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FACHGEBIET DER ERFINDUNG
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Die Erfindung betrifft ein ringförmiges Filterbauteil mit einem Rastverschluss gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Ringförmige Filterbauteile, auf die hier Bezug genommen wird, dienen zum Filtern von Feststoffen aus flüssigen oder gasförmigen Medien, wie z. B. Öl oder Kühlmittel. Ein typisches Einsatzgebiet für derartige Filterbauteile ist z.B. die Kraftfahrzeugtechnik. Dort werden ringförmige Filterbauteile auf Hohlwellen oder Rohrleitungen aufgesetzt, welche einen hohlen Innenraum zur Leitung eines Fluids aufweisen und in deren Mantel eine oder mehrere Öffnungen vorgesehen sind, durch die das Fluid nach außen austreten bzw. von außen in den Innenraum eintreten kann. Das ringförmige Filterbauteil sitzt im Bereich der Austritts- bzw. Eintrittsöffnungen am Außenumfang des Hohlkörpers, so dass das Fluid oder Gas durch das Gewebe des Filterbauteiles hindurch treten muss, wodurch es mechanisch gefiltert wird, indem sich die Störpartikel in den Maschen des Gewebes verfangen.
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Aus dem Stand der Technik bekannte ringförmige Filterbauteile haben einen Verschluss, der es ermöglicht, das Filterbauteil zu öffnen, um es in seitlicher Richtung auf eine Hohlwelle oder Rohrleitung aufzusetzen. Nach dem Aufsetzen des offenen Filterbauteils wird das Filterbauteil wieder geschlossen, indem die gegenüberliegenden Enden des Filterbauteils ineinander gesteckt werden. Letztlich umschließt das Filterbauteil die Hohlwelle bzw. Rohrleitung über den gesamten Umfang von 360° und sitzt fest auf dem Außenumfang der Welle bzw. des Welleneinstichs. Die bekannten Filterbauteile haben ferner einen ringförmigen Grundkörper mit mehreren Öffnungen, durch die ein flüssiges oder gasförmiges Medium in radialer Richtung ein- oder austreten kann. An der Innenseite des ringförmigen Grundkörpers ist in der Regel ein bandförmiges Filterelement vorgesehen, welches die Öffnungen verschließt. Der ringförmige Grundkörper wird üblicherweise in einem Spritzgießverfahren hergestellt, in dem das bandförmige Filterelement in eine Spritzguss-Werkzeugform manuell oder automatisch eingelegt wird. Das Gewebe wird dann bei geschlossenem Werkzeug von Kunststoffmasse beidseitig umspritzt oder es wird die Kunststoffmasse von einer Seite des Gewebes angespritzt.
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Ein spezielles, aus dem Stand der Technik bekanntes ringförmiges Filterbauteil umfasst einen Verschluss, der zwei Verschlussteile aufweist, die formschlüssig ineinander gesteckt werden. Ein erstes Verschlussteil umfasst dabei mehrere Zapfen, die jeweils einen dünnen Schaft und einen verbreiterten Kopf aufweisen, wobei die Zapfen in entsprechende Ausnehmungen des zweiten Verschlussteils formschlüssig eingesetzt werden. Zum Schließen des Verschlusses wird das ringförmige Filterbauteil zunächst auf die Hohlwelle gespannt, bis die Zapfen in radialer Richtung über den entsprechenden Ausnehmungen des zweiten Verschlussteils liegen. Danach werden die Zapfen von oben in die Öffnungen hineingedrückt. Ein alternatives Zusammenfügen erfolgt dadurch, dass die Zapfen in einer Position auf gleicher Umfangshöhe wie die Ausnehmungen mit Kraft in die Ausnehmungsöffnungen gegen den Widerstand der Verengung der Ausnehmungsöffnungen gedrückt werden, bis der Zapfen vollständig in der Ausnehmungsöffnung verschwindet.
