DE7526601U

DE7526601U - Blechschraube

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Publication number: DE7526601U
Application number: DE19757526601
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-08-22
Filing date: 1975-08-22
Publication date: 1976-01-29
Also published as: DE2537446C3; DE2537446B2; DE2537446A1

Description

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch Patentanwälte

Diplom-Physiker

Dr. Walter Andrejewski

Diplom-Ingenieur

Dr.-lng. Manfred Honke

Diplom-Ingenieur

Hans Dieter Gesthuysen

Diplom-Physiker

Dr. Kari Gerhard masch

^Anwaltsakte: 46 48O/W-th

Gebrauchsmusteranmeldung Fumio HIRABAYASHI 11-11, 5-chome, Nishimiku: Yodogawa-ku, Osaka. Japan

43 Essen 1,Theaterplatz 3, Postf.789

19. August 1975

Ble chs ehraube.

IJm eine Schraube in ein dünnes Metallblech fest einschrauben zu können, gibt es verschiedene Möglichkeiten.'Einmal kann in das Blech ein Loch gebohrt werden, dessen Durchmesser größer ist als der Gewindedurehmesser der Schraube, sodaß die Schraube mit ihrem Gewindeschaft durch dieses Loch hindurchgesteckt und mittels einer auf der anderen Seite aufgeschraubten Mutter festgezogen werden kann. Andererseits können auch an den Stellen,

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an denen Schrauben eingeschraubt werden sollen, kleine Löcher eingebohrt oder gestanzt werden, welche anschließend mittels eines konischen Lochwerkzeuges oder dgl. aufgeweitet werden, urn einen Bund rund um das aufgeweitete Loch auszubilden, woraufhin mittels eines Gewindebohrers in die Wandung dieses Loches und des hochgebördelten Bundes ein Gewinde eingeschnitten wird, in welches alsdann eine Befestigungsschraube eingeschraubt werden kann. Derartige altherkömmliche Verfahren sind jedoch äußerst zeit- und kostenaufwendig.

Infolgedessen wurden bereits verschiedene Arten selbstschneidender Blechschrauben vorgeschlagen, für deren Benutzung jedoch ebenfalls ein Führungsloch gebohrt werden muß* dessen Durchmesser kleiner ist als der Gewindedurchmesser dieser selbstschneidenden Blechschrauben. Infolgedessen sind auch derartige Blechschrauben nicht sehr praktisch, da ihre Anwendung zumindest zwei getrennte Arbeitsgänge erfordert, denn es muß auch hier zunächst ein Führungsloch gebohrt werden und erst dann kann die Blechschraube eingeschraubt werden.

Aus diesem Grunde wurden in neuerer Zeit weitere selbstschneidende Blechschrauben entwickelt, deren Gewindeschaft sich verjüngt und in diesem Bereich scharfe Kanten aufweist und schließlich in eine Spitze ausläuft, sodaß mit dieser Spitze in das Blech ein kleines Loch eingeschlagen werden kann, welches dann beim Eindrehen der Schraube mit Gewalt vergrößert und verformt wird, sodaß sich ein kreisrunder Bund bildet, der von der anderen Seite des Bleches absteht. Wenn auch derartige Blech-

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schrauben in gewisser Hinsich durchaus zweckmäßig sind, da sie sich in einem einzigen Arbeitsgang einschrauben lassen, haben | sie dennoch eine ganze Reihe von Nachteilen, deren erster und j schwerstwiegender darin besteht, daß das Blech nicht nur unmittelj bar rund um das kleine Loch herum während des Einpressens des konischen Teiles mit den scharfen Kanten leicht einreißt, sondern daß auch sehr bald Ermüdftungsrisse entstehen können. Diese anfängliche Ausbildung von Rissen zieht den zweiten Nachteil nach sich, daß die Ausbildung des hochstehenden Bundes nicht hoch genug ist, sodaß beim Einschrauben der Blechschraube nicht ge- j nügend Gewindegänge ausgebildet werden, um einen sicheren Halt : der Schraube zu gewährleisten. Ein weiterer Nachteil besteht 1 darin, daß das durch die Spitze der Blechschraube im Blech aus- j gebildete Loch nicht nur übermäßig vergrößert wird, sondern auch | am Rande teilweise nicht mehr die genügende Wandstärke aufweist, ,

