DE1929061A1

DE1929061A1 - Zylindrischer Koerper und Verfahren zu seiner Verankerung in einem Traeger

Info

Publication number: DE1929061A1
Application number: DE19691929061
Authority: DE
Inventors: Peter Lambert
Original assignee: Unbrako Ltd
Current assignee: SPS Technologies Ltd
Priority date: 1968-06-08
Filing date: 1969-06-09
Publication date: 1969-12-11
Also published as: GB1277006A; FR2013728A1

Description

DR. MÜLLER-BORE DIPL-ΙΝΘ. QRALFS 1929061

DIPL.-PHYS. DR. MANITZ DlPL-CHEM. DR. DEUFEL

PATENTANWÄLTE

9. Juni 1969 P/Sv - U 1001

UNBRAKO LIMITED

Burnaby Road, Holbrook Lane, Coventry, Warwickshire, England

Zylindrischer Körper und Verfahren zu seiner Verankerung in

einem Träger

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verankern eines zylindrischen Körpers in einem Träger sowie einen dazu verwendeten zylindrischen Körper. Der Ausdruck "zylind_rischer Körper" stellt einen Sammelbegriff dar und umfaßt verschiedene Befestigungselemente wie Stehbolzen, Stiftschrauben, Kopfschrauben und Ansatzschrauben sowie beliebige andere im allgemeinen zylindrische Gegenstände wie Wellen und Spindeln, welche im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden können.

Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Verankern eines zylindrischen Körpers in einem Träger besteht darin, daß an einem Kopfteil des zylindrischen Körpers eine axial gerichtete Rändelung vorgesehen wird, daß in dem Träger eine zylindrische Ausnehmung gebildet wind, deren Durchmesser zwischen dem maximal en und minimalen Durchmesser des gerändelten Kopfteils des zylindrischen Körpers liegt und daß der gerändelte Kopfteil axial in die zylindrische Ausnehmung getrieben wird, so daß die Rändelung des Kopfteils eine komplementäre Rändelung in der Um-

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BRAUNSCHWEIG, am burqcrpark β φ««30 zatsr 8 MÖNCHEN 22, robert-Koch-Str. t » Ren) azwio

fangswandung der Ausnehmung ausbildet, um eine Relativbewegung zu verhindern. Der Ausdruck "Rändelung" stellt ebenfalls einen Sammelbegriff dar und umfaßt verschiedene Profile wie Riffelungen, Verzahnungen und andere axial gerichtete, auf dem Umfang verteilte VorSprünge, bzw. Ansätze.

Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß die zylindrische Ausnehmung als koaxiale Erweiterung einer sich durch den !Träger erstreckenden Bohrung ausgebildet wird, daß der Teil des zylindrischen

" Körpers, der entfernt von dessen gerändeltem Kopf gelegen ist, zuerst durch die zylindrische Ausnehmung und dann durch die koaxiale Bohrung geschoben wird und daß dann auf den Teil des zylindrischen Körpers, der über die gegenüber der zylindrischen Ausnehmung gelegenen Seite des Trägers vorsteht, eine Zugkraft ausgeübt wird, um den gerändelten Kopfteil in die zylindrische Ausnehmung zu zwängen» Pur den Fall, daß der zylindrische Körper ein Schraubgewindeteil bildet, das über die Seite des Trägers vorsteht, welche der zylindrischen Ausnehmung gegenüberliegt, und zwar bevor der gerändelte Kopf in Eingriff mit der zylindrischen Ausnehmung ist, kann gemäß einer weiteren Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens ein mit einem komplementären Gewinde versehenes Element auf den Schraubgewindeteil geschraubt werden, um gegen den Träger zu wirken und dabei eine Zugkraft zu erzeugen, welche den gerändelten Kopfteil in die zylindrische Ausnehmung zwängt.

