具有方向性膨胀部分的销钉和包括方向性销钉的壁系统的制作方法

具有方向性膨胀部分的销钉和包括方向性销钉的壁系统
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2019年4月19日提交的序列号为62/836,219的美国临时申请和于2020年4月7日提交的序列号为16/842,450的美国非临时申请的提交日的权益，该美国非临时申请的标题为“dowel with directional expanding portion and wall system including directional dowel(具有方向性膨胀部分的销钉和包括方向性销钉的壁系统)”，其据此通过引用并入，如同在本文完全阐述一样。
3.发明背景
4.当木材的含水量变化时，它会膨胀和缩回。当木质纤维吸收水分时，其会溶胀。当木质纤维失去水分时，其会收缩。这种木材的移动可能响应于某些环境变化(尤其是湿度的变化)而发生。环境含水量也可能受到人为引起的相对湿度和温度的变化(诸如在具有受控的加热、冷却和湿度的建筑物中发生的)影响。木制物品也可能会遇到水分，如化合物，诸如涂抹到诸如壁、托盘和家具的含木组件上的污渍和粘合剂。
5.木材的膨胀和缩回通常不会在所有方向上等同地移动。一件木制物品可能经历的与水分相关的移动的程度会受到木材的纹理、物品的形状以及它被获取的那部分树木的影响。这些特征在以下文献中有描述：udo schmidt的选自《woodcraft magazine》的第13期、第73
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76页(2006年10月2日)的《predicting wood movement》；nick engler的选自《workshop companion》的《wood movement》；jeff lefkowitz的选自《chaimiaking techniques》的第1部分的《grain orientation and wood movement》；这些文献通过引用全部以其整体并入本文。上述因素也会影响木制物品的哪些部分经历最大量的移动以及该移动相对于木制物品的方向。
6.一块大到足以包含多个相邻年轮部分的木材可以在多个平面或轴上经受膨胀或缩回或移动，但程度不同。例如，响应于含水量的变化，木材倾向于沿其纵向方向(即平行于树木或树枝的核心的上下方向)移动最少。
7.相比之下，木材倾向于沿着垂直于树木的纵向核心的平面移动得更多。木材可以在从核心向外的径向方向上移动得较多，该径向方向在垂直于纵向方向的方向上在树干或树枝中的邻近年轮之间取最短的距离。在同一个平面中，木材甚至可以在与其年轮相切的方向上移动得较多，也就是说，在邻近年轮之间限定的路径的方向上移动得较多。这种切向移动可以描述为侧向移动，而不是向外或向内移动。
8.随着树木的生长，水由树木的外部部分(也称为边材)输送。与树木的内部部分的木材相比，心材、边材可以吸收更多的水分。因此，边材可以比心材更大程度地膨胀和缩回，并且从边材获得的木制物品可以比从心材获取的相同尺寸和形状的物品经历更大量的与水相关的移动。
9.需要这样的木制物品，该木制物品从树木的特定部分获取并在相对于树木的纹理的特定取向上获取，使得成品木制物品可以相对于木制物品的其他部分在预定方向上可预测地提供最大量的水分驱动的移动。
10.需要这样的木制物品，该木制物品能够用于多部件组件中并且在这些组件中被构
造成使得木制部件的与水分相关的膨胀力可以相对于组件的其余部分在适于吸收或承受这种膨胀力和缩回力的方向上被引导到预定方向。
11.由多层木材制成的木材制品，诸如胶合层压木料(glue laminated timber)，可以包括用粘合剂将多层木材或木料层压在一起。胶合层压木料(glt)可以比锯木更不容易经受与水分相关的移动。由多层木材制成的其他木材制品，诸如交叉层压木料(clt，cross
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laminated timber)，是通过将锯开的木料块胶合在一起制成的，其中一些层或所有层具有相同的取向。clt是一组木板制品，其比锯木更不容易经受与水分相关的移动。
12.还需要这样的木制物品，该木制物品由这些来源制成，具有在可预测的方向和数量上经受与水分相关的移动的部分，尽管例如与简单的锯木相比，由像glt或clt这样的复合木材制成的物品可以经历较小的移动量。
13.取决于如何从树木上切割木制物品，诸如厚板(plank)或销钉，木制物品可以在一个取向上切割，使得其方向可以被限制为在某些方向上移动。例如，需要一种木制销钉，该木制销钉成形为相对于销钉的纵向轴线在预测的或预定的方向上膨胀和缩回。还需要这样的销钉，该销钉具有可预测的方向和程度的与水分相关的移动，以将销钉对准在销钉接纳部件内，使得销钉的与水分相关的移动发生在适于保持配合部件之间的牢固连接的方向上。
14.当结合到某些结构中时，这种木制物品可以定向成将与水分相关的移动力引向相对于结构的期望的方向上。
15.还需要这样的销钉和销钉接纳结构，该销钉和销钉接纳结构被预先标记，以使个人能够以预定的、结构稳定的构型对准这些物品。此外，还需要标记，以便于仅通过例如视觉或触觉检查来对准这些部件，而不需要特殊工具。还需要一种标记系统，该标记系统告知使用者诸如销钉的木制部件的尺寸或类型，该木制部件将装配到意图接纳该木制部件的空腔中。
16.还需要一种壁系统，该壁系统包含这种销钉，以产生当销钉响应于含水量的变化而膨胀或缩回时能够保持稳定的壁系统。还需要一种组装系统，诸如壁系统，该系统在各个部件内采用特定构型的这种销钉，以将各个部件定向成彼此支撑，并增强这种系统的整体稳定性。
