DE102004019304A1

DE102004019304A1 - Bedieneinrichtung mit einem Berührungsschalter

Info

Publication number: DE102004019304A1
Application number: DE102004019304A
Authority: DE
Inventors: Josef Weiss; Ewald Bayer
Original assignee: EGO Control Systems GmbH and Co KG
Current assignee: EGO Control Systems GmbH and Co KG
Priority date: 2004-04-15
Filing date: 2004-04-15
Publication date: 2005-11-03
Also published as: EP1738461A1; RU2379827C2; US20070095643A1; ATE371296T1; CN100555869C; WO2005101663A1; CN1965479A; DE502005001333D1; RU2006140057A; MXPA06011953A; PL1738461T3; EP1738461B1

Abstract

Ein Berührungsschalter, dessen elektrischer Schaltkreis auf einer Leiterplatte (28) vorgesehen ist, ist über ein Sensorelement (18) an einen Berührungs-Schaltbereich (12) auf einer Blende oder Abdeckung (11) eines Elektrogerätes angekoppelt. Das Sensorelement ist zweiteilig und besteht aus einem flexiblen, elektrisch leitenden Kunststoff- oder Schaumstoffmaterial. Die beiden Teile (24, 25) des Sensorelementes sind in einem Aufnahmeelement oder -käfig (18) aus elektrisch isolierendem, transparenten Kunststoff aufgenommen, der mit einer Zwischenwand (21) die beiden Sensorelemententeile (24, 25) voneinander elektrisch isoliert und außen ummantelt, so dass zwischen spannungsführenden Teilen angrenzend an die Leiterplatte (28) und einem Durchbruch (16) in der Blende eine ausreichende Luft- und Kriechstrecke ragt ein Leuchtelement, das durch das auf die Funktion eines Lichtleiters erfüllende Aufnahmeelement (18) hindurch von einer LED (29) auf der Leiterplatte (28) beleuchtet wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Bedieneinrichtung zur Bedienung eines Elektrogerätes mit einem Näherungs- oder Berührungsschalter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Berührungs- oder Touch-Schalter sind aus der EP 859 467 A1 bekannt. Bei ihnen wird die Berührfläche, deren Berührung oder Annäherung durch eine Elektronik zum Schaltvorgang ausgewertet wird, durch ein unter einer Abdeckung liegendes Sensorelement bestimmt, die aus einem elektrisch leitfähigen flexiblen Material, beispielsweise einem gummiartigen Kunststoff oder Schaumstoff besteht. Dadurch wird die Unterseite der Abdeckung gut kontaktiert und sorgt für konstante Bedingungen. Zur Signalisierung der durchgeführten Schaltung ist dabei eine Leuchtdiode vorgesehen, die in der Mitte des kreisringförmigen Sensorelementes auf der Leiterplatte, die das Sensorelement trägt, angeordnet ist und durch die transparente Abdeckung, beispielsweise eine Glaskeramikplatte, durchleuchtet.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine solche Bedieneinrichtung so zu gestalten, dass sie bei den unterschiedlichsten Arten von Abdeckungen auch unter extremen Umweltbedingungen größtmögliche Sicherheit für den Bedienenden gewährleistet.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch den Anspruch 1 gelöst.

Besonders vorteilhaft wirkt sich die Erfindung aus, wenn, z.B. für eine nichttransparente Abdeckung, wie eine aus eingefärbtem Kunststoff bestehende Blende eines Wäschetrockners, ein Leuchtelement zur Signalisierung des Einschaltvorganges im Sinn zur Tastenbereich durch einen Durchbruch der Abdeckung hindurchragt. Selbst wenn das Leuchtelement ideal eingepasst ist, können geringfügige Spalte entstehen, durch die beispielsweise Wasser dringen kann. Die von den Vorschriften geforderte Luft- und Kriechstrecke zwischen einem berührbaren Teil und einem spannungsführenden Teil, die normalerweise 12 mm betragen muss, wäre dann nicht eingehalten. Die elektrisch isolierende Ummantelung des Sensorelementes an seinem Umfang schafft diese Kriechstrecke, ohne die Wirkung des elektrisch leitfähigen Sensorelementes zu beeinträchtigen.

