DE102017003246A1

DE102017003246A1 - Bedienvorrichtung mit druckempfindlichem Tastschalter

Info

Publication number: DE102017003246A1
Application number: DE102017003246.7A
Authority: DE
Inventors: Matthew Schwind; Bruno Fuhge; Thomas Frommelt; Andreas Maigler
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2017-04-04
Filing date: 2017-04-04
Publication date: 2018-10-04

Abstract

Eine Bedienvorrichtung für ein elektrisches Haushaltsgerät weist eine Deckplatte (10), die ein Bedienfeld (18) für einen durch einen Benutzer zu betätigenden Tastschalter definiert, eine Trägerplatte (16), die auf einer dem Benutzer abgewandten Seite der Deckplatte (10) mit Abstand zu dieser angeordnet ist, und ein Sensorelement (38, 38') zum Erfassen einer durch eine Druckbetätigung des Bedienfeldes (18) auf das Sensorelement ausgeübten Krafteinwirkung auf. Das Sensorelement (38, 38') des druckempfindlichen Tastschalters ist derart ausgestaltet und auf der Trägerplatte (16) angeordnet, dass im unbetätigten Zustand des Tastschalters eine Kraft auf das Sensorelement ausgeübt wird und das Sensorelement ein elektrisches Sensorsignal erzeugt, und bei einer Druckbetätigung des Bedienfeldes eine andere Kraft auf das Sensorelement ausgeübt wird und das Sensorelement eine Veränderung des elektrischen Sensorsignals erzeugt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Bedienvorrichtung, insbesondere eine Bedienvorrichtung für ein elektrisches Haushaltsgerät, mit wenigstens einem druckempfindlichen Tastschalter.
Bedienvorrichtungen für elektrische Haushaltsgeräte wie Kochfelder, Herde, Mikrowellenöfen, Spülmaschinen, Wäschebehandlungsgeräte, Kühl- und/oder Gefriergeräte und dergleichen sind speziell im Fall von Bedienblenden aus einem elektrisch leitenden Material häufig mit druckempfindlichen Tastschaltern ausgestattet. Bei einem druckempfindlichen Tastschalter erfordert eine Tastenbetätigung einen kleinen Bewegungshub im Bereich des Tastschalters. Dieser Bewegungshub führt zum Beispiel bei der Verwendung von induktiven oder kapazitiven Sensoren aufgrund einer Abstandsänderung zu einer unmittelbaren Änderung des elektrischen Sensorsignals, die von einer Auswerteelektronik erkannt werden kann. Bei piezoelektrischen Sensoren oder Dehnungsmessstreifen wird über den Bewegungshub eine Kraft auf das Sensorelement ausgeübt, die von dem Sensorelement erfasst und in ein elektrisches Sensorsignal umgewandelt wird, das von einer Auswerteelektronik ausgewertet werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Bedienvorrichtung mit einem druckempfindlichen Tastschalter zu schaffen, die eine hohe Funktionssicherheit erzielen kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Bedienvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Bedienvorrichtung der Erfindung weist eine Deckplatte, die ein Bedienfeld für einen durch einen Benutzer zu betätigenden Tastschalter definiert, eine Trägerplatte, die auf einer dem Benutzer abgewandten Seite der Deckplatte mit Abstand zu dieser angeordnet ist, und ein Sensorelement zum Erfassen einer durch eine Druckbetätigung des Bedienfeldes auf das Sensorelement ausgeübten Krafteinwirkung auf. Erfindungsgemäß ist das Sensorelement derart ausgestaltet und auf der Trägerplatte angeordnet, dass im unbetätigten Zustand des Tastschalters eine Kraft auf das Sensorelement ausgeübt wird und das Sensorelement ein elektrisches Sensorsignal erzeugt, und bei einer Druckbetätigung des Bedienfeldes eine andere Kraft auf das Sensorelement ausgeübt wird und das Sensorelement eine Veränderung des elektrischen Sensorsignals erzeugt.
Gemäß der Erfindung wird vorgeschlagen, das Sensorelement im zusammengebauten Zustand der Bedienvorrichtung vorzuspannen, sodass es bereits im unbetätigten Zustand des Tastschalters mit einer Kraft beaufschlagt wird und ein elektrisches Sensorsignal erzeugt. Anhand dieses Sensorsignals können der korrekte Zusammenbau der Bedienvorrichtung und die korrekte Funktionsfähigkeit des Tastschalters überprüft bzw. überwacht werden. Die Funktionssicherheit des Tastschalters und damit der Bedienvorrichtung kann so verbessert werden.
