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Die Erfindung betrifft eine Steckeraufnahme und eine Ladestation mit einer solchen.
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Ladestationen finden regelmäßig Anwendung zum Laden eines Elektrofahrzeugs. Ein solches weist zur Fortbewegung einen elektrischen Antrieb auf, welcher aus einer Batterie, welche ebenfalls ein Teil des Elektrofahrzeugs ist, mit elektrischer Energie versorgt wird. Zum Laden der Batterie wird diese mit der Ladestation verbunden. Typischerweise weist die Ladestation hierzu ein Ladekabel auf, an welchem endseitig ein Ladestecker angebracht ist. Dieser ist in eine komplementäre Ladebuchse am Elektrofahrzeug einsteckbar.
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In ungenutztem Zustand, d.h. bei nicht angeschlossenem Elektrofahrzeug, ergibt sich das Problem, dass der Ladestecker grundsätzlich verstaut werden muss und auch diversen Umwelteinflüsse ausgesetzt ist, beispielsweise Regen und Staub.
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In der
CN 108 501 763 A ist eine Ladesäule gezeigt, mit einer Platte, welche eine Ausnehmung aufweist. In diese ist ein Ladekabel mit einem Ladestecker einhängbar, sodass der Ladestecker auf der Platte aufsitzt und nicht herunterfällt. Zusätzlich ist als Regenschutz eine Haube vorhanden, welche den Ladestecker in eingesetztem Zustand überdeckt. Die Haube ist um eine Querachse drehbar, um den Ladestecker aus der Ausnehmung entnehmen zu können.
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In der
CN 207 449 638 U ist eine Ladesäule gezeigt, welche eine Kammer aufweist, in welcher ein Ladekabel mit einem Ladestecker untergebracht ist, sodass diese vor Regen geschützt sind. Zur Halterung des Ladesteckers ist in der Kammer eine Buchse angeordnet. Die Buchse ist derart ausgerichtet, dass der Ladestecker nach schräg unten hin abgezogen werden kann.
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In der
CN 107 054 152 A ist eine Ladesäule gezeigt, an welcher seitlich und außenseitig ein Ladekabel mit einem Ladestecker positioniert ist.
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Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe, einen Ladestecker vor Umwelteinflüssen zu schützen. Weiter soll der Ladestecker dabei insbesondere möglichst gut handhabbar sein.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Steckeraufnahme mit den Merkmalen gemäß Anspruch 1 sowie durch eine Ladestation mit den Merkmalen gemäß Anspruch 12. Vorteilhafte Ausgestaltungen, Weiterbildungen und Varianten sind Gegenstand der Unteransprüche. Dabei gelten die Ausführungen zur Steckeraufnahme sinngemäß auch für die Ladestation und umgekehrt.
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Die Steckeraufnahme dient zur Aufnahme eines Ladesteckers, d.h. zu dessen Aufbewahrung, falls der Ladestecker gerade nicht verwendet wird. Die Steckeraufnahme und der Ladestecker sind vorzugsweise Teile einer Ladestation, zum Laden einer Batterie eines Elektrofahrzeugs. Hierzu weist die Ladestation ein Ladekabel auf, an welchem endseitig der Ladestecker angebracht ist. Dieser ist zum Laden aus der Steckeraufnahme entnehmbar und in eine komplementäre Ladebuchse am Elektrofahrzeug einsteckbar. Nach dem Laden ist der Ladestecker wieder in die Steckeraufnahme einsetzbar.
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Die Ladestation ist vorzugsweise ortsfest, d.h. an einem bestimmten Ort fest montiert. In einer geeigneten Ausgestaltung ist die Ladestation als Ladesäule ausgebildet oder als sogenannte Wallbox zur Montage an einer Gebäudewand oder ähnlichem, z.B. in einer Garage. Die Ladestation ist beim bestimmungsgemäßen Gebrauch an ein Stromnetz angeschlossen, über welches Energie zum Laden des Elektrofahrzeugs bereitgestellt wird. Unter einem Elektrofahrzeug wird vorliegend allgemein ein Fahrzeug mit einem elektrischen Antrieb verstanden, speziell ein Kraftfahrzeug, bevorzugt ein PKW oder LKW, mit einem elektrischen Antrieb. Der Begriff „Elektrofahrzeug“ umfasst auch Hybridfahrzeuge.
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Die Steckeraufnahme weist eine Halterung auf, eine Buchse und eine Verriegelung. Die Halterung dient einerseits zur insbesondere ortsfesten Montage der Steckeraufnahme z.B. an einem Gehäuse einer Ladestation oder an einer Wand und allgemein an einer Montagefläche. Andererseits dient die Halterung dazu, die Buchse zu haltern. Hierzu weist die Halterung in einer zweckmäßigen Ausgestaltung eine U-förmige Buchsenaufnahme auf, z.B. eine Gabel oder eine Schale, mit zwei Seitenteilen, z.B. zwei Flügeln oder zwei Armen, welche die Buchse auf gegenüberliegenden Seiten umgreifen. Die Buchse ist beispielsweise scheiben-, kugel-, quaderförmig oder dergleichen. Die Buchse weist eine Öffnung auf, zum Einstecken und Entnehmen des Ladesteckers. Die Öffnung ist durch eine Innenseite der Buchse begrenzt und in einer Steckrichtung zugänglich. Der Ladestecker wird demnach in Steckrichtung in die Öffnung eingeführt oder aus dieser entnommen. Die Öffnung ist vorzugsweise komplementär zum Ladestecker ausgebildet, sodass dieser in eingesetztem Zustand formschlüssig in der Buchse sitzt. Hierzu weist die Innenseite eine entsprechende Kontur auf, auch als Steckkontur bezeichnet, welche insbesondere ähnlich oder identisch zu der Ladebuchse am Elektrofahrzeug ausgebildet ist.
