(57)【要約】  釘（１０）が、釘を形成するために必要な材料の量を低減し、かつ、釘の保持力を高めると共に、釘の降伏曲げ強度その他の重要な特性への影響を最小限にとどめるように形成された複数の溝（１４）を有している。該釘は、釘の脱離抵抗に重大な影響を与えないように、深さ十分に大きな直径の完全な丸形の頭部（１１）を形成可能とするシャンク（１２）の断面形状を維持する比較的多数の比較的浅い溝を有している。こうした釘の種々の実施形態が開示される。第１の実施形態では前記溝は半円形でシャンクの外周面に均等かつ対称に配設されている。第２の実施形態では、複数の溝の各々のタンジェントポイント（コーナ部）の一方に突出部が形成される。第３の実施形態では、複数の溝の各々のタンジェントポイントの各々に突出部が形成される。他の実施形態では、前記溝は、シャンクの外周面に不均一かつ非対称に配置することができる。前記溝は、非半円形とすることができ、また、前記溝は複数の変形部を有することができる。
2010518337.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭部と、
尖端と、
頭部から尖端まで延設され、外周面および長手の中心軸線を有したシャンクと、
前記シャンクに形成され、かつ、前記シャンクの長手の中心軸線に沿って長手方向に延びる複数の溝とを具備した釘であって、
前記複数の溝が、釘を形成するために必要な材料の量を低減すると共に、釘の降伏曲げ強度への影響を最小限にするように形成されている釘。
【請求項２】
前記溝が前記シャンクの外周面に均等に配設されている請求項１に記載の釘。
【請求項３】
前記溝が前記シャンクの外周面に非対称に配設されている請求項１に記載の釘。
【請求項４】
前記溝が、釘の前記頭部と前記尖端との間で前記シャンクの長手の中心軸線に沿って延在する請求項１に記載の釘。
【請求項５】
前記溝が半円形である請求項１に記載の釘。
【請求項６】
前記頭部が丸形である請求項１に記載の釘。
【請求項７】
前記複数の溝が互いに実質的に同一である請求項１に記載の釘。
【請求項８】
１８０°の位置に２つの前記溝が配置されていない請求項３に記載の釘。
【請求項９】
前記釘が、更に、前記シャンクの外周面に配設され前記シャンクから外方へ突出した複数の突出部を具備する請求項１に記載の釘。
【請求項１０】
前記突出部が半円形である請求項９に記載の釘。
【請求項１１】
少なくとも１つの前記突出部が前記複数の溝の各々の間に配設されている請求項９に記載の釘。
【請求項１２】
前記突出部の各々は、前記溝のタンジェントポイントに配設されている請求項９に記載の釘。
【請求項１３】
熱処理した請求項１に記載の釘。
【請求項１４】
釘を形成するために必要な材料の量が、同等の溝なし釘に対して約６％低減される請求項１に記載の釘。
【請求項１５】
降伏曲げ強度が、同等の溝なし釘に対して約３％低減される請求項１に記載の釘。
【請求項１６】
前記溝が円滑な表面を有している請求項１に記載の釘。
【請求項１７】
前記溝が非円滑な表面を有している請求項１に記載の釘。
【請求項１８】
頭部と、
尖端と、
頭部から尖端まで延設され、外周面および長手の中心軸線を有したシャンクと、
前記シャンクに形成され、かつ、前記シャンクの長手の中心軸線に沿って長手方向に延びる複数の溝とを具備した釘であって、
前記複数の溝は、該釘の断面積が同等の溝なし釘の断面積よりも約６％小さくなるように形成されている釘。
【請求項１９】
降伏曲げ強度が、同等の溝なし釘に対して約３％低減される請求項１８に記載の釘。
【請求項２０】
前記各溝は底を有しており、該底は、互いに直径を挟んで反対側に配置されていない請求項１８に記載の釘。
【請求項２１】
前記溝が、前記シャンクの周方向に等間隔に配置されている請求項１８に記載の釘。
【請求項２２】
前記溝の本数が奇数である請求項１８に記載の釘。
【請求項２３】
頭部と、
尖端と、
頭部から尖端まで延設され、外周面および長手の中心軸線を有したシャンクと、
前記シャンクに形成され、かつ、前記シャンクの長手の中心軸線に沿って長手方向に延びる複数の溝とを具備した釘であって、前記複数の溝が、釘を形成するために必要な材料の量を低減し、釘の保持力を高め、かつ、釘の降伏曲げ強度への影響を最小限にするように形成されている釘を形成する方法において、
ワイヤを準備し、
外方へ突出した突起部を有した一対のローラーを有したワイヤ成形機械を準備し、
