der zwischen angrenzenden Finnen 14 gebildet ist, als auch nach unten, wie in Figur 3 veranschaulicht ist, zusammengepreßt zu werden, um eine doppelte Keilwirkung vorzusehen. Dies bewirkt wesentlich vergrößerte Haltekraft, während keine zwei Kanten 15 mit der Maserung in der Richtung übereinstimmen. Diese Bedingung würde zum Beispiel oft bei einem rechteckigen Nagel aus dem Stand der Technik der Fall sein, was die Wahrscheinlichkeit des Schaffens eines "Fischauges" oder ungleichmäßiger Haltekraft auf verschiedenen Seiten eines solchen Nagels des Standes der Technik erhöhen würde.
In Figur 2 ist zu sehen, daß zwischen jedem Paar angrenzender Finnen 14 einander zugewandte Seitenwände 22 ein sich vertikal erstreckendes Tal oder einen Becher 20 bilden, der eine Basis 21 hat, die durch eine glatt gekrümmte und sich vereinigende Oberfläche 20 von dem Kern 12 zu den Kanten 15 der angrenzenden Finnen 14 festgelegt wird. Bei wenigstens fünf solcher vertikaler Becher 20 ist es sehr wahrscheinlich, daß wenigstens ein vertikaler Becher 20 Seitenwände 22 hat, die in der Richtung im wesentlichen vollständig mit der Holzmaserung übereinstimmen und dementsprechend eine größere Nockensperrwirkung oder Keilwirkung und Haltekraft haben als die anderen, im wesentlichen ausgerichteten vertikalen Becher 20.
In der Praxis sollten die Kanten 15 glatt abgerundet sein, um ein Brechen während des Treibens derselben in Material zu verhindern. Wie in Figur 2 zu sehen ist, haben die Becher 20 den Umriß eines rechten Winkels. Deshalb beinhaltet das Oberflächengebiet des Nagels dieser Erfindung ungefähr fünfzehn Prozent (15%) Zunahme des 0berflächengebiets gegenüber einem herkömmlichen runden Nagel mit einem Radius, der gleich dem Abstand von der Längsachse 17 zu der Kante 15 der Finnen 14 des verbesserten Nagels ist. Dies verbessert auch die Haltewiderstandskraft. Folglich ist zu sehen, daß der 0berflächengebietskontakt verglichen zwischen dem verbesserten Befestigungsmittel 10 und dem herkömmlichen, runden Nagel bezüglich der Haltewiderstandskraft nicht weniger als gleich ist, sondern durch die doppelte Keilwirkung in den vertikalen Bechern 20 und 21 mit dem Zusammenpressen der Fasern sowohl seitlich als auch nach unten deutlich um ungefähr sechzig Prozent (60%) erhöht ist. Das fünfseitige Sternbefestigungsmittel 10 mit Bechern von im wesentlichen 90º schafft ebenso eine Zentral- oder Kernquerschnittsfläche 12 für Reibkräfte der getrennten und zusammengepreßten Holzmaserung, die die Maserung ebenso dazu zwingt, sich zur Nockensperrwirkung zwischen dem Material und dem Befestigungsmittel 10 nach unten zu biegen, ungleich den kreuzförmigen oder pluszeichenförmigen (+) Nägeln des Standes der Technik.
Das Befestigungsmittel gemäß einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Figur 4 dargestellt und weist einen siebenzackigen Schaft 11 oder einen sechszackigen Schaft 11" auf, wie er in Figur 5 gezeigt ist. Wie in den Figuren 5 und 6 zu sehen ist, können Schultermittel in der Form von Vertiefungen 26, die dem Konzept des Ringschaftnagels etwas ähnlich sind in den Schaft 11 des Befestigungsmittels 10 eingebracht sein, um sie auszunutzen und um die Haltekraft des Befestigungsmittels 10 gemäß dieser Erfindung noch weiter zu vergrößern. Diese Schultermittel 26 sehen eine Schulter 26' vor, gegen welche die Holzfasern einrücken, um ein Entfernen des Befestigungsmittels 10 zu verhindern, und die Vertiefungen können sich von ungefähr einem Viertel der Länge der Finnen 14, wie in den Figuren 5 und 6 gezeigt ist, bis zu ungefähr der Hälfte der Länge derselben, wie in Figur 4 gezeigt ist, über die Basis 21 erstrecken und erstrecken sich vorzugsweise nach innen in den Zentralkern 12. Während ein Ringschaftnagel eine etwas vergrößerte Haltekraft hat, ist es sofort offensichtlich, daß der Ringschaft einen Effekt erzeugt, der dem einer Raspel in einer Öffnung gleicht, und der eine ungleichmäßige Haltekraft über die Länge des Schaftes schafft, wenn der Schaft des größten Durchmessers in das Holz eintritt und jede Rippe danach folgt. Der verbesserte Nagel sieht hierin weniger Raspeleffekt und eine gleichförmigere Haltekraft über seine Länge vor.
