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Die Erfindung betrifft ein Leitungsanschlusselement sowie eine Anordnung mit einem solchen Leitungsanschlusselement. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Zusammenbauen einer solchen Anordnung.
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In Batterien für Kraftfahrzeuge werden oftmals Längs- und Querträger aus einem Leichtmetall eingesetzt, welche optimaler Weise mittels Strangpressen oder Extrusion gefertigt werden. Diese Träger besitzen ein sehr geringes Eigengewicht und dennoch eine hohe mechanische Steifigkeit. Da solche Träger in der Regel in ihrem Inneren mehrere Kammern aufweisen, ist es bekannt, diese zur Fluidführung eines Kühlmediums heranzuziehen, mittels welchem die Batterie gekühlt werden kann. Für die Zu -und Abführung des Fluids in bzw. aus besagten Kammern können Leitungsanschlüsse mit integriertem Stutzen - im Folgenden als „Leitungsanschlusselement“ bezeichnet - verwendet werden, an welche Fluidleitungen, etwa in Form von Schläuchen aus einem flexiblen Material oder dergleichen, angeschlossen werden können.
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Vor diesem Hintergrund ist es bekannt, besagte Anschlussstutzen aus dem gleichen Werkstoff wie den Träger - also in der Regel einem Leichtmetall - herzustellen, sodass beide Bauteile miteinander verlötet oder mit der verschweißt werden können.
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Als nachteilig erweist sich dabei, dass sich das Herstellen besagter Leitungsanschlusselemente mit Stutzen und deren Verschweißen mit dem Träger technisch aufwändig und somit auch teuer ist.
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Es daher eine Aufgabe der vorliegenden Verbindung, eine verbesserte Ausführungsform für ein Leitungsanschlusselement mit integriertem Stutzen zu schaffen, bei welchem dieser Nachteil zumindest teilweise, idealerweise vollständig, ausgeräumt ist.
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Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche.
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Grundidee der Erfindung ist demnach, ein Leitungsanschlusselement mit einem Anschlussstutzen aus einem Kunststoff herzustellen. Damit einher geht der Vorteil, dass die Geometrie des Stutzens an unterschiedlich ausgebildete Fluidleitungen angepasst werden kann. Das hier vorgestellte Leitungsanschlusselement ist so ausgebildet, dass es in eine Durchgangsöffnung der Gehäusewandung axial eingeführt bzw. eingeschoben werden kann und danach entlang einer Drehrichtung, die senkrecht zur axialen Richtung verläuft, gedreht und auf diese Weise in der Durchgangsöffnung fixiert werden kann. Das Leitungsanschlusselement und die Durchgangsöffnung sind also so ausgebildet und aufeinander abgestimmt, dass das Leitungsanschlusselement in der Art einer eines Bajonettverschlusses an der Gehäusewandung fixiert werden kann.
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Ein erfindungsgemäßes Leitungsanschlusselement dient zum Einsetzen in eine Durchgangsöffnung, die in einer einen Fluidkanal begrenzenden Gehäusewandung vorgesehen ist. Im Einzelnen umfasst das erfindungsgemäße Leitungsanschlusselement einen Rohrkörper aus einem Kunststoff, bevorzugt aus einem thermoplastischen Kunststoff, der einen von einem Fluid durchströmbaren Rohrkörperinnenraum begrenzt und sich entlang einer axialen Richtung erstreckt und an einem ersten axialen Endabschnitt einen Anschlussstutzen zum Anschließen an eine Fluidleitung aufweist. An einem dem ersten Endabschnitt gegenüberliegenden zweiten Endabschnitt steht vom Rohrkörper radial nach außen ein ringsegmentartig ausgebildeter Axialanschlag ab. Außerdem steht vom Rohrkörper axial im Abstand und unter Ausbildung eines Zwischenraums radial nach außen eine Klemmwandung ab, so dass zwischen der Klemmwandung und dem Axialanschlag besagte Gehäusewandung geklemmt und mittels eines Dichtungselements abgedichtet werden kann. Von der Klemmwandung axial in den Zwischenraum hinein stehen wenigstens zwei Halteelemente ab, auf welchen das Dichtungselement angeordnet und somit fixiert werden kann. Ferner sind in einem axialen Bereich zwischen der Axialauflage und der Klemmwandung wenigstens zwei entlang der Drehrichtung im Abstand zueinander angeordnete und federelastisch ausgebildete Rastelemente vorhanden. Diese dienen zum Verrasten mit der Gehäusewandung bei in die Durchgangsöffnung eingesetztem Leitungsanschlusselement. Durch eine sich entlang der axialen Richtung erstreckende Mittellängsachse des Rohrkörpers ist eine Drehachse des Leitungsanschlusselements festgelegt. Der Axialanschlag ist bzgl. einer Drehrichtung um die Drehachse, insbesondere zur Ausbildung eines Bajonettverschlusses, asymmetrisch, insbesondere nicht rotationssymmetrisch, ausgebildet.