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Technisches Gebiet
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. auf eine Filterelement für eine solche Luftfiltervorrichtung.
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Stand der Technik
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In der
DE 10 2009 060 214 A1 wird eine Luftfiltervorrichtung für die Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs beschrieben. Die Luftfiltervorrichtung weist ein Filterelement auf, das in ein Filtergehäuse einsetzbar ist. Das Filterelement besteht aus einem gefalteten Filtermedium und weist an seiner Außenseite einen umlaufenden Tragrahmen auf, welcher Träger eines Dichtungselementes ist, das im eingebauten Zustand an der Filtergehäuseinnenwand anliegt.
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Der Tragrahmen ist mit dem Filterelement verklebt. Die Klebverbindung erfolgt zwischen einem umgebogenen Schenkel des Tragrahmens und einem unmittelbar an der Außenseite des Filterelementes anliegenden Seitenwand, wobei aufgrund der winkligen Lage des Schenkels am Tragrahmen eine dreieckförmige Klebnut zur Aufnahme des Klebstoffes gebildet ist. Der winklig abragende Schenkel des Tragrahmens ist einteilig mit einem Kontaktschenkel ausgebildet, der unmittelbar an dem Seitenband des Filterelementes anliegt.
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Bei der Herstellung der Klebverbindung zwischen Tragrahmen und Filterelement wird der Klebstoff üblicherweise im nicht abgebundenen, flüssigen Zustand in die Klebnut eingefüllt. Hierbei ist darauf zu achten, dass kein Klebstoff versehentlich im Spalt zwischen dem Kontaktschenkel des Tragrahmens und der Außenseite des Filterelementes bzw. Seitenbandes nach unten strömt.
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Offenbarung der Erfindung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit einfachen konstruktiven Maßnahmen eine dichte und dauerhafte Verbindung zwischen einem Luftfilterelement und einem umgreifenden Rahmenteil in einer Luftfiltervorrichtung zu schaffen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des Anspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche geben zweckmäßige Weiterbildungen an.
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Die erfindungsgemäße Luftfiltervorrichtung kann in Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, beispielsweise zur Filtration der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft. Es kommt sowohl eine Anwendung bei Lastkraftwagen als auch bei Personenkraftwagen in Betracht. Die Luftfiltervorrichtung weist ein Filtergehäuse und ein in das Filtergehäuse einsetzbares Filterelement auf, das teilweise oder vollständig von einem umgreifenden Rahmenteil eingefasst ist. Das Rahmenteil kann sich an einer Stirnseite des Filterelementes befinden, bevorzugt an der Anström-Stirnseite.
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Das Rahmenteil ist mit dem Filterelement durch Kleben verbunden. Für eine verbesserte und erleichterte Herstellung der Klebverbindung, für die üblicherweise flüssiger Kleber eingesetzt wird, ist zwischen dem Rahmenteil und dem Filterelement eine Dichtlippe angeordnet, die einen Klebstoffaufnahmeraum zwischen Rahmenteil und Filterelement begrenzt. Die Dichtlippe liegt insbesondere mit ihrer freien Stirnseite an der Seitenfläche des Filterelementes an und verhindert dadurch ein unerwünschtes Abströmen von flüssigem Klebstoff entlang der Außenseite des Filterelementes.
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Die Verbindung zwischen dem Tragrahmen bzw. Rahmenteil und dem Filterelement erfolgt in der Weise, dass das Rahmenteil auf das Filterelement bis zum Erreichen der gewünschten axialen Position aufgeschoben wird, in der das Rahmenteil mit dem Filterelement verklebt werden soll. Die Dichtlippe liegt an der Mantelfläche des Filterelementes an und begrenzt hierdurch den Klebstoffaufnahmeraum, der als umlaufende Klebstoffaufnahmenut ausgeführt sein kann. Anschließend wird der Klebstoff im flüssigen, nicht abgebundenen Zustand in den Klebstoffaufnahmeraum eingefüllt und kann dort aushärten. Die Dichtlippe verhindert ein unerwünschtes Abtropfen bzw. -strömen des noch nicht abgebundenen Klebstoffes aus dem Klebstoffaufnahmeraum.