17.发明的简要概述
18.本发明涉及一种销钉，该销钉被成形为在预定方向上膨胀和缩回，特别是由含水量的变化所引起的移动。本发明的方面涉及一种由木材制成的阶梯式销钉(stepped dowel)，使得销钉的某些部分经受最大量的与水分相关的膨胀和缩回。
19.本发明的另一个实施例涉及一种连接系统，该连接系统包括方向性销钉和诸如平板(board)或板(panel)的部件，该部件具有用于接纳方向性销钉的开口，其中方向性销钉和销钉接纳部分被标记，以便使得个人能够将销钉定位在平板中，使得销钉相对于部件在优选方向上膨胀和缩回。
20.本发明的另一个实施例涉及一种制成连接系统的方法。
21.本发明的另一个实施例涉及一种由壁板和方向性销钉制成的壁系统，该壁系统被构造成在相对于壁系统的优选方向上引导最大的销钉移动。本发明的方面涉及一种壁系统，该壁系统被构造成使得这种与水分相关的移动可以对准或引向相对于壁系统的部件的
一个或更多个期望的方向。
22.本发明的另一个实施例涉及一种壁系统，该壁系统包括具有特定构型的销钉接纳部分的多个壁板，这些壁板被构造成用于提高壁系统的稳定性。本发明的方面涉及一种壁系统，该壁系统包括中央壁板，该中央壁板在每一侧具有一个或更多个侧翼壁板，不同的板具有用于提高壁系统的稳定性的销钉接纳开口的特定构型。
23.本发明的另一个实施例涉及制成壁系统的方法。
24.附图简述
25.附图说明了本发明，并与说明书一起进一步用于解释本发明的原理，并使相关领域的技术人员能够制造和使用本发明。
26.根据下面的详细描述、所附的权利要求和附图，本发明的这些特征和优点以及其他特征和优点将是明显的。
27.图1示出了从木材或木料切割的各种形状的部件所经历的与水分相关的膨胀和收缩的相对量和方向。
28.图2示出了木制厚板和木制厚板可以在其纵向方向、径向方向和切向方向上经历的膨胀量。
29.图3示出了圆柱体的俯视图：该圆柱体获取自木材，从平行于树木的树干或树木的树枝的核心的木材区段中切割，包含来自多个相邻年轮的木材部分，其中每个年轮限定了穿过圆柱体的弯曲路径。在圆柱体的包含年轮层的端部部分的部分中，圆柱体会经受最大程度的收缩(和膨胀)。
30.图4a
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图4c示出了木质销钉的俯视图和侧视图，示出了树木或树枝的相邻年轮的部分，销钉在一定取向上被获取，使得年轮在整个销钉上限定竖直定向的层。图4a示出了完成的涂漆的或涂覆的销钉。图4b示出了未完成的木质销钉，其中年轮层的第一端部部分和第二端部部分延伸到销钉的外表面，并且第一端部部分面向观察者。图4c示出了图4b的销钉视图，其围绕销钉的纵向轴线旋转了大约90度，使得第一端部部分和第二端部部分在大体上垂直于观察者的平面内延伸。
31.图5
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图10示出了包含定向的方向性销钉的壁系统的透视图。
32.图11示出了壁系统或壁组件的实施例的平面视图，该壁系统或壁组件包括两侧为第一侧翼壁板和第二侧翼壁板的中央壁板，板的顶部端部由顶部表面构件保持在一起，并且板的底部端部由底部表面构件保持在一起。中央壁板的底部端部具有销钉接纳空腔，以用于接纳大体上垂直于底部表面构件定向的销钉。侧翼壁板的底部端部中的销钉空腔相对于底部表面构件成横向角度定向；销钉空腔朝向中央壁板延伸。每个壁板的顶部端部包括一对顶部销钉空腔，这些销钉空腔以横向角度倾斜并朝向彼此延伸。销钉被插入到销钉接纳空腔中，以将壁板和表面构件一起组装成壁系统。
33.图12示出了组装系统的侧视横截面视图，该组装系统包含方向性木制销钉和包括销钉接纳空腔的另一部件。方向性销钉可以包括膨胀部分(重阴影部分)，该膨胀部分可以插入到组装系统中，以将销钉的膨胀力对准预定方向或取向；此处，使得销钉的膨胀部分向外朝向部件的外部端部移动。
34.图13示出了组装系统的示例性实施例的俯视图，该组装系统包含方向性销钉和包括销钉接纳空腔的另一部件。在这些实施例中，销钉和销钉空腔包括标记，当销钉被定位成
其膨胀力对准预定方向时，标记对准。在一些实施例中，销钉空腔可以包括标记，该标记经由视觉或触觉指示适合销钉接纳空腔的销钉的尺寸。
35.在详细解释本发明的公开实施例之前，应当理解，本发明在其应用方面不限于所示的特定布置的细节，因为本发明能够有其他实施例。示例性实施例在附图的参考图中图示。其意图是，本文所公开的实施例和附图应视为是说明性的而不是限制性的。此外，本文所使用的术语是为了描述的目的，而不是为了限制。
36.发明的详细描述
37.虽然本发明允许许多不同形式的实施例，但是在附图中示出并且将在本文中详细描述具体的实施例，其中应理解本公开是本发明的原理的示例。并不意图将本发明限于这些具体说明的实施例。本文公开在本说明书、附图和权利要求书中的本发明的特征对于本发明在其各种实施例中的操作(无论是单独的还是以任何期望的组合)而言可以是意义重大的。来自一个实施例的特征可以用于本发明的其他实施例中。
38.参考附图，图1
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图13示出了销钉的实施例，该销钉优选地在沿预定方向引导与水分相关的销钉膨胀和缩回的取向上获取自木材，以及示出了其他实施例，诸如将这种方向性销钉结合到销钉接纳部件中的组件或系统。例如，可以使用壁板、表面构件和包含方向性销钉的销钉来组装壁系统。组装系统可以包括在销钉和销钉接纳部件上的标记，以对准部件，从而当组装时，与水分相关的木材移动被引导朝向预定方向，这可以提供增强稳定性的组装系统。最后，这种方向性销钉和销钉接纳部件可以定向成还可以提供增强的稳定性或强度的组装系统的构型。