da die scharfen Kanten des verjüngten Teiles das Blech einreißen, j wodurch die erwünschte Klemmkraft der Schraube nicht erzielbar ! ist. Dieser Nachteil wirkt sich insbesondere bei Aluminiumblechen! oder dgl. weichem Material aus, ebenso wie bei sehr dünnem ver- j zinntem Eisenblech. Ein vierter Nachteil derartiger Blechschrau- · ben besteht darin, daß die Schraube Gefahr läuft, schräg in das | Blech einzudringen, da wie bereits erwähnt, die Lochwandung I

Risse aufweist und ungleichmäßige Wandstärke. i

Die Erfindung tat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Blech- {

schraube zu schaffen, welche in einem einzigen Arbeitsgang in i

ein Blech eingeschraubt werden kann, ohne daß dabei die Loch- j

wandung einreißt, während gleichzeitig auf der dem Schraubenkopf j

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abgewandte Seite des Bleches ein Bund von ausreichender Höhe ausgebildet werden soll, welcher einen festen Sitz für die Schraube ergibt. Dabei soll eine derartige erfindungsgemäße Blechschraube selbst in sehr dünne oder weiche Bleche mit dem gleichen Erfolg eingeschraubt werden können wie bei anderen Blechen und das Einschrauben soll bei Blechen aller Art leicht und glatt vor sich gehen.

Eine diesen Anforderungen gerecht werdende erfindungsgemäße Blechschraube ist irn wesentlichen dadurch gekennzeichnet, daß das untere Ende der Blechschraube im Anschluß an die Gewindegänge des Gewindeschaftes pyramidenförmig ausgebildet ist und im Anschlußteil an die Spitze scharfe Kanten aufweist, welche im Anschlußteil an die Gewindegänge in sich allmählich verbreiternde abgerundete Kanten übergehen.

Auf diese Weise erhält die Blechschraube wohl eine scharfkantige Spitze, mit deren Hilfe im Blech ein kleines Führungsloch ausgebildet werden kann, während die anschließenden, sich allmählich verbreiternden abgerundeten Kanten dafür- sorgen, daß dieses kleine Führungsloch allmählich unter Ausbildung eines Ringbundes aufgeweitet werden kann, ohne daß wie bisher das Blech dabei eingerissen wird, so daß die nachfolgenden Gewindegänge des Schraubenschaftes eine sichere, gleichmäßige Angriffsfläche finden.

Weitere Merkmale und Besonderheiten der Erfindung ergeben sieh aus der nachfolgenden Beschreibung einiger bevorzugter Ausführungsbeispiele anhand der belllegenden Zeichnungen; es zeigen:

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Figur 1 ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blechschraube von der Seite gesehen;

Figur 2 das untere Ende dieser Blechschraube in vergrößertem Maßstäbe;

Figur 3 einen Schnitt durch Figur 2 längs der Linie III-IIIj j Figur k einen Schnitt durch Figur 2 längs der Linie IV-IV;

Figur 5 einen Schnitt durch Figur 2 längs der Linie V-V; j

Figur 6 das Aufbohren eines kleinen Führungsloches durch das j scharfkantige spitze Ende;

Figur 7 das Aufweiten des Loches unter Ausbildung eines glatten Bundes an der Rückseite des Bleches;

Figur 8 eine perspektivische Darstellung des pyramidenförmigen Endes eines zweiten Ausführungsbeispiels;

Figur 9 einen Schnitt durch Figur 8 längs der Linie IX-IX;

Figur 10 eine der Figur 8 entsprechende Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels;

