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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleichen von Toleranzen zwischen zwei mittels eines Schraubelements zu verspannenden Bauteilen, umfassend ein Grundelement, ein aus dem Grundelement herausbewegbares Ausgleichselement, wobei das Grundelement und das Ausgleichselement einen eine axiale Richtung definierenden Durchgang für das Schraubelement ausbilden, eine Befestigungsmutter für das Schraubelement und ein Verbindungselement, welches die Befestigungsmutter mit dem Grundelement verbindet und zur Vormontage der Vorrichtung an einem ersten der zu verbindenden Bauteile dient.
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Eine derartige Toleranzausgleichsvorrichtung ist grundsätzlich bekannt. Üblicherweise stehen das Grundelement und das Ausgleichselement in einem Linksgewindeeingriff, während das Schraubelement ein rechtsgängiges Außengewinde aufweist. In dem Ausgleichselement ist ein Federelement angeordnet, welches einen Reibschluss zwischen dem sich durch den Durchgang hindurch erstreckenden Schraubelement und dem Ausgleichselement herstellt. Wird das Schraubelement zur Verschraubung der Bauteile durch die Bauteile und die Toleranzausgleichsvorrichtung hindurch geführt und in die Befestigungsmutter eingeschraubt, so dreht sich das Ausgleichselement aufgrund des Reibschlusses aus dem Grundelement heraus, bis es an dem zweiten Bauteil anstößt und der Abstand zwischen den Bauteilen durch die Toleranzausgleichsvorrichtung überbrückt ist.
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Dadurch dass die Befestigungsmutter über das Verbindungselement mit dem Grundelement verbunden ist, d.h. also in die Toleranzausgleichsvorrichtung integriert ist, muss die Toleranzausgleichsvorrichtung zur Vormontage an dem ersten Bauteil herkömmlicherweise seitlich auf dieses aufgeschoben werden. Ein solches seitliches Aufschieben der Toleranzausgleichsvorrichtung auf das Bauteil ist jedoch nicht immer möglich, beispielsweise aufgrund von mangelndem Bauraum. In diesem Fall muss die Montage der Befestigungsmutter separat erfolgen, wodurch die Vormontage der Toleranzausgleichsvorrichtung an dem Bauteil mit zusätzlichen Montageschritten und somit erhöhtem Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Toleranzausgleichsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, welche sich auch dann auf wirtschaftliche Weise an einem Bauteil vormontieren lässt, wenn kein seitlicher Zugang gegeben ist.
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Die Aufgabe wird durch eine Toleranzausgleichsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Der Erfindung liegt der allgemeine Gedanke zugrunde, die Toleranzausgleichsvorrichtung mit integrierter Befestigungsmutter zur Vormontage an dem ersten Bauteil nicht wie bisher üblich seitlich auf dieses aufzuschieben, sondern ähnlich wie Toleranzausgleichsvorrichtungen ohne integrierte Befestigungsmuttern in der axialen Richtung in das erste Bauteil einzusetzen. Auf diese Weise lässt sich die Toleranzausgleichsvorrichtung mit integrierter Befestigungsmutter auch dann auf einfache Weise an dem ersten Bauteil vormontieren, wenn kein seitlicher Zugang gegeben ist.
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Es versteht sich, dass das erste Bauteil eine Montageöffnung zur Aufnahme der Toleranzausgleichsvorrichtung aufweisen muss, die so dimensioniert ist, dass ein die Befestigungsmutter tragender unterer Teil des Verbindungselements axial durch die Montageöffnung hindurchgeführt werden kann, während ein dem Grundelement zugewandter oberer Abschnitt des Verbindungselements an einem die Montageöffnung begrenzenden Randbereich des ersten Bauteils zur Anlage kommt. Hierfür weist der untere Teil des Verbindungselements idealerweise eine maximale Abmessung in der radialen Richtung gesehen auf, die geringer als eine maximale radiale Abmessung des oberen Abschnitts des Verbindungselements ist. Um dennoch eine gewünschte Verspannung der zu verspannenden Bauteile zu ermöglichen, bildet das Verbindungselement erfindungsgemäß ein Stützmittel aus, mit dessen Hilfe sich die Befestigungsmutter trotz der Montageöffnung im verspannten Zustand der Bauteile axial an dem ersten Bauteil abstützen kann.
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Für einen besonders einfachen Zusammenbau der Toleranzausgleichsvorrichtung ist das Verbindungselement an dem Grundelement oder an einem das Grundelement haltenden Halteelement angeclipst.
