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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Befestigungssystem zum abstandsgenauen Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil mittels eines Bolzens, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zur Erfassung einer vordefinierten Einbauendlage eines Toleranzausgleichselements eines solchen Befestigungssystems.
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Aus der
DE 10 2005 005 519 A1 ist ein gattungsgemäßes Befestigungssystem zum abstandsgenauen Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil mittels eines Bolzens bekannt, wobei zusätzlich eine Anlagescheibe vorgesehen ist, an deren dem ersten Bauteil zugewandten Fläche das erste Bauteil angelegt wird und wobei die Anlagescheibe derart mit dem Bolzen koppelbar ist, dass in axialer Richtung des Bolzens ein beliebiger Abstand zwischen dem der dem ersten Bauteil zugewandten Fläche der Anlagescheibe und einem dem zweiten Bauteil zugewandten Ende des Bolzens einstellbar ist.
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Aus der
DE 10 2019 134 889 A1 ist eine Verbindungsanordnung bekannt, umfassend ein erstes und ein zweites Kontaktelement, die über ein Befestigungsmittel von einer Offenstellung in eine Schließstellung gebracht werden können, wobei in der Schließstellung ein erster Strompfad über die Kontaktelemente gebildet ist, welcher einen ersten elektrischen Widerstand aufweist, und wobei das Befestigungsmittel derart ausgebildet und/oder angeordnet ist, dass das Befestigungsmittel einen zweiten Strompfad bildet, wenn die Kontakte in einer Fehlstellung sind. Der zweite Strompfad weist dabei einen vordefinierten zweiten elektrischen Widerstand auf, der größer als der erste elektrische Widerstand ist. Hierdurch soll insbesondere das Risiko einer Fehlverschraubung reduziert werden.
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Aus der
EP 2 499 381 B1 sind eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Zusammenbau vorher durchbohrter Elemente durch eine Montagevorrichtung bekannt, wobei die Elemente zusammen eine Referenzdicke aufweisen, die in einem vordefinierten Zwischenraum zwischen einer realen minimalen Dicke und einer realen maximalen Dicke variieren kann. Über visuell wahrnehmbare Markierungen kann dabei ein Abstand zwischen den Elementen überprüft werden.
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Um im Kraftfahrzeugbau exakte und vordefinierte Einbauendlagen erzielen zu können und darüber beispielsweise Spaltmaße einzustellen, werden sogenannte Toleranzausgleichselemente eingesetzt, die bei einem Befestigen 2er Bauteile aneinander einen exakt vordefinierten Abstand der beiden aneinander befestigten Bauteile vorgeben. Nachteilig bei derartigen Toleranzausgleichselementen ist jedoch oftmals, dass das Überprüfen der korrekten Einbauendlage nicht oder nur sehr schwierig ist, da die jeweilige Verbindung bzw. das jeweilige Befestigungssystem an einer visuell nicht oder nur schwer überprüfbaren Stelle liegen/liegt.
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Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für ein Befestigungssystem der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere das Überprüfen einer vordefinierten Einbauendlage erleichtert.
