JP4714678B2 - 最適な弾力を有する固定部材を備える金属穿孔ファスナー - Google Patents

Description

本願は、同じ発明者によって２００２年１１月２８日に出願され、同じ代理人を有する、係属中のアメリカ合衆国特許出願、出願番号０９／７２４３３３の一部継続出願（CIP）である。
本発明は、一般に、ファスナー、より詳細には、ファスナーの本体部によって運ばれ、ファスナーの本体部内に提供された空間内に収納されるために適合された、最適な弾力を有する固定部材を備えた金属穿孔ファスナーに関する。

例えば、最上部の薄板状の非金属製造品を最下部の軽いゲージ金属板（１８ゲージ及びより薄い）へ、または、代わりに軽いゲージの金属製造品を軽いゲージ金属板へ、というような製造品を一緒に固定するためのファスナー形状は、ネジ付きファスナーによって一般に達成された。ネジの螺旋状デザインは、軽いゲージ金属板で最上部の薄板状の材料をしっかりと一緒に引き寄せることに成功した。さらに、螺旋状ネジのデザインは、産業にとって許容できる性能値を達成するための十分な引き抜き抵抗を提供した。しかしながら、螺旋状ネジのファスナーの取り付けは、時間を消費し、作業者を疲労させていることが証明された。これらの軽いゲージ金属を使っている産業は、螺旋状ネジのファスナーのグリップし、クランプする特徴を有する空気打ち付けシステムのスピードを備えたファスナーを必要とする。

釘のような製品（固くしたピン）は、より重いゲージ金属板（１６ゲージ及びより厚い）に製造品（最上部の材料を含んでいる）を付けるのに首尾よく使用された。

しかしながら、金属板が、軽いゲージ金属（１８ゲージ及びより薄い）か、一緒に結合された２つ以上の軽いゲージ金属（１８ゲージ及びより薄い）である場合、基板は、貫通及び締め付け工程が完了する前に、最上部の断片から押しのけられる（歪む）かもしれない。さらに、これらの金属の薄さは、そのようなものが現在の最新式のピンに摩擦ロック（friction-lock）を提供するためには不十分な材料がある状態を引き起こす。それらは、とげ、突出、逃げ溝、クロスハッチング（cross-hatching）または螺旋状ネジを組み込んでも、これら軽いゲージ材料に取り付けられた時、これらの硬くなったピンは引き抜き抵抗を欠く。さらに、それらは、軽いゲージ金属が貫通力によって押しのけられた時、歪みによって引き起こされたそれらの間のギャップを閉じるための基板と製造品とを一緒に引き合わせる能力を欠く。

Ｌ．Ｈ．フローラ（アメリカ合衆国特許第２，７４０，５０５号）によって、薄板の金属デッキに絶縁材を取り付けるためのバネ綱屋根釘の１つが開示される。この屋根釘は、絶縁層をクランプするために使用され、本体と同一素材から角に曲げられ、本体の切り抜き内側の中央舌、軽いゲージ金属のデッキを貫通する先端、及び頭が結合する。中央舌は、その水平面に沿って曲げられ、または変形される。この変形は、屋根釘が連続的なハンマー打撃によって打ち付けられる時、金属デッキの貫通された穴の内側の舌を動かすためのカム動作を引き起こすために使用される。舌は、穴の周縁エッジの反対側でそれに噛み合いながら穴を通して反対側の平面にはみ出て、そして、その結果、適所に釘をロックするためのこれら２つの先端によって作成されたくさびを頼る。このデザインについての主な問題は、穴の内側の舌の積極的な噛み合いが不足していることである。舌の水平なカム変形の平坦な半径領域に頼ることは失敗し、そして、引き抜き力に抵抗するための業界標準を満たす積極的なロックする手段を提供しない。そのようなものは、フローラによって認識され、彼の一部継続、アメリカ合衆国特許２，７５１，０５２号で言及される。

