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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft einen Filter mit einem auswechselbaren Filtereinsatz, insbesondere einen Öl-, Kraftstoff- oder Kühlmittelfilter mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1
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Stand der Technik
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In Kraftfahrzeugen und Industriemotoren werden verschiedene Filter eingesetzt, bei denen der Filtereinsatz getrennt vom Filtergehäuse ausgebildet ist. Beispielsweise der Ölfilter weist ein teilbares Filtergehäuse auf, wobei zwei Gehäuseteile des Filtergehäuses mittels einer Dichtung gegeneinander abgedichtet sind. Eines der beiden Gehäuseteile ist als Deckel ausgebildet und wird zum Auswechseln des Filtereinsatzes gelöst. Beim Auswechseln des Filtereinsatzes in den vorgeschriebenen Wartungsintervallen ist auch die Dichtung der beiden Gehäuseteile auszuwechseln. Gattungsgemäße Filter sind aus der
DE 694 00 421 T2 , der
EP 1 222 951 A1 und der
DE 200 06 755 U1 bekannt. Aus dem Stand der Technik sind auch die
EP 1 835 144 A2 bekannt, die einen Anschluß für ein rohrförmiges Luftführungselement an einem Turbolader offenbart, sowie die
DE 29 911 829 U1 , die einen Filter für Schwimmbecken offenbart, und die
EP 0 683 108 A2 , die eine Füllstutzenkappe mit Bayonettverschluß offenbart.
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Im praktischen Betrieb ist zu beobachten, daß das Auswechseln der Gehäusedichtung vernachlässigt wird. Es kommt vor, daß die alte Dichtung nach dem Auswechseln des Filtereinsatzes erneut verwendet wird, was zu Undichtigkeiten am Filtergehäuse führen kann. Häufig wird auch eine falsche Dichtung eingesetzt oder die Dichtung sogar vollständig vergessen. In der Folge tritt Ölverlust ein. Folgeschäden, insbesondere Motorschäden sind nicht auszuschließen.
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Die Möglichkeiten einer fehlerhaften Wartung im Bereich des Filters werden noch dadurch erweitert, daß falsche, nur unzureichend passende bzw. den Qualitätsanforderungen nicht genügende Filtereinsätze Verwendung finden können. Diese mindern das Filtrierergebnis und können zu vorzeitigem Motorverschleiß oder sogar zu ernsthaften Motorschäden führen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Filter mit verbesserter Wartungssicherheit anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch einen Filter mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
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Offenbarung der Erfindung
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Es wird ein Filter für Kraftfahrzeuge, Industriemotoren oder dergleichen, insbesondere ein Ölfilter, Kraftstoffilter oder Kühlmittelfilter vorgeschlagen, der einen auswechselbaren Filtereinsatz, ein den Filtereinsatz aufnehmendes Filtergehäuse und einen das Filtergehäuse verschließenden, mit einer formschlüssigen Verbindung im Filtergehäuse gehaltenen Deckel umfaßt.
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Die formschlüssige Verbindung zwischen dem Filtergehäuse und dem Deckel ist als in einer Drehrichtung verschließbare Bajonettverbindung ausgeführt. Die Bajonettverbindung ist platzsparend und einfach im Aufbau. Das Einsetzen des Deckels erfolgt in einfacher Weise durch eine axiale Einschubbewegung, die von einer nur kurzen Teildrehung gefolgt ist. Der Montagevorgang ist einfach und bediensicher. Die Verdrehsicherung durch die aufspreizenden Sicherungsmittel verhindert zuverlässig ein Lösen der Bajonettverbindung.