前記ワイヤを前記一対のローラーに挿通して、前記突起部によって前記溝を形成し、
前記ワイヤを所望長さに切断し、
前記釘の前記頭部、前記シャンクおよび前記尖端を形成することを含んで成る釘を形成する方法。
【請求項２４】
前記ローラーの突起部は不連続である請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
釘を形成する方法において、
ワイヤを準備し
前記ワイヤに周方向に離間した長手方向の変形を形成し、該ワイヤの断面積を約６％低減し、
前記ワイヤを所望長さに切断し、
前記釘の前記頭部、前記シャンクおよび前記尖端を形成することを含み、
変形させていない釘に比べて釘の曲げ強度への影響が僅かであるようにした釘を形成する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は締結具に関し、特に、釘の降伏曲げ強度その他の重要な特性への影響を最小限としながら、釘を形成するために必要な材料の量を低減し、かつ、釘の保持力を高めた複数の溝をシャンクに形成した釘に関する。
【背景技術】
【０００２】
丸釘（円柱状のシャンクを有した釘）が数百年製造されている。丸釘が最も作り易い釘であるだけでなく、丸釘は、対称形状を有しているので、その最も多い用途である木材へ打ち込んだとき、あらゆる方向へ均一な予測可能な特定を示す。こうした特性には保持力や降伏曲げ強度が含まれる。
【０００３】
保持力または引抜き強度は、軸力（釘のシャンクに平行な荷重）に対する釘の抵抗力である。保持力は、釘を打ち込んだ基体からの引抜きに対する該釘の抵抗力であるのみならず、「脱離」に対する釘の抵抗力である。脱離は、釘の頭部が基体に取付けた構造要素を通して引抜かれるときに生じる。降伏曲げ強度は、曲げ（釘のシャンクに垂直な荷重）釘の抵抗力である。
【０００４】
殆どの丸釘は鋼製である。釘の全製造コストの７０−８０％は、釘を製造するために使用する素材に基づいている。釘を製造するために使用される鉄鋼その他の材料コストは高騰し続けているので、保持力や降伏曲げ強度のような釘の望ましい物理的特性に重大な悪影響を与えることなく、少ない材料で釘を作ることによって、製造コストを最小化することが望まれている。更に、こうした材料の削減が、十分に高い脱離抵抗を維持するために用いられる完全な丸形の頭部のような釘頭部の形状に影響しないことが望ましい。
【０００５】
保持力を高めるために釘のシャンク形状を変えた従来技術がある。例えば、ライストナー等(Leistner et al.)に付与された米国特許第５１４３５０１号「溝つき釘およびストリップ」には、シャンクに沿って複数の溝が形成された釘が開示されている。前記溝の形状および本数を変更した幾つかの実施形態が開示されている。同様に、ポチェック(Potucek)に付与された米国特許第４７５５０９１号「星形締結具」および米国特許第４８１５９１０号「釘ストリップ」には、星形のシャンクを有した釘が開示されている。
【０００６】
既述したように、高い脱離抵抗を与えるためには、完全な丸形の頭部を有した釘が望ましい。更に、大きな完全な丸形の頭部の釘は一層高い脱離抵抗を有している。ラット等(Lat et al.)に付与された米国特許第５７４１１０４号「溝付きシャンクを有した鋼製締結具」およびスットジュニア(Sutt, Jr.)に付与された米国特許第６７５８０１８号「保持力を高めるため拡大した頭部を有したシージング用動力駆動式釘および方法」に丸形頭部を大きくした釘の例が開示されている。
【０００７】
開示された従来のシャンクデザインは、釘の保持力を高めることを目的としているが、こうした従来の釘は、溝なし釘と同等の全ての方向への降伏曲げ強度その他の重要な特性を備えていない。更に、従来技術によるデザインは、比較的少数の、かつ、シャンク内に深く侵入した比較的大きな溝を用いているので、こうした従来の釘の頭部の形状およびサイズが限定されてしまう。シャンクに形成された前記溝がシャンク本体内に深く入り過ぎると、シャンクの形状は、釘が、完全な丸形の頭部または望ましい脱離抵抗を与えるのに十分なサイズの頭部を持つことができない形状となってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５１４３５０１号明細書
【特許文献２】米国特許第４７５５０９１号明細書
【特許文献３】米国特許第４８１５９１０号明細書
【特許文献４】米国特許第５７４１１０４号明細書
