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Stand der Technik
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Es sind bereits Kühlkreislaufvorrichtungen vorgeschlagen worden. Diese weisen Pumpen und/oder Ventile auf, die mittels Schrauben mit einer Fluidleiteinheit verbunden sind.
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Offenbarung der Erfindung
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Die Erfindung geht aus von einer Kühlkreislaufvorrichtung, insbesondere für ein Elektrofahrzeug, mit zumindest einem Fluidstromsteuerelement, und einer Fluidleiteinheit, die Fluidkanäle aufweist, um Kühlfluid zwischen Anschlüssen und/oder dem zumindest einen Fluidstromsteuerelement zu führen, wobei die Fluidleiteinheit und das Fluidstromsteuerelement gemeinsam eine Verbindungseinheit aufweisen, die die Fluidleiteinheit und das Fluidstromsteuerelement zumindest mechanisch miteinander verbindet.
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Es wird vorgeschlagen, dass die Verbindungseinheit dazu vorgesehen ist, die Fluidleiteinheit und das Fluidstromsteuerelement alleinig durch eine Bewegung des Fluidstromsteuerelements gegenüber der Fluidleiteinheit miteinander, vorzugsweise formschlüssig, zu verbinden.
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Unter einer „Kühlkreislaufvorrichtung“ soll insbesondere eine Vorrichtung verstanden werden, die Bestandteil zumindest eines Kühlkreislaufs ist. Unter einem „Kühlkreislauf“ soll beispielsweise eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, Wärme mittels eines Kühlmittels, insbesondere einer Kühlflüssigkeit, beispielsweise einem Glykol-Wasser-Gemisch, von einem zu kühlenden Objekt, also einer Wärmequelle, zu einem zu wärmenden Objekt, also einer Wärmesenke, zu transportieren. Hierbei kann in Abhängigkeit von einem Betriebszustand zumindest eines der Objekte entweder als Wärmequelle oder als Wärmesenke fungieren. Insbesondere weist der Kühlkreislauf zumindest einen Kühlkörper auf, der dazu vorgesehen ist, Wärme aus dem Kühlkreislauf abzuführen und beispielsweise an umgebende Luft abzugeben.
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Das Fluidstromsteuerelement ist insbesondere dazu vorgesehen, einen Kühlmittelfluss anzutreiben. Alternativ oder zusätzlich kann das Fluidstromsteuerelement dazu vorgesehen sein, einen Weg und/oder einen Volumenstrom des Kühlmittelflusses zu beeinflussen. Vorzugsweise weist das Fluidstromelement zumindest ein elektromechanisches Aktorelement auf. Das Aktorelement kann beispielsweise dazu vorgesehen sein, in unterschiedlichen Betriebsmodi unterschiedlich betrieben und/oder positioniert zu werden.
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Die Fluidleiteinheit weist die Anschlüsse auf, die dazu vorgesehen sind, mit Fluidleitungen, insbesondere Schläuchen, verbunden zu werden, die die Fluidleiteinheit mit anderen Kühlkreislaufkomponenten, insbesondere einem oder mehreren Motoren und/oder einer oder mehreren Akkueinheiten fluidtechnisch zu verbinden. Vorzugsweise ist das Fluidstromsteuerelement zwischen zwei Fluidkanälen der Fluidleiteinheit angeordnet.
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Die Verbindungseinheit ist vorzugsweise ausschließlich von Verbindungselementen gebildet, die einstückig mit der Fluidleiteinheit oder dem Fluidstromsteuerelement ausgebildet sind. Alternativ kann die Verbindungseinheit zumindest ein Zwischenelement aufweisen, das weder mit der Fluidleiteinheit noch mit der Fluidstromeinheit einstückig ausgebildet ist und das dazu vorgesehen ist, zwischen der Fluidleiteinheit und dem Fluidstromsteuerelement angeordnet zu werden.
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Beispielsweise ist zumindest in einem verbundenen Zustand zumindest ein Dichtelement, insbesondere ein Dichtring, zwischen der Fluidleiteinheit und dem Fluidstromsteuerelement angeordnet.