Besonders vorteilhaft kann das Sensorelement zweiteilig ausgebildet sein. Der eine Teil kann auf dem entsprechenden Kontakt der Leiterplatte liegen und der andere Teil die Abdeckung kontaktieren. Zwischen beiden kann eine elektrische Isolation vorgesehen sein, so dass der an die Abdeckung angrenzende Teil galvanisch von dem spannungsführenden, an der Leiterplatte anliegenden Teil getrennt ist. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Wirksamkeit und die steuerungsmäßige Ankopplung des Sensorelementes an den Schaltkreis des Berührungsschalters nicht beeinträchtigt wird. Die Zweiteilung macht es auch besonders leicht möglich, die beiden Stirnflächen des Sensorelementes unterschiedlich groß zu machen, so dass eine kleinere Stirnfläche auf der Leiterplatte wenig Platz beansprucht, während die größere Stirnfläche des an der Abdeckung anliegenden Teils eine komfortable Größe des Schaltbereichs sicherstellt.

Der Bedienungsfreundlichkeit dient es, wenn das Leuchtelement in die Berührfläche integriert ist und beispielsweise durch das Sensorelement, und zwar besonders einen abdeckungsnahen Teil, hindurchragt. Dadurch umgibt der Schaltbereich auf der Berührfläche das Leuchtelement. Besonders bevorzugt ist, wenn das Leuchtelement exzentrisch zum Schaltbereich angeordnet ist, weil dann der Bedienende dieses bei dem Schaltvorgang nicht automatisch abdeckt.

Das Sensorelement, vorzugsweise sein abdeckungsnaher Teil, kann als Dichtung für den Durchbruch ausgebildet sein. Dies ist besonders dann wirksam, wenn dieser Sensorelement-Teil an seiner Abdeckung kontaktierenden Stirnfläche eine geschlossene Oberfläche hat, beispielsweise als flexibler, aber doch massiver gummiartiger Kunststoff ausgebildet ist oder als Schaumstoff mit geschlossenporiger Oberfläche.

All diese Vorteile werden besonders gut durch ein Aufnahmeelement verwirklicht, das eine zur Ummantelung gehörende, vorzugsweise topfförmige Aufnahme für den auflagenahen Teil des Sensorelementes hat. Deren Boden bildet die Isolation und trägt auf der anderen Seite eine etwa schalenförmige Aufnahme für den abdeckungsnahen Teil des Sensorelementes, der relativ flach, ähnlich einer Scheibe ausgebildet sein kann. Diese Aufnahme kann im Grunde kreiszylindrisch sein, wobei jedoch die schalenförmige Aufnahme für den abdeckungsnahen Teil einen größeren Durchmesser hat als die der Leiterplatte zugewandte Aufnahme. Dadurch ergibt sich auch eine abgesetzte Außenfläche des Aufnahmeelementes, wodurch die geforderte Luft- und Kriechstrecke ein gehalten werden kann, ohne dass der Abstand zwischen Auflage (Leiterplatte) und Abdeckung zu groß werden muss.

Das Aufnahmeelement kann aus transparentem Kunststoffspritzguss hergestellt sein und somit einen Lichtleiter bilden, bei dem ein durch die schalenförmige Aufnahme hindurchragender Vorsprung, der den Mantel der topfförmigen Aufnahme verlängert, eine durchgehende Lichtleiterbahn zwischen einem auf der Leiterplatte angeordneten Lichterzeuger, beispielsweise einer Leuchtdiode (LED) und der durch den Durchbruch ragenden Lichtaustrittsfläche des Leuchtelementes bildet.

Die sich zwischen den beiden Aufnahmen aufgrund der unterschiedlichen Durchmesser bildende Stufe kann durch eine beispielsweise den halben Umfang des Aufnahmeelementes umgebende Rippe vergrößert sein, die neben ihrer die Luft- und Kriechstrecke vergrößernden Wirkung auch eine Tropfnase für in unglücklichsten Fällen eingedrungene Feuchtigkeit bildet, die somit die Leiterplatte nicht erreicht.

Besonders bevorzugt wird also ein Berührungsschalter geschaffen, dessen elektrischer Schaltkreis auf einer Leiterplatte vorgesehen ist, ist über ein Sensorelement an einen Berührungs-Schaltbereich auf einer Blende oder Abdeckung eines Elektrogerätes angekoppelt. Das Sensorelement ist zweiteilig und besteht aus einem flexiblen, elektrisch leitenden Kunststoff- oder Schaumstoffmaterial. Die beiden Teile des Sensorelementes sind in einem Aufnahmeelement oder -käfig aus elektrisch isolierendem, transparenten Kunststoff aufgenommen, der mit einer Zwischenwand die beiden Sensorelemententeile voneinander elektrisch isoliert und außen ummantelt, so dass zwischen spannungsführenden Teilen angrenzend an die Leiterplatte und einem Durchbruch in der Blende eine ausreichende Luft- und Kriechstrecke ragt ein Leuchtelement, das durch das auf die Funktion eines Lichtleiters erfüllende Aufnahmeelement hindurch von einer LED auf der Leiterplatte beleuchtet wird.