Bei der erfindungsgemäßen Konstruktion der Bedienvorrichtung erzeugt das Sensorelement bei einer Betätigung des Tastschalters eine Veränderung des elektrischen Sensorsignals. Eine solche Signaländerung kann sehr zuverlässig und mit hoher Empfindlichkeit erfasst und ausgewertet werde, sodass die Funktionssicherheit des Tastschalters und damit der Bedienvorrichtung weiter verbessert werden kann. Bei einer Druckbetätigung des Bedienfeldes wird dabei eine andere Kraft auf das Sensorelement ausgeübt als im unbetätigten Zustand, vorzugsweise eine größere Kraft.
Die Bedienvorrichtung der Erfindung weist wenigstens einen druckempfindlichen Tastschalter auf. Dieser druckempfindliche Tastschalter ist insbesondere aufgebaut aus dem Bedienfeld der Deckplatte und dem Sensorelement. In bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung, die nachfolgend beschrieben werden, sind weitere Komponenten des druckempfindlichen Tastschalters der Vorsprung der Zwischenplatte in ihrer Durchbrechung und der Federabschnitt der Trägerplatte.
Das Sensorelement ist auf der Trägerplatte angeordnet. Dabei kann das Sensorelement wahlweise auf der der Deckplatte zugewandten Seite der Trägerplatte oder auf der der Deckplatte abgewandten Seite der Trägerplatte angeordnet sein. Außerdem ist es im Rahmen der Erfindung möglich, dass das Sensorelement teilweise auf der der Deckplatte zugewandten Seite der Trägerplatte und teilweise auf der der Deckplatte abgewandten Seite der Trägerplatte angeordnet ist.
Die Trägerplatte ist vorzugsweise als Leiterplatte ausgestaltet. Das Sensorelement ist vorzugsweise mit einer Auswerteelektronik verbunden, die ebenfalls auf der Trägerplatte angeordnet ist.
Die Deckplatte der erfindungsgemäßen Bedienvorrichtung kann grundsätzlich aus einem beliebigen Material gefertigt sein. Insbesondere sind die Verwendung eines elektrisch nicht leitenden Materials und auch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Materials möglich. Die Deckplatte ist bevorzugt aus einem Kunststoffmaterial oder einem metallischen Material gefertigt. Die Deckplatte ist zumindest im Bereich des Bedienfeldes wenigstens teilweise elastisch ausgebildet, sodass das Bedienfeld der Deckplatte bei einer Druckbetätigung durch einen Benutzer einen Bewegungshub ausführt, der eine Krafteinwirkung auf das Sensorelement bewirkt. Dies kann insbesondere durch eine geeignete Auswahl des Materials und der Schichtdicke der Deckplatte erreicht werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein weiteres Sensorelement vorgesehen, das derart ausgestaltet und auf der Trägerplatte angeordnet ist, dass es bei einer Bewegung oder Verformung der Trägerplatte im Bereich neben dem Tastschalter ein elektrisches Sensorsignal oder eine Veränderung eines elektrischen Sensorsignals erzeugt. Durch das wenigstens eine weitere Sensorelement auf der Trägerplatte neben dem Tastschalter kann zuverlässig zwischen einer Betätigung des Tastschalters durch Druck auf das Bedienfeld und einer Fehlbedienung durch Druck auf einen Bereich neben dem Bedienfeld differenziert werden. Eine Bedienung der Bedienvorrichtung durch einen Benutzer kann auf diese Weise sicher erkannt werden. Das wenigstens eine weitere Sensorelement umfasst in diesem Zusammenhang genau ein weiteres Sensorelement und zwei oder mehr weitere Sensorelemente. Bei wenigstens zwei weiteren Sensorelementen sind diese vorzugsweise in einem regelmäßigen Winkelabstand um den Tastschalter herum angeordnet.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind zwei druckempfindliche Tastschalter vorgesehen, die nebeneinander angeordnet sind. Bei dieser Ausgestaltung ist bevorzugt wenigstens ein weiteres Sensorelement vorgesehen, das derart ausgestaltet und auf der Trägerplatte angeordnet ist, dass es bei einer Bewegung oder Verformung der Trägerplatte im Bereich zwischen den Tastschaltern ein elektrisches Sensorsignal oder eine Veränderung eines elektrischen Sensorsignals erzeugt. Durch das wenigstens eine weitere Sensorelement auf der Trägerplatte zwischen den Tastschaltern können die Tastschalter voneinander entkoppelt werden bzw. kann ein Übersprechen zwischen benachbarten Tastschaltern erkannt werden.