Vorzugsweise besitzen der gerändelte Kopfteil und die zylindrische Ausnehmung größeren Durchmesser als die sich durch, den Träger erstreckende Bohrung, wodurch eine erste ringförmige Schulter zwischen dem gerändelten Kopfteil des zylindrischen Körpers und dem Teil des zylindrischen Körpers, der sich durch die Bohrung erstreckt, ausgebildet wird und eine zweite ringförmige Schulter zwischen der zylindrischen Aus-

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nehmung und der Bohrung entsteht, wobei die erste und zweite ringförmige Schulter komplementär ausgebildet werden und in gegenseitigen Eingriff gelangen, wenn der gerändelte Kopfteil ganz in die zylindrische Ausnehmung eingeführt ist, wodurch eine relative Drehbewegung zwischen dem zylindrischen Körper und dem Träger verhindert wird. Die axial gerichtete Rändelung erstreckt sich vorteilhafterweise etwas über die erste ringförmige Schulter hinaus, so daß eine axiale Einkerbung in der zweiten ringförmigen Schulter entsteht, um eine weitere relative Drehbewegung zwischen dem zylindrischen Körper und dem Träger zu verhindern. Die erste und die zweite ringförmige Schulter sind vorzugsweise als komplementäre kegel stumpf förmige Flächen ausgebildet. Die zylindrische Ausnehmung kann eine derartige Tiefe aufweisen, daß dann, wenn der gerändelte Kopfteil vollständig eingeführt ist, das gegenüberliegende Ende des zylindrischen Körpers sich um einen vorgegebenen Betrag über den Träger hinaus erstreckt.

Ein gemäß der Erfindung ausgebildeter zylindrischer Körper> der bei dem vorstehend erläuterten Verfahren Verwendung findet, besitzt einen Kopfteil, der eine axial gerichtete Rändelung aufweist. Vorzugsweise ist der gerändelte Kopfteil durch einen Schaft mit einem Schraubengewindeteil- verbunden. Der gerändelte Kopfteil kann einen größeren Durchmesser als ein angrenzender Schaftteil besitzen, wodurch eine ringförmige Schulter zwischen dem gerändelten Kopfteil und dem Schaftteil festgelegt wird. Die ringförmige Schulter kann kegelstumpfförmig ausgebildet sein. Vorzugsweise erstreckt sich die axial gerichtete Rändelung etwas über die ringförmige Schulter.

Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt die aus einem an einem Träger befestigten zylindrischen Körper bestehende Anordnung ein Schaftteil des zylindrischen Körpers, das über eine Fläche des Trägers vorsteht, und ein axial

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gerändeltes Kopfteil, das in Eingriff mit einer zylindrischen Ausnehmung in dem Träger, steht, wobei die Innenwandung der zylindrischen Ausnehmung durch die Rändelung des Kopfteils komplementär eingekerbt wird, um eine Relativbewegung zu verhindern. Vorzugsweise ist der Durchmesser der zylindrischen Ausnehmung größer als der Durchmesser einer koaxialen Bohrung, durch die sich das Schaftteil erstreckt, wodurch eine ringförmige Schulter durch den Träger zwischen der zylindrischen Ausnehmung und der koaxialen Bohrung festgelegt wird, und diese ringförmige Schulter grenzt an eine komplementäre ringförmige Schulter an, welche zwischen dem gerändelten Kopfteil und dem Schaftteil ausgebildet ist. Die ringförmigen Schultern sind vorzugsweise kegelstumpffÖrmig ausgebildet. Vorteilhafterweise erstreckt sich die axial gerichtete Rändelung des Kopfteils etwas über die ringförmige Schulter an dem zylindrischen Körper, und die Rändelung ist in die durch den Träger festgelegte ringförmige Schulter eingedrückt.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung erläutert; in dieser zeigt:

Figur 1 eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Schulter- bzw. Ansatζschraube gemäß der Erfindung,

Figur 2 einen Axialschnitt, welcher die Art der Befestigung der Schraube nach Fig. 1 an einem Träger erkennen läßt,

Figur 3 einen Axialschnitt, der die Ansatzschraube nach Fig.1 in der Befestigungsstellung im Träger zeigt,

