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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungseinrichtung
mit einer Leiterplatte und mit einem einrichtungsfesten Drehelement.
Die Betätigungseinrichtung
eignet sich insbesondere zur Bedienung eines Haushaltsgeräts.
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Eine
derartige Betätigungseinrichtung
wird beispielsweise in eine Bedienblende eines Haushaltsgeräts, wie
einer Waschmaschine, einem Trockner, einem Geschirrspüler, einem
Kühlgerät oder einem
Herd eingesetzt. Bei einer solchen Bedienblende steht zunehmend
das Design im Vordergrund, wobei insbesondere eine unterschiedliche
Positionierung der Bedienelemente und deren Ausgestaltung wichtige
Designelemente darstellen. Da die Bedienelemente den auf der Leiterplatte
angeordneten Schaltelementen zugeordnet sind, erfordert jede unterschiedliche
Positionierung oder Ausgestaltung der Bedienelemente die Entwicklung
eines eigenen Schaltungslayouts für die Leiterplatte. Dies ist
jedoch mit einem hohen Entwicklungsaufwand verbunden und daher unrentabel.
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Alternativ
könnte
daran gedacht werden, die Leiterplatte hinsichtlich der Schaltelemente
redundant auszugestalten, so dass unabhängig von der gewählten Position
oder Ausgestaltung der Bedienelemente auf der Bedienblende stets
ein geeignetes Schaltelement auf der Leiterplatte zu finden ist.
Diese Ausgestaltung erfordert jedoch eine höhere Anzahl an Bauteilen, was
infolge des hohen Kostendrucks auf dem Haushaltsgerätemarkt
nicht akzeptabel ist. Zudem ist eine derartig ausgestaltete Leiterplatte
nur bedingt verkleinerbar.
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Es
ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungseinrichtung, insbesondere
für ein
Haushaltsgerät,
anzugeben, wobei spezifischen Designwünschen hinsichtlich der Bedienelemente
möglichst leicht
Folge geleistet werden kann, ohne dass hierfür eine Veränderung des Layouts der Leiterplatte
erforderlich wäre.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
eine Betätigungseinrichtung,
insbesondere für ein
Haushaltsgerät,
mit einer Leiterplatte und mit einem einrichtungsfesten Drehelement,
wobei auf der Leiterplatte ein mechanisch betätigbares Schaltelement angeordnet
ist, und wobei das Mittel zur mechanischen Betätigung des Schaltelements bei
einer Drehung des Drehelements umfasst sind.
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Die
Erfindung geht dabei von der Tatsache aus, dass Designwünsche für eine spezifische
Ausgestaltung einer Bedienblende eines Haushaltsgeräts nicht
nur die Positionierung der Bedienelemente sondern auch deren geometrische
Ausgestaltung selbst betreffen. So unterscheiden sich spezifische Designs
insbesondere häufig
dadurch, dass zur Betätigung
einmal ein Drehelement oder Drehschalter und das andere Mal ein
Druck- oder Tastschalter gewünscht
ist. Hierzu sind verschiedene Schaltelemente auf der Leiterplatte
zu platzieren.
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Um
solche Designwünsche
bei einer zusätzlich
vorhandenen gewissen Flexibilität
hinsichtlich der Positionierung der Bedienelemente berücksichtigen
zu können,
ohne dass eine Layout-Änderung
der Leiterplatte notwendig wird, geht die Erfindung nun von der Überlegung
aus, die Leiterplatte generell mit einem mechanisch betätigbaren
Schaltelement zu bestücken,
welches dann sowohl von einem Drehelement als auch von einem Druck-
oder Tastschalter betätigt
wird. Um hier eine kostengünstige
Lösung
zu erzielen, sieht die Erfindung zur Lösung vor, Mittel zur mechanischen
Betätigung
des Schaltelements bei einer Drehung des Drehelements anzuordnen.