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Die Buchse ist nun derart beweglich mit der Halterung verbunden, dass die Buchse um eine Querachse herum von einer Steckposition nach unten hin in eine Ruheposition kippbar ist und umgekehrt, d.h. auch von der Ruheposition nach oben in die Steckposition kippbar ist. Die Querachse verläuft insbesondere waagerecht. Die Steckrichtung ist insbesondere senkrecht zur Querachse und wird entsprechend mit der Buchse gekippt. Die Verriegelung ist dabei derart ausgebildet, dass die Buchse beim Kippen in die Ruheposition verriegelt wird, sodass der Ladestecker in der Buchse festgehalten ist, um ein Herausfallen zu verhindern. Weiter ist die Verriegelung derart ausgebildet, dass die Buchse beim Kippen in die Steckposition entriegelt wird, sodass der Ladestecker dann entnehmbar ist. Die Steckposition dient also zum Einstecken und Entnehmen des Ladesteckers, die Ruheposition dient dagegen zu dessen Aufbewahrung.
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Ein Kerngedanke der Erfindung besteht insbesondere darin, dass die Buchse zur Aufbewahrung des Ladesteckers nach unten verkippbar ist. Unter „unten“ wird allgemein „in Richtung der Schwerkraft“ verstanden, unter „oben“ entsprechend „entgegen der Schwerkraft“, wobei jeweils auch schräge Richtungen eingeschlossen sind. In einer bevorzugten Ausgestaltung ist die Buchse in der Steckposition waagerecht orientiert, also senkrecht zur Schwerkraft, und die Steckrichtung ist demnach ebenfalls waagerecht. In der Ruheposition ist die Buchse relativ zur Steckposition insbesondere um einen Verkippwinkel von größer 0° nach unten verkippt, d.h. geneigt. Der Verkippwinkel beträgt höchstens insbesondere 90°, in welchem Fall die Steckrichtung dann senkrecht zur Schwerkraft ist. Besonders bevorzugt ist aber ein Verkippwinkel im Bereich von 30° bis 60°, insbesondere von 45°. Durch solche Verkippwinkel wird eine besonders komfortable Handhabung des Ladesteckers gewährleistet, da dieser typischerweise abgeknickt ausgebildet ist und daher einen abwinkelten Griff aufweist.
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Durch das Verkippen nach unten zeigen die Öffnung und der darin einsitzende Ladestecker somit in der Ruheposition generell nach unten, sodass ein Eindringen von Verschmutzungen wie z.B. Regen, Schmutz, Staub, Kleintieren oder ähnlichen Umweltstoffen effektiv vermieden wird, da solche Verschmutzungen überwiegend von oben herabfallen, nämlich in Richtung der Schwerkraft. Beim Kippen in die Ruheposition werden zudem jegliche Verschmutzungen, welche sich in der Steckposition und bei entnommenem Ladestecker möglicherweise in der Öffnung angesammelt haben, vorteilhaft automatisch aufgrund der Schwerkraft aus der Buchse ausgeworfen, d.h. fallen oder fließen heraus. Das Eindringen von Verschmutzungen wird weiter vorteilhaft insbesondere dadurch vermieden, dass der Ladestecker vorzugsweise formschlüssig in der Buchse einsitzt. Sofern der Ladestecker formschlüssig an der Innenseite der Buchse anliegt, ist zweckmäßigerweise in der Öffnung ein Ablaufspalt oder eine Ablaufrinne ausgebildet, um Verschmutzungen beim Kippen auszuwerfen. Insgesamt ist der Ladestecker dann besonders gut vor Umwelteinflüssen geschützt.
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In der Ruheposition hängt der Ladestecker nach unten aus der Buchse heraus. Die Verriegelung sichert nun den Ladestecker in dieser Ruheposition. Durch die Verriegelung wird dann vorteilhaft verhindert, dass der Ladestecker in der Ruheposition aus der Buchse herausfällt. Insofern mach die Verriegelung das vorteilhafte Kippen der Buchse nach unten erst auf sinnvolle Weise möglich. Beim Kippen nach unten in die Ruheposition wird die Verriegelung automatisch aktiviert und umgekehrt beim Kippen nach oben in die Steckposition automatisch deaktiviert. Die Verriegelung ist also an das Kippen gebunden, sodass die Buchse demnach durch das Kippen automatisch verriegelt oder entriegelt wird und der Ladestecker festgehalten bzw. freigegeben wird. Dadurch ist eine optimale und eindeutige Sicherung des Ladesteckers in der Buchse gewährleistet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verriegelung einen Sperrbolzen auf, welcher in der Buchse beweglich gelagert ist. Der Sperrbolzen fährt beim Kippen in die Ruheposition in die Öffnung ein, d.h. aus der Buchse heraus, greift dabei in den Ladestecker ein und verriegelt dadurch die Buchse. Vorzugsweise greift der Sperrbolzen in eine Ausnehmung, eine Durchführung oder einen Durchbruch des Ladesteckers ein. Standardgemäße Ladestecker insbesondere für Elektrofahrzeuge weisen üblicherweise bereits ein oder mehrere hierfür geeignete Ausnehmungen, Durchführungen oder Durchbrüche auf. Umgekehrt fährt der Sperrbolzen beim Kippen in die Steckposition aus