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Die Erfindung betrifft eine Speichervorrichtung für ein Kfz-Ladekabel.
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Vorrichtungen, in denen elektrische Kabel aufgerollt und gespeichert werden, sind seit langem bekannt. Staubsauger weisen interne Kabelspeicher auf, für Rasenmäher sind externe Speicher bekannt. Ladekabel für Kraftfahrzeuge mit elektrischem Antrieb unterscheiden sich jedoch deutlich von derartigen bekannten Kabeln, insbesondere hinsichtlich der zu übertragenden Strommenge, des Querschnitts und der Steifigkeit. Da derartige Kabel durch Kraftfahrzeuge schadlos überfahrbar sein müssen und ihnen Feuchtigkeit und tiefe Temperaturen genauso wenig ausmachen dürfen, wie intensive Sonneneinstrahlung und hohe Temperaturen, müssen sie entsprechend ausgelegt sein.
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Aus der WO 2009 / 091 745 A2 ist eine Ladestation zur Versorgung elektrischer Fahrzeuge bekannt, bei der ein Ladekabel innerhalb eines Gehäuses elektrisch angetrieben auf einer Rolle oder zwischen als Flaschenzug nebeneinander angeordneten Rollen auf- und abrollbar ist. Insbesondere sind Führungsrollen zur axialen Führung des Kabels zu den Speicherrollen bzw. zur Verriegelung des Kabels vorgesehen. Zum Einrollen des Kabels sind Rückstelleinrichtungen in Form von Gewichten oder Federn vorgesehen.
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Die
EP 2 813 455 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Speicherung von Kabeln, insbesondere Kabeln zur Datenübertragung, wobei ein zu speicherndes Kabel innerhalb der Vorrichtung leicht auswechselbar ist. Die Vorrichtung weist, innerhalb eines Gehäuses angeordnete, drehbar gelagerte erste und zweite Rollen mit untereinander koaxialen und zueinander parallelen Drehachsen auf, wobei die zweiten Rollen verschiebbar entlang einer, zu den Drehachsen überwiegend orthogonal angeordneten, Verbindungsgeraden der ersten und zweiten Rollen gelagert sind.
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Die
DE 10 2014 215 668 A1 offenbart eine Kabelaufnahmevorrichtung zum Aufrollen von Flachband-Kfz-Ladekabeln, wobei die Kabelaufnahmevorrichtung einen flaschenzugartigen Kabeleinzugsmechanismus aufweist, in dem das Flachbandkabel über zumindest eine von einem elastischen Element mit einer Zugkraft beaufschlagten Umlenkrolle geführt ist, wobei die Umlenkrolle Teil einer beweglichen Umlenkrollenanordnung aus einer Mehrzahl von gemeinsame vom elastischen Element mit der mit der Zugkraft beaufschlagten, beweglichen Umlenkrollen ist.
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Die US 2008 / 0 156 922 A1 offenbart einen Kabelspeicher für tragbare elektrische Geräte wie Kopfhörer, wobei eine flaschenzugartige Anordnung drehbarer unterer und oberer Rollen vorgesehen ist.
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Nachteilig an dem genannten Stand der Technik ist die Dimensionierung des Gehäuses zur Speicherung von Kfz-Ladekabeln, sodass sie besonders im Hinblick auf Ladesäulen für Privathaushalte nicht sonderlich gut geeignet ist.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur betriebssicheren, platzsparenden und praktikablen Speicherung eines Kfz-Ladekabels vorzuschlagen, die bei geringer mechanischer Belastung des gespeicherten Kabels kompakt ausführbar ist.
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Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindungen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Der Patentanspruch 1 umfasst eine Speichervorrichtung für ein Kfz-Ladekabel aufweisend ein Gehäuse mit einer Kabelaustrittsöffnung, wobei innerhalb des Gehäuses mindestens zwei drehbar gelagerte erste Rollen und mindestens zwei drehbar gelagerte zweite Rollen angeordnet sind, wobei das Ladekabel im Betriebszustand über die mindestens zwei ersten und mindestens zwei zweiten Rollen geführt ist, wobei die ersten und zweiten Rollen untereinander koaxiale und zueinander parallele Drehachsen aufweisen, wobei die zweiten Rollen gegenüber den ersten Rollen verschiebbar entlang einer zu den Drehachsen überwiegend orthogonalen Verbindungsgeraden der ersten und zweiten Rollen gelagert sind, wobei ein Antrieb zur Drehung von mindestens einer der ersten oder zweiten Rollen vorgesehen ist und dass zwischen Antrieb und der mindestens einen angetriebenen ersten oder zweiten Rolle eine Sicherheitskupplung angeordnet ist, welche im Betriebszustand bei einem Ein- oder Ausrollen des Ladekabels bei Überschreiten eines an ihr anliegenden, vorgegebenen Drehmoments die Verbindung von Antrieb und der mindestens einen angetriebenen ersten oder zweiten Rolle trennend ist, wobei zwischen Kabelaustrittsöffnung und den mindestens zwei ersten Rollen ein Federmechanismus vorgesehen ist, der im Betriebszustand bei einem Einrollen des Ladekabels eine radial in Richtung der koaxialen Drehachsen der ersten Rollen gerichtete Rückstellkraft auf das Ladekabel ausübend ist.