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Dies hat mehrere Nachteile: zum einen kann sich ein solcher Verschluss insbesondere bei starken Temperaturschwankungen mit entsprechenden Schrumpfungsprozessen unbeabsichtigt öffnen. Zum anderen ist das Schließen des Verschlusses relativ kompliziert und daher nur schwer zu automatisieren. Beim Schließverfahren über ein Hereindrücken der Zapfen in die Ausnehmungen gibt es den weiteren Nachteil, dass hierbei die Seiten der Ausnehmungsöffnungen gedehnt werden müssen, damit der Zapfen durch diese Engstelle hereingleiten kann. Dies ist oft mit einer Vorschädigung des Kunststoffes der Ausnehmungsöffnungen verbunden.
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Unabhängig vom Schließverfahren gewährleistet ein solcher Verschluss keinen fest anliegenden Sitz des Filterbauteils am Außenumfang der Hohlwelle bzw. Rohrleitung, da der Zapfen in der Endlage innerhalb der Ausnehmung einen undefinierten Sitz hat. Dadurch kann es insbesondere am Spalt zwischen dem Außenumfang und dem ringförmigen Filterbauteil zu Undichtigkeiten kommen. Ein Teil des flüssigen oder gasförmigen Mediums kann somit über den Spalt seitlich austreten bzw. eintreten, ohne das Filterelement bzw. Gewebe passieren zu müssen.
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Die
JP H11276817 A offenbart ein ringförmiges Filterbauteil, das mittels eines Rastverschlusses geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Rastverschluss umfasst jeweils ein erstes und zweites Verschlussteil, die derart konstruiert sind, dass sie durch eine in einer Umfangsrichtung ausgeführte Steckbewegung miteinander verrastet werden können. Ein erstes Verschlussteil ist dabei derart ausgebildet, dass es beim Zusammenstecken des Verschlusses elastisch ausgelenkt und mechanisch gespannt wird. Ein zweites Verschlussteil ist derart ausgebildet, dass es mit dem ersten Verschlussteil mechanisch zusammenwirkt und verrastet. Das Filterbauteil umfasst ferner zwei auf beiden Seiten des Reißverschlusses angeordnete Widerlager, welche die beim Spannen des ersten Verschlussteils auftretenden Kräfte aufnehmen und die jeweils als ein Fortsatz ausgebildet sind, der vom Grundkörper in der Umfangsrichtung vorragt.
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Weitere Ringfilter mit einem Rastverschluss, der durch eine in einer Umfangsrichtung ausgeführte Steckbewegung verrastet wird, sind aus der
US2012 / 0 160 762 A1 , der
JP 2007 - 791 A und der
CN 104 415 608 A bekannt. Die aus dem Stand der Technik bekannten Ringfilter sind allerdings nicht als Innenraumfilter im Innenraum einer Hohlwelle einsetzbar.
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AUFGABE DER ERFINDUNG
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Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein ringförmiges Filterbauteil mit einem Verschluss zu schaffen, der automatisiert geschlossen werden kann und das sich auch bei widrigen Umgebungsbedingungen nicht unbeabsichtigt öffnet. Darüber hinaus soll der Verschluss gewährleisten, dass das Filterbauteil dicht und definiert am Außen- oder Innenumfang der Hohlwelle oder Rohrleitung sitzt.
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Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand von Unteransprüchen.
