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Die vorliegende Erfindung liegt im Bereich des Haltens eines Objekts in einem Fahrzeug.
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In vielen Bereichen der Technik kommen Halterungen zum Einsatz, die zum Lagern verschiedener austauschbarer Objekte genutzt werden können. Beispielsweise bei Fahrzeugen wenden Halterungen für mobile Geräte, z.B. Navigationsgeräte oder Mobiltelefone, oder auch Getränkehalter genutzt. Jedoch kann hier durch eine bauliche Form der Halterung oftmals nur eine begrenzte Auswahl an Objekten gelagert werden. Außerdem können, z.B. durch eine Beschaffenheit einer Fahrbahn, Erschütterungen auftreten, welche oft nicht ausreichend gedämpft werden, sodass diese durch die Halterung teilweise auf das Objekt übertragen werden können. Hieraus können unter Umständen Beschädigungen des Objekts oder Verunreinigungen in dem Fahrzeug folgen. Weiterhin kann in manchen Fällen die Halterung, beispielsweise ein Haltesystem für ein Navigationsgerät, bei vorübergehender Nichtnutzung unnötigerweise Platz im Fahrzeuginneren beanspruchen. Zudem kann die Halterung, beispielsweise bei Nichtnutzung, die Optik eines Fahrzeuginnenraums negativ beeinträchtigen.
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Es ist daher wünschenswert, ein Konzept zum Halten eines Objekts in einem Fahrzeug zu verbessern.
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Diesem Bedarf tragen eine Vorrichtung und ein Verfahren mit den Merkmalen der unabhängigen Ansprüche Rechnung. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
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Gemäß einem ersten Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf eine Vorrichtung zum Halten eines Objekts in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung umfasst eine Einrichtung, die dazu ausgebildet ist, eine Kraft zu erzeugen. Die Kraft ist einer auf das Objekt wirkenden Schwerkraft wenigstens teilweise derart entgegen gerichtet, dass das Objekt durch die Kraft berührungsfrei an einer Position relativ zu der Einrichtung gehalten wird. Hierdurch kann eine Übertragung von Stößen direkt auf das Objekt erheblich abgeschwächt werden, wodurch sich in manchen Fällen Beschädigungen an dem Objekt oder der Halterung, oder Verunreinigungen vermeiden lassen.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner einen Sensor. Der Sensor ist dazu ausgebildet, die Position des Objekts zu bestimmen. Eine Überwachung der Position, an der das Objekt aktuell gehalten wird, oder einer Veränderung der Position, kann somit ermöglicht werden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner ein Steuergerät. Das Steuergerät ist dazu ausgebildet, basierend auf der Position ein Steuersignal an die Einrichtung bereitzustellen. Das Steuersignal bewirkt ein Verändern der Kraft. Hierdurch kann eine Korrektur der Position erfolgen, an der das Objekt gehalten wird.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Kraft eine Druckkraft. Dadurch können Objekte, die aus einer Vielzahl jeweils unterschiedlicher Materialien gefertigt sein können, durch die Vorrichtung gehalten werden.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Einrichtung einen Ultraschallsender zum Erzeugen der Druckkraft. Es kann somit ein räumlicher Verlauf der Druckkraft geschaffen werden, durch den eine Möglichkeit für eine Steuerung der Position des Objekts möglicherweise verbessert werden kann.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen ist die Kraft eine Wechselwirkung zwischen einem Ferromagneten und einem Diamagneten. Hierdurch kann ein Halten von Objekten, welche beispielsweise jeweils aus einer Vielzahl unterschiedlicher Metalle gefertigt sein können, erfolgen.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Einrichtung einen Ferromagneten. Hierdurch kann eine wenigstens teilweise permanent wirkende Kraft erzeugt werden.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Einrichtung einen Elektromagneten zum Erzeugen einer zusätzlichen Kraft basierend auf dem Steuersignal. Hierdurch kann eine resultierende Kraft auf das Objekt zumindest teilweise steuerbar sein.
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Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner eine weitere Einrichtung. Die weitere Einrichtung ist dazu ausgebildet, eine Gegenkraft zu erzeugen. Die Gegenkraft ist dabei der auf das Objekt wirkenden Kraft wenigstens teilweise derart entgegen gerichtet ist, dass das Objekt durch ein zumindest teilweise aus der Kraft, der Gegenkraft und der Schwerkraft resultierendes Gleichgewicht berührungsfrei an einer Position relativ zu der weiteren Einrichtung gehalten wird. Es kann somit ein Kräftegleichgewicht durch das Vorhandensein mehrerer Einrichtungen geschaffen werden, wodurch eine Stabilität einer Position des Objekts möglicherweise verbessert werden kann.