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Die erfindungsgemäße Anordnung der ersten und zweiten Rollen jeweils mit koaxialen Drehachsen untereinander und mit parallelen Drehachsen zueinander führt zusammen mit der Verschiebbarkeit entlang einer zu den Drehachsen überwiegend orthogonalen Verbindungsgeraden zu einem sehr platzsparenden Aufbau bei gleichzeitig ausreichender Kabelspeicherfähigkeit. Insbesondere bei Ausführungen mit jeweils mehr als zwei ersten und zweiten Rollen ermöglicht die erfindungsgemäße Vorrichtung eine besonders platzsparende Anordnung der ersten und zweiten Rollen, bei der diese jeweils lediglich entlang ihrer Drehachse versetzt sind. In Einbaulage bedeutet dies, dass die zweiten Rollen mindestens in etwa vertikal unter den ersten Rollen angeordnet und auf diese zu- bzw. von diesen weg beweglich sind.
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Die Sicherheitskupplung verhindert einerseits eine Überlastung des Antriebs bei Wirkung einer vergrößerten äußeren Zugkraft am Ladekabel durch einen Benutzer bei einem Ausrollvorgang. Bei einem Einrollvorgang des Ladekabels schützt die Sicherheitskupplung andererseits einen Benutzer im Falle eines Verfangens im Ladekabel vor dem Eingezogen- oder Eingequetschtwerden aufgrund des Zugs des Ladekabels. In beiden Fällen ist die Sicherheitskupplung das maximal zwischen Antrieb und Rollen übertragbare Drehmoment begrenzend. Damit wird sowohl der Antrieb vor zu großen äußeren Zugkräften geschützt als auch eine im Kabel gefangene Person vor zu großen Zugkräften durch den Antrieb.
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Durch den Federmechanismus zwischen Kabelaustrittsöffnung und der mindestens zwei ersten Rollen wird mit großem Vorteil eine der tangential zu einer Einrollrichtung des Ladekabels wirkenden Eigenspannung des Ladekabels entgegenwirkende Kraft eingebracht, die ein glattes und verdrehungsfreies Einrollen des Kabels auf den ersten Rollen ermöglicht. Dadurch sind Rollen mit vergleichsweise kleinen Durchmessern verwendbar, ohne dass die Gefahr von Kabelbruch bestünde.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass der Federmechanismus als Konstantkraftfeder ausgebildet ist.
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In Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung ist weiter vorgesehen, dass sie mindestens jeweils drei erste und drei zweite Rollen aufweist, wobei die ersten und zweiten Rollen jeweils eine gemeinsame Drehachse aufweisen und/oder jeweils unabhängig voneinander entlang einer ersten und zweiten Achse drehbar gelagert sind. Durch die Verwendung einer erhöhten Anzahl an ersten und zweiten Rollen mit jeweils gemeinsamer Drehachse ist bei vergleichbarer Gehäusegröße eine größere Kabellänge speicherbar. Durch die unabhängige drehbare Lagerung der einzelnen Rollen ist deren Drehung mit im Vergleich zueinander unterschiedlichen Drehzahlen möglich, die durch die unterschiedlichen wirkenden Zuglängen des lastragenden Teils des Ladekabels entstehen, womit die Vorteile der erfindungsgemäßen Anordnung mit nicht lediglich kraftumlenkenden Rollen besonders gut zum Tragen kommen.