Figur 4- eine Seitenansicht einer Ausführungsform einer Stiftschraube gemäß der Erfindung,

Figur 5 einen Axialschnitt, der eine andere Art der Befestigung der Stift schraube nach Fig. 4- in einem Träger erkennen läßt,

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Figur 6 einen Axialschnitt der Stift schraube nach Pig. 4 in der Befestigungsstellung in dem Träger, und die

Pig. 7, 8, 9, 10 und 11 alternative Ausführungsformen des Kopfes für die Schraube nach Pig. 1 und die Stiftschraube, "bzw. den Bolzen nach Pig. 4,

Pig. 12 einen vergrößert dargestellten Axialschnitt zur Erläuterung der Bildung komplementär gerändelter Flächen in dem Träger, und

Fig. 13 einen Axialschnitt einer Drahtschraube in der Befestigungsstellung in dem Träger.

Nach Fig. 1 besitzt die Ansatzschraube ein zylindrisches Schaftteil 10 mit gleichförmigem Durchmesser, das durch ringförmige Rillen 11 und 12 von einem zylindrischen Kopf 13 und einem mit Schraubengewinde versehenen Teil 14 getrennt ist. Der maximale Außendurchmesser des letzteren überschreitet in diesem Falle nicht den Durchmesser des Schaftteiles 1O₁ und zwar aus einem Grunde, der anhand der Fig. 2 und 3 noch näher erläutert wird. Der Kopf 13 ist mit einer axial gerichteten Rändelung 15 versehen. Der Durchmesser des Kopfes ist derart, daß die Rinnen der Rändelung auf einem Durchmesser liegen, der größer als der Durchmesser des Schaftteiles 10 ist. Der Grund dafür wird noch erläutert.

Fig. 2 zeigt die Befestigung der Ansatzschraube nach Fig. 1 an einer Platte 16, die als Träger wirkt, und zwar in der Weise, daß diese Schraube senkrecht auf der Fläche 17 der Platte stellt. Die Platte besitzt eine Bohrung 18, in die der Schaftteil 10 der Schraube genau paßt, und sie ist mit einer SBylindriscnen Ausnehmung 19 versehen, die koaxial .zur Bohrung 18 ist, aber einen Durchmesser aufweist, der soviel größer ist, daß er zwischen den Durchmessern der Gerate oder Spitzen und der Bodenrillen der Rändelung 15 liegt. Das Rohr 20 wird dann über das vorstehende Ende des Schaftes 10 und

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das Gewindeteil 14 gesteckt, und zwar derat, daß es sich unter das letztere um einen Betrag erstreckt, der wenigstens so groß wie die Tiefe der Ausnehmung 19 ist, und dann wird mittels eines Werkzeugs 21 in der Richtung des Pfeiles A Druck ausgeübt, um zu bewirken, daß die Rändelung 15 in die Außenwandung der Ausnehmung 19 eine komplementäre Rändelung einkerbt, bzw. diese Außenwandung in einer entsprechenden Weise verformt. Das Rohr 20 wird dann beseitigt, und die Ansatz- oder Kopfschraube 16 nehmen die in Hg. 3 gezeigte Stellung ein, in der die Schraube gegen Drehen relativ zur Platte 16 durch die Rändelung 15 und die komplementäre Rändelung, die in die Außenwandung der Ausnehmung 19 geschnitten wurde, verankert ist. Des weiteren wird der Austritt des gerändelten Kopfes 15 durch den damit erzielten sichtdichten Eingriff verhindert .

Indem für die Tiefe der Ausnehmung 19 ein spezieller Wert gewählt wird, kann es erreicht werden, daß dann, wenn die Unterseite des Rändelkopfes 13 flach gegen die ringförmige Schulter 22, die zwischen der Bohrung 18 und der Ausnehmung 19 festgelegt ist, stößt, die Rille oder Nut 12 sich in einem vorgegebenen Abstand von der Fläche 17 der Platte befindet. Dadurch kann der Schaftteil 10, beispielsweise wenn er als Lager für ein Zahnrad verwendet wird, ein Arbeitsspiel für das Zahnrad gewährleisten, wenn dieses durch eine nicht dargestellte, auf den Gewindeteil 14 geschraubte Mutter gehalten wird und iö der BiIXe oder Nut 12 ein damit zusammenwirkender, nicht dargestellter Sprengring oder eine Beilagscheibe angeordnet ist.