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Die Dichtlippe kann auch nach dem Aushärten des Klebstoffes am Rahmenteil bzw. am Filterelement verbleiben und wird gemeinsam mit Filterelement und Rahmenteil in das Filtergehäuse eingesetzt. Möglich ist es aber auch, die Dichtlippe nach dem Fertigstellen der Klebverbindung zu entfernen.
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Das Filterelement ist beispielsweise quaderförmig ausgebildet und weist entsprechend einen rechteckförmigen Querschnitt auf. Das Rahmenteil umgreift das Filterelement vorzugsweise vollständig und besitzt bei rechteckförmigem Querschnitt des Filterelementes ebenfalls Rechteckgestalt.
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Bei mehreckiger Ausführung von Rahmenteil bzw. Filterelement kann es ausreichen, jeweils nur an einem Teil der Seitenflächen eine Dichtlippe vorzusehen. Beispielsweise ist bei rechteckförmiger Ausführung nur an zwei gegenüberliegenden Seiten jeweils eine Dichtlippe angeordnet, wohingegen die beiden weiteren Seiten ohne Dichtlippe ausgeführt sind; an diesen Seiten kann das Filterelement mit einem Seitenband versehen sein, an dem das Rahmenteil anliegt. Das Seitenband kann den Klebstoffaufnahmeraum ebenfalls begrenzen, beispielsweise indem die Stirnseite des Seitenbandes an einem Absatz des Rahmenteils aufliegt. Somit wird eine allseitige Begrenzung des Klebstoffaufnahmeraums auch bei umlaufender Ausbildung des Klebstoffaufnahmeraums und nur einer Dichtlippe an einem Teil der Seiten erreicht.
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Die Dichtlippe ist, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, fest mit dem Rahmenteil verbunden. Die freie Stirnseite der Dichtlippe liegt an der Außenseite des Filterelementes an. Möglich ist aber auch eine umgekehrte Ausführung, bei der die Dichtlippe mit dem Filterelement verbunden ist und an dem Rahmenteil anliegt.
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Der Klebstoffaufnahmeraum zwischen dem Rahmenteil und dem Filterelement weist, gemäß weiterer zweckmäßiger Ausführung, einen dreieckigen Querschnitt oder einen trapezförmigen Querschnitt auf und läuft zu einer Seite hin spitz zu, an der vorteilhafterweise die Dichtlippe angeordnet ist. Die breitere Seite liegt beim Herstellungsprozess oben, über diese breitere Seite kann der Klebstoff eingefüllt werden.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Rahmenteil strömungsdicht am Filtergehäuse gehalten, um Fehlluftströme zu vermeiden. Die strömungsdichte Verbindung erfolgt über ein Dichtungselement, das vorteilhafterweise umlaufend ausgebildet ist und in einem umlaufenden und offen ausgeführten Aufnahmeraum im Rahmenteil liegt. Im eingesetzten Zustand liegt das Dichtungselement an der Filtergehäusewand an.
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Dem Dichtungselement kann ein gehäuseseitiger Abstützwulst zugeordnet sein, der über die unmittelbar benachbarten Abschnitte der Filtergehäusewandung übersteht und an dem sich das Dichtungselement abstützt. Der Abstützwulst besitzt vorteilhafterweise eine geringere Breite als das rahmenseitige Dichtungselement, so dass im montierten Zustand der Abstützwulst mit seitlichem Abstand zu den Rahmenteilwänden liegt. Dies verringert die Gefahr eines Abscherens des Dichtungselementes bei einer Relativbewegung zwischen Filterelement bzw. Rahmenteil und Filtergehäuse. Außerdem wird vermieden, dass ein Teil des überstehenden Dichtungselementes zwischen dem Filtergehäuse und dem Rahmenteil eingeklemmt werden kann, was zu einer Zerstörung des Dichtungselementes und außerdem einer Verringerung der Dichtungswirkung führen würde.
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Gemäß noch einer weiteren zweckmäßigen Ausführung bildet das umlaufende Rahmenteil eine Aufnahme für einen Luftkanal, der Teil des Strömungswegs durch die Luftfiltervorrichtung ist. Das Rahmenteil nimmt den Luftkanal auf und verbindet diesen mit dem Filterelement. Der Luftkanal dient vorzugsweise für die Zufuhr von Rohluft zur Roh- bzw. Anströmseite des Filterelementes; möglich ist aber auch eine Anordnung des Luftkanals an der Ein- bzw. Abströmseite des Filterelementes und dementsprechend eine Ausführung als Reinluftkanal.