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Weiterhin ist vorgesehen, dass die Anzahl der oberen Rollen die Anzahl der unteren Rollen um eins übersteigt. Damit ist ein Kabelausgang in Richtung einer Stromversorgung vorteilhaft an einer axial unbewegten ersten Rolle positionierbar, wodurch eine vorteilhafte geringe Bewegung des Ladekabels bei stabiler Lagerung in diesem Bereich resultiert.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Sicherheitskupplung als Rutschkupplung ausgeführt ist. Damit ist die Sicherheitskupplung besonders robust und lasthaltend ausgeführt. Das maximal übertragbare Drehmoment ist über Anzahl, Größe und Material von sich gegeneinander bewegenden Übertragungsflächen innerhalb der Rutschkupplung erfindungsgemäß einstellbar.
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Weiterhin ist es vorgesehen, dass der Antrieb als Motor, insbesondere als Wischermotor, ausgebildet ist. Damit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung bei einfacher und platzsparender Ausführung des Antriebs elektrisch antreibbar.
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An der Austrittsöffnung sind in Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung Bürsten angeordnet, wobei diese insbesondere ineinander kämmend ausgebildet sind. Das Ladekabel wird beim Einrollen von den Bürsten umfänglich kontaktiert und dadurch von möglicherweise anhaftendem Schmutz und Feuchtigkeit befreit, so dass das Eindringen entsprechender Partikel in das Innere des Gehäuses verhindert wird.
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Gleichzeitig beschränken die Bürsten die Bewegbarkeit des Kabels in Richtungen, die Austrittsöffnung schneidend sind, was die Beanspruchung von Kabel und Rollen deutlich verringert.
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In Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, dass zwischen den ersten und zweiten Rollen Hallsensoren, insbesondere zwei Hallsensoren, angeordnet sind. Die Hallsensoren ermöglichen, insbesondere über eine Bestimmung des Abstands zueinander, eine Überwachung der axialen Bewegung der Rollen und damit der gespeicherten Kabellänge, womit Rückschlüsse auf mögliche Defekte innerhalb der Vorrichtung oder des Ladekabels möglich sind. Weiterhin wird dadurch eine Steuerung des Ein- und Ausrollvorgangs ermöglicht.
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Im Gehäuse ist bevorzugt eine Führung, insbesondere in Form einer einen Schlitz aufweisenden Führungsplatte vorgesehen, in der die zweite(n) Achse(n) verschiebbar angeordnet ist. Dadurch sind die zweiten Rollen stabil jeweils entlang der Verbindungsgeraden erster und zweiter Rollen geführt.
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Weiterhin ist in Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, dass sie eine Steuerungseinrichtung zur Steuerung des Motors aufweist. Dadurch ist ein Ein- und Aufrollvorgang mit großem Vorteil automatisiert durchführbar. Eine automatische Abschaltung bei beispielsweise einem Kabelriss ist so mit Vorteil ermöglicht.
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Mit großem Vorteil schlägt die Erfindung in Weiterbildung vor, dass das Gehäuse mehrteilig ist, wobei es mindestens ein Vorderteil, ein Rückteil und ein Oberteil aufweist, wobei die einzelnen Teile lösbar miteinander verbindbar sind, insbesondere mittels jeweils einem Bajonettverschluss. Die Mehrteiligkeit des Gehäuses ermöglicht ein einfaches Aufstellen der Speichervorrichtung vor Ort und stellt zugleich deren Zugänglichkeit bei eventuell auftretenden Störungen sicher. Der eine oder die mehreren Bajonettverschlüsse ermöglichen dabei ein einfaches und schnelles Verbinden und Lösen der Bauteile.
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Weiterhin ist in Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass zumindest das Gehäuse und die Rollen aus Blech gefertigt sind. Dies erlaubt eine kostengünstige und materialsparende Herstellung. Das Aufstellen der Speichervorrichtung ist dadurch ebenfalls erleichtert.
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Schließlich ist in Ausgestaltung der Erfindung noch vorgesehen, dass der Antrieb und die Sicherheitskupplung innerhalb des Gehäuses angeordnet sind. Dadurch sind diese, gegenüber Umwelteinflüssen empfindlichen, Bauteile mit Vorteil geschützt; Beschädigungen von außen durch beispielsweise einen berührenden PWK oder Vandalismus sind zumindest deutlich erschwert oder gar ganz verhindert.
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Die Erfindung wird im Folgenden unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beispielhaft beschrieben. Weitere vorteilhafte Einzelheiten sind dabei den Figuren der Zeichnung zu entnehmen. Dabei zeigen:
- 1 einen Teil einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung und
- 2 eine Seitenansicht einer Ausführungsform.