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Einige Ausführungsbeispiele beziehen sich ferner auf ein Fahrzeug mit einer Vorrichtung zum Halten eines Objekts. Ein optisches Erscheinungsbild eines Fahrzeuginnenraums kann durch die Vorrichtung möglicherweise verbessert werden.
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Gemäß einem weiteren Aspekt beziehen sich Ausführungsbeispiele auf ein Verfahren zum Halten eines Objekts in einem Fahrzeug. Das Verfahren umfasst ein Erzeugen einer der auf das Objekt wirkenden Schwerkraft wenigstens teilweise entgegen gerichteten Kraft durch eine Einrichtung. Das Verfahren umfasst zudem ein Halten des Objekts berührungsfrei zu der Einrichtung an einer Position. Durch die Berührungsfreiheit kann eine verschleißarme Lagerung des Objekts ermöglicht werden.
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Nachfolgend werden unter Bezugnahme auf die beigefügten Figuren einige exemplarische Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert. Es zeigen im Einzelnen:
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1 eine Illustration einer Vorrichtung zum Halten eines Objekts in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel;
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2 eine Illustration einer Vorrichtung zum Halten eines Objekts in einem Fahrzeug gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel;
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3 eine Illustration einer Vorrichtung zum Halten eines Objekts in einem Fahrzeug gemäß noch einem weiteren Ausführungsbeispiel; und
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4 ein Blockdiagramm eines Verfahrens zum Halten eines Objekts in einem Fahrzeug gemäß einem Ausführungsbeispiel.
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Verschiedene Ausführungsbeispiele werden nun ausführlicher unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen einige Ausführungsbeispiele dargestellt sind. In den Figuren können die Dickenabmessungen von Linien, Schichten und/oder Regionen um der Deutlichkeit Willen übertrieben dargestellt sein.
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Bei der nachfolgenden Beschreibung der beigefügten Figuren, die Ausführungsbeispiele zeigen, bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche oder vergleichbare Komponenten. Ferner werden zusammenfassende Bezugszeichen für Komponenten und Objekte verwendet, die mehrfach in einem Ausführungsbeispiel oder in einer Zeichnung auftreten, jedoch hinsichtlich eines oder mehrerer Merkmale gemeinsam beschrieben werden. Komponenten oder Objekte, die mit gleichen oder zusammenfassenden Bezugszeichen beschrieben werden, können hinsichtlich einzelner, mehrerer oder aller Merkmale, beispielsweise ihrer Dimensionierungen, gleich, jedoch gegebenenfalls auch unterschiedlich ausgeführt sein, sofern sich aus der Beschreibung nicht etwas anderes explizit oder implizit ergibt.
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Obwohl Ausführungsbeispiele auf verschiedene Weise modifiziert und abgeändert werden können, sind Ausführungsbeispiele in den Figuren als Beispiele dargestellt und werden hierin ausführlich beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass nicht beabsichtigt ist, Ausführungsbeispiele auf die jeweils offenbarten Formen zu beschränken, sondern dass Ausführungsbeispiele vielmehr sämtliche funktionale und/oder strukturelle Modifikationen, Äquivalente und Alternativen, die im Bereich der Erfindung liegen, abdecken sollen. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen in der gesamten Figurenbeschreibung gleiche oder ähnliche Elemente.
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Man beachte, dass ein Element, das als mit einem anderen Element „verbunden“ oder „gekoppelt“ bezeichnet wird, mit dem anderen Element direkt verbunden oder gekoppelt sein kann oder dass dazwischenliegende Elemente vorhanden sein können. Wenn ein Element dagegen als „direkt verbunden“ oder „direkt gekoppelt“ mit einem anderen Element bezeichnet wird, sind keine dazwischenliegenden Elemente vorhanden. Andere Begriffe, die verwendet werden, um die Beziehung zwischen Elementen zu beschreiben, sollten auf ähnliche Weise interpretiert werden (z.B., „zwischen“ gegenüber „direkt dazwischen“, „angrenzend“ gegenüber „direkt angrenzend“ usw.).
