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Die Erfindung betrifft ein tragbares Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.
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Ein Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs umfasst einen Netzstecker, einen Ladestecker, ein Kabel und eine Steuereinheit. Der Netzstecker weist eine erste Anzahl an Steckelementen auf, wobei die erste Anzahl an Steckelementen und deren Anordnung korrespondierend zu einer Netzsteckdose ausgebildet ist. Der Ladestecker weist eine zweite Anzahl an Steckelementen auf, wobei die zweite Anzahl an Steckelementen und deren Anordnung korrespondierend zu einem Ladeanschluss des Fahrzeugs ausgebildet ist. Das Kabel verbindet den Netzstecker und den Ladestecker miteinander, wobei die Steuereinheit das Kabel in zwei Kabelabschnitte aufteilt, von denen ein erster Kabelabschnitt mit dem Ladestecker und ein zweiter Kabelabschnitt mit dem Netzstecker verbunden ist. Das Kabel weist eine dritte Anzahl an stromführenden Leitungen und zumindest abschnittsweise eine vierte Anzahl an Kommunikationsleitungen auf. Die Steuereinheit dient zum Steuern des Ladevorgangs des Energiespeichers, wenn das Ladekabel mit seinem Ladestecker mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs und mit seinem Netzstecker mit einer Netzsteckdose verbunden ist. Die Steuereinheit ist auch als ICCB (In-Cable Control Box) bekannt. Sie ist in einem Gehäuse angeordnet, um das das Kabel bzw. die Kabelabschnitte von Hand gewickelt werden kann bzw. können, wenn das Ladekabel nicht benötigt wird.
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Die Handhabung eine solchen Ladekabels ist für den Nutzer mit Unannehmlichkeiten verbunden. Um das Ladekabel, das typischerweise zur Mitführung in einem Fahrzeug vorgesehen ist, in einem Kofferraum zuverlässig und mit möglichst geringem Platzbedarf verstauen zu können, muss das Kabel ordentlich und möglichst gleichförmig aufgewickelt werden. Da das Kabel zum Laden des Fahrzeugs auf dem Boden liegt, ist dieses in der Regel staubig oder schmutzig. Beim Aufwickeln des Kabels besteht daher zudem die Gefahr, dass sich der Nutzer schmutzig macht.
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Die
DE 10 2009 046 327 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Herstellen einer elektrischen Verbindung zwischen einem Elektrofahrzeug und einer stationären Stromzapfstelle zum Laden des Fahrzeugenergiespeichers mit einem Ladekabel, wobei das Ladekabel von einer in dem Fahrzeug oder der Stromzapfstelle fest eingebauten Kabelwickeleinheit mit variabler Länge abziehbar ist. Die Kabelwickeleinheit kann in einer Ausführungsform einen in Richtung der Trommelachse auf einer Führung beweglichen Oszillator für ein geordnetes Aufwickelbild des Ladekabels besitzen. Hierzu kann der mit einem Durchbruch für das Ladekabel versehene Oszillator durch ein Steuerglied in einer Kulisse auf der rotierend angetriebenen Führung zwangsgeführt werden. Alternativ kann der Oszillator beim Ablegen der Kabelwicklungen passiv verschiebbar ausgebildet sein.
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Die
WO 2012 / 031 617 A1 offenbart einen Kabelspeicher für ein Ladekabel eines Hybrid- oder Batterie-Elektrofahrzeugs und dazu erforderliche Kommunikationsschnittstellen zwischen Ladestation bzw. Netzanschluss und Fahrzeug. Der Kabelspeicher kann ein ringförmiges, längs einer Trommel verschiebliches, die Trommel einschließlich des darauf gegebenenfalls aufgewickelten Ladekabels umgreifendes Hülsenteil aufweisen. Das Hülsenteil weist eine axiale Lange auf, die klein gegenüber der axialen Lange der Trommel ist und weist eine an den Querschnitt des Ladekabels angepasste Durchführungsöffnung für das Ladekabel auf. Beim Auf- und Abspulen des Ladekabels bewegt sich das Hülsenteil in axialer Richtung relativ zur Trommel, wobei es das Ladekabel an seiner Austrittsstelle aus dem Kabelspeicher führt, stabilisiert sowie ein Verdrehen, Verdrillen und eine Schlingenbildung des Ladekabels verhindert.
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Die
JP 2013- 179 818 A (
EP 2 814 128 A1 ) offenbart eine Vorrichtung zur Aufbewahrung von Ladekabeln, die so konfiguriert ist, dass sie ein Ladekabel zur Verwendung in einem elektrisch angetriebenen Fahrzeug für die Fahrt aufbewahrt. Die Aufbewahrungsvorrichtung umfasst eine halterseitige Buchse, die mit festen Kontakten versehen ist, um mit einer Seite einer Ladestromversorgung verbunden zu werden und einen Halter, der mit der halterseitigen Buchse versehen ist. Eine Rolle ist an dem Halter anbringbar und abnehmbar befestigt und umfasst eine rotierende Trommel zum Aufwickeln des Ladekabels.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Ladekabel anzugeben, das baulich und/oder funktional verbessert ist und eine einfachere Handhabung ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Ladekabel gemäß den Merkmalen des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.