der Öffnung aus, d.h. in die Buchse hinein, gibt dabei den Ladestecker frei und entriegelt dadurch die Buchse. In einer geeigneten Ausgestaltung fährt der Sperrbolzen seitlich, d.h. parallel zur Querachse ein und aus und ist hierzu in einer Seitenwand der Buchse gelagert und geführt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist der Sperrbolzen in einer Durchführung gelagert, welche sich von einer Innenseite, also ausgehend von der Öffnung in der Buchse, zu einer Außenseite der Buchse erstreckt. In dieser Durchführung ist der Sperrbolzen mittels einer Sperrfeder gelagert, welche den Sperrbolzen in Richtung der Außenseite drückt. In einer geeigneten Ausführungsform verläuft der Sperrbolzen durch die Sperrfeder hindurch und diese ist in der Durchführung einerseits zur Innenseite hin an der Buchse gelagert und andererseits zur Außenseite hin an einem Flansch des Sperrbolzens, ähnlich wie bei einem Federmechanismus eines Kugelschreibers. Um die automatische Ver- und Entriegelung beim Kippen zu realisieren ist die Halterung wie folgt speziell ausgebildet: in der Ruheposition verdeckt die Halterung die Durchführung und verhindert dadurch ein Ausfahren des Sperrbolzens; in der Steckposition gibt die Halterung dagegen die Durchführung frei, z.B. indem in die Halterung eine Ausnehmung eingebracht ist, und ermöglicht dadurch ein Ausfahren des Sperrbolzens mittels der Sperrfeder; zudem weist die Halterung eine Rampe auf, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass diese beim Kippen in die Ruheposition die Durchführung überstreicht und dadurch den Sperrbolzen entgegen der Sperrfeder, genauer entgegen einer Federkraft der Sperrfeder, zur Innenseite hin bewegt. Die Rampe stellt also zunächst außenseitig für den Sperrbolzen einen Ausweichraum bereit, welcher beim Kippen kontinuierlich verringert wird, sodass der Sperrbolzen nach innen getrieben wird. In der Ruheposition drückt dann die Sperrfeder den Sperrbolzen sozusagen von innen gegen die Halterung. Auf diese Weise ist ein insbesondere rein mechanischer und besonders einfacher aber zugleich besonders sicherer Rastmechanismus realisiert.
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Alternativ oder zusätzlich zur oben beschriebenen rein mechanischen Verriegelung ist in einer geeigneten Ausgestaltung die Verriegelung derart ausgebildet, dass der Sperrbolzen elektrisch bewegt wird. Hierzu weist die Verrieglung zusätzlich oder anstelle der Sperrfeder ein Stellglied auf, z.B. einen Elektromotor, einen Servomotor oder ein Relais, welches den Sperrbolzen je nach Position bewegt. Zweckmäßigerweise weist die Steckeraufnahme hierbei weiter einen Sensor auf, welcher eine Kippbewegung erkennt, und eine Steuereinheit, z.B. einen Mikrocontroller, welche in Reaktion auf die Kippbewegung das Stellglied entsprechend ansteuert.
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In einer zweckmäßigen Ausgestaltung ist die Verriegelung abschließbar ausgebildet, d.h. insbesondere nur mit einer bestimmten Berechtigung deaktivierbar, sodass nur bestimmte Personen den Ladestecker entnehmen und die Ladestation verwenden können. Die Verriegelung wird somit in der Ruheposition mit einem Schloss verschlossen, entweder manuell oder automatisch. In einer Variante ist der Sperrbolzen selbst das Schloss. Die Berechtigung ist z.B. ein Schlüssel für das Schloss, eine Passworteingabe oder die Eingabe eines Zahlungsmittels.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Verriegelung weiter derart ausgebildet, dass die Buchse beim Entnehmen des Ladesteckers in der Steckposition arretiert wird, um ein Verkippen in die Ruheposition zu verhindern. Durch diese Arretierung wird die Position der Buchse relativ zur Halterung fixiert. Dadurch wird verhindert, dass die Buchse nach dem Entnehmen des Ladesteckers selbstständig wieder nach unten kippt, was ein erneutes Einstecken des Ladesteckers in die Buchse erschweren würde. Insofern wird durch die zusätzliche Arretierung speziell vorzugsweise in waagerechter Richtung die Handhabung verbessert. Das Ver- und-Entriegeln ist grundsätzlich unabhängig von der Arretierung, zweckmäßigerweise wird jedoch die Arretierung genau dann gelöst, wenn der Ladestecker in die Buchse eingesteckt wird, um danach nach unten gekippt zu werden, also unmittelbar vor dem Kippen und bevor die Buchse verriegelt wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Verriegelung einen Arretierungsbolzen auf, welcher in der Buchse mittels einer Arretierungsfeder beweglich gelagert ist. Weiter weist die Halterung eine Arretierungsausnehmung auf, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass in der Steckposition der Arretierungsbolzen beim Entnehmen des Ladesteckers mittels der Arretierungsfeder in die Arretierungsausnehmung gedrückt wird, wodurch die Buchse arretiert wird.