Ｌ．Ｈ．フローラ（アメリカ合衆国特許第２，７５１，０５２号）は、積極的なロックを提供するために金属デッキの下側に接触する舌の端に貫通した穴を通って完全に伸びる中心舌を備えることがなければ、フローラのアメリカ合衆国特許第２，７５０，５０５号と本質的に同じ構造を開示する。軽いゲージ金属デッキへ絶縁材をきつくクランプすることは、釘が側部の留め具によって定着するように予定された深さだけ進んだ時、頭の下に圧縮した状態から拡がっている比較的柔軟な多孔性で多少圧縮可能な絶縁材に依存する。金属デッキの下側で噛み合っている舌の端部は、引き抜き抵抗を改善するが、釘の構造は、実質的に非圧縮可能な材料、および製造公差と同様の異なる製造厚さの材料でのその使用を不可能にする。

ディマス（Dimas）（アメリカ合衆国特許第３，９８３，７７９号）は、フローラのデザインを含む先行技術の屋根釘の欠点を修正するためにデザインされた屋根釘を開示する。ディマスの屋根釘は、底部の軽いゲージ金属デッキの下部に噛み合う水平面に沿って変形させられる１以上の中子を備えるフローラのオリジナルデザインで大体は作られる。舌が通り抜ける案内溝を提供するために中子を導く突出は提供される。この案内溝は、貫通した穴を通り抜ける時に弱くされるか、または破壊されるようになる先行技術の舌、または中子の問題を解決する。先行技術の舌、または中子が弱められたか破壊された理由は、それらが本質的に弾力を有してなかったからである。壁または屋根（建物において一般的である）への横への運動または振動がある場合、中子の通過のための穴を拡大することによるフローラのディマス改良は、中子が来ることを失い、そして拡大された穴を通って戻る可能性を許容する。

金属板へ製造品を固定するためのファスナーは、クラウン部、基板を貫通しそこに開口を形成するために適合された傾斜部、及びクラウンと傾斜部との間に配置された少なくとも１つの内部空間を含み、厚さ寸法を有する細長い本体と、クラウンと傾斜部との間の細長い本体によって運ばれる前記本体よりも少し薄い厚さ寸法を有し、サイドエッジを有し、そして、貫通後に基板へ製造品をグリップ及びロックするために適合された少なくとも１つの固定部材とから構成され、固定部材は、内部空間に収容されるように適合され、縦軸を有し、固定部材は、貫通した穴の内側の基板に積極的なロックを確実にする前記本体から外側に伸びた前記サイドエッジを引き起こすために縦の（垂直）軸に関して変形される。

以下に、本発明にかかるいくつかの好ましい実施例は、図１乃至５の関連する図面に詳細に記述される。発明の追加実施例、特徴、及び／または利点は、続く記述から明らかになるか、または発明の実施によって突き止められるかもしれない。

図面は、図面と記述との両方の全体に渡る同様な特徴を示す同様な数字で測るべきではない。

以下の記述は、発明を実行するために現在考えられるベストモードを含んでいる。この記述は、限定感覚で取られるべきではないが、単に発明の一般原則を記述する目的で作られる。

図１にかわって、金属穿孔ファスナー１０は、多くの製造品（少なくともその１つは金属板である）を通してファスナー１０を進めるために適合された、適切に構成された電動工具（図示せず）からのインパクト（impact）の力を受け取るために適合された一方端でのクラウン（crown）部１４と、製造品を通して開口を形成するために適合された反対端での鋭い傾斜（または先端）とを有する一般に細長い金属本体１２を含む。クラウン部１４は、一般に図１及び２で示されるように、クラウン部１４のまわりの領域の最上部の製造品への石膏壁板、塗料または他の適した材料の結合を可能にするために開口１８を備える。

