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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Bauteils mit einem weiteren Bauteil.
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Zum Verbinden von Komponenten bzw. Bauteilen mit einem hydraulischen und einem elektrischen Anschluss bzw. Interface werden zwei verschiedene Anschlüsse verwendet.
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Die hydraulische Verbindung ist dabei meist als Steckverbindung ausgeführt und wird beim mechanischen Verbinden bzw. Befestigen eines ersten Bauteils an einem zweiten Bauteil ausgebildet.
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Bei der elektrischen Verbindung hingegen ist jedoch zumeist ein Kabel mit einer Stecker-Buchse-Verbindung vorgesehen, die in einem zweiten Arbeitsschritt miteinander verbunden werden müssen, um die elektrische Verbindung herzustellen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Verbindungsvorrichtung vorzusehen, die eine Alternative zu aus dem Stand der Technik bekannten Verbindungsverfahren bereitstellt.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Verbindungsvorrichtung bereitzustellen, mit der ein erstes Bauteil mit einem zweiten Bauteil elektrisch und hydraulisch sicher und zuverlässig verbindbar ist.
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Zudem ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine einfach aufgebaute Verbindungsvorrichtung vorzusehen.
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Eine oder mehrere dieser Aufgaben werden durch die Merkmale der unabhängigen Patentansprüche 1, 7, 8 und 9 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den davon abhängigen Unteransprüchen angegeben.
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Erfindungsgemäß ist eine Verbindungsvorrichtung, die vorzugsweise als eine Schnittstelle bzw. ein Interface ausgebildet ist, zum Verbinden eines Bauteils mit einem weiteren Bauteil vorgesehen. Diese umfasst zumindest eine elektrische Verbindungseinrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung, und zumindest eine hydraulische Verbindungseinrichtung zum Herstellen einer hydraulischen Verbindung. Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass die Verbindungsvorrichtung derart ausgebildet ist, dass im Wesentlichen gleichzeitig eine elektrische Verbindung und eine hydraulische Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil herstellbar ist.
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Unter dem Ausdruck „im Wesentlichen gleichzeitig“ wird im Rahmen der vorliegenden Erfindung verstanden, dass die elektrische Verbindung und die hydraulische Verbindung der Verbindungsvorrichtung in einem Arbeitsvorgang, insbesondere mittels eines Steckvorgangs, ausgebildet werden. Das bedeutet während des Zusammenführens des einen Bauteils mit dem anderen Bauteil in einer Montagerichtung bzw. einer Verbindungsrichtung und insbesondere in einer Steckrichtung können die Verbindungen auf Grund Ihrer Ausbildung und/oder Ihrer Anordnung auch zeitversetzt erzeugt werden, jedoch ist hierfür erfindungsgemäß nur ein einziger Verbindungsvorgang bzw. ein einziger Arbeitsschritt notwendig.
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Erfindungsgemäß kann somit vorgesehen sein, dass die elektrische und die hydraulische Verbindung gelichzeitig oder hintereinander ausgebildet werden, sodass entweder zuerst die hydraulische Verbindung und dann die elektrische Verbindung ausgebildet werden oder umgekehrt. Jedoch werden beiden Verbindungen in einem einzigen Arbeitsschritt ausgebildet bzw. hergestellt.
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Das Zusammenführen in einer entsprechenden Steck- bzw. Montagerichtung erfolgt in einer linearen Bewegung, ggfs. mit einer Drehbewegung beim Vorsehen einer Gewinde- oder bajonettverschlussartigen Verbindung.
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Unter der Montagerichtung wird eine Richtung verstanden in der ein Bauteil und die Verbindungsvorrichtung aufeinander zu bewegt werden, um die die elektrische Verbindung und die hydraulische Verbindung herzustellen, wobei diese Richtung in etwa in einer Axialrichtung der Verbindungsvorrichtung bzw. in etwa parallel zu einer Durchgangsöffnung der hydraulischen Verbindungseinrichtung verläuft.
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Bei Kühlmittelsystemen für Kraftfahrzeuge müssen eine oder mehrere Pumpen an einem Kühlmittelbehälter befestigt werden. Zusätzlich zu einer mechanischen Befestigung müssen dabei auch eine elektrische und eine hydraulische Verbindung hergestellt werden. Zum Ausbilden dieser Verbindungen sind zumeist zwei oder drei Arbeitsschritte erforderlich.
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Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Verbindungsvorrichtung zum Verbinden eines Bauteils mit einem weiteren Bauteil bereitgestellt, bei der beim Verbinden des ersten Bauteils, beispielsweise einer Pumpe für Kühlflüssigkeit, mit einem zweiten Bauteil, beispielsweise einem Kühlflüssigkeitsbehälter, eine elektrische und eine hydraulische Verbindung in nur einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden.