39.实施例1：方向性阶梯式销钉
40.如图4所示，销钉42可以包括第一部分和第二部分。销钉42可以具有多个销钉区段74，第一区段76、中间区段78和最后的区段80。销钉42可以具有两个中间区段；在另一些情况下，销钉可以没有中间区段、具有一个中间区段、或具有三个或更多个中间区段。第一区段和最后的区段可以分别具有侧壁和端壁。每个中间区段可以分别具有侧壁和台阶状壁。每个销钉区段74可以邻接另一个销钉区段74。侧壁可以为其各自的区段限定横截面尺寸。
41.在优选实施例中，侧壁的横截面尺寸可以随着在多个步骤中从第一区段到最后区段的进行而减小。在这样的实施例中，销钉42的整体轮廓可以大致呈锥形，而各个销钉区段的尺寸以阶梯式的方式减小，从而提供阶梯式销钉。在一些其他实施例中，销钉可以具有平滑地成锥形的轮廓。
42.侧壁的横截面尺寸可以是任何合适的尺寸或形状。每个单个销钉区段的长度可以变化很大，并且销钉区段的长度的比率也可以变化很大。例如，具有最小横截面尺寸的销钉区段可以与任何其他销钉区段的长度一样长或比其更长。销钉42的总长度可以是用于紧固特定部件或部件的特定组合的任何合适的长度。
43.第一销钉区段76可以是具有最大的周长或周界或横截面尺寸的销钉区段74，或者第一销钉区段76具有最大的宽度，该第一销钉区段76可以限定基部部分71。最后的销钉区段80可以具有最小的周长或周界或横截面尺寸，或者最后的销钉区段80具有最小的宽度，该最后的销钉区段80可以包括或限定尖端部分73。
44.销钉42可以具有带有圆形构型的销钉区段，诸如图4所示的。其他实施例可以被构造成使得每个销钉区段具有大体上正方形、三角形或其他横截面。另外的实施例可以混合
和匹配不同类型的截面。销钉42可以具有其他构型，诸如美国专利第6,267,527号中示出和描述的销钉，该美国专利据此通过引用并入。
45.优选的是，销钉由与壁系统10或其他组件的其他部件相似或甚至相同的材料构成。例如，在壁系统10中，壁板20、表面构件46、48和销钉42可以由类似的或者甚至相同的木质材料构成。
46.在销钉由木材构成的情况下，优选的是销钉被切割、锯切或以其他方式由单个整块木材构造，诸如图1所示的。这种木制销钉优选地大体上由桦木制成，但也可以由红橡木、樱桃树、白蜡树、山毛榉或其他合适的树木或灌木制成，优选地由硬木品种制成。
47.优选的是，所有或大部分销钉由树木或树枝的边材而不是心材制成。
48.树木或树枝可以有被一系列年轮环绕的核心部分。在大体上垂直于树木(或树枝)的中央纵向轴线放置的平面中的树木的树干(或树枝)的横截面中，树木(或树枝)的中央核心部分可以被多个大致同心布置的年轮环绕，但是这些年轮可以包含形状上的不规则性，如图1
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图3所示。
49.销钉42可以从一块木材上切割下来，因此销钉包含来自多个相邻年轮的木材部分。每个年轮可以限定一层，使得销钉包括由多个年轮限定的多个层，每个销钉层70由相邻年轮的相邻部分制成，例如如图3
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图4所示。销钉42的中央纵向轴线l可以定位成大致平行于由年轮限定的销钉层70。当以穿过大体上垂直于销钉的中央纵向轴线放置的平面的横截面观察销钉时，年轮层可以将可见的销钉层70限定为一系列大致平行的线或曲线。根据树木的尺寸和形成销钉的树木年轮的尺寸，这些销钉层70可以限定大体上直的线或弯曲的线。因为树木是活的有机体，因此年轮层可以限定不规则的路径，并且各个年轮可以具有不同于树木中其他年轮层的形状。
50.如图4所示，每个销钉层70可以由单个年轮的一部分制成。邻近的销钉层70可以包括来自相邻树木年轮的木材的相邻部分。每个销钉层70可以包括限定相对的平坦表面的长形结构，每个相对的平坦表面具有可以位于销钉的第一部分或第一区段中并且提供销钉的上部外表面的一部分的第一部分或基部部分或顶部端部部分。销钉层70的每个相对的平坦表面可以具有可以延伸到销钉的下表面并且提供销钉的底部外表面的一部分的相对的第二部分或底部部分或尖端端部部分。每个销钉层70可以包括大致相对的第一侧部部分和第二侧部部分，该第一侧部部分和第二侧部部分可以包括销钉的外部侧壁表面的部分。
51.每个销钉层70可以在销钉的上表面和下表面之间或者在销钉区段的上表面和下表面之间延伸。优选的是，销钉层70在整个销钉中以大体上竖直的取向布置，这些销钉层限定了大体上平行于销钉的中央纵向轴线l延伸的表面或表层。销钉层70可以包括长形的片状结构，其中相邻层抵靠彼此邻接地或连续地堆叠。
52.每个销钉层70的相对的平坦表面可以是大体上平坦或弯曲的。每个销钉层70可以具有在顶部端部和底部端部之间延伸的中央部分82，中央部分82包括中央纵向轴线。每个销钉层70可以包括位于中央部分82的任一侧的侧部部分84，该侧部部分可以与中央部分82邻接。一些销钉层70可以在每个侧部部分84的任一侧包括端部部分86，并且每个销钉层端部部分86可以与销钉层侧部部分84邻接。
53.当销钉区段的横截面尺寸减小时，销钉的中央部分中的销钉层70可以从销钉的顶部端部延伸到销钉的基部端部，并且远离销钉的中央纵向轴线l的销钉层70可以延伸穿过
一个或更多个最上面的销钉。
