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Die Erfindung betrifft eine Fußstütze, wobei die Fußstütze in einem Fahrzeug angeordnet ist.
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Bei einer bekannten Fußstütze ist es von Nachteil, dass diese lediglich eine komfortable Auflagefläche beim Sitzen ermöglicht.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, insbesondere eine Fußstütze für ein Fahrzeug anzugeben, die eine zusätzliche Funktionalität bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst. Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.
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Zur Lösung der Aufgabe wird eine Fußstütze mit mindestens einer Sensoreinheit vorgeschlagen, wobei die Fußstütze in einem Fahrzeug angeordnet ist.
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Das Fahrzeug ist beispielsweise eines der folgenden: ein Kraftfahrzeug, ein Personenkraftfahrzeug, ein Lastkraftfahrzeug, ein Bus oder ein Motorrad.
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Die Fußstütze liefert mittels der mindestens einen Sensoreinheit Signals und ermöglicht eine Interaktion zwischen dem Nutzer und einem die Signale verarbeitenden System des Fahrzeugs. Bereitgestellt wird so eine zusätzliche Eingabeeinrichtung, anhand derer ein Benutzer Signals zur Interaktion oder zur Steuerung des Systems erzeugen kann. Die Sensoreinheit kann z. B. auf, in, an, über oder unter einer Oberfläche der Fußstütze ausgebildet sein.
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Eine Weiterbildung ist es, dass die Fußstütze und/oder die Sensoreinheit eine Batterie umfasst.
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Elektrische Energie kann in der Batterie oder in einem sonstigen Energiespeicher gespeichert werden. Derart gespeicherte elektrische Energie kann z. B. für eine Elektronik und/oder eine elektrische Funktion der Fußstütze zur Verfügung gestellt werden.
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Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Sensoreinheit ein Piezoelement umfasst.
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Das Piezoelement kann zur Erzeugung von Signalen und/oder zur Erzeugung von Energie eingesetzt werden. Beispielsweise kann das Piezoelement bei einer verfügbaren Fläche von ca. 100 cm2 pro Fuß eine Leistung von ca. 1 W erzeugen.
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Insbesondere ist es eine Weiterbildung, dass die Sensoreinheit eine Energie zum Versorgen einer Elektronik (der Fußstütze) bereitstellt.
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Dies ermöglicht eine autark als Interaktionsmedium funktionierende Fußstütze. Hierbei kann vorteilhaft eine elektrische Leitung zwischen der Fußstütze und dem Fahrzeug entfallen.
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So können die Sensoreinheiten in eine Fußstütze integriert werden. Durch Betätigung der Sensoreinheiten wird elektrische Energie erzeugt und in einer Batterie der Fußstütze gespeichert. Die Elektronik der Fußstütze interagiert, z. B. über eine drahtlose Verbindung, mit einem Steuergerät des Fahrzeugs.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Elektronik als Teil der Fußstütze oder separat zu dieser ausgeführt ist.
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Die Elektronik kann ganz oder teilweise innerhalb der Fußstütze angeordnet sein. Beispielsweise kann der separat ausgeführte Teil der Elektronik über das Fahrzeug mit elektrischer Energie versorgt werden.
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Ferner ist es eine Weiterbildung, dass eine solche Fußstütze eine drahtlose oder eine drahtgebundene Schnittstelle aufweist.
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So können mittels der Schnittstelle Signale und/oder Informationen der Sensoreinheit an ein Steuergerät des Fahrzeugs übermittelt werden. Auch ist es möglich, dass mittels der Schnittstelle Signals und/oder Informationen von dem Steuergerät an die Elektronik der Fußstütze übertragen werden, um z. B. ein in der Fußstütze angeordnetes Stellmittel anzusteuern. So können z. B. interaktive Spiele oder andere Programme realisiert werden, bei denen die Fußstütze als Eingabemedium dient und optional kann ein Aktor in der Fußstütze von der Elektronik so angesteuert werden, dass der Benutzer Feedback erhält. Beispiele für eine Aktor-Ansteuerung kann eine Auslenkung, eine Vibration oder eine Änderung der für die Interaktion benötigten Kraft (”Force-Feedback”) der Sensoreinheit sein.