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Mit
anderen Worten schlägt
die Erfindung vor, die Drehbetätigung
eines Drehelements in eine Bewegung zur mechanischen Betätigung des
Schaltelements umzuwandeln, wie sie auch im Falle eines Druck- oder
Tastschalters erfolgt. Eine Drehbewegung des Drehelements führt somit
zu einer mechanischen Betätigung
des Schaltelements, was zu einer entsprechenden Bedienung des Haushaltsgerätes herangezogen
werden kann. Ohne das Layout einer Leiterplatte verändern zu
müssen,
wird es somit durch die Erfindung möglich, spezifische Designwünsche hinsichtlich
der Anordnung von Druck- oder Tastschaltern und Drehelementen zu
berücksichtigen.
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Die
vorgesehenen Mittel zur Umsetzung der Drehbewegung in eine mechanische
Betätigung
des Schaltelements können
dem Drehelement selbst oder dem Schaltelement zugeordnet sein. Auch
soll von der Erfindung umfasst werden, die Mittel losgelöst von dem
Drehelement oder dem Schaltelement beispielsweise dem Gehäuse eines
Haushaltsgerätes
einer Elektronikbaugruppe oder der Leiterplatte als solcher zuzuordnen.
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In
einer vorteilhaften Ausgestaltung sind auf der Leiterplatte zwei
mechanisch betätigbare
Schaltelemente benachbart angeordnet, wobei die Mittel zu einer
mechanischen Betätigung
des Schaltelements vom Drehsinn abhängig auf das eine oder andere Schaltelement
wirken.
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Durch
eine solche Ausgestaltung wird es möglich, den Drehsinn eines Drehelements
zu erfassen und hieraus etwaige Schlüsse hinsichtlich der gewünschten
Bedienung abzuleiten. Dabei brauchen die Mittel zur mechanischen
Betätigung
des Schaltelements nur so ausgestaltet zu werden, dass sie in einer
Drehrichtung auf das eine Schaltelement und in der anderen Drehrichtung
auf das andere Schaltelement wirken. Aus der tatsächlichen
Betätigung
eines der Schaltelemente kann dann auf die Drehrichtung und somit
auf den Bedienwunsch geschlossen werden.
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In
einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist zwischen der Leiterplatte
und dem Drehelement eine Gehäusewand
angeordnet, wobei dem Schaltelement zur Betätigung auf der Gehäusewand
ein bewegliches Betätigungselement
zugeordnet ist, und wobei die Mittel zur mechanischen Betätigung des Schaltelements
auf das Betätigungselement
wirken. Durch die Zwischenlage einer Gehäusewand mit einem beweglichen
Betätigungselement
wird es möglich,
die Variabilität
hinsichtlich der Positionierung des Drehelements weiter zu verbessern.
So kann beispielsweise das der Gehäusewand zugeordnete Betätigungselement
so ausgestaltet werden, dass dessen Betätigung über verschiedene Druckpunkte
oder losgelöst
von einem spezifischen Druckpunkt erfolgen kann. Das Drehelement
kann insofern relativ zu dem Betätigungselement
verschoben werden, woraus sich die gewünschte höhere Variabilität hinsichtlich
der Position des Drehelements ergibt.
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Zweckmäßigerweise
ist das Betätigungselement
als eine bewegliche, mechanisch auf das Schaltelement wirkende Zunge
ausgebildet. Eine solche Zunge kann entlang ihrer Längsrichtung
unabhängig
von einem spezifischen Druckpunkt zu einer Auslenkung gebracht werden.
Das Drehelement kann insofern variabel zu der Zunge positioniert
werden. Die Zunge oder generell das bewegliche Betätigungselement
kann der Gehäusewand über ein Scharnier
und insbesondere über
ein Filmscharnier angefügt
sein. Letzteres bietet sich an, falls die Gehäusewand beispielsweise durch
Spritzgießen
aus einem Kunststoff hergestellt ist. Bei einem solchen Spritzgießling können die
Gehäusewand,
das bewegliche Betätigungselement
und das Filmscharnier in einem Arbeitsgang hergestellt werden.
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Vorteilhafterweise
umfassen die Mittel zur mechanischen Betätigung des Schaltelements eine in
Umfangsrichtung des Drehelements verlaufende Steuerkurve, die drehwinkelabhängig einen
Eingriff zwischen dem Drehelement und dem Schaltelement bewirkt.