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Es wird ein tragbares Ladekabel zum Laden eines Energiespeichers eines elektrisch betriebenen Fahrzeugs vorgeschlagen, das einen Netzstecker, einen Ladestecker, ein Kabel und eine Steuereinheit umfasst. Der Netzstecker weist eine erste Anzahl an Steckelementen auf, wobei die erste Anzahl an Steckelementen und deren Anordnung korrespondierend zu einer Netzsteckdose ausgebildet ist. Die erste Anzahl an Steckelementen beträgt je nach Ausgestaltung der Netzsteckdose in der Regel zwei oder drei und ist länderspezifisch. Der Ladestecker weist eine zweite Anzahl an Steckelementen auf, wobei die zweite Anzahl an Steckelementen und deren Anordnung korrespondierend zu einem Ladeanschluss des Fahrzeugs ausgebildet ist. Die zweite Anzahl an Steckelementen hängt unter anderem davon ab, ob ein Laden über drei Phasen oder zwei Phasen (und damit zwei oder drei Steckelemente) erfolgt. Zudem können Steckelemente vorgesehen sein, über welche Kommunikationssignale übertragen werden, um den Ladevorgang des Energiespeichers des Fahrzeugs zu steuern. Das Kabel verbindet den Netzstecker und den Ladestecker miteinander, wobei die Steuereinheit das Kabel in zwei Kabelabschnitte aufteilt, von denen ein erster Kabelabschnitt mit dem Ladestecker und ein zweiter Kabelabschnitt mit dem Netzstecker verbunden ist. Das Kabel weist eine dritte Anzahl an stromführenden Leitungen und zumindest abschnittsweise eine vierte Anzahl an Kommunikationsleitungen zwischen der Steuereinheit und dem Ladestecker auf. Die Steuereinheit dient zum Steuern des Ladevorgangs des Energiespeichers, wenn das Ladekabel mit seinem Ladestecker mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs und mit seinem Netzstecker mit einer Netzsteckdose verbunden ist. Die Steuereinheit ist auch als ICCB (In-Cable Control Box) bekannt.
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Das Ladekabel umfasst ferner eine in einem Gehäuse angeordnete Kabeltrommel, auf die das Kabel, insbesondere der mit dem Ladestecker verbundene zweite Kabelabschnitt, aufwickelbar ist, wenn das Ladekabel nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet wird. Erfindungsgemäß umfasst das Ladekabel einen Kabelführungsarm, der das Kabel bei einem Aufwickelvorgang führt, so dass das Kabel gleichmäßig über die Breite der Kabeltrommel verteilt auf dieser aufgewickelt wird. Ein Korpus des Gehäuses, der die Kabeltrommel aufnimmt, weist an seiner Stirnseite eine tangential verlaufende Durchführung für den ersten Kabelabschnitt des Kabels auf, wobei die Durchführung durch den Kabelführungsarm als Teil des Gehäuses verschließbar ist, wenn das Ladekabel nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet wird und der Ladestecker in definierter Weise an dem Gehäuse befestigt ist.
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Durch die Kabeltrommel wird die Handhabung des Ladekabels für den Nutzer wesentlich erleichtert. Zum einen ist die Gefahr, dass sich der Nutzer beim Aufwickeln des Kabels nach einem Ladevorgang schmutzig macht verringert, da das Kabel selbst zum Aufwickeln nicht von Nutzer angefasst werden muss. Zum anderen weist das Ladekabel bei aufgewickeltem Kabel definierte Außenmaße auf, wodurch das Verstauen in einem Fahrzeug erleichtert wird. Beispielsweise kann eine an die Form des Ladekabels angepasste Mulde oder Vertiefung in dem Fahrzeug vorgesehen werden, in die das Ladekabel bei Nicht-Gebrauch eingebracht werden kann. Hierdurch ist dann gleichzeitig eine Fixierung des Ladekabels in dem Fahrzeug realisiert.
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Der Kabelführungsarm stellt darüber hinaus sicher, dass sich das Kabel während des Aufwickelns auf die Kabeltrommel gleichmäßig über die Breite der Kabeltrommel verteilt. Bei dem vorgeschlagenen Ladekabel ist die Kabeltrommel im Inneren des Gehäuses angeordnet, so dass das Kabel in einem Schacht zum Liegen kommt, der zwischen der Kabeltrommel und dem Gehäuse gebildet ist. Durch den Kabelführungsarm kann ein einseitiges Aufspulen des Kabels verhindert werden, wodurch eine Verkantung des Kabels in dem Kabelschacht vermieden wird, welche zu einer Blockade bei der Drehung führen würde. Zudem kann durch das Vorsehen des Kabelführungsarms das Volumen des Kabelschachtes minimiert werden.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann der Kabelführungsarm an seinem äußeren Ende ein Führungselement für das Kabel aufweisen, durch das das Kabel beim Aufwickeln auf die Kabeltrommel oder beim Abwickeln von der Kabeltrommel mittig vor der Kabeltrommel geführt wird. Das Führungselement stellt sicher, dass das Kabel, insbesondere beim Aufwickeln, in definierter Weise relativ zu der Kabeltrommel gehalten wird bzw. verläuft, wodurch das Kabel gleichmäßig über die Breite der Kabeltrommel verteilt auf dieser aufgewickelt wird.
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Das Führungselement kann z.B. durch eine Öffnung oder einen Haken gebildet sein, durch die oder den das Kabel definiert geführt wird.