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Eine drahtlose Schnittstelle ist beispielsweise als eine Nahfeld-Kommunikations-Schnittstelle ausgebildet.
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Im Rahmen einer zusätzlichen Weiterbildung ist mittels der mindestens einen Sensoreinheit ein Signal erzeugbar, das von einem Steuergerät des Fahrzeugs auswertbar ist.
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Das Steuergerät (auch bezeichnet als elektronische Steuereinheit ECU, ”Elektronic Control Unit”) im Fahrzeug ist beispielsweise getrennt von der Elektronik der Fußstütze ausgeführt. Optional kann die Elektronik der Fußstütze zumindest teilweise in dem Steuergerät integriert sein.
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Eine nächste Weiterbildung besteht darin, dass die Sensoreinheit in oder an einem vorderen Sitz angeordnet ist.
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Der vordere Sitz ist z. B. die Rückseite eines Sitzes der in Blickrichtung des Benutzers angeordnet ist.
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Eine Weiterbildung ist es, dass die Fußstütze mit der Sensoreinheit verschwenkbar an dem Sitz angeordnet ist.
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Die Fußstütze oder zumindest ein Teil davon kann in unterschiedliche Positionen (aktiv) schwenkbar ausgeführt sein. So kann dem Benutzer der Fußstütze über die Ansteuerung der Verstellung der Fußstütze eine Gegenkraft signalisiert werden, z. B. im Rahmen eines Feedbacks und/oder für eine Trainingsfunktion.
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Eine Ausgestaltung ist, dass die Fußstütze in einer Nichtbenutzungs-Betriebsstellung hochschwenkbar und mindestens teilweise von dem vorderen Sitz aufnehmbar ausgeführt ist. Dies ermöglicht bei Nichtbenutzung eine platzsparende Aufbewahrung der Fußstütze in der Rückwand des vorderen Sitzes.
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Eine alternative Ausführungsform besteht darin, dass die Sensoreinheit in einer Rückwand des vorderen Sitzes ausgebildet ist.
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Der Benutzer kann z. B. mit mindestens einem Fuß gegen die Rückwand des vorderen Sitzes drücken, um die Sensoreinheit zu betätigen.
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Eine nächste Weiterbildung ist es, dass die mindestens eine Sensoreinheit im Fußraum des Fahrzeugs angeordnet ist.
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Beispielsweise ist die Fußstütze als ein sensorintegrierter Träger ausgeführt, auf dem mindestens ein Fuß eines Nutzers von oben platzierbar ist.
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Eine Ausgestaltung ist es, dass die Sensoreinheit als oder in einem Verbindungselement zum Verbinden der Fußstütze mit einer Fahrzeugkomponente ausgebildet ist. Beispielsweise kann die Sensoreinheit an einem Auflagepunkt der Fußstütze ausgebildet sein und bildet so z. B. ein Sockelelement zum Aufsetzen der Fußstütze auf den Fahrzeugboden aus.
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Auch ist es eine Ausgestaltung, dass an der Fußstütze, insbesondere an einem flächig ausgebildeten Träger mehrere Sensoreinheiten integriert sind. Solche Sensoreinheiten können insbesondere oberseitig und unterseitig an oder in dem Träger angeordnet sein, z. B. in Form einer Sandwichbauweise.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann die Fußstütze im Fußraum versenkt bzw. relativ zum Niveau eines Bodens zumindest teilweise vertieft eingebaut sein und/oder mit einem Textil einer Bodenabdeckung überzogen sein. Weiterhin kann eine Markierung der Fußauflage, z. B. in Form eines Musters, vorgesehen sein.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass zwei Sensoreinheiten vorgesehen sind zum Detektieren einer Betätigung je eines Fußes des Benutzers.
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Die Sensoreinheiten ermöglichen z. B. eigenständige und voneinander unabhängige Betätigungen mit dem rechten und dem linken Fuß des Benutzers. So steht insbesondere für jeden Fuß des Benutzers mindestens eine eigene Sensoreinheit zur Verfügung.
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Eine Weiterbildung davon ist es, dass die beiden Sensoreinheiten getrennt voneinander beweglich ausgeführt sind.
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So kann pro Fuß eine eigene bewegliche Sensoreinheit vorgesehen sein. Es werden beispielsweise Übungen und Steuerfunktionen ermöglicht, bei denen der Benutzer seine Füße getrennt voneinander bewegt.