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Vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmen.
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Gemäß einer baulich besonders einfachen und somit kostengünstigen Ausführungsform sind das Verbindungselement und die Befestigungsmutter einstückig miteinander ausgebildet. Beispielsweise kann das Verbindungselement ein Blechmaterial aufweisen, z.B. ein Metallblech, und insbesondere ein Stanz/Biegeteil sein.
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Des Weiteren kann das Verbindungselement wenigstens eine Rastöffnung zur Aufnahme einer korrespondierenden Rastnase des Grundelements oder Halteelements ausbilden.
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Um zu verhindern, dass sich die an dem ersten Bauteil vormontierte Toleranzausgleichsvorrichtung in unbeabsichtigterweise von dem ersten Bauteil lösen kann, bildet das Verbindungselement gemäß einer Ausführungsform wenigstens zwei sich in Richtung des Grundelements erstreckende und entgegen einer Rückstellkraft radial nach innen eindrückbare Rastarme aus, die das erste Bauteil im Vormontagezustand hintergreifen. Die Toleranzausgleichsvorrichtung lässt sich mit anderen Worten in der axialen Richtung in das erste Bauteil einclipsen und somit besonders einfach an diesem vormontieren.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die Rastarme derart ausgebildet, dass sie sich im verspannten Zustand der Bauteile an dem ersten Bauteil axial abstützen. Die Rastarme erfüllen auf diese Weise also eine Doppelfunktion, indem sie nicht nur die die Toleranzausgleichsvorrichtung im Vormontagezustand an dem ersten Bauteil sichern, sondern auch zur Verspannung der Bauteile beitragen.
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Gemäß noch einer weiteren Ausführungsform ist das Verbindungselement durch Anziehen des Schraubelements in der Befestigungsmutter deformierbar, insbesondere um die Rastarme in eine Position zu bringen, in der sie sich axial an dem ersten Bauteil abstützen.
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Gemäß einer Variante der Toleranzausgleichsvorrichtung ist die Befestigungsmutter in einem dem Grundelement zugewandten Bereich des Verbindungselements angeordnet.
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In diesem Fall kann das Verbindungselement zwei die Rastarme ausbildende Anschlaglaschen umfassen, deren freie Enden auf einer dem Grundelement abgewandten Seite der Befestigungsmutter vorgelagert sind, um durch das die Befestigungsmutter durchgreifende Schraubelement auseinander gedrückt zu werden.
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Die Anschlaglaschen können jeweils aus der Befestigungsmutter hervorgehen, insbesondere aus einem dem Grundelement zugewandten axialen Ende der Befestigungsmutter, und einen zumindest annähernd axial verlaufenden Längsabschnitt aufweisen, der in einen sich quer, insbesondere rechtwinklig, zur axialen Richtung erstreckende Querabschnitt übergeht.
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Die Rastarme können aus den Querabschnitten hervorgehen und sich relativ zu den Längsabschnitten schräg nach außen erstrecken.
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Gemäß einer Ausführungsform können Endbereiche von sich quer, insbesondere rechtwinklig, zur axialen Richtung erstreckenden Querabschnitten der Anschlaglaschen sich überlappen, insbesondere in einem dem Durchgang der Befestigungsmutter vorgelagerten Bereich.
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Alternativ können Endbereiche von sich quer, insbesondere rechtwinklig, zur axialen Richtung erstreckenden Querabschnitten der Anschlaglaschen von der Befestigungsmutter weg in die axiale Richtung umgebogen sein und zwischen sich einen Spalt definieren, dessen Weite kleiner als die Weite eines Durchgangs der Befestigungsmutter ist. Diese vergleichsweise geringe Weite des Spalts stellt sicher, dass die Anschlaglaschen durch das die Befestigungsmutter durchgreifende Schraubelement ausreichend weit auseinandergedrückt werden, um die Rastarme in ihre Abstützposition zu bringen. Beispielsweise kann die Weite des Spalts im Bereich von einem Fünftel bis zu einer Hälfte der Weite des Durchgangs der Befestigungsmutter liegen.
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Gemäß einer weiteren Variante der Toleranzausgleichsvorrichtung ist die Befestigungsmutter in einem dem Grundelement abgewandten Bereich des Verbindungselements angeordnet.
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In diesem Fall kann das Verbindungselement einen balgartigen Deformationsabschnitt aufweisen, der zwischen dem Grundelement und der Befestigungsmutter angeordnet ist.