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Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, zur Kontrolle eines vordefinierten Abstandes 2er mittels eines erfindungsgemäßen Befestigungssystems miteinander verbundener Bauteile eine Erfassungseinrichtung einzusetzen, die optisch, elektrisch, akustisch oder auf andere Weise ein Signal erzeugt, sofern die beiden miteinander zu verbindenden Bauteile ihre Einbauendlage erreicht haben. Die Erfassungseinrichtung ermöglicht dabei ein einfaches Überprüfen der Einbauendlage ohne direkte Inaugenscheinnahme des Befestigungssystems bzw. eines die beiden Bauteile auf Abstand haltenden Toleranzausgleichselements. Bei dem erfindungsgemäßen Befestigungssystem zum abstandsgenauen Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil mittels eines Bolzens, ist der Bolzen über ein erstes Außengewinde in ein erstes Innengewinde einer Mutter einschraubbar, wobei diese Mutter auf einer dem ersten Bauteil abgewandten Seite des zweiten Bauteils angeordnet ist. Weiter vorgesehen ist ein Toleranzausgleichselement mit einem zweiten Außengewinde und einem zweiten Innengewinde, das auf einer dem ersten Bauteil zugewandten Seite des zweiten Bauteils angeordnet und über sein zweites Außengewinde mit einem dritten Innengewinde am zweiten Bauteil verschraubt ist. Der Bolzen weist dabei ein mit dem zweiten Innengewinde des Toleranzausgleichselements zusammenwirkendes drittes Außengewinde auf. Sämtliche Gewinde wirken dabei erfindungsgemäß derart zusammen, dass bei einem einschrauben des Bolzens über sein erstes Außengewinde in das erste Innengewinde der Mutter und über sein drittes Außengewinde in das zweite Innengewinde des Toleranzausgleichselements ein Verstellen des Toleranzausgleichselements in Richtung des ersten Bauteils erfolgt, und zwar so weit, bis das Toleranzausgleichselement am ersten Bauteil anliegt und dadurch seine vordefinierte und gewünschte Einbauendlage erreicht hat. Erfindungsgemäß ist nun eine Erfassungseinrichtung vorgesehen, die das Verstellen des Toleranzausgleichselements in Richtung des ersten Bauteils und darüber auch das Erreichen der Einbauendlage des Toleranzausgleichselements durch ein Anliegen an dem ersten Bauteil erfasst. Mit dem erfindungsgemäßen Befestigungssystem und dessen Toleranzausgleichselement ist es somit möglich, die Schraubverbindung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil zu überprüfen, ohne dass diese dabei direkt in Augenschein genommen wird. Mit der erfindungsgemäßen Erfassungseinrichtung lässt sich insbesondere verhindern, dass das Toleranzausgleichselement lediglich teilweise herausgedreht ist und dadurch noch nicht am ersten Bauteil anliegt, obwohl der Bolzen bereits seine Einschraubendlage erreicht hat. Mit dem erfindungsgemäßen Erfassungssystem ist somit eine deutlich verbesserte Qualitätskontrolle der Verschraubung der beiden Bauteile aneinander möglich.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Befestigungssystems weist die Erfassungseinrichtung eine parallel zum Bolzen angeordnete und von dem Toleranzausgleichselement verstellbare Fahne auf. Eine derartige Fahne kann beispielsweise am Toleranzausgleichselement anliegen und diese kann bei dem Einschrauben des Bolzens und damit bei einem Herausdrehen des Toleranzausgleichselements durch dieses verstellt werden, wobei diese Fahne derart ausgebildet ist, dass diese auch gut optisch erkennbar ist, ohne dass dabei der Zwischenraum zwischen dem ersten und zweiten Bauteil unbedingt eingesehen werden muss. Eine derartig verstellbare Fahne kann beispielsweise ein Stab oder ein anderes Element sein, das beim Einschrauben des Bolzens und damit beim gleichzeitigen Herausschrauben des Toleranzausgleichselements verstellt wird und dadurch eine optische Stellung einnehmen kann, die eine korrekte Einbauendlage, d. h. ein Anliegen des Toleranzausgleichselements am ersten Bauteil, signalisiert. Eine derartige verstellbare Fahne bzw. ein solcher verstellbarer Stab kann dabei kostengünstig und in unmittelbarer Nähe des Bolzens parallel zu diesem angeordnet werden.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems weist die Erfassungseinrichtung eine den Bolzen zumindest teilweise umgebende und von dem Toleranzausgleichselement verstellbare Hülse auf. Eine derartige Hülse ist im Querschnitt geschlossen oder offen und wird beim Einschrauben des Bolzens in das erste Innengewinde der Mutter durch das hierbei gleichzeitig erfolgende Herausschrauben des Toleranzausgleichselements in Richtung des ersten Bauteils verschoben und beispielsweise in einem Kontrollfenster optisch erkennbar. Im großen Ganzen gelten dabei die für die Fahne im vorherigen Absatz beschriebenen Vorteile auch für die verstellbare Hülse.