Für das wenigstens eine weitere Sensorelement gelten die gleichen Ausführungsvarianten bezüglich Anordnung auf der Trägerplatte und Ausbildung des Sensorelements selbst wie für das Sensorelement.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Trägerplatte einen Federabschnitt auf, der gegenüber der übrigen Trägerplatte in einer Dickenrichtung der Trägerplatte elastisch beweglich ist. Dieser Federabschnitt der Trägerplatte ist - gegebenenfalls über eine Zwischenplatte - derart mit der Deckplatte gekoppelt, dass eine Druckkraft auf das Bedienfeld der Deckplatte den Federabschnitt bewegt. Außerdem ist das Sensorelement derart mit diesem Federabschnitt der Trägerplatte gekoppelt, dass eine Bewegung des Federabschnitts gegenüber der übrigen Trägerplatte eine Krafteinwirkung auf das Sensorelement ausübt.
Der Federabschnitt der Trägerplatte ist bevorzugt durch eine Durchbrechung in der Trägerplatte und/oder eine Nut in der Trägerplatte gebildet. Die Durchbrechung in der Trägerplatte ist vorzugsweise schlitzförmig ausgestaltet.
Der Federabschnitt der Trägerplatte weist bevorzugt ein freies Ende auf. Bei dieser Ausgestaltung überspannt das Sensorelement vorzugsweise die Durchbrechung zwischen dem freien Ende des Federabschnitts und der übrigen Trägerplatte. Eine Relativbewegung zwischen dem Federabschnitt und der übrigen Trägerplatte bewirkt so unmittelbar eine Krafteinwirkung auf das Sensorelement.
Alternativ weist der Federabschnitt der Trägerplatte bevorzugt eine Stirnseite auf, die mit der übrigen Trägerplatte über eine Nut hinweg verbunden ist. Bei dieser Ausgestaltung überspannt das Sensorelement vorzugsweise einen Bereich der Nut zwischen der Stirnseite des Federabschnitts und der übrigen Trägerplatte. Eine Relativbewegung zwischen dem Federabschnitt und der übrigen Trägerplatte bewirkt so unmittelbar eine Krafteinwirkung auf das Sensorelement.
Vorzugsweise ist der Federabschnitt der Trägerplatte derart ausgestaltet und positioniert, dass der durch eine Druckbetätigung auf das Bedienfeld erzeugte Bewegungshub der Deckplatte einen verstärkten Bewegungshub des Federabschnitts der Trägerplatte bewirkt. Dieser Effekt kann vorzugsweise durch eine geeignet ausgestaltete Zwischenplatte verstärkt werden. So können deutlichere Veränderungen der Krafteinwirkung auf das Sensorelement und damit deutlichere Veränderungen der von dem Sensorelement generierten Sensorsignale bewirkt werden, sodass die Empfindlichkeit des Tastschalters verbessert werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung weist die Trägerplatte bevorzugt im Bereich neben dem Tastschalter und/oder im Bereich zwischen den Tastschaltern wenigstens eine weitere Durchbrechung oder Nut auf. Dabei überspannt das wenigstens eine weitere Sensorelement vorzugsweise diese weitere Durchbrechung bzw. Nut.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist eine Zwischenplatte zwischen der Deckplatte und der Trägerplatte angeordnet ist. Bei dieser Ausgestaltung weist die Zwischenplatte vorzugsweise im Bereich des Bedienfeldes der Deckplatte eine Erweiterung auf, die in einer Dickenrichtung der Zwischenplatte eine größere Dicke als die übrige Zwischenplatte hat. Dabei weist die Zwischenplatte im Bereich des Bedienfeldes der Deckplatte vorzugsweise ferner eine Durchbrechung und einen in einer Ebene senkrecht zur Dickenrichtung der Zwischenplatte in die Durchbrechung hinein ragenden Vorsprung auf, wobei die Erweiterung an dem Vorsprung vorgesehen ist. Aufgrund der Erweiterung mit dem größeren Dickenmaß wird der Vorsprung der Zwischenplatte im zusammengebauten Zustand der Bedienvorrichtung bereits im unbetätigten Zustand des Tastschalters im Vergleich zur übrigen Zwischenplatte etwas von der Deckplatte weggedrückt und kann so eine Vorbelastung auf das Sensorelement bewirken. Der oben genannte Effekt des verstärkten Bewegungshubes des Federabschnitts der Trägerplatte kann durch diesen Vorsprung der Zwischenplatte verstärkt werden, um deutlichere Veränderungen der Krafteinwirkung auf das Sensorelement und damit deutlichere Veränderungen der von dem Sensorelement generierten Sensorsignale zu bewirken.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist eine Zwischenplatte zwischen der Deckplatte und der Trägerplatte angeordnet und weist die Zwischenplatte im Bereich neben dem Tastschalter und/oder zwischen den Tastschaltern wenigstens einen Zwischensteg auf, der in einer Dickenrichtung der Zwischenplatte vorsteht. Der wenigstens eine Zwischensteg unterstützt das Erkennen der Betätigung des Tastschalters.
