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Die
Erfindung geht aus von einer Platinenträgeranordnung zum Halten einer
Schaltplatine mit Berührungssensoren
nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Aus
dem Stand der Technik sind Hausgeräte, insbesondere Kochfelder
und Induktionskochfelder bekannt, die eine Abdeckplatte aus Glas
oder Glaskeramik mit einer integrierten Benutzerschnittstelle umfassen.
Die Benutzerschnittstelle umfasst insbesondere kapazitive oder induktive
Berührungssensoren,
die an der Rückseite
der Abdeckplatte im Bereich einer Bedienoberfläche anliegen bzw. gegen die
Rückseite
gepresst werden. Die Berührungssensoren
sind zusammen mit weiteren elektronischen Bauteilen der Benutzerschnittstelle
auf einer Schaltplatine montiert, die von einer Platinenträgeranordnung
in der richtigen Position gehalten wird und an einem Gehäuse bzw.
einem Metallträger
abgestützt wird.
Die Platinenträgeranordnung
muss dabei eine spielfreie Befestigung der Schaltplatine und eine spaltfreie
Anlage der Berührungssensoren
an der Rückseite
der Bedienoberfläche
gewährleisten.
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Bekannte
Platinenträgeranordnungen
umfassen flächige
Stützflächen, auf
welchen die Schaltplatine aufliegt.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Platinenträgeranordnung
für ein
Hausgerät
besonders kostengünstig, flexibel,
unempfindlich und Material sparend auszugestalten.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen
und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
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Die
Erfindung geht insbesondere aus von einer Platinenträgeranordnung
mit wenigstens einem Halteelement zum Halten einer Schaltplatine
mit Berührungssensoren
zum Detektieren von Berührungen
einer Bedienoberfläche
eines Hausgeräts
durch einen Bediener, wobei das Halteelement dazu ausgelegt ist,
die Berührungssensoren
an einer Rückseite
der Bedienoberfläche
zu halten und die Schaltplatine in einem Gehäuse des Hausgeräts abzustützen.
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Es
wird insbesondere vorgeschlagen, dass an das Halteelement wenigstens
ein stabförmiges Stützelement
zum Abstützen
der Schaltplatine auf einem strukturfreien Stützbereich angeformt ist. Im Vergleich
zu flächigen
oder stegförmigen
Stützelementen
kann das stabförmige
Stützelement
die Schaltplatine flexibel abstützen
und Montagetoleranzen und Temperaturausdehnungen auf durch Gleiten auf
dem strukturfreien Bereich kompensieren. Als strukturfreier Stützbereich
soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Bereich bezeichnet
werden, der frei von Löchern
oder Befestigungsstrukturen und frei von Drähten und Lotstellen ist.
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Als
stabförmig
soll ein Stützelement
bezeichnet werden, wenn es länglich
ausgebildet ist und ein zumindest über einen großen Teilbereich
in seiner Längsrichtung
unveränderliches
Profil aufweist, das insbesondere ein konvexes Profil ist. Als Profilformen kommen
insbesondere Quadrate, Rechtecke mit oder ohne abgerundete Ecken,
Polygone, Kreisformen oder Ovalformen in Betracht.
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Der
Erfindungsgedanke ist prinzipiell im Zusammenhang mit allen Hausgeräten mit
berührungsempfindlichen
Benutzerschnittstellen bzw. Touch-Control-Elementen einsetzbar.
Wegen der vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemäßen Platinenträgeranordnung
im Hinblick auf den Ausgleich einer Temperaturausdehnung der beteiligten Bauteile
und Baugruppen kommen die Vorteile aber insbesondere im Zusammenhang
mit Kochfeldern, insbesondere Induktionskochfeldern, zum Tragen. Die
Berührungssensoren
können
kapazitive oder induktive Berührungssensoren
sein, wobei die Bedienoberfläche
insbesondere ein Teilbereich einer Abdeckplatte aus Glas oder Glaskeramik
sein kann. Die Berührungssensoren
können
in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung Gummielemente
aus leitendem Gummi umfassen.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass das Halteelement
eine Basis in der Form eines Gitters und eine Mehrzahl von zumindest
im Wesentlichen senkrecht von der Basis abstehenden, stabförmigen Stützelementen
umfasst. Als Gitterform soll in diesem Zusammenhang eine gerüstartige
Struktur aus Stäben,
die in Knoten zu sammentreffen, bezeichnet werden. Dadurch kann eine flexible
Struktur in einer Material sparenden Weise geschaffen werden, die
Montagetoleranzen und Temperaturspannungen gut ausgleichen kann
und eine geringe Neigung zur Rissbildung besitzt.
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Wenn
das wenigstens eine stabförmige
Stützelement
zum Abstützen
auf einem strukturfreien Stützbereich
auf einer Unterseite der Schaltplatine ausgelegt, kann die Schaltplatine
flexibel gestützt werden
und es kann mit geringem Materialeinsatz eine plane Lagerung der
Schaltplatine geschaffen werden.
