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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Bedienung eines beweglichen, n Schiebeelementes.
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Derartige Schiebeelemente, also etwa Schiebetüren, Schiebefenster oder Schiebedächer, werden beispielsweise in Verbindung mit Kraftfahrzeugen eingesetzt. Dabei besteht das Problem, dass die Fahrer moderner Fahrzeuge auf Grund immer neuer sensorischer Systeme und Elemente und damit einer immer weiter zunehmenden Anzahl von Anzeigen und Bedienelementen im Innenraum des Fahrzeugs sich meistens einer unübersehbaren Vielzahl von Bedienmöglichkeiten gegenübersehen. Die in diesem Zusammenhang bisher eingesetzten Konzepte, möglichst viele Bedienelemente in einzelnen Griffen und Hebeln zusammenzufassen, oder etwa in einem einzigen Joystick, der in Verbindung mit einem Bedienmenü eingesetzt wird, haben sich bislang auf Grund der dann meist fehlenden Übersichtlichkeit nicht durchgesetzt.
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Auf der anderen Seite setzen sich in nahezu allen Bereichen Systeme durch, die mehr oder minder intuitiv, also ohne Bedienungsanleitung selbsterklärend bedient und benutzt werden können, etwa durch Gestensteuerungen. Die entsprechenden Bedienmethoden haben sich insbesondere in Verbindung mit modernen Bedienoberflächen von Computern, Tablet-Computern und Touch-Panels als überlegen erwiesen. Es wird daher daran gearbeitet, diese intuitiven Bedienmethoden auf weitere Geräte, z. B. auf Fernseher, zu übertragen, um die Bedienbarkeit komplexer Geräte zu erleichtern.
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So ist es beispielsweise aus der
DE 100 22 321 A1 bekannt, in einem Fahrzeug einen Erfassungsbereich vorzusehen, in den nicht sichtbares Licht mittels einer Beleuchtungseinrichtung eingeblendet wird, und anschließend mittels einer Aufnahmeeinrichtung die in diesem Erfassungsbereich bestimmungsgemäß ausgeführte Gestik, die vom Benutzer mit einer Hand ausgeführt wird, erfasst und in Abhängigkeit von der erfassten Gestik eine Systemreaktion dem Benutzer angeboten wird. Ziel ist es, auf diesem Weg zu einer gestengesteuerten Fahrzeugbedienung zu gelangen, ohne dass genauer spezifiziert wäre, welche Bedienelemente des Fahrzeuges auf diesem Wege angesteuert werden sollen.
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In der
DE 103 21 964 B4 ist dem Dach eines Fahrzeugs eine spezielle Bedieneinrichtung mit einer Sensoranordnung zugeordnet, die die Anwesenheit und Bewegung der Hand oder eines Teils der Hand eines Insassen in einem ausgewiesenen Erfassungsbereich erfasst und in Abhängigkeit hiervon einzelne Fahrzeugkomponenten, also beispielsweise ein Schiebedach, ansteuert. Die Bedieneinrichtung sieht eine Sensorflächenanordnung in einer gewölbten Oberfläche vor, um hierdurch dem Benutzer ein haptisches Erlebnis zu bieten und auf Grund dieses haptischen Eindrucks die Bedienung zu erleichtern.
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Die
DE 10 2011 010 594 A1 lehrt in diesem Zusammenhang, innerhalb des Fahrgastraumes eines Fahrzeuges eine Erfassungseinheit, also beispielsweise eine Kamera vorzusehen, mit deren Hilfe Bedienungsgesten des Fahrers erfasst werden, die anschließend zur Bedienung von Fahrzeugfunktionen eingesetzt werden können. Die Grundidee besteht darin, dass ausgewählte Bedienungsgesten innerhalb dieses Systems erlernbar sind und so alternativ zu anderen Bedienmöglichkeiten, etwa einer Sprachsteuerung, eingesetzt werden können.