Eine solche Steuerkurve kann beispielsweise als eine Kulissenführung oder
als eine Rampe ausgebildet sein. Auch kann die Steuerkurve mit spezifischen
Eingriffselementen zur Wechselwirkung mit dem Schaltelement ausgestattet
sein, wobei die Eingriffsmittel entlang der Umfangsrichtung angeordnet sind.
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In
einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist die Steuerkurve
als eine Auflauframpe mit einer sich in Umfangsrichtung stetig verändernden
axialen Ausdehnung ausgebildet. Eine solche Auflauframpe lässt sich
fertigungstechnisch insbesondere bei Kunststoffteilen leicht integrieren.
Zudem sind keine aufwändigen
Formen zur Herstellung erforderlich. Über die entlang des Umfangs
sich verändernde axiale
Ausdehnung wird bei einer Drehung des Drehelements schließlich ein
Punkt erreicht, an dem die Auflauframpe mit dem Schaltelement wechselwirkt. Die
Wechselwirkung kann hierbei durch eine Berührung oder durch eine Druck-
bzw. Krafteinwirkung sein.
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In
einer fertigungstechnisch günstigen
Variante ist die Steuerkurve dem Drehelement zugeordnet und steht
drehwinkelabhängig
mit dem Schaltelement oder dem zwischengeschalteten Betätigungselement
der Gehäusewand
in Eingriff. Diese Ausgestaltung weist insbesondere den Vorteil
auf, dass auf Seiten des Schaltelements und der Leiterplatte keine spezifischen
Anpassungen hinsichtlich des Vorsehens eines Drehelements oder eines
Tastschalters getroffen werden müssen.
Es braucht lediglich nur eine Leiterplatte für verschiedenste Designs vorgehalten
zu werden.
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Alternativ
ist es natürlich
auch möglich,
die Steuerkurve dem Betätigungsmittel
oder dem Schaltelement zuzuordnen, wobei die Mittel zur mechanischen
Betätigung
des Schaltelements weiter einen Betätigungsnocken am Drehelement umfassen,
der drehwinkelabhängig
mit der Steuerkurve am Betätigungsmittel
oder dem Schaltelement in Eingriff steht. In diesem Fall würde sich
die Gehäusewand
je nach Vorsehen eines Drehelements oder eines Tastschalters unterscheiden.
Prinzipiell könnte
die Steuerkurve auch als separates Bauteil dem Schaltelement oder
dem Betätigungsmittel
aufgesetzt werden.
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Für den Fall
einer Drehsinnerkennung mittels zweier benachbart angeordneter Schaltelemente sind
vorteilhaft zwei Steuerkurven vorgesehen, die sich ausgehend von
einer Ruheposition des Drehelements in die jeweils entgegengesetzte
Umfangsrichtung erstrecken. Je nach Drehsinn würde somit entweder das eine
oder das andere der benachbarten Schaltelemente mittels der Steuerkurve
bestätigt werden.
Dies erlaubt es, den Drehsinn des Drehelements festzustellen, so
dass ein entsprechender Bedienwunsch abgeleitet werden kann. In
einer weiter vorteilhaften Ausgestaltung ist eine mit dem oder jedem
Schaltelement verbundene Steuereinheit vorgesehen, die dafür ausgebildet
ist, die Anzahl von Betätigungen
des oder jeden Schaltelements zu zählen. Durch Zählen der
Betätigungen
kann beispielsweise eine Abfolge von Bedienwünschen abgelesen werden. Beispielsweise
kann jede Drehbewegung sukzessive zu einer Erhöhung einer Heizstufe einer Herdplatte
oder zur Wahl eines weiteren Programmschrittes ausgewertet werden.
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Zusätzlich kann
die Steuereinheit bevorzugt auch dafür ausgelegt sein, die Anzahl
von Betätigungen
einem bestimmten Bedienungswunsch zuzuordnen, und ein dem Bedienungswunsch
entsprechendes Steuersignal auszugeben. Auf diese Weise könnte eine
spezifische Betätigungsabfolge
gegebenenfalls unter Berücksichtigung
von Pausen etc. zur Kodierung eines bestimmten Bedienungswunsches herangezogen
werden. Auch kann schlicht über
die Anzahl der abfolgenden Betätigungen
der Bedienwunsch kodiert sein.
