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Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für zumindest einen Gegenstand, umfassend einen Aufnahmebereich für den zumindest einen Gegenstand, wobei der Aufnahmebereich zumindest ein Halteelement aus einem vorbestimmten Material umfasst, welches durch Anlegen eines elektrischen und/oder magnetischen Feldes von einer Ruhekonfiguration in eine Haltekonfiguration für den zumindest einen Gegenstand bringbar ist, wobei sich zumindest eine innere Materialeigenschaft des Halteelements beim Wechsel von der Ruhekonfiguration zur Haltekonfiguration ändert. Ferner betrifft die Erfindung ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Haltevorrichtung.
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Zur Aufnahme von Gegenständen, wie beispielsweise Mobiltelefonen, Sonnenbrillen, Getränkebechern oder dergleichen, ist in Kraftfahrzeugen eine Vielzahl von Ablagen vorgesehen. Diese können die abgelegten Gegenstände jedoch nicht immer zuverlässig halten, so dass diese insbesondere beim Beschleunigen, beim Abbremsen oder bei Kurvenfahrt aus der Ablage fallen und beschädigt werden können.
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Um dies zu vermeiden, ist es bekannt, Haltevorrichtungen vorzusehen, die sich in ihrer Form an den gehaltenen Gegenstand anpassen können, wie es beispielsweise in der gattungsgemäßen
DE 10 2011 115 562 A1 offenbart ist. Die bekannte Haltevorrichtung umfasst ein sogenanntes aktives Material, das insbesondere eine magnetorheologische Flüssigkeit oder ein Formgedächtnispolymer umfasst und dessen Materialeigenschaften sich unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfelds ändern. Diese Eigenschaft kann beispielsweise genutzt werden, um eine magnetorheologische Flüssigkeit nach Einsetzen eines zu haltendenden Gegenstands zu verhärten und den Gegenstand so zu fixieren.
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Derartige Haltevorrichtungen erfüllen zwar den Zweck, Gegenstände zuverlässig zu halten, benötigen aber dabei beträchtlichen Bauraum, der nicht mehr für weitere Funktionen zur Verfügung steht.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die bekannte Haltevorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass sie nicht nur eine zuverlässige Fixierung gehaltener Gegenstände ermöglicht, sondern zugleich zusätzliche Funktionen bereitstellt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöste durch zumindest eine Sensoreinheit zum Ermitteln mindestens eines Werts zumindest einer inneren Zustandsgröße eines gehaltenen Gegenstandes, sowie eine Steuereinheit, welche dazu ausgelegt ist, auf Grundlage des mindestens einen ermittelten Werts zumindest ein Steuersignal auszugeben.
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Zum Einen kann eine solche Haltevorrichtung aufgrund des Übergangs in die Haltekonfiguration einen Gegenstand zuverlässig halten, zum Anderen kann aber auch auf Grundlage der ermittelten Zustandsgröße der Gegenstand auf gewünschte Weise beeinflusst werden, oder es können auch Informationen betreffend den Gegenstand an weitere Funktionselemente übermittelt werden. Die Haltevorrichtung weist somit eine besonders hohe funktionelle Integration auf und kann weitere Aufgaben erfüllen, die über das bloße Halten des Gegenstandes hinausgehen.
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Bei der sich zwischen der Ruhekonfiguration und der Haltekonfiguration ändernden inneren Materialeigenschaft des Halteelements kann es sich um beliebige physikalische Eigenschaften handeln, die die Haltefunktion in der Haltekonfiguration unterstützen. Beispiele hierfür sind die Viskosität eines Fluids oder auch die molekulare Konformation eines Polymers.
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Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die zumindest eine Sensoreinheit einen Temperatursensor. Die Erfassung der Temperatur des gehaltenen Gegenstands ist insbesondere vorteilhaft, wenn es sich bei dem Gegenstand um einen Behälter für Getränke, etwa eine Flasche, eine Dose oder einen Becher, handelt. Mit der Information kann einerseits der Benutzer erkennen, ob das im Behälter enthaltene Getränk noch eine angenehme Trinktemperatur aufweist, oder es können andererseits Maßnahmen zur Temperierung des Gegenstands unternommen werden.