Figur 11 einen Schnitt durch Figur ID längs der Linie XI-XI;

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Figur 12 eine der Figur 8 entsprechende Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels;

Figur 13 einen Schnitt durch Figur 12 längs der Linie XIII-XIII;

Figur 14 eine Seitenansicht der Spitze eines fünften Ausführungsbeispiels;

Figur 15 einen Schnitt durch Figur 14 längs der Linie XV-XV;

Figur 16 die Schraubenspitze eines sechsten Ausführungsbeispiels;

Figur 17 einen Schnitt durch Figur l6 längs der Linie XVII-XVII; und

Figur l8 die Spitze eines siebenten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Blechschraube von der Seite gesehen.

Das in den Figuren 1 bis 5 dargestellte erste Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Blechschraube 10 besitzt einen üblichen Schraubenkopf 11, an den sich ein üblicher Gewindeschaft 12 zylindrischer Ausbildung anschließt, der in ein pyramidenförmiges Ende 13 übergeht, welches in eine Spitze I^ ausläuft. Dieses pyramidenförmige Ende 13 weist keinerlei Gewinde-

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-Ί gänge auf und ist in zwei Teile unterteilt, und zwar ein spitzes Ende 15 mit scharfen Kanten l6, welche von der Spitze 14 aus divergieren, und einen Pyramidensturapf 17 mit abgerundeten Kanten l8_f wobei das ypitze Ende 15 eine Höhe h (Fig.2) und quadratischen Querschnitt (Pig.3) besitzt, während der Kegelstumpf durch die Schnittlinien III-III und V-V begrenzt wird und zum unteren Ende des Gewindeschaftes 12 hin allmählich einen größeren Durchmesser erhält. Dabei wird auch die gekrümmte Fläche einer Jeden abgerundeten Kante l8 breiter und breiter, je größer der Durchmesser dieses Kegelstumpfes I7 wird. Das spitze Ende 15 dient zum Bohren oder Einschneiden eines Führungsloches in das Blech, während der Kegelstumpf 17 im wesentlichen das Loch erweitert und einen Bund ausbildet, wie dies im einzelnen noch zu beschreiben sein wird. Selbstverständlich kann das pyramidenförmige Ende Ij5 der in den Figuren 1 bis 15 dargestellten Blechschraube statt eines viereckigen Querschnittes auch ebensogut einen dreieckigen oder irgendeinen anderen mehreckigen Querschnitt aufweisen.

Bei der vorbeschriebenen Konstruktion der Blechschraube 10 liegt der Spitzenwinkel des pyramidenförmigen Endes 1J>, der in Figur 5 mit Θ- angedeutet ist, vorzugsweise zwischen 25° und 65°, je nachdem, wie hart das Blechmaterial ist, in welches eine derartige Blechschraube eingeschraubt werden soll. So beträgt vorzugsweise dieser Spitzenwinkel bei einem Blech I9 aus hartem Werkstoff wie Stahl oder dgl. 25°, während der Spitzenwinkel 65° beträgt, wenn das Blech I9 aus Aluminium oder ähnlichem weichem Material besteht. Entsprechend der Härte eines Bleches kann auch

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die Anzahl der Seiten des pyramidenförmigen Endes
werden. Im allgemeinen wird vorzugsweise die Anzahl der Seiten
dieses pyramidenförmigen Endes vergrößert, je härter das Blech
ist. Andererseits sollte das pyramidenförmige Ende höchstens
zehn Seiten aufweisen, da es andernfalls einem kreisrunden Kegel sehr nahe kommt, sodaß die Spannungskonzentration an jeder dieser vielen abgerundeten Kanten zerstreut wird und das Anfangslooh 20¹ (Pig.6) nicht wirkungsvoll genug aufgeweitet werden kann, um einen Bund 21 in der gewünschten Höhe auszubilden, ohne daß dabei um j

das Loch 20 herum unerwünschte Risse entstehen. Die Höhe oder j Länge h des spitzen Endes 15 wird vorzugsweise entsprechend der Dicke des Bleches 19 bestimmt. Auch die Form und Krümmung dieser abgerundeten Kanten 18 wird vorzugsweise entsprechend der Blechdicke und entsprechend der Materialeigenschaften des Bleches
festgelegt.

