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Die Erfindung betrifft eine im Folgenden als Fixiervorrichtung bezeichnete Vorrichtung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Elektro-/Elektrohybridfahrzeug, die zur Fixierung und Halterung eines Mantelwellenfilters relativ zu zumindest einem im Betrieb stromführenden Leiter in dem Kraftfahrzeug bestimmt ist. Die Erfindung betrifft im Weiteren eine Mantelwellenfiltervorrichtung mit einem Mantelwellenfilter sowie einer solchen Fixiervorrichtung und schließlich auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere in Form eines Elektro-/Elektrohybridfahrzeugs, mit einer solchen Mantelwellenfiltervorrichtung.
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Elektrische Geräte, wie zum Beispiel ein in einem Elektrofahrzeug oder einem Elektrohybridfahrzeug verwendeter Umrichter, verursachen bekanntlich hochfrequente Störungen und können diese unerwünscht in Form elektromagnetischer Wellen abstrahlen.
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Zur Verhinderung solcher Abstrahlungen oder allgemein zur Verbesserung elektromagnetischer Verträglichkeit (EMV) bestimmter elektrischer Geräte sind als Mantelwellenfilter fungierende Ferritkerne bekannt. Solche Mantelwellenfilter findet man im Bereich der Computertechnik zum Beispiel an sogenannten USB-Kabeln, VGA-Kabeln oder allgemein an Kabeln, über die mit hoher Geschwindigkeit digitale Daten übertragen werden.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht ausgehend von diesem Stand der Technik darin, die Dämpfung störender elektromagnetischer Wellen mittels eines Mantelwellenfilters auch in einem Kraftfahrzeug und dort in einer für die Montage besonders einfachen sowie in einer für den späteren Dauerbetrieb beim Verwenden des Kraftfahrzeugs geeigneten Art und Weise verfügbar zu machen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mittels einer Fixiervorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Dazu ist bei einer ansonsten auch kurz als Fixiervorrichtung bezeichneten Vorrichtung zur Fixierung und Halterung eines Mantelwellenfilters relativ zu zumindest einem im Betrieb stromführenden Leiter in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Kraftfahrzeug in Form eines Elektro-/Elektrohybridfahrzeugs, vorgesehen, dass als Fixiervorrichtung ein zumindest zweiteiliges Gehäuse mit zumindest einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil fungiert, dass das erste und das zweite Gehäuseteil rastend miteinander verbindbar sind und dass die Vorrichtung Federelemente zur Fixierung des Mantelwellenfilters im Innern des Gehäuses aufweist. Die Aufgabe wird ebenso mittels einer Mantelwellenfiltervorrichtung mit einer solchen Fixiervorrichtung sowie mittels eines Kraftfahrzeugs, insbesondere mittels eines Kraftfahrzeugs in Form eines Elektro-/Elektrohybridfahrzeugs, mit einer solchen Mantelwellenfiltervorrichtung gelöst.
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Vor dem Hintergrund, dass der Mantelwellenfilter – oder allgemeiner Mittel zur Bedämpfung von Mantelwellen –, bei dem es sich üblicherweise um einen Ferritkern handelt, große Fertigungstoleranzen aufweist, aber dennoch in einem Kraftfahrzeug sicher befestigt werden muss, um den sich im Betrieb ergebenden Belastungen, vornehmlich Belastungen durch Vibration, zu widerstehen, bietet die hier vorgeschlagene Fixiervorrichtung vorteilhaft eine einfache und einfach zu handhabende Möglichkeit, eventuelle Fertigungstoleranzen zu kompensieren und für eine sichere und dauerhaft belastbare Fixierung des Mantelwellenfilters zu sorgen. Die sichere Befestigung zielt dabei nicht nur auf die Fixierung des Mantelwellenfilters relativ zu dem zumindest einen elektrischen Leiter ab, sondern vermeidet auch Beschädigungen anderer Bauteile in dem Kraftfahrzeug, die ansonsten aufgrund des üblichen Gewichts des Mantelwellenfilters durchaus zu besorgen sind.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei verwendete Rückbeziehungen weisen auf die weitere Ausbildung des Gegenstandes des Hauptanspruches durch die Merkmale des jeweiligen Unteranspruches hin. Sie sind nicht als ein Verzicht auf die Erzielung eines selbständigen, gegenständlichen Schutzes für die Merkmalskombinationen der rückbezogenen Unteransprüche zu verstehen. Des Weiteren ist im Hinblick auf eine Auslegung der Ansprüche bei einer näheren Konkretisierung eines Merkmals in einem nachgeordneten Anspruch davon auszugehen, dass eine derartige Beschränkung in den jeweils vorangehenden Ansprüchen nicht vorhanden ist.