Die Zwischenplatte ist bevorzugt über eine Verbindungsschicht, die vorzugsweise als Klebeschicht ausgestaltet ist, unlösbar mit der Deckplatte verbunden.
Die Zwischenplatte ist bevorzugt über eine Verbindungseinrichtung, die vorzugsweise als Schraubverbindung ausgestaltet ist, lösbar mit der Trägerplatte verbunden. Durch die lösbare Anbindung der Trägerplatte, auf der auch das Sensorelement montiert ist, können diese Komponenten der Bedienvorrichtung bei Bedarf einfach demontiert und ausgetauscht werden.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Sensorelement und/oder das wenigstens eine weitere Sensorelement wenigstens einen Dehnungsmessstreifen auf. Dieser Dehnungsmessstreifen ist bevorzugt als eine mit der Trägerplatte verbundene separate Komponente, als SMD-Komponente oder als durch Drucktechnik gebildete Komponente ausgestaltet. Im Fall der Verwendung von separaten Dehnungsmessstreifen können diese beispielsweise mit der Trägerplatte verklebt werden. Im Fall der Verwendung von SMD-Komponenten können diese beispielsweise mit der Trägerplatte verlötet werden. Im Fall der Verwendung von SMD-Komponenten oder der Drucktechnik weist die Trägerplatte bevorzugt einen dünnen Brückenabschnitt auf, der beispielsweise durch die Verwendung von Starrflex-Leiterplatten oder Semiflex-Leiterplatten zum Beispiel in Form einer Nut oder eines Sackloches realisierbar ist.
Gegenstand der Erfindung ist auch ein elektrisches Haushaltsgerät mit wenigstens einer oben beschriebenen Bedienvorrichtung der Erfindung.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, größtenteils schematisch:

1 eine perspektivische Explosionsansicht einer Bedienvorrichtung mit zwei druckempfindlichen Tastschaltern gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung;
2 verschiedene rückseitige Ansichten einer Bedienvorrichtung mit einem druckempfindlichen Tastschalter in unterschiedlichen Fertigungsstufen;
3 eine Schnittansicht der Bedienvorrichtung von 1 gemäß Schnitt III-III in 1;
4 eine Schnittansicht der Bedienvorrichtung von 1 gemäß Schnitt IV-IV in 1;
5 eine Schnittansicht der Bedienvorrichtung analog 3 zur Erläuterung der Funktionsweise;
6 eine Rückseitenansicht einer Trägerplatte der Bedienvorrichtung mit Sensorelementen gemäß einer ersten Ausführungsvariante der Erfindung;
7 eine Darstellung einer Bedienvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung mit mehreren nebeneinander angeordneten Tastschaltern aus Blickrichtung von der Deckplatte;
8 eine Rückseitenansicht einer Trägerplatte der Bedienvorrichtung mit Sensorelementen gemäß einer zweiten Ausführungsvariante der Erfindung; und
9 eine Vorderseitenansicht der Trägerplatte von 8.

Bezug nehmend auf 1 bis 5 werden nun Aufbau, Zusammenbau und Funktionsweise einer Bedienvorrichtung gemäß einem Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.
Die in 1 und 3-5 dargestellte Bedienvorrichtung enthält zwei druckempfindliche Tastschalter, wohingegen in 2 eine Bedienvorrichtung mit nur einem druckempfindlichen Tastschalter dargestellt ist. Die Erfindung ist nicht auf Bedienvorrichtungen mit ein oder zwei Tastschaltern beschränkt.
Die Bedienvorrichtung weist eine Deckplatte 10 zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial oder einem metallischen Material, eine zum Beispiel als Klebeschicht ausgebildete Verbindungsschicht 12, eine Zwischenplatte 14 zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial und eine bevorzugt als Leiterplatte ausgestaltete Trägerplatte 16 auf. Die Deckplatte 10 definiert (in diesem Ausführungsbeispiel zwei) Bedienfelder 18 für die druckempfindlichen Tastschalter, die von einem Benutzer durch einen Druck zu betätigen sind. Die Bedienfelder 18 sind vorzugsweise im Wesentlichen kreisförmig ausgestaltet, ohne auf diese Form beschränkt zu sein.
Die Zwischenplatte 14 ist auf der dem Benutzer abgewandten Seite der Deckplatte 10 angeordnet und mit der Deckplatte 10 über die Verbindungsschicht 12 fest und unlösbar verbunden. Nach dem Aufbringen der Verbindungsschicht 12 auf die Rückseite der Deckplatte 10 (siehe 2A) kann dann die Zwischenplatte 14 an der Deckplatte 10 fixiert werden (siehe 2B).