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Das Führungselement ist zweckmäßig integraler Bestandteil des Kabelführungsarms. Hierdurch lässt sich der Kabelführungsarm auf einfache und kostengünstige Weise herstellen. Der Kabelführungsarm kann aus einem Kunststoff gebildet sein. Der Kabelführungsarm kann aus einem Metall gebildet sein. Er kann auch aus einer Materialkombination verschiedener Materialien gebildet sein.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Länge des Kabelführungsarms abhängig von einem Durchmesser der Kabeltrommel. Die Länge kann weiterhin von der Steifigkeit des Kabels abhängig sein. Ist das Kabel steif, so ist die Länge des Kabelführungsarms bevorzugt kürzer, um eine Beschädigung des Kabelführungsarms zu verhindern. Ist das Kabel eher flexibel, so kann die Länge des Kabelführungsarms im Vergleich zu einem steifen Kabel länger sein, da mit zunehmender Flexibilität des Kabels eine Beschädigung des Kabelführungsarms abnimmt.
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Die Ausgestaltung, gemäß der der Kabelführungsarm Teil des Gehäuses ist, ermöglicht die Bereitstellung eines Ladekabels mit geringen äußeren Abmaßen.
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Dadurch, dass der Korpus des Gehäuses, der die Kabeltrommel aufnimmt, an seiner Stirnseite eine tangential verlaufende Durchführung für den ersten Kabelabschnitt des Kabels aufweist, wobei die Durchführung durch den Kabelführungsarm verschließbar ist, wenn das Ladekabel nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet wird und der Ladestecker in definierter Weise an dem Gehäuse befestigt ist, ist das Kabel bzw. der erste Kabelabschnitt, der mit dem Ladestecker verbunden ist, vollständig geschützt im Inneren des Gehäuses angeordnet. Zudem erleichtert ein derart kompaktes Gehäuse die Handhabung, wie z.B. ein Tragen durch den Nutzer oder ein Verstauen in einem Fahrzeug.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung kann der Ladestecker in einer Griffschale des Gehäuses der Kabeltrommel angeordnet werden, wenn das Ladekabel nicht zum Laden des Energiespeichers des Fahrzeugs verwendet wird, wobei zum Tragen der Kabeltrommel die Griffschale und der nicht von der Griffschale umschlossene Teil des Ladesteckers von einem Träger umgreifbar sind. Die Griffschale ermöglicht einerseits eine definierte Befestigung des Ladesteckers. Andererseits lässt sich das Ladekabel durch die Griffschale gut tragen und handhaben, wenn das Kabel auf der Kabeltrommel aufgewickelt ist.
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Das Tragen der Kabeltrommel zum Auf- oder Abwickeln des Kabels von der Kabeltrommel oder bei abgewickeltem Kabel wird dadurch ermöglicht und erleichtert, dass eine Wandung der Griffschale so hoch ist, dass das Tragen des Gehäuses auch ohne darin angeordneten Ladestecker ermöglicht ist.
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Die Griffschale kann eine Öffnung aufweisen, durch die hindurch der Ladestecker aus der Griffschale gedrückt werden kann, um den Ladestecker mit dem Ladeanschluss des Fahrzeugs zu verbinden. Hierdurch wird das Lösen des Ladesteckers von der Griffschale und somit die Entnahme des Ladesteckers von der Griffschale erleichtert.
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Die Griffschale ist zweckmäßigerweise der Form des Ladesteckers angepasst. Dies ermöglicht eine Außenkontur des Ladekabels mit geringen Abmaßen. Weiterhin ist sichergestellt, dass das Kabel spannungsfrei und ohne Knicke verstaut werden kann.
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Die Griffschale kann in einer weiteren Ausgestaltung ein Steckgesicht mit einem optionalen umlaufenden Rand aufweisen, an das der Ladestecker angrenzt oder in das der Ladestecker greift, wodurch die zweite Anzahl an Steckelementen mechanisch und vor Umwelteinflüssen geschützt und/oder gehalten ist, wenn der Ladestecker in der Griffschale des Gehäuses der Kabeltrommel angeordnet ist. Hierdurch wird die Befestigung des Ladesteckers in der Griffschale verbessert, so dass der Ladestecker nicht aus der Griffschale rutschen kann. Zudem kann durch das Steckgesicht die mechanische Beschädigung der Steckelemente vermieden werden.
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Der Ladestecker kann an seinem von der zweiten Anzahl an Anschlusselementen abgewandten Ende einen Kabelabgang mit zumindest einer Nut umfassen, wobei die Nut sich in einer Querrichtung der Erstreckungsrichtung des Kabels erstreckt, wobei die Griffschale einen Steg aufweist, der in die Nut eingreift, wenn der Ladestecker in der Griffschale des Gehäuses der Kabeltrommel angeordnet ist. Hierdurch kann der Ladestecker zusätzlich gegen Herausrutschen aus der Griffschale gesichert werden.
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In einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung weist die Durchführung einen parallel zur Drehachse der im Gehäuse angeordneten Kabeltrommel ausgebildeten Schlitz auf, der die Durchführung nach beiden Seiten erweitert, um beim Auf- oder Abwickeln des Kabels eine Kabelbewegung in einer Richtung, die sich parallel zur Drehachse der in dem Gehäuse angeordneten Kabeltrommel erstreckt, zu ermöglichen. Der Schlitz weist eine Breite auf, die in etwa der Breite der Kabeltrommel entspricht.
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Es ist weiterhin zweckmäßig, wenn das Kabel oder zumindest der erste Kabelabschnitt eine Oberfläche oder Oberflächenbeschichtung aufweist, welche rutschfördernd ist. Dies trägt dazu bei, dass sich das Kabel beim Aufwickeln auf die Kabeltrommel gleichmäßig über die Breite der Kabeltrommel verteilt.