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Die Erfindung schlägt dabei den Einsatz einer Temperiereinheit vor, welche dazu ausgelegt ist, den zumindest einen Gegenstand in Abhängigkeit von dem zumindest einen Steuersignal zu beheizen und/oder zu kühlen, vorzugsweise zum Konstant-Halten einer Temperatur des Gegenstands oder eines Teils davon. Die Haltevorrichtung wirkt demnach gleichzeitig als Temperiervorrichtung, welche beispielsweise einen gehaltenen Getränkebehälter auf einer vorgegebenen Solltemperatur halten kann. Damit entfällt die Notwendigkeit, separate Vorrichtungen zum Beheizen oder Kühlen des Gegenstands vorzusehen, so dass besonders wenig Bauraum benötigt wird.
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Zudem kann erfindungsgemäß vorgesehen sein, dass die zumindest eine Sensoreinheit ein Ladezustandssensor für einen aufladbaren Energiespeicher des zumindest einen Gegenstandes umfasst. Hierdurch kann der Ladezustand von elektronischen Geräten, wie beispielsweise Mobiltelefonen, die in der Haltevorrichtung gehalten sind, überwacht werden, so dass hierfür keine separaten Geräte notwendig sind.
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Bevorzugt ist dabei eine Ladeeinheit zum Laden des aufladbaren Energiespeichers des zumindest einen Gegenstands in Abhängigkeit von dem zumindest einen Steuersignal, vorzugsweise zum Aufladen oder Konstant-Halten des Ladungszustands des Energiespeicher des zumindest einen Gegenstands, vorgesehen. Damit kann sichergestellt werden, dass ein gehaltenes elektronisches Gerät immer auf den gewünschten Ladezustand gebracht werden kann, ohne dass separate Ladegeräte oder dergleichen notwendig sind.
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Die Ladeeinheit kann eine induktiv wirkende Ladeeinheit umfassen. Ein in der Haltevorrichtung aufgenommenes elektronisches Gerät kann auf diese Weise direkt geladen werden, ohne dass eine Kabelverbindung notwendig wäre. Dies ist besonders benutzerfreundlich.
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Besonders vorteilhafte erfindungsgemäße Haltevorrichtungen können ferner gekennzeichnet sein durch eine Anzeigeeinheit, welche dazu ausgelegt ist, in Abhängigkeit von dem zumindest einen Steuersignal eine Information betreffend die zumindest eine innere Zustandsgröße des zumindest einen Gegenstands anzuzeigen, vorzugsweise über eine Beleuchtung, eine alphanumerische Anzeigen, Verlaufsbalken und/oder Diagramme. Hierdurch können einem Benutzer wesentliche Informationen über den gehaltenen Gegenstand übermittelt werden. Beispielsweise können die Temperatur eines gehaltenen Getränks oder der Ladezustand eines gehaltenen elektronischen Geräts angezeigt werden. Die Anzeige kann dabei numerisch, in Form eines Balkendiagramms, durch farbcodierte Beleuchtung oder dergleichen erfolgen.
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Das zumindest eine Haltelement kann als vorbestimmtes Material eine magnetorheologische und/oder elektrorheologische Flüssigkeit umfassen. Derartige Flüssigkeiten ändern unter dem Einfluss eines magnetischen oder elektrischen Felds ihre Fließeigenschaften. In der Regel verhärtet sich diese Flüssigkeit beim Anlegen eines Feldes. Im feldfreien Zustand, also in der Ruhekonfiguration, ist das Material flüssig, so dass der Gegenstand in die Aufnahme eingesetzt werden kann. Wird ein elektrisches oder magnetisches Feld angelegt, verhärtet sich die Flüssigkeit formgenau um den eingesetzten Gegenstand und hält diesen zuverlässig fest.
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Das zumindest eine Haltelement kann aber auch als vorbestimmtes Material ein elektroaktives Polymer und/oder elektroaktives Gel umfassen. Solche Polymere oder Gele können bei Beaufschlagung mit einem elektrischen oder magnetischen Feld ihre molekulare Konfiguration, also ihre dreidimensionale Struktur, ändern. Dabei ist es beispielsweise möglich, dass sich ein derart gestaltetes Haltelement beim Anlegen eines Feldes, also beim Übergang in die Haltekonfiguration, um einen in den Aufnahmeraum eingesetzten Gegenstand zusammenzieht und diesen so sicher fixiert.
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Besonders bevorzugt ist erfindungsgemäß der Einsatz zumindest eines Abdeckelements zum Abdecken des Aufnahmeraums, vorzugsweise zur Begrenzung des vorbestimmten Materials. Durch diese Maßnahme kann der Aufnahmeraum beispielsweise bei Nichtgebrauch verschlossen werden, um eine angenehme ästhetische Anmutung zu erzielen. Das Abdeckelement kann aber auch bei Gebrauch der Haltevorrichtung vorhanden sein. In diesem kann beispielsweise eine flexible Folie als Abdeckelement verwendet werden, die sich beim Einsetzen eines Gegenstands in den Aufnahmeraum verformt. Auch kann eine solche Folie kann dekorativen Zwecken dienen, sie schützt zudem das zumindest eine Haltelement vor Verschmutzung und dergleichen.