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In
einer weiter bevorzugten Ausgestaltung ist die Steuereinheit dafür ausgelegt,
eine vom Drehsinn des Drehelements abhängige Betätigung zweier Schaltelemente
als eine inkrementelle Addition oder Subtraktion der Anzahl von
Betätigungen
auszuwerten. Somit kann über
eine Drehung des Drehelements in eine Drehrichtung beispielsweise
die Heizstufe erhöht
bzw. ein weiterer Programmschritt ausgewählt und durch eine Betätigung in
umgekehrter Drehrichtung die Heizstufe abgesenkt oder ein zurückliegender
Programmschritt ausgewählt
werden.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand einer Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:
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1 schematisch
in einer teilweise geschnittenen Draufsicht eine Betätigungseinrichtung mit
einem Drehelement, welches mechanisch auf ein auf einer Leiterplatte
angeordnetes Schaltelement wirkt,
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2 in
einer perspektivischen Detailansicht das Drehelement gemäß 1,
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3 in
einer perspektivischen Teilansicht eine alternative Ausgestaltung
des Drehelements,
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4 in
einer teilweise geschnittenen Draufsicht eine weitere Betätigungseinrichtung,
wobei ein Drehelement mechanisch über ein Betätigungselement auf das Schaltelement
wirkt und
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5 eine
gegenüber 4 abgewandelte Betätigungseinrichtung,
die sich in Ausgestaltung des Drehelements und des Betätigungselements
unterscheidet.
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In 1 ist
in einer teilweise geschnittenen Draufsicht schematisch eine erste
Betätigungseinrichtung 1 gezeigt,
die beispielsweise zur Bedienung eines Haushaltsgeräts eingesetzt
werden kann. Die Betätigungseinrichtung 1 umfasst
eine Leiterplatte 3, auf deren einer Seite ein mechanisch
betätigbares Schaltelement 5 angeordnet
ist. Das Schaltelement 5 ist insbesondere als ein Tastschalter
gegeben. Auf der anderen Seite der Leiterplatte 3, der
eigentlichen Bestückungsseite,
sind weitere elektrische und elektronische Bauelemente zur Ausbildung
eines spezifischen Schaltkreises angeordnet. Beispielhaft ist eines
dieser Bauelemente 6 eingezeichnet. Weiter befindet sich
auf der Bestückungsseite
der Leiterplatte 3 eine Steuereinheit 8, die insbesondere
zur Auswertung des Schaltelements 5 dient.
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Die
Leiterplatte 3 ist hinter einer Gerätewand 10 angeordnet,
in welcher ein betätigbares
Drehelement 13 um eine Drehachse 14 drehbar angeordnet ist.
Eine solche Gerätewand 10 kann
beispielsweise durch die Bedienblende eines Haushaltsgeräts gegeben
sein. Zur mechanischen Betätigung
des Schaltelements 5 umfasst das Drehelement 13 Mittel 17,
die bei einer Drehung des Drehelements 13 abhängig vom
Drehwinkel in Eingriff mit dem Schaltelement 5 geraten.
Die Mittel 17 sind hierbei als eine in Umfangsrichtung
des Drehelements 13 verlaufende Auflauframpe 18 gegeben,
die entgegen dem Uhrzeigersinn in Umfangsrichtung eine zunehmende
axiale Ausdehnung aufweist.
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Bei
einer Drehung des Drehelements 13 gerät die Auflauframpe 18 ab
einem bestimmten Drehwinkel in Eingriff mit dem Schaltelement 5.
In Folge der Berührung
oder in Folge eines zunehmenden Druckes durch die Auflauframpe 18 auf
das Schaltelement 5 schaltet dieses durch, was von der
Steuereinheit 8 registriert wird. Die Betätigung des
Schaltelements 5 wird gespeichert und weitere Betätigungen gezählt.