Wenn eine derartige Blechschraube 10 mit einem bekannten kraftbetriebenen Schrauber in ein Blech 19 eingeschraubt wird, durchstößt die Spitze 14 zunächst an der gewünschten Stelle das Blech 19 und bildet im Blech ein kleines Führungsloch, welches dann
durch die scharfen Kanten 16 erweitert wird, um ein Anfangsloch 20' auszubilden, wie dies in Figur 6 dargestellt ist. Sobald das Führungsloch 20' bis auf einen Durchmesser d erweitert ist,
welcher im wesentlichen dem größten Außendurchmesser des spitzen Endes 15 entspricht, dringt das Kegelstumpfteil 17 in dieses
Loch 20' ein und erweitert es zu einem Loch 20 unter gleichzeitiger Ausbildung eines im wesentlichen kreisrunden Bundes 21, der sich von der Rückseite 22 des Bleches I9 abhebt, wie dies

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in Figur 7 dargestellt ist. Die nachfolgenden Gewindegänge 23 des Gewindeschaftes 12 bilden alsdann in diesem Bund 21 entsprechende Gewindegänge aus, sodaß die Blechschraube im Ganzen fest eingeschraubt werden kann.

Infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung des kegelstumpfförmigen Teiles VJ des unteren Endes Ij5 der Blechschraube, d.h. infolge der sich allmählich verbreiternden abgerundeten Kanten 18 dieses Teiles 17 (Fig. 2, 6 und 7), läßt sich das zunächst in das Blech 19 mit Hilfe des scharfkantigen spitzen Endes 15 eingebohrte kleine Führungsloch 20¹ glatt und allmählich derart vergrößern oder aufweiten, daß ein Bund 21 in der erforderlichen Höhe oder Länge entsteht, ohne daß dabei das Blech eingerissen wird. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird außerdem aber auch erreicht, daß die Innenwandung des Loches 20 sowie des Bundes 21 im wesentlichen glatt bleibt, d.h. also keinerlei Einkerbungen aufweist, bevor die Gewindegänge 23 das entsprechende Innengewinde in diese Wandung schneiden*

Die Effizienz der vorbeschriebenen Grundausbildung einer erfindungsgemäßen Blechschraube läßt sich noch erhöhen, wie dies anhand der in den Figuren 8 bis 17 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiele erläutert werden soll. Dabei geht es vor allem darum, die beim Bohren des Führungsloches entstehenden Späne sicher zu entfernen. Dieses Entfernen von Spänen ist besonders wichtig, da sie oftmals die Innenwandung des Loches 20 sowie des Bundes 21 beschädigen und dadurch eine Rißbildung begünstigen. Es ist einleuchtend, daß das Loch 20 so glatt wie irgend-

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möglich ausgebildet werden muß, um die Ausbildung des Bundes 20 in der gewünschten Höhe ohne Risse zu erleichtern und einen festen S hraubensitz zu erreichen. Außerdem erschwert das Vorhandensein von Spänen das Einschrauben der Blechschraube.

Aus diesem Grunde ist im spitzen Ende 15a bei dem in den Figuren 8 und 9 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel in zwei einander gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Einkerbung 24a ausgebildet, welche jeweils von der Spitze 14 aus längs der entsprechenden scharfen Kante 16 nach oben verläuft, sodaß eine spitzwinklige Schneidkante 25a und eine glatte senkrechte Schneidbrust 26a enstehen., welche diagonal zur senkrechten Achse des pyramidenförmigen Endes 13 verlaufen, wie dies in den Figuren 8 und 9 dargestellt ist. Dadurch können von diesen Sehneidkanten 25a erzeugte Späne durch diese Einkerbungen 24a leicht entfernt werden.