Selbstverständlich verhindert das verbesserte Befestigungsmittel 10 mit den Bechern 20 und der Außenkante 15 sowohl drehende Relativbewegung zwischen dem Befestigungsmittel und dem Holz, in das es getrieben ist, als auch seitliche Bewegung wie zwischen einem Paar Holzmaterialien, die durch das verbesserte Befestigungsmittel verbunden sind. Solche Kennzeichen sind keine Merkmale eines Ringschaftnagels. Ein weiteres wichtiges Merkmal des verbesserten Befestigungsmittels gemäß der Erfindung ist durch die Verwendung einer wesentlichen Reduzierung von fünfzig Prozent (50%) des Stahls oder ähnlichem, um den Schaft 11 herzustellen, gegenüber dem herkömmlichen Nagel vorgesehen, ohne die Stange des Nagels zu reduzieren, und indem seine Haltekraft vergrößert wird und indem Widerstandskraft gegen seitliche Bewegung vorgesehen wird. Weiterhin ist es auf Grund seiner kleineren Querschnittsfläche leichter, das verbesserte Befestigungsmittel 10 in Holz zu treiben und eine derart kleine Fläche sieht sogar weniger Holzspalten oder "Fischaugen" vor. Es gibt verglichen mit einem herkömmlichen runden Nagel gleichen Radius auch weniger Biegung des verbesserten Befestigungsmittels 10.
In den Figuren 7 und 8 sind die Ausführungsbeispiele des verbesserten Befestigungsmittels 38 und 39 zu sehen, die ein unteres Endteilstück 40 beinhalten, das sich von einem Schaft 41 zu seinem äußersten Ende 42 mit einem Winkel von weniger als fünfzehn Grad verjüngt, so daß der dadurch erzeugte Sperreffekt die Haltekraft der Befestigungsmittel 38 und 39 weiter verbessert. In Figur 7 erstreckt sich das sich verjüngende Endteilstück 40 über ungefähr ein Viertel der Länge des Schaftes 41, während die in Figur 8 dargestellte Spitze ungefähr die Hälfte der Länge des Schaftes 43 ist. Um die Haltekraft sogar noch weiter zu erhöhen, können die Schultermittel 44, die im wesentlichen identisch mit den in Verbindung mit den Figuren 5 und 6 beschriebenen Schultermitteln 26 sind, wie in Figur 9 veranschaulicht, mit einem Abstand voneinander getrennt entlang den vertikalen Bechern 45 und 46 in spitz zulaufenden Endteilstücken 40 von jeweiligen Schäften 41 und 43 verwendet werden. Ebenso können sich solche Schultermittel 44 über die Länge der Schäfte 41 und 43 von jeweiligen Nägeln 38 und 39 erstrecken, wenn es wünschenswert gefunden wird.
Es wird verstanden, daß das Befestigungsmittel gemäß dieser Erfindung die Form einer Krampe 50 (Figur 10) haben kann, die ein Paar im wesentlichen parallele Schäfte 51 und ein überbrückendes Kopfteilstück 52 hat. Jeder Schaft 51 hat einen Querschnitt eines Sterns mit wenigstens fünf Zacken, wie vorher in Verbindung mit Figur 1 beschrieben worden ist, und kann die Schultermittel 26 aus den Figuren 5 und 6 und/oder die Spitze wie in den Figuren 7 und 8 beschrieben beinhalten oder kann sich vollständig verjüngen, wie in Figur 11 veranschaulicht ist. Ob das Kopfteilstück 52 rund oder flach ist oder die länglichen Becher 45 und 46 oder Schultermittel 44 beinhaltet, kann bestimmt werden, wie es nötig ist, ohne von dem Geist oder dem Bereich des hierin beschriebenen Befestigungsmittels abzuweichen.
