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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement für einen Fahrzeuginnenraum, insbesondere ein Bedienelement, das automatisiert für eine Bedienung aktivierbar ist. Außerdem betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Betrieb des Bedienelementes.
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Stand der Technik
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Moderne Kraftfahrzeuge werden zunehmend mit elektronischen Bediensystemen ausgestattet, wobei die meisten dieser Bediensysteme zusätzliche Bedienelemente aufweisen. Um die Anzahl der Bedienelemente im Innenraum eines Fahrzeugs - zum Beispiel am Armaturenbrett und/oder der Mittelkonsole - auf eine überschaubare Zahl begrenzt zu halten, wurden multifunktionale Bedienelemente eingeführt, die in Verbindung mit einem Bildschirm eine Auswahl von Funktionen und Einstellungen im elektronischen Bediensystem leicht ermöglichen. Ein Beispiel dafür ist ein Drehknopf, der eine Auswahl von Optionen in einem Menü eines Bildschirms gewährleistet.
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In einigen Fahrzeugen lässt sich ein derartiger Drehknopf durch Drücken auf den Drehknopf in der Mittelkonsole mechanisch versenken. Ein erneutes mechanisches Drücken entriegelt den Drehknopf (Push-Push-Technik) und lässt diesen wieder aus der Mittelkonsole austreten. Des Weiteren sind Drehknöpfe bekannt, bei denen eine Auswahlfunktion - beispielsweise ein Menüpunkt in einem Bildschirmmenü - durch ein Drücken auf den Drehknopf ausgelöst wird. Auf diese Weise entsteht ein Konflikt zwischen der Auswahlfunktionalität und dem Versenken des Drehknopfes aufgrund des Drückens durch einen Nutzer.
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Dieser Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, ein Bedienelement vorzustellen, welches klar zwischen den Funktionalitäten Auswahl und Versenken des Bedienelements unterscheidet und damit auch die Fahrzeugsicherheit erhöht.
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Kurzbeschreibung der Erfindung
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Die oben genannte Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den Figuren.
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Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Bedienelement für einen Fahrzeuginnenraum bereitgestellt. Das Bedienelement ist ein- und ausfahrbar in Bezug auf eine Oberfläche einer Konsole. Eine obere Oberfläche des Bedienelementes liegt in einem eingefahrenen Zustand in einer Ebene mit der Oberfläche der Konsole. Außerdem weist das Bedienelement eine Druck/Zug-Vorrichtung auf, die angepasst ist, das Bedienelement in die Oberfläche hinein und aus der Oberfläche hinaus zu bewegen, sowie eine Sensorvorrichtung zur Erfassung einer Bewegung eines Objektes, insbesondere einer Hand, in einer vorgegebenen Richtung hin auf das Bedienelement.
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Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Steuerung eines Bedienelementes für einen Fahrzeuginnenraum vorgestellt. Das Verfahren umfasst ein Messen einer Entfernung durch eine Detektion reflektierter Signale durch eine Sensorvorrichtung, die angepasst ist zur Erfassung einer Bewegung eines Objektes hin zu einem Bedienelement, und ein Aktivieren, in Reaktion auf eine Erfassung des Objektes, die anzeigt, dass sich das Objekt dem Bedienelement nähert, einer Druck/Zug-Vorrichtung, um das Bedienelement relativ zu einer Oberfläche einer Konsole zu bewegen. Dabei liegt eine obere Oberfläche des Bedienelementes in einem eingefahrenen Zustand in einer Ebene mit der Oberfläche der Konsole.