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Gemäß der Erfindung wird ein ringförmiges Filterbauteil vorgeschlagen, das einen ringförmigen Grundkörper mit mehreren Öffnungen umfasst, die mit einem Filterelement versehen sind, und das ferner einen Rastverschluss aufweist, mittels dessen das ringförmige Filterbauteil geöffnet oder geschlossen werden kann. Der Rastverschluss umfasst erfindungsgemäß ein erstes und ein zweites Verschlussteil, die so ausgebildet sind, dass sie durch eine in einer Umfangsrichtung ausgeführte Steckbewegung miteinander verrastet werden können. Das erste Verschlussteil ist dabei so konstruiert, dass es beim Zusammenstecken des Verschlusses elastisch ausgelenkt und mechanisch gespannt wird; das zweite Verschlussteil ist derart konstruiert, dass es mit dem ersten Verschlussteil zusammenwirkt, dieses mechanisch auslenkt und schließlich mit dem ersten Verschlussteil verrastet. Der erfindungsgemäße Rastverschluss umfasst ferner ein Widerlager, das die beim Spannen des ersten Verschlussteils auftretenden Kräfte aufnimmt. Ein derartiger Rastverschluss kann durch eine einfache, grob positionierte Steckbewegung in Umfangsrichtung geschlossen und in präziser Endposition verrastet werden; das Schließen des Verschlusses ist daher relativ unkompliziert und einfach zu automatisieren. Auf diese Weise ermöglicht der hier vorgeschlagene Rastverschluss nach Verrastung eine exakte und spielfreie Positionierung des ringförmigen Filterbauteils am Außenumfang einer Hohlwelle bzw. Rohrleitung, so dass das ringförmige Filterbauteil den Spalt zwischen dem Außenumfang des Hohlkörpers und dem Filterbauteil gut abdichtet. Das erfindungsgemäße ringförmige Filterbauteil zeichnet sich dadurch aus, dass der Rastverschluss eine Außenkontur sowie eine Innenkontur aufweist, die jeweils mit der Kontur des daran angrenzenden Grundkörpers fluchtet, so dass das ringförmige Filterbauteil im Bereich des Rastverschlusses einen gleichbleibenden Außenradius als auch einen gleichbleibenden Innenradius aufweist. Das Filterbauteil kann dadurch sowohl am Außenumfang als auch am Innenumfang einer Hohlwelle angeordnet werden.
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Gemäß einer bevorzugten Ausführung der vorliegenden Erfindung ist der Rastverschluss derart ausgebildet, dass das erste Verschlussteil beim Schließen des Verschlusses nach außen in radialer Richtung ausgelenkt und dabei mechanisch gespannt wird. Alternativ könnte der Rastverschluss auch derart ausgebildet sein, dass das erste Verschlussteil beim Schließen des Rastverschlusses um 90 ° versetzt in seitlicher Richtung, d. h. in Richtung einer zentralen Symmetrieachse (quer zur Umfangsrichtung nach links oder rechts) ausgelenkt und mechanisch gespannt wird.
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Das erste Verschlussteil kann beispielsweise eine Rastnase aufweisen und das zweite Verschlussteil eine Rastfläche, an der die Rastnase in einer bestimmten Rastposition einrastet. Die Rastposition ist dabei eine Position, in der das ringförmige Filterbauteil vollständig geschlossen ist.
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Das erste Verschlussteil ist, wie vorstehend erwähnt, derart konstruiert, dass es beim Schließen des Verschlusses zunächst mechanisch ausgelenkt wird und am Ende des Schließvorgangs aus seiner ausgelenkten Stellung in Richtung einer neutralen Stellung zurück federt. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist der Rastverschluss so ausgeführt, dass das erste Verschlussteil mit zunehmendem Rückfederweg (wenn es sich also in Richtung einer finalen Rastposition bewegt) zumindest abschnittsweise eine zunehmende Kraft in Schließrichtung des Verschlusses ausübt. Das Filterbauteil wird dadurch immer fester am Außenumfang des Hohlkörpers zugezogen. Um dies zu erreichen, kann das erste Verschlussteil und/oder das zweite Verschlussteil geeignete Mittel, wie z. B. eine Schräge oder einen Vorsprung aufweisen, die bzw. der so ausgebildet ist, dass der Rastverschluss mit zunehmendem Rückfederweg des ersten Verschlussteils zumindest abschnittsweise weiter zugezogen wird. Dadurch kann ein dichter und fester Sitz des ringförmigen Filterbauteils am Außenumfang des Hohlkörpers gewährleistet werden.
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Die vorstehend genannte Rastfläche des zweiten Verschlussteils hat vorzugsweise keine Hinterschneidung. Dadurch wird vermieden, dass sich der Verschluss, nachdem das erste Verschlussteil am zweiten Verschlussteil eingerastet ist und weiter in die finale Rastposition bewegt, wieder geringfügig öffnet und das Filterbauteil an Dichtigkeit einbüßt.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung haben sowohl das erste als auch das zweite Verschlussteil jeweils eine in radialer Richtung verlaufende Rastfläche (d.h. die Flächennormale der Rastfläche zeigt in Umfangsrichtung). Dadurch wird einerseits eine sichere Verrastung erreicht und andererseits sichergestellt, dass der Rastverschluss dicht am Außenumfang des Hohlkörpers sitzt.