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Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Kühlkreislaufvorrichtung kann beispielsweise eine einfache, insbesondere werkzeugfreie, Montage und/oder eine kompakte Bauweise erreicht werden. Insbesondere muss kein Platz freigehalten werden, um einen Werkzeugzugang zu ermöglichen.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung kann die Bewegung zumindest eine Rotation des Fluidstromsteuerelements gegenüber der Fluidleiteinheit umfassen. Alternativ oder zusätzlich kann die Bewegung eine lineare Bewegung umfassen. Beispielsweise kann die Bewegung eine helikale Bewegung umfassen. Beispielsweise beschränkt sich die Rotation auf einen Winkel von maximal 180 °, beispielsweise maximal 90 °, insbesondere maximal 30 °, vorzugsweise maximal 15 °. Es kann insbesondere eine hohe Halterkraft erreicht werden. Alternativ kann die Bewegung zum Beispiel alleinig von einer Steckbewegung des Fluidstromsteuerelements auf die Fluidleiteinheit hin gebildet sein.
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Vorzugsweise ist die Verbindungseinheit als Rast- und/oder Klemmverbindungseinheit ausgebildet. Die Verbindungseinheit ist insbesondere dazu vorgesehen, einen Formschluss auszubilden. Es kann insbesondere eine einfache Montage erreicht werden. Alternativ kann die Verbindungseinheit dazu vorgesehen sein, eine Schraubverbindung herzustellen, wobei insbesondere das Fluidstromsteuerelement und die Fluidleiteinheit jeweils ein Gewinde aufweisen, die dazu vorgesehen sind, ineinander einzugreifen.
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Vorteilhaft kann die Verbindungseinheit dazu vorgesehen sein, eine Bajonettverbindung oder eine bajonettartige Verbindung zu bilden. Es kann insbesondere eine einfache Montage und Demontage und/oder ein guter Halt erreicht werden. Beispielsweise weist die Verbindungseinheit zumindest ein Federelement auf, das dazu vorgesehen ist, in einem montierten Zustand zumindest die Verbindungselemente des Fluidstromsteuerelements und der Fluidleiteinheit gegeneinander zu pressen. Das Federelement kann beispielsweise von dem Dichtring gebildet sein.
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Ferner wird vorgeschlagen, dass die Verbindungseinheit, insbesondere die Fluidleiteinheit, zumindest einen Rast- und/oder Klemmhaken aufweist, der dazu vorgesehen ist, ein korrespondierendes Befestigungselement, insbesondere des Fluidstromsteuerelements, zu umgreifen. Hierdurch kann insbesondere eine einfache Montage erreicht werden.
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Vorteilhaft kann der Rast- und/oder Klemmhaken eine Basiskomponente aufweisen und/oder von dieser gebildet sein, die in ein Gehäuse der Fluidleiteinheit oder des Fluidstromsteuerelements eingebettet, insbesondere eingegossen, ist. Beispielsweise ist die Basiskomponente von einem Metall gebildet. Insbesondere ist das Gehäuse, in das die Basiskomponente eingebettet ist, von einem Kunststoff gebildet. Es kann insbesondere eine hohe Haltbarkeit erreicht werden. Alternativ kann der Rast- und/oder Klemmhaken von einem gleichen Material wie das Gehäuse gebildet sein.
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Weiterhin wird vorgeschlagen, dass das Fluidstromsteuerelement als Pumpeneinheit ausgebildet ist. Beispielsweise bildet die Pumpeneinheit für sich eine Pumpe aus, die Anschlüsse aufweist, die dazu vorgesehen sind, mit Anschlüssen der Fluidleiteinheit zu korrespondieren. Beispielsweise weist die Pumpeneinheit zumindest einen Pumpenmotor und einen Impeller auf, der dazu vorgesehen ist, von dem Pumpenmotor angetrieben zu werden. Vorzugsweise bildet die Fluidleiteinheit ein Pumpengehäuse für die Pumpeneinheit aus und die Pumpeneinheit ist dazu vorgesehen, erst gemeinsam mit der Fluidleiteinheit eine Pumpe zu bilden. Insbesondere ist der Impeller frei sitzendend, und ist dazu vorgesehen, in dem Pumpengehäuse der Fluidleiteinheit angeordnet zu werden. Hierdurch kann insbesondere eine hohe Integration erreicht werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung wird vorgeschlagen, dass das Fluidstromsteuerelement als Ventileinheit ausgebildet ist. Insbesondere ist die Ventileinheit dazu vorgesehen, in einen Kreuzungspunkt von Fluidkanälen in der Fluidleiteinheit eingebracht zu werden, um einen Fluidfluss zwischen den Fluidkanälen zu steuern. Hierdurch kann insbesondere eine hohe Integration erreicht werden.