In Figur 11 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Befestigungsmittels in der Form eines Dachbefestigungsmittels 55 dargestellt, das einen Querschnitt eines Sterns mit wenigstens fünf Zacken hat und das einen sich im wesentlichen vollständig verjüngenden Schaft 56 mit einem leicht abgestumpften Ende 57 zeigt.
Auf ähnliche Weise könnten Schultermittel wie diejenigen, die mit 26 in den Figuren 5 und 6 veranschaulicht sind, oder Schultermittel 44 in Figur 9 am Befestigungsmittel 55 von Figur 11 verwendet werden. Das Befestigungsmittel 55 kann ebenso durch eine Wärmebehandlung gehärtet sein, um ein Betonbefestigungsmittel vorzusehen. Einige der hierin beschriebenen Befestigungsmittel sind zur Verwendung sowohl bei Trockenwandanwendungen, bei Paneelen als auch bei ähnlichen Materialien geeignet. Nachdem beabsichtigt ist, die hierin beschriebenen Befestigungsmittel durch Verformen oder Umformen herzustellen, werden sie eine größere Schub- und Zugfestigkeit mit einem größeren Biegewiderstand gegenüber nicht durch Umformung hergestellten Nägeln haben. In einigen Anwendungen, die zuvor wärmebehandelte Nägel benötigten, können die Befestigungsmittel gemäß dieser Erfindung anstatt solch anderer Nägel verwendbar sein.
Es wird erwogen, daß Schultermittel Vorsprünge oder eine ausbauchende Form sein können, wie durch Schultern 60, wie in den Figuren 12 und 13 gezeigt, veranschaulicht ist, die mit einem Abstand voneinander getrennt entlang des Schaftes 61 angeordnet sind, die sich vom Kern 62 radial zu den Kanten 63 und 64 der angrenzenden, gegenüberliegenden Seiten 65 und 66 des Bechers 67, der zwischen diesen ausgebildet ist, verjüngen und die sich nach unten verjüngen, um beim Tal 68 mit dem Kern 62 zusammenzulaufen. Nachdem sich Schultern 60 mehr in der Art eines Ringschaftnagels nach außen erstrecken, würde dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung dazu neigen, einen größeren Raspeleffekt zu erzeugen, als das Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in Verbindung mit den Figuren 4 und 6 dargestellt und beschrieben ist. Jedoch soll verstanden werden, daß, nachdem das Befestigungsmittel hierin gedacht ist, durch Umformen hergestellt zu werden, die Vorsprünge 60 völlig anders als der Ringschaftnagel sind, bei dem eine Schneidwirkung verwendet wird, um die Ringe ausgehend von einem herkömmlichen runden Nagel in diesen zu schneiden. Diese Schneidwirkung verursacht eine wesentliche Schwächung des Ringschaftnagel, d.h. spitzes Ringbrechen oder schnittschaffende vergrößerte Bruchpunkte oder -linien, die den Schaft dazu veranlassen, sich leichter zu biegen oder während des Eintreibens oder des Entfernen desselben zu brechen.
Ebenso können die Schultermittel, Vorsprünge 60, wie vorbestimmt hinzugefügt oder von den Schäften entfernt werden, um eine maximale Haltekraft oder einen Ausziehwiderstand gemäß verschiedenen Hölzern (hart, mittel, weich) oder in Materialien vorzusehen, die eine gleichförmige oder ungleichförmige Maserung haben, oder in einem Material, das keinen Maserungseffekt hat, wie aus Gips hergestellte Trockenwand oder ähnliches. Weiterhin muß verstanden werden, daß der Becherwinkel und der Radius des Kerns eingestellt werden können, um das Querschnittsgebiet zu vergrößern oder zu verkleinern oder um den Widerstandskontakt zwischen dem Befestigungsmittel und dem Material mit entsprechenden Änderungen beim Zusammendrücken und bei Nockensperrefekten zu vergrößern oder zu verkleinern und unter dem Hinzufügen oder dem selektiven Anordnen von Schultermitteln oder spitz zulaufenden Enden, um die maximale Haltekraft, falls gewünscht, und maximale Zug- und Scherfestigkeit zu erhalten.