54.多个销钉层70的竖直取向可以限定或指示销钉42在暴露于水分时膨胀的方向(以及指示当水分被去除或失去水分时销钉缩回的方向)。当在横截面中或从上方观察销钉时，可以预期销钉在销钉层侧部部分84中膨胀到最大程度。在每一层中，木材可以从销钉层70中的中央纵向轴线在侧部部分84的方向上向外并朝向两个端部部分86移动。每个销钉层70的与水分相关的膨胀的主要方向可以起源于销钉层70的中央部分82，并导致朝向销钉层70的每个侧部部分84向外膨胀。在一些实施例中，膨胀可以从每个销钉层70的端部部分86继续向外。
55.当销钉经历含水量的降低时，可以预期销钉在相反方向上经历最大程度的收缩——其中销钉层70从其侧部部分84向内朝向销钉层70的中央纵向轴线缩回。在一些实施例中，端部部分86朝向销钉层70的侧部部分或朝向中央部分82向内缩回。
56.尽管木材在其他方向上的移动是可能的，但是这些销钉中的大部分与水分相关的移动可以在销钉的膨胀部分72中找到。
57.当销钉层共同移动时，响应于含水量的变化，销钉层70的侧部部分84可以同时或几乎同时在类似的向外方向上膨胀或缩回。一起地，第一膨胀部分72可以包括包含销钉层70的第一侧的销钉表面的侧部部分，以从销钉或销钉区段的中央纵向轴线膨胀或朝向该中央纵向轴线缩回，而第二膨胀部分72可以包括包含销钉层70的相对的第二侧的销钉表面的侧部部分，该第二膨胀部分可以从销钉或销钉区段的中央纵向轴线膨胀或朝向该中央纵向轴线缩回。然而，包括销钉的第一侧的膨胀部分72可以在与包括销钉层70的第二侧的膨胀部分72大体上相反的方向上膨胀和缩回。因此，销钉的外表面可以在销钉的近似相对的侧上设置有两个侧或两个侧部部分，这可以实现比销钉的外表面的其余部分更大量的水分引起的移动。
58.包含销钉层70的侧部部分84的销钉部分可以限定经受最大程度的膨胀或水相关的移动的销钉的位置。这种膨胀部分72可以位于销钉的外表面上，在销钉侧壁上。因此，销钉可以被标识为在膨胀部分72的方向上经受膨胀，并且被认为是方向性销钉。这种方向性销钉可以在由膨胀部分72限定的方向上相对于销钉的纵向轴线在一个或更多个预定方向上经受移动。如图4b
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图4c所示，膨胀部分72可以位于方向性销钉的大体上相对的侧上。膨胀部分72也可以预期限定销钉42的经受与水相关的收缩或缩回的部分。
59.尽管优选实施例包含阶梯式销钉42，但是也可以使用具有大致锥形轮廓的其他木制销钉42，还可以其他常用紧固件，诸如钉子、螺钉、柄及类似物。
60.实施例2和3：带有用于标识销钉移动方向的标记的方向性销钉和标记的销钉接纳部件
61.方向性销钉可以插入到销钉接纳物品中，并以这样的方式定位或对准，即以便引导销钉在相对于销钉接纳物品的特定方向上的与水分相关的膨胀(和缩回)。销钉的一些实施例可以被标记，以向用户标识膨胀部分72。
62.这种销钉可以包括取向构件92，该取向构件92用于指示销钉层70的取向，并表示销钉的哪些侧部部分经受显著的向外膨胀，诸如图13所示的。取向构件92可以包括一个或更多个标记，以标识销钉的膨胀部分72的位置。这种取向构件92可以与位于销钉接纳部件上的对准构件94结合使用。
63.例如，平板或表面构件可以包括开口，销钉可以通过该开口插入，销钉和开口的尺寸允许销钉紧密地或紧紧地配合在开口内。销钉的基部部分71可以包括取向构件92，例如，该取向构件92是条(bar)、箭头、长形形状(spindle)、椭圆形状或一系列点的形式，以指示销钉上的一个或两个膨胀部分72的位置。例如，这种标记可以被绘制、喷涂或以其他方式施加到基部部分71的上表面。这种标记可以被雕刻、蚀刻、激光切割或锉入基部部分71中，或者通过任何其他常用的方法施加。其他示例包括在基部部分71(或邻接基部部分71的侧壁部分)中切割凹口或凹槽，以向个人示出销钉的膨胀部分72的位置。
64.可以做出类似的标记，以在对应的销钉接纳部件中限定对应的对准构件94，优选地在销钉空腔的口部或开口处做出类似的标记，并且优选地在销钉接纳部件的面向外的表面或结构上做出类似的标记。
65.当销钉插入到具有销钉接纳空腔的销钉接纳部件中时，个人可以将销钉的取向构件92与对应的销钉接纳部件上的对准构件94对准。当对准构件94和取向构件92对准在一起时，销钉可以定位在销钉接纳部件内，使得销钉的方向性膨胀力相对于销钉接纳部件指向期望的或预定的方向。
66.销钉接纳部件可以包括对准构件94，该对准构件94具有多种形式的标记。销钉接纳部件可以包含销钉空腔，该销钉空腔包括围绕其开口的口部。这种口部可以包括作为与取向构件92连通(communicate)的标记的对准构件94。例如，取向构件92和对准构件94可以各自包括条形的标记，当销钉位于其优选位置时，这些条形成直线。作为另一个示例，取向构件92可以包括位于对准构件94上的一对点之间的单个点。作为另一个示例，取向构件92可以包括在销钉基部部分71的边缘处的球体的彩色段，而对准构件94可以包括在销钉接纳部分口部的边缘处的缺少相同尺寸的一段的球体，使得当销钉和销钉接纳部件相对于彼此放置在优选位置时，取向构件92和对准构件94形成完整的球体。
67.通常，对准构件94和取向构件92可各自包括具有设计或图案的标记，该设计或图案产生复合视觉图像或触觉印象，该复合视觉图像或触觉印象仅在销钉和销钉接纳部件被定位成将销钉的膨胀部分72对准朝向销钉接纳部分的期望引导这种膨胀力的部分时出现。膨胀力可以相对于销钉接纳部件或相对于壁或组装系统中的另一个部件被引导。
68.例如，该特征可以使个人能够仅通过视觉或触觉检查来对准部件(并引导与水分相关的销钉膨胀力)，而不需要特殊工具。
69.实施例4：被标记以指示配合销钉的销钉接纳部件