Das in den Figuren 10 und 11 dargestellte dritte Ausführungsbeispiel besitzt ein spitzes Ende 15b, welches zur Hälfte diagonal aufgeschnitten ist, sodaß eine senkrechte Schneidbrust 26b und zwei spitzwinklige Schneidkanten 25b entstehen. Dadurch werden die Späne in der Hauptsache durch diese Schneidkanten 25b erzeugt und könne ohne Schwierigkeiten durch den an der Schneidbrust entstehenden Preiraum ohne Schwierigkeiten entfernt werden.

Bei dem in den Figuren 12 und Ij5 dargestellten vierten Ausführungsbeispiel sind im unteren Ende I3 eine oder mehrere Keilnuten 27 in zwei oder in allen Seitenflächen des spitzen Endes

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15c ausgebildet, welche Jeweils geradlinig zur Spitze 14 hin verlaufen. Dabei können natürlich diese Keilnuten 27 auch durch irgendwelche anderen adäquat geformte Nuten ersetzt werden. Bei Ausbildung des Loches entstehende Späne können infolgedessen ohne Schwierigkeiten durch diese Nuten 27 entfernt werden.

Außer einer leichten Spanentfernung ergibt sich bei den vorbeschriebenen Abwandlungen der weitere Vorteil, daß die Höhe oder Länge des Bundes 21 wesentlich leichter in der gewünschten Höhe erzielbar ist, da der Durchmesser des anfänglichen Führungsloches 20' kleiner ist als bei dem ersten Ausführungsbeispiel gemäß'Figur 1 bis 5. Dies rührt einmal daher, daß das spitze Ende 15a, 15b bezw. 15c jeweils teilweise eingeschnitten oder ausgeschnitten ist und zum anderen, daß die entstehenden Späne schnell und sicher entfernt werden. Welche Ausbildungsform jeweils gewählt wird, hängt v?eitgehend von der Härte, der Dicke und anderen Eigenschaften eines Bleches 19 ab, in welches eine derartige Blechschraube 10 eingeschraubt vierden soll =

Das in den Figuren 14 und 15 dargestellte fünfte Ausführungsbeispiel besitzt im spitzen Ende 15d des unteren Endes IjJd der Blechschraube eine im wesentlichen spiralförmig verlaufende Nut 28, welche nahe der Spitze 15 beginnt und bis zum kegelstumpfförmigen Teil 17.» d.h. bis zu dessen Beginn, in der gleichen Richtung wie die Gewindegänge 23 des Gewindeschaftes 12 verläuft, sodaß nicht nur die Späne durch diese Nut 28 leicht entfernt werden können, sondern das Bohren des kleinen Führungsloches wesentlich erleichtert wird, da das spitze Ende 15d sich

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infolge der Spiralnut 28 selbst in das Blech hineinfressen kann. * Infolgedessen wird zum Einschrauben kein sehr hohes Antriebs- i drehmoment benötigt und außerdem wird verhindert, daß das Blech \ 19 in unerwünschter Weise eingedrückt oder eingebeult wird. j Dabei kann naturgemäß diese Spiralnut 28 auch zusammen mit irgendj-

einer der Ausbildungen der Ausführungsbeispiele 2 bis 4 verwendet! werden., 1

Ein sechstes Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 1β und I7 dargestellt, bei welchem im pyramidenförmigen unteren Ende 1^e der Blechschraube wenigstens eine senkrechte Vertiefung 24e in jeder oder in einigen der Pyramidenseiten zwischen den scharfen Kanten 16 ausgebildet ist, welche in das kegelstumpfförmige Teil 17 hineinläuft. Auf diese Weise werden die beim Bohrvorgang des spitzen Endes 15e entstehenden Späne in diese Vertiefungen 24e hineingeleitet und können aus diesen entweichen, sodaß die Innenwandung des Bundes 21 nicht beschädigt wird. Da hierdurch außerdem die Reibungsfläche des pyramidenförmigen Endes verkleinert wird, wird das Antriebsdrehmoment wirkungsvoller zur Ausbildung des Bundes 21 in der gewünschten Höhe ausgenutzt.