Mit anderen Worten können die Form und andere Merkmale des verbesserten Befestigungsmittels eingestellt werden, um gleich der Festigkeit des Materials, in welchem das Befestigungsmittel verwendet wird, zu werden, falls es für bestimmte Anwendungen wünschenswert gefunden worden ist.
Mit Bezug auf Figur 14 wird nun gesehen werden, daß noch ein weiteres Ausführungsbeispiel des verbesserten Sternnagels als Ganzes mit 70 angegeben ist. Der Nagel 70 hat ein Kopfteilstück 72, ein Schaftteilstück 74 und ein Spitzenmittel 76.
Das Schaftteilstück 74 des Nagels 70 ist in Figur 16 im Querschnitt zu sehen. Der Schaft 74 beinhaltet einen Zentralkern 78 und eine Vielzahl von gemeinsam mit 80 bezeichneten Finnenbauteilen, die von diesem strahlenförmig ausgehen.
Ein imaginärer Kreis, der mit den radial äußersten Kanten der Finnen 80 übereinstimmt, hat einen Durchmesser, der ungefähr viermal größer ist als der Durchmesser des Zentralkerns 78.
Finnen 80 sind winkelförmig mit einem Winkel von 72º zueinander angeordnet. Dieser Winkel wird für den optimalen Winkel zwischen Finnen 80 gehalten, weil kleinere Winkel eine ausgezackte Finnenoberfläche erzeugen. Größere zwischen den Finnen eingeschlossene Winkel benötigen größere Kerndurchmesser und spitz zulaufende Finnen, wie in dem ersten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung gezeigt ist.
Insbesondere stimmt ein imaginärer Kreis mit den radial äußersten Kanten von Finnen 14 (Figur 2) überein, der einen Durchmesser hat, der ungefähr dreimal größer ist als der Durchmesser des Zentralkerns 12. Die obere Grenze des zwischen den Finnen eingeschlossenen Winkels wird bei ungefähr 98º angenommen; größere Winkel erzeugen einen Gänseblümchenblatt-Effekt in den einzelnen Finnen, d.h. die Finnen werden knollig.
Die Finnenbauteile 80 sind mit gleichem Abstand und in Umfangsrichtung durch einen Abstand voneinander getrennt zueinander angeordnet und haben, wie gezeigt, eine gemeinsame Länge, Breite und Höhe. Insbesondere hat jede Finne 80 ein Paar paralleler Seitenwände 82 und endet an seinem radial äußersten Ende in einer abgerundeten Oberfläche 84.
Dementsprechend ist eine längliche Einbuchtung 86 zwischen jedem Paar angrenzender Finnen 80 entlang der Erstreckung des Schaftes 74 ausgeformt. Die Längssymmetrieachse des Nagels 70 ist in Figur 15 mit 88 angegeben; die proximalen, d.h. radial innersten, und die distalen, d.h. radial äußersten, Teilstücke der Finnen 80 sind jeweils mit gleichem Abstand von besagter Längsachse getrennt angeordnet.
Ein kommerzielles Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, wie es in Figur 16 gezeigt ist, hat einen Durchmesser 90 von 5 mm und die Breite 92 der Finnen 80 ist 0,55 mm.
Insbesondere ist die Breite jeder Finne 80 ungefähr die Hälfte des Durchmessers 91 des Zentralkerns 78.
Dieses Ausführungsbeispiel der Erfindung wird vielleicht am besten verstanden, indem es mit dem kommerziellen Ausführungsbeispiel des in Figur 2 gezeigten Sternnagels 2 verglichen wird.
Der in Figur 2 im Querschnitt gezeigte Sternnagel hat einen Durchmesser von 3,76 mm. Der Winkel zwischen den spitz zulaufenden Finnen 14 ist ungefähr 98º, d.h. die Finnen sind im wesentlichen wie zuvor gesagt senkrecht zueinander. Darüber hinaus ist der Durchmesser des Kerns 12 des Nagels 10 größer als der Durchmesser des Kerns 78 dieses Ausführungsbeispiels.