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Zweckmäßig weist die Erfassungseinrichtung einen elektrischen Kontakt auf, der geschlossen ist, sobald das Toleranzausgleichselement am ersten Bauteil anliegt und dadurch eine vordefinierte Einbauendlage des Toleranzausgleichselements erreicht ist. Ein derartiger elektrischer Kontakt kann beispielsweise auch ein kapazitiver Sensor sein, der erkennt, sofern das Toleranzausgleichselement am ersten Bauteil anliegt und dadurch seine korrekte und vordefinierte Einbauendlage erreicht hat. Selbstverständlich kann auch ein anderer elektrischer Kontakt vorgesehen werden, der geschlossen wird, sofern das Toleranzausgleichselement am ersten Bauteil anliegt und dabei ein elektrisches Signal, beispielsweise einen Warnton oder ein optisches Signal, erzeugt. Auch hierdurch ist eine einfache Erfassung einer korrekten Einbauendlage möglich, ohne dass hierfür eine direkte Inaugenscheinnahme des Abstandes zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil erfolgen muss.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Befestigungssystems weist die Erfassungseinrichtung einen Drucksensor auf, der betätigt ist, sobald das Toleranzausgleichselement am ersten Bauteil anliegt und dadurch seine vordefinierte Einbauendlage des Toleranzausgleichselements erreicht hat. Ein derartiger Drucksensor spürt somit, sofern das Toleranzausgleichselement beim Herstellen der Schraubverbindung auf den Drucksensor gedrückt wird und erzeugt dann ein elektrisches Signal, welches beispielsweise ein optisches bzw. akustisches Signal erzeugt und dadurch die korrekte Herstellung der Verschraubung anzeigt.
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Die vorliegende Erfindung beruht weiter auf dem allgemeinen Gedanken, ein Verfahren zur Erfassung einer vordefinierten Einbauendlage eines Toleranzausgleichselements eines in den vorherigen Absätzen beschriebenen Befestigungssystems anzugeben, bei dem zunächst der Bolzen zur Befestigung des ersten Bauteils am zweiten Bauteil über sein erstes Außengewinde in das erste Innengewinde der Mutter und über sein drittes Außengewinde gleichzeitig in das zweite Innengewinde des Toleranzausgleichselements eingeschraubt wird, wodurch ein Verstellen des Toleranzausgleichselements in Richtung des ersten Bauteils erfolgt. Um dabei bei einem Einschraubvorgang ein Verstellen des Toleranzausgleichselements in Richtung des ersten Bauteils zu bewirken, sind beispielsweise das erste und dritte Außengewinde des Bolzens entgegengesetzt zueinander ausgerichtet. Alternativ ist auch denkbar, dass das erste Außengewinde des Bolzens und das zweite Außengewinde des Toleranzausgleichselements entgegengesetzt sind. Dabei erfasst die Erfassungseinrichtung das Verstellen des Toleranzausgleichselements in Richtung des ersten Bauteils und zeigt das Erreichen der vordefinierten Einbauendlage des Toleranzausgleichselements, in welcher dieses am ersten Bauteil anliegt, an. Dies kann beispielsweise optisch, akustisch oder elektrisch erfolgen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es somit möglich, die Verschraubung zwischen dem ersten Bauteil und dem zweiten Bauteil des erfindungsgemäßen Befestigungssystems zuverlässig und stets korrekt auszuführen, da über die Erfassungseinrichtung die korrekte Einbauendlage angezeigt wird. Diese Einbauendlage steht dabei für ein korrektes Herstellen der Verschraubung.
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Bei einer vorteilhaften Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Erfassungseinrichtung eine parallel zum Bolzen angeordnete und von dem Toleranzausgleichselement verstellbare Fahne verwendet, insbesondere auch ein Stab, die/der das Erreichen der vordefinierten Einbauendlage des Toleranzausgleichselements anzeigt. Alternativ ist er verständlich auch eine den Bolzen umgebende und von dem Toleranzausgleichselement verstellbare Hülse denkbar. Unabhängig davon, ob eine Fahne, ein Stab oder eine Hülse verwendet wird, stellen diese Komponenten konstruktiv äußerst einfache und zugleich kostengünstige Bauteile dar, die ein optisches Anzeigen der vordefinierten Einbauendlage, beispielsweise in einem Kontrollfenster, vergleichsweise einfach ermöglichen und dadurch eine Qualitätsprüfung erleichtern.