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Dadurch werden Zeit und Kosten eingespart. Dennoch wird eine sichere und zuverlässige elektrische und hydraulische Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil hergestellt.
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Weiterhin kann die Verbindungsvorrichtung zumindest eine mechanische Verbindungseinrichtung aufweisen, um die Verbindungsvorrichtung an einem Bauteil zu befestigen, wobei die mechanische Verbindungseinrichtung als formschlüssige und/oder als kraftschlüssige (reibschlüssige) Verbindung ausgebildet sein kann.
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Die mechanische Verbindung kann als eine einfache Steckverbindung mittels einer Presspassung hergestellt sein.
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Zusätzlich und/oder alternativ ist auch eine kraftschlüssige Verbindung nach Art eines Gewindes beispielsweise derart, dass zum Ausbilden der mechanischen Verbindung eine viertelte oder eine halbe Umdrehung notwendig ist. Die mechanische Verbindung kann auch mittels Rastelementen bereitgestellt werden, wobei durch ein einfaches Stecken entsprechende Rastkanten der Rastmittel des ersten und des zweiten Bauteils in einander greifen, sodass diese Verbindung ebenfalls steckbar ausgeführt ist.
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Auf diese Weise lässt sich sicher und zuverlässig eine mechanische Verbindung eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil ausbilden.
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Die elektrische Verbindungseinrichtung kann als eine Steck-Verbindung oder als eine Kontakt-Verbindung ausgebildet sein.
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Hierbei ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung eine elektrische Verbindungseinrichtung aufweist, die vorzugsweise beim mechanischen Verbinden der Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil ohne einen weiteren Arbeitsschritt eine elektrische Verbindung sicher und zuverlässig herstellt.
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Die Steck-Verbindung kann beispielsweise derart ausgebildet sein, dass die Verbindungsvorrichtung einen Stecker oder eine Buchse aufweist und dementsprechend am Bauteil eine korrespondierend ausgebildete Buchse oder ein Stecker vorgesehen sind.
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Bei einer Kontakt-Verbindung ist lediglich vorgesehen, dass die elektrische Verbindungseinrichtung eine erste elektrische Kontaktfläche und ein Bauteil eine entsprechende zweite elektrische Kontaktfläche aufweist, sodass vorzugsweise beim mechanischen Verbinden der Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil eine elektrische Verbindung ausgebildet wird.
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Die hydraulische Verbindung kann als Steckverbindung ausgebildet sein.
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Dadurch wird beim Verbinden der Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil eine wasserdichte oder gar eine gasdichte hydraulische Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit dem Bauteil hergestellt.
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Die Verbindungsvorrichtung kann als separates bzw. eigenständiges Bauteil ausgebildet sein.
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Dementsprechend weist die Verbindungsvorrichtung dann eine erste mechanische Verbindungseinrichtung zum Verbinden der Verbindungsvorrichtung mit einem ersten Bauteil auf. Sobald das erste Bauteil mit der Verbindungsvorrichtung verbunden ist, kann das Bauteil über die Verbindungsvorrichtung mit einem zweiten Bauteil verbunden werden.
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Auf diese Weise ist es möglich, Bauteile ohne Veränderung ihrer baulichen Ausgestaltung zu verwenden und diese mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung zu versehen, um eine schnellere Montage zu ermöglichen und um die vorstehend aufgezeigten Vorteile zu erzielen.
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Vorzugsweise ist jedoch vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung integraler Bestandteil eines Bauteils ist. Auf diese Weise entfällt der Arbeitsschritt des Verbindens der Verbindungsvorrichtung mit dem Bauteil und ein Bauteil kann unmittelbar über die Verbindungsvorrichtung direkt mechanisch, elektrisch und hydraulisch mit einem weiteren Bauteil verbunden werden.
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Weiterhin kann die Verbindungsvorrichtung zumindest ein Positioniermittel aufweisen, um die Verbindungseinrichtungen der Verbindungsvorrichtung bezüglich entsprechender mechanischer, elektrischer und hydraulischer Gegen-Verbindungseinrichtung eines Bauteils auszurichten.