【特許文献５】米国特許第６７５８０１８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、釘を形成するために必要な材料の量を低減すると共に、保持力を高め、かつ、釘の降伏曲げ強度への影響を最小限にとどめるようにした釘に対する必要性がある。望ましくは、こうした釘は、シャンクの外周面に比較的多数比較的浅い溝が配設されている。更に望ましくは、前記溝は、釘が完全な丸形の頭部を持てなくなるようにシャンクの形状を変更しない。更に望ましくは、前記溝は、釘の保持力を高める変形部を備えるように形成される。最も望ましくは、前記溝は、シャンクから外方へ突出した突出部と組み合わせられ、釘の慣性モーメントを高め、そして保持力および釘の降伏曲げ強度を更に高めるようにする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、釘の降伏曲げ強度その他の重要な特性への影響を最小限にしながら、釘を形成するために必要な材料の量を（溝なしシャンクを有した従来の釘と比較して）低減するように形成された比較的多数の比較的浅い溝を備えたシャンクを有した釘に関する。更に、前記比較的多数の比較的浅い溝によって、脱離抵抗に重大な影響を与えない十分に大きな直径の望ましい完全に丸い頭部が形成可能となる。
【００１１】
好ましくは、前記溝は、釘の頭部から尖端まで、前記シャンクの長手の中心軸線に沿って延在している。然しながら、前記溝は、途切れていたり、或いは、釘の頭部から前記尖端へ至る全長に亘って延在していなくともよい。
【００１２】
こうした釘の種々の実施形態が開示される。１つの実施形態では、前記溝は半円形であり、偶数本の前記溝がシャンクの外周面に対称に配置される。第２の実施形態では、半円形の溝の一方のタンジェントポイント（コーナ部）に突出部が形成されている。第３の実施形態では、半円形の溝の各タンジェントポイントに突出部が形成されている。
【００１３】
前記溝を前記釘に形成することによって、釘が伸長し、溝なしの従来の丸釘と比較して６％のオーダーで釘の重量が低減される。然しながら、釘の降伏曲げ強度の低下は、溝なしの従来の丸釘と比較して約３％に過ぎない。
【００１４】
更に、前記溝によってシャンクの表面積が増加し、釘と該釘が打ち込まれた基体との間の接触面積が増加する。こうした接触面積に増加によって釘の引抜き強度が高まる。
【００１５】
更に、前記溝をシャンクに形成することによって、シャンクの外表面と前記溝との間の好転で加工硬化効果を奏する。この局所的な加工硬化効果によって釘の降伏曲げ強度が有利に高まり、従来の溝なし丸釘と比較して、溝の形成に関連した材料の低減が、釘の降伏曲げ強度へ重大な影響を与えない。
【００１６】
同様に、本発明の第２と第３の実施形態における突出部の形成によって、シャンクの表面積が（本発明の釘の第１の実施形態と比較して更に）増加し、釘と該釘を打ち込んだ基体との間の接触面積が更に増加する。接触面積が増加すると、更に、釘の引抜き強度が高くなる。更に、突出部を形成することによって材料が釘の外縁方向へ移動し、釘の慣性モーメントが高くなり、その結果、降伏曲げ強度が高くなる。
【００１７】
シャンクに前記突起部を形成することによって、前記溝のタンジェントポイントで、更に局所的な加工硬化効果を奏し、釘の降伏曲げ強度が更に高まる。釘を形成するために用いられる鉄鋼の化学を高めたり、釘を形成する間に鉄鋼を熱処理することによって、更に降伏曲げ強度が高くなる。
【００１８】
奇数本の溝をシャンクの外周面に非対称に配置した実施形態もある。こうした実施形態では、溝の中央部に直角に作用する曲げ力或いは剪断力は、シャンクの反対側においてシャンクの溝なし部分によって抵抗される。こうした抵抗力によって釘の降伏曲げ強度が更に高まる。
【００１９】
従来の溝なし構成と比較して、シャンクから除去される材料が最大化され、かつ、完全な丸形の頭部が望ましく使用可能となるので、半円形の溝が望ましいが、前記溝は他の形状に形成することもできよう、例えば、１つの実施形態では、前記溝は、釘の中心部近傍まで材料の除去を更に最適する、切頭角錐形状に形成される。他の実施形態では、前記溝はＶ字形の形状に形成することもできよう。
【００２０】
更に、釘の引抜き強度および降伏曲げ強度を高める複数の変形部を前記溝に形成してもよい。こうした変形部は、複数の筋、複数のセレーション、複数のプラスチックビードの埋設その他のタイプの変形部とすることができよう。
【００２１】
