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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Halten eines Gegenstands, insbesondere eines Getränkebehälters, sowie ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Haltevorrichtung.
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Zur Aufnahme von Gegenständen, wie beispielsweise Getränkebechern, Getränkeflaschen oder dergleichen, ist in Kraftfahrzeug eine Vielzahl von Ablagen vorgesehen. Diese können die abgelegten Gegenstände jedoch nicht immer zuverlässig halten. Vielmehr können beim Beschleunigen, beim Abbremsen oder bei einer Kurvenfahrt die Gegenstände aus der Ablage fallen und entweder selbst beschädigt werden oder zu Beschädigungen innerhalb des Kraftfahrzeugs führen. So kann bspw. bei einem unverschlossenen Getränkebehälter aufgrund einer im Fahrbetrieb einwirkenden Beschleunigungskraft das Getränk zumindest teilweise aus dem Behälter schwappen und zu Verunreinigungen im Fahrzeug führen, oder, bei heißen Flüssigkeiten, sogar ein Verletzungsrisiko darstellen.
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Um Beschädigungen oder gar Verletzungen zu vermeiden, ist es bekannt, Haltevorrichtungen vorzusehen, die die Lage eines gehaltenen Gegenstandes an die einwirkenden Beschleunigungskräfte anpassen. Beispielsweise beschreibt die
EP 214 457 B1 einen frei schwingenden Getränkehalter, der sich selbsttätig der Kurven- oder Beschleunigungssituation in einem Kraftfahrzeug anpassen soll. Bei derartigen passiven Haltevorrichtungen kann jedoch nicht garantiert werden, dass die Lageanpassung gerade bei plötzlichen Beschleunigungen schnell genug erfolgt, um z.B. ein Austreten der in dem gehaltenen Gegenstand enthaltenen Flüssigkeit zu vermeiden.
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Alternativ ist es bekannt, Getränkehalter mit aktiver Lageanpassung vorzusehen. Beispielsweise beschreibt die
DE 10 2007 012 643 A1 einen kardanisch gelagerten Getränkehalter, in dem die Lage eines gehaltenen Behälters durch aktive Stellmittel angepasst werden kann. Bei derartigen aktiven Systemen sind in der Regel jedoch aufwändige Aktuatoren notwendig, die sowohl teuer als auch wartungsintensiv sind.
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Die
DE 20 2017 100 730 U1 beschreibt einen Getränkebehälterhalter, umfassend: eine Getränkebehälteraufnahme, einen die Aufnahme umgebenden und mit dieser verbundenen kardanischen Aufhängungssatz, der, um eine Position der Aufnahme in Reaktion auf eine äußeren Kraft zu korrigieren, eine äußere, eine mittlere und eine innere kardanische Aufhängung umfasst, und eine innere Abdeckung, die sich von der inneren kardanischen Aufhängung erstreckt und eine erste Position, die sich zumindest über einen Teil der mittleren kardanischen Aufhängung erstreckt, und eine zweite Position, die mit der mittleren kardanischen Aufhängung in Kontakt steht, um die äußere Kraft zu hemmen, aufweist.
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In der
DE 39 29 430 A1 ist eine Vorrichtung zum Abstellen von Getränkebehältern beschrieben, bei der in einem seitlichen Abschlussring, auf dessen Oberseite, kugelförmige Einlässe zur klinkenartigen Aufnahme von drehbaren Arretierriegeln angeordnet sind, wobei sich im Luftraum zur Dämpfung der Behälteraufnahme eine viskose Flüssigkeit oder ein elastomerer Werkstoff befindet.
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Aus der
DE 10 2012 013 972 A1 ist eine Haltevorrichtung mit Klemmfunktion für darin eingeführte Gegenstände bekannt, wobei die Haltevorrichtung einen Grundkörper und zumindest eine darin angeordnete und in Richtung einer Oberfläche des Grundkörpers geöffnete Vertiefung mit einer Mantelfläche aufweist, und an der Mantelfläche der Vertiefung zumindest eine formveränderbare elektroaktive Polymer-Aktoreinheit angeordnet ist, die dazu ausgebildet ist, sich in einem Benutzungszustand durch Verformung zumindest teilweise in Richtung einer Längsachse der Vertiefung nach innen zu erstrecken.