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In einer geeigneten Ausführungsform erstreckt sich der Arretierungsbolzen parallel zur Querachse und entlang einer Durchführung in einer Seitenwand der Buchse, ähnlich wie der Sperrbolzen. Allerdings ist der Arretierungsbolzen nicht wie der Sperrbolzen in Richtung der Querachse beweglich, sondern senkrecht hierzu, insbesondere in Steckrichtung derart, dass der Arretierungsbolzen beim Einstecken des Ladesteckers durch denselben bewegt und entgegen der Arretierungsfeder aus der Arretierungsausnehmung herausgedrückt wird. Die Arretierungsfeder ist insbesondere zu einer Rückwand der Buchse hin an dieser gelagert und drückt den Arretierungsbolzen demnach entlang der Steckrichtung nach vorn, d.h. in Richtung der Öffnung und dabei seitlich der Buchse in die Arretierungsausnehmung, welche hierbei einen Anschlag für den Arretierungsbolzen bildet, zweckmäßigerweise ist der Arretierungsbolzen rechtwinklig mit einem Längsbolzen fest verbunden. Der Längsbolzen dient dann der Kopplung des Arretierungsbolzens mit der Arretierungsfeder in dem Stecker und verbessert die Führung des Arretierungsbolzens. Hierzu ist der Längsbolzen in Steckrichtung in einer Durchführung in einer Rückwand der Buchse geführt und gegen die Rückwand mittels der Arretierungsfeder gelagert. Nach vorn führt die Durchführung in die Öffnung, sodass der Längsbolzen bei entnommenem Ladestecker in die Öffnung hineinragt. Der Arretierungsbolzen erstreckt sich dann seitlich vom Längsbolzen aus zur Außenseite der Buchse. Beim Einstecken des Ladesteckers drückt dieser gegen die Arretierungsfeder auf den Längsbolzen, welcher dann den Arretierungsbolzen mitnimmt und aus der Arretierungsausnehmung herausdrückt, sodass nachfolgend eine Verkippung um die Querachse möglich ist. Dadurch ist insgesamt ein besonders einfacher, zuverlässiger und rein mechanischer Arretierungsmechanismus realisiert.
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Analog zur elektrischen Verriegelung ist alternativ oder zusätzlich zur rein mechanischen Arretierung auch eine elektrische Arretierung denkbar und geeignet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist an der Buchse ein Führungsbolzen angeordnet, welcher beim Kippen der Buchse von dieser insbesondere mitgenommen wird, d.h. insbesondere auf einer Kreisbahn um die Querachse herumgedreht wird. In einer geeigneten Ausgestaltung erstreckt sich der Führungsbolzen parallel zur Querachse und durch eine Seitenwand der Buchse. Die Halterung weist eine Führungsnut auf, zur Führung des Führungsbolzens beim Kippen der Buchse. Zweckmäßigerweise verläuft die Führungsnut kreisbogenförmig um die Querachse. Die Führungsnut weist für den Führungsbolzen zwei Anschläge auf, welche die Ruheposition und die Steckposition definieren und ein Kippen der Buchse um die Querachse begrenzen. Schlägt der Führungsbolzen an einen der Anschläge an, dann ist die Steckposition oder die Ruheposition erreicht und ein weiteres Verkippen ist nicht möglich. Die Führungsnut begrenzt somit den weiter oben bereits beschriebenen Verkippungswinkel auf einen bestimmten Winkelbereich.
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In einer besonders zweckmäßigen Ausgestaltung ist der Führungsbolzen zugleich der Arretierungsbolzen, d.h. diese sind identisch und bezeichnen dasselbe Teil, und die Arretierungsausnehmung ist ein Teil der Führungsnut. Durch diese Doppelnutzung ist eine besonders einfache mechanische Ausgestaltung mit wenigen Bauteilen realisiert, welche vorteilhaft mehrere Funktionen vereint und weiter vorteilhaft diese Funktionen auch in eine operative Beziehung zueinander setzt. Die Funktionen sind hier einerseits die Arretierung der Buchse in der Steckposition und andererseits die Führung der Buchse beim Verkippen und das Begrenzen des Verkippungswinkels. Vorzugsweise ist die Arretierungsausnehmung endseitig an der Führungsnut ausgebildet, nämlich ausgehend von demjenigen Anschlag, welcher die Steckposition definiert. Die Führungsnut ist somit insgesamt in etwa L-förmig ausgebildet, mit einem geraden Fuß, welcher sich in Steckrichtung erstreckt und die Arretierungsausnehmung bildet, und mit einem sich an den Fuß anschließenden und relativ zu diesem insbesondere längeren Führungsarm, welcher sich bogenförmig entlang einer Kreisbahn um die Querachse erstreckt. Ausgehend von der Steckposition wird dann beim Einstecken des Ladesteckers der Führungsbolzen von der Arretierungsausnehmung in den Führungsarm geschoben. Umgekehrt wird beim Verkippen in die Steckposition der Führungsbolzen am Anschlag durch die Arretierungsfeder in die Arretierungsausnehmung getrieben, wenn der Ladestecker entnommen wird.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung ist die Buchse zusätzlich um eine Vertikalachse herum schwenkbar und in mehreren Rastpositionen einrastbar. Die Vertikalachse verläuft insbesondere senkrecht zur Querachse und von oben nach unten, also parallel zur Schwerkraft. Dadurch ist eine zusätzliche Schwenkbarkeit realisiert, durch welche die Steckeraufnahme eine erhöhte Flexibilität bei der Handhabung bietet. Die Rastpositionen stellen dabei vordefinierte Winkelpositionen bezüglich der Schwenkung um die Vertikalachse dar. Zum Verstellen weist die Halterung ein Scharnier auf, zu dessen Betätigung ein bestimmter Kraftaufwand benötigt wird, um die Buchse von einer Rastposition in die nächste zu verschwenken. Beispielsweise sind die Rastpositionen jeweils durch eine Mulde oder ähnliches in einer Scheibe als einem ersten Arm des Scharniers und um die Vertikalachse herum definiert, z.B. in einem Winkelbereich von 180° und z.B. in Schritten von 30°. An einem zweiten Arm des Scharniers ist dann ein federbelasteter Stift oder eine Kugel angebracht, welche in eine jeweilige Mulde eingedrückt wird und dadurch das Scharnier in der zugehörigen Rastposition einrastet.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steckeraufnahme ein Leuchtelement auf, welches anzeigt, ob die Buchse verriegelt ist oder entriegelt ist. Das Leuchtelement ist z.B. eine LED, welche entsprechend einen Zustand der Verrieglung z.B. farbkodiert darstellt.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung weist die Steckeraufnahme noch ein Annäherungslicht auf, welches mittels eines Näherungssensors automatisch aktiviert wird, falls sich ein Elektrofahrzeug zum Laden nähert. Dies ist besonders nachts vorteilhaft.