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Gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausführung ist das Rahmenteil im montierten Zustand zumindest teilweise an der Außenseite des Filtergehäuses angeordnet. Dies ermöglicht es, dass der Luftkanal unmittelbar mit dem Rahmenteil verbunden werden kann. Außerdem kann der außen liegende Abschnitt des Rahmenteils auch zur Verbindung mit dem Filtergehäuse genutzt werden. Dem Rahmenteil kommt somit eine doppelte Funktion zu: zum einen die Verbindung des Filterelementes mit dem Filtergehäuse und zum andern die Verbindung des Luftkanals mit dem Filterelement. Eine zusätzliche Befestigungseinrichtung für die Befestigung des Luftkanals am Filtergehäuse ist nicht erforderlich.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Vorteile und zweckmäßige Ausführungen sind den weiteren Ansprüchen, der Figurenbeschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen. Es zeigen:
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1 in perspektivischer Ansicht eine Luftfiltervorrichtung für ein Kraftfahrzeug, mit einem Filtergehäuse und einem an der Stirnseite eingesetzten Filterelement, das von einem umlaufenden Rahmenteil eingefasst ist, über das das Filterelement am Filtergehäuse gehalten ist,
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2 ein quaderförmiges Filterelement mit stirnseitigem Rahmenteil,
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3 eine 1 entsprechende Darstellung, jedoch mit einem in das Rahmenteil des Filterelementes eingesetzten Luftkanal,
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4 einen Schnitt längs durch die Luftfiltervorrichtung gemäß 3,
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5 eine stirnseitige Ansicht der Luftfiltervorrichtung im Bereich der Anströmseite des Filterelementes,
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6 einen Schnitt vertikal durch die Luftfiltervorrichtung,
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7 das Detail VII aus 4 in vergrößerter Darstellung, mit einem Dichtungselement am Rahmenteil, dem ein gehäuseseitiger Abstützwulst zugeordnet ist, sowie mit einer Dichtlippe, die einen Klebstoffaufnahmeraum zwischen Rahmenteil und Filterelement begrenzt,
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8 das Detail VIII aus 6 in vergrößerter Darstellung, mit dem rahmenseitigen Dichtungselement und dem gehäuseseitigen Abstützwulst,
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9 das Detail IX aus 3, mit einer Spannklammer zur Sicherung des Rahmenteils am Filtergehäuse,
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10 das Detail X aus 3, mit einer Darstellung der formschlüssigen Verbindung des Luftkanals am Rahmenteil.
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In den Figuren sind gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
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Ausführungsformen der Erfindung
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In den Figuren ist eine Luftfiltervorrichtung 1 für ein Kraftfahrzeug, beispielsweise für einen Lastkraftwagen dargestellt, die zur Filtration der der Brennkraftmaschine zuzuführenden Verbrennungsluft eingesetzt wird. Die Luftfiltervorrichtung 1 weist in einem Filtergehäuse 2 ein Filterelement 3 auf, das im Bereich seiner stirnseitigen Anströmseite von einem umlaufenden Rahmenteil 4 eingefasst ist. Das Filterelement 3 ist beispielhaft als ein faltenförmiger Filterbalg ausgeführt.
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Das Rahmenteil 4 befindet sich unmittelbar benachbart zu der Anström- bzw. Rohseite 5 des Filterelementes 3, dem gemäß Pfeil 6 die zu reinigende Luft zugeführt wird. Nach der Filtration tritt die gereinigte Luft über die Rein- bzw. Abströmseite des Filterelements aus und verlässt über einen Abströmstutzen 9 gemäß Pfeil 7 das Filtergehäuse 2. Das Filterelement 3 ist über Spannklammern 8, welche das Rahmenteil 4 mit dem Filtergehäuse 2 verbinden, am Filtergehäuse 2 gesichert. Im montierten Zustand übergreift das Rahmenteil 4 die Stirnkante des Filtergehäuses und erstreckt sich bis zu der außen liegenden Mantelfläche des Filtergehäuses in dem der Einsetzöffnung für das Filterelement benachbarten Bereich.
