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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung mit Klemmfunktion, um Gegenstände darin zu halten, und ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Haltevorrichtung.
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In Kraftfahrzeugen werden Halterungen in verschiedenen Ausgestaltungen benötigt, um Gegenstände zu halten; so auch Getränkedosen, Becher und andere Getränkebehälter. Für Getränkebehälter sind Halter bekannt, die oft als eine zylindrische Vertiefung in einem Grundkörper ausgebildet sind; und eignen sich deshalb nur bedingt für Gegenstände, deren Abmessungen kleiner sind als die Abmessungen der Vertiefung. Der Grundkörper befindet sich häufig als Teil der Mittelkonsole im Kraftfahrzeug.
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Um Gegenstände mit kleineren Abmessungen als die der Vertiefung wirksam zu sichern, ist es daher notwendig, in der Vertiefung eine Vorrichtung anzuordnen, die den entstehenden Spalt zwischen Gegenstand und Vertiefung ausgleicht und den Gegenstand beispielsweise in der Vertiefung einklemmt.
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Aus dem Stand der Technik sind Getränkehalter mit Durchmesserausgleich bekannt, die mittels unterschiedlicher Prinzipien funktionieren.
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So ist der Einsatz von Adapterringen, deren Innendurchmesser in etwa dem Außendurchmesser des Getränkebehälters entspricht und deren Außendurchmesser in etwa dem Innenddurchmesser der Vertiefung entspricht, bekannt. Um eine große Bandbreite an Getränkebehältern mit verschiedenen Durchmessern mit einem derartigen Getränkehalter sichern zu können, muss allerdings stets eine große Anzahl von Adapterringen mitgeführt werden.
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Es können auch mehrere federnde Nocken in der Mantelfläche der Vertiefung eines Getränkehalters angebracht werden. Die Nocken sind hierbei etwa mit einem Material beschichtet oder bestehen aus einem Material, das in Reibpaarung mit dem Getränkebehälter einen hohen Haftreibungsbeiwert aufweist. Die Nocken sind in der Mantelfläche versenkbar und werden etwa durch eine Feder an einen in die Vertiefung eingeführten Getränkebehälter angepresst, wodurch dieser eingeklemmt wird. Der Durchmesserbereich ist allerdings begrenzt, da die Höhe der Mantelfläche der Vertiefung gleichzeitig die maximale Auslenkung der Nocken in Richtung Vertiefungsmitte begrenzt.
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Ferner ist es bekannt, Getränkebehälter in einem Getränkehalter zu sichern, indem in der Vertiefung eine Vielzahl radial benachbart verlaufender Lamellen angebracht sind. Letztere verlaufen hierbei von einem Durchmesser, der kleiner ist als der Innendurchmesser der Vertiefung, radial bis zum Innendurchmesser der Vertiefung. Wird ein Getränkebehälter eingeführt, klappen die Lamellen seitlich weg und üben eine Rückstellkraft auf den Getränkebehälter aus. Die Lamellen können hierbei vorteilhaft aus einem Material bestehen, das in Reibpaarung mit dem Getränkebehälter einen hohen Haftreibungsbeiwert aufweist, beispielsweise einem Elastomer. Die von den Lamellen auf den Getränkebehälter ausgeübte Kraft ist hierbei durch deren Elastitizitätsmodul und die vom Benutzer aufbringbare Handkraft begrenzt.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Haltevorrichtung zur Nutzung im Kraftfahrzeug zu schaffen, die es ermöglicht, dass Gegenstände mit unterschiedlichen Geometrien und Durchmessern sicher und auf Wunsch gehalten werden.
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Diese Aufgabe wird durch eine Haltevorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen der Vorrichtung sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Darüber hinaus ergibt sich die Aufgabe ein Kraftfahrzeug zu schaffen, das es ermöglicht Gegenstände wie Getränkebehälter mit verbesserter Sicherheit zu transportieren.
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Diese Aufgabe wird durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen ausgeführt.
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Eine erste Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit Klemmfunktion für darin eingeführte Gegenstände weist einen Grundkörper und zumindest eine darin angeordnete und in Richtung einer Oberfläche des Grundkörpers geöffnete Vertiefung auf. An der Mantelfläche der Vertiefung ist zumindest eine elektroaktive formveränderbare Polymer-Aktoreinheit angeordnet, die sich in einem Benutzungszustand zumindest teilweise in Richtung einer Längsachse der Vertiefung nach innen erstreckt. „Benutzungszustand” ist dabei der Zustand, indem ein zu haltender Gegenstand in der Haltevorrichtung gehalten wird.