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In der 1 ist ein Innenraum einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Speichervorrichtung dargestellt, wobei ein Rückteil 18 eines Gehäuses 6 nicht dargestellt ist. Das zu speichernde Ladekabel 1 für elektrisch angetriebene Kraftfahrzeuge 1 ist aufgerollt zwischen ersten und zweiten Rollen 2, 3, wobei die Rollen 2, 3 und das Ladekabel 1 innerhalb eines Gehäuses 6 angeordnet sind. In der gezeigten Ausführungsform weist die Speichervorrichtung vier erste Rollen 2 mit koaxialen Drehachsen 9 und drei zweite Rollen 3 mit ebenfalls koaxialen Drehachsen 9'auf. Die Rollen 2, 3 weisen jeweils Führungen 26 zum sicheren Halten und Führen des Ladekabels 1 auf. Damit kommt das Ladekabel 1 bei nebeneinanderliegenden Wicklungen um nebeneinanderliegende Rollen 2, 3 nicht mit sich selbst in Berührung, womit erhöhte Reibung, elektrische Störeffekte und Verwicklungen des Ladekabels 1 vorteilhaft vermieden sind. Ein erstes Ende 24 des zu speichernden Ladekabels 1 ist durch den Ein- und Ausrollvorgang des Ladekabels 1 innerhalb der Speichervorrichtung ein- und ausziehbar, während ein zweites Ende 25 des Ladekabels 1 an einem hier nicht dargestellten Stromanschluss 23 ortsfest angeschlossen ist. Die ersten und zweiten Rollen 2, 3 sind jeweils entlang einer hier gemeinsamen Drehachse 9, 9` drehbar gelagert, wobei die einzelnen ersten und zweiten Rollen 2, 3 jeweils einzeln drehbar auf hier nicht gezeigten Achsen 13, 13', die jeweils entlang der ersten und zweiten Drehachse 9, 9' orientiert sind, gelagert sind. Damit sind die Rollen 2, 3 im Betrieb mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten drehbar, die aus den unterschiedlichen Zugkräften aufgrund der jeweilig wirkenden lasttragenden Kabellänge, je nach Position der Rolle 2, 3, resultieren. Die zweiten Rollen 3 sind relativ zu den ersten Rollen 2 verschiebbar gelagert, wobei die zweiten Rollen 3 bei einem Einrollvorgang in einer zu den ersten Rollen 2 entgegengesetzten Bewegungsrichtung 28, in Richtung eines Säulenbodens 27 bewegbar sind. Diese Bewegung ist vorzugsweise nicht lediglich gewichtsgetrieben, aufgrund der Gewichtskraft der zweiten Rollen 3 bzw. aufgrund eines möglichen zusätzlichen Gewichtes, welches an den zweiten Rollen 3 angeordnet ist. Bei einem Ausrollvorgang bewegen sich die zweiten Rollen 3 in Richtung auf die ersten Rollen 2, so dass die in der Vorrichtung befindliche Kabellänge verringert wird. Erfindungsgemäß ist besonders bevorzugt, dass der Ausrollvorgang die gespeicherte Länge des Ladekabels 1 minimiert und der Einrollvorgang diese maximiert - das Ladekabel 1 wird jeweils komplett aus- bzw. eingerollt, womit keine zusätzlichen Sensoren zur Überwachung und Auswertung eines Zugs am Ladekabel 1 und keine entsprechende Steuerung notwendig sind.
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An einer innerhalb des Gehäuses 6 angeordneten Führungsplatte 31 ist eine Führung in Form eines Schlitzes 15 vorgesehen, der sich in einer Richtung parallel zur Bewegungsrichtung 28 der unteren Rollen 3 erstreckend ist. Im Schlitz 15 sind die zweiten Rollen 3 über die hier nicht gezeigte Achse 13, die entlang der ersten Drehachse 9 orientiert ist, bei einer Auf- und Abrollbewegung in bzw. entgegen der Bewegungsrichtung 28 geführt. Die Bewegung der zweiten Rollen erfolgt dabei jeweils entlang einer Verbindungsgeraden 5 der ersten und zweiten Rollen 2, 3. Diese ist hier orthogonal, erfindungsgemäß jedoch nur im Wesentlichen orthogonal zu den Drehachsen verlaufend.
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Die ersten Rollen 2 weisen eine, über einen Antrieb 4 angetriebene Antriebsrolle 29 auf. In der dargestellten Ausführung ist der Antrieb 4 ein Motor 17, nämlich ein Wischermotor. Die Antriebsrolle 29 ist durch den Motor 17 über ein hier nicht dargestelltes Schneckenrad 14 in Drehung versetzbar. Dabei bewirkt eine Drehrichtung der Antriebsrolle 29 das Ausrollen des Ladekabels 1, eine entgegengesetzte Drehrichtung das Einrollen des Ladekabels 1.