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Es ist ferner eine Restzunge vorgesehen, welche eine Betätigungsrampe aufweist, die mit einer schräg in der Drehrichtung und der Einsatzrichtung verlaufenden Gleitkante und mit einer quer zur Drehrichtung verlaufenden Sperrkante versehen ist. Bei einfacher konstruktiver Ausgestaltung wird der Deckel zunächst axial eingeschoben. Bei der anschließenden Drehbewegung gleitet die schräge Gleitkante derart an einem Gegenstück der Bajonettverbindung, daß die axiale Auslenkung der Rastzunge bewirkt wird. Nachdem die Bajonettverbindung weit genug gedreht wurde, steht die Gleitkante der Betätigungsrampe nicht mehr n Überdeckung mit dem entsprechenden Gegenstück der Bajonettverbindung, so daß die Rastzunge selbsttätig in ihre Sicherungsposition zurückfedern kann. Die quer zur Drehrichtung verlaufende Sperrkante liegt dabei in Überdeckung mit dem entsprechenden Gegenstück der Bajonettverbindung, so daß ein lösendes Rückdrehen der Bajonettverbindung zuverlässig verhindert ist.
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Die Bajonettverbindung weist zweckmäßig auch einen in schließender Drehrichtung wirkenden Drehanschlag auf. Neben der vorstehend beschriebenen Rückdreh-Sicherung ist auch eine Drehsicherung in der schließenden Drehrichtung gegeben. Ein Weiterdrehen der Bajonettverbindung und ein dadurch hervorgerufenes Lösen derselben ist zuverlässig verhindert.
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Die Fertigung als Einzelteil aus einem elastischen Kunststoff ist kostengünstig, so daß die Verwendung von Neuteilen bei jedem Wartungsintervall ohne weiteres möglich ist. Bei der zerstörenden Entfernung des Deckels ist der elastische Kunststoff hinreichend nachgiebig, um den Deckel ohne besonderen Werkzeugaufwand entnehmen zu können.
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Eine Dichtung zur Abdichtung des Deckels gegenüber dem Filtergehäuse ist bevorzugt am Deckel befestigt. Hierdurch ist sichergestellt, daß beim Austausch des Filterelementes und des Deckels auch die Dichtung getauscht wird, wodurch eine dauerhafte Dichtigkeit und damit eine Verbesserung der Betriebssicherheit herbeigeführt ist.
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Figurenliste
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Übersichtsdarstellung eines erfindungsgemäß ausgeführten Filters am Beispiel eines Kraftfahrzeug-Ölfilters;
- 2 eine perspektivische Ansicht eines auswechselbaren Filtereinsatzes zusammen mit einem Deckel zum Einsetzen in ein Filtergehäuse nach 1;
- 3 eine Innenansicht des Filtergehäuses nach 1;
- 4 eine perspektivische Detailansicht eines Deckelteils des Deckels nach 2;
- 5 eine perspektivische Ansicht eines Einsatzteils für das Deckelteil nach 4 mit angeformten Rastzungen zur Bildung von aufspreizbaren Sicherungsmitteln für den Deckel nach 2;
- 6 den aus dem Deckelteil nach 4 und dem Einsatzteil nach 5 zusammengesetzten Deckel mit Einzelheiten einer Bajonettverbindung und deren Wechselwirkung mit axial auslenkbaren Rastzungen;
- 7 eine Querschnittsdarstellung des Filters nach 1 im Bereich des Deckels mit Einzelheiten für die Verbindung zwischen dem Filtergehäuse und dem Deckel und
- 8 eine Variante des Deckels nach 6.
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Ausführungsformen der Erfindung
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1 zeigt in einer perspektivischen Übersichtsdarstellung einen erfindungsgemäßen Filter am Beispiel eines Ölfilters für den Schmierölkreislauf eines Kraftfahrzeuges. Es können auch andere Ölfilter beispielsweise für einen Hydraulikölkreislauf sowie Kraftstoff-, Wasser- oder Kühlmittelfilter von Kraftfahrzeugen oder Industriemotoren zweckmäßig sein.