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Als Positioniermittel kann beispielsweise eine entsprechende Nase oder ein Steg oder eine Ausnehmung oder eine Nut oder ein äquivalent wirkendes Positioniermittel vorgesehen sein, das dann beim Verbinden der Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil mit einem korrespondierend ausgebildeten Gegen-Positioniermittel eines Bauteils derart zusammenwirkt, dass insbesondere die elektrische Verbindungseinrichtung der Verbindungsvorrichtung mit einer elektrischen Gegen-Verbindungseinrichtung des Bauteils und auch die hydraulische Verbindungseinrichtung mit einer entsprechenden Gegen-Verbindungseinrichtung des Bauteils sicher und zuverlässig verbindbar sind.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist wie vorstehend aufgezeigt ein Bauteil mit einer vorstehend beschriebenen Verbindungsvorrichtung vorgesehen, wobei das Bauteil beispielsweise eine Pumpe oder ein Kühlflüssigkeitsbehälter eines Kühlsystems eines Kraftfahrzeugs sein kann.
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Grundsätzlich ist die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung jedoch nicht auf Kühlmittelbehälter und Pumpen von Kraftfahrzeugen eingeschränkt, sondern ist auf nahezu alle Anwendungen übertragbar, bei denen eine elektrische und eine hydraulische Verbindung hergestellt werden sollen.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung ist somit für jegliche Verbindungen geeignet, bei der eine oder mehrere hydraulische und eine oder mehrere elektrische Verbindungen ausgebildet werden sollen.
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Demgemäß kann die Verbindungsvorrichtung auch zumindest eine oder zwei oder mehr elektrische und hydraulische Verbindungseinrichtungen aufweisen.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein System zum Herstellen einer elektrischen und einer hydraulischen Verbindung eines Bauteils mit einem weiteren Bauteil vorgesehen. Dieses System umfasst ein erstes Bauteil, ein zweites Bauteil und eine vorstehend aufgezeigte Verbindungsvorrichtung, wobei das erste Bauteil und das zweite Bauteil mittels der Verbindungsvorrichtung derart miteinander verbindbar sind, dass bei einem Verbindungsvorgang gleichzeitig eine elektrische Verbindung und eine hydraulische Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil herstellbar ist.
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Die vorstehend anhand der Verbindungsvorrichtung aufgezeigten Vorteile treffen analog auf das erfindungsgemäße System zu.
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Auch bei diesem System ist vorzugsweise vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung integraler Bestandteil des ersten oder des zweiten Bauteils ist. Alternativ kann die Verbindungsvorrichtung auch als separates Bauteil ausgebildet sein.
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Mittels der Verbindungsvorrichtung kann auch eine mechanische Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil herstellbar sein.
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Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil mit dem vorstehend aufgezeigten System vorgesehen, wobei mittels der Verbindungsvorrichtung im Wesentlichen gleichzeitig eine elektrische und eine hydraulische Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil hergestellt wird.
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Das erste Bauteil und das zweite Bauteil können durch eine lineare Bewegung und/oder eine Drehbewegung mittels einer mechanischen Verbindungseinrichtung der Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden werden, um die elektrische und die hydraulische Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil herzustellen.
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Eine Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil kann durch eine formschlüssige und/oder eine kraftschlüssige Verbindung mittels der Verbindungseinrichtung hergestellt sein.
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Demgemäß kann die Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil beispielsweise über eine Schraubverbindung und/oder eine Steckverbindung und/oder eine Rastverbindung und/oder eine einstückige Verbindung, vorzugsweise hergestellt durch ein 2-Komponenten-Spritzgießverfahren hergestellt sein.
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Sofern die Verbindungsvorrichtung als separates Bauteil ausgeführt ist, weist diese dementsprechend eine erste elektrische Verbindungseinrichtung und eine zweite elektrische Verbindungseinrichtung sowie eine erste hydraulische Verbindungseinrichtung und eine zweite hydraulische Verbindungseinrichtung und vorzugsweise eine erste mechanische Verbindungseinrichtung und eine zweite mechanische Verbindungseinrichtung auf, sodass die Verbindungsvorrichtung als Schnittstelle bzw. Interface zwischen zwei Bauteilen dient und mit beiden Bauteilen elektrisch, hydraulisch und vorzugsweise mechanisch verbindbar ist, um die beiden Bauteile entsprechend miteinander zu verbinden.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben. Diese zeigen in:
- 1 eine schematische perspektivische Darstellung eines ersten Bauteils, beispielsweise einer Kühlflüssigkeitspumpe, mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung,
- 2 eine schematische perspektivische Darstellung eines zweiten Bauteils, beispielsweise eines Kühlflüssigkeitsbehälters mit zwei Anschlüssen zum Aufnehmen der erfindungsgemäßen Verbindungsvorrichtung und dem ersten Bauteil, und
- 3 eine weitere schematische perspektivische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels der Verbindungsvorrichtung.