該溝の形態は、基体内への締結具の打ち込みを容易にする。締結具にコーティングを施し、締結具の打ち込みに必要な力を低減すると共に、該締結具の保持力を高めるようにできる。
【００２２】
本発明の他の特徴および利点は、後述する詳細な説明、添付図面および特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態による釘のシャンク断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態による釘のシャンク断面図である。
【図３】本発明の第３の実施形態による釘のシャンク断面図である。
【図４】図１の釘の側面図である。
【図５】本発明の代替実施形態による釘のシャンク断面図である。
【図６】本発明の代替実施形態による釘のシャンク断面図である。
【図７】図１の釘の代替実施形態の側面図である。
【図８】図１の釘の代替実施形態の側面図である。
【図９】本発明の代替実施形態の釘の拡大部分側面図であり、変形部分を有した溝を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
添付図面を参照して後述する詳細な説明から、この技術分野の当業者には、本発明の利益および利点が一層容易に明らかとなろう。
【００２５】
以下、種々の実施形態によって本発明を説明するが、本開示は、本発明の例示であって、本発明を図示する特徴の実施形態に限定する趣旨ではないとの前提で、幾つかの好ましい実施形態を説明する。
【００２６】
更に、本明細書の当該項目、すなわち発明の詳細な説明は、米国特許庁の要求に関連しており、ここに開示の主題を限定する趣旨ではない。
【００２７】
本発明は、比較的多数の比較的浅い溝が形成されたシャンクを有した釘に関連する。前記溝は、釘の降伏曲げ強度その他の重要な特性への影響を最小限にしながら、釘を形成するために必要な材料の量（従来の溝なし釘と比較して）を低減すると共に、釘の保持力を高める。更に、比較的多数の比較的浅い溝によって、釘の脱離抵抗に大きな影響を与えることなく、十分に大きな直径の望ましい完全に丸い頭部を形成可能となる。更に、溝つきの形態とすることによって、基体への締結具の打ち込みが容易になる。基体に締結具を打ち込むために必要な力が小さいことに関連しているという点において、このことは、コードレス工具を用いる場合や、空圧式工具を用いる場合に特に重要である。これによって、一層小型の工具が使用可能になったり、或いは、バッテリー動力式コードレス工具の一回の充電で一層多数の締結具を打ち込むことが可能となろう。
【００２８】
図４に示すように、本発明の第１の実施形態の釘１０は、頭部１１、細長いシャンク１２、および、尖端１３を含んでいる。頭部１１は、好ましくは、丸形で、図示するようにシャンク１２に対して中心位置決めされ、或いは、シャンク１２に対してオフセット配置されている。然しながら、頭部１１は、他の形状、形態とすることができよう。
【００２９】
シャンク１２は、概ね円柱状を呈し、頭部１１から尖端１３へ延びている。尖端１３は、釘１０の底部に形成されており、木材のような基体内に釘１０を容易に進入させるように形成された尖った先端を有している。図４に示す一般的な釘デザインは、本発明の実施形態の各釘の基本となっている。
【００３０】
図１、４に示すように、本発明の第１の実施形態の釘１０は、複数の溝１４を有している。好ましくは、溝１４は、釘１０の頭部１１から尖端１３へ、シャンク１２の長手の中心軸線に沿って長手方向に延設されている。然しながら、釘１０の幾つかの実施形態では、溝１４は、途切れていたり、或いは、頭部１１から尖端１３までのシャンク１２の全長に亘って延設されていなくともよい。
【００３１】
例えば、１つの代替実施形態では、図７に示すように、溝１４は、釘７０の頭部１１までの全長に亘ってシャンク１２に沿って延設されていない。本実施形態では、頭部１１の直下のシャンク１２の上端部分７１には溝が形成されていない。
【００３２】
比較的少数で比較的大きな複数の溝がシャンク内へ深く膨出している従来の釘デザインとは異なり、本発明の釘１０は、シャンク１２内へ深く膨出していない、比較的多数の比較的浅い溝１４を有している。
【００３３】
溝１４によって、釘から十分な量の材料で、かつ、頭部１１の望ましい形状およびサイズが維持不能となるくらいに多くはない材料が除去され、重量が著しく低減する（６％、場合によっては１０％のオーダー）。つまり、溝１４の形態は、釘１０の脱離抵抗に著しく影響しない十分に大きな直径の完全な丸形のヘッド１０を十分に支持できるシャンク１２の断面形状を許容する。