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Vorzugsweise ist die Fluidleiteinheit als Fluidverteilereinheit ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, einen Fluidfluss auf zumindest zwei Fluidkanäle aufzuteilen. Unter einer „Fluidverteilereinheit“ soll insbesondere eine Einheit verstanden werden, die dazu vorgesehen ist, einen Kühlmittelfluss auf zumindest zwei Teilkühlkreise aufzuteilen. Beispielsweise weist die Fluidverteilereinheit zumindest einen Kühlmittelkanal auf, der eine Verzweigung aufweist. An der Verzeigung kann beispielsweise die Ventileinheit angeordnet sein. Die Ventileinheit kann hierbei als Mehrwegeventil ausgebildet sein. Weiterhin kann die Fluidverteilereinheit zumindest drei, insbesondere eine Vielzahl, an Kühlmittelschnittstellen aufweisen, die dazu vorgesehen sind, mit Fluidleitungen, insbesondere Kühlmittelschläuchen, verbunden zu werden, die zu kühlende oder erwärmende Kühlkreislaufkomponenten führen. Hierdurch kann insbesondere eine kompakte Bauweise erreicht werden.
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Ferner wird ein Fahrzeug, insbesondere ein Elektrofahrzeug vorgeschlagen, mit zumindest einer zuvor beschriebenen Kühlkreislaufvorrichtung. Insbesondere weist das Fahrzeug zumindest einen Kühlkreislauf auf, der dazu vorgesehen ist, zumindest einen Motor, beispielsweise einen Elektromotor, zu kühlen. Insbesondere ist der Kühlkreislauf dazu vorgesehen, zumindest einen Akku zu kühlen oder zu erwärmen. Insbesondere ist der Kühlkreislauf dazu vorgesehen, Wärme an eine Fahrgastzelle abzuführen.
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Weiterhin wird ein Verfahren zu einer Montage einer zuvor beschriebenen Kühlkreislaufvorrichtung vorgeschlagen.
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Die erfindungsgemäße Kühlkreislaufvorrichtung soll hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Kühlkreislaufvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen, Einheiten und/oder Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen. Zudem sollen bei den in dieser Offenbarung angegebenen Wertebereichen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als offenbart und als beliebig einsetzbar gelten.
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Zeichnung
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Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es zeigen:
- 1 ein erfindungsgemäßes Fahrzeug in einer schematischen Darstellung,
- 2 eine erfindungsgemäße Kühlkreislaufvorrichtung in einer schematischen Schnittdarstellung,
- 3 die Kühlkreislaufvorrichtung aus 2 in einer schematischen, teilgeschnittenen Aufsicht und
- 4 eine erfindungsgemäße Kühlkreislaufvorrichtung in einer schematischen Seitenansicht,
- 5 eine Basiskomponente der Ausgestaltung gemäß 4 in einer schematischen seitlichen Schnittansicht und
- 6 die Basiskomponente gemäß 5 in einer schematischen Aufsicht.
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Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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1 zeigt ein Fahrzeug 10. Das Fahrzeug 10 ist ein Elektrofahrzeug und weist einen Elektromotor 16, alternativ eine Mehrzahl an Elektromotoren, zu einem Antrieb des Fahrzeugs 10 auf. Weiterhin weist das Fahrzeug 10 eine Akkueinheit 14, auch „Batteriepaket“ genannt, auf. Die Akkueinheit 14 kann aus einer oder mehreren geschlossenen Einheiten bestehen. Weiterhin weist das Fahrzeug 10 einen Kühlkreislauf 11 auf. Der Kühlkreislauf 11 weist eine Kühlkreislaufvorrichtung 12 auf. Weiterhin weist der Kühlkreislauf 11 einen Wärmetauscher 18, auch „Kühler“ genannt, auf, der dazu vorgesehen ist, Wärme aus dem Kühlkreislauf 11 an Umgebungsluft abzugeben. Der Kühlkreislauf 11 weist einen weiteren Wärmetauscher 19 auf, der dazu vorgesehen ist, in zumindest einem Betriebszustand Wärme an eine Fahrgastzelle des Fahrzeugs 10 abzuführen. Der Kühlkreislauf 11 ist dazu vorgesehen, den zumindest einen Elektromotor 16 zu kühlen. Der Kühlkreislauf 11 ist dazu vorgesehen, die Akkueinheit 14 zu kühlen oder zu wärmen. Die Kühlkreislaufvorrichtung 12, auch „Temperaturmanagementeinheit“ genannt, ist dazu vorgesehen, die Komponenten des Kühlkreislaufs 11 miteinander zu verbinden. Der Kühlkreislauf 11 weist jeweils Fluidleitungen auf, die die Kühlkreislaufvorrichtung 12 mit dem Elektromotor 16, der Akkueinheit 14, den Wärmetauschern 18, 19 und/oder weiteren Komponenten verbinden.