In den anderen Figuren wurden zur Erleichterung der Auffindung äquivalenter Teile die gleichen Bezugszeiclien verwendet, und es werden la Zusammenhang mit diesen anderen Figu-

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ren nur die unterschiedlichen Punkte näher.erläutert.

Nach den Fig. 4 bis 6 besitzt der Bolzen, bzw. die Stiftschraube an der Unterseite des Kopfes 13 eine kegelförmige Außenabschrägung 23, welche der kegelstumpfförmigen Schulter 24 entspricht, die mittels eines Bohrers in dem Boden der Ausnehmung 19 bei deren Herstellung gebildet wurde, wobei die Schulter 24 den gleichen Winkel wie die Abschrägung 23 besitzt, so daß die erstere als selbstzentrierender Sitz für den Bolzen wirkt, wenn dieser ganz eingeführt wird.

Fig. 5 zeigt die.Verwendung einer Mutter 25 auf dem Schraubgewindeteil 14, wobei diese Mutter über eine Hülse 26 gegen die Fläche 17 der Platte 16 drückt, um auf den Schaftteil eine Zugbelastung auszuüben und die Rändelung 15 in die Ausnehmung 19 zu ziehen. Die Mutter 25 und die Hülse 26 werden dann entfernt. Dieses Verfahren der Befestigung des Kopfes 13 in der Ausnehmung 19 kann als Alternative zu dem bezug- ' lieh der Fig. 3 beschriebenen Verfahren verwendet werden.

Obwohl das Außenende des Kopfes 13 bei 27 am Umfang abgeschrägt und mit einem flachen Außenende 28 entsprechend der Darstellung in den Fig. 1 bis 9> 12 und I3 versehen ist, kann das Außenende 28 auch eine zentrale Ausnehmung 29 entsprechend Fig. 7 besitzen, welche zur Aufnahme des Werkzeugs 21 dient, oder sie kann mit einem koaxialen hexagonalen Stecksockel I3 entsprechend Fig. 9 versehen sein, der mittels eines eine konische Vertiefung 30 am inneren Eide zurücklassenden Bohrers und eines hexagonalen Formwerkzeugs gefertigt wird. Des weiteren kann der Kopf 13 ein vollständig flaches Außenende 3I entsprechend Fig. 10 aufweisen oder alternativ dazu eine Vertiefung besitzen, wie dies durch die strichpunktierte Linie 32 angegeben ist. Zusätzlich kann der Kopf

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lediglich durch axiale Rändelung des zylindrischen Schaftes 10 gebildet werden, so -daß die Spitzen der Rändelung 15 auf einem größeren Durchmesser als dem Durchmesser des zylindrischen Schaftes liegen, wie dies in Fig. 11 dargestellt ist*