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Wie der Einzeldarstellung gemäß 2 zu entnehmen, ist das Filterelement 3 quaderförmig ausgebildet und besitzt einen rechteckförmigen Querschnitt. Dementsprechend sind auch die Anströmseite 5 des Filterelementes 3 sowie das Rahmenteil 4 rechteckförmig ausgebildet. Das Rahmenteil 4 steht über die Außenseiten des Filterelementes 3 über, wobei die Stirnseite des Rahmenteils am überstehenden Abschnitt auf der der Anströmseite 5 abgewandten Seite eine Abstützfläche bildet, die im montierten Zustand an der offenen Stirnseite des Filtergehäuses aufliegt. Diese Abstützfläche am Rahmenteil 4 ist mit Bezugszeichen 10 gekennzeichnet.
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Im montierten Zustand liegt das Rahmenteil 4 zumindest im Wesentlichen außerhalb des Filtergehäuses 2 (1, 3 und 4) und wird über die Spannklammern 8 mit dem Filtergehäuse 2 verbunden. Das Rahmenteil 4 bildet im Bereich der Anströmseite des Filterelementes 3 eine Aufnahme für einen Luftkanal 11 (3, 4), über den Rohluft gemäß Pfeil 6 der Luftfiltervorrichtung 1 zugeführt wird. Der Luftkanal 11 wird in die Aufnahme im Rahmenteil 4 eingesteckt und mithilfe einer Formschlussverbindung 12 formschlüssig mit dem Rahmenteil 4 verbunden. Die Formschlussverbindung 12, die in 10 in Detail dargestellt ist, umfasst Ausnehmungen 13 im Rahmenteil 4 sowie elastisch federnde Rastnasen 14 an der der Stirnseite zugewandten Außenseite des Luftkanals 11. Die Rastnasen 14 können in Radialrichtung elastisch nach innen gedrückt werden, so dass ein Einführen des Luftkanals 11 bis zum formschlüssigen Einrasten der Rastnasen 14 in die Ausnehmungen 13 möglich ist. In gleicher Weise kann die Formschlussverbindung 12 durch radiales Herausdrücken der Rastnasen 14 aus den Ausnehmungen 13 auch wieder gelöst werden. Die Verbindung zwischen Luftkanal 11 und Rahmenteil 4 erfolgt ausschließlich über die Formschlussverbindung 12 und damit zwischen diesen beiden Bauteilen. Eine Verbindung zwischen dem Luftkanal 11 und dem Filtergehäuse 2 ist dagegen nicht vorgesehen. Die Formschlussverbindung 12 liegt unmittelbar außerhalb der stirnseitigen Öffnung im Filtergehäuse 2.
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In den 7 und 8 ist eine Dichtungsanordnung zwischen dem Rahmenteil 4 und dem Filtergehäuse 2 gezeigt. Die Dichtungsanordnung umfasst ein Dichtungselement 15, das in einen umlaufenden Aufnahmeraum 16 am Rahmenteil 4 eingesetzt ist. Der Aufnahmeraum 16 ist an der dem Filtergehäuse 2 zugewandten Stirnseite offen ausgebildet und wird von zwei zueinander beabstandeten Schenkeln 17 und 18 begrenzt, die einteilig mit dem Rahmenteil 16 ausgebildet sind.
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Am Filtergehäuse 2 befindet sich ein Abstützwulst 19, der mit dem Dichtungselement 15 zusammenwirkt. Der Abstützwulst 19 kann einteilig mit dem Filtergehäuse 2 oder als separat ausgeführtes Bauteil ausgebildet sein, welches aus einem anderen Material als das Filtergehäuse bestehen kann, jedoch fest mit dem Filtergehäuse 2 verbunden ist. Der Abstützwulst 19 weist im Querschnitt Pilzform auf, wobei ein schmalerer Stiel des Abstützwulstes 19 dem Dichtungselement 15 zugewandt ist und mit diesem in Kontakt steht. Der Schenkel des Abstützwulstes 19 weist eine geringere Breite als das Dichtungselement 15 auf und beaufschlagt das Dichtungselement 15 mittig. Diese Ausführung ist hinreichend strömungsdicht, außerdem ist die Gefahr eines Abscherens im Bereich des Dichtungselementes 15 erheblich reduziert. Das Dichtungselement 15 schließt vorteilhafterweise mit der Stirnseite der Schenkel 17, 18 ab, so dass auch bei einer Relativbewegung zwischen dem Rahmenteil 4 und dem Filtergehäuse 2 kein Abscheren im Bereich der Stirnseite des Dichtungselementes 15 erfolgen kann.