Es ist herausgefunden worden, daß die Schritte: (1) Reduzieren des Durchmessers des Kerns 12 des Befestigungsmittels 10; (2) Verändern der sich verjüngenden Finnen 14 aus Figur 2 zu Finnen 80 mit einheitlicher Breite aus den Figuren 14-16; (3) Hinzufügen des durch das Reduzieren des besagten Kerndurchmesser verfügbar gemachten Materials zu besagten Finnen 80 mit einheitlicher Breite; und (4) Reduzieren des Winkels zwischen den Finnen von ungefähr 98º auf ungefähr 72º, in einem Nagel resultiert, der gegenüber dem Nagel aus Figur 2 ein größeres Oberflächengebiet zu dem Holz aufweist, in das er getrieben ist, während er von derselben Materialmenge Gebrauch macht.
Daß dieses Ausführungsbeispiel einen Höhepunkt von erfinderischer Anstrengung darstellt, wird vielleicht noch besser verstanden, wenn die Nägel der Figuren 2 und 14-16 mit dem herkömmlichen Nagel, der in Figur 17 im Querschnitt gezeigt ist, verglichen werden.
Der Durchmesser 94 des herkömmlichen Nagelschaft 96 ist 3,76 mm, der gleiche Durchmesser wie der Schaft des Nagels aus Figur 2. Jedoch sieht die Sternstruktur des Nagels 10 (Figur 2) ein mit dem Holz in Eingriff stehendes 0berflächengebiet vor, das ungefähr 15% größer ist als das 0berflächengebiet des herkömmlichen Nagels 96, wie vorstehend angegeben ist.
Darüber hinaus wird diese Zunahme im 0berflächengebiet von einer gleichzeitigen Abnahme des verwendeten Materials begleitet, d.h. der Nagel von Figur 2 ist aus der Hälfte des Materials gefertigt als der Nagel aus Figur 17.
Diese Materialeinsparung wird in den vorliegenden Ausführungsbeispielen von Figur 14-16 fortgesetzt; das Oberflächengebiet liegt um ungefähr 86% über dem des herkömmlichen Rundschaftnagels 96 und um ungefähr 60% über dem des Nagels aus Figur 2.
Die Zugfestigkeit des vorliegenden Nagels (der kaltverformt ist) ist ungefähr 8400 bis 10500 kg/cm², während die Zugfestigkeit des herkömmlichen Rundschaftnagels ungefähr 2800 bis 4200 kg/cm² ist. Die Zugfestigkeit kann um weitere 700 kg/cm² vergrößert werden, indem der Nagel bis zu einem Jahr gealtert wird, oder indem der Nagel bei 149ºC für ungefähr 10 Minuten gehärtet wird.
Die Einsparungen, die durch den verbesserten Nagel verfügbar gemacht werden, sind wesentlich. Die 50%ige Reduzierung im Material resultiert in einer 50%igen Gewichtsreduzierung. Die Zugfestigkeit wird nicht nur nicht geopfert, sondern drastisch vergrößert. All dies wird mit der wesentlichen Abwesenheit von Verlust an Dehnungsvermögen und mit einer wesentlichen Vergrößerung im 0berflächengebiet erreicht.
Diese Erfindung stellt klar einen bedeutenden Durchbruch auf dem Gebiet der Nagelherstellung dar und ist dementsprechend eine Pioniererfindung. Es folgt aus dem Gesetz, daß die Ansprüche, die diese wichtige Offenbarung abschließen, weit auszulegen sind, so daß der Kern der Erfindung geschützt wird.
Die Befestigungsmittel dieser Erfindung werden aus normalem gezogenem Draht hergestellt. Der Draht wird rollgeformt, indem fünf Rollen verwendet werden, um den Schaft zu bilden. Ein kleines Gebiet, das verwendet wird, um die Spitze des Befestigungsmittels zu bilden, wird nicht gerollt. Das sich ergebende Befestigungsmittel hat eine gleichförmige Zugfestigkeit über seine Längserstreckung.
Der verwendete Draht kann 1040-kaltgezogenen sein oder in 1006-Draht mit niedrigerem Kohlenstoffgehalt sein. Alternative Stoffe wie Messing, Aluminium und rostfreier Stahl können ebenso für den Drahtwerkstoff verwendet werden.
Herkömmliche Nägel haben ein Microfinish von ungefähr 8-30 Einheiten (eine Microfinish-Einheit gibt die relative Glattheit an, wobei niedrige Zahlen relativ glatte Oberflächen angeben, wie die Oberflächen von herkömmlichen Nägeln, und wobei höhere Zahlen rauhere Oberflächen wie Sandpapieroberflächen angeben).