Obwohl der Eingriff der Rändelung 15 in der komplementären, in der Ausnehmung 19 ausgebildeten Rändelung bereits selbst zu einer beträchtlichen Hemmkraft, welche eine Relativdrehung zwischen der Platte 16 und dem Schaftteil 10 verhindert, führt und die Ausbildung der komplementären Federnuten in der Ausnehmung 19 zu einem sehr engen, ein Austreten des gerändelten Kopfes 13 verhindernde^ Sitz führt, würden perfekte Bedingungen normalerweise nur dann gegeben sein, wenn die Rändelung 15 und die Ausnehmung 19 mit sehr engen Toleranzen gefertigt werden. Es wurde jedoch festgestellt, daß auf diese strengen Toleranzen aufgrund der speziellen Beziehung zwischen der peripheren Unterseite 22 oder 23 des gerändelten Kopfes 13 und der Schulter 24 verzichtet werden kann. Das Ineinandergreifen der Flächen gewährleistet eine zusätzliche Hemmung, bzw. Sicherung gegen eine Relativdrehung zwischen der Platte 16 und dem Schaft 10, und es konnte festgestellt werden, daß die Toleranzen zwischen der Rändelung 15 und der Ausnehmung 19 unter der .Voraussetzung beträchtlich weiter gefaßt werden können, daß der gerändelte Kopf 13 axial fest in der Ausnehmung gehalten wird, so daß der Eingriff zwischen der Unterfläche des gerändelten Kopfes und der Schulter 24 aufrechterhalten wird. Dieser Effekt wird des weiteren durch die kegelstumpfförmige Gestalt der Außenabschrägung 23 und der Schulter 24 verstärkt, wie dies in den Fig. 4 bis 10 und 12 dargestellt ist.

Mittels der in Fig. 12 dargestellten Anordnung wird ein besonders erhöhter Effekt erzielt, da sich die Rändelung 15 etwas über die Ebene der Außenabschrägung 23 erstreckt, so

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daß Punkte 33 festgelegt werden, welche in der Schulter 24-Einkerbungen 34- "bilden. Dieses Eindringen der Enden der führenden Kanten der Rändelung kann einen vollständigen Ahti-Dreheffekt gewährleisten, wobei dann die gegenseitige Einwirkung zwischen der Rändelung 15 und der Ausnehmung 19 nur zur axialen Arretierung erforderlich ist.

Nach Fig. 13 kann die Schraube aus Nutzdraht bestehen, so daß der Gewindeteil 14 etwas größeren Durchmesser besitzt als der Schaftteil 1D, wobei das Spiel, bzw. der freie Raum zwischen der Bohrung 18 und dem Schaft 10 entsprechend der Darstellung geeignet erweitert ist.

- Patentansprüche -

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Claims

Pat entansprüche

,Verfahren zum Verankern eines zylindrischen Körpers in einem Träger, wobei auf einem Kopfteil des zylindrischen Körpers eine axial gerichtete Rändelung vorgesehen wird, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Träger (16) eine zylindrische Ausnehmung (19) ausgebildet wird, deren Durchmesser zwischen dem maximalen und minimalen k Durchmesser des gerändelten Kopfteils (13) des zylindrischen Körpers liegt, da_c ier gerändelte Kopfteil (13) axial in die zylindrische Ausnehmung (19) getrieben wird, und daß dabei die Rändelung (15) des Kopfteils in der Umfangswandung der Ausnehmung zur Verhinderung einer Relativbewegung eine komplementäre Rändelung ausbildet.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zylindrische Ausnehmung als koaxiale Erweiterung einer sich durch den Träger erstreckenden Bohrung ausgebildet ist und der von dem gerändelten Kopfteil entfernte Teil des zylindrischen Körpers zuerst durch die zylindrische Ausnehmung und dann durch die koaxiale Bohrung geführt wird, dadurch g e kennzeichnet, daß auf den Teil (14) des zylindrischen Körpers, der über die Seite 07) des Trägers gegenüber der zylindrischen Ausnehmung vorsteht, eine Zugkraft ausgeübt wird, Um den gerändelten Kopfteil (13) in die zylindrische Ausnehmung zu treiben.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem der zylindrische Körper ein Schraubgewindeteil besitzt, das über die der zylindrischen Ausnehmung gegenüberliegende Seite des Trägers vorsteht, bevor der gerändelte Kopf in Eingriff mit der zylindrischen Ausnehmung ist, dadurch gekennz eichnet, daß ein mit komplementärem Gewinde versehenes Element (15)

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auf den mit Schraubgewinde versehenen Teil (14) gebracht wird und gegen den Träger wirkt, um die Zugkraft zu erzeugen, welche den gerändelten Kopfteil in die zylindrische Ausnehmung zieht.