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Vorteilhafte erfindungsgemäße Haltevorrichtungen können weiterhin gekennzeichnet sein durch zumindest ein Stützelement, welches in Abhängigkeit von einer von dem zumindest einen Gegenstand ausgeübten Gewichtskraft beweglich in dem Aufnahmeraum angeordnet ist, vorzugsweise zumindest auch im Bereich des bestimmten Materials. Hierdurch kann ein im Aufnahmeraum gehaltener Gegenstand zusätzlich abgestützt und gesichert werden, so dass sich ein besonders guter Halt ergibt. Ferner kann das zumindest eine Stützelement auch weitere Funktionen der Haltevorrichtung unterstützen. Beispielsweise können Stützelemente mit besonders guter Wärmeleitfähigkeit verwendet werden, um eine Heiz- und/oder Kühlfunktion der Haltevorrichtung zu unterstützen. Auch eine induktive Energieübertragung kann durch geeignet gestaltete Halteelemente verbessert werden.
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Das zumindest eine Stützelement kann stabförmig und/oder aus einem Metall ausgebildet sein, und/oder eine Vielzahl von Stützelementen kann bereitgestellt sein. Insbesondere ist es dabei vorteilhaft, eine Vielzahl von solchen Stützelementen vorzusehen, um eine zuverlässige Stützung eines gehaltenen Gegenstandes zu erreichen. Metallische Stäbe sind besonders gut wärmeleitend und können auch als Antennenelemente für einen induktiven Ladevorgang dienen.
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Auch kann nach der Erfindung zumindest ein Aktuator, insbesondere ein piezoelektrischer, pneumatischer, hydraulischer, magnetischer oder federkraftgetriebener Aktuator, zum Bewegen des zumindest einen Stützelements, vorzugsweise von seiner Haltekonfiguration in seine Ruhekonfiguration, vorgesehen sein. Ein solcher Aktuator kann insbesondere eine Rückstellbewegung des zumindest einen Stützelements unterstützen, so dass dieses schnell und sicher in eine Ruheposition zurückkehrt, wenn ein gehaltener Gegenstand aus der Haltevorrichtung entfernt wird.
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Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfasst die Haltevorrichtung ferner eine Kommunikationseinheit, insbesondere eine Bluetooth-Kommunikationseinheit. Dies ermöglicht es, den Zustand von gehaltenen elektronischen Geräten durch direkte Kommunikation abzufragen oder auch Funktionen solcher Geräte in ein Steuerungs- oder Unterhaltungssystem beispielsweise eines Kraftfahrzeugs einzubinden.
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Besonders vorteilhaft ist gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Temperiereinheit von dem beziehungsweise den Stützelementen unterstützt oder in das beziehungsweise die Stützelemente zumindest teilweise integriert ist, und/oder die Ladeeinheit von dem beziehungsweise den Stützelementen unterstützt oder in das beziehungsweise die Stützelemente zumindest teilweise integriert ist. Dies dient der Reduktion von Bauteilen.
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Ebenso dient es der Reduktion von Bauteilen und somit auch von Bauraum, wenn die Anzeigeeinheit und das zumindest ein Abdeckelement zumindest teilweise zusammen ausgeführt sind, insbesondere die Anzeigeeinheit in das Abdeckelement integriert ist.
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Die Erfindung betrifft ferner ein Kraftfahrzeug mit einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung. Auch hier kommen die genannten Vorteile zum Tragen.