Bei dem in Figur l8 dargestellten siebenten Ausführungsbeispiel ist zwischen dem pyramidenförmigen unteren Ende IjJ und den Gewindegängen 23 des Gewindeschaftes 12 ein glattes zylindrisches Stück 29 vorgesehen, dessen Durchmesser gleich dem Flankendurchmesser der Gewindegänge 23 oder kleiner als dieser Flankendurchmesser ist. Wenn dieses zylindrische Teil 29 durch den Bund 21 hindurchgedrückt wird, so wird dieser dadurch dieser

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Zylinderform angepaßt, sodaß er einmal einen fast kreisrunden Querschnitt erhält und zum anderen rechtwinklig zum Blech 19 verläuft. Infolgedessen wird der Gewindeschaft 12 ohne Verkantung in das Blech und den Bund 21 hineingeführt.

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Claims

Andrejewski, Honke, Gesthuysen & Masch, Patentanwälte in Essen S chutzansprüche

1. Blechschraubej bestehend aus Schraubenkopf und daran anschließendem, am unterem Ende sich verjüngend in eine scharfkantige Spitze auslaufendem Gewindeschaft, dadurch j gekennzeichnet, daß das untere Ende (15) der Blechschraube (10) im Anschluß an die Gewindegänge (23) des j Gewindeschaftes (12) pyramidenförmig ausgebildet ist und im j Anschlußteil (15) an die Spitze (14) scharfe Kanten (Ιό) aufweist, welche im Anschlußteil (17) an die Gewindegänge in sich allmählich verbreiternde abgerundete Kanten (18) übergehen.

2. Blechschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im spitzen Ende (15a) wenigstens eine Einkerbung (24a) ausgebildet ist, welche im wesentlichen von der Spitze (14) längs einer der scharfen Kanten (16) verläuft und mit dieser scharfen Kante eine von der Spitze aus nach oben verlaufende Schneidkante (25a) sowie eine von dieser Schneidkante zur senkrechten Achse des spitzen Endes verlaufende glatte Schneidbrust (26a) bildet.

3· Blechschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das spitze Ende (15b) zur Hälfte in vertikaler Richtung derart abgeschnitten ist, daß eine diagonal durch zwei einander gegenüberliegende scharfe Kanten (16) gehende vertikale Schneidfläche mit zwei spitzwinkligen Schneidkanten (25b) an den scharfen Kanten und einer Schneidbrust (26b) entsteht.

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4. Blechschraube nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer Seite des spitzen Sndes (15c) wenigstens eine im wesentlichen keilförmige Nut (27) ausgebildet ist, welche von der Spitze (14) geradlinig zum kegelstumpfförmigen Anschlußteil (17) verläuft.

5. Blechschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet ₃ daß das spitze Ende (15d) eine im wesentlichen spiralförmig von nahe der Spitze (14) zum kegelstumpfförmigen Anschlußteil (17) in gleicher Richtung wie die Gewindegänge (23) des Gewindeschaftes (12) verlaufende Nut (28) aufweist.

6. Blechschraube nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß in wenigstens einer der Seitenflächen des pyramidenförmigen unteren Endes (13e) wenigstens ' eine zwischen den scharfen Kanten (16) in senkrechter Richtung ; verlaufende Nut (24e) ausgebildet ist. j

7. Blechschraube nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch j gekennzeichnet, daß zwischen dem Gewindeschaft (12) und dem pyramidenförmigen unteren Ende (13) ein glattes zylindrisches Stück (29) vorgesehen ist, dessen Durchmesser gleich oder kleiner ist als der Plankendurchmesser des Gewindeschaftes (12).