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Gemäß der
DE 10 2008 021 679 A1 umfasst eine Vorrichtung ein aktives Material. Eine Aktivierung des aktiven Materials bewirkt eine Verformung innerhalb der Vorrichtung, um sich einem Gegenstand anzupassen und/oder diesen festzuhalten, ohne in den Gegenstand unter einer Fläche des Gegenstands einzugreifen. Alternativ bewirkt ein Kontakt mit einem Gegenstand eine Verformung innerhalb der Vorrichtung, um sich dem Gegenstand anzupassen und/oder diesen festzuhalten. In einer noch weiteren Ausführungsform kann ein Objekthalter umfassen: eine Vertiefung, einen Deckel, der über der Vertiefung angeordnet ist, und einen Schalter, der ausgebildet ist, um zu bewirken, dass das aktive Material eine verformte Form in der Vertiefung beibehält. Der Deckel umfasst ein aktives Material. Das aktive Material ist ausgebildet, um sich in die Vertiefung hinein zu verformen, wenn es mit einem Gegenstand in Kontakt gelangt.
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Die
DE 10 2008 026 819 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Halten eines Trinkbehälters in einem Fahrzeuginnenraum mit einer Aufnahmevorrichtung und einer Neigungsausgleichsvorrichtung für den Trinkbehälter, wobei die Neigungsausgleichsvorrichtung in der Grundposition senkrecht zu einer Schwereachse der Aufnahmevorrichtung und seitlich vom Randbereich eines in die Aufnahmevorrichtung eingesetzten Trinkbehälters angeordnet ist. Die Neigungsausgleichsvorrichtung kann zudem mit einem magneto-rheologischen Dämpfungs- oder Steuerungssystem gekoppelt sein das von Neigungssensoren gesteuert wird.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Haltevorrichtung bereitzustellen, die auf einfache und kostengünstige Weise eine sichere und zuverlässige Halterung von Gegenständen, insbesondere Getränkebehältern, ermöglicht. Es ist ferner Aufgabe der vorliegenden Erfindung einen Kraftfahrzeug mit einer solchen Haltevorrichtung anzugeben.
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Diese Aufgabe wird durch eine Haltevorrichtung für ein Kraftfahrzeug zum Halten eines Gegenstands, insbesondere eines Getränkebehälters, mit zumindest einem Haltemittel, das mindestens ein aktives Material umfasst, das zur Ausrichtung des Gegenstandes in Abhängigkeit von zumindest einer auf den Gegenstand wirkenden Kraft, insbesondere bestimmt durch ein Beschleunigen, ein Abbremsen und/oder eine Kurvenfahrt des Kraftfahrzeugs, ansteuerbar ist, gelöst. Das zumindest eine Haltemittel ist dabei in einem Aufnahmeraum aufgenommen oder angeordnet, in welchen der Gegenstand zumindest teilweise einsetzbar ist, und die Konfiguration des Haltemittels ist veränderbar. Durch Anlegen eines Stroms und/oder durch Aufheizen ist die Konfiguration von einer Materialeigenschaft, insbesondere einer Länge, des mindestens einen aktiven Materials bestimmt. Alternativ oder zusätzlich ist durch Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes die Konfiguration von einer Materialeigenschaft, insbesondere der Viskosität, des mindestens einen aktiven Material bestimmt.
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Unter aktiven Materialien sind dabei Materialien zu verstehen, deren innere physikalische Eigenschaften durch Einwirkung äußerer Einflüsse geändert werden können, sodass beispielsweise durch Anlegen eines elektrischen oder magnetischen Feldes eine Krafteinwirkung auf den Gegenstand ausgelöst werden kann. Auf diese Weise wird ein besonders einfach gestaltetes Haltemittel geschaffen, welches ohne aufwändige mechanische oder elektrische Komponenten auskommt und daher besonders kostengünstig und wenig wartungsanfällig ist.
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Bevorzugt ist erfindungsgemäß, dass das aktive Material eine Formgedächtnislegierung und/oder eine magnetorheologische Flüssigkeit und/oder eine elektrorheologische Flüssigkeit und/oder ein elektroaktives Polymer und/oder ein elektroaktives Gel umfasst.