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Dabei kann die Kommunikationseinrichtung mit einer Kontrolleinheit des Kraftfahrzeugs Daten austauscht. Bei der Kontrolleinheit kann es sich um ein Steuerungs- oder Unterhaltungssystem des Kraftfahrzeugs handeln.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung, in der Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von schematischen Zeichnungen erläutert sind. Dabei zeigen
- 1 eine schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit einem Halteelement in Form einer magnetorheologischen Flüssigkeit in seiner Ruhekonfiguration;
- 2 eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung nach 1 mit dem Halteelement in Haltekonfiguration;
- 3 eine schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit einem Halteelement in Form einer magnetorheologischen Flüssigkeit in seiner Ruhekonfiguration;
- 4 eine schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit einem Halteelement in Form eines dielektrischen Kunststoffs in seiner Ruhekonfiguration;
- 5 eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung nach 4 mit dem Halteelement in Haltekonfiguration;
- 6 eine schematische Darstellung eines vierten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit Stützelementen, einer Temperiereinheit sowie mit einem Halteelement in Form einer magnetorheologischen Flüssigkeit in seiner Ruhekonfiguration;
- 7 eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung nach 6 mit dem Halteelement in Haltekonfiguration;
- 8 eine schematische Darstellung eines fünften Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit Stützelementen, einer Ladeeinheit, sowie mit einem Halteelement in Form einer magnetorheologischen Flüssigkeit in seiner Ruhekonfiguration;
- 9 eine schematische Darstellung der Haltevorrichtung nach 8 mit dem Halteelement in Haltekonfiguration;
- 10 eine schematische Darstellung eines Aufnahmeraums eines sechsten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit mehreren aufgenommenen Gegenständen;
- 11 eine schematische Darstellung eines siebten Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Haltevorrichtung mit einer Anzeigeeinheit sowie mit einem Halteelement in Form einer magnetorheologischen Flüssigkeit in seiner Haltekonfiguration; und
- 12 eine schematische Draufsicht auf die Haltevorrichtung gemäß 11.
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Eine im Ganzen mit 10 bezeichnete, erfindungsgemäße Haltevorrichtung für Gegenstände, wie sie beispielsweise in einem Kraftfahrzeug Anwendung finden kann, umfasst einen Aufnahmeraum 12, in welchem ein Halteelement 14 vorgesehen ist.
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Bei einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß 1 umfasst das Halteelement 14 eine magnetorheologische Flüssigkeit, und der Aufnahmeraum 12 ist nach oben hin durch eine flexible Abdeckung 16 abgeschlossen. Diese kann beispielsweise eine dekorative Folie oder dergleichen umfassen oder sein. Wird ein Gegenstand 18, bei dem in 1 gezeigten Beispiel ein Getränkebecher, in die Haltevorrichtung 10 eingeführt, so kann sich die Abdeckung 16 verformen, da die magnetorheologische Flüssigkeit des Halteelements 14 in der Ruhekonfiguration der Haltevorrichtung 10 fließfähig ist. Der Gegenstand 18 kann mithin in die Flüssigkeit eindringen und diese dabei zum Teil verdrängt. Sobald der Gegenstand 18 in den Aufnahmeraum 12 eingesetzt ist, wird eine Magnetspule 20 aktiviert. Unter Einfluss des dabei erzeugten Magnetfeldes verhärtet sich das Halteelement 14, so dass der Gegenstand, wie in 2 gezeigt, sicher gehalten wird.
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Die Haltevorrichtung 10 umfasst ferner einen Sensor 20, mittels welchem eine innere Zustandsgröße des Gegenstands 18 ermittelt werden kann. Bei dem in den 1 und 2 gezeigten Beispiel handelt ist es sich um einen Temperatursensor, mittels welchem die Temperatur des Gegenstandes 18 überwacht werden kann.
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3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Halteelement 14, also die magnetorheologische Flüssigkeit, den Aufnahmeraum 12 nicht vollständig ausfüllt. Es ist eben auch die in 3 dargestellte ringförmige Anordnung des Halteelements 14 denkbar.
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Die 4 und 5 zeigen ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem das Halteelement 14 eine Folie aus einem dielektrischen Kunststoff umfasst. Wird nach dem Einsetzen des Gegenstands 18 in den Aufnahmeraum 12 die Magnetspule 20 aktiviert, so zieht sich die Folie des Halteelements 14 unter dem Einfluss des Magnetfeldes zusammen und hält so ebenfalls den Gegenstand 18 sicher im Aufnahmeraum 12 fest.
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Bei einem vierten Ausführungsbeispiel der Erfindung nach den 6 und 7 sind im Aufnahmeraum 12 ergänzend Stützelemente 24 vorgesehen. Diese haben die Form dünner metallischer Stäbe und sichern den Gegenstand 18 zusätzlich zum Halteelement 14. Wird der Gegenstand 18 in den Aufnahmeraum 12 eingesetzt, so verschieben sich, wie aus 7 zu sehen, die Stützelemente 24 nach unten und stellen eine ebene Oberfläche zur Verfügung, auf der der Gegenstand 18 gehalten werden kann.