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Der Korpus des das Kabel aufnehmenden Gehäuses ist vorzugsweise kreisrund oder annähernd kreisrund. Dabei ist der Korpus des Gehäuses bis auf die Durchführung für das Kabel geschlossen ausgebildet, wodurch der bereits erwähnte Kabelschacht für das Kabel bzw. den ersten Kabelabschnitt, der mit dem Ladestecker verbunden ist, gebildet ist. Hierdurch ist das Kabel im verstauten, d.h. im aufgewickelten, Zustand gut vor Schmutz geschützt. Wenn das Kabel auf der Kabeltrommel aufgewickelt ist, ragt nur noch der mit dem Ladestecker verbundene Kabelabschnitt durch die Durchführung hindurch, so dass der Ladestecker in der Griffschale angeordnet werden kann.
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Die Kabeltrommel ist durch ein Griffelement durch einen Nutzer drehbar, um das Kabel auf die Kabeltrommel aufzuwickeln oder um das Kabel von der Kabeltrommel abzuwickeln. Hierdurch wird ein schnelles Aufwickeln des Kabels auf der Kabeltrommel ermöglicht, um das Kabel nach Beendigung des Ladevorgangs zu verstauen. Es ist zweckmäßig, wenn das Griffelement klappbar oder entfernbar ist, so dass das Gehäuse an den Seitenflächen flächenbündig ist. Dies erleichtert die Unterbringung des Ladekabels bei Nicht-Gebrauch im Fahrzeug.
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Die Steuereinheit ist zweckmäßigerweise in dem Gehäuse derart angeordnet sein, dass diese in einem Bereich einer Drehachse der Kabeltrommel zum Liegen kommt. Es ist zweckmäßig, wenn sich bei der Drehung der Kabeltrommel die Steuereinheit jedoch nicht mit dreht.
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Das vorgeschlagene Vorgehen weist zusammenfassend eine Reihe von Vorteilen auf:
- Der Aufrollmechanismus, bestehend aus Kabeltrommel und Griffelement, um die Kabeltrommel in Bewegung zu setzen, ersetzt das Aufwickeln des Kabels von Hand. Die Gefahr, dass der Nutzer bei dessen Betätigung sich schmutzig macht, ist minimiert. Die Handhabung ist somit verbessert.
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Durch den Kabelführungsarm kann ein einseitiges Aufspulen des Kabels verhindert werden, wodurch eine Verkantung des Kabels in dem Gehäuse vermieden wird. Eine Verkantung würde zu einer Blockade bei der Drehung der Kabeltrommel führen.
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Durch das Vorsehen des Kabelführungsarms kann das Volumen des Kabelschachtes minimiert werden, der zwischen der Kabeltrommel und dem Gehäuse gebildet ist. Eine zuverlässige Handhabung für den Nutzer ist hierdurch gewährleistet.
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Die Erfindung wird nachfolgend näher anhand eines Ausführungsbeispiels in der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ladekabels mit einem Kabelführungsarm;
- 2 eine Frontansicht des in 1 dargestellten Ladekabels;
- 3 eine vergrößerte Darstellung eines variablen Netzsteckers des in 1 dargestellten Ladekabels; und
- 4 eine schematische Darstellung zweier alternativer Unterbringungsmethoden des Ladekabels in einem Kofferraum eines Fahrzeugs.
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1 zeigt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Ladekabels 1, das zum Laden eines nicht dargestellten Energiespeichers eines ebenfalls nicht dargestellten elektrisch betriebenen Fahrzeugs vorgesehen ist. 2 zeigt eine Ansicht von vorne, d.h. eine Darstellung des in 1 gezeigten Ladekabels 1 von rechts. Das Ladekabel 1 umfasst eine in einem Gehäuse 40 angeordnete Kabeltrommel 53, auf die ein Kabel 30 aufwickelbar ist. Das Gehäuse 40 ist vorzugsweise aus einem Kunststoff gebildet.
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Das Kabel 30 umfasst einen ersten Kabelabschnitt 31 und einen zweiten Kabelabschnitt 32. Der erste Kabelabschnitt 31 ist mit einem Ende mit einem Ladestecker 20 verbunden ist. Das andere Ende des ersten Kabelabschnitts 31 ist mit einer nicht ersichtlichen Steuereinheit (einer sog. In-Cable Control Box, ICCB) im Inneren des Gehäuses 40 verbunden. Der zweite Kabelabschnitt 32 ist mit einem Ende mit einem Netzstecker 10 verbunden ist. Das andere Ende des zweiten Kabelabschnitts 32 ist ebenfalls mit der Steuereinheit im Inneren des Gehäuses 40 verbunden. Die Steuereinheit dient zum Steuern eines Ladevorgangs des Energiespeichers und ist bevorzugt in einem zentralen Bereich, d.h. im Bereich der Drehachse, der Kabeltrommel 53 angeordnet.
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Das Gehäuse 40 weist einen runden Korpus 41 auf, der die ebenfalls runde Kabeltrommel 53 drehbar aufnimmt. An dem Korpus 41 sind Füße 51 und 52 ausgebildet, so dass das Ladekabel 1 in definierter Weise auf einem Untergrund (Boden, Regal, usw.) abstellbar ist. Die Füße 51, 52 können integraler Bestandteil des Gehäuses 40 sein. Die Füße 51, 52 können als separate Elemente an dem Gehäuse form- und/oder kraftschlüssig angebracht sein.