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Eine zusätzliche Weiterbildung ist es, dass die Sensoreinheit ein Schaltelement umfasst.
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Das Schaltelement kann einen Schalter, Taster oder veränderbaren Widerstand umfassen, der beispielsweise durch eine Betätigung mit dem Fuß aktivierbar bzw. veränderbar ist.
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Eine andere Weiterbildung ist es, dass die Sensoreinheit einen Aktuator aufweist.
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Der Aktuator ist beispielsweise ein Piezoelement, Schalter, Taster oder ein sonstiges Schaltmittel.
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Auch ist es eine Weiterbildung, dass die Fußstütze ein Stellmittel aufweist.
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Beispielsweise kann die Fußstütze ein aktivierbares Stellmittel aufweisen, das z. B. einen ansteuerbaren Motor aufweist und das einen Gegendruck auf einen gegen die Fußstütze drückenden Fuß erzeugt. Ein solches Stellmittel dient beispielsweise einem Training der Beinmuskulatur der die Fußstütze benutzenden Person.
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Gemäß einer Ausgestaltung kann die mindestens eine Sensoreinheit verschiedene Druckaufnahmezonen aufweisen, wodurch unterschiedliche Aktionen, z. B. eine Druckausübung durch Ferse oder Fußballen, einzeln erfassbar sind.
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Gemäß einer Ausgestaltung können durch die mindestens eine Sensoreinheit eine Rotation des aufliegenden Fußes und/oder eine Belegung und/oder ein Druck durch den aufliegenden Fuß bestimmt werden.
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Gemäß einer weiteren Ausgestaltung ist die Fußstütze oder ein Teil der Fußstütze als eine Fußablage in ihrer Höhe und/oder Tiefe einstellbar.
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Es ist eine Ausgestaltung, dass die Fußstütze nicht fest im Fahrzeug installiert ist. Dies ermöglicht ein einfaches nachträgliches Einsetzen in ein Fahrzeug, um das Fahrzeug mit einer zusätzlichen Funktionalität auszustatten. Die Fußstütze kann weiterhin entnehmbar ausgeführt sein.
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Die vorstehend genannte Aufgabe wird auch gelost durch ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Fußstütze.
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Gemäß einer Ausgestaltung ist der Fußstütze mindestens ein in einem Speicher gespeichertes Programm zugeordnet. Ein solches Programm ist mittels Signalen der Fußstütze steuerbar und/oder dient zur Steuerung von Funktionen der Fußstütze. Auch ist ein Programm einsetzbar, das beispielsweise zur Durchführung eines Spiels oder einer Übung eine Kommunikation zur Interaktion mit mindestens einer weiteren Personen innerhalb und/oder außerhalb des Fahrzeugs ermöglicht. Eine solche Kommunikation kann auch mit anderen Verkehrsteilnehmer aufgebaut werden. Programme können z. B. über ein Netzwerk, z. B. das Internet, Daten austauschen und/oder aktualisiert werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnungen dargestellt und erläutert. Dabei werden in unterschiedlichen Figuren gleiche Bezugszeichen für Komponenten und Funktionen verwendet, welche zu denen der übrigen Figuren gleich oder gleich wirkend sind.
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Es zeigen:
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1 eine Fußstütze für ein Kraftfahrzeug;
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2 eine Anordnung im Umfeld eines Sitzes in einem Fahrzeug;
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3 eine mit weiteren Komponenten zusammenwirkende Elektronik einer Fußstütze nach 1;
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4 eine gegenüber 1 modifizierte Ausgestaltung der Fußstütze;
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5 eine Rückseite eines Sitzes mit einer daran angeordneten weiteren Fußstütze;
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6 eine weitere Betriebsstellung der Fußstütze aus 5; und
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7 eine Rückseite eines Sitzes mit einer noch weiteren Ausgestaltung einer Fußstütze.
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1 zeigt eine Fußstütze 101, die in einem Fahrzeug einsetzbar oder eingesetzt ist. Die Fußstütze 101 weist zwei Sensoreinheiten 102, 103 auf. Die Sensoreinheiten 102, 103 sind auf oder in der Nähe der Oberseite der Fußstütze 101 angeordnet.