【００３４】
図１に示すように、第１の実施形態において溝１４は、完全な半円形を呈している（つまり、１８０°より小さな円弧状に形成された従来の溝デザインと比較して、各溝１４は１８０°の半円形を有している）。溝１４の半円形状は、従来の釘デザインと比較して、シャンク１２から除去される材料を最大化すると共に、こうした頭部を支持可能なシャンク１２の断面形を維持することによって、完全な丸形の頭部を望ましく利用可能となるので好ましい。既述したように、完全な丸形の頭部は有利である。と言うのは、高い脱離抵抗を与えるからである（然しながら、他の頭部形状および形態も利用することができよう）。溝の本数を最小とし、かつ、溝の深さを浅くすることによって、釘は、完全な丸形の頭部を望ましく備えることが可能となろう。６本以上の溝でも略完全に丸い頭部を供えることができることが分かった。
【００３５】
然しながら、本発明の幾つかの実施形態では、「刻み目のある」溝のような他の非半円形の溝形態を用いることが有利となろう。例えば、図５に示すように、本発明の代替実施形態において、釘５０は、切頭角錐形に形成された複数の溝１４を含んでいる。こうした形態によって、釘５０の中心部近傍まで材料の除去を更に最適化可能となる。比較として、図５では、溝１４は、本発明の第１の実施形態による例示的な半円形の溝５１の位置に対して示されている。この本発明の代替実施形態において溝１４を形成することによって、半円形の溝と比較して材料と重量が同等に低減される。
【００３６】
本発明の他の代替実施形態では、図６に示すように、釘６０は、Ｖ字形に形成された複数の溝１４を含んでいる。比較として、図６では、溝１４は、本発明の第１の実施形態による例示的な半円形の溝６１の位置に対して示されている。この本発明の代替実施形態において溝１４を形成することによって、半円形の溝と比較して実質的に少ない量の材料と重量が低減される。
【００３７】
図４に示すように、偶数本（この例示的実施形態では１０本）の溝１４をシャンク１２の外周面に均等かつ対称に配設することができよう。こうした形態によって、釘の特性は全ての方向に均一となる。
【００３８】
然しながら、釘１０の幾つかの実施形態では、奇数本の溝１４をシャンク１２の外周面に非対称に配設してもよい。例えば、図８に示すように、釘８０には、奇数本の（この例示的実施形態では５本）溝がシャンク１２の外周囲に非対称に配置されている。本実施形態では、各溝１４におけるシャンク１２の直径は、１本の溝１４の深さよりも大きな寸法を以って小さくなることはない。
【００３９】
更に、あらゆる曲げ力や剪断力が特定の溝１４の中央部分に直角に作用しても、シャンク１２の溝なし部分によってシャンク１２は、その両側で抵抗する。こうした抵抗によって釘１０の降伏曲げ強度が高まる。奇数本の溝を備えた該実施形態では、前記溝の各々は底点（溝の最下点）を有しており、底点同士は、互いに直径を挟んで反対側に配置されていない。これによって、釘のシャンクが細くなり過ぎることが防止され、また降伏曲げ強度および剪断強度が高くなる。
【００４０】
本発明の第１の実施形態における釘１０の例示的実施形態では、図１、４に示すように、釘１０のシャンク１２の直径は、3.2766mm(0.129inch)つまり一般的な釘のサイズである。この例示的実施形態では、全部で１０本の溝１４がシャンク１２の外周面に配設されており、各溝１４は、0.1778mm(0.007inch)の半径（深さ）と、0.3556mm(0.014inch)の直径（幅）とを有している。溝１４は、シャンク１２の外周面に均等かつ対称に配設されており、0.66802mm(0.0263inch)の距離を以って互いに離間している。本発明の目的からは、比較的多数（１０本）の比較的浅い(0.1778mm(0.007inch))溝を用いることによって、シャンク１２は、十分に大きな直径の完全な丸形の頭部を釘１０に形成できるような形態を維持する。複数の溝を配設することの他の利点は、特に、釘の化学が増加するので、多数の部位で強度を高める加工硬化を生じる点である。
【００４１】
既述の実施形態は、可能性ある多くの実施形態の１つであり単なる一例であることは理解されよう。また、本発明の他の実施形態では、シャンク１２の直径、望ましい材料と重量の削減、および、望ましい引抜き強度および降伏曲げ強度のような釘１０の望ましい物理的特性によって、溝１４の本数、溝１４の深さおよび直径、溝１４間の距離を変更することができよう。