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Auf der den Füßen 51, 52 gegenüberliegenden Seite des Gehäuses 40 bzw. des Korpusses 41 ist eine Griffschale 42 angeordnet. Die Griffschale 42 ist (lediglich beispielhaft) über ihr vorderes Ende 43 und ihr hinteres Ende 44 mit dem Korpus 41 des Gehäuses verbunden. Die Griffschale 42 stellt einen Griff zum Tragen des Ladekabels 1 durch einen Nutzer dar und ermöglicht gleichzeitig eine definierte Halterung des Ladesteckers 20, wenn das Ladekabel 1 nicht in Benutzung ist. Die Griffschale 42 kann integraler Bestandteil des Gehäuses 40 sein. Die Griffschale 42 kann auch als separates Element an dem Gehäuse form- und/oder kraftschlüssig angebracht sein.
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Die Griffschale 42 weist eine an die Gestalt des Ladesteckers 20 angepasste Form auf, so dass der Ladestecker 20 flächig an Wandungen 45 der Griffschale 42 angrenzt, wodurch die Griffschale 42 eine definierte Befestigung des Ladesteckers 20 ermöglicht. Wenn der Ladestecker 20 in der Griffschale 42 des Gehäuses 40 der Kabeltrommel 1 angeordnet ist, sind zum Tragen des Ladekabels 1 die Griffschale 42 und der nicht von der Griffschale 42 umschlossene Teil des Ladesteckers 20 von dem Nutzer umgreifbar, wobei die Finger der Hand in den zwischen den Enden 43, 44 gebildeten Zwischenraum greifen.
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Die Wandungen 45 (von denen in der 1 nur die dem Betrachter zugewandte Wandung erkennbar ist) der Griffschale 42 sind so hoch, dass das Tragen des Ladekabels 1 auch ohne darin angeordneten Ladestecker 20 ermöglicht ist. Diese Situation tritt z.B. beim Abwickeln des Kabels 30, d.h. des mit dem Ladestecker 20 verbundenen ersten Kabelabschnitts 31, von der Kabeltrommel 53 oder beim Aufwickeln des Kabels 30, d.h. des mit dem Ladestecker 20 verbundenen ersten Kabelabschnitts 31, auf die Kabeltrommel 53 auf.
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Wie am besten aus der 1 zu erkennen ist, weist die Griffschale 42 an ihrer Unterseite zwischen dem vorderen und hinteren Ende 43, 44 eine Öffnung 46 auf, durch die hindurch der Ladestecker 20 durch einen Finger aus der Griffschale 42 gedrückt werden kann, um das Kabel 30, d.h. den mit dem Ladestecker 20 verbundenen ersten Kabelabschnitt 31, von der Kabeltrommel 53 abzuwickeln und den Ladestecker 20 mit einem Ladeanschluss des Fahrzeugs zu verbinden. Durch die Öffnung 46 wird das Lösen des Ladesteckers 20 von der Griffschale 42 und somit die Entnahme des Ladesteckers 20 von der Griffschale 42 erleichtert. Die Öffnung 46 ist vorzugsweise näher zu dem hinteren Ende 44 der Griffschale 42 als zu dem vorderen Ende 43 angeordnet.
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Die Griffschale 42 weist, wie in 1 zu erkennen ist, ein Steckgesicht 47 mit einem optionalen umlaufenden Rand 48 auf, wobei der Ladestecker 20, wenn er in der Ladeschale 42 angeordnet ist, an das Steckgesicht 47 angrenzt. Ist der umlaufende Rand 48, wie im Ausführungsbeispiel gezeigt, vorhanden, so umläuft dieser dann den Kontaktbecher 23. In dem Kontaktbecher 23 sind nicht näher ersichtliche Steckelemente angeordnet, welche der Übertragung von Strom, und optional Kommunikationsdaten, dienen. Die Anzahl der Steckelemente bemisst sich danach, ob die Übertragung von Strom über zwei oder drei Phasen erfolgt sowie ob und auf welche Weise Kommunikationsdaten über hierfür vorgesehene Steckelemente übertragen werden. Eine Kommunikation über gesonderte Leitungen erfolgt z.B. zwischen der Steuereinheit (ICCB) des Ladekabels und dem Energiespeicher. Eine Kommunikation zwischen der Steuereinheit und einer Ladestation kann z.B. über die Stromleitungen des zweiten Kabelabschnitts 32 mittels einer Powerline-Kommunikation (Power Line Communication PLC) erfolgen.
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Das Steckgesicht 47 schützt in Verbindung mit dem umlaufenden Rand 48 die Anzahl an Steckelementen des Ladesteckers mechanisch und vor Umwelteinflüssen und sorgt darüber hinaus für eine sichere Halterung des Ladesteckers 20, wenn der Ladestecker 29 in der Griffschale 42 des Gehäuses 40 der Kabeltrommel 53 angeordnet ist. Hierdurch wird die Befestigung des Ladesteckers 20 in der Griffschale 42 verbessert, dass der Ladestecker 20 nicht aus der Griffschale 42 rutschen kann. Zudem kann durch das Steckgesicht 47 die mechanische Beschädigung der Steckelemente verhindert werden.
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Um den Ladestecker 20 zusätzlich gegen Herausrutschen aus der Griffschale 42 zu sichern, kann der Ladestecker 20 an seinem von dem Kontaktbecher 23 abgewandten Ende einen, in den 1 und 2 nur schematisch dargestellten, flexiblen Kabelabgang 22 mit zumindest einer Nut umfassen. Die Nut (nicht dargestellt) erstreckt sich in einer Querrichtung der Erstreckungsrichtung des Kabels, d.h. senkrecht zur Zeichnungsebene. Die Griffschale 42 kann einen nicht dargestellten, korrespondierenden Steg aufweisen, der in die Nut eingreift, wenn der Ladestecker 20 in der Griffschale des Gehäuses der Kabeltrommel angeordnet ist.