70.在某些情况下，销钉空腔的尺寸可能不容易被随机检查辨别出来。可能难以或不可能看出哪个尺寸的销钉适合特定的销钉空腔。以这样一种方式标记组装系统可能是有益的，即用户可以容易地辨别哪些销钉适合给定的销钉接纳空腔44，特别是在使用多于一种尺寸或类型的销钉的组装系统中。
71.如图13所示，例如，销钉接纳部件的一些实施例可以包括标记96，标记96指示适合销钉空腔的销钉42的尺寸或类型。在一些实施例中，限定销钉空腔的口部或开口可以被实心环或断口环包围，标记环具有特定的颜色或图案，该颜色或图案向用户指示特定类型或尺寸的销钉适合销钉空腔。
72.在一些实施例中，销钉空腔可以包括指示销钉空腔的长度的标记96。在一些实施例中，销钉空腔可以包括标记96，该标记96指示适合销钉接纳空腔的销钉直径的尺寸。在一
些实施例中，标记96可以标识适合销钉接纳空腔的特定销钉。
73.实施例5：具有定向的方向性销钉和定向的销钉接纳部件的组装系统
74.销钉通常与板、平板或被构造为接纳销钉的其他物品结合使用。销钉可用于将两个或更多个物品或部件彼此连接，其中构造的物品限定了用于接纳销钉的空腔。销钉接纳构件或部件可以限定销钉接纳空间44或销钉空腔，销钉可以插入该销钉接纳空间44或销钉空腔中，以用于连接或连结组装系统200的部件。
75.组装系统200可以由销钉接纳部件和销钉42制成，诸如图11
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图12所示的。例如，可以优选地将销钉42定位成使得膨胀部分72朝向销钉接纳部件的最稳定部分(或者远离销钉接纳部件的最薄弱或最不稳定的部分)膨胀。在多个销钉排成一行的情况下，可以优选地将销钉42定位成使得膨胀部分72都在相同的方向上膨胀；在其他情况下，可以优选地将销钉定位成在不同方向上向外膨胀，以避免在销钉接纳部件或组装系统200中的单个零件上施加过大的应力。
76.对于使用具有取向构件92的方向性销钉42的组装系统，该取向构件92用于标记当含水量变化时销钉移动的方向，销钉接纳部件可以包括对应的对准构件94，该对准构件94包括用于引导用户将销钉42定位在销钉空腔内的标记，使得销钉42相对于销钉接纳部件在优选方向上膨胀。
77.对准构件94和取向构件92可以彼此对准，或者以其他方式布置成彼此连通。因此，在销钉42和销钉接纳部件连结或固定在一起之前，这些构件可以被定位成配合对准。
78.如图12中可看到的，例如，一对销钉42可以插入到组装系统200中。上销钉可以放置在上销钉接纳空腔44中，并且下销钉可以放置在下销钉接纳空腔44中，使得每个销钉的膨胀部分72定位成在远离另一个销钉的方向上膨胀。
79.销钉接纳部件或构件可以包括用于与销钉42的取向构件92连通的对准构件94。对准构件94可以包括标记或记号，以用于指示销钉在销钉空腔内的优选位置或取向。这些标记可以标识优选将销钉相对于销钉接纳部件定位在其内的位置，并将销钉接纳部件上的优选位置告知个人，以用于与销钉的膨胀部分72连通。
80.在其他实施例中，诸如图10所示的，销钉42可以定向在壁组件中，使得销钉42的膨胀部分72定向成朝向壁组件的侧部部分膨胀，诸如销钉42a与销钉42b相反地定向。因此，销钉可以引导膨胀力和缩回力远离壁系统10的面向房间内部的部分，并且可以最小化当含水量的变化导致木制销钉膨胀或缩回时面向内部的壁弯曲的风险。
81.壁系统
82.如图5
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图11所示，壁系统10可以包括布置成一行或一排的一个或更多个壁板20，其中壁板20的一个端部通过第一表面构件46对准在一起，并且其中壁板的相对端部通过第二表面构件48对准在一起，其中壁板20和表面构件46、48通过多个销钉42保持在一起。如图所示，在组装的壁系统10中，第一表面构件46可以限定壁的上侧或端部，而第二表面构件48可以限定壁的下侧或端部。
83.每个壁板20可以具有第一端部部分22和相对的第二端部部分24，每个端部部分提供用于附接到表面构件的相对的表面。壁板20可以具有长形的纵向或大体上平面的第一附接表面32和相对的长形的大体上平面的第二附接表面34。每个壁板20可以包括平板；例如，建筑中使用的任何标准尺寸的木制平板或厚板。根据个人要求，可以使用其他尺寸或材料。
84.每个壁板20可以具有限定在其中的多个预钻孔或开口30。每个孔30可以包括在壁板20的外表面上的凹陷，并且该凹陷向内延伸到壁板20的内部部分中，从而在壁板内限定了凹部或中空空间。孔30可以定位在第一端部部分22和第二端部部分24中，位于第一端部部分22和第二端部部分24的相对的第一附接表面32和第二附接表面34上。
85.优选的是，每个预钻孔30相对于壁板20的第一端部部分22和第二端部部分24以非垂直角度或锐角或横向角度横穿壁板20。每个孔30可以定位在壁板20的外表面32、34上，包括向内延伸到壁板20中并在壁板20内限定长形空腔的开口。
86.每个表面构件46、48可以包括长形的第一表面38和第二表面40。每个表面构件46、48可以包括多个预钻孔或通道41，这些预钻孔或通道41限定了在表面构件46、48的第一表面38和第二表面40之间延伸的通路。优选的是，通道41相对于第一表面38和第二表面40以非垂直角度、锐角或横向角度布置，然而在一些情况下，通道41可以相对于第一表面38和第二表面40以大体上直角放置。
87.当表面构件46、48抵靠壁板20放置时，优选的是，每个通道41与对应的孔30对准，使得对准的两个结构一起限定了用于接纳销钉42的适当地成形的空间或空腔44。在优选实施例中，如上所述，限定的空间或空腔44形成了适合于阶梯式销钉42的空间。