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Der Filter umfaßt ein etwa zylindrisches Filtergehäuse 2, welches an seiner oberen Stirnseite mit einem Deckel 3 verschlossen ist. Im Innenraum des Filtergehäuses 2 ist ein schematisch angedeuteter, ebenfalls etwa zylindrisch ausgebildeter Filtereinsatz 1 aufgenommen. Ein gitterartiges Mittelrohr 23 ist durch eine stirnseitige, dem Deckel 3 gegenüberliegende Öffnung 27 des Filtergehäuses 2 hindurchgeschoben und gegenüberliegend am Deckel 3 zentriert. Der Filtereinsatz 1 umschließt das Mittelrohr 23 und ist durch dieses in seiner Lage fixiert bzw. gestützt.
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Ein dem Deckel 3 gegenüberliegender Boden des Filtergehäuses 2 ist mit einer Anzahl von Öffnungen 26 versehen. Im Betrieb strömt das zu filtrierende Medium, hier Öl, durch die Öffnungen 26 in den Innenraum des Filtergehäuses 2. Bezogen auf eine radiale Richtung 14 ist der Innenraum des Filtergehäuses 2 durch den Filtereinsatz 1 in eine radial äußere Rohseite 24 und eine radial innere Reinseite 25 aufgeteilt. Das zu filtrierende Medium durchströmt im Betrieb den Filtereinsatz 1 entgegen der radialen Richtung 14 von der Rohseite 24 zur Reinseite 25 und strömt dort im gefilterten Zustand durch die Öffnungen 27 wieder aus.
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Zur Montage der gezeigten Anordnung wird zunächst der Filtereinsatz 1 in einer durch einen Pfeil 8 angegebenen Einsatzrichtung eingesetzt. Anschließend wird der Deckel 3 ebenfalls in der axialen Einsatzrichtung 8 in das Filtergehäuse 2 eingeschoben und ggf. durch Drehung verriegelt. Hierdurch ist der Innenraum des Filtergehäuses 2 dicht verschlossen.
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2 zeigt in perspektivischer Ansicht die zum insbesondere zyklischen Auswechseln vorgesehene Baugruppe des Filters nach 1. Diese zum Auswechseln vorgesehene Baugruppe umfaßt den Deckel 3, den axial sich daran anschließenden Filtereinsatz 1 sowie das Mittelrohr 23. Der Deckel 3 ist mit einer umlaufenden Dichtung 28 in Form eines O-Ringes versehen, der zur Abdichtung des Deckels 3 gegenüber dem Filtergehäuse 2 vorgesehen ist und gemeinsam mit dem Deckel 3 ausgetauscht wird. Auch das Mittelrohr 23 weist an seinem unteren, freien Ende eine umlaufende Dichtung 29 in Form eines O-Ringes auf, die zur Abdichtung des Mittelrohrs 23 gegenüber der Öffnung 27 im Filtergehäuse 2 (1) vorgesehen ist, und die ebenfalls gemeinsam mit dem Mittelrohr 23 ausgetauscht wird.
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Der Deckel 3 weist eine etwa zylindrische Umfangswand 30 auf, an der radial hervorstehende Rippen 31 zur Bildung einer formschlüssigen Verbindung 4 mit dem Filtergehäuse 2 angeformt sind.
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3 zeigt eine perspektivische Innensicht des Filtergehäuses 2 nach den 1 und 2, demnach ein Innraum 32 zur Aufnahme des Filtereinsatzes 1 (2) etwa zylindrisch ausgebildet ist. Der Innenraum 32 ist in einer axialen Richtung durch einen Boden begrenzt, in den die Öffnungen 26, 27 eingeformt sind. In der entgegengesetzten axialen Richtung schließt sich ein ebenfalls etwa zylindrischer Aufnahmeraum 33 mit gegenüber dem Innenraum 32 vergrößertem Radius an. Der Aufnahmeraum 33 ist zur Aufnahme des Deckels 3 (2) vorgesehen und radial nach außen durch eine Umfangswand 34 begrenzt. Radial innenseitig der Umfangswand 34 sind nach innen hervorstehende Rippen 35 ausgeformt, die gemeinsam mit den Rippen 31 des Deckels 3 (2) die formschlüssige Verbindung 4 zwischen dem Deckel 3 und dem Filtergehäuse 2 bilden. Die Rippen 31, 35 nach den 2 und 3 sind jeweils in drei gleichmäßig über den Umfang verteilten Gruppen angeordnet, wobei sich jede Gruppe in Umfangsrichtung etwa über 45° erstreckt. Im montierten Zustand greifen die jeweiligen Gruppen der Rippen 31, 35 nach den 2 und 3 ineinander ein, wodurch der Deckel 3 entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 (1) formschlüssig im Filtergehäuse 2 gehalten ist.