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Gemäß alternativen Ausgestaltungen weist das Fahrzeug alternativ oder zusätzlich zu dem Elektromotor zumindest einen Verbrennungsmotor auf, der Teil des Kühlkreislaufs ist.
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Die Kühlkreislaufvorrichtung 12 weist ein Fluidstromsteuerelement 20 und eine Fluidleiteinheit 22 auf (vgl. 2 und 3). Die Fluidleiteinheit 22 ist als Fluidverteilereinheit, auch „Manifold“ genannt, ausgebildet, die dazu vorgesehen ist, einen Fluidfluss auf zumindest zwei Fluidkanäle aufzuteilen (nicht näher dargestellt). Die Fluidleiteinheit 22 ist dazu vorgesehen, einen Kühlmittelfluss vom Wärmetauscher 18 auf die weiteren Kühlkreislaufkomponenten, wie insbesondere den Elektromotor 16, die Akkueinheit 14 oder den weiteren Wärmetauscher 19 aufzuteilen.
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Die Fluidleiteinheit 22 weist Fluidkanäle 24 auf, um Kühlfluid zwischen Anschlüssen (nicht näher dargestellt) und/oder dem zumindest einen Fluidstromsteuerelement 20 zu führen. Die Fluidleiteinheit 22 und das Fluidstromsteuerelement 20 weisen eine gemeinsame Verbindungseinheit 30 auf, die die Fluidleiteinheit 22 und das Fluidstromsteuerelement 20 zumindest mechanisch miteinander verbindet. Die Verbindungseinheit 30 verbindet das Fluidstromsteuerelement 20 und die Fluidleiteinheit 22 auch fluidtechnisch. Die Verbindungseinheit 30 ist dazu vorgesehen, die Fluidleiteinheit 22 und das Fluidstromsteuerelement 20 alleinig durch eine Bewegung des Fluidstromsteuerelements 20 gegenüber der Fluidleiteinheit 22 miteinander zu verbinden.
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Die Bewegung umfasst zumindest eine Rotation des Fluidstromsteuerelements 20 gegenüber der Fluidleiteinheit 22.
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Die Verbindungseinheit 30 ist als Rast- und/oder Klemmverbindungseinheit ausgebildet. Die Verbindungseinheit 30 ist dazu vorgesehen, eine Bajonettverbindung zu bilden und/oder herzustellen.
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Die Verbindungseinheit 30 weist, im vorliegenden Fall vier, alternativ eine andere geeignete Anzahl, Rast- und/oder Klemmhaken 32 auf. Die Rast- und/oder Klemmhaken 32 sind an der Fluidleiteinheit 22 ausgebildet. Die Rast- und/oder Klemmhaken 32 sind aus einem gleichen Material gebildet wie die Fluidleiteinheit 22. Die Verbindungseinheit 30 weist weiterhin korrespondierende Befestigungselemente 34 auf. Die korrespondierenden Befestigungselemente 34 sind an dem Fluidstromsteuerelement 20 ausgebildet. Die Rast- und/oder Klemmhaken 32 sind jeweils dazu vorgesehen, eines der korrespondierenden Befestigungselemente 34 zu umgreifen. Die korrespondierenden Befestigungselemente 34 sind als Dome ausgebildet, die aus dem Fluidstromsteuerelement 20 seitlich hervortreten.
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Das Fluidstromsteuerelement 20 ist als Pumpeneinheit ausgebildet. Die Fluidleiteinheit 22 weist eine Ausnehmung 26 auf, die ein Pumpengehäuse bildet. Das Fluidstromsteuerelement 20 bildet gemeinsam mit dem Pumpengehäuse eine Pumpe aus. Die Kühlkreislaufvorrichtung 12 weist ein Dichtelement 28 auf, das zwischen dem Fluidstromsteuerelement 20 und der Fluidleiteinheit 22 angeordnet ist. Das Fluidstromsteuerelement 20 weist einen freiliegenden Impeller 21 auf. Der Impeller 21 ist in dem Pumpengehäuse angeordnet. Der Impeller 21 ist dazu vorgesehen, das Kühlfluid im Kühlkreislauf 11 anzutreiben.