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Der Abstützwulst 19 steht über die unmittelbar benachbarten Wandungen des Filtergehäuses 2 über und drückt in das nachgiebige Material des Dichtungselementes 15 ein. Die Stirnseite des Stiels des Abstützwulstes 19, der in das Dichtungselement 15 einragt, ist abgerundet ausgeführt.
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Des Weiteren ist den 7 und 8 in Verbindung mit den 5 und 6 zu entnehmen, dass das Rahmenteil 4 mit dem Filterelement 3 verklebt ist. Die Verklebung erfolgt über einen umlaufend angeordneten Klebstoffeintrag 20, der in einen Klebstoffaufnahmeraum 21 zwischen dem Rahmenteil 4 und dem Filterelement 3 eingefüllt ist. Das Einfüllen erfolgt während des Herstellungsprozesses im flüssigen Kleberzustand, der anschließend aushärtet. Um während des Aushärtevorgangs zu vermeiden, dass Klebstoff 20 aus dem Klebstoffaufnahmeraum 21 nach unten abströmt, ist an dem im Querschnitt etwa dreieckförmigen Klebstoffaufnahmeraum 21 eine Dichtlippe 22 angeordnet (5, 7). Die Dichtlippe 22 ist fest mit dem Rahmenteil 4 verbunden und bleibt auch im ausgehärteten Zustand des Klebstoffes 20 am Rahmenteil 4 angeordnet.
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Der Klebstoffaufnahmeraum 21 ist gegenüber dem Aufnahmeraum 16 zur Aufnahme des Dichtungselementes 15 radial nach innen versetzt angeordnet und gegenüber dem Aufnahmeraum 16 für das Dichtungselement 15 von dem Schenkel 18 separiert, der zugleich den Klebstoffaufnahmeraum 21 seitlich begrenzt. Am Fuß des Schenkels 18 ist die Dichtlippe 22 angeordnet, welche sich schräg nach innen erstreckt und die spitz zulaufende Seite des Klebstoffaufnahmeraums begrenzt; die freie Stirnseite der Dichtlippe 22 liegt an der äußeren Mantelfläche des Filterelementes 3 an.
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Die Dichtlippe 22 ist an den beiden gegenüberliegenden Längsseiten des rechteckförmigen Rahmenteils 4 angeordnet (5). An den Schmalseiten des Filterelementes 3 befindet sich jeweils ein Seitenband 23, das fest mit dem Filterelement 3 verbunden ist und das im Bereich der Schmalseiten den Klebstoffaufnahmeraum 21 zu seiner spitz zulaufenden Seite hin begrenzt (5, 6 und 8).
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In 9 ist die Abstützung des Rahmenteils 4 an einer Gegenkontaktfläche am Filtergehäuse 2 sowie die Verbindung über die Spannklammer 8 dargestellt. Der das Filterelement radial überragende Teil des Rahmenteils 4 weist die Abstützfläche 10 auf (siehe auch 2), welche der Anströmseite abgewandt ist und im verbundenen Zustand an der Gegenkontaktfläche 24 am Filtergehäuse anliegt. Die Spannklammer 8 ist schwenkbeweglich an der Außenfläche des Filtergehäuses 2 gehalten und übergreift im gespannten Zustand sowohl den gehäuseseitigen Abschnitt mit der Gegenkontaktfläche 24 als auch den Abschnitt des Rahmenteils 4 mit der Abstützfläche 10. Die Spannklammer 8 ist elastisch ausgeführt, im gespannten Zustand übergreift ein Spannabschnitt 8a den Absatz am Rahmenteil 4, an dem die Abstützfläche 10 angeordnet ist, und drückt hiermit das Rahmenteil 4 mit der Abstützfläche 10 gegen die Gegenkontaktfläche 24 am Filtergehäuse 2.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102009060214 A1 [0002]