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Im Folgenden wird eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil näher beschrieben (1 bis 3).
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Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das erste Bauteil beispielhaft eine Kühlflüssigkeitspumpe 2 und das zweite Bauteil beispielhaft ein Kühlwasserbehälter 3.
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Die erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 ist jedoch für jegliche Verbindungen geeignet, bei der eine oder mehrere hydraulische und eine oder mehrere elektrische Verbindungen ausgebildet werden sollen.
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Die Verbindungsvorrichtung 1 ist gemäß diesem Ausführungsbeispiel in etwa napfförmig ausgebildet und weist eine Basiswandung 4 und eine radial umlaufende Seitenwandung 5 auf.
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Im Bereich der Seitenwandung 5 bildet die Basiswandung 4 eine erste Verbindungswandung 6 zum Verbinden mit der Kühlflüssigkeitspumpe 2 aus.
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Die gegenüberliegende Seite der Basiswandung 4 bildet eine zweite Verbindungswandung 7 zum Verbinden mit dem Kühlflüssigkeitsbehälter 3 aus.
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Die Seitenwandung 5 bildet eine erste mechanische Verbindungseinrichtung 8 aus, über die die Verbindungsvorrichtung 1 mit einer radial umlaufenden Mantelwandung (mechanische Gegenverbindungseinrichtung) der Kühlflüssigkeitspumpe 2 nach Art einer Steckverbindung formschlüssig und/oder kraftschlüssig miteinander verbindbar sind.
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Weiterhin ist an der zweiten Verbindungswandung 7 eine erste hydraulische Verbindungseinrichtung 9 (nicht dargestellt bzw. verdeckt) in Form einer beispielsweise buchsen- oder (stecker-) artigen abdichtend ausgeführten Durchgangsöffnung vorgesehen, über die eine hydraulische Verbindung der Verbindungsvorrichtung 1 mit der Kühlflüssigkeitspumpe 2 herstellbar ist.
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Zudem ist an der zweiten Verbindungswandung 7 eine erste elektrische Verbindungseinrichtung 10 (nicht dargestellt bzw. verdeckt) in einem Übergangsbereich zwischen der Basiswandung 4 und der Seitenwandung 5 vorgesehen. Die erste elektrische Verbindungseinrichtung 10 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel als Buchse (oder Stecker) ausgebildet, über die eine elektrische Verbindung der Verbindungsvorrichtung 1 mit der Kühlflüssigkeitspumpe 2 herstellbar ist.
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Eine äußere Mantelwandung der Seitenwandung 5 bildet eine zweite mechanische Verbindungseinrichtung 11 aus, um die Verbindungsvorrichtung 1 nach Art einer Steckverbindung mit einer entsprechenden Verbindungsausnehmung 12 (mechanische Gegen-Verbindungseinrichtung) des Kühlflüssigkeitsbehälters 3 zu verbinden.
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An der zweiten Verbindungswandung 7 ist zudem ein abdichtend ausgeführter Stutzen vorgesehen, der eine zweite hydraulische Verbindungseinrichtung 13 ausbildet. Auf diese Weise ist die Verbindungsvorrichtung 1 hydraulisch mit einem entsprechenden hydraulischen Anschluss 14 (hydraulische Gegen-Verbindungseinrichtung) des Kühlflüssigkeitsbehälters 3 verbindbar.
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An einem Randbereich der Basiswandung 4 der zweiten Verbindungswandung 7 im Bereich der Seitenwandung 5 ist eine zweite elektrische Verbindungseinrichtung 15 vorgesehen, über die die Verbindungsvorrichtung 1 elektrisch mit einem korrespondierend ausgebildeten elektrischen Anschluss 16 (elektrische Gegen-Verbindungseinrichtung) des Kühlflüssigkeitsbehälters 3 verbindbar ist. Der elektrische Anschluss 16 ist dementsprechend als Buchse ausgebildet.
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Im Bereich der zweiten hydraulischen Verbindungseinrichtung 13 ist an der zweiten Verbindungswandung 7 ein Positioniermittel 17 angeformt. Das Positioniermittel 17 ist als ein sich in radialer Richtung erstreckender Steg ausgeführt. Das Positioniermittel 17 kann jedoch jede beliebige geeignete bauliche Ausgestaltung aufweisen.
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Der Kühlflüssigkeitsbehälter 3 weist in der Verbindungsausnehmung 12 ein entsprechend korrespondierend zum Positioniermittel 17 ausgebildetes Gegen-Positioniermittel 18 auf. Das Gegen-Positioniermittel 18 ist dementsprechend als eine sich vom hydraulischen Anschluss 14 in radialer Richtung nach außen erstreckenden Nut ausgebildet.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel (nicht dargestellt) ist vorgesehen, dass die Verbindungsvorrichtung 1 integraler Bestandteil eines Bauteils, bspw. der Kühlflüssigkeitspumpe 2 oder des Kühlflüssigkeitsbehälters 3, ist.