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Durch die genannten Materialien kann die gewünschte Kraftausübung auf den Gegenstand erzielt werden, so dass die Anpassung dessen Lage an einwirkende Beschleunigungskräfte sowohl besonders schnell, als auch besonders kontrolliert erfolgen kann.
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Das zumindest eine Haltemittel kann einen Aktuator zum Bewegen des Haltemittels und/oder des gehaltenen Gegenstandes umfassten
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Hierbei kann es sich beispielsweise um einen Draht aus einer Formgedächtnislegierung oder dergleichen handeln, durch welchen das Haltemittel und somit der gehaltene Gegenstand in die gewünschte Lage bewegt werden kann.
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Bei einer Ausführungsform der Erfindung ist das zumindest eine Haltemittel in einem Aufnahmeraum aufgenommen, in welchen der Gegenstand einsetzbar ist, wobei das Haltemittel durch Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Felds von einer Ruhekonfiguration in eine Haltekonfiguration bringbar ist, wobei sich zumindest eine innere Materialeigenschaft, insbesondere eine Viskosität, des Haltemittels zwischen der Ruhekonfiguration und der Haltekonfiguration unterscheidet. Diese Ausführungsform stellt eine Kombination aus aktiver und passiver Lagekorrektur des gehaltenen Gegenstandes dar. Beispielsweise wird hier ein Getränkebehälter in einen Aufnahmeraum eingesetzt, der mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit gefüllt ist. In der Haltekonfiguration ist die magnetorheologische Flüssigkeit verhärtet, so dass der aufgenommene Gegenstand zuverlässig gehalten wird. Wirkt nun eine Beschleunigungskraft auf den gehaltenen Gegenstand ein, so kann durch Anlegen des äußeren Feldes die Viskosität der magnetorhelogischen Flüssigkeit geändert werden, so dass sich der Gegenstand innerhalb der Flüssigkeit bewegen kann. Hierdurch gleicht der Gegenstand selbsttätig seine Lage aus, sodass keine aufgenommene Flüssigkeit austreten kann.
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Ferner kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die Haltevorrichtung eine Temperiereinheit umfasst, welche dazu ausgelegt ist, den zumindest einen Gegenstand in Abhängigkeit von zumindest einem Steuersignal zu beheizen und/oder zu kühlen, vorzugsweise zum KonstantHalten einer Temperatur des Gegenstands oder eines Teils davon.
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Die Haltevorrichtung wirkt demnach gleichzeitig als Temperiervorrichtung, welche beispielsweise einen gehaltenen Getränkebehälter auf einer vorgegebenen Soll-Temperatur halten kann. Damit entfällt die Notwendigkeit, separate Vorrichtung zum Beheizen oder Kühlen des Gegenstands vorzusehen, so dass besonders wenig Bauraum benötigt wird.
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Ferner können erfindungsgemäße Haltevorrichtungen gekennzeichnet sein durch einen Energiespeicher und/oder eine Ladeeinheit, wobei vorzugsweise die Ladeeinheit dazu ausgelegt ist, den Energiespeicher aufzuladen.
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Hierdurch kann der Ladezustand von elektronischen Geräten, wie bspw. Mobiltelefonen, die in der Haltevorrichtung Gegenstände gehalten sind, überwacht werden, so dass hierfür keine separaten Geräte notwendig sind.
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Erfindungsgemäße Haltevorrichtungen umfassen vorzugsweise eine Steuereinheit zum Ansteuern des zumindest einen Haltemittels, des Aktuators, der Temperiereinheit, des Energiespeichers und/oder der Ladeeinheit, insbesondere über eine Stromversorgung und/oder einen Elektromagneten und/oder mittels zumindest eines Steuersignals.
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Hierdurch wird z. B. ein aktiver Ausgleich einwirkender Beschleunigungskräfte ermöglicht.
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Die Steuereinheit kann dazu ausgelegt sein Signale von zumindest einem, insbesondere externen und/oder von dem Kraftfahrzeug bereitgestellten, Sensor zu empfangen, wobei vorzugsweise der zumindest eine Sensor einen Beschleunigungssensor, einen Neigungssensoren, einen Gyrosensor, einen Gleichgewichtssensor, einen Lagesensor, einen Ladezustandsensor und/oder einen Temperatursensor umfasst und/oder zum Ermitteln zumindest eines Werts des Kraftfahrzeuges und/oder des Gegenstands ausgelegt ist.