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Die Kabeltrommel 53 kann durch ein nicht näher dargestelltes Griffelement, insbesondere zum Aufwickeln des Kabels 30, d.h. des mit dem Ladestecker 20 verbundenen ersten Kabelabschnitts 31, in Drehung versetzt werden. Das Griffelement ist hierzu drehbar an der Kabeltrommel 53 angeordnet. Das Griffelement lässt sich vorzugsweise mittels eines Gelenks in eine platzsparende Position klappen. Vorzugsweise schließt das Griffelement in dieser „Verstauposition“ flächenbündig mit dem Gehäuse 40 ab.
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Der mit dem Ladestecker 20 verbundene erste Kabelabschnitt 31 weist z.B. eine Länge zwischen 5 m und 8 m auf, wodurch in den meisten Situationen der Ladeanschluss mit einer Netzsteckdose verbunden werden kann
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Die Kabeltrommel 53 dreht sich um einen zentralen Bereich des Gehäuses, in dem bevorzugt eine nicht näher dargestellte Nut zur Aufnahme des zweiten Kabelabschnitts 32 sowie eine ebenfalls nicht dargestellte Vertiefung zur Aufnahme des Netzsteckers 10 vorgesehen sind. Der zweite Kabelabschnitt 32 weist eine Länge zwischen 0,3 m und 1,5 m auf und ist vorzugsweise vorspiralisiert, um das Einbringen in die Nut zu erleichtern. Die Gestalt der Vertiefung ist an den Netzstecker 10 angepasst, so dass dieser, wenn er in der Vertiefung angeordnet ist, flächenbündig mit der Oberfläche des Gehäuses 40 abschließt.
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Wird die Kabeltrommel 53 in eine Drehung versetzt, so dreht sich der zentrale Bereich vorzugsweise nicht mit.
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An der Stirnseite (siehe 2) weist das Gehäuse 40 bzw. der Korpus 41 eine tangential verlaufende Durchführung 49 für den ersten Kabelabschnitt 31 auf. Die längliche Gestalt der Durchführung 49 ergibt sich aus dem Umstand, dass der Ladestecker 20 bei Nichtgebrauch, wie beschrieben, in der Griffschale 42 angeordnet ist, wobei die tangentiale, schlitzförmige bzw. längliche Öffnung einen knick- und spannungsfreien Verlauf des Kabelabschnitts 32 zulässt. Um das Aufwickeln des Kabelabschnitts 32 auf die Kabeltrommel 32 zu erleichtern, ist die Durchführung 49 an ihrem den Füßen 51, 52 zugewandten Ende parallel zur Drehachse der im Gehäuse 40 angeordneten Kabeltrommel 53 nach beiden Seiten durch einen Schlitz 50 erweitert. Der Schlitz 50 erlaubt eine Kabelbewegung in einer Richtung die sich parallel zur Drehachse der in dem Gehäuse 40 angeordneten Kabeltrommel 53 erstreckt und erleichtert im Zusammenspiel mit dem nachfolgend beschriebenen Kabelführungsarm 60 eine gleichmäßige Verteilung des Kabels 30 bzw. des ersten Kabelabschnitts 31 über die Breite der Kabeltrommel 53.
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In den 1 und 2 ist der Kabelführungsarm 60 von der Stirnseite weggeklappt, so dass dieser für das definierte Aufwickeln des Kabels 30, d.h. des Kabelabschnitts 31, zur Verfügung steht. Der Kabelführungsarm 60 weist an einem inneren Ende ein Gelenk 61 auf, das beispielhaft an dem Fuß 52 befestigt ist. Das Gelenk 61 könnte auch an dem Korpus 41 angebracht sein. Das Gelenk 61 ermöglicht ein Verschwenken zwischen einer nicht dargestellten „Verstauposition“, in der der Kabelführungsarm 60 die Durchführung 49 im Wesentlichen vollständig bedeckt, und der in 1 dargestellten „Arbeitsposition“, in der das Aufwickeln des Kabels 30 bzw. des ersten Kabelabschnitts 31 auf die Kabeltrommel 53 und das Abwickeln des Kabels 30 bzw. des ersten Kabelabschnitts 31 von der Kabeltrommel 53 ermöglicht wird. Die Breite 66 des Kabelführungsarms 60 entspricht mindestens der Breite der Durchführung 49. Der Kabelführungsarm 60 kann sich auch über die gesamte Breite des Korpus 41 erstrecken.
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Aufgrund des Umstands, dass der Kabelführungsarm 60 zur Abdeckung der Durchführung 49, die auf der bogenförmigen Stirnseite des Korpus 41 des Gehäuses 40 angeordnet ist, verwendet wird, ergibt sich in einer Seitenansicht (siehe 1) die ebenfalls bogenförmige Gestalt des Kabelführungsarms 60. Mit anderen Worten folgt die Form des Kabelführungsarms 60 der Form des Korpus 41.
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An seinem äußeren Ende 62 weist der Kabelführungsarm 60 ein Führungselement 63 auf. Das Führungselement 63 ist in diesem Beispiel integraler Bestandteil des Kabelführungsarms 60 und erstreckt sich in einem Winkel von etwa 90° von dem Kabelführungsarm 60. Das Führungselement kann alternativ ein von dem Kabelführungsarm 60 unabhängiges Element sein, das kraft- und oder formschlüssig mit dem Kabelführungsarm 60 verbunden ist. Das Führungselement 63 kann eine Öffnung oder ein hakenförmiges Element sein, durch das das Kabel 30 bzw. der erste Kabelabschnitt 31 geführt ist.