一般に、図１又は２で示されるように、細長い金属本体１２は、好ましくは、本体１２によって運ばれる弾力を有する固定部材またはタイン（tine）２２を収容するのに適合させた内部空間２０をやや中央に備える。一般に、図１で描かれるように、弾力を有するタイン２２は、縦軸２８を有する多少細長い構成（図１乃至３）である。本発明の一実施例においては、タイン２２は、第１自由端（図１）、及び金属本体１２に不可欠の、または一体的に形成された反対に配置された第２端（ベース（base））２６（図１）を有する捻り棒として形成される。

一般に、図１乃至３で示されるように、好ましくは、タイン２２は、縦軸２８のまわりで一般に螺旋形の構成に捻られる。タインのサイドエッジ２１，２３が製造品と基板に形成される開口を定義する表面と噛み合うように、そのような捻れは、タイン２２のサイドエッジを本体１２から外側にはみ出させる。即ち、それぞれロックする歯１１，１３，１５と１７，１９との間を図１で見られるように測定すると、タインの深さは、製造品に先端１６と本体１２によって形成された開口の幅よりも大きい。本発明の典型的な実施例では、螺旋状に捻られたタイン２２の自由端２４は、ベース２６に対して８０°から９０°に回される。例えば、“Ｖ”または“Ｕ”のエッジ、及び“Ｖ”または“Ｕ”の頂点が基板を貫いた開口を定義する表面と噛み合うのように、タイン２２は、縦軸２８に沿って、“Ｖ”形を混ぜ込まれる。片側のサイドエッジ（２１又は２３）は、該サイドエッジが本体１２の表面から外へ向かって伸びるように曲げられるか、あるいは両側のサイドエッジ（２１及び２３）がそのように曲げられる。そのような曲がりは、基板を貫いた開口を定義する表面にサイドエッジ２１及び／または２３が噛み合うようにする。片側または両側のサイドエッジがロックと固定する機能を達成するために開口を定義する表面と噛み合いさえすれば、縦軸についてのタイン２２の他の変形は達成される。これらの構成の各々は、ファスナーを生産するために使用された型押し工程の間に達成される。タイン２２は、型押しの金型の特定の構成に一般に依存する捻れ度合いを備えた型押しの金型を使用して螺旋状に捻られる。もし、そのような他のタインの姿勢が、本発明の本来の意図した目的に一致すれば、該他のタインの姿勢は利用される。本発明の意図された範囲から逸脱が全くなければ、他の製造法は使用される。

本発明の別の実施例によれば、タイン２２は、好ましくは多くの不可欠なサイドをグリップ及びロックする要素を備える。例えば、外側（縦軸２８から離れる方向）に突き出ている歯のようなグリップ及びロックする要素１１，１３及び１５は、タイン２２の第１サイドエッジ２１（図１）に配置され、１７と１９とは、タイン２２の第２サイドエッジ２３（図１）に配置され、それぞれ製造品貫通後に金属穿孔ファスナー１０のグリップ及びロックする行為を増すよう適合させた。それぞれ外側に突き出たグリップ及びロックする要素の配置と、グリップ及びロックする要素間の間隔は、異なるグリップ範囲条件と適合するように構成される。好ましくは、それぞれ外側に突き出たグリップ及びロックする要素の底面（傾斜部１６方向の表面）は、金属板の鋭い先端エッジで貫かれた（傾斜部１６によって）細長い穴／開口を通り過ぎるのを許容するために、縦軸２８（即ち、半径と交差する）の方へ向かって傾斜する。それぞれ外側に突き出るグリップ及びロックする要素の一番上の表面（クラウン部１４の下側に向く表面）は、一般に、それぞれの底面で鋭角を形成し、好ましくは、タイン２２に摩擦によるロック機能を提供するように形成される。