Diese und weitere Merkmale von bevorzugten Weiterbildungen der Erfindung gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombinationen bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt und werden im folgenden näher erläutert. Es zeigen:
1 eine schematische Draufsicht auf eine Abdeckung oder Blende eines Elektrogerätes,
2 ein Längsschnitt durch ein Teil einer Bedieneinrichtung und
3 einen Schnitt nach der Linie III-III in 2.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
1 zeigt eine Frontansicht einer Abdeckung 11, die die Blende des Bedienungsteils eines Wäschetrockners bildet. Auf ihr ist neben anderen Einstellorganen, z.B. als "Start/Stop"-Taste, der Schaltbereich 12 eines Näherungs- oder Berührungsschalters abgegrenzt und durch eine Markierung 13 gekennzeichnet, z.B. durch entsprechende Bedruckung oder plastische Hervorhebung. Die Abdeckung besteht aus einem opaken, also nicht durchscheinenden Kunststoff oder anderem nicht durchscheinendem Material.
Im Schaltbereich ist die Lichtaustrittsfläche 14 eines Leuchtelementes 15 zu erkennen, die zwar innerhalb des Schaltbereiches 12, jedoch exzentrisch zu diesem liegt, im vorliegenden Falle nach oben versetzt.
2 zeigt im Längsschnitt die Abdeckung 11, die an der Stelle des Leuchtelementes 15 einen Durchbruch 16 aufweist, in dem das Leuchtelement in Form eines im Ausführungsbeispiel trapezförmigen Vorsprunges 17 eines Aufnahmeelementes 18 eingreift, so dass die Lichtaustrittsfläche 14 im wesentlichen in einer Ebene mit der Außenfläche 19 der Abdeckung 11 abschließt.
Das Aufnahmeelement 18 besteht aus elektrisch nicht leitendem Material, meist transparentem Kunststoff-Spritzguss, und enthält zwei kreiszylindrische Abschnitte unterschiedlichen Durchmessers, von denen einer eine Aufnahme 20 bildet, die etwa topfförmig ist. Ihr Boden 21 bildet gleichzeitig den Boden einer entgegengesetzt gerichteten Aufnahme 22, die einen größeren Durchmesser hat als die Aufnahme 20 und wesentlich flacher, also eher schalenförmig ist. Der die beiden Aufnahmen voneinander trennende Boden 21 ist über den halben Umfang (siehe 3) vorstehend verlängert, so dass er eine halbkreisförmige Rippe 31 bildet.
Der Vorsprung 70 durchquert die schalenförmige Aufnahme 22 und liegt in Verlängerung der Wandung der Aufnahme 20, die eine Ummantelung 23 für ein Teil 24 eines Sensorelementes bildet, dessen anderes Teil 25 in der Aufnahme 22 liegt.
Diese Sensorelemententeile 24, 25 bestehen aus einem elektrisch leitfähigen, flexiblen Kunststoff, Kunststoffschaum oder Gummi, wie er in der EP 0 859 467 A1 beschrieben ist und der auch als Leitgummi bezeichnet wird. Auf die EP 0 859 467 A1 wird zum Zweck der Offenbarung ausdrücklich Bezug genommen, ebenso zur Funktion des Berührungsschalters.
Die aus der Aufnahme 20 herausragende Stirnfläche 26 liegt an einer Kontaktfläche 27 an, die auf einer eine Auflage 28 bildenden Leiterplatte vorgesehen ist. Die Leiterplatte trägt in üblicher Weise eine gedruckte Schaltung, die auch die Kontaktfläche 27 umfasst und enthält die aktiven und passiven Bauteile sowie die Leiterbahnen des Berührungsschalters, gegebenenfalls auch mehrere Berührungsschalter und anderer Steuer- und Regeleinheiten für das Elektrogerät. Auf der Leiterplatte ist auch eine Leuchtdiode (LED) 29 angeordnet, die angrenzend an die äußere, in 2 linke Stirnfläche 30 der Ummantelung 23 angeordnet ist, die an dieser Stelle eine Ausbuchtung 37 nach außen aufweist, um einen Abstand der Diode von dem Sensorelement sicherzustellen.
Der in der Aufnahme 20 liegende, der Leiterplatte zugekehrte Sensorelement-Teil 24 hat die Form eines relativ langgestreckten Kreiszylinders und ragt einiges über die Stirnfläche hinaus, also aus der Aufnahme 20 heraus. Er kann aus flexiblerem elektrisch leitfähigen Material sein, beispielsweise Schaumstoff.