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Die Rastarme können im Bereich der Befestigungsmutter aus dem Deformationsabschnitt hervorgehen und sich relativ zu der axialen Richtung schräg nach außen in Richtung des Grundelements erstrecken.
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Der Deformationsabschnitt kann durch Anziehen des Schraubelements in der Befestigungsmutter derart deformierbar sein, dass ein dem Grundelement zugewandter Teil des Deformationsabschnitts an dem ersten Bauteil zur Anlage kommt.
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Nachfolgend wird die Erfindung rein beispielhaft anhand möglicher Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- 1A eine perspektivische Ansicht einer Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform;
- 1B eine erste Seitenansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 1A;
- 1C eine zweite, um 90° gedrehte, Seitenansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 1A;
- 1D eine Schnittansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 1C;
- 1E eine perspektivische Ansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 1A in einem an einem ersten Bauteil vormontierten Zustand;
- 1F eine Schnittansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 1E;
- 1G eine perspektivische Ansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 1A mit zwei verspannten Bauteilen;
- 1H eine Seitenansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 1G;
- 1 J eine Schnittansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 1G;
- 2 eine Schnittansicht einer Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform;
- 3A eine perspektivische Ansicht einer Toleranzausgleichsvorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform;
- 3B eine perspektivische Ansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 3A in einem an einem ersten Bauteil vormontierten Zustand;
- 3C eine Seitenansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 3B;
- 3D eine Schnittansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 3B;
- 3E eine Schnittansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 3A mit zwei verspannten Bauteilen;
- 3F eine perspektivische Ansicht der Toleranzausgleichsvorrichtung von 3E.
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In 1A bis 1J ist eine Toleranzausgleichsvorrichtung 14 gemäß einer ersten Ausführungsform dargestellt. Die Toleranzausgleichsvorrichtung 14 umfasst ein Grundelement 16 sowie ein mit diesem in Linksgewindeeingriff stehendes Ausgleichselement 18. Das Grundelement 16 bildet zu diesem Zweck ein linksgängiges Innengewinde 16a aus, während das Ausgleichselement 18 ein entsprechend ausgebildetes Außengewinde 18a aufweist. Die Gewindeachsen des Innengewindes 16a und des Außengewindes 18a definieren eine axiale Richtung.
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Das Grundelement 16 und das Ausgleichselement 18 bilden einen sich in der axialen Richtung erstreckenden Durchgang 20 für ein Schraubelement 22 aus. In den durch das Ausgleichselement 18 definierten Teil des Durchgangs 20 ist ein Federelement 26a eingesetzt, welches zur Herstellung eines Reibschlusses zwischen dem sich durch den Durchgang 20 hindurch erstreckenden Schraubelement 22 und dem Ausgleichselement 18 vorgesehen ist.
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Das Schraubelement 22 dient zur Verspannung zweier zueinander beabstandet angeordneter Bauteile 26a, 26b, von den das in den Figuren untere hier als erstes Bauteil 26a und das obere als zweites Bauteil 26b bezeichnet wird.
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Das Grundelement 16 ist in einem Haltering 28 gehalten, welcher zwei einander gegenüberliegende, radial nach außen vorstehende Rastnasen 30 ausbildet. Die Rastnasen 30 dienen zur Anbringung eines zur Vormontage der Toleranzausgleichsvorrichtung 14 an dem ersten Bauteil 26a vorgesehenen Verbindungselements 32. Bei dem Verbindungselement 32 handelt es sich hier um ein aus einem Metallblech gebildeten Stanz/Biegeteil, welches einen sich quer und insbesondere rechtwinklig zur axialen Richtung erstreckenden oberen Abschnitt 34 umfasst, aus dem zwei sich in entgegengesetzte Richtungen nach außen erstreckende Rastlaschen 36 hervorgehen, die jeweils in die axiale Richtung nach oben, d.h. also in Richtung des Ausgleichselements 18, umgebogen sind und die jeweils eine Rastöffnung 38 zur Aufnahme einer der Rastnasen 30 ausbilden. Mit anderen Worten ist das Verbindungselement 32 mittels der in die Rastöffnungen 38 eingreifenden Rastnasen 30 an dem Haltering 28 angeclipst.
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Der obere Abschnitt 34 des Verbindungselements 32 bildet ferner eine mit dem Durchgang 20 ausgerichtete und sich von dem Grundelement 16 weg, in den Figuren also nach unten, erstreckende Befestigungsmutter 40 aus, in welche das Schraubelement 22 zur Verspannung der Bauteile 26a, 26b einschraubbar ist.