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Die Terminologie, die hierin verwendet wird, dient nur der Beschreibung bestimmter Ausführungsbeispiele und soll die Ausführungsbeispiele nicht beschränken. Wie hierin verwendet, sollen die Singularformen „ einer”, „ eine”, „eines” und „der“, „die“, „das“ auch die Pluralformen beinhalten, solange der Kontext nicht eindeutig etwas anderes angibt. Ferner sei klargestellt, dass die Ausdrücke wie z.B. „beinhaltet“, „beinhaltend“, „aufweist“ und/oder „aufweisend“, „umfasst“ und/oder „umfassend“ wie hierin verwendet, das Vorhandensein von genannten Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen und/oder Komponenten angeben, aber das Vorhandensein oder die Hinzufügung von einem bzw. einer oder mehreren Merkmalen, ganzen Zahlen, Schritten, Arbeitsabläufen, Elementen, Komponenten und/oder Gruppen davon nicht ausschließen.
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Solange nichts anderes definiert ist, haben sämtliche hierin verwendeten Begriffe (einschließlich von technischen und wissenschaftlichen Begriffen) die gleiche Bedeutung, die ihnen ein Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet, zu dem die Ausführungsbeispiele gehören, beimisst.
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Ferner sei klargestellt, dass Ausdrücke, z.B. diejenigen, die in allgemein verwendeten Wörterbüchern definiert sind, so zu interpretieren sind, als hätten sie die Bedeutung, die mit ihrer Bedeutung im Kontext der einschlägigen Technik konsistent ist, und nicht in einem idealisierten oder übermäßig formalen Sinn zu interpretieren sind, solange dies hierin nicht ausdrücklich definiert ist.
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1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 zum Halten eines Objekts 110 in einem Fahrzeug. Die Vorrichtung 100 umfasst eine Einrichtung 120, die dazu ausgebildet ist, eine Kraft zu erzeugen. Die Kraft ist einer auf das Objekt 110 wirkenden Schwerkraft wenigstens teilweise derart entgegen gerichtet, dass das Objekt 110 durch die Kraft berührungsfrei an einer Position relativ zu der Einrichtung 120 gehalten wird.
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Die Kraft kann die Schwerkraft dabei zumindest teilweise aufheben. Die Kraft kann weiterhin die Schwerkraft zu beispielsweise wenigstens 99 %, 99,9 % oder 99,99% aufheben. Berührungsfrei bedeutet, dass zwischen dem Objekt 110 und der Einrichtung 120 ein Abstand vorhanden ist, der sich bei einigen Ausführungsbeispielen wenigstens über einen Bereich von 1 µm, 1 mm oder 1 cm erstreckt.
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Durch ein Zusammenwirken der Kraft und der Schwerkraft auf das Objekt 110 kann somit ein Kräftegleichgewicht gebildet werden, wodurch das Objekt in einer vordefinierten Position ruhen kann. Beispielsweise zeigt 1 ein Objekt 110 in Form eines Stifts, der über der Einrichtung 120 derart ruht, dass für einen Benutzer ein Eindruck eines Schwebens des Objekts 110 erzeugt wird. Dabei wird eine Berührung zwischen Einrichtung 120 und Objekt 110 vermieden. Die auf das Objekt 110 wirkende Kraft kann beispielsweise eine magnetische Wechselwirkung zwischen einem Diamagneten und einem Ferro- oder Elektromagneten sein. Mit anderen Worten kann die Kraft eine abstoßende Kraft zwischen Objekt 110 und Einrichtung 120 sein. Dies wird auch als magnetische Levitation oder Levitron bezeichnet.
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Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung 120 einen Ferromagneten oder Elektromagneten. Das Objekt 110 kann dementsprechend diamagnetische Eigenschaften aufweisen, oder wenigstens teilweise aus einem diamagnetischen Material wie z.B. Wasser, Gold, Wismut oder Graphit gefertigt sein. Alternativ kann das Objekt 110 einen Ferromagneten oder Elektromagneten aufweisen, und die Einrichtung 120 wenigstens teilweise diamagnetische Eigenschaften aufweisen. Die Einrichtung 120 kann auch einen Ferromagneten und einen Elektromagneten aufweisen.
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Die Kraft kann alternativ eine Druckkraft sein, beispielsweise ein Luftdruck. Der Luftdruck kann durch eine verstärkte Schwingung oder Bewegung von Luftmolekülen erhöht werden. Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel umfasst die Einrichtung hierzu einen Ultraschallsender. Durch den Ultraschallsender kann eine stehende Schallwelle erzeugt werden, die an einer Fläche des Objekts 110 derart reflektiert wird, dass sich das Objekt 110 an einem Schwingungsknoten der stehenden Welle befindet. Durch einen Schwingungsbauch der stehenden Welle kann die Bewegung von Luftmolekülen unter dem Objekt 110 verstärkt, und dadurch ein Druck im Verhältnis zu einer Umgebung erhöht werden. Die Kraft auf das Objekt 110 kann ferner durch ein kleineres Verhältnis einer Masse des Objekts 110 zu einer Fläche des Objekts 110 erhöht werden. Dies wird auch als akustische Levitation bezeichnet.