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Durch diese erfindungsgemäße Verbindung des Ein- und Ausfahrmechanismus des Bedienelementes mit einer Sensorvorrichtung ist es möglich, dass Bedienelemente - insbesondere in Form eines Drehknopfes - durch eine Geste des Benutzers über einer Oberfläche - insbesondere der Oberfläche der Mittelkonsole oder des Armaturenbrettes - automatisch ohne eine Berührung heraus fahrbar oder auch wieder zu versenkbar sind. Dieses Merkmal erhöht nicht nur die optische Eleganz im Fahrzeuginneren, sondern insbesondere die Sicherheit, da eine Ablenkung des Benutzers während der Fahrt vermieden wird und nur unter bestimmten Bedingungen das Bedienelement bezüglich der Oberfläche aus- bzw. einfahrbar ist.
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Dabei muss die Funktion des Drehknopfes als Bedienelement im Sinne der vorliegenden Erfindung in Bezug auf seine Ergonomie nicht von bisherigen Konzepten abweichen. Vielmehr können alle bisherigen Funktionalitäten - beispielsweise eine Auswahl zwischen verschiedenen Optionen, die auf einem Bildschirm angezeigt, und deren endgültige Aktivierung - mittels der vorliegenden Erfindung weiterhin umgesetzt werden.
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Im Besonderen wird die Möglichkeit einer unbeabsichtigten Aktivierung einer durch Drücken ausgelösten Versenkung des Bedienelements, wie im Stand der Technik, vermieden, da der Mechanismus zu Ein- und Ausfahren des Bedienelements mittels einer Bewegungsdetektion von der Bedienung des Bedienelements durch mechanisches Drücken gemäß der vorliegenden Erfindung getrennt ist.
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Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Bedienelementes kann die Sensorvorrichtung aus einer Kombination von mindestens zwei Annäherungssensoren bestehen. Damit kann grundsätzlich eine Annäherungsrichtung einer Hand gegenüber dem Bedienelement abgeleitet werden. Die Annährungssensoren sind vorzugsweise für die Messung von Ultraschall- oder Infrarotsignalen ausgelegt, oder können kapazitive Veränderungen im Umfeld des Bedienelements detektieren.
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Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Bedienelementes kann die Sensorvorrichtung eine Kombination von mindestens drei Annäherungssensoren aufweisen. Auf diese Weise lassen sich beliebige Annäherungssensoren - auch solche mit einer vergleichsweise geringen räumlichen Auflösung - einsetzen. Außerdem ist eine Bewegungsrichtung mit einer Hand in Richtung des Bedienelementes leicht erfassbar. Die Anordnung der Annährungssensoren ist dabei dergestalt, dass die Annährungssensoren in der unmittelbaren Nähe des Bedienelements und mit sich überlappenden Überwachungsbereichen angeordnet sind. Alternativ oder zusätzlich können die Annährungssensoren auch an anderen Positionen innerhalb des Fahrzeuginnenraums angeordnet sein. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Annährungssensoren in der Tür verbaut sein, so dass mittels einer Gestensteuerung an der Innenseite der Tür das Bedienelement innerhalb der Mittelkonsole ein- und ausfahrbar ist.
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Gemäß einer ergänzenden vorteilhaften Ausführungsform des Bedienelementes kann die Sensorvorrichtung aus mindestens einem Ultraschallmessaufnehmer - als ein Beispiel für eine aktive Sensorvorrichtung - bestehen. Hierzu können bekannte Verfahren zur Feststellung einer Annäherung eines Objektes, beispielsweise einer Hand, an den Annährungssensor ausgewertet werden. Alternativ kann der Annäherungssensor auch aus einem oder mehreren kapazitiven Sensoren und/oder einem oder mehreren Infrarotsensoren bestehen. Außerdem ist es möglich, eine Kombination unterschiedlicher Sensortypen - Ultraschall, Infrarot, kapazitiv - vorzusehen, wodurch die Zuverlässigkeit der Erkennung der Handbewegung in Richtung des Bedienelementes erhöht wird. Andere Sensortypen, wie beispielsweise Lasersysteme oder Kamerasysteme mit Objekterfassungssystemen, sind ebenso einsetzbar. Des Weiteren ist vorgesehen, dass nicht nur die Annährung des Objektes an die Sensorvorrichtung detektierbar, sondern auch die Art der Bewegung ermittelbar ist, beispielsweise eine Aufbewegung der Hand. Damit ist gemäß der vorliegenden Erfindung nicht nur gewährleistet, dass eine Bewegungsannährung eines Objektes an sich detektiert werden kann, sondern ein Ein- und Ausfahren des Bedienelements erst dann durchgeführt wird, wenn eine vorher definierte Art der Bewegung des Objektes ermittelt wird.