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Axialanschlag als radial nach au-ßen vom Rohrkörper abstehender Bund, insbesondere mit zwei ringsegmentartig ausgebildeten axialen Auflagewandungen, ausgebildet. Alternativ oder zusätzlich kann der Axialanschlag bei dieser Weiterbildung auf einer der Klemmwand zugewandten Seite entlang der Drehrichtung eine axiale Steigung aufweisen. Auf diese Weise kann die auf die zwischen Axialanschlag und Klemmwandung angeordnete Gehäusewandung wirkende Klemmkraft durch Drehung des Anschlusselements entlang der Drehrichtung eingestellt und insbesondere sukzessive erhöht werden.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist der Axialanschlag bezüglich einer Drehung um einen vorbestimmten Drehwinkel, vorzugsweise von 180° oder 120° oder 90° oder 60°, drehsymmetrisch ausgebildet. Diese Eigenschaft vereinfacht die technische Realisierung der Bajonettverbindung zum Fixieren des Leitungsanschlusselements an der Gehäusewandung.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform kann in dem Rohrkörper im axialen Bereich zwischen dem Axialanschlag und der Klemmwandung ein sich quer zur axialen Richtung erstreckender Durchbruch ausgebildet sein. Dadurch kann dem Auftreten von unerwünschten mechanischen Spannungen in diesem Bereich des Leitungsanschlusselements entgegengewirkt werden.
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Besonders zweckmäßig kann die Klemmwandung als Klemmplatte ausgebildet sein, die in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung angeordnet ist. Eine solche plattenartige Ausbildung der Klemmwandung vereinfacht das Klemmen der Gehäusewandung zwischen der Klemmwandung und dem Axialanschlag.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung sind die wenigstens zwei Halteelemente als axial von der Klemmwandung abstehende Rippen ausgebildet. Derart ausgebildete Halteelemente sind mechanisch besonders stabil
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Besonders bevorzugt können wenigstens vier Halteelemente bzw. Rippen vorgesehen sein.
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Besonders zweckmäßig können die Rastelemente als vom Rohrkörper in Drehrichtung abstehende, biegbare Rastzungen ausgebildet sein. Mittels besagter Rastzungen kann ein unerwünschtes Verdrehen des Anschlusselements in einem fixierten Zustand verhindert werden. Auf diese Weise wird eine dauerhaft stabile Befestigung des Anschlusselements an der Gehäusewandung sichergestellt.
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Besonders bevorzugt sind die Rastelemente bzw. Rastzungen unter Ausbildung eines jeweiligen Zwischenraums im Abstand zur Klemmwandung und auch im Abstand zum Axialanschlag angeordnet. Solche Rastzungen sind technisch sehr einfach und somit kostengünstig herstellbar. Insbesondere können die Rastelemente bei Ausführung als Rastzungen integral am Leitungsanschlusselement ausgeformt werden.
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Die Erfindung betrifft ferner eine Anordnung mit einer Gehäusewandung, die einen von einem Fluid durchströmbaren Fluidkanal zumindest teilweise begrenzt und in welcher eine Durchgangsöffnung vorgesehen ist. Ferner ist in der Durchgangsöffnung ein voranstehend vorgestelltes, erfindungsgemäßes Leitungsanschlusselement angeordnet. Somit übertragen sich die voranstehend erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Leitungsanschlusselements auf die erfindungsgemäße Anordnung. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung ist die Gehäusewandung zwischen dem Axialanschlag und der Klemmwandung angeordnet, insbesondere zwischen den Axialanschlag und der Klemmwandung geklemmt. Die Durchgangsöffnung ist dabei in einer Öffnungsebene angeordnet, wobei die Durchgangsöffnung in einer Draufsicht senkrecht zur Öffnungsebene asymmetrisch ausgebildet ist. Auf den Haltelementen ist ein Dichtungselement zum Abdichten des Rohrkörperinnenraums gegen die äußere Umgebung des Leitungsanschlusselements angeordnet ist, welches axial zwischen die Gehäusewandung und die Klemmwandung des Leitungsanschlusselements geklemmt ist.