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Bei einem anderen Ausführungsbeispiel basiert die Kraft auf Quanten-Levitation. Die Kraft kann beispielsweise unter Ausnutzung des reversen oder repulsiven Casimir-Effekts erzeugt werden. Das Objekt 110 oder die Einrichtung 120 können hierbei z.B. wenigstens teilweise aus einem Material gefertigt sein, welches einen negativen Brechungsindex aufweist (Metamaterial).
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Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung 100 ferner einen Sensor 130. Der Sensor 130 ist dazu ausgebildet, die Position des Objekts 110 zu bestimmen. Bei manchen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung ferner ein Steuergerät 140. Das Steuergerät 140 ist dazu ausgebildet, basierend auf der Position ein Steuersignal an die Einrichtung 120 bereitzustellen. Das Steuersignal bewirkt ein Verändern der Kraft. Der Sensor 130 und das Steuergerät 140 können optional von einer gemeinsamen Kalibrierungseinheit 150 umfasst sein, wie in 1 dargestellt. Das Verändern der Kraft kann beispielsweise durch ein Verändern eines von einem Elektromagneten erzeugten Magnetfelds oder durch ein Verändern einer Wellenlänge einer von einem Ultraschallsender erzeugten Schallwelle bewirkt werden.
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Die Einrichtung 120 ist in 1 unter einem Aktionsbereich 160 angeordnet. Die Position oder eine Ausrichtung des mittels der Einrichtung 120 gelagerten Objekts 110 auf dem Aktionsbereich 160 wird mit Hilfe eines im Fahrzeuginneren installierten Sensors 130 berechnet. Basierend auf der Berechnung wird von dem Steuergerät 140 ein Steuersignal an die Einrichtung 110 weitergegeben, wo berechnete Positions- oder Bewegungsdaten verarbeitet werden, um das Objekt 110 auszurichten, in Position zu halten oder zu bringen.
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Der Aktionsbereich 160 kann beispielsweise durch eine Armlehne oder eine andere in dem Fahrzeug vorhandene Fläche gebildet werden. Mit anderen Worten kann die Vorrichtung 100 optisch oder physisch in diese integriert sein, sodass ein inneres Erscheinungsbild des Fahrzeugs aus der Sicht eines Passagiers durch die Vorrichtung 100 nur geringfügig, oder idealerweise nicht beeinträchtigt wird. Hierdurch können unter Umständen Möglichkeiten zur Gestaltung des Fahrzeuginnenraums verbessert werden. Ferner können hierdurch Möglichkeiten geschaffen werden, eine in dem Fahrzeug befindliche Fläche als Ablagefläche zu nutzen.
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2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100. Hierbei ist es möglich, ein Objekt 110, z.B. ein mobiles Gerät (Tablet, Smartphone, Mobiltelefon, Navigationsgerät, etc.) durch Verschieben, neu zu positionieren. Die Vorrichtung 100 kann hierzu optional eine Mehrzahl an Einrichtungen 120 umfassen, die jeweils eine Kraft auf das Objekt ausüben, welche der Schwerkraft wenigstens teilweise entgegenwirken. Die Einrichtung 120 oder Einrichtungen 120 können, so wie in 2 dargestellt, hinter einer Konsole oder einem Armaturenbrett 165 angebracht sein. Hierdurch kann die Vorrichtung in das Design eines Fahrzeuginnenraums integriert werden. Ein Einbau oder eine Verwendung von mechanischen Halterungen, beispielsweise herkömmlichen Getränkehaltern, kann somit entfallen, und dadurch möglicherweise Produktionskosten eingespart werden.
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Das Objekt wird gemäß dem in 2 gezeigten Ausführungsbeispiel an einer vordefinierten Position gehalten, und kann durch einen Benutzer oder auch z.B. eine Eingabe eines Benutzers, welche an das Steuergerät bereitgestellt wird, verschoben werden. Bei Loslassen des Objekts 110 oder bei Erreichen einer vorbestimmten, von der Eingabe umfassten Bedingung (beispielsweise „Verschiebung um 5 cm nach rechts“), kann das Objekt 110 an einer neuen Position in einem Ruhezustand gehalten werden. Mehrere Pfeile 170 in 2 markieren mögliche Richtungen, entlang derer das Objekt 110 beispielsweise verschoben werden kann.