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Eine zusätzliche vorteilhafte Ausführungsform des Bedienelementes sieht vor, dass die Konsole eine Mittelkonsole, ein Armaturenbrett, eine Rücksitzkonsole, eine Seitenkonsole, eine Türinnenverkleidung im Fahrzeuginnenraum ist. Selbstverständlich können auch andere Oberflächen das hier vorgestellte Bedienelement in versenkbarer Form aufweisen. Damit ist das erfindungsgemäße Konzept praktisch ohne räumliche Einschränkung im Fahrzeuginnenraum einsetzbar, beispielsweise im Kofferraum.
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Gemäß einer ergänzenden Ausführungsform des Bedienelementes kann variabel festlegt werden, ab welcher durch den Sensor gemessenen Entfernung die Druck/Zug-Vorrichtung zum Ein- und Ausfahren des Bedienelements aktiviert wird, um das Bedienelement aus der Oberfläche herauszufahren. Dadurch können Präferenzen der Bewegungssteuerung des Benutzers berücksichtigt und sogar individualisiert werden.
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Gemäß einer weiteren ergänzenden Ausführungsform des Bedienelementes kann variabel festlegbar sein, gemäß welcher durch den Sensor die gemessene erste Annährungsbewegung des Objektes die Druck/Zug-Vorrichtung aktiviert wird, um das Bedienelement aus der Oberfläche herauszufahren. Durch die Erfassung der Bewegungsrichtung der Hand, die sich dem Bedienelement nähert, wird eine zusätzliche Sicherheitsfunktion implementiert. Außerdem kann realisiert werden, dass die Geschwindigkeit der Hand, die sich auf das Bedienelemente hin bewegt, erfasst wird. Damit lässt sich auch die Ausfahrgeschwindigkeit des Bedienelementes aus der Oberfläche beeinflussen. Wenn sich die Hand beispielsweise sehr schnell auf das Bedienelement zubewegt, kann die Geschwindigkeit, mit der das Bedienelement aus der Oberfläche ausgefahren wird, auch erhöht werden. Auf diese Weise lässt sich sicherstellen, dass das Bedienelement vollständig ausgefahren ist, wenn die Hand des Nutzers dieses erreicht.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Bedienelementes kann vorsehen, dass variabel festlegbar ist, gemäß welcher durch den Sensor gemessene zweite Annährungsbewegung die Druck/Zug-Vorrichtung aktiviert wird, um das Bedienelement in der Oberfläche hineinzufahren. Bei der Druck/Zug-Vorrichtung kann es sich um einen elektromechanischen Antrieb (zum Beispiel ein Elektromotor mit entsprechender Mechanik) handeln. Alternativ ist auch eine Bewegungsaktivierung des Bedienelementes vertikal zu der Oberfläche (beispielsweise der Konsole) durch pneumatische oder hydraulische Antriebssysteme möglich. Die nichtelektromechanisch betriebenen Antriebssysteme erlauben eine praktisch geräuschlose Bewegung des Antriebselementes und somit eine Erhöhung der Ergonomie und Wertigkeit bei vergleichsweise geringen Kosten.