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Die
DE 10 2011 089 195 A1 lehrt im Unterschied zu dem vorstehend beschriebenen Kamerasystem zur Erfassung von Bediengesten den Einsatz einer Infrarotkamera, wobei mit Hilfe der Infrarotkamera ebenfalls definierte Bediengesten der mit einer Infrarot-LED ausgeleuchteten Personen von dem System erkannt werden und in Abhängigkeit hiervon definierte Fahrzeugfunktionen ausgeführt werden.
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Bei allen Systemen erscheint es fragwürdig, ob die für die angemessene Bedienung von Fahrzeugfunktionen zu verwendenden speziellen Gesten, die mittels unterschiedlicher Erfassungssysteme erfasst werden, von den Benutzern tatsächlich als intuitiv empfunden werden oder nicht eher als künstlich, sodass die entsprechenden Gesten nicht nur von der Sensorik zur Bedienung des Fahrzeuges erlernt werden müssten, sondern auch von den die Bedienelemente benutzenden Fahrzeuginsassen. Eine solche Bedienung wäre aber gerade nicht intuitiv, sondern birgt die Gefahr, dass die Bedienung wiederum als umständlich empfunden wird und oftmals zunächst überlegt werden muss, welche Fahrzeugfunktion mit welcher Geste ausgelöst wird. Darüber hinaus besteht die Gefahr, dass bei Fehlinterpretationen oder falsch ausgeführten Bediengesten Fehlbedienungen ausgelöst werden. Es darf in diesem Zusammenhang nicht vergessen werden, dass im Interesse der Fahrzeugsicherheit die Bedienung oftmals sehr schnell, gleichzeitig aber zuverlässig und vor allem auf Grund einer eindeutigen Zuordnung erfolgen muss, um mögliche, gegebenenfalls für alle Beteiligten gefährliche Fehlbedienungen auszuschließen.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, verbesserte, nämlich tatsächlich intuitive Bedienmöglichkeiten zur Bedienung beweglicher Schiebeelemente, insbesondere in Kraftfahrzeugen, zu schaffen.
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Die Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe gelingt mittels einer Vorrichtung mit den Merkmalen des geltenden Hauptanspruchs. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung können den abhängigen Ansprüchen 2 bis 15 entnommen werden.
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Die Besonderheit der erfindungsgemäßen Lösung besteht darin, dass die Bedienung der beweglichen Schiebeelemente durch taktile Bedienungsgesten der Bedienpersonen ausgeführt werden, die jeweils in unmittelbarer körperlicher Betätigung der zu bedienenden Schiebeelemente auszuführen sind. Im Unterschied zur Ausführung von Bedienungsgesten in einem gesonderten Erkennungsfeld ist somit durch die Bedienung des Schiebeelementes als solchem eine tatsächlich intuitive Bedienung realisiert. So kann beispielsweise ein Schiebefenster durch eine nach unten ausgeführte Wischbewegung nach unten bewegt werden oder ein Schiebedach durch eine nach hinten ausgeführte Wischbewegung geöffnet werden. Somit sind die Gesten wie auch die entsprechende Bedienung der Elemente tatsächlich derart naheliegend, dass für die Bedienung keine gesonderten Überlegungen oder gar eine Gebrauchsanweisung erforderlich wäre.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann nicht nur die Bedienung der beweglichen Schiebeelemente intuitiv erfolgen, sondern auch der jeweilige Bedienmodus entsprechend gesteuert werden. So kann beispielsweise durch eine schnelle Wischbewegung ein besonders schnelles Öffnen oder Schließen eines Fensters oder Schiebedachs veranlasst werden. Der Umfang der Bewegung kann dokumentieren, dass das Fenster ganz oder teilweise geöffnet oder geschlossen wird. Auch dies stellt eine konsequente Umsetzung des erfindungsgemäßen Ansatzes der Erfindung dar, da auch diese Bedienungsmodalitäten sich dem jeweiligen Benutzer intuitiv und unmittelbar erschließen. Der Benutzer würde ohnehin erwarten, dass mit einer größeren oder einer schnelleren Wischbewegung eine größere bzw. eine schnellere Bewegung des angesteuerten Schiebeelementes ausgelöst wird. Er wird daher intuitiv eine Bewegung ausführen, die seinem tatsächlichen Bedienungswunsch entspricht.