製造品の貫通中に、螺旋状に捻れたか、縦方向に変形したタイン２２は、縦軸２８と交差する垂直面に沿って部分的に変形される（ほどかれる）。タイン２２の外側に突き出るグリップ及びロックする要素の部分は、もはや貫通された製造品によって制御されない場合、弾力のためにタイン２２は、製造品の貫通した開口又穴を定義する内側表面に対して、貫通した開口の内部に配置されたタイン２２の一部を摩擦によって固定する縦軸２８に関し外側に突き出たグリップ及びロックする要素の最上部の表面の部分的な回転を引き起こす事前調整された螺旋状の姿勢へできるだけ巻き戻す。

当業者は、例えば、突出、ルーバー（louver）、歪み、あるいは本発明のファスナーを製造するために使用される型押し工程の間に形成された同種のもののように、他のグリップ及びロックする要素構成が使用されることを容易に認識する。さらに、グリップ及びロックする要素の配置は、タイン（図１の）の反対側サイドエッジに制約される。例えば、図１のタインは、突出、ルーバー、歪み、あるいは金属を貫通するようなファスナーのグリップ及びロックする能力を増強するために、タイン２２の外部の表面全体に関して実質的に配置された同種のものを組み込む。

弾力を最適化するために、タイン２２の相当な部分は、タイン２２に最適な弾力を与える厚さ（細長い金属本体１２の厚さに関連して測定されるタイン２２の厚さ）に薄くされる。即ち、一般に図３で示されるように、ＷＴ＜ＷＢ、ＷＢ（図３）は、細長い金属本体１２の厚さを参照する一方、ＷＴ（図３）は、固定しているタイン２２の弾力を有する（薄くなった）部分の厚さを参照する。あるいは、ファスナーの応用によってタイン２２の弾力性を増強するために、タイン２２のあらかじめ定義された比較的小さな部分は、細長い金属本体１２の厚さに比べて薄くされる。どちらの場合でも、一般に、図１及び２に示されるように、境界線２５ａ，２５ｂの後ろに配置されたタイン２２の部分として一般に定義されているタイン基部２６に、それぞれ、ライン２５ａのような境界線は、一般に、タイン２２の第１サイド２７のタイン２２の薄くなった部分の始まりをマークする。そして、２５ｂのような境界線は、一般に、タイン２２の第２サイド２９のタイン２２の薄くなった部分の始まりをマークする。タイン２２の部分が境界線２５ａ、２５ｂの直ぐ前に配置され、多少先細りした構成のものである。例えば、第２サイドエッジ２３の概して先細りにされた部分２３ａ（図３）を参照。タイン２２は、一般に、型押し金型の特定の構成に依存する薄くなる量を備えた次第に閉じられる一定間隔で配置された型押し金型の使用により、型押し工程の間に薄くされる。本発明の意図された範囲からの逸脱が全くなければ、他の製造法は使用される。タイン２２の厚さが本体１２のおよそ２分の１（１／２）である場合、本発明に係るファスナーの最高の成果が生み出されることが知られている。

本発明の典型的な実施例では、Ｃ１０４５バネ綱の適切な大きさのシートから作られた素材片は、約０．８ｍｍの本体厚さ（ＷＢ）、及び約０．４ｍｍのタイン厚さ（ＷＴ）を備える金属穿孔ファスナー（一般に、図１乃至３に示されたように）に型押しするために使用され、その後、形成されたファスナーの熱処理を行う。本発明の別の典型的な実施例では、Ｃ１０４５バネ綱の適切な大きさのシートから作られた素材片は、約１．０ｍｍの本体厚さ（ＷＢ）、及び約０．４ｍｍのタイン厚さ（ＷＴ）を備える金属穿孔ファスナー（一般に、図１乃至３に示されたように）に型押しするために使用され、その後、形成されたファスナーの熱処理を行う。本発明のさらに別の典型的な実施例では、Ｃ１０９０バネ綱の適切な大きさのシートから作られた素材片は、約１．０ｍｍの大体均一な本体厚さ（ＷＢ）を有する細長な金属本体と、一般に、図３で示されるように、タインの弾力性を増強するために、タイン厚さ（ＷＴ）が約０．９ｍｍから約０．４ｍｍの範囲で厚さの緩やかな減少を組み込んでいる不可欠なタインとを備える金属穿孔ファスナー（一般に、図１乃至３に示されたように）に型押しするために使用され、その後、形成されたファスナーの熱処理を行う。もし、そのような他の変化が、本発明の意図した精神と範囲から外れなければ、タインの弾力を最適化する目的のためのタイン厚さの減少の他の変化は可能である。