【００４２】
例示として、溝１４の本数は、3.2766mm(0.129inch)のシャンク直径の釘について、約４から約１６の間で変更することができよう。溝の本数の該変更範囲は、釘１０のシャンク直径に依存しており、こうした溝の本数の該変更範囲の全ては、本発明の範囲に包含されることは理解されよう。
【００４３】
既述したように、溝１４によってシャンク１２の表面積が増加し、これによって、（例えば、溝なしシャンクを有した釘と比較して）釘１０と、該釘を打ち込んだ基体との間の接触面積が増加する。こうした接触面積の増加によって、釘の引抜き強度が増加する。更に、溝１４をシャンク１２に形成することによって、シャンク１２の外周と溝１４との交点（タンジェントポイント）において、局所的な加工硬化効果が生じる。図１には２つのタンジェントポイント１５が例示されている。然しながら、釘または前記溝内にコーティング（例えば接着剤）を適用することによっても引抜き強度が高まることは理解されよう。
【００４４】
タンジェントポイント１５における局所的な加工硬化効果によって、釘１０降伏曲げ強度が有利に高くなり、溝１４の形成に伴う材料除去は、溝なし丸シャンクの従来の釘と比較して、釘１０全降伏曲げ強度に重大な影響を与えない。更に、溝１４は比較的小さくまた浅いので、溝１４による局所的な加工硬化効果は、また、丸形頭部を釘に形成可能とする延性の維持を補助する。
【００４５】
本発明の第１の実施形態の原理を用いて形成されたサンプル釘を低炭素鋼で形成した。このサンプル釘は、3.2766mm(0.129inch)のシャンク直径を有している。該サンプル釘は、シャンクの外周面に１０本の完全な半円形の溝が配設されている。各溝は、0.1778mm(0.007inch)の半径と0.3556mm(0.014inch)の直径（幅）とを有している。前記溝は、シャンクの外周面に均等かつ対称に配設されており、また、0.66802mm(0.0263inch)の距離を以って互いに離間している。サンプル釘を、直径3.2766mm(0.129inch)の溝なし丸シャンクを有した従来の標準的釘に対して比較試験、分析を行った。
【００４６】
サンプル釘に前記溝を形成することによって、従来の溝なし釘の重量と比較してサンプル釘は、６％重量が低減した。比較のため、同じ深さのＶ字形の溝では、釘の重量低減は、溝の角度によって、１％〜３％より少なかった。こうして、半円形の溝を用いることによって、Ｖ字形の溝と比較して、著しく重量が低減する。
【００４７】
サンプル釘は、従来の溝なし釘よりも６％軽いが、該サンプル釘の降伏曲げ強度は、従来の釘の降伏曲げ強度に比較して、３％の低減にとどまる。降伏曲げ強度の比較的小さな低下は、サンプル釘の大きな重量低減によって埋め合わせられる。釘を形成するために用いられる鉄鋼の化学または釘を形成する間の鉄鋼の熱処理を調節することによって、サンプル釘の降伏曲げ強度を従来の丸釘の降伏曲げ強度に近いレベルまたは一層高いレベルまで引き上げることができよう。
【００４８】
本発明の釘の幾つかの実施形態では、変形部によって溝１４を形成し、釘の引抜き強度および降伏曲げ強度を更に高めることができよう。こうした変形部は、溝１４に非円滑表面を形成する、複数の筋、複数のセレーション、複数のプラスチックビードの埋設その他のタイプの変形部を含むことができよう。然しながら、高い降伏強度を達成可能とする程度に十分に小さくする。図９に変形部の例示的実施形態を示す。
【００４９】
図９において、釘９０は、シャンク１２に沿って形成された溝１４含んでいる。溝１４内には、複数の筋９１が形成されている。筋９１は、シャンク１２の表面積を増加する作用をなし、以って、釘９０と、該釘９０を打ち込んだ基体との間の接触面積を増加させる。接触面積が増加すると、釘９０の引抜き強度が更に増加する。シャンクの表面積を増加させ、かつ、高い降伏強度を達成可能とする程度に十分に小さな如何なるタイプの変形部を溝内に形成することができ、そうした変形部は全て本発明の範囲に包含される。
【００５０】
図２に示すように、本発明の第２の実施形態における釘２０は、第１の実施形態の釘１０と同様の複数の溝１４を具備して形成されている。溝１４は、シャンク１２の長手の中心軸線に沿って釘２０頭部から尖端まで延設されている。然しながら、釘２０の幾つかの実施形態では、溝１４は、（第１の実施形態の釘１０に関して既述したように）途中で途切れていたり、或いは、頭部１１から尖端１３まで延在していなくともよい。溝１４は、好ましくは、完全な半円形を呈し、かつ、シャンク１２の外周面に均等かつ対称に配設されている。然しながら、既述した理由から、溝１４は、第１の実施形態と同様に、シャンク１２の外周面に非対称に配置してもよい。