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Bei einer Ausführungsform der Fixiervorrichtung ist diese und deren zumindest zweiteiliges Gehäuse zur Aufnahme eines Mantelwellenfilters, insbesondere eines zumindest ein erstes und ein zweites Mantelwellenfilterteil umfassenden Mantelwellenfilters bestimmt, indem das erste Gehäuseteil das erste Mantelwellenfilterteil und das zweite Gehäuseteil das zweite Mantelwellenfilterteil aufnimmt, wobei die beiden Gehäuseteile und die beiden Mantelwellenfilterteile so aufeinander abgestimmt sind, dass das Innenvolumen jedes der beiden Gehäuseteile genau oder zumindest im Wesentlichen das jeweilige Mantelwellenfilterteil aufnimmt. Dann befinden sich die beiden freien Oberflächen der beiden Mantelwellenfilterteile – im Folgenden als Kontaktoberflächen bezeichnet – etwa auf der Höhe eines Rands der beiden Gehäuseteile und nach dem rastenden Verbinden der beiden Gehäuseteile mit den im Innern befindlichen Mantelwellenfilterteilen etwa auf der Höhe der Rastverbindung. Die zur Fixierung des Mantelwellenfilters im Innern des Gehäuses bestimmten Federelemente sind im Innern des Gehäuses jeweils in einem Bodenbereich des ersten und des zweiten Gehäuseteils angeordnet und ragen federnd ins Innere des Gehäuses bzw. ins Innere des jeweiligen Gehäuseteils. Sobald die beiden Gehäuseteile durch Herstellen der rastenden Verbindung miteinander kombiniert sind, drücken die Federelemente auf die den Kontaktoberflächen gegenüberliegenden Oberflächen der zumindest zwei Mantelwellenfilterteile und pressen diese an den Verbindungsflächen aufeinander. Auf diese Weise wird nicht nur eine Fixierung des Mantelwellenfilters sowie eine Fixierung der einzelnen Mantelwellenfilterteile im Innern des Gehäuses, sondern auch ein möglichst geringer Luftspalt zwischen den Mantelwellenfilterteilen und damit ein möglichst kontinuierlicher Übergang des magnetischen Feldes in den Mantelwellenfilterteilen erreicht.
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Bei einer weiteren Ausführungsform der Fixiervorrichtung weist diese zur rastenden Verbindung des ersten und des zweiten Gehäuseteils bestimmte Rastmittel auf, zum Beispiel eine Rastnase und eine korrespondierende, die Rastnase im verrasteten Zustand umgreifende Lasche. Bei der speziellen Ausführungsform erlauben solche oder ähnliche Rastmittel aufgrund ihrer Dimensionierung und ihrer relativen Position zueinander eine teleskopierende Bewegung des ersten und des zweiten Gehäuseteils zueinander. Eine solche Teleskopierbarkeit des Gehäuses der Fixiervorrichtung erlaubt über einen jeweiligen Federweg der Federelemente hinaus einen zusätzlichen Toleranzausgleich.