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Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird als Erfassungseinrichtung ein elektrischer Kontakt verwendet, der geschlossen wird, sobald das Toleranzausgleichselement am ersten Bauteil anliegt und dadurch die vordefinierte Einbauendlage des Toleranzausgleichselements erreicht ist. Ein derartiger elektrischer Kontakt kann beispielsweise einen Stromkreis schließen, sodass bei einem Anliegen des Toleranzausgleichselements am ersten Bauteil der Stromkreis geschlossen und dadurch ein optisches oder akustisches Signal erzeugt wird. Alternativ ist er verständlich auch denkbar, dass als Erfassungseinrichtung ein Drucksensor verwendet wird, insbesondere ein kapazitiver Sensor, der betätigt wird und dadurch ein optisches und/oder akustisches Signal erzeugt, sobald das Toleranzausgleichselement am ersten Bauteil anliegt und die vordefinierte Einbauendlage des Toleranzausgleichselements erreicht ist. Auch bei dieser Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann das korrekte Herstellen der Verschraubung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil vergleichsweise einfach und kostengünstig kontrolliert und dadurch ein hoher Qualitätsstandard gehalten werden.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Vorstehend genannte und nachfolgend noch zu nennende Bestandteile einer übergeordneten Einheit, wie z.B. einer Einrichtung, einer Vorrichtung oder einer Anordnung, die separat bezeichnet sind, können separate Bauteile bzw. Komponenten dieser Einheit bilden oder integrale Bereiche bzw. Abschnitte dieser Einheit sein, auch wenn dies in den Zeichnungen anders dargestellt ist.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch,
- 1a eine Schnittdarstellung durch ein erfindungsgemäßes Befestigungssystem vor Erreichen einer Einbauendlage mit einer Fahne als Erfassungseinrichtung,
- 1b eine Darstellung wie in 1a, jedoch bei Erreichen der Einbauendlage,
- 2a eine Darstellung wie in 1a, jedoch mit einer Hülse als Erfassungseinrichtung,
- 2b eine Darstellung wie in 1b, jedoch mit einer Hülse als Erfassungseinrichtung,
- 3a eine Darstellung wie in 1a, jedoch mit einem elektrischen Kontakt bzw. einem Sensor als Erfassungseinrichtung,
- 3b eine Darstellung wie in 3a, jedoch bei Erreichen der Einbauendlage.
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Entsprechend den 1-3, weist ein erfindungsgemäßes Befestigungssystem 1 zum Befestigen eines ersten Bauteils 2 an einem zweiten Bauteil 3 einen Bolzen 4 auf. Der Bolzen 4 ist dabei als Schraubbolzen ausgebildet und besitzt ein erstes Außengewinde 5, über welches er in ein erstes Innengewinde 6 einer Mutter 7 einschraubbar ist. Die Mutter 7 ist dabei auf einer von dem ersten Bauteil 2 abgewandten Seite des zweiten Bauteils 3 angeordnet. Zudem vorgesehen ist ein Toleranzausgleichselement 8 mit einem zweiten Außengewinde 9 und einem zweiten Innengewinde 10, das auf einer dem ersten Bauteil 2 zugewandten Seite des zweiten Bauteils 3 angeordnet und über sein zweites Außengewinde 9 mit einem dritten Innengewinde 11 am zweiten Bauteil 3 verschraubt ist. Das zweite Bauteil 3 besteht dabei entsprechend den 1-3 aus mehreren Einzelteilen. Der Bolzen 4 weist darüber hinaus ein drittes Außengewinde 12, auf, über welches er mit dem zweiten Innengewinde 10 des Toleranzausgleichselements 8 zusammenwirkt. Die einzelnen Gewinde 5, 6, 9, 10, 11 und 12 wirken dabei erfindungsgemäß derart zusammen, dass bei einem Einschrauben des Bolzens 4 in das erste Innengewinde 6 der Mutter 7 und das zweite Innengewinde 10 des Toleranzausgleichselements 8 ein Verstellen des Toleranzausgleichselements 8 in Richtung des ersten Bauteils 2 erfolgt, um einen zwischen dem ersten Bauteils 2 und dem zweiten Bauteil 3 bestehenden Spalt 13 zu schließen.
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Dabei ist eine Erfassungseinrichtung 14 vorgesehen, die das Verstellen des Toleranzausgleichselements 8 in Richtung des ersten Bauteils 2 erfasst und eine Einbauendlage des Toleranzausgleichselements 8, bei welcher dieses am ersten Bauteil 2 anliegt (vergleiche die 1b, 2b und 3b) detektiert.