88.多个壁板20可以彼此平行布置，并且可以如图5
‑
图11所示并排放置。壁板20的第一端部部分22可以放置成与第一表面构件或底部表面构件46连通，而壁板20的第二端部部分24可以放置成与第二表面构件或顶部表面构件48连通。每个壁板20优选地定位成使得每个孔30可以与对应的通道41连通。当壁板20与i)和壁板20的第一端部部分22连通的底部表面构件46以及与ii)和壁板20的第二端部部分24连通的顶部表面构件48对准时，对应的孔30和通道41可以形成销钉空腔44，销钉42和/或粘合剂可以插入到该销钉空腔44中。因此，壁系统10的部件可以固定在一起以形成壁系统10。
89.实施例6：带有方向性销钉的改进的壁系统
90.壁系统10的实施例可以包括具有特定的构型的壁板20和具有特定的放置和取向的销钉空腔44(例如，包括表面构件46、48中的连通通道41和壁板20中的孔30)，诸如图11所示的。一些实施例可以包括作为部件的方向性销钉42。
91.多个壁板20可以被构造成在壁系统10中彼此相邻且平行。在壁板20的第一端部部分22和第二端部部分24之间，壁板20可以具有用于在组装的壁系统10中面向外的第一平面表面以及用于在组装的壁系统10中面向内的相对的第二平面表面。每个平面表面可以具有相对的第一侧和第二侧。
92.壁板20可以包括中央壁板50，以用于放置在完成的壁系统10的中央部分中。壁板20可以包括一个或更多个侧翼壁板54，至少一个侧翼壁板位于中央壁板50的每一侧上。一些构造的壁系统10可以包括中央壁板50，在中央壁板50的任一侧上具有单个侧翼壁板54。其他壁系统可以包括位于中央壁板50的一侧或两侧上的多个侧翼壁板54。
93.优选的是，在完成的壁组件或壁系统10中，中央壁板50和侧翼壁板54形成连续或邻接的壁表面。
94.每个端部部分22、24可以包括位于每个端部部分中的至少一个孔30，但是优选地包括多于一个孔30。孔30可以相对于端部部分的表面或相对于附接表面限定横向角度。优选的是，孔30限定远离中央壁板50的纵向轴线延伸的通路。在有多个孔30的情况下，优选的
是这些孔30限定彼此平行的通路。诸如图11所示的，对应的孔30和通道41一起可以在组装的壁系统10的顶部端部中限定销钉接纳空腔44。
95.中央壁板50的第一端部部分或底部端部部分22可以放置成与第一表面构件或底部表面构件46连通，而壁板20的第二端部部分24可以放置成与第二表面构件或顶部表面构件48连通。
96.第一端部部分22可以包括位于第一端部部分22的中央部分中的至少一个孔30。优选的是，至少一个中央孔30相对于第一端部部分22的表面(特别是相对于第一附接表面32)限定大体上直角的角度。底部表面构件46可以包括通道41，该通道41相对于底部表面构件46具有对应的且大体上直角的角度。
97.诸如图11所示的，当壁板20和表面构件46、48对准在一起时，对应的孔30和通道41可以彼此连通，以限定销钉接纳空腔44，诸如组装的壁系统10中所示的。例如，中央壁板50的底部端部中的中央销钉接纳空腔44可以平行于中央壁板50的中央纵向轴线。侧翼壁板的底部端部中的销钉接纳空腔44可以向内且向上朝向中央壁板50或朝向壁系统10的中央纵向轴线倾斜。
98.中央孔30和对应的通道41可以对准以形成销钉接纳空间或空腔44，且销钉接纳空腔44可以相对于中央壁板50的纵向中央轴线以大体上直角的角度定向。如图11所示，中央壁板50可以包括大体上垂直于第一端部部分22放置的孔30，而底部表面构件46可以包括大体上垂直于底部表面构件46放置的对应通道41。通道41可以放置在底部表面构件46的中央部分中或中心点处。
99.壁板20和表面构件46、48还可以包括对应的孔30和通道41，该对应的孔30和通道41彼此连通以限定相对于底部表面构件46以横向的非直角的角度定向的销钉接纳空腔44。
100.中央壁板50的底部端部可以形成中央销钉接纳空腔44的一部分，用于接纳大体上垂直于底部表面构件46定向的销钉。在中央壁板50和侧翼壁板50、54的底部端部中的其他销钉接纳空腔44(例如由被对准以彼此连通的其他销钉和通道制成)可以相对于底部表面构件46以横向角度定向；这些销钉接纳空腔44可以向上且向内倾斜，朝向中央壁板50延伸。放置在这些销钉接纳空腔中的销钉也可以相对于壁板或底部表面构件46限定横向角度。
101.每个壁板20的第二端部部分或顶部端部部分24可以放置成与第二表面构件或顶部表面构件48连通，该第二端部部分或顶部端部部分24可以包括一个或更多个孔30，每个孔30远离壁板20的纵向轴线。成对的孔30可以放置成与顶部端部部分24成横向角度。在每个壁板的顶部端部中，一对孔30可以被构造成从顶部端部部分24朝向壁板20的底部端部延伸。在每组成对的孔中，第一孔和第二孔可以朝向彼此向内延伸，或者可以朝向壁板20的中央纵向轴线向内延伸。
102.诸如图11所示的，当壁板20和表面构件46、48对准在一起时，壁板20的顶部端部中的对应的孔30和通道41可以彼此连通，以在壁板20的顶部端部中限定销钉接纳空腔44，诸如组装的壁系统10中所示的。壁板20的顶部端部中的孔30、通道41和销钉接纳空腔44可以朝向壁板20的底部端部或朝向壁板20的中央纵向向下倾斜。
103.每个表面构件46可以包括相对于相邻的表面构件46具有对应的横向取向的通道41。在特别优选的实施例中，侧翼壁板54可以包括横向于第一端部部分22放置的一对孔30，而底部表面构件46可以包括底部表面构件46中的对应的一对横向放置的通道41。在多个孔
30限定彼此平行的通路的情况下，对应的通道41也可以限定彼此平行的空腔，并且对应的孔和通道可以连通以限定彼此平行的销钉接纳空腔。