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Ein Aktuator 26 kann ferner eine dem Gewicht des Gegenstands 18 entgegen gerichtete Gegenkraft auf die Stützelemente 24 ausüben bzw. diese nach Entfernen des Gegenstandes 18 wieder in die in 6 gezeigte Ruhelage beziehungsweise Ruhekonfiguration zurückführen. Auf diese Weise lässt sich beispielsweise auch gewichtsabhängig die Eintauchtiefe eines Gegenstandes in den Aufnahmeraum kontrollieren. Der Aktuator kann pneumatisch, hydraulisch, piezoelektrisch, federkraftbetätigt oder dergleichen ausgebildet sein.
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Ferner umfasst die Haltevorrichtung 10 des vierten Ausführungsbeispiels noch eine Temperiereinheit 28. Hierdurch kann abhängig von der mittels des Sensors 22 ermittelten Temperatur des Gegenstands 18 eine Temperaturregelung durchgeführt werden, um beispielsweise den gezeigten Getränkebecher und seinen Inhalt auf einer gewünschten Trinktemperatur zu halten. Diese Temperierung kann durch die Stützelemente 24 unterstützt werden, indem beispielsweise Stützelemente 24 aus einem gut wärmeleitenden Material verwendet werden, so dass ein besonders guter Wärmeübergang zwischen dem Gegenstand 18 und der Temperiereinheit 28 erzielt wird. Bei der Temperiereinheit 28 kann es sich um ein Peltier-Element handeln.
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Bei einem fünften Ausführungsbeispiel der Erfindung handelt es sich bei dem gehaltenen Gegenstand 18 um ein Mobiltelefon. Der Sensor 22 dient dabei zur Ermittlung des Ladezustands einer Batterie des Gegenstands 18. Zudem ist eine induktiv wirkende Ladeeinheit 30 vorgesehen, so dass das Mobiltelefon in einem gewünschten Soll-Ladezustand gehalten werden kann.
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Selbstverständlich kann die Haltevorrichtung 10 auch mehrere Sensoren 22 umfassen. Auch kann die Temperiereinheit 28 zusammen mit der Ladeeinheit 30 vorgesehen sein, so dass die Haltevorrichtung beide Funktionen übernehmen kann.
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Wie aus 10 ersichtlich, können bei einem sechsten Ausführungsbeispiel der Erfindung mehrere Gegenstände 18 zusammen in der Haltevorrichtung 10 gehalten werden. Die Stützelemente 24 stellen dann sicher, dass jeder der Gegenstände 18 gewichtsabhängig eine optimale Eintauchtiefe im Aufnahmeraum 12 einnimmt.
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Zusätzlich kann bei einem siebten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie in den 11 und 12 gezeigt, eine Anzeigeeinheit 32 vorgesehen sein. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist diese in die Abdeckung 16 integriert und umgibt den Aufnahmeraum 12, um eine besonders ansprechende optische Anmutung zu erzielen, nämlich durch Beleuchtung. Die Anzeigeeinheit 32 kann dabei Informationen zu der mittels des Sensors 22 ermittelten inneren Zustandsgröße des Gegenstandes 18 angeben. Dies kann beispielsweise durch einen Farbwechsel der Beleuchtung erfolgen. So kann zum Beispiel eine blaue Farbe vermitteln, dass ein kalter Getränkebecher gehalten ist, während eine rote Farbe einen heißen Getränkebecher zeigt. Alternativ oder zusätzlich kann beispielsweise eine grüne Farbe indizieren, dass ein Mobiltelefon oder ein ähnliches elektronisches Gerät seinen Soll-Ladezustand erreicht hat.
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Selbstverständlich sind auch andere Anzeigemodi, wie beispielsweise alphanumerische Anzeigen, Verlaufsbalken, Diagramme oder dergleichen möglich.
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Insgesamt wird so eine Haltevorrichtung 10 geschaffen, die durch Integration einer Vielzahl von Funktionen in einem Kraftfahrzeug oder dergleichen Bauraum einzusparen hilft.
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Die in der voranstehenden Beschreibung, den Ansprüchen sowie den Zeichnungen offenbarte Merkmale können sowohl einzeln als auch in jeder beliebigen Kombination für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Haltevorrichtung
- 12
- Aufnahmeraum
- 14
- Haltelement
- 16
- Abdeckung
- 18
- Gegenstand
- 20
- Magnetspule
- 22
- Sensor
- 24
- Stützelement
- 26
- Aktuator
- 28
- Temperiereinheit
- 30
- Ladeeinheit
- 32
- Anzeigeeinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102011115562 A1 [0003]