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Gemäß der 1a ist der Spalt 13 zwischen dem ersten Bauteil 2 und dem zweiten Bauteils 3 noch nicht durch das Toleranzausgleichselement 8 verschlossen, wodurch sich eine Weite des Spalt 13 noch verändern kann. Nach vollständigem Eindrehen des Bolzens 4 wandert das Toleranzausgleichselement 8 nach oben (vergleiche die 1b, 2b und 3b), wobei dieses bei Erreichen einer Einbauendlage, welches gemäß den 1b, 2b und 3b dargestellt ist, an dem ersten Bauteil 2 anliegt. Dadurch ist eine Relativverstellung eines Abstandes zwischen dem ersten Bauteil 2 und dem zweiten Bauteil 3 nicht mehr möglich.
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Entsprechend der 1 ist dabei die Erfassungseinrichtung 14 als Fahne 15 bzw. Stab ausgebildet, welche an dem Toleranzausgleichselement 8 anliegt. Bei Erreichen der Einbauendlage, wie diese gemäß der 1b dargestellt ist, wird die Fahne 15 nach oben gedrückt und erscheint beispielsweise von außen sichtbar in einem Kontrollfenster 16, sodass ein mit der Herstellung des erfindungsgemäßen Befestigungssystems 1 befasster Werker optisch leicht erkennen kann, sofern das Befestigungssystem 1 korrekt montiert und das Toleranzausgleichselement 8 seine Einbauendlage erreicht hat. Dabei kann vorgesehen sein, dass die Fahne 15 vollständig in dem Kontrollfenster 16 zu sehen ist, um die Einbauendlage zuverlässig feststellen zu können.
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Die Fahne 15 bzw. die Hülse 17 können dabei in einem Schraubenloch 19 angeordnet sein, selbstverständlich aber auch abseits eines solchen in beispielsweise einer parallelen Ausnehmung im ersten Bauteil 2.
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Das gemäß den 2a und 2b gezeigte Befestigungssystem 1 funktioniert dabei analog, wobei in diesem Fall die Erfassungseinrichtung 14 als Hülse 17 ausgebildet ist, die vor Erreichen der Einbauendlage, wie diese gemäß der 2a dargestellt ist, nicht im Kontrollfenster 16 erkennbar ist, jedoch nach Erreichen der Einbauendlage, wie dies gemäß der 2b dargestellt ist.
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Alternativ ist selbstverständlich auch denkbar, dass die Erfassungseinrichtung, 14 einen elektrischen Kontakt 18 aufweist, der geschlossen wird (vergleiche 3b), sobald das Toleranzausgleichselement 8 am ersten Bauteil 2 anliegt und dadurch die vordefinierte Einbauendlage des Toleranzausgleichselements 8 erreicht ist. Anstelle des elektrischen Kontakts 18 kann die Erfassungseinrichtung 14 selbstverständlich auch einen Sensor, beispielsweise einen Drucksensor oder einen kapazitiven Sensor aufweisen, der eine Annäherung bzw. ein Anliegen des Toleranzausgleichselements 8 am ersten Bauteil 2 zuverlässig detektiert und dadurch das Erreichen einer korrekten Einbauendlage erfasst.
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Mit dem erfindungsgemäßen Befestigungssystem 1 und der darin eingesetzten Erfassungseinrichtung 14, unabhängig von deren Ausführungsform, ist es für einen Werker vergleichsweise einfach möglich, optisch und/oder akustisch über die Erfassungseinrichtung 14 darüber informiert zu werden, ob das Toleranzausgleichselement 8 seine Einbauendlage zuverlässig erreicht hat und dadurch das Befestigungssystem 1 korrekt hergestellt wurde. Hierdurch lässt sich insbesondere eine erhebliche Qualitätssteigerung erreichen, da beispielsweise bei nicht einsehbaren Spalten 13 bislang das korrekte Erreichen der Einbauendlage des Toleranzausgleichselements 8 nicht oder nur sehr schwierig möglich war.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005005519 A1 [0002]
- DE 102019134889 A1 [0003]
- EP 2499381 B1 [0004]