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Aus dem oberen Abschnitt 40 des Verbindungselements 32 gehen des Weiteren zwei einander gegenüberliegende und zu den Rastlaschen 36 um 90° versetzt angeordnete Anschlaglaschen 42 hervor, welche von dem Grundelement 16 weg, in den Figuren also nach unten, umgebogen sind und einen unteren Teil des Verbindungselements 32 mit im Wesentlichen rechteckigem Querschnitt definieren. Eine maximale Abmessung des unteren Teils des Verbindungselements 32 in der radialen Richtung gesehen ist dabei kleiner als eine maximale radiale Abmessung des oberen Abschnitts 40.
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Die Anschlaglaschen 42 weisen jeweils einen zumindest annähernd axial verlaufenden Längsabschnitt 44 auf, der in einen sich quer, insbesondere rechtwinklig, zur axialen Richtung erstreckenden Querabschnitt 46 übergeht. Die Querabschnitte 46 sind einander zugewandt, sodass die Anschlaglaschen 42 gewissermaßen einen Käfig für die Befestigungsmutter 40 bilden. Bei der in 1A bis 1J gezeigten Ausführungsform überlappen sich die Endbereiche der Querabschnitte 46, dies aber nur soweit, dass die Querabschnitte 46 und somit die Anschlaglaschen 42 insgesamt durch das Schraubelement 22 auseinandergedrückt werden können, wenn das Schraubelement 22 soweit in die Befestigungsmutter 40 eingeschraubt wurde, dass das Schraubelement 22 die Befestigungsmutter 40 durchragt und mit den Querabschnitten 46 in Kontakt gerät.
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Aus jedem Querabschnitt 46 geht ein sich von dem jeweils anderen Querabschnitt 46 weg erstreckender Rastarm 48 hervor, welcher in Richtung des Grundelements 16, in den Figuren also nach oben, umgebogen ist, welcher sich aber nicht genau in der axialen Richtung erstreckt, sondern schräg zu dieser verläuft, sodass er über den zugeordneten Längsabschnitt 44 nach außen übersteht.
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Wie bereits erwähnt bildet das Verbindungselement 32 nicht nur die Befestigungsmutter 40 aus, sondern es dient auch zur Vormontage der Toleranzausgleichsvorrichtung an dem ersten Bauteil 26a. Das erste Bauteil 26a weist hierfür eine im Wesentlichen rechteckige Montageöffnung 50 auf, deren Kontur an den unteren Teil des Verbindungselements 32 angepasst ist, sodass das der untere Teil des Verbindungselements 32 verdrehsicher in die Montageöffnung 50 eingesetzt werden kann, während der obere Abschnitt 34 auf dem ersten Bauteil 26a zu liegen kommt. Der Überstand der Rastarme 48 über die Längsabschnitte 44 bzw. die Neigung der Rastarme 48 relativ zu den Längsabschnitten 44 ist dabei so gewählt, dass sie das erste Bauteil 26a im Vormontagezustand, d.h. also wenn die Toleranzausgleichsvorrichtung 14, genauer gesagt ihr Verbindungselement 32, in die Montageöffnung 50 des ersten Bauteils 26a eingesetzt ist, hintergreifen, um die Toleranzausgleichsvorrichtung 14 an dem ersten Bauteil 26a zu sichern. Mit anderen Worten wird die Toleranzausgleichsvorrichtung 14 zur Vormontage an dem ersten Bauteil 26a einfach axial in die Montageöffnung 50 eingeclipst.
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Werden die Bauteile 26a, 26b durch das, in den Figuren von oben, durch die Bauteile 26, 26b und die Toleranzausgleichsvorrichtung 14 geführte Schraubelement 22 miteinander verspannt und die Anschlaglaschen 42 durch das die Befestigungsmutter 40 durchgreifende Schraubelement 22 auseinandergedrückt, so geraten die freien Enden der Rastarme 48 aufgrund der Verlagerung der Anschlaglaschen 42 mit dem ersten Bauteil 26a in Kontakt. Dabei ist die Neigung der Rastarme 48 relativ zu den Längsabschnitten 44 der Anschlaglaschen idealerweise so gewählt, dass sich die Rastarme 48 im verspannt den Zustand der Bauteile 26a, 26b zumindest annähernd axial an dem ersten Bauteil 26a abstützen, um so die durch das Schraubelement 22 auf die Befestigungsmutter 40 ausgeübte Axialkraft optimal auf das erste Bauteil 26a zu übertragen. Im verspannten Zustand der Bauteile 26a, 26b wird das erste Bauteil 26a folglich zwischen dem oberen Abschnitt 34 und den Rastarmen 48 geklemmt.