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3 illustriert noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung 100 zum Halten eines Objekts 110, sowie eine Auswahl an beispielhaften Objekten 110, die durch die Einrichtung 120 gehalten werden können. Beispielsweise kann ein mobiles Gerät 110-1 oder eine Zigarre 110-2 mittels einer Druckkraft gehalten werden, oder ein Schreibutensil 110-3 oder ein Getränk 110-4, z.B. in einem diamagnetischen Gefäß, mittels einer Kraft, welche auf einer Wechselwirkung zwischen einem Ferromagneten und einem Diamagneten basiert.
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Bei einigen Ausführungsbeispielen umfasst die Vorrichtung zudem eine weitere Einrichtung. Die weitere Einrichtung ist dazu ausgebildet, eine Gegenkraft zu erzeugen. Die Gegenkraft ist dabei der auf das Objekt wirkenden Kraft wenigstens teilweise derart entgegen gerichtet ist, dass das Objekt durch ein zumindest teilweise aus der Kraft, der Gegenkraft und der Schwerkraft resultierendes Gleichgewicht berührungsfrei an einer Position relativ zu der weiteren Einrichtung gehalten wird. Mit anderen Worten können die Einrichtung, das Objekt und die weitere Einrichtung z.B. entlang einer Wirkungsrichtung der Schwerkraft in ebendieser Reihenfolge angeordnet sein. Eine Vektorsumme aus Kraft, Gegenkraft und Schwerkraft kann dabei nahezu Null ergeben. Nahezu Null bedeutet, dass eine Störkraft auf das Objekt wirken kann. Die Störkraft kann Teil der Kraft oder der Gegenkraft, oder ein äußerer Einfluss wie z.B. eine Erschütterung sein. Eine aus der Störkraft resultierende Positionsänderung des Objekts kann ferner, entsprechend einem vorangegangenen Ausführungsbeispiel, von einem Sensor gemessen werden, und darauf basierend ein Steuersignal von einem Steuergerät an die Einrichtung oder die weitere Einrichtung bereitgestellt werden. Das Steuersignal kann eine Veränderung der Kraft oder der Gegenkraft bewirken, sodass die Störkraft dadurch aufgehoben werden, und das Objekt wieder in eine ursprüngliche Position versetzt werden kann. Durch diese Anordnung kann möglicherweise ein stabileres Halten des Objekts an einer vordefinierten Position erfolgen. Ferner kann hierdurch eine genauere Steuerung einer Position des Objekts ermöglicht werden.
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4 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrens 400 zum Halten eines Objekts in einem Fahrzeug. Das Verfahren 400 umfasst ein Erzeugen 410 einer der auf das Objekt wirkenden Schwerkraft wenigstens teilweise entgegen gerichteten Kraft durch eine Einrichtung. Das Verfahren 400 umfasst zudem ein Halten 420 des Objekts berührungsfrei zu der Einrichtung an einer Position. Durch die Berührungsfreiheit kann eine verschleißarme Lagerung des Objekts ermöglicht werden. Ferner kann, wenigstens teilweise durch Trägheitskräfte des Objekts bedingt, eine Abschwächung von abrupten Stößen erfolgen, die möglicherweise auf die Einrichtung wirken können.
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Die in der vorstehenden Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und den beigefügten Figuren offenbarten Merkmale können sowohl einzeln wie auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung eines Ausführungsbeispiels in ihren verschiedenen Ausgestaltungen von Bedeutung sein und implementiert werden.
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Die oben beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen lediglich eine Veranschaulichung der Prinzipien der vorliegenden Erfindung dar. Es versteht sich, dass Modifikationen und Variationen der hierin beschriebenen Anordnungen und Einzelheiten anderen Fachleuten einleuchten werden. Deshalb ist beabsichtigt, dass die Erfindung lediglich durch den Schutzumfang der nachstehenden Patentansprüche und nicht durch die spezifischen Einzelheiten, die anhand der Beschreibung und der Erläuterung der Ausführungsbeispiele hierin präsentiert wurden, beschränkt sei.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Vorrichtung
- 110
- Objekt
- 110-1
- mobiles Gerät
- 110-2
- Zigarre
- 110-3
- Schreibutensil
- 110-4
- Getränk
- 120
- Einrichtung
- 130
- Sensor
- 140
- Steuergerät
- 150
- Kalibrierungseinheit
- 160
- Aktionsbereich
- 165
- Armaturenbrett
- 170
- Pfeil
- 400
- Verfahren
- 410
- Erzeugen
- 420
- Halten