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Um eine Einrollgeschwindigkeit zu erhöhen, ist neben einem lediglich gewichtskraftgetriebenem Einrollen auch ein angetriebenes Einrollen mittels Antriebs der Antriebsrolle 29 in entsprechender Drehrichtung erfindungsgemäß.
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Am Motor 17 ist eine Sicherheitskupplung 10 in Form einer Rutschkupplung angeordnet. Diese ist den Motor 17 und die Antriebsrolle 29 über innerhalb der Rutschkupplung angeordnete Reibflächen miteinander koppelnd. Die Reibflächen sind in Zahl und Dimensionierung so eingestellt, dass sie bei einem zu großen wirkenden Drehmoment gegeneinander durchrutschen, so dass sie das entsprechend große Drehmoment nicht mehr zwischen Motor 17 und Antriebsrolle 29 übertragend sind. Dadurch ist der Motor 17 bei einer am Ladekabel 1 durch einen Benutzer wirkenden, äußeren Zugkraft vor zu großen Drehzahlen geschützt bzw. ein Benutzer beim Einrollen des Ladekabels 1 vor der Einzugskraft.
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An der Führungsplatte 31 ist zur Überwachung der axialen Bewegung der Rollen 2, 3 ein Hallsensor 12 angeordnet.
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Das Gehäuse 6 weist eine nahe den ersten Rollen 2 angeordnete Austrittsöffnung 7 auf. Durch diese ist das Ladekabel 1 aus dem Gehäuse 6 nach außen geführt. Die Austrittsöffnung 7 weist an ihrem Umfang zur Reinigung und Führung des Ladekabels 1 nicht dargestellte Bürsten 11 auf. Der Austrittsöffnung 7 in etwa gegenüberliegend ist im Gehäuse 6 an der Antriebsrolle 29 ein Federmechanismus 8 angeordnet. Dieser weist eine Wickelfeder 21 und einen mit dieser verbundenen Federstempel 22 auf, der beim Einrollen das durch gegenüberliegende Stege 30 der Federstempels 22 geführte Ladekabel 1 mit einer radial in Richtung der Drehachse 9 der Antriebsrolle 29 wirkenden Kraft beaufschlagt. Damit ist das Ladekabel 1 entlang eines Umfangs der Antriebsrolle 29 geführt und tangential dazu wirkende Eigenspannungen des Ladekabels 29 sind ausgeglichen.
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Eine an der Führungsplatte 31 angeordnete Steuereinrichtung 16 ist die Drehzahl des Motors 17 steuernd und die Daten der Hallsensoren 12 verarbeitend.
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Die 2 zeigt eine Seitenansicht der in der 1 gezeigten Ausführungsform. Dabei ist ein Montagezustand gezeigt, in dem ein Vorder- und Rückteil 18, 19 miteinander verbunden sind, während ein nicht gezeigtes Oberteil 20 zum Abschließen der Speichervorrichtung nach oben noch zu montieren wäre. In der dargestellten Ausführungsform sind Antrieb 4, Steuereinrichtung 16 und Sicherheitskupplung 10 innerhalb des Gehäuses 6 angeordnet und in der dargestellten Außenansicht nicht erkennbar. Das Kabel 1 ist durch die Kabelaustrittsöffnung 7 aus dem Gehäuse 6 geführt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Ladekabel
- 2
- erste Rollen
- 3
- zweite Rollen
- 4
- Antrieb
- 5
- Verbindungsgerade
- 6
- Gehäuse
- 7
- Kabelaustrittsöffnung
- 8
- Federmechanismus
- 9
- erste Drehachse
- 9'
- zweite Drehachse
- 10
- Rutschkupplung
- 11
- Bürsten
- 12
- Hallsensor
- 13
- erste Achse
- 13'
- zweite Achse
- 14
- Schneckenrad
- 15
- Schlitz
- 16
- Steuereinrichtung
- 17
- Motor
- 18
- Vorderteil
- 19
- Rückteil
- 20
- Oberteil
- 21
- Wickelfeder
- 22
- Federstempel
- 23
- Stromversorgung
- 24
- erstes Ende
- 25
- zweites Ende
- 26
- Führung
- 27
- Säulenboden
- 28
- Bewegungsrichtung
- 29
- Antriebsrolle
- 30
- Stege
- 31
- Führungsplatte