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Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des Bedienelementes sieht vor, dass variabel festlegbar ist, ab welcher durch den Sensor gemessenen Geschwindigkeit eines sich nähernden Objektes die Druck/Zug-Vorrichtung aktiviert wird, um das Bedienelement aus der Oberfläche herauszufahren. Auf diese Weise wird es möglich, das Bedienelement in der Oberfläche zu versenken. Dies kann beispielsweise dann vorteilhaft sein, wenn eine längere Strecke gefahren wird und das Bedienelement nicht erforderlich ist. Dadurch, dass das Bedienelement eine Oberfläche mit der umgebenden Oberfläche der jeweiligen Konsole bildet, kann auf diese Weise eine zusätzliche Ablagefläche beispielsweise auf der Mittelkonsole geschaffen werden.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausführungsform des Bedienelementes kann eine Steuereinheit vorhanden sein, welche Signale von der Sensorvorrichtung empfängt und verarbeitet und die Druck/Zug-Vorrichtung aktiviert. Dabei können sowohl aktive Elemente der Sensorvorrichtung - beispielsweise Ultraschallsender, Infrarotsender, Generator für elektromagnetisches Feld - als auch passive Elemente der Sensorvorrichtung - beispielsweise Ultraschallempfänger, Infrarotempfänger, Empfänger für die Veränderung des elektromagnetischen Feldes - mit der Steuereinheit verbunden sein, die sowohl für die Erzeugung der entsprechenden Signale wie auch für den Empfang der detektierten Signale ausgelegt sind. Außerdem weist die Steuereinheit eine Auswerteeinheit auf, welche mittels der empfangenen Signale die Annährungsbewegung der sich bewegenden Hand in Bezug auf das Bedienelement ermittelt. Die durch die Steuereinheit erzeugten Signale veranlassen dann die Druck/ZugVorrichtung entsprechend der ermittelten Handbewegung, das Bedienelement aus der Oberfläche heraus oder in die Oberfläche hineinzufahren.
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Eine optionale Ausführungsform des Verfahrens sieht vor, dass sich das Bedienelement aus der Oberfläche heraus bewegt, wenn sich das Objekt bzw. die Hand auf einer ersten vordefinierten Bahn - d.h., auf einer vordefinierten Trajektorie - dem knopfartigen Element nähert. Dabei wird also nicht nur die Annäherung der Hand als Objekt an sich erfasst, sondern die tatsächliche Bewegungsrichtung. Diese kann beispielsweise von hinten nach vorn geschehen, wobei „vorn“ durch die Fahrtrichtung definiert ist. Weiterhin können auch andere Trajektorien zum Aktivieren der Druck/Zug-Vorrichtung vorgesehen sein. Beispielsweise kann ein Kreisen der Hand über dem Bedienelement im Uhrzeigersinn ein Aus- oder Herausfahren des Bedienelementes aktivieren, während ein Kreisen der Hand entgegen dem Uhrzeigersinn ein Ein- oder Hineinfahren des knopfartigen Elementes aktiviert.
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Dementsprechend kann es bei bestimmten Ausführungsformen ermöglicht werden, das knopfartige Element auch in die Oberfläche hinein zu bewegen, wenn sich das Objekt - insbesondere die Hand des Benutzers - auf einer zweiten vordefinierten Bahn dem Bedienelement nähert.
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Figurenliste
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- 1 zeigt eine Mittelkonsole eines Fahrzeuginnenraums mit einem eingefahrenen Bedienelement.
- 2 zeigt die Mittelkonsole des Fahrzeuginnenraums mit dem ausgefahrenen Bedienelement.
- 3 zeigt als schematische Querschnittszeichnung die Oberfläche und das Bedienelement im ausgefahrenen Zustand.
- 4 zeigt als schematische Querschnittszeichnung die Oberfläche und das Bedienelement im eingefahrenen Zustand.
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Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren
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Die Figuren sind lediglich schematische Darstellungen und dienen nur der Erläuterung der Erfindung. Es wird auch darauf hingewiesen, dass Merkmale bzw. Komponenten von unterschiedlichen Ausführungsformen, die den entsprechenden Merkmalen bzw. Komponenten der Ausführungsform nach gleich oder zumindest funktionsgleich sind, mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind. Zur Vermeidung von unnötigen Wiederholungen werden bereits anhand einer vorher beschriebenen Ausführungsform erläuterte Merkmale bzw. Komponenten an späterer Stelle nicht mehr im Detail erläutert.