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Der Deckel 3 nach den 1 und 2 ist als Einzelteil in 6 gezeigt und umfaßt ein einstückiges Deckelteil 39 nach 4 sowie ein darin eingesetztes Einsatzteil 40 nach 5. Der perspektivischen Ansicht nach 4 ist zu entnehmen, daß das Deckelteil 39 auf seiner inneren Stirnseite mit einer Anzahl von Rastzungen 36 versehen ist. Dazu korrespondierend weist das Einsatzteil 40 nach 5 auf seiner oberen Stirnseite ebenfalls eine Anzahl von Rastzungen 41 auf, mittels derer das Einsatzteil in das Deckelteil 39 eingeklipst wird.
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Das Deckelteil 39 nach 4 ist auf seiner Umfangseite mit drei Aussparungen 37 versehen, die die Umfangswand 30 in drei Teilstücke mit je einer Anzahl von Rippen 31 aufteilt. In einer weiter unten näher beschriebenen schließenden Drehrichtung 7 münden die Rippen 31 bündig in die jeweils zugeordnete Aussparung 37, wobei zwischen den Rippen 31 liegende Nuten 38 in Richtung der jeweiligen Aussparung 37 offen sind. Entgegen der schließenden Drehrichtung 7 sind die Nuten 38 verschlossen, wodurch ein Drehanschlag 13 gebildet ist.
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Das zum Deckel 3 zugehörige Einsatzteil 40 nach 5 ist aus einem elastisch federnden Kunststoff spritzgegossen und weist drei radial nach außen hervorstehende, einteilig ausgeformte Rastzungen 9 auf. Die Form der Rastzungen 9 entspricht der Form der Aussparungen 37 nach 4. Auf der radial äußeren Umfangsseite der Rastzungen 9 ist je eine in radialer Richtung hervorstehende Betätigungsrampe 10 ausgeformt. Die Betätigungsrampe 10 ist mit einer schräg in der schließenden Drehrichtung 7 und in der axialen Einsatzrichtung 8 verlaufenden Gleitkante 11 versehen. Die Gleitkante 11 steigt entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 und entgegen der schließenden Drehrichtung 7 an und geht an ihrem höchsten Punkt in eine parallel zur axialen Einsatzrichtung 8 sowie quer zur Drehrichtung 7 verlaufende Sperrkante 12 über.
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Darüber hinaus ist das Einsatzteil 40 nach 5 noch mit drei in Umfangsrichtung zwischen den Rastzungen 9 angeordneten Stützlaschen 42 versehen, die im montierten Zustand nach 6 auf der Innenseite der Umfangswand 30 des Deckelteils 39 (6) anliegen. Die Rastzungen 9 füllen dabei entsprechend der Darstellung nach 6 die Aussparungen 37 aus. Die Gleitkante 11 der jeweiligen Betätigungsrampen 10 deckt in der gezeigten ruhenden Sicherungsposition zumindest die bezogen auf die axiale Einsatzrichtung 8 untere Nut 38 ab. Dabei bilden die Rastzungen 9 entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 aufspreizende Sicherungsmittel 5, die in ihrem in 6 gezeigten aufgespreizten Zustand der Sicherungsposition eine weiter unten näher beschriebene irreversible formschlüssige Betätigungssicherung der Verbindung 4 (2, 3) zwischen dem Filtergehäuse 2 und dem Deckel 3 herstellen. Durch Montage des Einsatzteils 40 am Deckelteil 39 sind die elastisch federnd aufspreizenden Sicherungsmittel 5 in den Deckel 3 integriert. Es kann auch zweckmäßig sein, die aufspreizenden Sicherungsmittel 5 am Filtergehäuse 5 (3) anzuordnen.