104.在一些实施例中，诸如图11所示的，中央壁板50的两侧可以是在一侧上的一个或更多个第一侧翼壁板54a和在相对侧上的一个或更多个第二侧翼壁板54b。在中央壁板50的底部端部处，中央壁板50可以包括向上延伸的中央孔30，该中央孔30平行于中央壁板50的纵向轴线定向。在中央壁板50的顶部端部处，中央壁板50可以包括一对向下延伸的孔，这些孔限定在中央壁板50内朝向彼此延伸的通路。
105.在每个侧翼壁板54的底部端部处，每个侧翼壁板54可以包括一个或更多个向上倾斜的孔30，每个孔朝向侧翼壁板54的一个侧壁以一定角度定向。在有多个孔30的情况下，优选的是这些孔30限定彼此平行定位的通路。
106.在每个侧翼壁板54的顶部端部处，每个侧翼壁板54可以包括一个或更多个向下倾斜的孔30，每个孔朝向侧翼壁板54的一个侧壁以一定角度定向。在有一对孔30的情况下，优选的是这对孔限定朝向彼此延伸的通路。
107.当壁板20的底部端部部分22被放置成与底部表面构件46连通并且壁板20的顶部端部部分24被放置成与顶部表面构件48连通时，连通的孔30和通道41可以限定用于接纳销钉(特别是本文描述的方向性销钉)的销钉接纳空腔44。粘合剂可以添加到空腔44或销钉，以将壁系统10的部件的对准部件固定到预定或优选的位置。
108.在这样的实施例中，位于底部端部部分22中的底部孔30可以在第一方向上远离中央壁板50延伸。位于顶部端部部分24中的底部孔30可以在第二方向上远离中央壁板50延伸。也就是说，壁系统10的一侧上的底部孔30可以远离壁系统10的另一侧上的底部孔而延伸。底部表面构件46中的对应通道41也可以设置成远离中央壁板50或远离壁系统10的中央纵向轴线成倾斜的横向角度。
109.当壁构件和表面构件被构造成彼此正确对准时，销钉42可以被放置在销钉空腔44中，以将壁系统10的部件紧固在一起。
110.诸如图11所示的，组装的壁系统10的销钉可以以优选的构型固定。壁系统10可以具有平行于壁系统10的中央纵向轴线定向的中央底部销钉。其他底部销钉可以对准，以从壁系统10的表面朝向壁系统10的中央纵向轴线延伸。壁系统10的一侧上的侧翼底部销钉可以以共同的第一角度向内倾斜，而壁系统10的另一侧上的侧翼底部销钉可以以第二角度向内倾斜。每个壁板可以包括一对上部销钉，其中一个销钉朝向另一个销钉延伸到壁板中。
111.在特别优选的实施例中，壁系统10包括木制部件和粘合剂。木制销钉42和木制表面构件46、48连同粘合剂一起的使用可以被构造成超过对于强度和刚度的工业要求的壁系统10。这种壁系统10可以抵抗施工期间的粗暴搬运，并且可以抵抗施工和安装之后与水分相关的弱化。
112.实施例7：用方向性销钉组装改进的壁系统
113.可以使用一个或更多个壁板20、底部表面构件46和顶部表面构件48(其中部件由多个方向性销钉42保持在一起)来制成诸如实施例7中描述的以及诸如图11中所示的组装系统200。
114.底部表面构件46可以具有与面向外的表面相对的面向内的表面，其中面向内的表面与壁板20的底部端部连通。顶部表面构件48可以具有与面向外的表面相对的面向内的表
面，其中面向内的表面与壁板20的顶部端部连通。当壁板20在表面构件46、48之间对准成预定构型时，方向性销钉可用于将部件连结在一起。
115.改进的壁系统10可以包括位于组装的壁系统10的中央部分中的中央壁板50，以及定位在中央壁板50的一侧上的至少一个侧翼壁板54a和定位在中央壁板50的相对侧上的至少一个侧翼壁板54b。在组装的壁系统10中，中央壁板50位于一对侧翼壁板54a、54b之间并与该对侧翼壁板54a、54b相邻。
116.为了组装这种壁系统10，可以将方向性销钉插入到底部表面构件46的多个通道中；优选地，所有的销钉都插入到底部表面构件46的面向外的侧中，其中底部销钉的尖端部分73从底部表面构件46的面向内的侧伸出。
117.每个销钉的取向构件92可以与对应通道上的对准构件94对准，使得销钉42的膨胀部分72相对于完成的壁系统10对准在优选方向。
118.一个或更多个侧翼壁板54可以滑到底部销钉的伸出的尖端部分73上，并且被构造成使得侧翼壁板54的底部端部连接或连结到底部表面构件46的顶部端部。每个侧翼壁板54的底侧可以包括孔30，该孔30用于接纳从底部表面构件46伸出的尖端部分73；尖端部分73可以接合对应的孔30。
119.中央壁板50可以附接到居中定位的底部销钉的伸出的尖端部分73。中央壁板50可以被定向成使得其底部端部连接或连结底部表面构件46的顶部端部或齐平地靠在底部表面构件46的顶部端部上。
120.在壁板20抵靠底部表面构件46对准之后，底部销钉42可以将两个部件连结在一起。
121.壁板20可以被调节以限定长形的表面。壁板20可以被构造成使得相邻的侧是彼此连续的或邻接的。
122.顶部表面构件48可以与部分组装的壁板对准，使得顶部表面构件48的通道41与壁板20的顶部表面中的对应孔30连通，从而形成顶部销钉接纳空腔44。
123.方向性销钉42可以插入到顶部销钉接纳空腔44中。在壁板20的顶部端部被构造成接纳一对销钉42的情况下，销钉可以被定向成使得销钉被定位成朝向彼此延伸。优选地，成对的顶部销钉42被构造成从壁板20的顶角朝向该壁板的中央纵向轴线倾斜。
124.每个销钉的取向构件92可以与对应通道上的对准构件94对准，使得销钉42的膨胀部分72相对于完成的壁系统10对准在优选方向。
125.在壁板20抵靠顶部表面构件48对准之后，顶部销钉42可以将两个部件连结在一起。
126.在壁系统10的组装期间，当需要时，粘合剂可以添加到销钉、孔、通道或销钉接纳空腔。