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Um das Schließen des Verschlusses zu vereinfachen, hat wenigstens eines der beiden Verschlussteile, z. B. das zweite Verschlussteil, vorzugsweise wenigstens eine Schräge, an der das andere Verschlussteil, wie z. B. das erste Verschlussteil, beim Schließen des Verschlusses entlang gleitet und dabei gleichzeitig mechanisch ausgelenkt und vorgespannt wird.
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Der erfindungsgemäße Rastverschluss kann derart ausgebildet sein, dass das erste Verschlussteil im vollständig verrasteten Zustand immer noch leicht mechanisch ausgelenkt und somit gespannt bleibt. Dadurch wird sichergestellt, dass der Rastverschluss zuverlässig geschlossen bleibt.
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Das eingangs genannte Widerlager kann beispielsweise einen oder mehrere Fortsätze umfassen, die im Bereich des Verschlusses an einem Ende des Grundkörpers z. B. in Umfangsrichtung vorragen. Erfindungsgemäß umfasst das Widerlager zwei Arme, die auf beiden Seiten eines Verschlussteils angeordnet sind und in Richtung des anderen Verschlussteils vorragen. Das Widerlager ist vorzugsweise auf der Seite des ersten Verschlussteils angeordnet, könnte aber auch auf der Seite des zweiten Verschlussteils oder auf beiden Seiten vorgesehen sein.
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Auf der dem Widerlager gegenüberliegenden Seite des Verschlusses sind vorzugsweise eine oder mehrere Einführschrägen vorgesehen, an der bzw. denen das Widerlager beim Zusammenstecken des Verschlusses entlang gleitet. Die Einführschrägen dienen im Wesentlichen dazu, das Zusammenstecken des Verschlusses zu erleichtern und/oder das erste Verschlussteil beim Schließen des Verschlusses zu spannen. Alternativ oder zusätzlich kann auch das Widerlager wenigstens eine Einführschräge aufweisen.
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Der Rastverschluss des erfindungsgemäßen ringförmigen Filterbauteils ist vorzugsweise derart konstruiert, dass das erste Verschlussteil im zusammengesteckten Zustand des Verschlusses auf einer Außenseite (radial außenliegend), und das Widerlager auf einer Innenseite (radial innenliegend) des Filterbauteils angeordnet ist.
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Der Rastverschluss ist vorzugsweise so konstruiert, dass eine Stirnfläche, die an einem Ende des Verschlusses ausgebildet ist, im verrasteten Zustand an einer korrespondierenden Stirnfläche des gegenüberliegenden Endes des Verschlusses anliegt. So kann z. B. die Länge des Widerlagers so bemessen sein, dass seine Stirnfläche im verrasteten Zustand an einer korrespondierenden Fläche auf der gegenüberliegenden Seite des Verschlusses anliegt. Alternativ oder zusätzlich kann auch die Länge des zweiten Verschlussteils so bemessen sein, dass seine Stirnfläche an einer korrespondierenden Fläche auf der gegenüberliegenden Seite des Verschlusses anliegt. Dadurch kann ein hohe Stabilität und Verwindungssteifigkeit des Filterbauteils sowie ein genau vorbestimmter Außenumfang nach Verrastung erreicht werden.
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Gemäß einer speziellen Ausführungsform der Erfindung ragt das Widerlager gleich weit in Umfangsrichtung vor wie das erste Verschlussteil. Das Widerlager und das erste Verschlussteil haben also vorzugsweise die gleiche Länge. Dadurch kann ebenfalls ein hohe Stabilität und Verwindungssteifigkeit des Filterbauteils erreicht werden.