Der in der Aufnahme 22 liegende Sensorelementteil 25 hat die Form einer etwas dickeren Kreisscheibe und besteht aus einem Material, das entweder massiv, aber weichelastisch ist oder aus einem Schaumstoff bestehen kann, der auf seiner an die Abdeckung 11 anliegenden Stirnfläche 32 geschlossen ist, beispielsweise durch eine Haut 33, wie sie beispielsweise bei Integralschäumen entsteht. Auch der Sensorelemententeil 25 ragt etwas über die Außenwandung der Aufnahme 22 hinaus und bietet daher eine Flexibilitätsreserve. Der Vorsprung 17 ragt durch eine entsprechend geformte Öffnung im Sensorelemententeil 25 hindurch. Er wird also von Abschnitten dieses Sensorelemententeils 25 umgeben, so dass die Lichtaustrittsfläche 14 etwas innerhalb des Schaltbereiches 12 liegt, der im wesentlichen von dem Sensorelemententeil 25 bestimmt ist.
Funktion
Das Aufnahmeelement 18 wird mit den Sensorelemententeilen 24, 25 bestückt und zwischen die Auflage 28 und die Abdeckung 11 eingebracht, indem der Vorsprung 17 passend in den Durchbruch 16 eingesetzt wird. Dadurch bildet sich auch eine formschlüssige mechanische Festlegung der Sensorelementeneinheit an der Abdeckung. Zur Bestückung ist es auch möglich, das oder die Sensorelemente mit der Leiterplatte 28 der Abdeckung 11 und/oder dem Aufnahmeelement 18 durch einen, gegebenenfalls elektrisch leitenden Haftkleber zu verbinden.
Zur Positionierung ist noch zu bemerken, dass infolge der Zweiteilung des Sensorelementenkörpers in einem längeren Teil 24 mit geringerem Durchmesser und einem kurzen Teil 25 mit größerem Durchmesser einerseits bei einem großen Schaltbereich 12 die auf der Leiterplatte notwendige Kontaktfläche 26, 27 kleiner sein kann. Andererseits ist es möglich, die durch die Elastizität der Sensorelemente zu erreichende Unabhängigkeit vom genauen Abstand bei ausreichendem Anpressdruck zwischen Abdeckung 11 und Auflage 28 zu erreichen, ohne dass die genaue Ausrichtung der Lichtaustrittsfläche 14 mit der Außenfläche 19 der Abdeckung behindert ist. Dementsprechend kann das Sensorelemententeil 25 aus einem Material mit geringerer Elastizität bestehen, während die Hauptverformung im Bereich des längeren Sensorelemententeils 24 vorgenommen wird. Dort wird auch der Hauptanteil der Elastizitätsreserve gespeichert, die für ein gleichmäßiges und sattes Anliegen der Sensorelemente an Abdeckung, Auflage und am Boden 21 sorgt.
Durch die Ummantelung 23 der Aufnahmen 20 und 22 und auch die sich dazwischen bildende Stufe 34, die aus einem elektrisch nicht leitenden Material bestehen, wird eine äußere elektrische Isolierung der Sensorelemente geschaffen und auch die beiden Sensorelemententeile 24, 25 sind galvanisch voneinander isoliert. Dementsprechend bildet sich auch zwischen der Leiterplatte bzw. dem aus der Aufnahme 20 herausragenden Teil des Sensorelementes 24 und dem Durchbruch 16 bzw. dem aus der Aufnahme 22 herausragenden Abschnitt des Sensorelemententeils 25 eine Luft- und Kriechstrecke, die mindestens 12 mm beträgt, ohne dass der Abstand zwischen Leiterplatte und Abdeckung größer sein muss. Die beiden Sensorelemententeile 24, 25 sind auf unterschiedlich elektrischem Potential. Während der Teil 24, der die Leiterplatte kontaktiert und dort z.B. zu einem elektrischen Schwingkreis gehört, spannungsführend sein kann, ist der Teil 25 elektrisch nicht angeschlossen, sondern durch den Boden 21 davon isoliert. Es hat sich gezeigt, dass dennoch die Funktion des Berührungsschalters nicht leidet, da bei kapazitiven Berührungsschaltern diese Sensorelemente Teile eines Kondensators sind und ja ohnehin durch die Abdeckung elektrisch von dem betätigenden Finger isoliert sind.
Der Querschnitt der Sensorelemente, der hier als kreisförmig beschrieben wurde, kann auch beliebige andere, insbesondere auch der Tastenform angepasste Gestalt haben. Das gleiche gilt für das Leuchtelement, das mit trapezförmigem Querschnitt gezeigt ist.
Das Aufnahmeelement hat also eine Mehrfach-Funktion. Es dient einerseits zur mechanischen und elektrischen Trennung zweier Sensorelemente, gleichzeitig aber zu ihrem Zusammenhalt und zu ihrer elektrischen Isolierung sowie zur Schaffung einer Luft- und Kriechstrecke. Ferner dient es als Lichtleiter für das Leuchtelement und als Dichtung für den Durchbruch 16, um Eindringen von Feuchtigkeit in das Innere zu vermeiden. Es ermöglicht auch eine Funktionstrennung zwischen den beiden Sensorelemententeilen und die Verwendung unterschiedlicher Werkstoffe dafür um die Positionierung des Leuchtelementes an bzw. in der Blende 11 sicherzustellen.