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In konkreter Ausgestaltung der Erfindung kann in das bewegliche Schiebeelement ein elektromagnetisches Wechselfeld, etwa mittels einer Spulenanordnung, eingekoppelt werden. Darüber hinaus sind dann dem beweglichen Schiebeelement kapazitive Sensoren zur Erfassung der Feldstärke zugeordnet. Wird nun das bewegliche Schiebeelement mittels der erwähnten taktilen Bedienungsgesten berührt, so ergibt sich eine Widerstandsänderung innerhalb des elektromagnetischen Wechselfeldes und eine entsprechende Veränderung der Feldlinien des magnetischen Wechselfeldes, die wiederum mit den kapazitiven Sensoren erfasst werden. Durch eine entsprechend abgestimmte Sensorik können in diesem Zusammenhang sowohl der Umfang als auch die Geschwindigkeit und die Richtung einer taktilen Bedienungsgeste erkannt werden. Die jeweiligen Veränderungen werden von den dem beweglichen Schiebeelement zugeordneten kapazitiven Sensoren erfasst und in Form von Signalamplituden an die Steuereinheit eines elektromotorischen Antriebs übermittelt, der dann in Abhängigkeit von den übermittelten Signalen eine Bewegung des beweglichen Schiebeelementes veranlasst.
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Alternativ hierzu kann das bewegliche Schiebelement, etwa ein Fenster oder eine Schiebetür vollflächig oder teilweise als Oberflächen-kapazitiver Touchscreen ausgebildet sein. Hierzu ist das Schiebeelement mit einer durchsichtigen Metallfolie beschichtet, die zumeist auflaminiert ist. Vorzuhsweise dn den Ecken der Beschichtung wird eine Wechselspannung angelegt, die ein konstantes gleichmäßiges elektrisches Feld erzeugt. Bei Berührung dieses Touchscreens entsteht ein resultierender messbarer Strom, der proportional zu Ort und Umfang der Berührung bzw. der taktilen Bewegungsgeste ist. In Abhängigkeit von diesen Signalen wird dann die Bewegung des Schiebeelmentes ausgeführt.
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In abermals alternativer Ausgestaltung hierzu kann auch die im Smartphonebereich verbreitete pojiziert kabazitive Touchscreentechnologie (PCT) eingesetzt werden. Der wesentlche Vorteil dieses Systems besteht darin dass die Sensorik auf der dem Benutzer abgewandten Seite des Schiebeelementes angebracht werden kann. Die Erkennung der taktilen Bediengesten wird durch das Schiebelement projiziert. Die vergleichsweise robuste Oberfläche des Schiebeelements ist daher selbst die Bedienfläche. Auch ist bei Einsatz dieser Technologie die Erkennung von Gesten und mehreren Berührungen gleichzeitig gut möglich. Spezielle Hilfsmittel wie besondere Eingabestifte oder ähnliches werden nicht benötigt.
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In einer hierzu alternativen Ausgestaltung kann an Stelle eines Wechselfeldes auch ein Ultraschallfeld mittels entsprechender Ultraschallsender in das bewegliche Schiebeelement eingekoppelt sein, wobei dann wiederum durch die taktilen Bedienungsgesten das Ultraschallfeld verstimmt wird und diese Verstimmung mittels dem Schiebeelement zugeordneten Ultraschallsensoren erfasst wird. Die Verstimmung des Ultraschallfeldes wird in diesem Zusammenhang von den Ultraschallsensoren in Signalamplituden umgesetzt, die dann wiederum der Steuereinheit des elektromotorischen Antriebs zugeleitet werden, woraufhin der elektromotorische Antrieb das Schiebeelement in Abhängigkeit von den taktilen Bedienungsgesten bewegt.