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Figurenliste
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Die Erfindung wird nachstehend anhand der beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Seitenansicht eines ringförmigen Filterbauteils mit einem Rastverschluss im geöffneten Zustand;
- 2 eine perspektivische Seitenansicht des ringförmigen Filterbauteils von 1 im verrasteten Zustand;
- 3 eine vergrößerte Detailansicht eines ersten Verschlussteils des Rastverschlusses von 1;
- 4 eine vergrößerte Detailansicht eines zweiten Verschlussteils des Rastverschlusses von 1; und
- 5 eine vergrößerte, seitliche Schnittansicht des Rastverschluss von 1 im eingerasteten Zustand.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSFORMEN
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1 zeigt eine perspektivische Seitenansicht eines ringförmigen Filterbauteils 1 mit einem Rastverschluss 5 im geöffneten Zustand. Das Filterbauteil 1 hat einen im Wesentlichen ringförmigen Grundkörper 2 mit mehreren in Radialrichtung zeigenden Öffnungen 3, durch die ein flüssiges/gasförmiges Medium in radialer Richtung hindurchtreten kann. Der Grundkörper 2 wird üblicherweise in einem Spritzgießverfahren aus Kunststoff hergestellt und ist daher flexibel. An der Innenseite des Grundkörpers oder seitlich eingebettet befindet sich ein bandförmiges Filterelement (z.B. ein Gewebe) 4, das an dem Grundkörper 2 angespritzt oder vom Granulat umspritzt ist. Filterelement 4 und Grundkörper 2 bilden somit ein einheitliches Filterbauteil 1.
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Ein solches Filterbauteil 1 wird in der Regel auf eine Hohlwelle oder eine Rohrleitung seitlich aufgesetzt und dann geschlossen, so dass das Filterbauteil 1 fest am Welleneinstich oder Außenumfang der Welle bzw. Rohrleitung sitzt. Dort, wo sich das Filterbauteil befindet, hat der Mantel des Hohlkörpers seitliche Öffnungen, durch die ein flüssiges/gasförmiges Medium aus dem Innenraum nach außen austreten oder von außen in den Innenraum eintreten kann. Das flüssige/gasförmige Medium muss dabei das ringförmige Filterbauteil 1 mit dem Filterelement 4 passieren und wird somit gefiltert. Das Filterelement 4 kann beispielsweise als ein Metall- oder Kunststoffgewebe bzw. -gitter realisiert sein.
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Der in 1 dargestellte Rastverschluss 5 ist hier derart konstruiert, dass er durch eine in Umfangsrichtung B ausgeführte Steckbewegung geschlossen (die Schließrichtung ist mit „c“ bezeichnet) bzw. geöffnet (die Öffnungsrichtung ist mit „o“ bezeichnet) werden kann. Der Rastverschluss 5 umfasst hierzu ein erstes Verschlussteil 6 und ein zweites Verschlussteil 11, die jeweils Teil eines Rastmechanismus bilden und lösbar miteinander verrastet werden können. Das erste Verschlussteil 6 umfasst ein hakenförmiges Rastelement, das von einem ersten Ende des Filterbauteils 1 in Umfangsrichtung B vorragt (siehe auch 5). Das Rastelement hat eine Rastnase 15 mit einer Rastfläche 18, die dazu ausgelegt ist, an einer korrespondierenden Rastfläche 14 des zweiten Verschlussteils 11 einzurasten. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist das erste Verschlussteil 6 radial außenliegend am Grundkörper 2 angeordnet. Das zweite Verschlussteil 11 befindet sich radial innenliegend am Grundkörper 2.
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2 zeigt eine perspektivische Seitenansicht des ringförmigen Filterbauteils 1 von 1 im geschlossenen Zustand.
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3 zeigt ein erstes Ende des geöffneten Filterbauteils 1 mit dem genannten ersten Verschlussteil 6 in vergrößerter Ansicht. Das erste Verschlussteil 6 hat in diesem Fall eine Rastnase 15 mit einer Einführschräge 7, die mit einer korrespondierenden Fläche 13 des zweiten Verschlussteils 11 zusammenwirkt. Wenn der Rastverschluss 5 geschlossen wird, gleitet das erste Verschlussteil 6 mit seiner Fläche 7 über die Schräge 13 des zweiten Verschlussteils 11 und wird dabei in radialer Richtung nach außen ausgelenkt und mechanisch gespannt. Sobald die Rastnase 15 des ersten Verschlussteils 6 über die Kante der Raste 21 des zweiten Verschlussteils 11 rutscht, federt das erste Verschlussteil 6 in radialer Richtung zurück und rastet an der Rastfläche 14 der Raste 21 ein.