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Ferner wird darauf hingewiesen, dass die nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen lediglich eine beschränkte Auswahl an möglichen Ausführungsvarianten der Erfindung darstellen. Insbesondere ist es möglich, die Merkmale einzelner Ausführungsformen in geeigneter Weise miteinander zu kombinieren, so dass für den Fachmann mit den hier explizit dargestellten Ausführungsvarianten eine Vielzahl von verschiedenen Ausführungsformen als offensichtlich offenbart anzusehen sind.
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Der Begriff „Bedienelement“ beschreibt im Sinne der vorliegenden Erfindung ein Element zur Bedienung von Aggregaten eines Fahrzeugs. Insbesondere betrifft das Bedienelement ein knopfartiges Element, welches drehbar in einer Oberfläche eines Fahrzeuginnenraums vorgesehen ist. Das Bedienelement dient im Allgemeinen dazu, bestimmte Funktionen des Fahrzeuges auszuwählen und/oder zu aktivieren. Alternativ kann es sich auch um eine Bedieneinheit handeln, welche komplett aus einer Oberfläche - beispielsweise eine Konsole - herausgefahren wird. Auf dieser Bedieneinheit kann eine Mehrzahl von Drehknöpfen, Kippschaltern, Touchscreens und anderen bekannten Bedienelemente vorgesehen sein. Zusätzlich kann ein verschiebbarer Deckel das Bedienpanel (beispielsweise horizontal verschiebbar oder auch mit einem Dreh/Kipp-Mechanismus versehen) in einem eingefahrenen Zustand vollständig abdecken.
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Der Begriff „Druck/Zug-Vorrichtung“ beschreibt einen Aktuator mittels dessen das Bedienelement aus einer Oberfläche ein- oder ausgefahren werden kann. Es kann sich dabei um einen elektromechanischen Antrieb, einen pneumatischen oder hydraulischen Antrieb handeln.
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Der Begriff „Sensorvorrichtung“ beschreibt entweder einen einzelnen Sensor, der angepasst ist, um eine Bewegungsrichtung von sich nähernden Objekten zu erkennen, oder es handelt sich um eine Kombination mehrerer Einzelsensoren, die in Kombination mit einer Steuervorrichtung dergestalt angepasst sind, eine Bewegungsrichtung relativ zum Bedienelement zu detektieren.
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Der Begriff „Oberfläche“ beschreibt eine obere Oberseite eines Teils eines Fahrzeuginnenraums, wie beispielsweise eine Mittelkonsole, ein Armaturenbrett, eine Seitenkonsole, eine Türinnenverkleidung, eine Medien-Bedienoberfläche (beispielsweise Audio-/Telefon/-Videosysteme).
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Der Begriff „Ultraschallmessaufnehmer“ beschreibt im Allgemeinen eine Baugruppe oder Bauelemente zur Umwandlung einer Energieform in eine andere Energieform. Im vorliegenden Fall wird mittels des Ultraschallmessaufnehmers elektrische Energie in Ultraschall bzw. reflektierter Ultraschall zurück in elektrische Energie umgewandelt.