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Die erfindungsgemäße Ladestation weist eine Steckeraufnahme wie vorstehend beschrieben auf. Die Ladestation ist ausgebildet zum Laden eines Elektrofahrzeugs. In einer möglichen Ausgestaltung sind einzelne oder mehrere Elemente der Steckeraufnahme an anderer Stelle der Ladestation positioniert und sind also nicht unbedingt ein Teil der Steckeraufnahme. Die Ladestation weist weiter ein Ladekabel auf, an welchem endseitig ein Ladestecker angebracht ist. Der Ladestecker ist allgemein vorzugsweise standardisiert, also ein Standard-Ladestecker insbesondere für ein Elektrofahrzeug.
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Alternativ zur Verwendung der Steckeraufnahme als Teil einer Ladestation ist grundsätzlich auch eine umgekehrte Ausgestaltung denkbar und vorteilhaft, bei welcher die Steckeraufnahme an einem Elektrofahrzeug montiert ist, falls also das Fahrzeug einen Ladestecker aufweist, welcher zum Laden in eine Ladebuchse einer Ladestation gesteckt wird. Ebenso ist auch die Verwendung der Steckeraufnahme bei einem Elektrofahrzeug vorteilhaft, bei welchem dann die Buchse der Steckeraufnahme die Ladebuchse ist, in welche der Ladestecker einer Ladestation eingesteckt wird. Die Ruheposition ist dann zweckmäßigerweise zugleich eine Ladeposition, in welcher dann eine elektrische Kontaktierung mit der Batterie erfolgt, um diese zu Laden. Da die Buchse in der Ruheposition sicher verriegelt ist, kann der Ladestecker nicht versehentlich während des Ladens entnommen werden, wodurch entsprechend die Sicherheit beim Laden verbessert ist.
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Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Darin zeigen jeweils schematisch:
- 1 ausschnittsweise eine Ladestation mit einer Buchse,
- 2 die Ladestation aus 1 mit der Buchse in einer anderen Position,
- 3 die Ladestation aus 1 mit der Buchse in einer weiteren Position,
- 4 eine Schnittansicht einer Steckeraufnahme in Steckposition,
- 5 die Schnittansicht aus 4 mit eingestecktem Ladestecker,
- 6 eine Schnittansicht der Steckeraufnahme aus 4 in Ruheposition,
- 7 eine Seitenansicht der Steckaufnahme aus 4 in Steckposition,
- 8 die Seitenansicht aus 4 mit der Steckeraufnahme in Ruheposition,
- 9 eine andere Seitenansicht der Steckeraufnahme aus 4 in Steckposition,
- 10 die Seitenansicht der 9 mit eingestecktem Ladestecker,
- 11 die Seitenansicht der 9 mit der Steckeraufnahme in Ruheposition,
- 12 eine Variante der Steckeraufnahme.
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In den 1 bis 3 ist ausschnittsweise eine Ladestation 2, gezeigt, welche eine Steckeraufnahme 4 aufweist, mit einer Buchse 6 für einen Ladestecker 8. Die Ladestation 2 ist hier ortsfest und z.B. als Ladesäule oder als sogenannte Wallbox zur Wandmontage ausgebildet. Die Steckeraufnahme 4 dient allgemein zur Aufnahme des Ladesteckers 8, welcher wiederum zum Laden einer Batterie eines nicht näher gezeigten Elektrofahrzeugs dient. Hierzu weist die Ladestation 2 ein Ladekabel 10 auf, an welchem endseitig der Ladestecker 8 angebracht ist. Zum Laden ist der Ladestecker 8 aus der Steckeraufnahme 4 entnehmbar und in eine komplementäre Ladebuchse am Elektrofahrzeug einsteckbar. Nach dem Laden ist der Ladestecker 8 wieder in die Steckeraufnahme 4 einsetzbar, zur sicheren und geschützten Aufbewahrung.
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Die Steckeraufnahme 4 weist zusätzlich zur Buchse 6 noch eine Halterung 12 und eine Verriegelung 14 auf. Die Halterung 12 dient einerseits zur ortsfesten Montage der Steckeraufnahme 4 am Gehäuse 16 der Ladestation 2 und andererseits dazu, die Buchse 6 zu haltern. Die gezeigte Halterung 12 weist allgemein eine U-förmige Buchsenaufnahme 18 auf, mit zwei Seitenteilen 20, welche die Buchse 6 auf gegenüberliegenden Seiten umgreifen. Die Buchse 6 weist eine Öffnung 22 auf, zum Einstecken und Entnehmen des Ladesteckers 8. Der Ladestecker 8 wird in einer Steckrichtung S in die Öffnung 22 eingeführt oder aus dieser entnommen. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist die Öffnung 22 komplementär zum Ladestecker 8 ausgebildet, sodass dieser formschlüssig in der Buchse 6 sitzt.