Die Verbindungsschicht 12 weist im Bereich der Tastschalter bzw. Bedienfelder 18 jeweils eine Aussparung 20 auf. Im Bereich zwischen den beiden im Wesentlichen kreisförmigen Aussparungen 20 ist eine weitere Aussparung 22 in der Verbindungsschicht 12 vorgesehen, die beispielhaft im Wesentlichen linear verläuft und im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungsrichtung zwischen den beiden Aussparungen 20 ausgerichtet ist.
Die Zwischenplatte 14 weist im Bereich der Tastschalter bzw. Bedienfelder 18 jeweils eine Durchbrechung 24 auf. Die beiden Durchbrechungen 24 sind beispielsweise im Wesentlichen kreisförmig ausgestaltet und im Wesentlichen koaxial zu den Bedienfeldern 18 der Deckplatte 10 positioniert. Die Zwischenplatte 14 weist ferner im Bereich der Tastschalter bzw. Bedienfelder 18 jeweils einen Vorsprung 26 auf. Die Vorsprünge 26 sind beispielsweise zungenartig oder fingerartig ausgestaltet und ragen in einer Richtung senkrecht zur Dickenrichtung der Zwischenplatte 14 in die jeweilige Durchbrechung 24 in der Zwischenplatte 14 hinein.
Wie insbesondere in 3-5 erkennbar, sind die Vorsprünge 26 der Zwischenplatte 14 jeweils mit einer Erweiterung 40 versehen. Diese Erweiterungen 40 der Vorsprünge 26 haben in der Dickenrichtung der Zwischenplatte 14 eine größere Dicke als die übrige Zwischenplatte 14. In dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel ragen die Erweiterungen 40 von den Vorsprüngen 26 in Richtung zur Deckplatte 10, in alternativen Ausführungsformen der Erfindung können die Erweiterungen 40 auch in Richtung zur Trägerplatte 16 oder in beide Richtungen vorragen.
Im Bereich zwischen den beiden Durchbrechungen 24 ist eine weitere Durchbrechung 28 in der Zwischenplatte 14 vorgesehen, die beispielhaft im Wesentlichen linear verläuft, schlitzförmig ausgebildet ist und im Wesentlichen senkrecht zur Verbindungsrichtung zwischen den beiden Durchbrechungen 24 ausgerichtet ist. Die weitere Durchbrechung 36 in der Trägerplatte 16 ist möglichst genau hinter der weiteren Durchbrechung 28 in der Zwischenplatte 14 angeordnet. Beidseitig neben der weiteren Durchbrechung 28 und im Wesentlichen parallel zu dieser ist die Zwischenplatte 14 mit zwei Zwischenstegen 30 versehen. Diese Zwischenstege 30 stehen in Dickenrichtung der Zwischenplatte 14 von dieser vor, in dem hier veranschaulichten Ausführungsbeispiel in Richtung zur Deckplatte 10, in alternativen Ausführungsformen der Erfindung in Richtung zur Trägerplatte 16 oder in beide Richtungen.
Die Trägerplatte 16 ist auf der der Deckplatte 10 abgewandten Seite der Zwischenplatte 14 angeordnet und mit der Zwischenplatte 14 über eine Verbindungseinrichtung 42 zum Beispiel in Form einer Schraubverbindung fest aber lösbar verbunden. Nachdem die Zwischenplatte 14 über die Verbindungsschicht 12 an der Deckplatte 10 fixiert ist (siehe 2B) kann dann die Trägerplatte 16 an der Zwischenplatte 14 montiert werden (siehe 2C).
Die Trägerplatte 16 weist im Bereich der Tastschalter bzw. Bedienfelder 18 jeweils einen Federabschnitt 34 auf. Diese Federabschnitte 34 sind beispielsweise durch schlitzförmige Durchbrechungen 32 in der Trägerplatte 16 gebildet und zum Beispiel zungenartig oder fingerartig mit einem freien Ende und einem mit der übrigen Trägerplatte 16 verbundenen Ende ausgestaltet. Die Federabschnitte 34 sind im Wesentlichen parallel zu den Vorsprüngen 26 der Zwischenplatte 14 ausgerichtet und möglichst genau hinter diesen positioniert. Die Breite der Federabschnitte 34 kann im Wesentlichen der Breite der Vorsprünge 26 entsprechen (deckungsgleiche Ausgestaltung, vgl. 4) oder von dieser abweichen.
