Piezoelektrisches
Bedienelement und Haushaltsgerät
mit einem piezoelektrischen Bedienelement Die Erfindung betrifft
ein piezoelektrisches Bedienelement nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1 und ein Haushaltsgerät
mit einem piezoelektrischen Bedienelement nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 8.piezoelectric
Operating element and household appliance
with a piezoelectric operating element The invention relates to
a piezoelectric control element according to the preamble of the claim
1 and a household appliance
with a piezoelectric operating element according to the preamble of
Claim 8.
Ein
derartiges piezoelektrisches Bedienelement und dessen Einsatz in
einem Haushaltsgerät zur
Auslösung
von diversen Haushaltsgerätefunktionen
ist bereits bekannt.One
Such piezoelectric control element and its use in
a household appliance for
release
from various household appliance functions
is already known.
Aus
der US 5,231,326 ist
beispielsweise ein piezoelektrisches Bedienelement bekannt, das
ein auf einem Trägerteil
angeordnetes Piezoelement aufweist. Zwischen dem Piezoelement und
einer Deckschicht ist eine thermische Isolierschicht angeordnet, die
mit diesen jeweils über
eine Klebschicht verbunden ist. Ein Nachteil der bekannten Lösung ist,
dass sich die thermische Isolierschicht bei höheren Temperaturen von dem
Piezoelement und/oder der Deckschicht löst. Dies liegt daran, dass
sich die aus voneinander verschiedenen Materialien hergestellten Bauteile
bei Erwärmung
unterschiedlich stark ausdehnen. Die dabei auftretenden Scherkräfte führen zum
einen dazu, dass sich die thermische Isolierschicht von dem Piezoelement
und/oder der Deckschicht löst.
Zum anderen kommt es dabei zu ungewünschten Änderungen der relativen Lage
der thermischen Isolierschicht zu dem Piezoelement und/oder der
Deckschicht.From the US 5,231,326 For example, a piezoelectric operating element is known which has a piezoelectric element arranged on a carrier part. Between the piezoelectric element and a cover layer, a thermal insulating layer is arranged, which is connected to these in each case via an adhesive layer. A disadvantage of the known solution is that the thermal insulation layer dissolves at higher temperatures of the piezoelectric element and / or the cover layer. This is because the components made of different materials expand differently when heated. On the one hand, the shearing forces that occur in this case cause the thermal insulation layer to come off the piezoelectric element and / or the cover layer. On the other hand, there are unwanted changes in the relative position of the thermal insulating layer to the piezoelectric element and / or the cover layer.
Der
Erfindung stellt sich somit das Problem ein piezoelektrisches Bedienelement
anzugeben, bei dem die thermische Isoliereigenschaft der thermischen
Isolierschicht erhalten bleibt und gleichzeitig die oben genannten
Nachteile, nämlich
das Ablösen der
thermischen Isolierschicht von dem Piezoelement und/oder der Deckschicht
und deren ungewünschte
Lageänderung
bei höheren
Temperaturen, vermieden ist.Of the
Invention thus raises the problem of a piezoelectric control
specify that the thermal insulation property of the thermal
Insulating layer is preserved and at the same time the above
Disadvantages, namely
the detachment of the
thermal insulation layer of the piezoelectric element and / or the cover layer
and their unwanted
change of position
at higher
Temperatures, is avoided.
Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch ein piezoelektrisches Bedienelement mit den Merkmalen
des Patentanspruchs 1 gelöst.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben
sich aus den nachfolgenden Unteransprüchen.According to the invention this
Problem by a piezoelectric control with the features
of claim 1.
Advantageous embodiments and further developments of the invention result
from the following subclaims.
Die
mit der Erfindung erreichbaren Vorteile bestehen neben der Vermeidung
des Ablösens
der thermischen Isolierschicht von dem Piezoelement und/oder der
Deckschicht und deren ungewünschte Lageänderung
bei höheren
Temperaturen insbesondere darin, dass die Anzahl der erforderlichen
Bauteile reduziert ist. Kleberschichten wirken zum einen thermisch
isolierend und sind zum anderen elastisch, so dass die oben genannten
Vorteile durch eine als Kleberschicht ausgebildete thermische Isolierschicht erzielt
sind. Darüber
hinaus ist die Auswertung der von dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelement an eine elektrische Steuerung, beispielsweise eines
Haushaltsgeräts,
weitergeleiteten Ausgangssignale vereinfacht, da die thermische
Isolierschicht als eine Kleberschicht ausgebildet ist, deren Schichtdicke
derart gewählt
ist, dass ein durch eine plötzliche
Temperaturerhöhung
der Deckschicht erzeugter Anstieg des Ausgangssignals des piezoelektrischen
Bedienelements von einem durch eine manuelle Betätigung desselben erzeugten
Anstieg des Ausgangssignals verschieden ist.The
achievable with the invention advantages exist in addition to the prevention
of detachment
the thermal insulating layer of the piezoelectric element and / or the
Cover layer and its unwanted change in position
at higher
Temperatures in particular in that the number of required
Components is reduced. Adhesive layers act on the one hand thermally
insulating and are elastic to another, so the above
Benefits achieved by a designed as an adhesive layer thermal insulating layer
are. About that
In addition, the evaluation of the piezoelectric according to the invention
Operating element to an electrical control, such as a
Household appliance,
forwarded output signals simplified because the thermal
Insulating layer is formed as an adhesive layer whose layer thickness
chosen like that
is that one by one sudden
temperature increase
the cover layer generated increase in the output signal of the piezoelectric
Operating element of a same generated by a manual operation
Increase of the output signal is different.