127.在优选实施例中，部件可以以便于系统更容易地组装的特定的取向和特定的顺序组装。底部表面构件46被定向成使得其面向外的表面面向下并且其面向内的表面面向上。底部表面构件46可以放置在大体上平坦的表面上，诸如地面、地板、托盘或桌面，尽管可以使用任何表面，只要该表面将底部表面构件46定向成使得其向外的表面面向下并且其面向内的表面面向上。该部件可以通过诸如支架或台钳或类似物的工具固定到期望的取向上；甚至可以用手将该部件保持在期望的取向上。
128.底部销钉42可以在被放置在优选的取向上之前、期间或之后被插入到底部表面构件46中，使得销钉42的尖端部分73向上延伸。每个销钉42的取向构件92可以与对应通道41上的对准构件94对准，使得销钉42的膨胀部分72相对于完成的壁系统10对准在优选方向。
129.操纵壁板20以接合底部表面构件46。当底部表面构件46处于优选构型时，每个壁板20可以定向在直立位置，其中每个壁板20的中央纵向轴线定向成大体上垂直于底部表面构件46。在这个取向上，每个壁板20可以定位在底部表面构件46的上方，并且当在竖直方向上移动时落到或移动到底部表面上。
130.在添加中央壁板50之前，至少两个侧翼壁板54被添加到组件中。侧翼壁板54从上方落到底部销钉42的尖端部分73上。
131.侧翼壁板54的底部孔可以滑到对应的底部销钉42上或接合对应的底部销钉42。因为底部销钉朝向壁系统10的中央纵向轴线倾斜，所以侧翼壁板54不能以正好竖直的线或路径落到销钉上。而是，为了容纳横向倾斜的底部销钉，侧翼壁板54必须从壁系统的中央部分沿竖直方向落下或移动，直到销钉42的尖端部分73与底部孔30的开口相遇。当尖端部分73和孔30接合时，侧翼壁板的竖直下降改变其下降角度，向下并远离壁系统10的纵向中央轴线移动。
132.第一侧翼板54a可以放置到壁系统10的一侧，并且第二侧翼板54b可以添加到壁系统10的相对的另一侧，从而在壁系统10的中央部分中留下间隙。此时可以在任一侧或两侧增加额外的侧翼壁板54，只要留出用于容纳中央壁板50的中央空间。
133.中央壁板50可以从上方沿大体上竖直的方向落下或移动，使得中央壁板50的中央底部孔接合中央底部销钉。中央底部孔30和中央底部销钉42被构造成限定垂直于底部表面构件46的路径，以允许中央壁板50沿竖直的线或路径下降，从而接合底部表面构件46。
134.顶部表面构件48可以定位成落到壁板20的顶部端部上，或者以其他方式以预定的构型抵靠壁板20操纵。顶部表面构件48的面向内的表面可以接合壁板的顶部端部。采用预定的构型使得对应的孔和通道彼此对准和连通，以在壁系统10的顶侧处限定销钉接纳空腔。额外的方向性销钉可以插入到销钉接纳空腔中，并且所有销钉42可以定位成将它们的膨胀部分72对准期望的方向。
135.顶部销钉42可以在被放置在优选取向上之前、期间或之后插入到顶部表面构件48中，使得销钉42的尖端部分73向上延伸。每个销钉42的取向构件92可以与对应通道41上的对准构件94对准，使得销钉42的膨胀部分72相对于完成的壁系统10对准在优选方向。
136.在壁系统10的组装期间，当需要时，粘合剂可以添加到销钉、孔、通道或销钉接纳空腔。
137.在一些实施例中，方向性销钉42可以在它们被添加到壁系统10之前被预先收缩。例如，方向性销钉可以经受干燥或脱水，以使销钉收缩到小于正常的尺寸。这种预收缩活动可以使干燥的销钉42更容易地插入和定向到销钉接纳空腔44中，该销钉接纳空腔44通常被设定尺寸成接纳相似尺寸或体积的销钉。在被安置在销钉接纳空腔44内之后，销钉44在遇到水分时会经受膨胀，从而在销钉42和对应的空腔44之间形成更紧或更紧密的连接。
138.实施例8：用方向性销钉制成的clt
139.某些木材制品，诸如胶合层压木料(glt)和交叉层压木料(clt)由堆叠在一起的多个木制的片材或层制成，并且可以用粘合性化合物保持在一起。这种木料可以通过用方向
性销钉固定木制层而代替或补充对粘合性化合物的使用来制成。
140.如同通道41或销钉接纳空腔44可以被引入壁系统部件中一样，类似的通道41或销钉接纳空腔44可以被钻孔、切割或以其他方式引入构成glt或clt的一些或所有木材层中。
141.包括通道的木制层可以被堆叠和构造成使得相邻层中的通道41对准以限定销钉接纳空腔44。在一些情况下，销钉接纳空腔44可以在木制层的堆叠体中形成。
142.通过将方向性销钉插入到跨越相邻木制层的销钉接纳空腔44中，可以将多个木制层固定在一起。
143.可以使用一个或更多个方向性销钉来组装glt或clt的区段或工件，销钉被构造成将销钉的膨胀力引向期望的方向。用户可能更喜欢将膨胀力引向不同的方向，以分散销钉的与水相关的定向力，并使组装木料中的翘曲最小化。在其他实施例中，可能优选的是，将方向性销钉定向成朝向或远离公共点或公共结构膨胀。例如，可能优选的是，将销钉的与水相关的膨胀引导成朝向组装木料的中心或远离组装木料的外边缘。
144.在一些实施例中，方向性销钉可以被定位成使得它们的膨胀部分在顶层或顶板的纹理方向上膨胀。当这种销钉经历与水相关的膨胀时，膨胀部分被预期在平行于相邻年轮的方向上引导膨胀部分。因此，膨胀力不太可能分离邻近的年轮层，并且也不太可能在木制层或木制板中产生裂缝。
145.根据本发明的壁系统10和方向性销钉42的具体实施例已经为了说明可以制造和使用本发明的方式的目的而被描述。应当理解，本发明及其不同方面的其他变化和修改的实现对于本领域技术人员将是明显的，并且本发明不受所描述的具体实施例的限制。一个实施例中描述的特征可以在其他实施例中实现。应理解为涵盖本发明以及落入本文所公开和要求保护的基本的基础原理的精神和范围内的任何和所有修改、变化或等同物。