図４及び５にかわって、金属穿孔ファスナー３０は、複数の製造品（少なくとも１つは金属板である）を通してファスナー３０を推進するために適合させられ適切に構成された電動工具（図示せず）からの衝撃力を受け止めるために適合させられた一方端のクラウン部３４と、製造品を貫通して開口を形成するために適合させられた反対端の貫通傾斜（または先端）部３６とを有する一般に細長い金属本体３２を含む。クラウン部３４は、クラウン部３４のまわりの領域の一番上の製造品へ石膏壁板、塗料または他の適した材料の結合を可能にするために開口３８を備える。細長い金属本体３２は、好ましくは、一般に、図４及び５に示されるように、縦軸４８と、本発明の代替実施例に従って、本体３２に好ましくは不可欠である上部及び下部端（基部）４４，４６とをそれぞれ有するやや細長くした構成の弾力を有する固定部材またはタイン４２を収容するのに適合させた内部空間４０をやや中央に備える。

上で述べた目的のため、図４及び５で一般に示されるように、タイン４２は、縦軸４８のまわりで、一般に螺旋形状の構成に捻られる（または、そうでなければ上述のように変形される）。タイン４２（図４及び５）は、例えば、図４のタイン連結区域５２に対応する内部空間２０のアッパー（クラウン部１４近傍の）エッジで金属本体１２（図１）に連結されることができるまでタイン２２（図１）の自由（支持されていない）第１端が伸びて捻れることによって形成される。そのような構成では、金属穿孔ファスナーの製造の間に、それが内部空間のアッパーエッジに連結される前に、平らなタイン片（ファスナーの本体の反対側端で単一構造である）の自由（支持されていない）端は、縦軸のまわりに約１８０°捻られなければならない。連結は、２つの部品を一緒にクリンピングまたはスエージ処理などの様々な方法で達成される。

本発明の別の実施例に従って、タイン４２は、多数の必須の側部のグリップし、ロックする要素を供給される。例えば、タイン４２の第１サイドエッジ（図４）に配置された外側に突き出た歯状のグリップし、ロックする要素（歯）３１，３３及び３５と、タイン４２の第２サイドエッジ４３（図４）に配置された３７，３９とは、それぞれ、製造品を貫通した後、金属穿孔ファスナー３０のグリップし、ロックする行動を増強するよう適合する。これらの要素は、図１乃至３で示されるファスナーの上記の連結で記述したのと同様の要素と同じ態様で機能する。

タイン２２の場合がそうであったように、タイン４２の相当な部分は、タイン４２に最適な弾力を与える厚さに薄くされる（細長い金属本体の厚さに関連して測定されるタイン４２の厚さ）。即ち、一般に図４で示されるように、Ｗ’Ｔ＜Ｗ’Ｂ、Ｗ’Ｂ（図４）は、細長い金属本体３２の厚さを参照する一方、Ｗ’Ｔ（図４）は、固定している弾力（薄くなった）部分の厚さを参照する。

タイン４２は、型押しの金型の特定の構成に一般に依存する薄くする量を備えた型押しの金型を使用することによってファスナーの製造中に薄くされる。本発明の意図された範囲から逸脱が全くなければ、他の製造法は使用される。