Eine
vorteilhafte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lehre sieht vor, dass die
Kleberschicht als ein Band oder eine Folie ausgebildet ist. Auf
diese Weise ist die Herstellung des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements vereinfacht. Grundsätzlich sind jedoch auch andere
dem Fachmann bekannte und geeignete Kleberausbildungen, wie beispielsweise
pastenartiger oder flüssiger Kleber,
denkbar.A
advantageous development of the teaching of the invention provides that the
Adhesive layer is formed as a tape or a film. On
This is the production of the piezoelectric according to the invention
Control element simplified. Basically, however, are others
known and suitable adhesive training, such as
pasty or liquid glue,
conceivable.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Kleberschicht
transparent ausgebildet ist. Hierdurch ist die Verwendung der Kleberschicht auch
in Bereichen ermöglicht,
die funktionsgemäß durchsichtig
ausgebildet sein müssen.
Beispielsweise ist dies bei Bedienblenden für Haushaltsgeräte der Fall,
in denen neben Bedienelementen auch Anzeigeelemente integriert sind
und bei denen die thermische Isolierschicht aus fertigungstechnischen
Gründen
auch in dem Bereich zumindest eines Anzeigeelements angeordnet ist.A
Further advantageous embodiment provides that the adhesive layer
is transparent. As a result, the use of the adhesive layer is also
allows in areas
the functionally transparent
must be trained.
For example, this is the case with control panels for household appliances,
in which besides display elements also display elements are integrated
and in which the thermal insulating layer of manufacturing technology
establish
is also arranged in the region of at least one display element.
Grundsätzlich ist
die Kleberschicht nach Art, Material und Dimensionen in weiten geeigneten Grenzen
wählbar.
Zweckmäßigerweise
ist die Kleberschicht als eine Acrylatkleberschicht augebildet.Basically
the adhesive layer according to type, material and dimensions within wide suitable limits
selectable.
Conveniently,
the adhesive layer is formed as an acrylate adhesive layer.
Eine
besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass die Kleberschicht
eine Schichtdicke von etwa 0,4 mm oder mehr aufweist. Hierdurch
ist die Verarbeitung des Ausgangssignals eines erfindungsgemäßen Bedienelements
in einer mit diesem signalübertragend
verbundenen Auswerteschaltung einer elektrischen Steuerung eines
Haushaltsgeräts oder
dergleichen weiter vereinfacht, da sich dadurch der durch eine plötzliche
Temperaturerhöhung
der Deckschicht erzeugte Anstieg des Ausgangssignals des piezoelektrischen
Bedienelements von einem durch eine manuelle Betätigung desselben erzeugten
Anstieg des Ausgangssignals deutlich unterscheidet.A
Particularly advantageous embodiment provides that the adhesive layer
has a layer thickness of about 0.4 mm or more. hereby
is the processing of the output signal of a control element according to the invention
in a signal transmitting with this
connected evaluation circuit of an electrical control of a
Home appliance or
The like further simplified, since thereby by a sudden
temperature increase
the cover layer generated increase in the output signal of the piezoelectric
Operating element of a same generated by a manual operation
Increase in the output signal clearly different.
Eine
andere besonders vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass das
piezoelektrische Bedienelement zwei Piezoelemente mit entgegengesetzter Polarisationsrichtung
aufweist, wobei die Piezoelemente im Wesentlichen gemeinsam in einer
Ebene quer zu der Betätigungsrichtung
des piezoelektrischen Bedienelements angeordnet sind und den Piezoelementen
Abschnitte der gemeinsamen Kleberschicht zugeordnet sind und/oder
jedem der Piezoelemente jeweils eine Kleberschicht zugeordnet ist und
die beiden Abschnitte oder Kleberschichten voneinander verschiedene
Wärmeleitfähigkeiten
aufweisen. Auf diese Weise ist die Verminderung von Temperatureinflüssen bei
dem erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelement weiter verbessert.A
Another particularly advantageous embodiment provides that the
piezoelectric operating element two piezoelectric elements with opposite polarization direction
having, wherein the piezoelectric elements substantially together in one
Plane transverse to the direction of actuation
the piezoelectric operating element are arranged and the piezo elements
Sections of the common adhesive layer are associated and / or
each of the piezoelectric elements is assigned in each case an adhesive layer and
the two sections or adhesive layers are different from each other
thermal conductivities
exhibit. In this way, the reduction of temperature influences at
the piezoelectric according to the invention
Control further improved.
Eine
weitere vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, dass mehrere piezoelektrische
Bedienelemente zu einem gemeinsamen Bedienfeld mit einer gemeinsamen
Kleberschicht zusammengefasst sind und die Kleberschicht in erste
Bereiche, die über
den einzelnen piezoelektrischen Bedienelementen liegen, und einen
zweiten Bereich, der den Rest der Kleberschicht bildet, unterteilt
ist, wobei die ersten Bereiche von dem zweiten Bereich bis auf Verbindungsstege durch
Vertiefungen und/oder Öffnungen
in der Kleberschicht im Wesentlichen voneinander getrennt sind.
Hierdurch ist die Verwendung einer gemeinsamen Kleberschicht ermöglicht,
ohne dabei den Bedienkomfort für
den Benutzer durch ein erschwertes Betätigen der einzelnen piezoelektrischen
Bedienelemente zu verschlechtern.A
Another advantageous embodiment provides that a plurality of piezoelectric
Controls to a common control panel with a common
Adhesive layer are summarized and the adhesive layer in first
Areas that over
lie the individual piezoelectric controls, and a
second area, which forms the remainder of the adhesive layer, divided
is, wherein the first areas of the second area except for connecting webs through
Depressions and / or openings
are substantially separated from each other in the adhesive layer.
This allows the use of a common adhesive layer,
without the ease of use for
the user by a difficult operation of the individual piezoelectric
Deteriorate controls.
Ferner
ist aus der DE 198
11 372 A1 ein als Kochfeld ausgebildetes Haushaltsgerät mit einem
piezoelektrischen Bedienelement bekannt. Das bekannte Haushaltsgerät weist
eine Steuerung mit einer Auswerteschaltung und einen Speicher auf.Furthermore, from the DE 198 11 372 A1 a trained as a hob home appliance with a piezoelectric control known. The known household appliance has a controller with an evaluation circuit and a memory.