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In abermals alternativer Ausgestaltung können dem beweglichen Schiebeelement auch Infrarot- oder Lichtsender zugeordnet sein, die in das bewegliche Schiebeelement Infrarots- oder Lichttrahlen bzw. ein Gitter aus Infrarot- oder Lichtstrahlen einkoppeln. Die taktilen Bedienungsgesten der jeweiligen Bedienperson bewirken im Weiteren eine Unterbrechung der eingekoppelten Infrarot- oder Lichtstrahlen, wobei diese Unterbrechungen wieder mittels der dem beweglichen Schiebeelement zugeordneten Infrarot- Oder Lichtsensoren erfasst und in proportionale Signalamplituden umgesetzt werden. Die Signalamplituden werden dann der Steuereinheit des elektromotorischen Antriebs zugeleitet, woraufhin der elektromotorische Antrieb das Schiebeelement in Abhängigkeit der auf diesem Wege erfassten taktilen Gesten umsetzt.
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Als weitere Alternstive kann dem beweglichen Schiebeelement auch eine Folie oder sonstige plane Struktur zugeordnet sein, deren elektrischer Widerstand in Abhängigkeit von den taktilen Bewegungsgesten veränderlich ist.
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In abermaliger Weiterbildung der Erfindung können mittels einer Bildwiedergabe- und/oder Bilderfassungsvorrichtung erzeugte Bilder in das bewegliche Schiebeelement eingekoppelt oder auf einem Bildschirm oder einer Projektionsflläche wiedergegeben werden und dann mittels der diesem Schiebeelement zugeordneten Sensorik wiederum taktile Bedienungsgesten erkannt werden, sodass die eingekoppelten Bilder in Abhängigkeit von den erfassten taktilen Bedienungsgesten der jeweiligen Bedienperson größenveränderbar oder sonstig veränderbar sind, so wie es heute in Verbindung mit einem modernen Touchscreen üblich ist.
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In abermaliger Weiterbildung kann mittels der Bilderfassungs- und/oder -wiedergabevorrichtung das übliche Bild eines Seitenrückspiegels eines Kraftfahrzeuges erfasst werden und dieses Bild entweder auf der Fahrer- oder Beifahrerseite in die Seitenscheibe eingekoppelt werden, wobei dieser Seitenscheibe wiederum die vorstehend erläuterte Sensorik zur Bedienung der Seitenscheibe zugeordnet ist, wobei mittels dieser Sensorik gleichzeitig eine Veränderung des gezeigten Bildes hinsichtlich der Größe des dargestellten Ausschnitts möglich ist. Für den Fall, dass die Bilderfassungsvorrichtung beispielsweise eine im Fond eines Fahrzeuges angeordnete Kamera ist, können auf diesem Weg die für den CW-Wert eines Kraftfahrzeugs ungünstigen Seitenspiegel vollständig ersetzt werden, wobei die Anzeige des erfassten Rückspiegelbildes für den Fahrer an gewohnter Stelle, also im Bereich der Fahrer- und/oder Beifahrerscheibe des jeweiligen Kraftfahrzeuges, erfolgt. Dabei stellt auch die Möglichkeit, den angezeigten Bildausschnitt mit einer simplen Handbewegung zu vergrößern, einen weiteren Vorteil und eine zusätzliche Möglichkeit im Zusammenhang mit der Bedienung von Kraftfahrzeugen dar.
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In einer alternativen Ausgestaltung können die Bilderfassungs- und/oder -wiedergabevorrichtungen auch exakt an der Stelle des Seitenrückspiegels eines Kraftfahrzeuges angeordnet sein, wobei vor dem Hintergrund, dass in diesem Falle die Bildwiedergabe nicht an derselben Stelle wie die Bilderfassung vorgesehen ist, sondern vielmehr im Bereich eines beweglichen Schiebeelementes, also vorzugsweise den seitlichen Fahrer- oder Beifahrerfenstern, sich der Vorteil ergibt, dass an Stelle des Rückspiegels lediglich die Bilderfassungsvorrichtung, also beispielsweise ein CCD-Chip, mit gegenüber einem herkömmlichen Rückspiegel deutlich verkleinerten Abmessungen angeordnet sein muss. Auch hierdurch ergibt sich im Hinblick auf den CW-Wert des Fahrzeugs ein ganz erheblicher Vorteil.