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Die Erfindung ist neben der Fixiervorrichtung auch eine Mantelwellenfiltervorrichtung mit einer Fixiervorrichtung wie hier und im Folgenden beschrieben sowie mit einem zumindest ein erstes und ein zweites Mantelwellenfilterteil umfassenden Mantelwellenfilter. Bei der Mantelwellenfiltervorrichtung ist vorgesehen, dass das erste und das zweite Mantelwellenfilterteil in einer zur Unterscheidung als Kontaktoberfläche bezeichneten Oberfläche jeweils zumindest eine Ausnehmung zur formschlüssigen Aufnahme eines Teilabschnitts eines im Betrieb stromführenden Leiters des Kraftfahrzeugs, für welches die Mantelwellenfiltervorrichtung bestimmt ist, aufweisen. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Mantelwellenfilterteile durch Verbinden ihrer Kontaktoberflächen zu einer den oder jeden elektrischen Leiter umschließenden Einheit zusammenfügbar sind und beim Zusammenbau der Mantelwellenfiltervorrichtung zusammengefügt werden. Auf diese Weise umschließen die zumindest zwei Mantelwellenfilterteile den zumindest einen Leiter, so dass selbsttätig eine bestimmungsgemäße Positionierung der Mantelwellenfiltervorrichtung zumindest in Bezug auf die Raumrichtungen quer zur Längserstreckung des zumindest einen Leiters resultiert.
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Bei einer besonderen Ausführungsform der Mantelwellenfiltervorrichtung ist vorgesehen, dass die zumindest zwei Mantelwellenfilterteile jeweils Ausnehmungen für zwei parallel verlaufende Leiter in Form von Stromschienen mit einem rechteckigen Querschnitt aufweisen. Dann kann die Mantelwellenfiltervorrichtung in einem Kraftfahrzeug zum Beispiel einer Zuleitung von den beiden Polen der Kraftfahrzeugbatterie zu einem Verbraucher im Kraftfahrzeug, zum Beispiel einem Umrichter zur Speisung eines Elektromotors, zugeordnet werden. Die Mantelwellenfiltervorrichtung ist dabei auch noch zur Justierung der beiden Leiter relativ zueinander wirksam und gewährleistet einen bestimmungsgemäßen Abstand der Leiter voneinander.
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Bei einer Ausführungsform der Mantelwellenfiltervorrichtung sind die zumindest zwei Mantelwellenfilterteile durch Verkleben ihrer Kontaktoberflächen zu einer den oder jeden elektrischen Leiter umschließenden Einheit zusammengefügt. Das Verkleben fixiert die zumindest zwei Mantelwellenfilterteile sicher relativ zueinander und gewährleistet einen minimalen Luftspalt. Indem die zumindest zwei Mantelwellenfilterteile damit im Innern des Gehäuses eine Einheit bilden, wirken die zur Fixierung wirksamen Federelemente auf den so kombinierten Mantelwellenfilter insgesamt.
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Die hier und im Folgenden beschriebene Mantelwellenfiltervorrichtung ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Elektro-/Elektrohybridfahrzeug, bestimmt. Damit ist die Erfindung schließlich auch ein Kraftfahrzeug oder ein Elektro-/Elektrohybridfahrzeug (zusammenfassend mitunter nur als Kraftfahrzeug bezeichnet) mit einer solchen Mantelwellenfiltervorrichtung, nämlich ein Kraftfahrzeug, das darüber hinaus in üblicher Art und Weise eine Kraftfahrzeugbatterie sowie einen Umrichter, zum Beispiel einen zur Speisung eines zum Antrieb des Kraftfahrzeugs bestimmten Elektromotors vorgesehenen Umrichter, aufweist. Mittels des Umrichters wird der bei der Kraftfahrzeugbatterie abgreifbare Gleichstrom in einen Wechselstrom umgewandelt, der zur Speisung eines Elektromotors sowie zur Erzeugung eines Drehfeldes mit einer durch die grundsätzlich an sich bekannten Schaltvorgänge des Umrichters bestimmten Frequenz geeignet ist. Bei dem Kraftfahrzeug ist die Mantelwellenfiltervorrichtung zumindest einem elektrischen Leiter einer Zuleitung zwischen der Kraftfahrzeugbatterie und dem Umrichter zugeordnet. Der von der Mantelwellenfiltervorrichtung umfasste Mantelwellenfilter ist damit bei Betrieb des Kraftfahrzeugs zur Bedämpfung von elektromagnetischen Mantelwellen auf der Zuleitung zum Umrichter wirksam, zum Beispiel zur Bedämpfung von Mantelwellen, die aufgrund des Betriebs des Umrichters und der dort üblichen Schaltvorgänge entstehen. Solche Effekte sind in der Fachliteratur als Netzrückwirkungen eines Umrichters bekannt.