Der
Erfindung stellt sich somit das Problem, ein Haushaltsgerät zu schaffen,
bei dem eine erfindungsgemäße Verminderung
von Temperatureinflüssen
eines piezoelektrischen Bedienelements verwirklicht ist, nämlich das
temperaturbedingte von durch eine mechanische Beanspruchung bedingte
Ausgangssignale eines piezoelektrischen Bedienelements des Haushaltsgeräts unterscheidbar
sind.Of the
Invention thus raises the problem of creating a household appliance,
in which a reduction according to the invention
of temperature influences
a piezoelectric operating element is realized, namely the
temperature-related from due to a mechanical stress
Output signals of a piezoelectric operating element of the household appliance distinguishable
are.
Erfindungsgemäß wird dieses
Problem durch ein Haushaltsgerät
mit den Merkmalen des Patentanspruchs 8 gelöst.According to the invention this
Problem with a household appliance
solved with the features of claim 8.
Ein
Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in den Zeichnungen rein schematisch dargestellt
und wird nachfolgend näher
beschrieben. Es zeigtOne
embodiment
The invention is shown purely schematically in the drawings
and will be closer below
described. It shows
1 einen
Vertikalschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 1 a vertical section of a first embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
2 einen
Vertikalschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 2 a vertical section of a second embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
3 einen
Horizontalschnitt des zweiten Ausführungsbeispiels aus 2, 3 a horizontal section of the second embodiment 2 .
4 einen
Horizontalschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 4 a horizontal section of a third embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
5 einen
Horizontalschnitt eines vierten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 5 a horizontal section of a fourth embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
6 einen
Vertikalschnitt eines fünften Ausführungsbeispiels
eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements in teilweiser Darstellung, 6 a vertical section of a fifth embodiment of a piezoelectric control element according to the invention in partial representation,
7 einen
Horizontalschnitt des fünften Ausführungsbeispiels
aus 6 und 7 a horizontal section of the fifth embodiment 6 and
8 ein
Diagramm, in dem der zeitliche Verlauf des Ausgangssignals eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements dargestellt ist. 8th a diagram in which the time course of the output signal of a piezoelectric control element according to the invention is shown.
In 1 ist
ein erstes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 dargestellt. Das piezoelektrische Bedienelement 2 weist
ein auf einem Trägerteil 4 angeordnetes
Piezoelement 6 auf. Eine Betätigungsrichtung des piezoelektrischen
Bedienelements 2 ist in 1 mit einem
Pfeil 8 symbolisiert. Das Piezoelement 6 besteht üblicherweise
aus einem in den Fig. nicht einzeln dargestellten Grundkörper aus
einem piezoelektrischen Material, wobei an dem Grundkörper auf
beiden Seiten quer zur Betätigungsrichtung 8 jeweils eine
ebenfalls in den Fig. nicht einzeln dargestellte elektrisch leitende
Schicht angeordnet ist. Die elektrisch leitenden Schichten sind
mit in den Fig. nicht dargestellten elektrischen Anschlüssen elektrisch
leitend verbunden, an denen bei Betätigung des piezoelektrischen
Bedienelements 2 eine elektrische Spannung anliegt. Entgegengesetzt
zur Betätigungsrichtung 8 des
piezoelektrischen Bedienelements 2 ist über dem Piezoelement 6 zuerst
eine thermische Isolierschicht 10 und danach eine Deckschicht 12 angeordnet.
Das Piezoelement 6, die thermische Isolierschicht 10 und
die Deckschicht 12 sind durch die als eine Kleberschicht
ausgebildete thermische Isolierschicht 10 miteinander verbunden.
Die Kleberschicht 10 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
als eine transparente Acrylatkleberschicht ausgebildet und weist
eine Schichtdicke von etwa 0,5 mm auf. Bei der Materialauswahl für die Kleberschicht 10 ist
darauf zu achten, dass die für
die Betätigung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 manuell eingeleitete
Kraft nicht vollständig
durch eine Verformung des Materials der Kleberschicht 10 kompensiert
wird. Bei der Herstellung des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Bedienelements 2 wird
hier eine als Band ausgebildete Kleberschicht 10 zwischen
dem Piezoelement 6 und der Deckschicht 12 angeordnet,
wobei das Band eine Stärke
von etwa 0,5 mm aufweist. Das Band kann beispielsweise wie ein herkömmliches
Klebeband auf einen Kern aufgerollt sein, so dass dessen Lagerung
und Transport vereinfacht ist.In 1 is a first embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 shown. The piezoelectric operating element 2 has a on a support part 4 arranged piezoelectric element 6 on. An actuating direction of the piezoelectric operating element 2 is in 1 with an arrow 8th symbolizes. The piezo element 6 usually consists of a not shown in the figures individually basic body of a piezoelectric material, wherein on the main body on both sides transverse to the actuation direction 8th in each case an electrically conductive layer, likewise not shown individually in the figures, is arranged. The electrically conductive layers are electrically conductively connected to electrical connections, not shown in the figures, on which upon actuation of the piezoelectric control element 2 an electrical voltage is applied. Opposite to the direction of actuation 8th of the piezoelectric operating element 2 is above the piezo element 6 first a thermal insulation layer 10 and then a topcoat 12 arranged. The piezo element 6 , the thermal insulation layer 10 and the topcoat 12 are formed by the thermal insulation layer formed as an adhesive layer 10 connected with each other. The adhesive layer 10 is in the present embodiment as a transparent acrylate adhesive layer formed and has a layer thickness of about 0.5 mm. In the material selection for the adhesive layer 10 Care must be taken to ensure that the actuation of the piezoelectric control element 2 manually introduced force not completely by a deformation of the material of the adhesive layer 10 is compensated. In the manufacture of the piezoelectric control element according to the invention 2 Here is an adhesive layer formed as a band 10 between the piezo element 6 and the topcoat 12 arranged, wherein the band has a thickness of about 0.5 mm. The tape may, for example, be rolled up onto a core like a conventional adhesive tape, so that its storage and transport is simplified.