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Die Rast- und/oder Klemmhaken 32 sind in regelmäßigen Abständen um die Ausnehmung 26 angeordnet. Die korrespondierenden Befestigungselemente 34 sind ebenso in regelmäßigen Abständen zueinander, insbesondere um das Fluidstromsteuerelement 20, angeordnet. In einer Einbauposition sind die Rast- und/oder Klemmhaken 32 und die korrespondierenden Befestigungselemente 34 deckungsgleich angeordnet. Gemäß alternativen Ausgestaltungen können die Rast- und/oder Klemmhaken in unregelmäßigen Abständen zu einander angeordnet sein, so dass eine eindeutige Einbauposition festgelegt wird, in der die Rast- und/oder Klemmhaken deckungsgleich zu den korrespondierenden Befestigungselementen angeordnet sind.
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Bei einer Montage des Fluidstromsteuerelements 20 wird das Fluidstromsteuerelement 20 in einer ersten Bewegungsphase auf die Fluidleiteinheit 22 zubewegt, bis das Fluidstromsteuerelement 20 in der Ausnehmung 26 angeordnet ist.
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In einer zweiten Bewegungsphase wird das Fluidstromsteuerelement 20 gegenüber der Fluidleiteinheit 22 rotiert, bis die korrespondierenden Befestigungselemente 34 von den Rast- und/oder Klemmhaken 32 umgriffen werden. Das Dichtelement 28 kann bei der Montage komprimiert werden und eine rückstellende Kraft auf die Verbindungseinheit 30 bewirken, die eine Klemmkraft verstärkt.
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Gemäß alternativen Ausgestaltungen ist das Fluidstromsteuerelement als Ventileinheit ausgebildet.
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Die Kühlkreislaufvorrichtung 12 kann weitere Fluidstromsteuerelemente, insbesondere weitere Pumpeneinheiten und/oder Ventileinheiten, aufweisen, die in gleicher Weise mit der Fluidleiteinheit 22 verbunden sind.
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In 4 bis 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen und die Zeichnungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der 1 bis 3, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a an die Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in 4 nachgestellt.
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4 zeigt eine weitere Kühlkreislaufvorrichtung 12a mit einer Fluidleiteinheit 22a und einem Fluidstromsteuerelement 20a. Eine Verbindungseinheit 30a der der Kühlkreislaufvorrichtung 12a ist dazu vorgesehen, eine Bajonettverbindung herzustellen. Die Verbindungseinheit 30a weist, im vorliegenden Fall vier, Rast- und/oder Klemmhaken 32a auf. Die Rast- und/oder Klemmhaken 32a weisen eine gemeinsame Basiskomponente 36a auf (vgl. auch 5 und 6). Alternativ kann jeder Rast- und/oder Klemmhaken eine eigenen Basiskomponente aufweisen. Die Basiskomponente 36a ist in ein Gehäuse der Fluidleiteinheit 22a eingebettet. Die Basiskomponente 36a ist in das Gehäuse der Fluidleiteinheit 22a eingegossen. Die Basiskomponente 36a ist von einem Metall, insbesondere Edelstahl, gebildet. Die Basiskomponente 36a ist als Ringblech ausgebildet, aus dem mittels eines Stanzbiegeprozesses die Rast- und/oder Klemmhaken 32a ausgeformt sind. Die Basiskomponente 36a umringt eine Ausnehmung 26a, in der das Fluidstromsteuerelement 20a angeordnet ist und/oder die ein Pumpengehäuse für einen Impeller des Fluidstromsteuerelements 20a bildet. Die Rast- und/oder Klemmhaken 32a beginnen an der Basiskomponente 36a und ragen aus dem Gehäuse hervor. Die Rast- und/oder Klemmhaken 32a weisen eine intrinsische Federwirkung auf, die dazu vorgesehen ist, das Fluidstromsteuerelement 20a gegen die Fluidleiteinheit 22a zu pressen, um so eine Klemmkraft zu verstärken.
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Korrespondierende Befestigungselemente 34a der Verbindungseinheit 30a sind an dem Fluidstromsteuerelement 20a ausgebildet. An zumindest einem der korrespondierenden Befestigungselemente 34a und/oder an zumindest einem der Rast- und/oder Klemmhaken 32a kann ein Anschlag ausgebildet sein, der eine Rotation des Fluidstromsteuerelements 20a gegenüber der Fluidleiteinheit 22a begrenzt.