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Die Sensoreinheiten 102, 103 weisen jeweils mindestens ein Piezoelement auf.
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Bei einer Betätigung mit einem Fuß erzeugt eine solche Sensoreinheit 102, 103 ein auswertbares Signal. Außerdem erzeugen die Sensoreinheiten 102, 103 bei ihrer Betätigung elektrische Energie, die z. B. zum Betrieb genutzt und/oder gespeichert wird.
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Die Fußstütze 101 weist beispielhaft eine vom Boden des Fahrzeugs nach schräg oben verlaufende Fläche auf, auf der die Sensoreinheiten 102, 103 nebeneinander angeordnet sind.
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2 zeigt eine Elektronik 201, wie sie beispielsweise in der in einem Fahrzeug angeordneten Fußstütze 101 einsetzbar ist.
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An die Elektronik 201 sind die Sensoreinheiten 102, 103 angeschlossen. Die Sensoreinheiten 102, 103 stellen der Elektronik 201 ein durch ihre Betätigung verursachtes Signal bereit. Dieses Signal kann eine Information betreffend die Art der Betätigung (z. B. Dauer, Stärke, Häufigkeit, betroffene Fläche, etc.) enthalten sowie elektrische Energie liefern.
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Die Elektronik 201 weist eine Batterie 202 auf, die Energie speichert und für den Betrieb der Elektronik 201 bereitstellt.
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Zwischen einem Anschluss der Sensoreinheiten 102, 103 und der Batterie 202 ist ein Wandler 203 angeordnet. Der Wandler kann z. B. einen Gleichrichter und/oder Gleichspannungswandler aufweisen, der die von den Sensoreinheiten 102, 103, gelieferten Signale umwandelt und in der Batterie 202 speichert. Zusätzlich können die Signale des Wandlers 203 an einen Verstärker und Messwandler 206 weitergeleitet werden, der von der Batterie 202 mit elektrischer Energie versorgt werden kann.
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Die Elektronik 201 weist außerdem eine Schnittstelle 204 auf, die z. B. als eine Nahfeld-Kommunikations-Schnittstelle (NFC-Schnittstelle) ausgebildet ist. Die Schnittstelle 204 dient zur Übertragung von Signalen zwischen der Elektronik 201 und einem Steuergerät 205 des Fahrzeugs.
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Die Signale der Sensoreinheiten 102, 103 werden mittels des Verstärker und Messwandler 206 über die Schnittstelle 204 an das Steuergerät 205 übertragen. Das Steuergerät 205 verarbeitet die erhaltenen Signale, um steuert ggf. weitere Komponenten des Fahrzeugs an.
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Das Steuergerät 205 kann optional Signale an die Elektronik 201 übertragen, um beispielsweise ein in der Fußstütze 101 angeordnetes Stellmittel anzusteuern (nicht in 2 dargestellt).
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Weiterhin können Sensoreinheiten 207, 208 vorgesehen sein, die an, in oder in der Nähe der Fußstütze angeordnet sind und dem Verstärker und Messwandler 206 Signale zur weiteren Verarbeitung, z. B. zur Übermittlung an das Steuergerät 205, bereitstellen.
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Die Batterie 202 versorgt z. B. den Verstärker und Messwandler 206, die Schnittstelle 204 und optional auch den Wandler 203 mit elektrischer Energie. Die Batterie 202 kann als ein elektrischer Pufferspeicher ausgeführt sein, der z. B. über die Sensoreinheiten 102, 103 zumindest teilweise aufladbar ist. Optional kann eine Verbindung zum Fahrzeug vorgesehen sein, die die Elektronik 201 mit elektrischer Energie versorgt und z. B. die Batterie auflädt. Somit kann die Elektronik 201 mittels der Batterie 202 zumindest für gewisse Zeiträume autark von einer Stromversorgung des Fahrzeugs bzw. unabhängig von einer physikalischen Verbindungsleitung mit dem Fahrzeug funktionieren.