Wie in 2-5 veranschaulicht, ist für jeden Tastschalter ein Sensorelement 38 vorgesehen, das auf der Trägerplatte 16 angeordnet ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Sensorelement 38 auf der der Deckplatte 10 und der Zwischenplatte 14 abgewandten Seite der Trägerplatte 16 positioniert, in alternativen Ausführungsformen der Erfindung kann das Sensorelement 38 aber auch auf der anderen Seite der Trägerplatte 16 oder jeweils teilweise auf beiden Seiten der Trägerplatte 16 positioniert sein. Vorzugsweise überspannen die Sensorelemente 38 jeweils die Durchbrechungen 32 zwischen den freien Enden der Federabschnitt 34 und der übrigen Trägerplatte 16.
In dem Ausführungsbeispiel der 1-5 sind die Sensorelemente 38 als separate Dehnungsmessstreifen ausgebildet, die auf der Trägerplatte 16 zum Beispiel durch Verkleben montiert sind. Bei einer Krafteinwirkung auf die Sensorelemente erzeugen diese elektrische Sensorsignale, die von einer Auswerteelektronik erfasst und ausgewertet werden können.
Wie insbesondere in 5 dargestellt, drücken die Vorsprünge 26 in den Durchbrechungen 24 in der Zwischenplatte 14 aufgrund ihrer Erweiterungen 40 mit der größeren Dicke die Federabschnitte 34 der Trägerplatte 16 im zusammengebauten Zustand der Bedienvorrichtung etwas nach unten (vgl. Pfeile in 5). Hierdurch wird auf die Sensorelemente 38 eine Kraft bzw. Belastung oder Spannung ausgeübt. Auf diese Weise sind die Sensorelemente 38 bei der Bedienvorrichtung der Erfindung vorgespannt. D.h. bereits im unbetätigten Zustand der Tastschalter werden Kräfte auf die Sensorelemente 38 ausgeübt, sodass die Sensorelemente 38 elektrische Sensorsignale erzeugen.
Durch ein Erfassen und Auswerten dieser Sensorsignale kann die Auswerteelektronik beurteilen, ob die Bedienvorrichtung korrekt zusammengebaut ist und die Tastschalter funktionsfähig sind.
Bei einer Druckbetätigung eines Bedienfeldes 18 der Deckplatte 10, d.h. einer Betätigung eines Tastschalters, wird der erzeugte Bewegungshub der Deckplatte 10 über den Vorsprung 26 der Zwischenplatte 14 auf den Federabschnitt 34 der Trägerplatte 16 übertragen. Hierdurch verändert sich die Krafteinwirkung auf das Sensorelement 38, sodass dieses das elektrische Sensorsignal verändert. Bei der Verwendung eines Dehnungsmessstreifens wird dieser gegenüber seiner Vordehnung im zusammengebauten Zustand der Bedienvorrichtung weiter gedehnt, wodurch sich das elektrische Sensorsignal entsprechend ändert.
Durch ein Erfassen und Auswerten dieser Veränderung eines Sensorsignals kann die Auswerteelektronik beurteilen, ob ein entsprechender Tastschalter betätigt worden ist.
Dabei sind der Vorsprung 26 der Zwischenplatte 14 mit seiner Erweiterung 40 und der Federabschnitt 34 der Trägerplatte 16 derart ausgestaltet und zueinander positioniert, dass der durch eine Druckbetätigung auf das Bedienfeld 18 erzeugte Bewegungshub der Deckplatte 10 einen verstärkten Bewegungshub am freien Ende des Federabschnitts 34 der Trägerplatte 16 bewirkt. Auf diese Weise können deutliche Veränderungen der Krafteinwirkung auf das Sensorelement 38 und damit deutliche Veränderungen der von dem Sensorelement 38 generierten Sensorsignale bewirkt werden, sodass die Empfindlichkeit des Tastschalters verbessert ist. Wie in 3 und 5 erkennbar, können zu diesem Zweck das freie Ende des Federabschnitts 34 der Trägerplatte 16 und die Erweiterung 40 des Vorsprungs 26 der Zwischenplatte 14 zueinander versetzt sein, um zum Beispiel eine gewisse Hebelwirkung zu bewirken.
Wie in 4 dargestellt, ist für den Bereich zwischen den beiden Tastschaltern ein weiteres Sensorelement 44 vorgesehen, das ebenfalls auf der Trägerplatte 16 angeordnet ist. In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel ist das weitere Sensorelement 44 auf der der Deckplatte 10 und der Zwischenplatte 14 abgewandten Seite der Trägerplatte 16 positioniert, die Erfindung ist aber analog zur Positionierung der Sensorelemente 38 nicht auf diese Positionierung beschränkt. Das weitere Sensorelement 44 überspannt die weitere Durchbrechung 36 der Trägerplatte 16.