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In 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 14 dargestellt, welche sich von der voranstehend beschriebenen ersten Ausführungsform lediglich darin unterscheidet, dass die Endbereiche der Querabschnitte 46 der Anschlaglaschen 42 sich hier nicht überlappen, sondern stattdessen in die axiale Richtung nach unten umgebogen sind, um zwischen sich einen Spalt 52 zu definieren, in den das Schraubelement 22 beim Verspannen der Bauteile 26a, 26b eindringen kann, um die Anschlaglaschen 42 auseinander zu drücken und die Rastarme 48 dadurch an dem ersten Bauteil 26a zur Anlage zu bringen. Um eine ausreichende Verlagerung der Anschlaglaschen 42 zu ermöglichen, kann der Spalt 52 eine Weite aufweisen, die etwa 0,2-0,5 mal so groß ist wie ein Innendurchmesser der Befestigungsmutter 40 bzw. ein Außendurchmesser des Schraubelements 22.
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In 3 ist eine dritte Ausführungsform einer Toleranzausgleichsvorrichtung 14 dargestellt, welche sich von den voranstehend beschriebenen Ausführungsformen in der Ausbildung des unteren Teils des Verbindungselements 32 unterscheidet.
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Konkret geht die Befestigungsmutter 40 hier nicht aus dem oberen Abschnitt 34 hervor, sondern sie ist durch einen sich von dem Grundelement 16 weg, in den Figuren also nach unten, erstreckenden balgartigen Deformationsabschnitt 54 mit dem oberen Abschnitt 34 verbunden. Die Rastarme 48 gehen im Bereich der Befestigungsmutter 40 aus dem Deformationsabschnitt 54 hervor und erstrecken sich relativ zu der axialen Richtung schräg nach außen in Richtung des Grundelements 16. Wie zuvor sind die Rastarme 48 so dimensioniert und nach außen geneigt, dass sie das erste Bauteil 26a hinter greifen, wenn die Toleranzausgleichsvorrichtung 14 im Vormontagezustand in die Montageöffnung 50 eingeclipst ist.
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Zur Verspannung der Bauteile 26a, 26b wird das Schraubelement 22, in den Figuren von oben, in die Befestigungsmutter 40 eingeschraubt und dabei die Befestigungsmutter 40 unter Verformung des Deformationsabschnitts 54 in Richtung des ersten Bauteils 26b, in den Figuren also nach oben, gezogen. Hierbei wird der Deformationsabschnitt 54 hierbei axial zusammengedrückt und radial aufgeweitet. Dabei ist der Deformationsabschnitt 54 derart dimensioniert, dass er im maximal zusammengedrückten Zustand eine derart große Abmessung in radialer Richtung gesehen aufweist, dass er an einem die Montageöffnung 50 begrenzenden Randbereich des ersten Bauteils 26a zur Anlage kommt, um die Befestigungsmutter 40 im verspannten Zustand der Bauteile 26a, 26b an dem ersten Bauteil 26a abzustützen und für eine Klemmung des ersten Bauteils 26a zwischen dem oberen Abschnitt 34 und dem Deformationsabschnitt 54 zu sorgen. Gleichzeitig mit dem Zusammendrücken des Deformationsabschnitts 54 werden auch die Rastarme 48 an dem ersten Bauteil 26a zur Anlage gebracht und nach außen aufgespreizt.
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Bezugszeichenliste
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- 14
- Toleranzausgleichsvorrichtung
- 16
- Grundelement
- 16a
- Innengewinde
- 18
- Ausgleichselement
- 18a
- Außengewinde
- 20
- Durchgang
- 22
- Schraubelement
- 24
- Federelement
- 26a
- erstes Bauteil
- 26b
- zweites Bauteil
- 28
- Haltering
- 30
- Rastnase
- 32
- Verbindungselement
- 34
- obere Abschnitt
- 36
- Rastlasche
- 38
- Rastöffnung
- 40
- Befestigungsmutter
- 42
- Anschlaglasche
- 44
- Längsabschnitt
- 46
- Querabschnitt
- 48
- Rastarm
- 50
- Montageöffnung
- 52
- Spalt
- 54
- Deformationsabschnitt