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Bei einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung sind die Durchgangsöffnung und der Axialanschlag so ausgebildet und aufeinander abgestimmt, dass in einer ersten Drehposition des Leitungsanschlusselements axial in die Durchgangsöffnung einschiebbar ist und nach Drehung um eine Drehachse, die entlang der axialen Richtung verläuft, in einer zweiten Drehposition axial an der Gehäusewandung fixiert ist. Auf diese Weise kann das Leitungsanschlusselements in der Art eines Bajonettverschlusses dauerhaft an der Gehäusewandung fixiert werden.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung sind die Durchgangsöffnung und das Leitungsanschlusselement so ausgebildet und aufeinander abgestimmt, dass in der zweiten Drehposition die wenigstens zwei Rastelemente in der Durchgangsöffnung verrastet sind und ein Verstellen des Leitungsanschlusselements in die erste Drehposition verhindern. Dadurch kann eine unlösbare Verbindung des Leitungsanschlusselements mit der Gehäusewandung nach dem Zusammenbau der Anordnung realisiert werden.
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Die Erfindung betrifft außerdem ein Verfahren zum Zusammenbauen der voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Anordnung. Die oben erläuterten Vorteile des erfindungsgemäßen Leitungsanschlusselements übertragen sich daher auch auf das erfindungsgemäße verfahren. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest drei Maßnahmen a) bis c). In einer ersten Maßnahme a) wird das Dichtungselement auf den Halteelementen des Leitungsanschlusselements angeordnet. In einer zweiten Maßnahme b) wird das Leitungsanschlusselements axial mit dem Axialanschlag durch die Durchgangsöffnung durchgeschoben, so dass die Gehäusewandung in dem Zwischenraum zwischen dem Axialanschlag und der Klemmwandung angeordnet ist. In einer dritten Maßnahme c) wird das Leitungsanschlusselement entlang einer Drehrichtung um seine Mittellängsachse, also senkrecht zur axialen Richtung, um einen vorbestimmten Drehwinkel verdreht, so dass das Leitungsanschlusselement an der Gehäusewandung fixiert ist.
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Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.
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Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.
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Es zeigen, jeweils schematisch:
- 1 in schematischer, stark vereinfachter Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung mit zwei erfindungsgemäßen Leitungsanschlusselementen,
- 2 die Anordnung der 1 in einer Detaildarstellung im Bereich von einem der beiden Leitungsanschlusselemente,
- 3 das Leitungsanschlusselement der 1 und 2 in separater perspektivischer Darstellung,
- 4 das Leitungsanschlusselement der 3 aus einer anderen Perspektive,
- 5 eine Detaildarstellung des Leitungsanschlusselements der 3 und 4 im Bereich des Axialanschlags und der Klemmwandung,
- 6 bis 8 den Zusammenbau der erfindungsgemäßen Anordnung im Zuge des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Art von Momentaufnahmen wiedergebende Darstellungen.
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1 illustriert in schematischer, stark vereinfachter Darstellung ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Anordnung 30. Diese umfasst ein Gehäuse 31a mit einer Gehäusewandung 31, die einen von einem Fluid durchströmbaren Fluidkanal 34 teilweise begrenzt und in welcher - im Abstand zueinander angeordnet - zwei Durchgangsöffnungen 32 vorgesehen sind. Im Beispiel ist in jeder der beiden Durchgangsöffnungen 32 ein erfindungsgemäßes Leitungsanschlusselement 1 angeordnet. Das durch den Fluidkanal 34 führbare Fluid kann ein Kühlmittel sein, mittels welchem eine nicht näher dargestellte Batterie eines Kraftfahrzeugs gekühlt werden kann. Dabei kann das Kühlmittel aus dem Fluidkanal 34 über zwei Fluidleitungen 36a, 36b, die beispielsweise jeweils schlauchartig ausgebildet und insbesondere aus einem flexiblen Material hergestellt sein können, in ein Batteriegehäuse 37 der Batterie eingebracht werden. Hierzu sind die beiden Fluidleitungen 36a, 36b wie in 1 angedeutet an einen Anschlussstutzen 12 des jeweiligen Leitungsanschlusselements 1 angeschlossen.