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Das Führungselement 63 ist, wie dies am besten aus der 2 hervorgeht, bezüglich der Breite der Kabeltrommel mittig angeordnet. Dies ermöglicht in Bezug auf die Breite der Kabeltrommel 53 eine mittige Führung des Kabels 30 bzw. des ersten Kabelabschnitts 31 an einem Punkt, der um die Länge 64 des Kabelführungsarms 60 von dem Durchtritt durch die Durchführung 49 im Bereich des Schlitzes 50 entfernt ist. Die Länge 64 des Kabelführungsarms 60 ist an den Durchmesser der Kabeltrommel 53 angepasst und stellt in Verbindung mit dem Schlitz 50 sicher, dass sich das Kabel 30 bzw. der erste Kabelabschnitt 31 gleichmäßig über die Breite der Kabeltrommel 53 verteilt. Die Breite 65 des Schlitzes 50 entspricht zu diesem Zweck in etwa der Breite der Kabeltrommel 53. Ein Verkanten oder Verklemmen des Kabels 30 bzw. des ersten Kabelabschnitts 31 in dem zwischen der Kabeltrommel 53 und dem Gehäuse 40 bzw. dem Korpus 41 gebildeten Volumen (dem Kabelschacht) kann dadurch zuverlässig verhindert werden.
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Das Verkanten oder Verklemmen des Kabels 30 bzw. des ersten Kabelabschnitts 31 in dem Kabelschacht wird zusätzlich durch ein geeignetes Material und/oder die Beschaffenheit der Oberfläche des Kabels 30 bzw. des ersten Kabelabschnitts 31 vermieden. Die Oberfläche des Kabels 30 bzw. des ersten Kabelabschnitts 31 kann z.B. aufgerauht sein.
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Der Kabelführungsarm 60 und das Gehäuse 40 können aus dem gleichen Material, z.B. einem Kunststoff, gebildet sein. Dadurch weist das Ladekabel 1 ein geringes Gewicht auf.
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Der Kabelführungsarm 60 und das Gehäuse 40 können alternativ aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Z.B. wird das Gehäuse 40 einem Kunststoff herstellt, damit das Ladekabel 1 ein geringes Gewicht aufweist, während der Kabelführungsarm 60 aus Gründen verbesserter Stabilität aus einem Metall besteht.
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Der Netzstecker 10 weist eine Anzahl an Steckelementen 13 auf (3). Die Anzahl und die Anordnung der Steckelemente 13 korrespondiert zu der Ausgestaltung einer Netzsteckdose. Diese sind je nach Land unterschiedlich ausgebildet. So werden in manchen Ländern z.B. nur zwei Steckelemente 13 und in anderen Ländern drei Steckelemente 13 verwendet. Auch die Gestalt, d.h. die Größe und der Querschnitt, der Steckelemente kann von Land zu Land variieren. Dies bedeutet im Ergebnis, dass länderspezifische Ladekabel bereitgestellt werden müssen, was zu einer Vielzahl an Varianten führen würde. Gleichzeitig wäre die Stückzahl für jedes Land vergleichsweise gering.
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Um diese Nachteile zu vermeiden besteht der Netzstecker 10 aus einer mit dem zweiten Kabelabschnitt 32 fest verbundenen Adapteraufnahme 11 und einem über eine vorgegebene Steckverbindung mit der Adapteraufnahme 11 elektrisch und mechanisch lösbaren Adapterteil 12. Dabei weist das Adapterteil 12 die Anzahl an Steckelementen 13 auf, deren Anzahl und Anordnung korrespondierend zu der Netzsteckdose ausgebildet ist. Hierdurch kann das Ladekabel als Gleichbauteil für verschiedene Länder mit vergleichsweise höheren Stückzahlen hergestellt werden, wobei für jedes Land dann das passende Adapterteil 12 mit der Adapteraufnahme 11 verbunden wird. Die vorgegebene Steckverbindung ist eine, bezogen auf die Mehrzahl an unterschiedlichen Adaptern (Adapterteilen), standardisierte Steckverbindung.
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Die Adapteraufnahme 11 weist im in einer möglichen Ausgestaltungsvariatne zwei Steckverbindungen auf. Die Anzahl an Steckverbindungen könnte auch größer sein. Bei der Verbindung des Adapterteils 12 mit einer ersten der Steckverbindungen erstreckt sich die Anzahl an Steckelementen 13 in Richtung des von der Adapteraufnahme 11 abgehenden Kabelabschnitts 32. Dies ist in 3 dargestellt, in der nur der Netzstecker 10 ohne die weiteren Komponenten des Ladekabels zu erkennen ist. Bei der Verbindung des Adapterteils 12 mit einer zweiten der Steckverbindungen erstreckt sich die Anzahl an Steckelementen 13 z.B. in einem 90°-Winkel in Bezug auf die Richtung des von der Adapteraufnahme 11 abgehenden Kabelabschnitts 32.