2 zeigt
ein zweites Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2. Im Unterschied zu dem ersten Ausführungsbeispiel
ist die thermische Isolationswirkung der Kleberschicht 10 durch
parallel zur Betätigungsrichtung 8 verlaufende Öffnungen 14 verbessert.
Beispielsweise können
die Öffnungen 14 aus
der Kleberschicht 10 ausgestanzt werden. Andere dem Fachmann
bekannte und geeignete Herstellungsverfahren sind ebenso möglich. Alternativ
zu den hier verwendeten Öffnungen 14 wären auch
Gaseinschlüsse,
insbesondere Lufteinschlüsse
in der Kleberschicht 10 denkbar. Die Öffnungen 14 sind,
insbesondere bei einer lediglich dünnen Kleberschicht 10,
besonders einfach zu realisieren. 2 shows a second embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 , In contrast to the first embodiment, the thermal insulation effect of the adhesive layer 10 through parallel to the direction of actuation 8th running openings 14 improved. For example, the openings 14 from the adhesive layer 10 be punched out. Other known and suitable manufacturing methods are also possible. Alternative to the openings used here 14 Gas inclusions, in particular air pockets in the adhesive layer, would also be involved 10 conceivable. The openings 14 are, especially in a merely thin adhesive layer 10 , especially easy to realize.
Die
Kleberschicht 10 des zweiten Ausführungsbeispiels aus 2 ist
in 3 in einem Horizontalschnitt dargestellt, wobei
die Außenkontur
des Piezoelements 6 durch eine Kreislinie angedeutet ist. Wie
aus 3 ersichtlich ist es ausreichend, die thermische
Isolationswirkung der Kleberschicht 10 lediglich in dem
Bereich des Piezoelements 6 des piezoelektrischen Bedienelements 2,
beispielsweise durch Öffnungen 14,
weiter zu verbessern.The adhesive layer 10 of the second embodiment 2 is in 3 shown in a horizontal section, wherein the outer contour of the piezoelectric element 6 is indicated by a circular line. How out 3 As can be seen, it is sufficient for the thermal insulation effect of the adhesive layer 10 only in the region of the piezoelectric element 6 of the piezoelectric operating element 2 , for example through openings 14 to continue to improve.
In
der 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen piezoelektrischen Bedienelements 2 gezeigt,
das besonders für
die Anordnung mehrerer erfindungsgemäßer piezoelektrischer Bedienelemente 2 zu
einem gemeinsamen Bedienfeld geeignet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Kleberschicht 10 ähnlich dem ersten Ausführungsbeispiel
aus 1 ausgebildet. Der Unterschied zwischen den Kleberschichten 10 des
ersten und des dritten Ausführungsbeispiels
besteht darin, dass die Kleberschicht 10 des dritten Ausführungsbeispiels
in erste Bereiche 10.1, von denen in 4 lediglich
ein einziger dargestellt ist, und einen zweiten Bereich 10.2 unterteilt
ist. Die ersten Bereiche 10.1 liegen dabei über den
einzelnen piezoelektrischen Bedienelementen 2 des gemeinsamen
Bedienfelds und sind von dem Rest der Kleberschicht 10, nämlich dem
zweiten Bereich 10.2, durch Öffnungen 16 im Wesentlichen
getrennt. Lediglich Verbindungsstege 10.3 gewährleisten
den Zusammenhalt der aus ersten Bereichen 10.1 und zweiten
Bereich 10.2 bestehenden Kleberschicht 10. Auf
diese Weise sind die ersten Bereiche 10.1 von dem zweiten
Bereich 10.2 mechanisch weitgehend entkoppelt, so dass eine
Betätigung
der einzelnen piezoelektrischen Bedienelemente 2 trotz
einer gemeinsamen Kleberschicht 10 für das gemeinsame Bedienfeld,
mit geringem Kraftaufwand ermöglicht
ist. Darüber
hinaus ist hierdurch gewährleistet,
dass es zu keinen ungewünschten
Betätigungen
von in der Nachbarschaft zu einem betätigten piezoelektrischen Bedienelement 2 angeordneten
weiteren piezoelektrischen Bedienelementen 2 kommt. Alternativ
zu den Öffnungen 16 sind
auch in der Kleberschicht 10 angeordnete Vertiefungen denkbar.
Die Verbindungsstege 10.3 können bei dieser Alternative
entfallen.In the 4 is a third embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 shown, especially for the arrangement of several inventive piezoelectric controls 2 is suitable for a common control panel. In this embodiment, the adhesive layer is 10 similar to the first embodiment 1 educated. The difference between the adhesive layers 10 of the first and third embodiments is that the adhesive layer 10 of the third embodiment in first areas 10.1 of which in 4 only one is shown, and a second area 10.2 is divided. The first areas 10.1 lie above the individual piezoelectric controls 2 of the common panel and are from the rest of the adhesive layer 10 namely the second area 10.2 , separated by openings 16 substantially. Only connecting bridges 10.3 ensure the cohesion of the first areas 10.1 and second area 10.2 existing adhesive layer 10 , In this way, the first areas 10.1 from the second area 10.2 mechanically largely decoupled, so that an actuation of the individual piezoelectric operating elements 2 despite a common adhesive layer 10 for the common control panel, with little effort is possible. In addition, this ensures that there are no undesired operations of in the vicinity of an actuated piezoelectric operating element 2 arranged further piezoelectric controls 2 comes. Alternative to the openings 16 are also in the adhesive layer 10 arranged depressions conceivable. The connecting bridges 10.3 can be omitted in this alternative.
5 zeigt
ein viertes Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2. Das vierte Ausführungsbeispiel ist eine Kombination
aus dem zweiten und dem dritten Ausführungsbeispiel und verbindet
deren Vorteile. 5 shows a fourth embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 , The fourth embodiment is a combination of the second and third embodiments and combines their advantages.