タイン４２の厚さが本体３２のおよそ２分の１（１／２）である場合、図４及び５で示された実施例のファスナーの最高の成果が生み出されることが知られている。図１乃至３で示されるファスナーに関して上述された材料と厚さの特定の例は、ファスナー３０に等しく適用される。

上述の新しい金属穿孔ファスナー３０は、ハリケーン、竜巻、地震、または他の同様のもののような厳しい天候の下で、多くの製造品を一緒に、効果的に固定するために、かなり適している。

当業者は、もし、そのような他のコンポーネント及び／または構成が、本発明の意図した目的及び範囲から逸脱していなければ、他のコンポーネント及び／または構成が、上述の実施例の中で利用されるかもしれないと認識する。

本発明は、１つ以上の典型的な実施例に関して詳細に記述されているが、様々な変更と変化が発明の精神または範囲を逸脱することなく本発明でなされることはさらに認識されるべきである。この点では、発明の実施が上記に記述された応用に制限されないことに注意することは重要である。他の多くの応用及び／または変更は、当業者達に明白になる。

１つの実施例の一部として図示または記述される特徴が他の実施例で使用されることは、当業者によって認識される。従って、添えられた特許請求の範囲とそれらの等価物の範囲内である限り、本発明がそのような変更、実施例及び変化を全てカバーすることは意図した。

図１は、本発明の１つの実施例に従う弾力を有する固定部材を備えている金属穿孔ファスナーの斜視図である。 図２は、図１の金属穿孔ファスナーの背面斜視図である。 図３は、図２の部分線３−３に沿った断面図である。 図４は、本発明の他実施例に従う弾力を有する固定部材を備えている金属穿孔ファスナーの前面斜視図である。 図５は、図４の金属穿孔ファスナーの背面斜視図である。

符号の説明

１０…金属穿孔ファスナー、１２…金属本体、１４…クラウン部、１６…先端、１８…開口、２０…内部空間、２１…サイドエッジ、２２…タイン、２３…サイドエッジ、２５ａ，２５ｂ…境界線、２８…縦軸

Claims (6)

1. 複数の製造品を一緒に固定するためのファスナーであって、前記ファスナーは、
   （ａ）クラウン部、製造品を貫通するために適合させた傾斜部、及び前記クラウンと前記傾斜部との間に配置された少なくとも１つの内部空間を含む細長い本体であって、厚さ寸法を有する前記細長い本体と、
   （ｂ）前記クラウンと前記傾斜部の間で前記細長い本体によって運ばれ、貫通後、製造品を一緒に把持及び固定するために適合される少なくとも１つの固定部材であって、
   前記少なくとも１つの固定部材は、前記少なくとも１つの内部空間に収納されるように適合され、そして縦軸を有し、
   前記少なくとも１つの固定部材は、前記縦軸に関して変形されており、
   前記少なくとも１つの変形した固定部材は、前記少なくとも１つの固定部材の弾力を最適化するために前記細長い本体の前記厚さ寸法に対して薄くされている部分を有し、
   前記固定部材の薄くなった部分は、固定部材の長さの大部分に沿って延設されることを特徴とする前記固定部材とを備えるファスナー。
2. 前記固定部材の第一端部は、前記細長い本体と一体に形成され、前記細長い本体と固定部材の薄くなった部分との間の厚さが徐々に減少するテーパー部を備える請求項１に記載のファスナー。
3. 前記少なくとも１つの固定部材の少なくとも１面における少なくとも１本の境界線は、前記薄くなった部分の始まりに付される請求項２に記載のファスナー。
4. 前記テーパー部は、前記少なくとも１本の境界線の直前に配置されている請求項３に記載のファスナー。
5. 前記薄くなった部分は、前記細長い本体の前記厚さの寸法に対して、ほぼ１／２倍で薄くされる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のファスナー。
6. 前記薄くなった部分は、前記細長い本体の前記厚さの寸法に対して、ほぼ２／５倍で薄くされる請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のファスナー。

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