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Es
wird ersichtlich, dass bei der aufgezeigten Betätigungseinrichtung 1 eine
Drehung des Drehelements 13 zu einer mechanischen Betätigung eines als
Tastschalter ausgebildeten Schaltelements 5 herangezogen
wird. Ohne eine Änderung
des Layouts der Leiterplatte 3 zu benötigen, kann problemlos das Drehelement 13 entsprechend
einem geänderten Designwunsch
durch einen Druck- oder Tastschalter ersetzt werden, der dann ebenfalls
auf das Schaltelement 5 wirkt. Die Betätigungseinrichtung 1 bietet
insofern den Vorteil einer freien Designentscheidung hinsichtlich
der Verwendung eines Druck- bzw. Tastschalters und eines Drehelements.
Unabhängig
von dieser Wahl kann die Leiterplatte 13 unverändert beibehalten
werden. Weiter wird ersichtlich, dass die Positionierung des Drehelements 15 gegenüber dem Schaltelement 5 innerhalb
gewisser Toleranzen erlaubt ist, so dass auch die Positionierung
des Drehelements 13 auf der Gerätewand 10 in gewissem
Rahmen variabel ist.
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In 2 ist
das Drehelement 13 gemäß 1 in
einer perspektivischen Detailansicht dargestellt. Zur Verdeutlichung
der Drehrichtung ist auch hier die Drehachse 14 mit eingezeichnet.
Man erkennt auf der im eingebauten Zustand der Leiterplatte 3 zugewandten
Seite des Drehelements 13 deutlich die Auflauframpe 18,
die entgegen dem Uhrzeigersinn in Umfangsrichtung eine zunehmende
axiale Ausdehnung bzw. Höhe
aufweist.
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In 3 ist
ebenfalls in einer perspektivischen Detailansicht ein alternativ
ausgestaltetes Drehelement 13 gezeigt, welches auf der
im eingebauten Zustand der Leiterplatte 3 zugewandten Seite
nunmehr eine erste Auflauframpe 18 und eine entgegengesetzt
ausgerichtete zweite Auflauframpe 18' aufweist. Das in 3 dargestellte
Drehelement 13 wechselwirkt mit der ersten und der zweiten
Auflauframpe 18 bzw. 18' mit zwei in der Leiterplatte 3 benachbart
angeordneten Schaltelementen (Bezugszeichen 5 in 1).
Dabei wird bei einer Drehung des Drehelements 13 in Drehrichtung
mittels der ersten Auflauframpe 18 das eine Schaltelement
und bei einer Drehung entgegen dem Uhrzeigersinn mittels der zweiten
Auflauframpe 18' das
andere Schaltelement betätigt.
Aus der Information darüber,
welches der beiden Schaltelemente betätigt ist, kann auf den Drehsinn
rückgeschlossen
und daraus ein Bedienwunsch abgeleitet werden.
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Die
zur Ableitung eines Bedienwunsches vorgesehene Steuereinheit 8 gemäß 1 ist
insbesondere dafür
ausgebildet, eine Anzahl von Betätigungen
zu zählen
und daraus eine aufsteigende bzw. absteigende Folge von Bedienschritten
wie beispielsweise den Heizstufen einer Herdplatte oder eine bestimmte
Abfolge von Programmschritten abzuleiten. Das Drehelement 13 dient
insofern als ein Dekrement- und/oder Inkrement-Geber.
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In 4 ist
wiederum in einer teilweise geschnittenen Draufsicht eine zweite
Betätigungseinrichtung 1' zur Bedienung
eines Haushaltsgeräts
gezeigt. Wiederum umfasst diese Betätigungseinrichtung 1' eine Leiterplatte 3,
auf welcher ein Schaltelement 5 angeordnet ist. Symbolhaft
ist auf der Bestückungsseite
der Leiterplatte 3 wiederum ein elektronisches Bauelement 6 eingezeichnet.
Die Steuereinheit 8 befindet sich nun nicht auf der Bestückungsseite
der Leiterplatte 3, sondern ist entfernt von dieser angeordnet.