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Die Buchse 6 ist kippbar um eine Querachse Q herum mit der Halterung 12 verbunden, sodass die Buchse 6 von einer Steckposition wie in 1 gezeigt nach unten hin in eine Ruheposition wie in den 2 und 3 gezeigt kippbar ist. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Buchse 6 zudem zusätzlich um eine Vertikalachse V schwenkbar wie aus den 1 bis 3 deutlich wird. Das Kippen und das Verschwenken sind jedoch unabhängig voneinander. Vorliegend verläuft die Querachse Q waagerecht, die Steckrichtung S ist senkrecht zur Querachse Q und wird um diese mit der Buchse 6 zusammen gekippt und weiter ist die Steckrichtung S in der Ruheposition senkrecht zur Vertikalachse V und wird allgemein um diese mit der Buchse 6 zusammen verschwenkt.
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Die Verriegelung 14 ist derart ausgebildet, dass die Buchse 6 beim Kippen in die Ruheposition verriegelt wird, sodass der Ladestecker 8 in der Buchse 6 festgehalten ist und ein Herausfallen verhindert wird. Weiter ist die Verriegelung 14 derart ausgebildet, dass die Buchse 6 beim Kippen in die Steckposition entriegelt wird, sodass der Ladestecker 8 dann entnehmbar ist. Die Steckposition dient also zum Einstecken und Entnehmen des Ladesteckers 8, die Ruheposition dient dagegen zu dessen Aufbewahrung. In der Ruheposition ist die Buchse 6 relativ zur Steckposition um einen Verkippwinkel W von größer 0° nach unten verkippt. Im gezeigten Ausführungsbeispiel beträgt der Verkippwinkel W etwa 45°, wie aus den 2 und 3 erkennbar ist. Aufgrund der abgeknickten Ausgestaltung des Ladesteckers 8 ist dann eine komfortable Handhabung desselben in beiden Positionen gewährleistet.
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Wie aus den 2 und 3 weiter deutlich wird, zeigen die Öffnung 22 und der darin einsitzende Ladestecker 8 in der Ruheposition generell nach unten, sodass ein Eindringen von Verschmutzungen vermieden wird. Der Ladestecker 8 hängt nach unten aus der Buchse 6 heraus. Zugleich werden beim Kippen in die Ruheposition jegliche Verschmutzungen, welche sich in der Steckposition und bei entnommenem Ladestecker 8 möglicherweise in der Öffnung 22 angesammelt haben, automatisch aus der Buchse 6 ausgeworfen. Das Eindringen von Verschmutzungen wird weiter dadurch vermieden, dass der Ladestecker 8 formschlüssig in der Buchse 6 einsitzt. Durch die Verriegelung 14 wird verhindert, dass der Ladestecker 8 in der Ruheposition aus der Buchse 6 herausfällt. Beim Kippen nach unten in die Ruheposition wird die Verriegelung 14 automatisch aktiviert und umgekehrt beim Kippen nach oben in die Steckposition automatisch deaktiviert.
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Ein Ausführungsbeispiel der Verriegelung 14 wird nachfolgend anhand der 4 bis 11 erläutert, welche unterschiedliche Ansichten der Steckeraufnahme 4 mit der Buchse 6 in unterschiedlichen Positionen zeigen. Die 4 bis 6 zeigen eine Schnittansicht entlang der Querachse Q und der Steckrichtung S. Dabei zeigen die 4 und 5 die Steckposition, sodass die Vertikalachse V senkrecht zur Zeichenebene ist, und 6 zeigt die Ruheposition, bei welcher die Vertikalachse V entsprechend verkippt ist. Die 7 bis 11 zeigen dagegen jeweils eine Seitenansicht der Steckeraufnahme 4 mit der Buchse 6 in unterschiedlichen Positionen. Hierbei liegen die Vertikalachse V und die Steckrichtung S in der Zeichenebene, die Querachse Q ist senkrecht dazu. 7 und 8 zeigen eine Ver- und Entriegelung der Buchse 6 auf einer Seite der Steckeraufnahme 4. 9 bis 11 zeigen die Aktivierung und Deaktivierung einer Arretierung der Buchs 6 in der Halterung 12 auf der gegenüberliegenden Seite. 7, 9 und 10 zeigen die Steckposition, 8 und 11 die Ruheposition.
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Wie aus den 4 bis 8 deutlich wird, weist die Verriegelung 14 im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Sperrbolzen 24 auf, welcher in der Buchse 6 beweglich gelagert ist. Der Sperrbolzen 24 fährt beim Kippen in die Ruheposition auf einer Innenseite 26 der Buchse 6 aus dieser heraus, also in die Öffnung 22 hinein, greift dabei in den Ladestecker 8 wie in 6 gezeigt ein und verriegelt dadurch die Buchse 6. Umgekehrt fährt der Sperrbolzen 24 beim Kippen in die Steckposition aus der Öffnung 22 heraus, d.h. in die Buchse 6 hinein, gibt dabei den Ladestecker 8 frei und entriegelt dadurch die Buchse 6. In der gezeigten Ausgestaltung fährt der Sperrbolzen 24 seitlich, d.h. parallel zur Querachse Q ein und aus und ist hierzu in einer Durchführung 28 in einer Seitenwand 30 der Buchse 6 gelagert und geführt. Die Durchführung 28 erstreckt sich von der Innenseite 26 zu einer Außenseite 32 der Buchse 6.