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Es ist möglich, dass die elektroaktive formveränderbare Polymer-Aktoreinheit in die Mantelfläche eingebettet ist oder darauf vorliegt. Elektroaktive Polymer-Aktoreinheiten an sich sind dem Fachmann bekannt; sie bestehen aus einem elektroaktiven Polymer, das unter Zufuhr von Energie seine Form ändert.
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Unter „Gegenständen” werden hierin etwa Getränkebehälter, wie Dosen, Flaschen oder Becher, sowie andere im Wesentlichen zylindrische Objekte verstanden, die in die Vertiefung hineingeführt oder -gesteckt werden können. Es sind auch andere als zylindrische Objekte denkbar, solange sie in die Vertiefung hineinpassen und eine Form haben, die Spiel aufweist gegenüber der Form der Vertiefung, das durch die aktivierte(n) Polymer-Aktoreinheit(en) ausgleichbar ist, so dass der Gegenstand in der Vertiefung sicher gehalten wird.
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Die Verwendung einer formveränderbaren elektroaktiven Polymer-Aktoreinheit anstelle eines mechanischen Systems zum Durchmesserausgleich weist den Vorteil eines geringen Gewichts auf, bedingt durch das Fehlen mechanischer Teile wie Gelenke, Lager o. ä. Vorteilhaft benötigt die in die Mantelfläche der Haltevorrichtung integrierte oder darauf aufgesetzte, formveränderbare elektroaktive Polymer-Aktoreinheit darüber hinaus keinen zusätzlichen Bauraum und ermöglicht daher platzsparende Haltevorrichtungen. Ferner wird auch der Halt des Gegenstands in der Haltevorrichtung verbessert, da die mittels der formveränderbaren elektroaktiven Polymer-Aktoreinheit erzeugbaren Kräfte größer sind als etwa die von Lamellen erzeugbaren Kräfte.
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Um die formveränderbare elektroaktive Polymer-Aktoreinheit mit Energie zu versorgen, kann diese daher in einer zweiten Ausführungsform einen Energieversorgungsanschluss aufweisen, der mit einer Energiequelle verbunden werden kann. Bei dem Energieversorgungsanschluss handelt es sich etwa um einen elektrischen Anschluss, der mit einer elektrischen Energiequelle verbindbar ist. Die Verwendung von elektrischer Energie ist vorteilhaft, da bereits geringe elektrische Leitungsdurchmesser zur Bereitstellung der benötigten Energiemenge ausreichen, was diese besonders platzsparend macht, und beispielsweise im Gegensatz zu hydraulischen oder pneumatischen Systemen keine Probleme mit Leckagen auftreten können.
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Gemäß einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung kann die formveränderbare elektroaktive Polymer-Aktoreinheit als mehrere Polymer-Aktoreinheit-Elemente vorliegen, die beispielsweise eine streifenförmige, ellipsenförmige oder kreisförmige Querschnittsfläche aufweisen. Die Polymer-Aktoreinheit-Elemente können innenumfänglich an der Mantelfläche der Vertiefung angeordnet sein. Um gleichmäßig Kraft auf den zu haltenden Gegenstand aufzubringen, liegen diese bevorzugt in gleichem Winkelabstand zueinander vor; dies erlaubt eine relativ zur Mantelfläche konzentrische Klemmung des Gegenstandes.
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Die Verwendung mehrerer vergleichsweise kleiner Polymer-Aktoreinheit-Elementen anstelle eines großen, das die komplette Mantelfläche bedeckt, kann aus Materialkostengründen vorteilhaft sein.
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Darüber hinaus kann in einer weiteren Ausführungsform die formveränderbare elektroaktive Polymer-Aktoreinheit als ein Ring oder mehrere Ringe innenumfänglich an der Mantelfläche der Vertiefung angeordnet sein. Demnach ist es möglich, dass mehrere Ringe etwa in unterschiedlichen Höhen an der Mantelfläche der Vertiefung vorliegen, was eine zuverlässige Klemmung des Gegenstandes und eine gleichzeitige Limitierung des auf den Gegenstand ausgeübten Drucks ermöglicht.
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Die im Grundkörper der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung vorliegende Vertiefung kann als Zylinder oder Kegelstumpf geformt sein.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeugs weist mindestens eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung auf. Die Haltevorrichtung kann im Kraftfahrzeug bevorzugt an all jenen Orten angeordnet sein, die für die Insassen besonders gut zu erreichen sind, etwa in der Mittelkonsole, neben den Kraftfahrzeug-Sitzen oder in der Türverkleidung.