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Der Rastmechanismus kann z. B. derart konstruiert sein, dass das erste Verschlussteil 6, wenn es aus seiner ausgelenkten Stellung in Richtung einer neutralen Stellung zurück federt, mit zunehmendem Rückfederweg eine zunehmende Kraft in Schließrichtung c des Verschlusses 5 ausübt. Zu diesem Zweck kann an der Rastnase 15 z. B. eine Schräge vorgesehen sein, die mit der Raste 21 zusammenwirkt und das ringförmige Filterbauteil 1 immer fester zuzieht, je weiter sich das erste Verschlussteil 6 in Richtung der neutralen Stellung (hier in Radialrichtung nach innen) bewegt. Dadurch wird gewährleistet, dass das Filterbauteil 1 spielfrei und dicht am Außenumfang des Hohlkörpers (nicht gezeigt) sitzt.
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Im dargestellten Ausführungsbeispiel als eine Variante ist der Rastmechanismus allerdings mit Rastflächen 14, 18 ausgebildet, die genau quer zur Umfangsrichtung liegen, d. h. sie bilden zur Umfangsrichtung jeweils einen Winkel von 90°. Dadurch wird erreicht, dass die beiden Verschlussteile 6, 11 eine exakt definierte Rastposition einnehmen und das Filterbauteil 1 dicht am Außenumfang eines Hohlkörpers sitzt. Eine Hinterschneidung würde zwar eine noch sicherere Rastverbindung ermöglichen; auf eine Hinterschneidung wird allerdings zugunsten einer exakten Rastposition und damit eines dichten Sitzes des Filterbauteils verzichtet.
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Der erfindungsgemäße Rastverschluss 5 umfasst ferner ein Widerlager 10 (3), das die beim Spannen des ersten Verschlussteils 6 auftretenden Kräfte aufnimmt. Im dargestellten Ausführungsbeispiel umfasst das Widerlager 10 zwei Armfortsätze 22, die sich an beiden Seiten des ersten Verschlussteils 6 erstrecken und in Umfangsrichtung B nach vorne vorragen. Die Armfortsätze 22 sind an einer Innenseite des Filterbauteils 1 angeordnet. Auf der anderen Seite des Verschlusses 5 sind entsprechende Ausnehmungen 23 mit Einführschrägen 20 vorgesehen (siehe 4), in die die Armfortsätze 22 eingeführt werden.
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Der Rastverschluss 5 bietet weiterhin eine hohe Stabilität und Verwendungsfestigkeit dadurch, dass die in Umfangsrichtung B zeigenden Stirnflächen des ersten und zweiten Verschlussteils 6, 11 sowie die Stirnflächen der Armfortsätze 22 und der korrespondierenden Ausnehmungen 23 im Wesentlichen in derselben Ebene liegen.
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5 zeigt schließlich noch eine seitliche Schnittansicht des Rastmechanismus in vergrößerter Ansicht. Der Rastverschluss ist geschlossen, wobei die Rastnase 15 an der Raste 21 des zweiten Verschlussteils 11 eingerastet ist. Die an der Raste 21 vorgesehene Rastfläche 14 steht senkrecht zum Umfang des ringförmigen Filterbauteils 1. Anstelle des dargestellten 90°-Winkels könnte die Rastfläche 14 zumindest abschnittsweise auch einen kleineren Winkel aufweisen, wodurch der Rastverschluss 5 mit zunehmendem Rückfederweg des ersten Verschlussteils 6 weiter zugezogen werden würde. Alternativ oder zusätzlich kann auch die korrespondierende Rastfläche der Rastnase 15 eine Schräge oder einen Vorsprung aufweisen, wie vorstehend beschrieben wurde.