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Bezogen auf die Umfangsrichtung erstreckt sich jeweils eine Gruppe von Rippen 31 zusammen mit der Betätigungsrampe 10 über einen Winkelbereich, der kleiner ist als der Winkelbereich zwischen den einzelnen Gruppen von Rippen 35 (3) des Filtergehäuses 2. Der Deckel 3 (6) kann in das Filtergehäuse 2 nach 3 in einer Drehposition der axialen Einsatzrichtung 8 eingesetzt werden, bei der die Gruppen von Rippen 31 und zugeordneten Betätigungsrampen 10 (6) zwischen den jeweiligen Gruppen von Rippen 35 des Filtergehäuses ( 3) liegen. Zum vollständigen Verschließen des Deckels 3 erfolgt anschließend eine Drehung des Deckels 3 in der schließenden Drehrichtung 7 (6) über einen Winkel, der der Umfangserstreckung der Gleitkante 11 und der sich daran anschließenden Nuten 38 (6) entspricht. Entsprechend der Darstellung nach 7 greifen dabei die Rippen 35 des Filtergehäuses 2 in die Nuten 38 zwischen den Rippen 31 des Deckels 3. Es entsteht eine formschlüssige Verbindung 4 zwischen dem Deckel 3 und dem Filtergehäuse 2 in Form einer Bajonettverbindung 6. Anstelle der Bajonettverbindung 6 können auch Gewindeabschnitte oder dergleichen zweckmäßig sein. Im geschlossenen Zustand der Bajonettverbindung 6 wird entsprechend der Darstellung nach 7 der Filtereinsatz 1 zusammen mit dem Mittelrohr 23 im Gehäuse fixiert.
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Unter gleichzeitigem Bezug auf die 3 und 6 wird die Funktion der aufspreizenden Sicherungsmittel 5 deutlich: Nach dem Einsetzen des Deckels 3 in der axialen Einsatzrichtung 8 erfolgt eine Drehbewegung in der schließenden Drehrichtung 7. Dabei tritt zunächst die Rastzunge 9 mittels ihrer Betätigungsrampe 10 in Wechselwirkung mit den Rippen 35 des Filtergehäuses 2. Infolge der Drehbewegung des Deckels 3 einschließlich seiner Betätigungsrampe 10 gleitet die Gleitkante 11 an der jeweils zugeordneten, bezogen auf die axiale Einsatzrichtung 8 unteren Rippe 35 des Filtergehäuses 2 entlang. Die Rastzungen 9 sind in der axialen Einsatzrichtung 8 aus ihrer in 6 gezeigten Sicherungsposition axial auslenkbar. Durch das Aufgleiten der Gleitkante 11 an der zugeordneten Rippe 35 wird die jeweilige Rastzunge 9 so weit in der axialen Einsatzrichtung 8 ausgelenkt, daß die Betätigungsrampe 10 sämtliche Nuten 38 freigibt. Durch anschließende Weiterdrehung des Deckels 3 in der schließenden Drehrichtung 7 greifen die Rippen 31, 35 entsprechend der Darstellung nach 7 ineinander, bis die Rippen 35 des Filtergehäuses 2 am Drehanschlag 13 der Nuten 38 des Deckels 3 anschlagen. Die Rippen 35 des Filtergehäuses 2 erstrecken sich in Umfangsrichtung über den gleichen oder einen kleineren Winkel als die Nuten 38 des Deckels 3. Hierdurch wird beim Anschlag der gehäuseseitigen Rippen 35 am Drehanschlag 13 erreicht, daß sich die Rastzungen 9 infolge ihrer elastischen Vorspannung entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 in ihre Sicherungsposition nach 6 zurückbewegen. Diese aufspreizende Rückstellbewegung entgegen der axialen Einsatzrichtung 8 wird dadurch freigegeben, daß die gehäuseseitigen Rippen 35 nicht mehr in Wechselwirkung mit der Betätigungsrampe 10 stehen. In der Sicherungsposition nach 6 verschließt die jeweilige Sperrkante 12 der Rastzunge 9 zumindest eine der Nuten 38. Die darin aufgenommene Rippe 35 des Filtergehäuses 2 ist in der schließenden Drehrichtung 7 durch den Drehanschlag 13 sowie in entgegengesetzter Drehrichtung durch die Sperrkante 12 gehalten. Im montierten Zustand nach 7 ist das Einsatzteil 40 insgesamt einschließlich seiner Rastzungen 9 von der Außenseite des Filters unzugänglich, so daß eine irreversible formschlüssige Betätigungssicherung der Bajonettverbindung 6 gebildet ist.