4. Verjähren nach Anspruch 2 oder 3? bei dem der gerändelte Kopfteil und die zylindrische Ausnehmung einen größeren Durchmesser als die sich durch den Träger erstreckende Bohrung besitzen, wodurch eine erste ringförmige Schulter zwischen dem gerändelten Kopfteil des zylindrischen Körpers und dem Teil des zylindrischen Körpers ausgebildet wird, der sich durch die Bohrung erstreckt, und eine zweite ringförmige Schulter zwischen der zylindrischen Ausnehmung und der Bohrung erhalt en wird, dadurch gekennz eichnet, daß die erste und zweite ringförmige Schulter (23,24) komplementär ausgebildet werden und in gegenseitigein. Eingriff stehen, wenn der gerändelte Kopfteil ganz in die zylindrische Ausnehmung eingeführt ist, wodurch eine relative Drehbewegung zwischen dem zylindrischen Körper und dem Träger verhindert wird.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennz ei c h n e.t, daß die axial gerichtete Rändelung (15) derart ausgebildet ist, daß sie sich etwas über die erste ringförmige Schulter (23) erstreckt, so daß in der zweiten ringförmigen Schulter (24) zur Verhinderung eiia? relativen Drehbewegung zwischen dem zylindrischen Körper und dem Träger Einkerbungen gebildet werden.

6. Verfahran nach Anspruch 4 oder 5* dadurch gekennzeichnet., daß die erste und zweite ringförmige Schulter (23,24) als komplementäre kegelstumpfförmige Flächen ausgebildet werden.

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". Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Ausnehmung (19) eine derartige (Tiefe besitzt, daß dann, wenn, der gerändelte Kopfteil ganz eingeführt ist, das gegenüberliegende Ende (14) des zylindrischen Körpers um einen vorgegebenen Betrag über den Träger (16) vorsteht.

8. Zylindrischer Körper zur Verwendung bei dem Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7 ■> welcher ein mit einer axial gerichteten Rändelung versehenes Kopfteil besitzt, dessen Durchmesser größer als' der Durchmesser eines anschließenden Schaftteiles ist, wodurch zwischen dem gerändelten Kopfteil und dem Schaftteil eine ringförmige Schulter ausgebildet wird, dadurch gekennz eichnet, daß sich die axial gerichtete Rändelung (15) etwas über die ringförmige Schulter (23) hinaus erstreckt.

9· Anordnung aus einem an einem Träger befestigten-zylindrischen Körper, bei der der zylindrische Körper einen Schaftteil a, der über eine Oberfläche des Trägers vorsteht, und ein axial gerändeltes Kopfteil besitzt, das in Eingriff mit einer zylindrischen Ausnehmung in dem l'.-.'ägsr steht, dadurch g ek e η η ζ e i c h η e t, daß die zylindrische Ausnehmung (19) an ihrer Umfangswandung komplementär durch die Bände lung (15) des Kopfteils (13) eingekerbt ist, um eine Relativbewegung zu '" verhindern.

10. Anordnung nach Anspruch 9» bei der die, zylindrische Insnehmung einen größeren Durchmesser als eine koaxiale Bohrung aufweist, durch die sich der Schaftteil erstreckt, wodurch der Träger eine ringförmige Schulter zwischen der

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zylindrischen Ausnehmung und der koaxialen Bohrung festlegt, dadurch geke η η ζ ei c hne t, daß diese ringförmige Schulter ('24) an einer komplementären ringförmigen Schulter (23) zur Anlage kommt, welche zwischen dem gerändelten Kopfteil (13) und dem Schaftteil (10) ausgebildet ist.

11. Anordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Schultern (23,24) kegelstumpfförmige Gestalt besitzen.

12. Anordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch g e k e η η ζ e i c h-n e t, daß die axial gerichtete Rändelung (15) des Eopfteils (13) sich etwas über die ringförmige Schulter (23) an dem zylindrischen Körper erstreckt und in die ringförmige Schulter (24), welche an dem Träger (16) ausgebildet ist, eingedrückt ist.

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