【００５１】
本発明の第１の実施形態の釘１０とは異なり、釘２０はシャンク１２の外周面に形成され同外周面から外方へ突出した複数の突出部１６を含んでいる。好ましい実施形態では、突出部１６は、完全な半円形を有し、各溝１４のタンジェントポイント１５（図２に２つのタンジェントポイント１５が図示されている）の一方と一体をなすように形成されている。こうして、各溝１４の間に１つの突出部１６が配設される。
【００５２】
釘２０の例示的実施形態では、釘２０のシャンク１２の直径が3.2766mm(0.129inch)の場合、全部で１０本の溝１４がシャンク１２の外周面に配設される。各溝１４は、0.1778mm(0.007inch)の半径と0.3556mm(0.014inch)の直径（幅）とを有している。該例示的実施形態では、溝１４は、シャンク１２の外周面に均等かつ対称に配設され、0.66802mm(0.0263inch)の距離の距離を以って互いに離間している。突出部１６は、0.127mm(0.005inch)の半径と0.254mm(0.010inch)の直径とを有してる。
【００５３】
図３に示すように、本発明の第３の実施形態において釘３０は、第１の実施形態の釘１０および第２の実施形態の釘２０と同様の複数の溝１４を備えて形成されている。溝１４は、シャンク１２の長手の中心軸線に沿って釘３０の頭部から尖端まで延設されている。然しながら、釘３０の幾つかの実施形態では、溝１４は、（釘１０に関して既述したように）途中で途切れていたり、或いは、頭部１１から尖端１３まで延在していなくともよい。溝１４は、好ましくは、完全な半円形を呈し、かつ、シャンク１２の外周面に均等かつ対称に配設されている。然しながら、既述した理由から、溝１４は、第１と第２のの実施形態と同様に、シャンク１２の外周面に非対称に配置してもよい。
【００５４】
釘３０は、更に、シャンク１２の外周面に形成され同外周面から外方へ突出した複数の突出部１６を含んでいる。好ましい実施形態では、突出部１６は、完全な半円形を有し、各溝１４の各タンジェントポイント１５（図２に２つのタンジェントポイント１５が図示されている）と一体をなすように形成されている。こうして、各溝１４の間に２つの突出部１６が配設される。
【００５５】
釘３０の例示的実施形態では、釘３０のシャンク１２の直径が3.2766mm(0.129inch)の場合、全部で１０本の溝１４がシャンク１２の外周面に配設される。各溝１４は、0.1778mm(0.007inch)の半径と0.3556mm(0.014inch)の直径（幅）とを有している。該例示的実施形態では、溝１４は、シャンク１２の外周面に均等かつ対称に配設され、0.66802mm(0.0263inch)の距離の距離を以って互いに離間している。突出部１６は、0.127mm(0.005inch)の半径と0.254mm(0.010inch)の直径とを有してる。
【００５６】
本発明の第２と第３の実施形態において、釘２０、３０の突出部１６は、（本発明の第１の実施形態の釘１０と比較して）シャンク１２の表面積を更に増加する作用をなし、以って、釘２０、３０と、該釘２０、３０を打ち込んだ基体との間の接触面積を増加させる。接触面積が増加すると、釘２０、３０の引抜き強度が、従来の釘と比較して、更に増加する。
【００５７】
本発明の第２と第３の実施形態において、釘２０、３０の突出部１６を形成することによって、材料が釘２０、３０のシャンクから外側に移動し、釘２０、３０の慣性モーメントおよび降伏曲げ強度が高くなる。
【００５８】
更に、本発明の第２と第３の実施形態において、釘２０、３０のシャンク１２に突出部１６を形成することによって、溝１４のタンジェントポイント１５で更に加工硬化し、従来の釘と比較して、釘２０、３０の降伏曲げ強度が更に高くなる。
【００５９】
サンプル釘を形成するために使用する鉄鋼の化学を増加したり、或いは、サンプル釘を形成する際に該鉄鋼を熱処理することによって、釘２０、３０の降伏曲げ強度を更に高めることができよう。
【００６０】