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In weiterer Ausgestaltung dieser Lösung kann die dann den jeweiligen Seitenfenstern des Fahrers oder Beifahrers zugeordnete Bilderfassungs- und/oder -wiedergabevorrichtung hinsichtlich ihrer Brennweite so eingestellt sein, dass sie nicht nur die Funktion eines Rückspiegels erfüllt, sondern gleichzeitig auch geeignet ist, die an dem der jeweiligen Bilderfassungsvorrichtung zugeordneten Seitenfenster ausgeführten taktilen Bedienungsgesten der jeweiligen Bedienperson zu erfassen, sodass unter diesen Umständen auf die andere Sensorik, wie vorstehend erläutert, sogar verzichtet werden könnte und dann die Bedienung in Abhängigkeit von den mittels der Bilderfassungsvorrichtung erfassten taktilen Bedienungsgesten erfolgt und in Abhängigkeit hiervon dann wiederum die Steuereinheit des elektromotorischen Antriebs angesteuert wird. Auch diese insoweit kontaktlose Erfassung der Bedienungsgesten ändert nichts daran, dass die Bedienungsgesten gleichwohl unmittelbar an dem jeweils zu bedienenden Schiebeelement, also im vorliegenden Falle den betroffenen Seitenfenstern des Kraftfahrzeuges, bestimmungsgemäß auszuführen sind. Es handelt sich somit gleichwohl um eine gegenüber dem Stand der Technik besonders vorteilhaft intuitiv auszuführende Bedienmöglichkeit.
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In vorteilhafter Ausgestaltung ist das bewegliche Schiebelement transparent ausgebildet.
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Wenn gemäß der erfindungsgemäßen Lösung das Schiebeelement gleichzeitig die Funktion eines intuitiv zu bedienenden Bedienelementes erfüllt, kann dieses mit Vorteil auch zur Bedienung anderer beweglicher Elemente oder Komponenten durch einfache Weiterleitung der empfangenen Bedienungssignale an die jeweils beteiligte Aktorik eingesetzt werden.
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Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der Zeichnung nur schematisch dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert.
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Es zeigen:
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1: eine Seitenscheibe eines Kraftfahrzeuges mit einer Erfassungsvorrichtung für taktile Bedienungsgesten und einem elektrischen Fensterheber in einer Prinzipdarstellung, und
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2 die in 1 gezeigte Anordnung in einem Blockschaltbild.
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1 zeigt die Seitenscheibe 1 eines Kraftfahrzeuges, wobei in diese Seitenscheibe 1 mittels elektromagnetischer Spulen 2, 2' ein Wechselfeld induktiv eingekoppelt ist, wobei das entsprechende Wechselfeld in der Zeichnung nicht weiter dargestellt ist. Die Seitenscheibe 1 wird mittels eines an sich bekannten elektromotorisch angetriebenen Fensterhebers bedient. Hierzu ist die Seitenscheibe 1 unterhalb des im Fensterrahmen sichtbaren Bereichs mit einem Mitnehmerbeschlag 3 verbunden, an dem der Bowdenzug 4 eines regelmäßig in der Türverkleidung angeordneten elektromotorischen Antriebs 5 jeweils ober- und unterseitig angreift, wobei die Bowdenzüge 4 jeweils über zwei Umlenkrollen 6, 6' mit der Antriebswelle 7 des elektromotorischen Antriebs 5 verbunden sind. In ebenfalls nicht sichtbarer Weise sind im Bereich des Fensterrahmens, der in 1 nicht weiter dargestellt ist, dem Fenster kapazitive Sensoren 8 zur Erfassung möglicher Veränderungen des eingekoppelten Wechselfeldes zugeordnet.
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Die kapazitiven Sensoren 8 sind gemäß 2 mit einer mit dem elektromotorischen Antrieb 5 verbundenen Steuereinheit 10 verbunden, die in Abhängigkeit der von den kapazitiven Sensoren 8 übermittelten Signalamplituden den elektromotorischen Antrieb 5 antreibt.