Die vorliegende Erfindung sieht Nägel vor, die ein Microfinish von ungefähr 30-120 Einheiten haben. Die mit dem Nagel in Kontakt tretenden Kanten der Kaltumformrollen, die verwendet werden, um den neuen Nagel zu bilden, werden durch Säurewaschen, Sandstrahlen, Hämmern mit einer Finne oder durch spanende Verarbeitung hergestellt, und die aufgerauhten Kanten prägen den Schaft des Nagels während des Kaltumformverfahrens, um die Fähigkeit des Nagels, Ausziehkräften zu widerstehen, zu verbessern.
Die konkaven Einbuchtungen, die in den Figuren 2 und 16 gezeigt sind, bei denen sich die jeweiligen Finnen den jeweiligen Zentralkernen der Befestigungsmittel anschließen, sind es ebenso wert, zu bemerken, daß einige gefinnte Befestigungsmittel des Standes der Technik Konvexitäten anstatt Konkavitäten haben, wo sich die Finnen dem Zentralkern anschließen. Solche Befestigungsmittel des Standes der Technik werden offenbar durch die Senke gezogen. Sie haben nicht die 3:1- und 4:1-Verhältnisse des Durchmessers über alles (d.h. Durchmesser des imaginären Kreises) zu Kerndurchmesser, die durch die vorliegende Erfindung erreicht werden, und sehen folglich nicht die drastische Zunahme im 0berflächengebiet vor, die durch die vorliegende Erfindung erreicht wird.
Mehrere Widerhakenbauteile 98 sind in Längsrichtung mit einem Abstand voneinander getrennt entlang der Erstreckung des Schafts 74 angeordnet und dienen dazu, ein leichtes Herausziehen des Befestigungsmittels 70 aus seiner eingesetzten Position zu verhindern.
Wie vielleicht am besten in den Figuren 15 und 16 gesehen werden kann, beinhaltet jeder Widerhaken 98 eine konkave Einbuchtung 99. Jeder Widerhaken hat zwei Arme, die sich wie gezeigt von der Einbuchtung 99 aus erstrecken und die sich entlang ihren jeweiligen radialen Erstreckungen wie gezeigt mit Seitenwänden ihrer verbundenen Finnenbauteile vereinigen. Der von der Einbuchtung eingeschlossene Winkel ist ungefähr 84º, weil der Winkel 100 vorzugsweise ungefähr 12º ist; er kann in hohem Maße variieren. Jeder Widerhakenarm vereinigt sich auch ebenso entlang seiner Längserstreckung mit den Seitenwänden seines verbundenen Finnenbauteils, wie in den Figuren 14 und 15 gezeigt ist.
Der Widerhakeneffekt ist durch Flächen 102 vorgesehen, die senkrecht bezüglich ihren verbundenen Finnenseitenwänden vorstehen; die vorgenannten radialen Verbindungen und Verbindungen in Längsrichtung der Widerhaken und der Finnenseitenwände erleichtern ein leichtes Eintreiben des Befestigungsmittels. Die neuen Befestigungsmittel 70 können ebenso ohne Widerhaken 98 vorgesehen sein.
Es wird folglich gesehen werden, daß die oben angeführten Aufgaben und diejenigen, die durch die vorhergehende Beschreibung offensichtlich gemacht sind, effizient erreicht werden, und nachdem gewisse Veränderungen in der obigen Konstruktion gemacht werden können, ohne aus dem Bereich der Erfindung zu gelangen, ist beabsichtigt, daß der Gehalt, der in der vorhergehenden Beschreibung oder in den begleitenden Zeichnungen enthalten ist, als veranschaulichend und nicht in einem einschränkenden Sinn ausgelegt werden soll.
Es ist ebenso zu verstehen, daß die folgenden Ansprüche dafür gedacht sind, alle Gattungsmerkmale und kennzeichnenden Merkmale der hierin beschriebenen Erfindung und alle Ausführungen des Bereichs der Erfindung abzudecken, von denen aus sprachlichen Gründen gesagt werden könnte, daß sie dazwischenfallen.