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3 zeigt einen Sitz 301, der in einem Fahrzeug montiert ist. Vor dem Sitz ist eine Fußstütze 101 mit den Sensoreinheiten 102, 103 angeordnet. Eine Person übt mit mindestens einem Fuß Druck auf mindestens eine der Sensoreinheiten 102, 103 aus, so dass dem Druck entsprechende Signale erzeugt werden. Die Signale der Sensoreinheiten 102, 103 werden dem Steuergerät 205 des Fahrzeugs zugeführt (ggf. über die in 2 gezeigte Elektronik 201).
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Der Sitz 301 weist eine Vielzahl von Druck-Sensoren 302 auf, die einen Druck erfassen, der durch die auf dem Sitz 301 sitzenden Person ausgeübt wird. Signale der Druck-Sensoren 302 werden dem Steuergerät 205 zugeführt.
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An das Steuergerät 205 ist eine optionale Anzeigeeinheit 303 angeschlossen, die von der Person betrachtet werden kann. Optional kann abhängig von den Signalen der Sensoreinheiten 102, 103 und den Druck-Sensoren 302 eine Komponente auf der Anzeigeeinheit 303 beeinflusst, z. B. gesteuert, werden. Optional ist an das Steuergerät 205 ein Lautsprecher 304 angeschlossen, über den, z. B. von dem Steuergerät 205 erzeugte, Töne ausgeben werden können.
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An das Steuergerät 205 ist außerdem ein Speicher 305 (z. B. in Form einer Datenbank) angeschlossen, in dem Programme speicherbar sind, die z. B. eine Interaktion mit den Sensoreinheiten 102, 103 unterstützen.
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An das Steuergerät 205 ist optional eine Kamera 306 angeschlossen. Die Kamera 306 ist auf die Person, z. B. auf den Kopf der Person gerichtet, und liefert entsprechende Bilddaten an das Steuergerät 205.
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4 zeigt eine weitere Fußstütze 401. Diese Fußstütze 401 ist in Art eines im Wesentlichen flächigen Trägers ausgebildet, der mit seiner Oberseite z. B. (im Wesentlichen) parallel zu einem Fahrzeugboden verläuft. Auf der Oberseite sind zwei Sensoreinheiten 402, 403 angeordnet.
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Außerdem weist diese Fußstütze 401 weitere Sensoreinheiten 404, 405 auf, die als bodenseitige Auflagepunkte der Fußstütze 401 auf dem Fahrzeugboden ausgebildet sind. Insbesondere sind im Bereich einer jeden Ecke der Fußstütze 401 je eine solche Sensoreinheit 404, 405 vorgesehen.
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5 zeigt einen weiteren beispielhaften Sitz 501 mit einer Rückwand 502. Hinter diesem Sitz 501 ist ein weiterer Sitz (nicht dargestellt) angeordnet, auf dem eine Person sitzen kann. Diese Person kann die nachfolgend beschriebene in dem Sitz 501 verortete Fußstütze nutzen.
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Diese Fußstütze umfasst beispielsweise zwei Teile 503, 504, die an der Rückwand 502 nebeneinander angeordnet sind. Die beiden Teile sind als linker Teil 503 und rechter Teil 504 mit den Füßen betätigbar. Jeder Teil 503, 504 weist mindestens eine Sensoreinheit 102, 103 auf.
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Die beiden Teile 503, 504 sind über eine Drehachse 505 an der Rückwand 502 des Sitzes 501 verstellbarer befestigt.
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Beispielsweise ist die Fußstütze über eine Schnittstelle, umfassend z. B. ein Kabel, mit dem Steuergerät des Fahrzeugs verbunden. Signale der Sensoreinheiten 102, 103 sind so an das Steuergerät übertragbar. Auch können Steuersignale von dem Steuergerät an die aus den beiden Teilen 503, 504 gebildete Fußstütze übermittelt werden und Stellmittel, beispielsweise Elektromotoren, ansteuern, anhand derer die beiden Teile 503, 504 um die Drehachse 505 verstellbar sind.
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Optional ist in der Rückwand 502 eine Aufnahme 506 ausgebildet, gegen die oder in die die Fußstütze schwenkbar ist.
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Oberseitig kann an oder in der Nähe der Rückwand 502 eine Anzeigeeinheit 507 angeordnet sein, um dem Nutzer der Fußstütze eine visuelle Rückmeldung betreffend die Interaktion mit den Teilen 503, 504 der Fußstütze zu liefern.