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Die beiden Steckverbindungen ermöglichen es, den Netzstecker 10 an die gerade zur Verfügung stehende Netzsteckdose „anzupassen“, so dass keine Zugbelastung auf die Komponenten ausgeübt wird, wenn der Netzstecker 10 mit der Netzsteckdose verbunden ist. Dies ist insbesondere bei kurzen ersten Kabelabschnitten 31 hilfreich. Beispielsweise kann bei der Verbindung des Adapterteils 12 mit der ersten der Steckverbindungen, bei der sich die Anzahl an Steckelementen 13 in Richtung des von der Adapteraufnahme 11 abgehenden Kabelabschnitts 32 erstreckt, der Netzstecker 10 mit einer knapp über dem Boden angeordneten Netzsteckdose verbunden werden. Ist die Netzsteckdose hingegen in Höhe eines Lichtschalters angebracht, so ist es zweckmäßiger, wenn das Adapterteil 12 mit der zweiten der Steckverbindungen verbunden ist, so dass die erste Anzahl an Steckelementen sich in einem Winkel in Bezug auf die Richtung des von der Adapteraufnahme abgehenden Kabels erstreckt. Der Winkel zwischen der ersten und der zweiten Steckverbindung beträgt in diesem Beispiel 90°, wobei der Winkel grundsätzlich auch einen davon abweichenden Wert aufweisen kann.
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Um die Gefahr der Berührung von spannungsführenden Teilen für einen Nutzer zu reduzieren bzw. zu vermeiden, werden, wenn das Adapterteil mit einer der Steckverbindungen elektrisch und mechanisch verbunden ist, Kontakte der anderen Steckverbindung(en) stromlos geschaltet.
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Der Netzstecker 10 kann zudem mit einer Reihe von Sensoren und/oder Sicherungen ausgestattet sein, welche eine Gefährdung des Energiespeichers des Fahrzeugs oder eine Gefährdung durch Überhitzung/Überlastung der Leitungen des Ladekabels 1 verhindern.
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Beispielsweise kann in der Adapteraufnahme eine Sicherung, insbesondere eine Feinsicherung, angeordnet sein, welche beim Auslösen die Stromzufuhr zu dem Adapterteil unterbricht. Hierdurch ist es möglich, im Falle eines auftretenden Fehlerstroms, den Ladevorgang zu unterbrechen.
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In der Adapteraufnahme kann ein Temperatursensor angeordnet sein. Ein auftretender Fehler, z.B. an der Verbindung der Netzsteckers zu der Netzsteckdose, macht sich in einer Temperaturerhöhung des Netzsteckers bemerkbar. Beim Überschreiten eines vorgegebenen Temperatur-Grenzwerts kann der Temperatursensor ein Signal, z.B. an die Steuereinheit, abgeben, um den Stromfluss durch das Ladekabel zu verringern oder zu beenden.
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In der Adapteraufnahme kann ferner ein FI-Schutzschalter angeordnet sein, der beim Auslösen die Stromzufuhr zu dem Ladekabel und damit dem Energiespeicher des Fahrzeugs, unterbricht. Durch das Vorsehen des FI-Schutzschalters kann der erste Kabelabschnitt, der mit dem Netzstecker verbunden ist, gegenüber der gesetzlich vorgegebenen Länge in manchen Ländern verlängert werden.
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Die oben beschriebene Ausgestaltung ermöglicht definierte Abmaße (d.h. eine definierte Außenkontur) des Ladekabels, wenn der Ladestecker 20 und der Netzstecker 10 in der Griffschale 42 bzw. der Vertiefung 56 angeordnet sind. Dies ermöglicht es, an die Außenkontur angepasste Mulden 82, 83 in einem Fahrzeug zur Aufbewahrung des Ladekabels während einer Nichtnutzung vorzusehen. 4 zeigt eine schematische Darstellung zweier alternativer Unterbringungsmethoden des Ladekabels 1 in einem Kofferraum 81 eines Fahrzeugs 80. Die Mulde 82 ist beispielhaft im Boden des Kofferraums 81 ausgebildet. Alternativ (oder zusätzlich) kann die Mulde 83 auch in einer Seitenwand des Kofferraums 81 vorgesehen sein.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- tragbares Ladekabel
- 10
- Netzstecker
- 11
- Adapteraufnahme
- 12
- Adapterteil
- 13
- Steckelement
- 14
- Kabelabgang
- 20
- Ladestecker
- 21
- Griffteil
- 22
- Kabelabgang
- 23
- Kontaktbecher
- 30
- Kabel
- 31
- erster Kabelabschnitt, der mit dem Ladestecker verbunden ist
- 32
- zweiter Kabelabschnitt, der mit dem Netzstecker verbunden ist
- 40
- Gehäuse
- 41
- Korpus
- 42
- Griffschale
- 43
- vorderes (erstes) Ende der Griffschale
- 44
- hinteres (zweites) Ende der Griffschale
- 45
- Wandung
- 46
- Öffnung
- 47
- Steckgesicht
- 48
- umlaufender Rand
- 49
- Durchführung für Kabel in Tangentialrichtung
- 50
- Schlitz für Kabelbewegung, parallel zur Drehachse der im Gehäuse angeordneten Kabeltrommel
- 51
- Fuß
- 52
- Fuß
- 53
- Kabeltrommel
- 60
- Kabelführungsarm
- 61
- Gelenk
- 62
- äußeres Ende
- 63
- Führungselement (z.B. Öffnung, Haken)
- 64
- Länge des Kabelführungsarms
- 65
- Breite des Schlitzes 50
- 66
- Breite des Kabelführungsarms 60
- 80
- Fahrzeug
- 81
- Kofferraum
- 82
- Mulde im Boden des Kofferraums
- 83
- Mulde in Kofferraumseitenwand