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Die Funktion der in 1 und 2 im Prinzip dargestellten Anordnung besteht darin, dass das mit Hilfe der Spulen 2, 2' in die Seitenscheibe 1 eingekoppelte Wechselfeld durch Berührung verstimmt wird, wobei die Verstimmung des elektromagnetischen Wechselfeldes mit Hilfe der kapazitiven Sensoren 8 erfasst und in Form entsprechender Signalamplituden an die Steuereinheit 10 des elektromotorischen Antriebs 5 übermittelt wird, der in Abhängigkeit hiervon den mit der Seitenscheibe 1 fest verbundenen Mitnehmerbeschlag 3 derart ansteuert, dass das Seitenfenster geschlossen oder geöffnet bzw. teilweise geschlossen oder teilweise geöffnet wird.
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Dabei erfolgt die Ansteuerung der Seitenscheibe 1 in Abhängigkeit von den mittels der kapazitiven Sensoren 8 erfassten taktilen Bedienungsgesten derart, dass bei einer schnellen Wischbewegung schnelle Öffnungs- und Schließbewegungen ausgeführt werden und der Umfang der Schließ- bzw. Öffnungsbewegung proportional zum Umfang der Bedienungsgeste ist. Gegebenenfalls können auch andere Bedienungsgesten als Wischgesten erkannt werden und das Fenster beispielsweise beim Antippen des Seitenfensters vollständig geschlossen oder geöffnet werden.
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In vorteilhafter, hier nicht weiter dargestellter Weise kann der Gegenstand des Ausführungsbeispiels dahingehend erweitert oder ergänzt werden, dass die Erfassung der taktilen Bedienungsgesten gleichzeitig zur Größenveränderung eines bedarfsweise oder ständig in der Seitenscheibe 1 eingeblendeten Bildausschnittes eingesetzt wird. Bei dem Bildausschnitt kann es sich beispielsweise um die Wiedergabe eines mit einer Bilderfassungsvorrichtung erfassten Bildes eines Rückspiegels handeln, wobei die Bilderfassungsvorrichtung mit Vorteil entweder im Fond des Fahrzeugs angeordnet sein kann oder an Stelle des ansonsten erforderlichen Rückspiegels. Da die kapazitiven Sensoren 8 ohnehin zur Erfassung der taktilen Bedienungsgesten der Seitenscheibe 1 zugeordnet sind, erfordert diese zusätzliche vorteilhafte Bedienmöglichkeit keine zusätzliche Sensorik oder Aktorik im Fahrzeug.
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Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, dass auf die für den cw-Wert des Fahrzeuges nachteiligen Rückspiegel ganz oder teilweise verzichtet werden kann. Für den Fall, dass die Bilderfassungsvorrichtung an Stelle des Rückspiegels am Fahrzeug angeordnet ist, kann bei entsprechender Einstellung der Brennweite der Bilderfassungsvorrichtung diese gleichzeitig genutzt werden, um die taktilen Bedienungsgesten der jeweiligen Bedienperson zu erkennen. In diesem Falle kann auf die vorstehend beschriebene aufwändige Sensorik, etwa mit Hilfe der kapazitiven Sensoren, auch vollständig verzichtet werden.
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Vorstehend ist somit beispielhaft eine neuartige Bedieneinheit, insbesondere für bewegliche Schiebeelemente eines Kraftfahrzeuges, aber auch sonstig beliebige bewegliche Schiebeelemente, wie etwa auch die Abteiltüren innerhalb eines Zuges, Schiebetüren innerhalb eines Hauses usw., beschrieben. In allen Fällen werden die beweglichen Schiebeelemente durch taktile Bedienungsgesten unmittelbar an dem beweglichen Schiebeelement selbst bedient, sodass sich eine intuitive Bedienung der fraglichen Schiebeelemente ohne Weiteres ergibt.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Seitenscheibe
- 2, 2'
- Spule
- 3
- Mitnehmerbeschlag
- 4
- Bowdenzug
- 5
- elektromotorischer Antrieb
- 6, 6'
- Umlenkrolle
- 7
- Antriebswelle
- 8
- kapazitiver Sensor
- 10
- Steuereinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 10022321 A1 [0004]
- DE 10321964 B4 [0005]
- DE 102011010594 A1 [0006]
- DE 102011089195 A1 [0007]