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Die 2 illustriert die Positionierung der die jeweilige Durchgangsöffnung 32 einfassenden Gehäusewandung 31 zwischen dem Axialanschlag 4 und der Klemmwandung 6. Demnach durchgreift das Leitungsanschlusselement 1 die in der Gehäusewandung 31 ausgebildete Durchgangsöffnung 32, und die Gehäusewandung 31 ist zwischen der Klemmwandung 6 und dem Axialanschlag 4 des Leitungsanschlusselements 1 geklemmt. Hierbei ist auf der vom Fluidkanal 34 abgewandten Außenseite 16 der Gehäusewandung 31 und somit zwischen der Gehäusewandung 31 und der Klemmwandung 6 ein Dichtungselement 33 in Form eines Dichtungsrings 33a angeordnet.
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Die 3 und 4 zeigen zwei unterschiedliche perspektivische Darstellungen des Leitungsanschlusselements 1 gemäß den 1 und 2. Das Leitungsanschlusselement 1 umfasst demnach einen Rohrkörper 2 aus einem thermoplastischen Kunststoff, der einen von einem Fluid durchströmbaren Rohrkörperinnenraum 13 begrenzt. Der Rohrkörper 2 besitzt eine Mittellängsachse M, die sich entlang einer axialen Richtung A erstreckt. Eine radiale Richtung R erstreckt sich senkrecht zur axialen Richtung A von der Mittellängsachse M weg. Eine Umfangsrichtung U läuft senkrecht zur axialen Richtung A und auch senkrecht zur radialen Richtung R um die Mittellängsachse M um.
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Der Rohrkörper 2 bildet an einem ersten axialen Endabschnitt 3a einen Anschlussstutzen 12 zum Anschließen an eine Fluidleitung aus. Dieser Anschlussstutzen 12 kann sich von einem dem ersten axialen Endabschnitt 3a gegenüberliegenden zweiten axialen Endabschnitt 3b weg entlang der axialen Richtung A konisch verjüngen. An dem zweiten Endabschnitt 3b steht vom Rohrkörper 2 radial nach außen eine ringsegmentartig ausgebildeter Axialanschlag 4 ab.
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Durch die Mittellängsachse M des Rohrkörpers 2 ist eine Drehachse D des Leitungsanschlusselements 1 festgelegt. Der Axialanschlag 4 ist bzgl. einer Drehrichtung DR um die Drehachse D, insbesondere zur Ausbildung eines Bajonettverschlusses, asymmetrisch, insbesondere nicht rotationssymmetrisch, ausgebildet. Im Beispielszenario ist der der Axialanschlag 4 bezüglich einer Drehung um die Drehachse D um einen Drehwinkel von 180° drehsymmetrisch ausgebildet. In nicht gezeigten Varianten des Axialanschlag 4 kann auch eine andere Drehsymmetrie gewählt sein. Außerdem ist der Axialanschlag 4 als radial nach außen vom Rohrkörper 2 abstehender Bund 18 ausgebildet, der zwei in Umfangsrichtung U mit zwei ringsegmentartig ausgebildeten axialen Auflagewandungen 19a, 19b umfasst.
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Die 5 ist eine Detaildarstellung des Leitungsanschlusselements 1 im Bereich des Axialanschlags 4. Wie 5 verdeutlicht, besitzt der Axialanschlag 4 auf einer der Klemmwandung 6 zugewandten Seite 17 entlang der Drehrichtung DR eine axiale Steigung 20 zur Erzeugung einer Klemmkraft auf die zwischen Axialanschlag 4 und Klemmwandung 6 angeordnete Gehäusewandung, indem das Leitungsanschlusselement 1 entlang der Drehrichtung DR gedreht wird.
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Gemäß den 3 bis 5 steht vom Rohrkörper 2 axial im Abstand zum Axialanschlag 4 und unter Ausbildung eines Zwischenraums 5 radial nach außen eine Klemmwandung 6 ab. Im Beispiel überragt Klemmwandung 6 den Axialanschlag 4 radial nach außen. Weiterhin ist die Klemmwandung 6 als Klemmplatte 6a ausgebildet, die in einer Ebene senkrecht zur axialen Richtung A angeordnet ist. Weiterhin stehen von der Klemmwandung 6 axial in den Zwischenraum 5 hinein Halteelemente 7 zum Halten des bereits in Zusammenhang mit 2 erwähnten und dort gezeigten, jedoch in den 3 bis 5 aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht dargestellten Dichtungselements 33 (vgl. hierzu 2) ab. Die Halteelemente 7 können als axial von der Klemmwandung abstehende Rippen 9 ausgebildet sein, die im Abstand zueinander angeordnet sind. Das Dichtungselement 33 in Form des Dichtungsrings 33a liegt radial auf den einzelnen Haltelemente 7 bzw. Rippen 9 auf.