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Zum Auswechseln des Filtereinsatzes 1 ist es deshalb erforderlich, den Deckel 3 zu zerstören. In den vorgesehenen Wartungsintervallen muß neben dem Filtereinsatz 1 auch der Deckel 3, ggf. einschließlich des Mittelrohrs 23 und der Dichtungen 28, 29 ausgetauscht werden.
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Eine Variante des Deckels 3 nach 6 ist in 8 gezeigt. Die Nuten 38 zwischen den Rippen 31 des Deckels 3 sind in beide Drehrichtungen 7 offen, weisen also keinen Drehanschlag 13 nach 6 auf. Mit gleichmäßigem Abstand zwischen den Gruppen von Rippen 31 sind mittig dazu Rastzungen 15 angeordnet, die in ihrer Sicherungsposition gezeigt sind und die aus dieser Sicherungsposition heraus entgegen der radialen Richtung 14 des Deckels 3 in eine nicht dargestellte Montageposition elastisch auslenkbar sind. Die Rastzungen 15 weisen schräg zur axialen Einsatzrichtung 8 und zur radialen Richtung 14 verlaufende Eindrückflächen 16 auf, die über die Außenkontur der Umfangswand 30 hervorstehen. Die hervorstehende Kontur bewirkt, daß die Rastzungen 15 zwei in beide Drehrichtungen 7 wirkende und quer dazu verlaufende Sperrkanten 17, 18 aufweisen. Es kann auch zweckmäßig sein, nur eine Sperrkante 17 vorzusehen, wobei die Nuten 38 dann mit einem Drehanschlag 13 nach 6 versehen sind.
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Der Deckel 3 nach 8 wird zunächst in eine Drehposition gegenüber dem Filtergehäuse nach 3 gebracht, bei der die Rippen 31 in den Zwischenräumen zwischen den Rippen 35 des Filtergehäuses 2 liegen und wobei die Rastzungen 15 in Überdeckung mit den Rippen 35 des Filtergehäuses 2 liegen. Beim axialen Eindrücken des Deckels 3 entsteht eine Wechselwirkung zwischen den Zungen 15 und den Rippen35 derart, daß die schräg nach innen geneigten Eindrückflächen 16 auf den Rippen 35 des Filtergehäuses 2 aufgleiten. Hierbei werden die Rastzungen 15 aus der Sicherungsposition nach 8 entgegen der radialen Richtung 14 nach innen in die Montageposition gedrückt, bis der Deckel 3 in der axialen Einsatzrichtung 8 vollständig eingeschoben werden kann. Anschließend erfolgt eine schließende Drehbewegung in der Drehrichtung 7, bis die Bajonettverbindung 6 nach 7 geschlossen ist. Hierbei liegen die Rastzungen 15 nicht mehr in Überdeckung mit den Rippen 35 des Filtergehäuses 2. Infolge ihrer elastischen Federvorspannung in der radialen Richtung 14 schnappen diese radial nach außen, wobei die Sperrkanten 17, 18 eine in beide Drehrichtungen 7 wirkende Verdrehsicherung für die Bajonettverbindung 6 (7) bilden. In den übrigen Merkmalen und Bezugszeichen stimmt die Anordnung nach 8 mit derjenigen nach den 2 bis 7 überein.