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Weiterhin ist erfindungsgemäß ein System vorgesehen, bei dem ein erstes Bauteil, beispielsweise eine Kühlflüssigkeitspumpe 2, mit einem zweiten Bauteil, beispielsweise einem Kühlflüssigkeitsbehälter 3, über die Verbindungsvorrichtung 1 verbindbar ist.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Verbindungsvorrichtung 1 kann ein Impeller der der Kühlflüssigkeitspumpe 2 freiliegen und die zweite hydraulische Verbindungseinrichtung 13 ausbilden, wobei der hydraulische Anschluss des Kühlflüssigkeitsbehälters dementsprechend abdichten aufnehmend ausgebildet sein mus.
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Gemäß einem erfindungsgemäßen Verfahren wird eine Kühlflüssigkeitspumpe 2, die eine erfindungsgemäße Verbindungsvorrichtung 1 aufweist, über ihre zweite Verbindungswandung 7 in eine Verbindungsausnehmung 12 eines Kühlflüssigkeitsbehälters 3 eingebracht.
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Beim Einbringen der Verbindungsvorrichtung 1 in die Verbindungsausnehmung 12 werden gleichzeitig eine elektrische, eine hydraulische und eine mechanische Verbindung hergestellt zwischen der Verbindungsvorrichtung 1 bzw. der Kühlflüssigkeitspumpe 2 und dem Kühlflüssigkeitsbehälter 3 hergestellt.
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Gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren ist somit grundsätzlich vorgesehen, dass zum Verbinden eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil mit dem vorstehend aufgezeigten System mittels der Verbindungsvorrichtung im Wesentlichen gleichzeitig eine elektrische und eine hydraulische Verbindung eines ersten Bauteils mit einem zweiten Bauteil hergestellt wird.
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Das erste Bauteil und das zweite Bauteil können durch eine lineare Bewegung und/oder eine Drehbewegung mittels einer mechanischen Verbindungseinrichtung der Verbindungsvorrichtung miteinander verbunden werden, um die elektrische und die hydraulische Verbindung des ersten Bauteils mit dem zweiten Bauteil herzustellen.
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Eine Verbindung der Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil kann durch eine formschlüssige und/oder eine kraftschlüssige Verbindung mittels der Verbindungseinrichtung hergestellt sein.
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Demgemäß kann die Verbindungsvorrichtung mit einem Bauteil beispielsweise über eine Schraubverbindung und/oder eine Steckverbindung und/oder eine Rastverbindung und/oder eine einstückige Verbindung, vorzugsweise hergestellt durch ein 2-Komponenten-Spritzgießverfahren hergestellt sein.
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Sofern die Verbindungsvorrichtung als separates Bauteil ausgeführt ist, weist diese dementsprechend eine erste elektrische Verbindungseinrichtung und eine zweite elektrische Verbindungseinrichtung sowie eine erste hydraulische Verbindungseinrichtung und eine zweite hydraulische Verbindungseinrichtung und vorzugsweise eine erste mechanische Verbindungseinrichtung und eine zweite mechanische Verbindungseinrichtung auf, sodass die Verbindungsvorrichtung als Schnittstelle bzw. Interface zwischen zwei Bauteilen ausgebildet ist und mit beiden Bauteilen elektrisch, hydraulisch und vorzugsweise mechanisch verbindbar ist, um die beiden Bauteile entsprechend miteinander zu verbinden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Verbindungsvorrichtung
- 2
- Kühlflüssigkeitspumpe
- 3
- Kühlflüssigkeitsbehälter
- 4
- Basiswandung
- 5
- Seitenwandung
- 6
- Erste Verbindungswandung
- 7
- Zweite Verbindungswandung
- 8
- Erste mechanische Verbindungseinrichtung
- 9
- Erste hydraulische Verbindungseinrichtung
- 10
- Erste elektrische Verbindungseinrichtung
- 11
- Zweite mechanische Verbindungseinrichtung
- 12
- Verbindungsausnehmung
- 13
- Zweite hydraulische Verbindungseinrichtung
- 14
- Hydraulischer Anschluss
- 15
- Zweite elektrische Verbindungseinrichtung
- 16
- Elektrischer Anschluss
- 17
- Positioniermittel
- 18
- Gegen-Positioniermittel