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Des Weiteren sind in einem axialen Bereich 14 zwischen dem Axialanschlag 4 und der Klemmwandung 6 wenigstens zwei entlang der Drehrichtung DR im Abstand zueinander angeordnete und federelastisch ausgebildete Rastelemente 8 vorhanden. Die einzelnen Rastelemente 8 können jeweils als vom Rohrkörper 2 in Drehrichtung abstehende, biegbare Rastzungen 10 ausgebildet sein. Die Rastelemente 8 bzw. Rastzungen 10 dienen zum Verrasten mit der Gehäusewandung 31 bei in die Durchgangsöffnung 31 eingesetztem Leitungsanschlusselement 1. Zweckmäßig können die Rastelemente 8 bzw. Rastzungen 10 unter Ausbildung eines jeweiligen Zwischenraums 11 im Abstand zur Klemmwandung 6 und auch im Abstand zum Axialanschlag 4 angeordnet sein.
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Wie insbesondere die Darstellung der 3 veranschaulicht, kann in dem Rohrkörper 2 im axialen Bereich 14 zwischen dem Axialanschlag 4 und der Klemmwandung 6 ein sich quer zur axialen Richtung A erstreckender Durchbruch 15 ausgebildet sein.
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Im Folgenden wird anhand der 6 bis 8 das erfindungsgemäße Verfahren zum Zusammenbauen der voranstehend vorgestellten, erfindungsgemäßen Anordnung 1 erläutert. Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst zumindest drei Maßnahmen a) bis c).
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Gemäß einer ersten Maßnahme a) wird das Dichtungselement 33 auf den Halteelementen 7 des Leitungsanschlusselements 1 angeordnet (in den 6 bis 8 nicht erkennbar, vgl. hierzu die Darstellung der 2), um den Rohrkörperinnenraums 13 gegen die äußere Umgebung 35 des Leitungsanschlusselements 1 abzudichten werden (vgl. 2). Das Dichtungselement 33 ist also axial zwischen die Gehäusewandung 31 und die Klemmwandung 6 des Leitungsanschlusselements 1 geklemmt ist.
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Nach Bereitstellung der in 6 in einer Draufsicht gezeigten Gehäusewandung 31 mit der in einer Öffnungsebene angeordneten und in einer Draufsicht senkrecht zur Öffnungsebene asymmetrisch ausgebildeten Durchgangsöffnung 32 wird in Maßnahme b) das Leitungsanschlusselement 1 axial, also in axialer Richtung A senkrecht zu der Öffnungsebene mit dem Axialanschlag 4 durch die Durchgangsöffnung 32 durchgesteckt, so dass der Rohrkörper 2 die Durchgangsöffnung 32 durchgreift. In diesem Zustand ist die Gehäusewandung 31 wie in 7 gezeigt in dem Zwischenraum 5 zwischen dem Axialanschlag 4 und der Klemmwandung 6 (vgl. 4 bis 6) angeordnet.
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In Maßnahme c) wird das Leitungsanschlusselement 1 entlang einer Drehrichtung DR um seine Mittellängsachse M, also senkrecht zur axialen Richtung A, um einen vorbestimmten Drehwinkel verdreht (vgl. Pfeil in 7), so dass nach dieser Drehbewegung das Leitungsanschlusselement 1 wie in 8 gezeigt an der Gehäusewandung 31 fixiert ist.
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Die Durchgangsöffnung 32 und der Axialanschlag 4 sind also so ausgebildet und aufeinander abgestimmt, dass in einer - in 7 gezeigten - ersten Drehposition des Leitungsanschlusselements 1 axial in die Durchgangsöffnung 32 einschiebbar ist und in einer - in 8 gezeigten - zweiten Drehposition axial an der Gehäusewandung 31 fixiert ist. In der zweiten Drehposition sind die zwei Rastelemente 8 bzw. Rastzungen 10 in der Durchgangsöffnung 32 mit der Gehäusewandung 31 verrastet und verhindern dadurch ein Verstellen des Leitungsanschlusselements in die erste Drehposition.