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Bei einer besonderen Ausführungsform des Fahrzeugs weist dieses eine verschließbare Vorrichtung zur formschlüssigen Aufnahme der Mantelwellenfiltervorrichtung auf, zum Beispiel in Form eines mit einem Deckel verschließbaren Kastens oder Karosserieabschnitts.
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Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Einander entsprechende Gegenstände oder Elemente sind in allen Figuren mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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Es zeigen:
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1 eine Vorrichtung zur Fixierung und Halterung eines Mantelwellenfilters,
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2 die Vorrichtung gemäß 1 in einer Schnittdarstellung und
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3 die Vorrichtung gemäß 1 ebenfalls in einer Schnittdarstellung und mit einem im Innern fixierten Mantelwellenfilter.
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Die Darstellung in 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zur Fixierung und Halterung eines Mantelwellenfilters 12 (3) relativ zu zumindest einem im Betrieb stromführenden Leiter 14 (3) in einem in den Figuren selbst nicht dargestellten Kraftfahrzeug. Die Vorrichtung 10 zur Fixierung und Halterung des Mantelwellenfilters 12 wird auch als Fixiervorrichtung 10 bezeichnet und ist zur Verwendung in einem Kraftfahrzeug, insbesondere einem Elektrofahrzeug oder einem Elektrohybridfahrzeug vorgesehen.
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Die Fixiervorrichtung 10 umfasst ein zumindest zweiteiliges Gehäuse 16 sowie Federelemente 18 zur Fixierung des Mantelwellenfilters 12 im Innern des Gehäuses 16. Das zumindest zweiteilige Gehäuse 16 umfasst zumindest ein erstes und ein zweites Gehäuseteil 20, 22, die rastend miteinander verbindbar sind und in der Darstellung in einem rastend verbundenen Zustand gezeigt sind. Bei der gezeigten Ausführungsform fingieren als Rastverbindung/Rastmittel 24 eine Rastnase an einem Gehäuseteil 20, 22 und eine federnde Lasche an dem jeweils anderen Gehäuseteil 20, 22. Die Rastmittel 24 befinden sich außen auf zwei Seitenflächen des Gehäuses 16. Die anderen Seitenflächen, nämlich eine in der Darstellung oben liegende Seitenfläche sowie eine nicht sichtbare, unten liegende Seitenfläche, weisen die Federelemente 18 auf und die verbleibenden Seitenflächen (in der Darstellung in 1 ebenfalls nur eine sichtbar) weisen zumindest eine Leiteröffnung 26 auf – beim gezeigten Ausführungsbeispiel zwei nebeneinanderliegende Leiteröffnungen 26.
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Bei der gezeigten Ausführungsform sind die beiden Gehäuseteile 20, 22 identisch, so dass zu deren Fertigung zum Beispiel als Spritzgussteil eine Spritzgussform oder mehrere identische Spritzgussformen ausreichen. Zum Bilden des Gehäuses 16 wird ein Gehäuseteil 20, 22 um 180° gedreht auf das jeweils andere Gehäuseteil 20, 22 gesetzt. Die identische Form der beiden Gehäuseteile 20, 22 wird durch ein Stufenprofil 28 in den Seitenflächen mit den Rastmitteln 24 sowie den Seitenflächen mit der zumindest einen Leiteröffnung 26 ermöglicht. Aufgrund dieses Stufenprofils 28 passt ein Gehäuseteil 20, 22 jeweils mit einem „umgedrehten“, identischen weiteren Gehäuseteil 20, 22 zusammen.