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Der Sperrbolzen 24 ist mittels einer Sperrfeder 34 gelagert, welche den Sperrbolzen 24 in Richtung der Außenseite 32 drückt. Hierzu verläuft der Sperrbolzen 24 durch die Sperrfeder 34 hindurch und diese ist zur Innenseite 26 hin an der Buchse 6 gelagert und zur Außenseite 32 hin an einem Flansch 36 des Sperrbolzens 24. Um die automatische Ver- und Entriegelung beim Kippen zu realisieren verdeckt die Halterung 12 in der Ruheposition die Durchführung 28, wie in 6 und 8 erkennbar ist, und verhindert dadurch ein Ausfahren des Sperrbolzens 24. In der Steckposition gibt die Halterung 12 dagegen die Durchführung 28 frei, indem in die Halterung 12 eine Ausnehmung 38 eingebracht ist, und ermöglicht dadurch ein Ausfahren des Sperrbolzens 24 mittels der Sperrfeder 34, wie in 4, 5 und 7 gezeigt. Weiter weist die Halterung 12 eine Rampe 40 auf, welche in den 4 bis 6 nicht erkennbar ist, jedoch in den 1, 2, 7 und 8 gut sichtbar ist. Die Rampe 40 ist derart angeordnet und ausgebildet, dass diese beim Kippen in die Ruheposition die Durchführung 28 überstreicht und dadurch den Sperrbolzen 24 entgegen der Sperrfeder 34 zur Innenseite 26 hin bewegt. Die Rampe 40 stellt also zunächst außenseitig für den Sperrbolzen 24 einen Ausweichraum bereit, hier nämlich die Ausnehmung 38, welcher beim Kippen kontinuierlich verringert wird, sodass der Sperrbolzen 24 nach innen getrieben wird. In der Ruheposition drückt dann die Sperrfeder 34 den Sperrbolzen 24 sozusagen von Innen gegen die Halterung 12.
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In einer nicht gezeigten Ausgestaltung ist die Verriegelung 14 alternativ oder zusätzlich derart ausgebildet, dass der Sperrbolzen 24 elektrisch bewegt wird. Hierzu weist die Verrieglung 14 ein Stellglied auf, welches den Sperrbolzen 24 je nach Position bewegt. Weiter ist dann einen Sensor angeordnet, welcher eine Kippbewegung erkennt, und eine Steuereinheit, welche in Reaktion auf die Kippbewegung dann das Stellglied entsprechend ansteuert.
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In einer ebenfalls nicht gezeigten Ausgestaltung ist die Verriegelung 14 abschließbar ausgebildet und nur mit einer bestimmten Berechtigung deaktivierbar, sodass nur bestimmte Personen den Ladestecker 8 entnehmen können. Die Verriegelung 14 wird somit in der Ruheposition mit einem Schloss verschlossen, entweder manuell oder automatisch.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Verriegelung 14 zusätzlich derart ausgebildet, dass die Buchse 6 beim Entnehmen des Ladesteckers 8 in der Steckposition arretiert wird, um ein Verkippen in die Ruheposition zu verhindern. Durch diese Arretierung wird die Position der Buchse 6 relativ zur Halterung 12 fixiert und verhindert, dass die Buchse 6 selbstständig wieder nach unten kippt. Vorliegend wird diese Arretierung genau dann gelöst, wenn der Ladestecker 8 in die Buchse 6 eingesteckt wird, um danach nach unten gekippt zu werden, also unmittelbar vor dem Kippen und bevor die Buchse 6 verriegelt wird.
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Zur Arretierung weist die Verriegelung 14 einen Arretierungsbolzen 42 auf, welcher in der Buchse 6 mittels einer Arretierungsfeder 44 beweglich gelagert ist. Weiter weist die Halterung 12 eine Arretierungsausnehmung 46 auf, welche derart angeordnet und ausgebildet ist, dass in der Steckposition der Arretierungsbolzen 42 beim Entnehmen des Ladesteckers 8 mittels der Arretierungsfeder 44 in die Arretierungsausnehmung 46 gedrückt wird, wodurch die Buchse 6 arretiert wird.
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In der gezeigten Ausführungsform erstreckt sich der Arretierungsbolzen 42 parallel zur Querachse Q und entlang einer Durchführung 48 in einer Seitenwand 50 der Buchse 6, ähnlich wie der Sperrbolzen 24, nur auf der gegenüberliegenden Seite. Zudem ist der Arretierungsbolzen 42 nicht wie der Sperrbolzen 24 in Richtung der Querachse Q beweglich, sondern senkrecht hierzu, nämlich in Steckrichtung S. Wie aus den 4 und 5 sowie 9 und 10 deutlich wird, wird der Arretierungsbolzen 42 beim Einstecken des Ladesteckers 8 durch diesen entgegen der Arretierungsfeder 44 und aus der Arretierungsausnehmung 46 herausgedrückt. Die Arretierungsfeder 44 ist hierzu zu einer Rückwand 52 der Buchse 6 hin gelagert und drückt den Arretierungsbolzen 42 dadurch nach vorn und dabei seitlich der Buchse 6 in die Arretierungsausnehmung 46, welche hierbei einen entsprechenden Anschlag bildet.
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Vorliegend ist der Arretierungsbolzen 42 rechtwinklig mit einem Längsbolzen 54 fest verbunden. Der Längsbolzen 54 ist in Steckrichtung S in einer Durchführung 56 in der Rückwand 52 geführt und gegen diese mittels der Arretierungsfeder 44 gelagert. Nach vorn führt die Durchführung 56 in die Öffnung 22. Der Arretierungsbolzen 42 erstreckt sich seitlich vom Längsbolzen 54 zur Außenseite 32 der Buchse 6.