Claims

Bedieneinrichtung zur Bedienung eines Elektrogerätes, vorzugsweise eines Haushaltsgerätes wie eines Wäschetrockners, mit einem Sensorelement (24, 25) eines Näherungs- oder Berührungsschalters, wobei das Sensorelement aus flexiblem, elektrisch leitfähigem Material besteht und an einer Abdeckung (11) als Berührfläche angeordnet ist und dort einen Schaltbereich bildet, wobei das Sensorelement (24, 25) an einer mit elektrischen Leitern (27) versehenen Auflage (28), beispielsweise einer Leiterplatte, angeordnet ist, gekennzeichnet durch eine elektrisch isolierende Ummantelung (23) des Sensorelements (24, 25) an seinem Umfang.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Leuchtelement (15), das durch einen Durchbruch (16) der Abdeckung (11) hindurchragt und insbesondere nach Art eines Lichtleiters von einem Lichterzeuger (29), wie einer Diode, beleuchtet ist, die vorzugsweise an der Auflage (28), z.B. einer Leiterplatte, angeordnet ist.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement (24, 25) zweiteilig mit einem die Abdeckung (11) kontaktierenden Teil (25) und einem einen Leiter (27) an der Auflage (28) kontaktierenden Teil (24) ausgebildet ist und dass zwischen den Teilen (24, 25) eine elektrische Isolation vorgesehen ist.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (15) durch das Sensorelement, vorzugsweise seinen abdeckungsnahen Teil (25), hindurchragt und der von dem Sensorelement kontaktierte Schaltbereich (12) auf der Berührfläche das Leuchtelement (15) umgibt.
Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensorelement, vorzugsweise sein abdeckungsnahen Teil (25), als Dichtung für den Durchbruch (16) ausgebildet ist.
Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, gekennzeichnet durch ein Aufnahmeelement (18), das eine zur Ummantelung (23) gehörende, vorzugsweise topfförmige Aufnahme (20) für den auflagenahen Teil (24) des Sensorelements, einen die Isolation bildenden Boden (21) und eine vorzugsweise schalenförmige Aufnahme (22) für den abdeckungsnahen Teil (25) des Sensorelementes aufweist.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufnahme (22) für den abdeckungsnahen Teil (25) einen größeren Durchmesser hat als die Aufnahme (20) für den auflagenahen Teil (24).
Bedieneinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Aufnahmeelement (18) einen Lichtleiter bildet und an seiner auflagenseitigen Stirnfläche von einer Leuchtdiode (LED) (29) beleuchtbar ist.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Leuchtelement (15) als ein gegebenenfalls exzentrisch zum Schaltbereich (12) angeordneter Vorsprung (17) durch die abdeckungsnahe Aufnahme (22) hindurch und in den Durchbruch (16) der Abdeckung (11) hineinragt.
Bedieneinrichtung nach Anspruch 6 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Vorsprung in Verlängerung der Aufnahme des auflagenahen Teils des Sensorelements ausgebildet ist.
Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch eine Luft- und Kriechstrecke für elektrische Spannung zwischen dem Durchbruch (16) und dem auflagenahen Ende (30) der Ummantelung (23) von mindestens 12 mm.
Bedieneinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 11, gekennzeichnet durch einen eine Tropfnase bildenden Vorsprung (31) am Aufnahmeelement (18), vorzugsweise in äußerer Verlängerung des Bodens (21).
Bedieneinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Abdeckung (11) anliegende, die wirksame Größe des Schaltbereichs (12) bestimmende Stirnfläche (32) des Sensorelements (24, 25) größer ist als die an der Auflage anliegende Stirnfläche (26) des Sensorelements.