In 6 ist
ein fünftes
Ausführungsbeispiel eines
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 dargestellt. Im Unterschied zu den vorgenannten
Ausführungsbeispielen
weist dieses piezoelektrische Bedienelement 2 zwei Piezoelemente 6.1 und 6.2 auf,
die im Wesentlichen in einer Ebene quer zur Betätigungsrichtung 8 angeordnet
sind. Das Piezoelement 6.1 ist im Wesentlichen als kreisrunde Scheibe
ausgebildet und wird quer zur Betätigungsrichtung 8 von
dem im Wesentlichen als ringförmige Scheibe
ausgebildeten Piezoelement 6.2 umschlossen. Die beiden
Piezoelemente 6.1 und 6.2 des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 sind auf dem Fachmann bekannte Weise entgegengesetzt
polarisiert. Um die daraus resultierende Temperaturkompensation
weiter zu verbessern, weist die gemeinsame Kleberschicht 10 für die Piezoelemente 6.1 und 6.2 Abschnitte
mit voneinander verschiedener Wärmeleitfähigkeit
auf.In 6 is a fifth embodiment of a piezoelectric control element according to the invention 2 shown. In contrast to the aforementioned embodiments, this piezoelectric operating element 2 two piezo elements 6.1 and 6.2 on, essentially in a plane transverse to the direction of actuation 8th are arranged. The piezo element 6.1 is essentially formed as a circular disc and is transverse to the direction of actuation 8th of the piezoelectric element formed substantially as an annular disc 6.2 enclosed. The two piezo elements 6.1 and 6.2 the piezoelectric operating element according to the invention 2 are oppositely polarized in a manner known to those skilled in the art. In order to further improve the resulting temperature compensation, has the common adhesive layer 10 for the piezo elements 6.1 and 6.2 Sections with mutually different thermal conductivity.
Die
voneinander verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten
der den Piezoelementen 6.1 und 6.2 zugeordneten
Abschnitten der Kleberschicht 10 können analog zu den vorgenannten
Ausführungsbeispielen und
damit auf einfache Weise realisiert werden, siehe 7. Ähnlich dem
vierten Ausführungsbeispiel
ist hier die gemeinsame Kleberschicht 10 eines durch mehrere
piezoelektrische Bedienelemente 2 gebildeten gemeinsamen
Bedienfelds durch Öffnungen 16 in erste
Bereiche 10.1 und einen zweiten Bereich 10.2 unterteilt,
wobei in 7 lediglich ein einziger erster Bereich 10.1 dargestellt
ist. Im Unterschied zu dem vierten Ausführungsbeispiel ist hier nicht
der gesamte erste Bereich 10.1 mit Öffnungen 14 versehen, sondern
nur der Abschnitt des ersten Bereichs 10.1, der dem innenliegenden
Piezoelement 6.1 des piezoelektrischen Bedienelements 2 zugeordnet
ist. Der Abschnitt des ersten Bereichs 10.1, der dem außenliegenden
Piezoelement 6.2 zugeordnet ist, weist keine Öffnungen 14 auf.
Hierdurch sind die Abschnitte mit voneinander verschiedenen Wärmeleitfähigkeiten
des fünften
Ausführungsbeispiels
auf einfache Weise realisiert.The mutually different thermal conductivities of the piezo elements 6.1 and 6.2 associated portions of the adhesive layer 10 can be realized analogously to the aforementioned embodiments and thus in a simple manner, see 7 , Similar to the fourth embodiment, here is the common adhesive layer 10 one through several piezoelectric controls 2 formed common control panel through openings 16 in first areas 10.1 and a second area 10.2 divided, with in 7 only a single first area 10.1 is shown. In contrast to the fourth embodiment here is not the entire first area 10.1 with openings 14 but only the section of the first area 10.1 . the internal piezoelectric element 6.1 of the piezoelectric operating element 2 assigned. The section of the first area 10.1 , the outer piezoelectric element 6.2 is assigned, has no openings 14 on. As a result, the portions with mutually different thermal conductivities of the fifth embodiment are realized in a simple manner.
Nachfolgend
ist die Funktionsweise des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Bedienelements 2 anhand
des ersten Ausführungsbeispiels und
der 1 näher
erläutert.The following is the operation of the piezoelectric control element according to the invention 2 with reference to the first embodiment and the 1 explained in more detail.
Das
erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 befindet sich in dessen Ruhezustand, in
dem an den elektrischen Anschlüssen
keine Spannung anliegt. Wird das piezoelektrische Bedienelement 2 in
Betätigungsrichtung 8 mechanisch
beansprucht, beispielsweise durch einen Fingerdruck eines Benutzers,
liegt an den elektrischen Anschlüssen
eine elektrische Spannung an. Eine elektrische Spannung kann aber
auch dann an den Anschlüssen anliegen,
wenn sich das piezoelektrische Bedienelement 2 erwärmt. Um
derartige Temperatureinflüsse auf
die an den elektrischen Anschlüssen
anliegende elektrische Spannung und damit auf ein elektrisches Ausgangssignal
A des piezoelektrischen Bedienelements 2 zu vermindern,
weist das erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 eine als Kleberschicht ausgebildete thermische
Isolierschicht 10 auf.The piezoelectric control element according to the invention 2 is in its idle state, in which there is no voltage at the electrical connections. Will the piezoelectric control 2 in the direction of actuation 8th mechanically stressed, for example, by a finger pressure of a user, is applied to the electrical connections to an electrical voltage. However, an electrical voltage can also be applied to the terminals when the piezoelectric operating element 2 heated. To such temperature influences on the voltage applied to the electrical terminals voltage and thus to an electrical output signal A of the piezoelectric control element 2 to reduce, has the piezoelectric control element according to the invention 2 a thermal insulation layer formed as an adhesive layer 10 on.
Das
erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 ist beispielsweise in einem in den Fig. nicht
dargestellten als Elektrokochfeld ausgebildeten Haushaltsgerät einsetzbar.