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Weiter
umfasst die Betätigungseinrichtung 1' eine Gerätewand 10,
in welcher wiederum ein Drehelement 13 um eine Drehachse 14 drehbar
gelagert ist. Auf der Rückseite
des Drehelementes 13 ist wiederum eine Auflauframpe 18 zur
mechanischen Betätigung
des Schaltelements 5 angeordnet.
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Im
Unterschied zur Betätigungseinrichtung 1 befindet
sich nun jedoch in der Betätigungseinrichtung 1' zwischen der
Gerätewand 10 und
der Leiterplatte 3 eine Gehäusewand 20, in welche
ein bewegliches Betätigungselement 23 eingearbeitet
ist. Das Betätigungselement 23 ist
mittels eines Filmscharniers (gestrichelte Linie) auf einer Seite
der Gehäusewand 20 angebunden.
Hierdurch kann das Betätigungselement 23 in
der Zeichenebene nach links oder nach rechts mittels des Filmscharniers
geschwenkt werden.
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Das
Betätigungselement 23 umfasst
einen ersten Druckpunkt 24a und einen zweiten Druckpunkt 24b sowie
einen Anschlag 26, der auf das Schaltelement 5 zu
dessen Betätigung
wirkt. In der eingezeichneten Position des Drehelements 13 wirkt dessen
Auflauframpe 18 bei einer Drehung im Uhrzeigersinn auf
den ersten Druckpunkt 24a des Betätigungselements 23.
In Folge dessen bewegt sich das Betätigungselement 23 nach
rechts, bis der Anschlag 26 auf das Schaltelement 5 einwirkt
und dieses betätigt.
Die Betätigung
des Schaltelements 5 wird über die Steuereinheit 8 registriert,
gespeichert und gezählt.
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Es
wird ersichtlich, dass die Positionierbarkeit des Drehelements 13 durch
die Zwischenschaltung des Betätigungselements 23 nunmehr
eine noch größere Variabilität aufweist,
als dies bereits in der Betätigungseinrichtung 1 gemäß der 1 der Fall
ist. Denn das Betätigungselement 23 ist
an zwei beabstandeten Druckpunkten 24a und 24b betätigbar.
Somit kann das Drehelement 13 in Längsrichtung des Betätigungselements 23 verschoben
angeordnet werden, ohne dass dies einer neuen Konstruktion der Gehäusewand 20 oder
gar eines neuen Layouts der Leiterplatte 3 bedarf. Somit
ist mit lediglich einem Bautyp, nämlich einer mit Schaltelementen 5 ausgestatteten
Leiterplatte 3, die sich in einem Gehäuse 20 befindet, eine
große
Variabilität
hinsichtlich der Positionierung von Schalt- bzw. Drehelementen auf
einer Bedienblende des Haushaltsgeräts ermöglicht.
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In 5 ist
in einer teilweise geschnittenen Draufsicht nun eine dritte Betätigungseinrichtung 1'' dargestellt, die im Wesentlichen
der Betätigungseinrichtung 1' gemäß 4 entspricht.
Im Unterschied zu dieser ist nun jedoch die Auflauframpe 18 nicht mehr
dem Drehelement 13 sondern dem Betätigungselement 23 zugeordnet.
Zur Betätigung
des Betätigungselements 23 befindet
sich an dem Drehelement 13 ein exzentrisch angeordneter
Nocken 30, der bei einer Drehung in Eingriff mit der Auflauframpe 18 gerät. In Folge
dessen wird das Betätigungselement 23 mit
seinem Anschlag 26 gegen das Schaltelement 5 gedrückt, wodurch
dieses betätigt
wird.
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- 1
- Betätigungseinrichtung
- 3
- Leiterplatte
- 5
- Schaltelement
- 6
- Bauelement
- 8
- Steuereinheit
- 10
- Gerätewand
- 13
- Drehelement
- 14
- Drehachse
- 17
- Mittel
zur mechanischen Betätigung
- 18
- Auflauframpe
- 18'
- Auflauframpe
- 20
- Gehäusewand
- 23
- Betätigungselement
- 24a
- Druckpunkt
- 24b
- Druckpunkt
- 26
- Anschlag
- 30
- Nocken