Bei einer Bewegung oder Verformung der Trägerplatte 16 im Bereich zwischen den beiden Tastschaltern wird eine Kraft auf das weitere Sensorelement 44 ausgeübt. Durch ein Erfassen und Auswerten dieses Sensorsignals kann die Auswerteelektronik beurteilen, ob eine über die Sensorsignale der Sensorelemente 38 erkannte Betätigung eines Tastschalters tatsächlich auf einer Druckbetätigung des entsprechenden Bedienfeldes 18 der Deckplatte 10 oder auf anderen Effekten beruht. Insbesondere kann auf diese Weise ein Übersprechen zwischen zwei benachbarten Tastschaltern der Bedienvorrichtung erkannt werden. Das Entkoppeln der benachbarten Tastschalter wird durch die Zwischenstege 30 der Zwischenplatte 14 unterstützt.
7 zeigt beispielhaft eine Bedienvorrichtung mit mehreren nebeneinander angeordneten Tastschaltern. Um eine Betätigung eines Tastschalters von einer Fehlbedienung unterscheiden zu können, sind zwischen den benachbarten Tastschaltern und neben den Tastschaltern weitere Sensorelemente 44 vorgesehen. Wahlweise können um einen Tastschalter herum auch mehrere weitere Sensorelemente 44 vorgesehen sein, die bevorzugt in einem regelmäßigen Winkelabstand zueinander positioniert sind.
Bezug nehmend auf 6, 8 und 9 werden nun verschiedene Ausführungsvarianten in Bezug auf die Sensorelemente und die weiteren Sensorelemente erläutert.
Die Ausführungsvariante von 6 entspricht dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel der 1 bis 5. D.h. die Sensorelemente 38 und die weiteren Sensorelemente 44 weisen separate Dehnungsmessstreifen auf, die auf der Trägerplatte 16 zum Beispiel durch Verkleben montiert sind.
In der Ausführungsvariante von 8 und 9 ist die Trägerplatte 16 als Starrflex-Leiterplatte oder Semiflex-Leiterplatte ausgebildet. In der Vorderseitenansicht der Trägerplatte von 9 sind neben den Durchbrechungen 32 auch als Nuten oder Sacklöcher ausgebildete Bereiche 33 an den Stirnseiten der Federabschnitte 34 und ein als Nut oder Sackloch ausgebildeter Bereich 37 zwischen den Tastschaltern zu erkennen. In der Rückseitenansicht der Trägerplatte 16 von 8 sind nur die zum Beispiel eingefrästen Durchbrechungen 32 zu erkennen. Die Sensorelemente 38' und das weitere Sensorelement 44' weisen in dieser Ausführungsvariante als SMD-Komponenten oder durch Drucktechnik ausgebildete Dehnungsmessstreifen auf. Im Fall von SMD-Komponenten sind diese zum Beispiel durch Löten auf der Trägerplatte 16 montiert.
Bezugszeichenliste

10: Deckplatte
12: Verbindungsschicht
14: Zwischenplatte
16: Trägerplatte
18: Bedienfeld der Deckplatte
20: Aussparung in Verbindungsschicht
22: weitere Aussparung in Verbindungsschicht
24: Durchbrechung in Zwischenplatte
26: Vorsprung der Zwischenplatte
28: weitere Durchbrechung in Zwischenplatte
30: Zwischenstege der Zwischenplatte
32: Durchbrechung in Trägerplatte
33: Nut oder Sackloch in der Trägerplatte
34: Federabschnitt der Trägerplatte
36: weitere Durchbrechung in Trägerplatte
37: weitere(s) Nut oder Sackloch in der Trägerplatte
38: Sensorelement
38': Sensorelement
40: Erweiterung des Vorsprungs der Zwischenplatte
42: Verbindungseinrichtung
44: weiteres Sensorelement
44': weiteres Sensorelement

Claims

Bedienvorrichtung, insbesondere für ein elektrisches Haushaltsgerät, aufweisend: eine Deckplatte (10), die ein Bedienfeld (18) für einen durch einen Benutzer zu betätigenden Tastschalter definiert; eine Trägerplatte (16), die auf einer dem Benutzer abgewandten Seite der Deckplatte (10) mit Abstand zu dieser angeordnet ist; und ein Sensorelement (38, 38') zum Erfassen einer durch eine Druckbetätigung des Bedienfeldes (18) auf das Sensorelement ausgeübten Krafteinwirkung, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (38, 38') derart ausgestaltet und auf der Trägerplatte (16) angeordnet ist, dass im unbetätigten Zustand des Tastschalters eine Kraft auf das Sensorelement ausgeübt wird und das Sensorelement ein elektrisches Sensorsignal erzeugt, und bei einer Druckbetätigung des Bedienfeldes eine andere Kraft auf das Sensorelement ausgeübt wird und das Sensorelement eine Veränderung des elektrischen Sensorsignals erzeugt.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher wenigstens ein weiteres Sensorelement (44, 44') vorgesehen ist, das derart ausgestaltet und auf der Trägerplatte (16) angeordnet ist, dass es bei einer Bewegung oder Verformung der Trägerplatte im Bereich neben dem Tastschalter ein elektrisches Sensorsignal oder eine Veränderung eines elektrischen Sensorsignals erzeugt.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher zwei druckempfindliche Tastschalter vorgesehen sind, die nebeneinander angeordnet sind; und wenigstens ein weiteres Sensorelement (44, 44') vorgesehen ist, das derart ausgestaltet und auf der Trägerplatte (16) angeordnet ist, dass es bei einer Bewegung oder Verformung der Trägerplatte im Bereich zwischen den Tastschaltern ein elektrisches Sensorsignal oder eine Veränderung eines elektrischen Sensorsignals erzeugt.
Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Trägerplatte (16) einen Federabschnitt (34) aufweist, der gegenüber der übrigen Trägerplatte (16) in einer Dickenrichtung der Trägerplatte elastisch beweglich ist; der Federabschnitt (34) der Trägerplatte (16) derart mit der Deckplatte (10) gekoppelt ist, dass eine Druckkraft auf das Bedienfeld (18) der Deckplatte (10) den Federabschnitt (34) bewegt; und das Sensorelement (38, 38') derart mit dem Federabschnitt (34) der Trägerplatte (16) gekoppelt ist, dass eine Bewegung des Federabschnitts (34) gegenüber der übrigen Trägerplatte (16) eine Krafteinwirkung auf das Sensorelement (38, 38') ausübt.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 4, bei welcher der Federabschnitt (34) der Trägerplatte (16) durch eine vorzugsweise schlitzförmige Durchbrechung (32) in der Trägerplatte (16) und/oder eine Nut (33) in der Trägerplatte (16) gebildet ist.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Federabschnitt (34) der Trägerplatte (16) ein freies Ende aufweist und das Sensorelement (38) die Durchbrechung (32) zwischen dem freien Ende des Federabschnitts und der übrigen Trägerplatte überspannt.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 5, bei welcher der Federabschnitt (34) der Trägerplatte (16) eine Stirnseite aufweist und das Sensorelement (38') einen Bereich der Nut (33) zwischen der Stirnseite des Federabschnitts und der übrigen Trägerplatte überspannt.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, bei welcher die Trägerplatte (16) im Bereich neben dem Tastschalter und/oder im Bereich zwischen den Tastschaltern wenigstens eine weitere Durchbrechung oder Nut (36, 37) aufweist und das wenigstens eine weitere Sensorelement (44, 44') diese wenigstens eine weitere Durchbrechung oder Nut (36, 37) überspannt.
Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher eine Zwischenplatte (14) zwischen der Deckplatte (10) und der Trägerplatte (16) angeordnet ist; und die Zwischenplatte (14) im Bereich des Bedienfeldes (18) der Deckplatte (10) eine Erweiterung (40) aufweist, die in einer Dickenrichtung der Zwischenplatte (14) eine größere Dicke als die übrige Zwischenplatte (14) hat.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 9, bei welcher die Zwischenplatte (14) im Bereich des Bedienfeldes (18) der Deckplatte (10) eine Durchbrechung (24) und einen in einer Ebene senkrecht zur Dickenrichtung der Zwischenplatte in die Durchbrechung (24) hinein ragenden Vorsprung (26) aufweist, wobei die Erweiterung (40) an dem Vorsprung (26) vorgesehen ist.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, bei welcher eine Zwischenplatte (14) zwischen der Deckplatte (10) und der Trägerplatte (16) angeordnet ist; und die Zwischenplatte (14) im Bereich neben dem Tastschalter und/oder zwischen den Tastschaltern wenigstens einen Zwischensteg (30) aufweist, der in einer Dickenrichtung der Zwischenplatte vorsteht.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 11, bei welcher die Zwischenplatte (14) über eine Verbindungsschicht (12), die vorzugsweise als Klebeschicht ausgestaltet ist, unlösbar mit der Deckplatte (10) verbunden ist.
Bedienvorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, bei welcher die Zwischenplatte (14) über eine Verbindungseinrichtung (42), die vorzugsweise als Schraubverbindung ausgestaltet ist, lösbar mit der Trägerplatte (16) verbunden ist.
Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Sensorelement (38, 38') und/oder das wenigstens eine weitere Sensorelement (44, 44') wenigstens einen Dehnungsmessstreifen aufweist, der als separate Komponente, als SMD-Komponente oder als durch Drucktechnik gebildete Komponente ausgestaltet ist.
Elektrisches Haushaltsgerät mit wenigstens einer Bedienvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.