Das erfindungsgemäße Elektrokochfeld
weist eine elektrische Steuerung mit einer Auswerteschaltung und
einem Speicher auf. Das piezoelektrische Bedienelement 2 ist
mit der Auswerteschaltung in Signalübertragungsverbindung, so dass
das Ausgangssignal A des piezoelektrischen Bedienelements 2,
beispielsweise die bei Betätigung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 an den Anschlüssen anliegende
elektrische Spannung, in der Steuerung verarbeitet werden kann. Durch
das Betätigen
des piezoelektrischen Bedienelements 2 wird eine vorher
festgelegte Kochfeldfunktion, beispielsweise die Auswahl einer Gartemperatur oder
einer Garzeit, auf dem Fachmann bekannte Weise ausgelöst. Durch
die erfindungsgemäße Ausbildung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 ist der Einfluss
von Temperatureinflüssen
auf das Ausgangssignal A wirksam vermindert.The piezoelectric control element according to the invention 2 For example, can be used in a household appliance, not shown in the figures as an electric cooktop. The electric hob according to the invention has an electrical control with an evaluation circuit and a memory. The piezoelectric operating element 2 is in signal transmission connection with the evaluation circuit, so that the output signal A of the piezoelectric operating element 2 , For example, upon actuation of the piezoelectric control element 2 electrical voltage applied to the terminals, can be processed in the controller. By actuating the piezoelectric operating element 2 a predetermined cooktop function, for example the selection of a cooking temperature or a cooking time, is triggered in a manner known to those skilled in the art. Due to the inventive design of the piezoelectric control element 2 the influence of temperature influences on the output signal A is effectively reduced.
Um
eine ungewünschte
Temperaturdrift des Ausgangssignals A des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 zu vermindern, wird das Ausgangssignal
A des piezoelektrischen Bedienelements 2 in der Auswerteschaltung
des Haushaltsgeräts
mit einem vorher festgelegten und abgespeicherten Grenzwert G verglichen
und in Abhängigkeit
davon eine elektrische Entladung des Piezoelements 6 ausgelöst, wobei
die Polarität
des Grenzwerts G zu der Polarität
des einer gewünschten
Betätigung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 zugeordneten Ausgangssignals
A entgegengesetzt ist. Das vorgenannte Verfahren ist nachfolgend
anhand 8 näher
erläutert.To an undesirable temperature drift of the output signal A of the piezoelectric control element according to the invention 2 decreases, the output signal A of the piezoelectric actuator 2 in the evaluation circuit of the household appliance compared with a predetermined and stored limit value G and in dependence thereon an electrical discharge of the piezoelectric element 6 triggered, wherein the polarity of the limit G to the polarity of a desired operation of the piezoelectric actuator 2 assigned output signal A is opposite. The aforementioned method is described below 8th explained in more detail.
Ferner
sind auch Temperatureinflüsse
zu vermindern, die an den elektrischen Anschlüssen eine elektrische Spannung
und damit ein Ausgangssignal A erzeugen, das die gleiche Polarität wie eine gewünschte Betätigung des
piezoelektrischen Bedienelements 2 durch den Benutzer aufweist.
Derartige Temperatureinflüsse
sind beispielsweise aufgrund von überkochenden Flüssigkeiten
hervorgerufene plötzliche
Temperaturerhöhungen
an der Deckschicht 12. Um eine Verminderung dieser Art
von Temperatureinflüssen
zu verwirklichen, werden temperaturbedingte von durch eine mechanische
Beanspruchung bedingte Ausgangssignale A des piezoelektrischen Bedienelements 2 des
Haushaltsgeräts unterschieden.
Hierzu ist vorgesehen, dass das Ausgangssignal A des piezoelektrischen
Bedienelements 2 in der Auswerteschaltung des Haushaltsgeräts mit einem
vorher festgelegten und abgespeicherten Startwert S1 verglichen
wird und in Abhängigkeit
davon eine vorher festgelegte Zeitspanne Δt1 gemessen
wird und in Abhängigkeit
der Zunahme des Ausgangssignals A während der Zeitspanne Δt1 eine elektrische Entladung des Piezoelements
ausgelöst wird.
Dieses Verfahren ist nachfolgend anhand 8 näher erläutert.Furthermore, it is also necessary to reduce temperature influences which generate an electrical voltage at the electrical connections and thus an output signal A which has the same polarity as a desired actuation of the piezoelectric operating element 2 by the user. Such temperature influences are, for example, due to overcooking liquids caused sudden temperature increases on the cover layer 12 , In order to realize a reduction of this type of temperature influences, temperature-induced by mechanical stress output signals A of the piezoelectric operating element 2 of the household appliance. For this purpose, it is provided that the output signal A of the piezoelectric operating element 2 in the evaluation circuit of the household appliance with a predetermined and stored starting value S 1 is compared and in dependence on a predetermined period of time .DELTA.t 1 is measured and depending on the increase of the output signal A during the period .DELTA.t 1, an electrical discharge of the piezoelectric element is triggered. This procedure is described below 8th explained in more detail.
Ein
zu dem vorgenannten Verfahren alternatives Verfahren sieht vor,
dass das Ausgangssignal A des piezoelektrischen Bedienelements 2 in
einer Auswerteschaltung des Haushaltsgeräts mit einem vorher festgelegten
und abgespeicherten Startwert S2 verglichen
wird und in Abhängigkeit
davon eine vorher festgelegte Zeitspanne Δt2 gemessen
wird und in Abhängigkeit
der Zunahme des Ausgangssignals A während der Zeitspanne Δt2 eine vorher festgelegte Zeitspanne Δt3 gemessen wird und in Abhängigkeit
der Zunahme des Ausgangssignals A während der Zeitspanne Δt3 eine elektrische Entladung des Piezoelements
ausgelöst
wird.An alternative to the aforementioned method provides that the output signal A of the piezoelectric operating element 2 in an evaluation circuit of the household appliance with a predetermined and stored starting value S 2 is compared and in dependence on a predetermined period of time .DELTA.t 2 is measured and a function of the increase of the output signal A during the period .DELTA.t 2 a predetermined period of time .DELTA.t 3 is measured and as a function of the increase in the output signal A during the period .DELTA.t 3, an electrical discharge of the piezoelectric element is triggered.