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Hierdurch wird es ermöglicht, die Lage des gehaltenen Gegenstandes in Abhängigkeit von z. B. tatsächlich auftretenden Beschleunigungskräften, beziehungsweise auch von einer tatsächlich vorhandenen Lage des Kraftfahrzeugs zuverlässig anzupassen.
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Ferner kann die Steuereinheit dazu ausgelegt sein, Signale betreffend einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, insbesondere bestimmt durch eine Pedalstellung und/oder einer Lenkradstellung, und/oder betreffend eine Fahrbahn, insbesondere bestimmt durch eine Navigationssystem, und/oder betreffend eine Verkehrssituation, insbesondere bestimmt durch Verkehrsfunk, und/oder betreffend einer inneren Zustandsgröße einen gehaltenen Gegenstands zu empfangen.
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Auf diese Weise können auftretende Beschleunigungen auch vorhergesagt werden, da bspw. zwischen einer Änderung einer Pedalstellung oder einer Lenkradstellung und der tatsächlichen resultierenden Beschleunigung immer eine gewisse Zeitverzögerung vorliegt. Die Lageanpassung des gehaltenen Gegenstandes ist auf diese Weise also vorausschauend möglich, so dass einwirkende Kräfte besonders gut abgefangen werden können.
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Die Steuereinheit kann beliebig komplexe Signalverarbeitungsmittel umfassen, die beispielsweise aus Änderungen der Lenkradstellung zu erwartende Beschleunigungen vorhersagt und damit Signale generiert, die für die notwendige Lageanpassung sorgen.
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Eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung kann ferner gekennzeichnet sein durch eine Anzeigeeinheit, welche dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Steuersignal eine Information betreffend den Fahrzustand des Kraftfahrzeugs, die Fahrbahn, die Verkehrsituation und/oder die zumindest eine innere Zustandsgröße des zumindest einen Gegenstands anzuzeigen, vorzugsweise über eine Beleuchtung, eine alphanumerische Anzeigen, Verlaufsbalken und/oder Diagramme.
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Weiterhin kann eine erfindungsgemäße Haltevorrichtung gekennzeichnet sein durch eine Kommunikationseinheit, insbesondere eine Bluetooth-Kommunikationseinheit.
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Bevorzugt ist erfindungsgemäß auch, dass der Energiespeicher und/oder die Ladeeinheit mit dem Haltemittel, dem Aktuator, der Temperiereinheit, der Anzeigeeinheit und/oder der Kommunikationseinheit verbunden ist.
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Die Erfindung betrifft ferner einen Kraftfahrzeug mit einer Haltevorrichtung der beschriebenen Art.
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Schließlich wird erfindungsgemäß noch vorgeschlagen, dass die Kommunikationseinrichtung mit einer Kontrolleinheit des Kraftfahrzeugs Daten austauscht, wobei die Kontrolleinheit vorzugsweise von einem Steuerungs- oder Unterhaltungssystem des Kraftfahrzeugs umfasst ist.
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Die oben erläuterten Vorteile zu der erfindungsgemäßen Haltevorrichtung kommen auch bei einem erfindungsgemäßen Kraftfahrzeug zum Tragen.
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Im Folgenden werden die Erfindung und ihre Ausführungsformen anhand der Zeichnung näher erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung in einem beschleunigungsfreien Zustand;
- 2 die Haltevorrichtung gemäß 1 während einer Beschleunigung;
- 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit einer elektro- oder magnetorheologischen Flüssigkeit in beschleunigungsfreien Zustand; und
- 4 die Haltevorrichtung gemäß 3 während einer Beschleunigung.
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Die Figuren zeigen zwei unterschiedliche erfindungsgemäße Haltevorrichtungen jeweils zum Halten zumindest eines Gegenstands, insbesondere eines Getränkebehälters, und zwar zum Einsatz in einem Kraftfahrzeug.