Claims

1. Ein Nagel, der einen länglichen, kaltgerollten Schaft (11, 41, 43) und einen Kopf (16, 55, 72) aufweist, der mit dem Schaft eine Einheit bildet, wobei besagter Schaft einen länglichen Zentralkern (12, 62) und wenigstens fünf sich radial erstreckende Finnen (14, 80) ausbildet, die mit dem Zentralkern (12, 62) eine Einheit bilden, wobei ein imaginärer Kreis mit den Kanten der besagten Finnen zusammenfällt, wobei die Finnen eine gemeinsame radiale Erstreckung haben und mit gleichem Abstand und in Umfangsrichtung mit einem Abstand voneinander getrennt angeordnet sind, um einen gemeinsamen, durch Finnen eingeschlossenen Winkel zwischen angrenzenden Finnen und eine axiale Einbuchtung (86) entlang der Erstreckung des Schafts festzulegen, wo sich angrenzende Finnen dem Kern anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß die Finnen (14, 80) am Kern (12, 62) eine breite Basis haben und entlang ihren jeweiligen radialen Erstreckungen zusammenlaufen, um in einer einzigen gerundeten äußeren Kante zu enden, daß besagter von Finnen eingeschlossener Winkel eine untere Grenze von 72º und eine obere Grenze von 98º hat, und daß der Durchmesser des Kerns eine untere Grenze von einem Fünftel des Durchmessers des imaginären Kreises und eine obere Grenze von einem Drittel des Durchmessers des imaginären Kreises hat.

2. Ein Nagel gemäß Anspruch 1, bei dem besagter Nagel eine Zugfestigkeit von ungefähr 8,3x10&sup8; - 10x10&sup8; N/m² hat.

3. Ein Nagel gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei dem das Gewicht und die Menge des Materials, die verwendet wird, um besagten Nagel zu bilden, ungefähr eine Hälfte des Gewichts und der Menge des Materials ist, die verwendet wird, um einen Nagel vergleichbarer Größe zu bilden, der einen Schaft mit einem runden Querschnitt hat.

4. Ein Nagel gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei besagter Nagelschaft ein Oberflächengebiet hat, das größer als das Oberflächengebiet eines vergleichbaren Rundschaftnagels ist, wobei besagtes Oberflächengebiet ungefähr 17% größer ist als das Oberflächengebiet des besagten Rundschaftes, wenn besagter Zentralkern ungefähr ein Drittel des Durchmessers des besagten imaginären Kreises hat und besagtes Oberflächengebiet ungefähr 86% größer ist als besagtes Rundschaftoberflächengebiet, wenn besagter Zentralkern ungefähr ein Fünftel des Durchmessers des besagten imaginären Kreises hat.

5. Ein Nagel gemäß Anspruch 4, der weiterhin eine Vielzahl von in Längsrichtung mit einem Abstand angeordneten Widerhakenbauteilen (98) aufweist, die entlang der Erstreckung des besagten Schaftes ausgeformt sind, wobei jedes der besagten Widerhakenbauteile (98) bezüglich besagter Einbuchtung radial nach außen vorsteht, um eine Schulter auszubilden, die einem leichten Ausziehen des besagten Nagels aus einem Material widersteht, in das er getrieben ist.

6. Ein Nagel gemäß Anspruch 5, bei dem jedes der besagten Widerhakenbauteile (98) ein Paar radialer Armbauteile beinhaltet, die sich allmählich entlang ihrer jeweiligen radialen Erstreckungen mit ihren verbundenen Finnen vereinigen.

7. Ein Nagel gemäß Anspruch 6, bei dem jeder der besagten Armbauteile ein sich in Längsrichtung erstreckendes Teilstück hat, das sich in Längsrichtung entlang der Erstreckung des besagten Schafts erstreckt und bei dem sich jedes der besagten, sich in Längsrichtung erstreckenden Teilstücke des besagten Armbauteiles allmählich mit besagtem Schaft vereinigt.

8. Ein Nagel gemäß Anspruch 7, bei dem jede der besagten Schultern eine flache Wand aufweist, die rechtwinklig zu der Einbuchtung des besagten Schafts angeordnet ist.

9. Ein Nagel gemäß Anspruch 8, bei dem ein Winkel zwischen besagten Armbauteilen ungefähr 12º kleiner als besagter von Finnen eingeschlossener Winkel ist.