In 8 ist
ein beispielhafter zeitlicher Verlauf des Ausgangssignals A des
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2, das in der Steuerung eines als Elektrokochfeld
ausgebildeten Haushaltsgeräts
integriert ist, dargestellt. Bei dem vorliegenden Beispiel kann
der Benutzer durch ein Betätigen
des erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2 eine Haushaltsgerätefunktion, beispielsweise
eine vom Benutzer für
einen Garvorgang gewünschte
Kochstellentemperatur einer Kochstelle des Elektrokochfelds, einstellen.In 8th is an exemplary time profile of the output signal A of the piezoelectric control element according to the invention 2 , which is integrated in the control of a household appliance designed as an electric cooktop. In the present example, the user can by actuating the piezoelectric actuator according to the invention 2 a household appliance function, for example, a desired by the user for a cooking hotplate temperature of a cooking place of the electric hob.
In
dem Ruhezustand des erfindungsgemäßen piezoelektrischen Bedienelements 2 weist
dessen Ausgangssignal A zum Zeitpunkt t0 den
Wert U0 auf. Aufgrund der unvermeidbaren
Temperaturdrift des piezoelektrischen Bedienelements 2,
baut sich eine elektrische Spannung und damit ein Ausgangssignal
A auf, das zu einem durch eine mechanische Beanspruchung bedingten
Ausgangssignal A entgegengesetzt polarisiert ist. Zum Zeitpunkt
t1 erreicht das durch die Temperaturdrift
verursachte Ausgangssignal A den vorher festgelegten und in der
Steuerung abgespeicherten Grenzwert G, A = U1 =
G, und die elektrische Spannung G wird auf dem Fachmann bekannte
Weise entladen, so dass das Ausgangssignal A wieder den Wert U0 annimmt.In the idle state of the piezoelectric control element according to the invention 2 has its output signal A at time t 0 to the value U 0 . Due to the unavoidable temperature drift of the piezoelectric control element 2 , an electrical voltage builds up and thus an output signal A, which is polarized opposite to a caused by a mechanical stress output signal A. At time t 1 , the output signal A caused by the temperature drift reaches the preset value G, A = U 1 = G stored in the control, and the electrical voltage G is discharged in a manner known to those skilled in the art, so that the output signal A again Value U 0 assumes.
In
dem weiteren zeitlichen Verlauf treten Temperatureinflüsse auf,
die an den elektrischen Anschlüssen
des erfindungsgemäßen elektrischen
Bedienelements 2 eine elektrische Spannung und damit ein
Ausgangssignal A erzeugen, das die gleiche Polarität wie eine
gewünschte
Betätigung
des piezoelektrischen Bedienelements 2 durch den Benutzer aufweist.
Dies kann, wie bereits erläutert,
beispielsweise durch versehentlich über das piezoelektrische Bedienelement 2 verschüttetes heißes Wasser
verursacht sein.In the further course of time, temperature influences occur at the electrical connections of the electrical operating element according to the invention 2 generate an electrical voltage and thus an output signal A which has the same polarity as a desired actuation of the piezoelectric operating element 2 by the user. This can, as already explained, for example, by accidentally via the piezoelectric control 2 spilled hot water caused.
Sobald
das Ausgangssignal A des piezoelektrischen Bedienelements 2 einen
vorher festgelegten und abgespeicherten Startwert S1 erreicht
hat, A = U2 = S1 wird
eine vorher festgelegte Zeitspanne Δt1 gemessen
und in Abhängigkeit
der Zunahme des Ausgangssignals A während der Zeitspanne Δt1 eine elektrische Entladung des Piezoelements 6 ausgelöst. Für den Fall
einer schnellen Zunahme des Ausgangssignals A würde das Ausgangssignal A als
eine auf eine mechanische Beanspruchung und damit auf einer gewünschten
Betätigung
durch den Benutzer beruhende Betätigung
gewertet und die vorgesehene Haushaltsgerätefunktion ausgelöst. Für den Fall
einer langsamen Zunahme des Ausgangssignals A würde das Ausgangssignal A als
eine auf Temperatureinflüsse
beruhende Betätigung
und damit als eine ungewünschte
Betätigung
gewertet und das elektrische Entladen des Piezoelements 6 ausgelöst. Bei herkömmlichen
piezoelektrischen Bedienelementen würde das Ausgangssignal A bei
beiden Ursachen ähnlich
schnell ansteigen, so dass eine Unterscheidung des Ausgangssignals
A nach dessen Ursache unter Verwendung der herkömmlichen piezoelektrischen
Bedienelemente nicht möglich
ist. Da das erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 die als Kleberschicht ausgebildete thermische
Isolierschicht 10 aufweist, steigt das Ausgangssignal A
bei einer temperaturbedingten Betätigung langsamer an als bei
einer durch eine mechanische Beanspruchung bedingten Betätigung des
erfindungsgemäßen piezoelektrischen
Bedienelements 2. Bei dem vorliegenden beispielhaften Verlauf
erreicht das Ausgangssignal A den Schwellenwert U3 nicht
innerhalb der Zeitspanne Δt1, so dass eine elektrische Entladung des
Piezoelements 6 erfolgt. Das Ausgangssignal A nimmt wieder
den Wert U0 an.Once the output signal A of the piezoelectric control element 2 has reached a predetermined and stored starting value S 1 , A = U 2 = S 1 is measured a predetermined period of time .DELTA.t 1 and depending on the increase of the output signal A during the period .DELTA.t 1, an electrical discharge of the piezoelectric element 6 triggered. In the case of a rapid increase of the output signal A, the output signal A would be regarded as an actuation based on a mechanical load and thus on a desired actuation by the user, and the intended household appliance function would be triggered. In the case of a slow increase in the output signal A, the output signal A would be regarded as an operation based on temperature influences and thus as an undesired operation and the electrical discharge of the piezoelectric element 6 triggered. In conventional piezoelectric controls, the output signal A would increase at both causes similar fast, so that a distinction of the output signal A for the cause using the conventional piezoelectric controls is not possible. As the piezoelectric control element according to the invention 2 the formed as an adhesive layer thermal insulating layer 10 exhibits, the output signal A increases at a temperature-induced actuation slower than at a condition caused by a mechanical stress actuation of the piezoelectric control element according to the invention 2 , In the present exemplary course, the output signal A does not reach the threshold value U 3 within the time period Δt 1 , so that an electrical discharge of the piezoelectric element 6 he follows. The output signal A again assumes the value U 0 .