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Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist der Arretierungsbolzen 42 zugleich ein Führungsbolzen 58, in einer nicht gezeigten Variante sind diese beiden Teile jedoch separat realisiert. Der Führungsbolzen 58 ist an der Buchse 6 angeordnet und wird beim Kippen von dieser auf einer Kreisbahn um die Querachse Q herum mitgenommen. Vorliegend erstreckt sich der Führungsbolzen 58 parallel zur Querachse Q und durch eine Seitenwand 50. Die Halterung 12 weist eine hier kreisbogenförmige Führungsnut 60 auf, zur Führung des Führungsbolzens 58 beim Kippen der Buchse 6. Die Führungsnut 60 weist zwei Anschläge 62 für den Führungsbolzen 58 auf, welche die Ruheposition und die Steckposition definieren und ein Kippen der Buchse 6 um die Querachse Q auf den Verkippungswinkel W begrenzen.
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Wie aus den 9 bis 11 deutlich wird, ist die Arretierungsausnehmung 46 endseitig an der Führungsnut 60 ausgebildet, nämlich ausgehend von demjenigen Anschlag 62, welcher die Steckposition definiert. Die Führungsnut 60 ist somit insgesamt in etwa L-förmig ausgebildet, mit einem geraden Fuß, welcher sich in Steckrichtung S erstreckt und die Arretierungsausnehmung 46 bildet, und mit einem sich an den Fuß anschließenden und relativ zu diesem längeren Führungsarm, welcher sich bogenförmig entlang einer Kreisbahn um die Querachse Q erstreckt. Ausgehend von der Steckposition wird dann beim Einstecken des Ladesteckers 8 der Führungsbolzen 58 von der Arretierungsausnehmung 46 wie in 10 gezeigt in den Führungsarm geschoben. Umgekehrt wird beim Verkippen in die Steckposition der Führungsbolzen 58 vom Anschlag 62 ausgehend durch die Arretierungsfeder 44 in die Arretierungsausnehmung 46 getrieben, wenn der Ladestecker 8 entnommen wird.
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Wie bereits beschrieben, ist die Buchse 6 zusätzlich um die Vertikalachse V herum schwenkbar. Dabei ist die Buchse 6 in mehreren Rastpositionen einrastbar, welche vordefinierte Winkelpositionen bezüglich der Schwenkung um die Vertikalachse V darstellen. Zum Verstellen weist die Halterung 12 ein Scharnier 64 auf, zu dessen Betätigung ein bestimmter Kraftaufwand benötigt wird, um die Buchse 6 von einer Rastposition in die nächste zu verschwenken. In den 1 bis 3 sind die Rastpositionen durch an einem ersten Arm des Scharniers 64 jeweils als eine Mulde 66 in einer Scheibe 68 definiert und an einem zweiten Arm, hier der Buchsenaufnahme 18, des Scharniers 64 ist ein nicht explizit gezeigter federbelasteter Stift oder eine Kugel angebracht, welche in eine jeweilige Mulde 66 eingedrückt wird und dadurch das Scharnier 64 in der zugehörigen Rastposition einrastet.
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Vorliegend weist die Steckeraufnahme 4 zusätzlich ein Leuchtelement 70 auf, welches anzeigt, ob die Buchse 6 verriegelt ist oder entriegelt ist. Das Leuchtelement 70 ist hier eine LED, welche einen Zustand der Verriegelung farbkodiert darstellt. In einer nicht gezeigten Ausgestaltung weist die Steckeraufnahme 4 alternativ oder zusätzlich ein Annäherungslicht auf, welches mittels eines Näherungssensors automatisch aktiviert wird, falls sich ein Elektrofahrzeug zum Laden nähert.
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In 12 ist eine Variante der Steckeraufnahme 4 gezeigt, bei welcher die Verriegelung 14 verborgen ist, d.h. von außen nicht sichtbar ist. Die Buchse 6 ist hier als eine Scheibe ausgebildet, welche frontseitig abgeschnitten ist, sodass eine Frontfläche ausgebildet ist, in welche die Öffnung 22 für den Ladestecker 8 eingebracht ist. Die Scheibe ist an deren flachen Seitenwänden 30, 50 von der gabelförmigen Buchsenaufnahme 18 formschlüssig umgriffen. Die Buchsenaufnahme 18 ist als ein Arme eines Scharniers 64 drehbar mit einem weiteren, hier gabelartigen Arm des Scharniers 64 verbunden, sodass die Buchse 6 auch um eine Vertikalachse V schwenkbar ist. Der gabelartige Arm weist zur Montage an einem Gehäuse oder einer Wand mehrere nicht näher bezeichnete Montagelöcher auf.
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Bezugszeichenliste
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- 2
- Ladestation
- 4
- Steckeraufnahme
- 6
- Buchse
- 8
- Ladestecker
- 10
- Ladekabel
- 12
- Halterung
- 14
- Verriegelung
- 16
- Gehäuse
- 18
- Buchsenaufnahme
- 20
- Seitenteil
- 22
- Öffnung
- 24
- Sperrbolzen
- 26
- Innenseite
- 28
- Durchführung (für Sperrbolzen)
- 30
- Seitenwand
- 32
- Außenseite
- 34
- Sperrfeder
- 36
- Flansch
- 38
- Ausnehmung (in der Halterung)
- 40
- Rampe
- 42
- Arretierungsbolzen
- 44
- Arretierungsfeder
- 46
- Arretierungsausnehmung
- 48
- Durchführung (für Arretierungsbolzen)
- 50
- Seitenwand
- 52
- Rückwand
- 54
- Längsbolzen
- 56
- Durchführung (für Längsbolzen)
- 58
- Führungsbolzen
- 60
- Führungsnut
- 62
- Anschlag
- 64
- Scharnier
- 66
- Mulde
- 68
- Scheibe
- 70
- Leuchtelement
- Q
- Querachse
- S
- Steckrichtung
- V
- Vertikalachse
- W
- Verkippungswinkel
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- CN 108501763 A [0004]
- CN 207449638 U [0005]
- CN 107054152 A [0006]