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Das Kraftfahrzeug hat ferner eine Energiequelle wie das Bordspannungsnetz, die mit dem Energieversorgungsanschluss der formveränderbaren elektroaktiven Polymer-Aktoreinheit verbunden sein kann, um dadurch die für die Formveränderung der formveränderbaren elektroaktiven Polymer-Aktoreinheit notwendige Energie bereitzustellen. Ein Bordspannungsnetz ist üblicher Weise in jedem Kraftfahrzeug vorhanden und kann eine für die Formveränderung hinreichende Energiemenge über einen hinreichenden Zeitraum bereitstellen.
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Des Weiteren kann ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug eine Schaltvorrichtung zur Aktivierung der formveränderbaren elektroaktiven Polymer-Aktoreinheit aufweisen, also um die Haltevorrichtung in den Benutzungszustand zu überführen. Eine derartige Schaltvorrichtung kann etwa ein manuell zu betätigender Schalter, ein mechanischer Schalter am Boden der Vertiefung der Haltevorrichtung, ein berührungsloser Näherungssensor, der in der Vertiefung der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung vorliegt, oder ein Berührungssensor am Boden der Vertiefung der Haltevorrichtung sein. Die Verwendung eines berührungslosen Näherungssensors ist besonders vorteilhaft, da dieser nicht verschleißt und die Haltevorrichtung ohne Benutzerinteraktion allein durch das Einführen des Gegenstands in die Vertiefung aktiviert werden kann. Der Gegenstand kann jedoch auch aus der Haltevorrichtung entnommen werden, sofern sich diese in einem aktivierten Zustand befindet, da die Klemmkraft so dimensioniert werden kann, dass übliche Handkräfte zum Entnehmen ausreichen.
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Diese und weitere Vorteile werden durch die nachfolgende Beschreibung unter Bezug auf die begleitende Figur dargelegt. Der Bezug auf die Figur in der Beschreibung dient dem erleichterten Verständnis des Gegenstands. Sie zeigt eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung.
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In 1 sind perspektivisch zwei erfindungsgemäße Haltevorrichtungen 1 in einer Ausführungsform dargestellt: Es sind zwei zylindrische Vertiefungen 3 in einem Grundkörper 2 angeordnet, wobei die Vertiefungen 3 zur Oberfläche des Grundkörpers hin geöffnet sind. In diese Vertiefungen 3 sind Gegenstände, etwa Getränkebehälter, einführbar. In beiden Vertiefungen 3 liegt eine Mehrzahl von streifenförmigen Polymer-Aktoreinheit-Elementen 4 vor, die auf der Mantelfläche 3' der Vertiefung 3 in Längsrichtung und in etwa gleichen Winkelabständen zueinander angeordnet sind. Die streifenförmigen Polymer-Aktoreinheit-Elemente 4 sind dazu ausgebildet, sich in einem Benutzungszustand in Richtung einer Längsachse der Vertiefung 3 nach innen zu verformen.
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Die Polymer-Aktoreinheit-Elemente 4 können dabei auch streifenförmig, ellipsenförmig, oder kreisförmig oder anders geformt am Innenumfang der Mantelfläche, bevorzugt in gleichem Winkelabstand zueinander, angeordnet sein. Die Polymer-Aktoreinheit 4 kann auch als ein Ring oder mehrere Ringe innenumfänglich an der Mantelfläche 3' der Vertiefung 3 angeordnet sein.
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Die Haltevorrichtungen können einen Benutzungszustand und einen Nicht-Benutzungszustand einnehmen, wie 1 zeigt: Die untere Haltevorrichtung 1 liegt dabei in einem Nicht-Benutzungszustand und die obere Haltevorrichtung 1 in einem Benutzungszustand mit eingeführtem Getränkebehälter 10 vor. Der Benutzungs- und der Nicht-Benutzungszustand unterscheiden sich darin, dass die hier streifenförmig ausgebildeten Polymer-Aktoreinheit-Elemente 4 im Benutzungszustand in Richtung einer Längsachse der Vertiefung 3 nach innen verformt sind, wodurch, wie an der oberen Haltevorrichtung 1 ersichtlich, der Getränkebehälter 10 in der Vertiefung 3 eingeklemmt wird.
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Figurativ nicht dargestellt ist, dass eine Schaltvorrichtung zum automatischen Aktivieren der Haltevorrichtung 1, etwa als ein berührungsloser Näherungssensor, am Boden 5 der Vertiefung 3 vorliegen kann, was den Vorteil bietet, dass die Haltevorrichtung 1 sehr komfortabel, d. h. ohne ein Schaltelement manuell betätigen zu müssen, aktiviert werden kann.
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Ebenfalls nicht in der Figur dargestellt ist, dass der Grundkörper 2 in einem Kraftfahrzeug angeordnet werden kann, was beispielsweise an Orten, die besonders ergonomisch zugänglich sind, wie der Mittelkonsole oder dem Handschuhfach möglich ist.