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6 zeigt einen Ausschnitt aus 5. Dargestellt ist, dass die beiden Teile 503, 504 der Fußstütze separat verstellbar sind.
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Beispielsweise kann neben einer Krafterfassung auch die Pedalstellung (Rotation) der beiden Fuß-Pedale über Sensoren erfasst werden. Deswegen können Anschlüsse vorgesehen sein, die mit der Drehachse 505 verbunden sind.
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7 zeigt eine Rückwand 704 eines noch weiteren Sitzes 701. Eine Fußstütze umfasst eine Auflagefläche 702 und eine Sensoreinheit 703.
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Die Auflagefläche 702 erstreckt sich von der Rückwand 704 in Richtung der hinter dem Sitz 701 sitzenden Person. Die Auflagefläche 702 dient insbesondere zum Auflegen der Füße.
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Die Auflagefläche 702 ist optional verschwenkbar an der Rückwand 704 befestigt. Skizziert ist außerdem, dass die Auflagefläche 702 optional in einer Richtung von der Rückwand 704 weg verstellbar, verlängerbar oder ausziehbar ausgestaltet sein kann.
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Die Sensoreinheit 703 ist an oder in der Rückwand 704 ausgebildet und erstreckt sich in einem Bereich insbesondere oberhalb der Auflagefläche 702. Die Sensoreinheit 703 ist insbesondere mit Zehen oder einem Fußballen des Fußes betätigbar.
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Optional kann auch die Auflagefläche 702 mindestens eine Sensoreinheit aufweisen.
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Weitere Vorteile:
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Die Fußstütze oder eine Fußablage der Fußstütze kann vorteilhaft in Höhe und Tiefe einstellbar und optional mit zusätzlichen Sensoren ausgestattet sein. Insbesondere sind unterschiedliche Bewegungen einzeln erfassbar, z. B. eine Druckerzeugung durch eine Ferse oder einen Fußballen.
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Eine Rückstellung einer verstellbaren, insbesondere verschwenkbaren Fußstütze kann durch unterschiedlich ausgestaltete Stellmittel erfolgen, mechanisch zum Beispiel mittels einer Feder, elektrisch, hydraulisch oder elektromagnetisch mittels entsprechender ansteuerbarer Antriebe. Ansteuerbare Stellmittel können auch zum Eistellen verschiedener Positionen und/oder mit unterschiedlichen Kräften ausgestaltet sein.
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Die Fußstütze kann mit Sensoreinheiten ausgestattet werden, die Informationen liefern, die zum Verbessern des Sitzkomforts, der Insassensicherheit oder als Bestandteil eines Systems für Körpertraining im Fahrzeug verwendbar sind. Die Fußstütze liefert Signale und ermöglicht eine verbesserte Interaktion zwischen dem Nutzer und dem System des Fahrzeugs, um beispielsweise Übungen für die Beinmuskulatur oder eine Durchführung von Spielen anbieten zu können.
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Insbesondere sind auch die Ausgestaltungen der verschiedenen beschriebenen Fußstützen und von deren Anordnungen im Fahrgastraum und/oder an Sitzen untereinander kombinierbar.
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Bezugszeichenliste
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- 101
- Fußstütze
- 102
- Sensoreinheit
- 103
- Sensoreinheit
- 201
- Elektronik
- 202
- Batterie
- 203
- Wandler
- 204
- Schnittstelle
- 205
- Steuergerät
- 206
- Verstärker und Messwandler
- 207
- Sensoreinheit
- 208
- Sensoreinheit
- 301
- Sitz
- 302
- Druck-Sensoren
- 303
- Anzeigeeinheit
- 304
- Lautsprecher
- 305
- Speicher mit Datenbank
- 306
- Kamera
- 401
- Fußstütze
- 402
- Sensoreinheit
- 403
- Sensoreinheit
- 404
- Sensoreinheit
- 405
- Sensoreinheit
- 501
- Sitz
- 502
- Rückwand
- 503
- linker Teil der Fußstütze
- 504
- rechter Teil der Fußstütze
- 505
- Drehachse
- 506
- Aufnahme
- 507
- Anzeigeeinheit
- 701
- Sitz
- 702
- Auflagefläche
- 703
- Sensoreinheit
- 704
- Rückwand