Im
weiteren Verlauf aus 8 wird das erfindungsgemäße piezoelektrische
Bedienelement 2 in gewünschter
Weise durch den Benutzer betätigt.
Die mechanische Belastung des piezoelektrischen Bedienelements 2,
beispielsweise ein Tastendruck, führt zu einer schnellen Zunahme
des Ausgangssignals A, wie oben bereits erläutert, so dass der Schwellenwert
U3 in der Zeitspanne Δt1 erreicht
wird und das Ausgangssignal A bis auf einen Wert U5 weiter
ansteigt. Das Ausgangssignal A wird als auf einer gewünschten
Betätigung
beruhend gewertet und die vorgesehene Haushaltsgerätefunktion,
beispielsweise das Auswählen
einer von dem Benutzer für
den Garvorgang gewünschten
Kochstellentemperatur, wird ausgelöst. Das piezoelektrische Bedienelement 2 des
vorliegenden Ausführungsbeispiels
ist als Taste mit Dauerbetätigung
ausgebildet. Je länger
die Taste 2 von dem Benutzer gedrückt wird, desto höher wird
die einzustellende Kochstellentemperatur gewählt. Sobald der Benutzer die
Taste 2 wieder entlastet, also die mechanische Beanspruchung
wegfällt, sinkt
das Ausgangssignal A wieder auf den Wert U0.In the further course off 8th becomes the piezoelectric operating element according to the invention 2 operated in the desired manner by the user. The mechanical load of the piezoelectric operating element 2 For example, a keystroke leads to a rapid increase of the output signal A, as already explained above, so that the threshold U 3 is reached in the period .DELTA.t 1 and the output signal A continues to rise to a value U 5 . The output signal A is considered to be based on a desired actuation and the intended household appliance function, for example the selection of a cooking point temperature desired by the user for the cooking process, is triggered. The piezoelectric operating element 2 of the present embodiment is formed as a button with continuous operation. The longer the button 2 pressed by the user, the higher the cooking point temperature to be set is selected. Once the user presses the button 2 again relieved, so the mechanical stress is eliminated, the output signal A decreases again to the value U 0 .
In
Weiterbildung des vorgenannten Verfahrens ist es denkbar zusätzlich einen
Wert U4 vorzusehen, dessen Unterschreiten
durch das Ausgangssignal A ebenfalls eine elektrische Entladung
des Piezoelements 6 auslösen würde. Auf diese Weise ist eine schnelle
Reaktion des piezoelektrischen Bedienelements 2 bzw. der
Steuerung des Haushaltsgeräts
auf das Vorhandensein einer mechanischen Beanspruchung gewährleistet.
Für den
vorliegenden Fall, dass das erfindungsgemäße piezoelektrische Bedienelement 2 als
ein Bedienelement mit Dauerbetätigung ausgebildet
ist und für
die Betätigung
durch den Benutzer eine längere Betätigungsdauer
erforderlich ist, beispielsweise um einen größeren Einstellbereich für die Kochstellentemperatur
zu realisieren, ist es sinnvoll, U4 nicht
zu nahe an U5 zu wählen. Beispielsweise wäre es dann
sinnvoll, U4 zwischen U2 und
U3 zu wählen.In a further development of the aforementioned method, it is conceivable additionally to provide a value U 4 whose falling below by the output signal A also an electrical discharge of the piezoelectric element 6 would trigger. In this way, a quick response of the piezoelectric control element 2 or the control of the household appliance on the presence of a mechanical stress guaranteed. For the present case, that the piezoelectric operating element according to the invention 2 is designed as a control element with continuous operation and for the operation by the user a longer operation time is required, for example, to realize a larger adjustment range for the hotplate temperature, it makes sense not to choose U 4 too close to U 5 . For example, it would then make sense to choose U 4 between U 2 and U 3 .
Eine
Alternative zu dem obigen Ausführungsbeispiel
sieht vor, dass mit Erreichen eines Startwerts S2 =
S1 durch das Ausgangssignal A, A = U2 = S1 eine Zeitspanne Δt2 = Δt1 gemessen wird. Für den Fall einer schnellen
Zunahme des Ausgangssignals A, also beispielsweise falls das Ausgangssignal A
den Wert U3 innerhalb der Zeitspanne Δt2 erreichen würde, würde zunächst eine weitere Zeitspanne Δt3 gemessen werden. Während dieser Zeitspanne Δt3 würde
analog dem vorliegenden Ausführungsbeispiel verfahren.
Je nachdem ob das Ausgangssignal A einen weiteren Schwellenwert,
beispielsweise S3 = U4, in
der Zeitspanne Δt3 erreichen würde, würde entweder eine elektrische
Entladung des Piezoelements 6 erfolgen oder das Ausgangssignal
A als auf eine mechanische Betätigung
und damit auf eine gewünschte
Betätigung
durch den Benutzer gewertet und die vorgesehene Haushaltsgerätefunktion
ausgelöst.An alternative to the above exemplary embodiment provides that when a starting value S 2 = S 1 is reached, a time interval Δt 2 = Δt 1 is measured by the output signal A, A = U 2 = S 1 . In the case of a rapid increase in the output signal A, that is, for example, if the output signal A would reach the value U 3 within the time interval Δt 2 , a further time interval Δt 3 would first be measured. During this period Δt 3 would proceed analogously to the present embodiment. Depending on whether the output signal A ei NEN further threshold value, for example, S 3 = U 4 , would reach in the period .DELTA.t 3 , would be either an electrical discharge of the piezoelectric element 6 take place or the output signal A as to a mechanical operation and thus evaluated on a desired operation by the user and the intended household appliance function triggered.