釘２０、３０の既述の２つの例示的実施形態は単なる例示であって、シャンク１２の直径、望ましい材料と重量の削減、および、望ましい引抜き強度および降伏曲げ強度のような釘２０、３０の望ましい物理的特性によって、溝１４の本数、溝１４の深さおよび直径、溝１４間の距離を変更することができよう。
【００６１】
単なる例示として、本発明の第２と第３の実施形態では、3.2766mm(0.129inch)のシャンク直径を有した釘について、溝１４の本数は、約５から約１５の範囲で変更することができよう。こうした溝の本数の変更範囲の全ては、本発明の範囲に包含されることは理解されよう。
【００６２】
本発明の釘は、ローラーやダイを使用するようなワイヤ釘の製造における様々な技術を用いて形成することができよう。こうした方法の１つでは、鉄鋼ワイヤをワイヤ形成機械に挿通され、該ワイヤが所望形状、直径に引抜き成形またはロール成形され、コイル状に巻かれる。コイル状に巻かれたワイヤは、次いで、釘製造機械に給送され、頭部および尖端が形成される。
【００６３】
本発明の釘を製造するために、外方へ突出した突起部を有した一連のローラーをこうしたワイヤ形成機械に設けることができよう。前記突起部は、ワイヤがローラーを通過する際にワイヤに係合するように形成されており、ワイヤに押圧力を印加することによって、望ましい数、形状、サイズの溝がワイヤに形成される。ワイヤをダイまたは類似の装置を通して引抜き、溝から材料を切削または移動させるようにした他の方法もある。溝を形成したワイヤが釘製造機械に給送され、上述のように釘が形成される。
【００６４】
不連続の突起部をローラーに形成した実施例もある。つまり、突起部はローラーの全外周に亘って延設されていない。この例では、ワイヤがローラーを通過する際、ワイヤの所定長さ部分は前記突起部に係合せず、この長さ部分には溝が形成されない。釘製造機械において、この溝が形成されていない長さ部分でワイヤが切断され、該溝が形成されていない長さ部分から釘の頭部が形成される。
【００６５】
他の実施形態では、ローラーに形成された上記突起部は、溝が形成される間に、既述した変形部を溝内に形成するための手段を備えることができる。例えば、複数の筋、複数のセレーションその他の変形部を前記溝内に形成する複数の歯その他の切刃を前記突起部に設けることができよう。
【００６６】
既述したように、溝付きの形態によって、基体内への締結具の打ち込みが容易になる。基体に締結具を打ち込むために必要な力が小さいことに関連しているという点において、このことは、コードレス工具を用いる場合や、空圧式工具を用いる場合に特に重要である。これによって、一層小型の工具が使用可能になったり、或いは、バッテリー動力式コードレス工具の一回の充電で一層多数の締結具を打ち込むことが可能となろう。
【００６７】
保持力を高め、締結具を打ち込むために必要な動力が低減される性能は、釘にコーティングを施すことによっも達成される。これを本発明の溝付き締結具と組み合わせることによって、一層軽量で必要打ち込み力が小さくまた保持力の大きな釘が提供される。
【００６８】
本明細書において「ａ」や「ａｎ」との記載は、単数および複数を含むものとする。反対に複数の表示は適切な場合には単数を含むものとする。
【００６９】
上述した米国特許の全ては、本明細書中に特にその旨記載されていなくとも、本願と一体をなすものとして参照する。
【００７０】
本発明の正しい趣旨および新規なコンセプトから逸脱することなく、多数の修正と変形が可能であることは当業者の当然とするところである。本発明を特定の実施形態に限定する意図はなく、またそのように推定すべきではない。本開示は、特許請求の範囲をカバーし、上述したような修正は特許請求の範囲に包含される。
【符号の説明】
【００７１】
１０    釘
１１    頭部
１２    シャンク
１３    尖端
１４    溝
７０    釘
【図１】
2010518337.tif 000003
【図２】
2010518337.tif 000004
【図３】
2010518337.tif 000005
【図４】
2010518337.tif 000006
【図５】
2010518337.tif 000007
【図６】
2010518337.tif 000008
【図７】
2010518337.tif 000009
【図８】
2010518337.tif 000010
【図９】
2010518337.tif 000011
【国際調査報告】
2010518337.tif 000012
2010518337.tif 000013
2010518337.tif 000014