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1 zeigt eine Mittelkonsole 100 eines Fahrzeuginnenraums mit einem hineingefahrenen Bedienelement 102. Die Mittelkonsole 100 weist insbesondere eine Oberfläche 110 auf, in der das Bedienelement 102 in einem versenkten Zustand dargestellt ist. Die obere Oberfläche des Bedienelementes 102 liegt in einer Ebene mit der Oberfläche 110 der Konsole 100. Zusätzlich sind Sensoren 104, 106, 108 der Sensorvorrichtung dargestellt. Gemäß der 1 sind die Sensoren 104, 106, 108 in einer Linie mit dem Bedienelement 102 dargestellt. Alternativ bzw. gleichzeitig sind auch andere Anordnungen der Sensoren 104, 106, 108 möglich. Eine genaue Ausgestaltung der Anordnung der Sensoren 104, 106, 108 wird auch durch die Art der Sensoren - beispielsweise Ultraschallmessaufnehmer - vorgegeben. Die dargestellte Anordnung ist dafür geeignet, eine Bewegung von hinten bzw. aus dem rechten Bereich der Konsole 100 hin auf das Bedienelement 102 zu detektieren. Für den Fall, dass kreisende Bewegungen der Hand über dem Bedienelement 102 erfasst werden sollen, wäre eine kreisförmige Anordnung der Sensoren 104, 106, 108 um das Bedienelement 102 vorteilhafter.
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Außerdem zeigt 1 beispielhafte zusätzliche andere Bedienelemente 112, die entweder konventionell nicht höhenverstellbar oder im Sinne der vorliegenden Erfindung durch eine Gestensteuerung ein- und ausfahrbar sind.
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2 zeigt die Mittelkonsole 100 des Fahrzeuginnenraums mit einem herausgefahrenen Bedienelement 102. In diesem Fall ist ein Teil des Bedienelements 102 aus der Oberfläche 110 der Mittelkonsole 100 sichtbar erhöht, um mit einer Hand gegriffen und gedreht oder zur Aktivierung von Funktionen gedrückt zu werden.
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3 stellt einen Querschnitt durch die Oberfläche 110 und das Bedienelement 102 in einen ausgefahrenen Zustand dar. Die Sensoren 104, 106, 108 sind in der Oberfläche 110 versenkt dargestellt. Die Druck/Zug-Vorrichtung 306 wirkt auf eine Achse 302 des knopfartigen Elementes 102 und kann entsprechend der durch den Doppelpfeil 304 dargestellten vertikalen Bewegungsrichtung bewegt werden. Zusätzliche Auswerteelektronik für ein Drehen usw. des Bedienelementes 102 ist aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt.
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Die Steuereinheit 308 ist mit den Sensoren 104, 106, 108 über die Leitungen 310, 312, 314 verbunden, um deren Signale auszuwerten, bzw. um auch aktive Signale dorthin zu senden. Entsprechend einer gemessenen Annäherung/Bewegungsrichtung eines Objektes in Bezug auf die Sensoren - und damit auch in Bezug auf das Bedienelement 102 - erzeugt die Steuereinheit 308 Steuersignale zur Aktivierung der Druck/Zug-Vorrichtung 306. In einem Ausführungsbeispiel kann es sich dabei um Aktivierungssignale für einen Elektromotor, der das Ein-/Ausfahren bewerkstelligt, über die Leitung 316 handeln.
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4 stellt einen Querschnitt durch die Oberfläche 110 und das Bedienelement 102 in einem eingefahrenen Zustand dar. In diesem Fall wurde die Druck/Zug-Vorrichtung 306 von der Steuereinheit 308 über die Leitung 316 entsprechend der Bewegungsrichtung 304 derart aktiviert, dass das Bedienelement 102 eingefahren wird und die obere Oberfläche des Bedienelementes 102 in einer Ebene mit der Oberfläche 100 der Konsole liegt. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind die Steuereinheit 308 und die entsprechenden Leitungen nicht in der 4 nochmals dargestellt.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Konsole
- 102
- Bedienelement
- 104
- Sensorvorrichtung
- 106
- Sensorvorrichtung
- 108
- Sensorvorrichtung
- 110
- Oberfläche
- 112
- weitere Bedienelemente
- 302
- Achse
- 304
- Bewegungspfeil
- 306
- Druck/Zug-Vorrichtung
- 308
- Steuereinheit
- 310
- Sensorleitung
- 312
- Sensorleitung
- 314
- Sensorleitung
- 316
- Steuerleitung