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In der in 1 gezeigten, im Ganzen mit 10 bezeichneten Haltevorrichtung ist ein Getränkebecher 12 in einem Aufnahmeraum 14 aufgenommen. Der Getränkebecher 12 wird dabei durch Haltemittel 16 im Aufnahmeraum 14 gehalten. Die Haltemittel 16 umfassen jeweils aktive Materialien, beispielsweise Formgedächtnismetalle, elektroaktive Polymere oder dergleichen. Eine Stromversorgung 18 ist zum Bestromen der aktiven Materialien der Haltemittel 16 vorgesehen und wird selbst von einer Steuereinheit 20 kontrolliert.
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Empfängt die Steuereinheit 20 von zumindest einem Sensor 22 ein Signal, welches eine Beschleunigung des Kraftfahrzeugs, in dem die Haltevorrichtung 10 angebracht ist, anzeigt, so wird über die Steuereinheit 20 ein Steuersignal für die Stromversorgung 18 der Haltemittel 16 erzeugt. Beispielsweise können diese dann durch Widerstandsheizung erwärmt werden, wodurch sich die Länge der enthaltenen aktiven Materialien, beispielsweise der Formgedächtnislegierung, verändert. Hierdurch wird, wie in 2 gezeigt, die Lage des Getränkebechers 12 an die einwirkende Beschleunigung angepasst, so dass keine Flüssigkeit aus dem Getränkebecher 12 austreten kann.
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Bei den Sensoren 22 kann es sich beispielsweise um Beschleunigungssensoren, Neigungssensoren, Gyroskope (Gyrosensoren), Gleichgewichtssensoren, Kombinationen davon oder dergleichen handeln. Die Steuereinheit 20 kann ferner Signale betreffend einen Fahrzustand des Kraftfahrzeugs empfangen, beispielsweise betreffend die Lenkrad- oder Pedalstellung. Aus Veränderungen der Lenkrad- oder Pedalstellung können kurzfristig zu erwartende Beschleunigungskräfte vorhergesagt werden, sodass eine vorausschauende Anpassung der Lage des Getränkebehälters 12 möglich wird.
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In den 3 und 4 ist eine alternative Ausführungsform gezeigt. Hier ist das Haltemittel 16 als magnetorheologische oder elektrorheologische Flüssigkeit ausgebildet, die den Aufnahmeraum 14 füllt.
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Der Getränkebecher 12 wird in diese Flüssigkeit eingesetzt, die dann durch Anlegen eines externen Feldes, beispielsweise durch Elektromagneten 24, verhärtet wird.
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Wird von den Sensoren 22 eine einwirkende oder bevorstehende Beschleunigung detektiert, so wird über das Steuergerät 20 eine Aktivierung der Elektromagneten 24, beziehungsweise auch eine Deaktivierung der Elektromagneten 24 durchgeführt. Die im Aufnahmeraum 14 enthaltene aktive Flüssigkeit geht als Reaktion in einen fließfähigeren Zustand über, in dem sich der Getränkebecher 12 innerhalb des Aufnahmeraums 14 bewegen kann.
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Wie in 4 gezeigt, kann sich der Getränkebecher 12 bei einwirkenden Beschleunigungen innerhalb der Flüssigkeit des Haltemittels 16 im Aufnahmeraum 14 selbsttätig neu orientieren, so dass einwirkende Beschleunigungskräfte kompensiert werden. So lang eine konstante Beschleunigung vorliegt, kann nun die Flüssigkeit des Haltemittels 16 wieder verhärtet werden, so dass der Becher 12 stabil gehalten bleibt. Bei einer weiteren Änderung der Beschleunigung wird die Flüssigkeit des Haltemittels 16 wieder verflüssigt, so dass eine erneute Lageanpassung stattfinden kann. Eine solche Ausführung kommt mit besonders wenig mechanischen Elementen aus und ist daher besonders wartungsarm.
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Insgesamt wird so eine Haltevorrichtung 10 für einen Getränkebecher 12 geschaffen, die den Getränkebecher 12 besonders stabil halten kann, dabei jedoch kostengünstig und wartungsarm ist.
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Die in der voranstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Haltevorrichtung
- 12
- Getränkebecher
- 14
- Aufnahmeraum
- 16
- Haltemittel
- 18
- Stromversorgung
- 20
- Steuereinheit
- 22
- Sensor
- 24
- Elektromagnet