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Die Darstellung in 2 zeigt die Fixiervorrichtung 10 in einem Schnitt parallel zu der Seitenfläche mit der zumindest einen Leiteröffnung 26. Der Blick geht bei der Darstellung in 2 in das Innere des Gehäuses 16 und dort auf die Innenseite der Seitenfläche mit den hier zwei Leiteröffnungen 26. Im oberen und im unteren Bereich der Darstellung erkennt man die Federelemente 18, deren federnde Zungen in Richtung auf das Innere des Gehäuses 16 vorgewölbt sind. Die Federelemente 18 sind bei der in 2 gezeigten Situation entspannt, denn es befindet sich kein Mantelwellenfilter 12 im Innern des Gehäuses 16.
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Die beiden zusammenwirkenden Teile der Rastverbindung 24, bei der gezeigten Ausführungsform also die Rastnase und die federnde Lasche, sind so ausgeführt und relativ zueinander so positioniert, dass zwischen den beiden Gehäuseteilen 20, 22 im kombinierten und verrasteten Zustand ein Spalt 30 verbleibt. Die beiden Gehäuseteile 20, 22 sind also ohne einen im Innern des Gehäuses 16 befindlichen Mantelwellenfilter 12 auch im verrasteten Zustand im Umfang der Weite des Spalts 30 relativ zueinander beweglich, das Gehäuse 16 ist also gewissermaßen teleskopierbar. Diese Teleskopierbarkeit und der Spalt 30 ermöglichen einen Toleranzausgleich und eine Anpassung des Gehäuses 16 an einen jeweiligen Mantelwellenfilter 12, zum Beispiel einen Mantelwellenfilter 12 in Form eines mehrteiligen Ferritkerns. Von solchen Ferritkernen ist bekannt, dass diese oftmals merkliche Fertigungstoleranzen aufweisen. Der mittels der Fixiervorrichtung 10 mögliche Toleranzausgleich bei gleichzeitig sicherer Fixierung eines im Innern des Gehäuses 16 der Fixiervorrichtung 10 platzierten Mantelwellenfilters 12 wird mit weiteren Details anhand von 3 erläutert.
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Die Darstellung in 3 zeigt eine in einem Fahrzeug eingebaute Fixiervorrichtung 10 gemäß den Darstellungen in 1 und 2. Von dem Fahrzeug ist exemplarisch nur eine mit einem Deckel 32 verschließbare Vorrichtung 34, zum Beispiel ein Kasten oder eine Ausnehmung in einem Karosserieteil oder in einem Gehäuse des Umrichters, gezeigt. Im Innern der Fixiervorrichtung 10 befindet sich bei der in 3 gezeigten Situation ein zweiteiliger Mantelwellenfilter 12. Mit dem im Innern befindlichen und dort mittels der Federelemente 18 fixierten Mantelwellenfilter 12 wird die Fixiervorrichtung 10 zu einer Mantelwellenfiltervorrichtung 36. Bei einer Anordnung der Mantelwellenfiltervorrichtung 36 in einem Gehäuse des Umrichters umfasst dieses Öffnungen, über die Leiter 14 in Form von Stromschienen oder dergleichen in das Gehäuse eintreten. Im Anschluss daran, also auf der Eingangsseite des Umrichters, befindet sich die Mantelwellenfiltervorrichtung 36 mit ihrer Fixiervorrichtung 10 und den dortigen Leiteröffnungen 26. Die in das Gehäuse des Umrichters eintretenden Leiter 14 verlaufen demnach ohne Unterbrechung und durch die Mantelwellenfiltervorrichtung 36 zu dem Leistungselektronikteil des Umrichters.
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Der Mantelwellenfilter 12 im Innern des Gehäuses 16 (im Innern der Fixiervorrichtung 10 / im Innern der Mantelwellenfiltervorrichtung 36) ist zwischen den Federelementen 18 eingespannt und wird insofern mittels der Federelemente 18 fixiert. Entsprechend liegen die federnden Zungen der Federelemente 18 auf den jeweiligen Oberflächen des Mantelwellenfilters 12 auf und sind im Rahmen der Dimension des Mantelwellenfilters 12 (bei der Perspektive gemäß 3 der Höhe des Mantelwellenfilters 12) aus dem entspannten Zustand ausgelenkt.
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Die Federelemente 18 bewirken ein Auseinanderziehen (Teleskopieren) der beiden miteinander verrasteten Gehäuseteile 20, 22, bis sich die durch die Positionierung der zusammenwirkenden Teile der Rastverbindung 24 relativ zueinander bestimmte Öffnungsweite des Spalts 30 ergibt. Ein weiteres Auseinanderziehen der beiden Gehäuseteile 20, 22 ist danach nicht mehr möglich und der restliche Toleranzausgleich findet durch ein Einfedern der Federelemente 18 statt. Der Mantelwellenfilter 12 ist schließlich im Innern des Gehäuses 16 fixiert.
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Bei der gezeigten Ausführungsform ist der Mantelwellenfilter 12 aus in etwa gleich großen Mantelwellenfilterteilen 40, 42 gebildet. In den bei der gezeigten Ausführungsform zwei Gehäuseteilen 20, 22 der Fixiervorrichtung 10 befindet sich jeweils ein Teil des Mantelwellenfilters 12, nämlich im ersten Gehäuseteil 20 ein erster Teil 40 des Mantelwellenfilters 12 und im zweiten Gehäuseteil 22 ein zweiter Teil 42 des Mantelwellenfilters 12. Die beiden Mantelwellenfilterteile 40, 42 gemäß der Ausführungsform weisen jeweils Ausnehmungen 44 zur formschlüssigen oder zumindest im Wesentlichen formschlüssigen Aufnahme von Abschnitten von hier zwei Leitern 14 auf. Bei der gezeigten Ausführungsform handelt es sich um Leiter 14 in Form von Stromschienen, die sich zusammen mit ihrer Isolierung in den Ausnehmungen 44 befinden. Zwischen den beiden Leitern 14 bleibt zwischen den beiden Mantelwellenfilterteilen 40, 42 ein Luftspalt 46 (durch den Luftspalt 46 kann man bei der Darstellung in 3 die rückwärtige Seitenwand des Gehäuses 16 mit dem dortigen Stufenprofil 28 erkennen). Seitlich neben den Leitern 14 liegen die beiden Mantelwellenfilterteile 40, 42 mit einer Kontaktoberfläche 48 bündig aufeinander und sind im Bereich der Kontaktoberfläche 48 zum Beispiel miteinander verklebt.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch das Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch das oder die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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Die Fixiervorrichtung 10 kommt mit ihren Federelementen 18 oder – bei einer besonderen Ausführungsform – mit ihren Federelementen 18 sowie ihrem teleskopierbaren Gehäuse 16 grundsätzlich auch zur Fixierung anderer Bauteile oder dergleichen als dem hier beschriebenen Mantelwellenfilter 12 in Betracht.
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Einzelne im Vordergrund stehende Aspekte der hier eingereichten Beschreibung lassen sich damit kurz wie folgt zusammenfassen: Vorgeschlagen werden eine Vorrichtung 10 in einem Kraftfahrzeug zur Fixierung und Halterung eines Mantelwellenfilters 12 relativ zu zumindest einem im Betrieb stromführenden Leiter 14 in dem Kraftfahrzeug, wobei als Fixiervorrichtung 10 ein zumindest zweiteiliges Gehäuse 16 mit zumindest einem ersten und einem zweiten Gehäuseteil 20, 22 fungiert, wobei das erste und das zweite Gehäuseteil 20, 22 rastend miteinander verbindbar sind und wobei die Fixiervorrichtung 10 Federelemente 18 zur Fixierung des Mantelwellenfilters 12 im Innern des Gehäuses 16 aufweist, sowie eine Mantelwellenfiltervorrichtung 36 mit einer solchen Fixiervorrichtung 10 und einem Mantelwellenfilter 12 und schließlich ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Mantelwellenfiltervorrichtung 36.