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Alternativ
oder ergänzend
dazu kann das wenigstens eine stabförmige Stützelement zum Abstützen auf
einem strukturfreien Stützbereich
des Gehäuses
ausgelegt sein. Der Stützbereich
kann insbesondere ein Metallträger
sein, auf dem auch die Heizelemente des Kochfelds gehalten sind
und der einen Boden des Gehäuses
bildet.
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In
einer besonders kostengünstigen
Ausgestaltung der Erfindung ist das Halteelement als Kunststoff-Gussteil
ausgebildet ist. Als temperaturresistentes Kunststoffmaterial kommt
insbesondere das als PA66 bekannte Material in Betracht. In einer besonders
vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung benötigt die Platinenträgeranordnung
neben dem Halteelement keine weiteren Bauteile zur Befestigung der
Schaltplatine. Das Halteelement kann neben den Stützelementen
einstückig
angeformte Befestigungsstifte umfassen, die in Löcher in dem Stützbereich
des Gehäuses
oder in der Schaltplatine eingesteckt werden können, um die Schaltplatine
quer zur Stützrichtung
bzw. Längsrichtung
der Stützelemente
d. h. in der Ebene der Schaltplatine zu fixieren.
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Eine
stabile Stützfunktion
kann erreicht werden, wenn das Stützelement dazu ausgelegt ist,
im montierten Zustand mit seiner Längsrichtung senkrecht zu der
Schaltplatine ausgerichtet zu sein. Wenn das Stützelement eine Anpresskraft
erzeugen soll, kann es auch geneigt sein oder gebogen ausgebildet sein.
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Eine
besonders Material sparende Platinenträgeranordnung kann erreicht
werden, wen das stabförmige
Stützelement
ein Profil mit einem maximalen Durchmesser von weniger als 3 mm,
insbesondere von weniger als 2 mm hat.
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Durch
wenigstens ein weiteres Stützelement,
das zum Eingriff in eine Ausnehmung in dem Gehäuse oder in der Schaltplatine
ausgelegt ist, kann in einer einfachen Weise eine Fixierung des
Halteelements bzw. der Schaltplatine in einer Richtung transversal
zur Längserstreckung
des Stützelements erreicht
werden. Die Ausnehmung kann in einer kostengünstigen und einfach herstellbaren
Weise als Loch, insbesondere als rundes Loch, gestaltet werden.
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Eine
gesicherte Befestigung kann erreicht werden, wenn das Halteelement
wenigstens ein Rastelement zum Herstellen einer Rastverbindung mit der
Schaltplatine umfasst. Dabei kann das Rastelement beispielsweise
eine Rastnase umfassen, die zum Umgreifen eines seitlichen Rands
der Schaltplatine ausgelegt ist und in einer Richtung parallel zu
einer Erstreckungsebene der Schaltplatine elastisch auslenkbar ist,
um die Rastverbindung herzustellen.
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Eine
Sicherung gegen ein Verrutschen der Schaltplatine in der Ebene der
Schaltplatine kann ermöglicht
werden, wenn das Halteelement wenigstens ein Seiten-Stützelement
zur Anlage an einem Rand der Schaltplatine umfasst, das zum Festlegen
der Schaltplatine auf dem Halteelement in einer Richtung parallel
zu einer Erstreckungsebene ausgelegt ist.
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Dabei
können
weitere Materialkosten eingespart werden und die Flexibilität der Anordnung
kann erhöht
werden, wenn das Seiten-Stützelement
stabförmig
ausgebildet ist.
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Eine
Sicherung gegen Verrutschen in alle vier Richtungen der Erstreckungsebene
kann ermöglicht
werden, wenn das Halteelement wenigstens acht Seiten-Stützelemente
umfasst, wobei jeweils mindestens zwei Seiten-Stützelemente zur Anlage an einem
von vier seitlichen Rändern
der Schaltplatine ausgelegt sind.
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In
einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird zur Vereinfachung
der Montage vorgeschlagen, dass das Halteelement Haltehaken zum Halten
von Kabeln umfasst. Durch die Haltehaken kann ein Kabel oder ein
Kabelstrang, der die Schaltplatine mit einer Steuereinheit des Hausgeräts verbindet,
sicher geführt
werden.
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Ferner
betrifft die Erfindung Kochfeld mit einer Bedienoberfläche, einer
Schaltplatine mit Berührungssensoren
zum Detektieren von Berührungen der
Bedienoberfläche
durch einen Bediener und einer Platinenträgeranordnung der oben beschriebenen
Art zum Halten der Schaltplatine.
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Weitere
Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die
Ansprüche enthalten
zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale
zweckmäßigerweise auch
einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
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Es
zeigen:
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1 ein
Kochfeld mit einer Bedienoberfläche
mit Berührungssensoren,
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2 eine
Schaltplatine mit einer Platinenträgeranordnung des Kochfelds
aus 1,
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3 ein
Halteelement der Platinenträgeranordnung
aus 2 und
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4 das
Halteelement aus 3 in einem in einen Metallboden
eines Kochfeldgehäuses
eingerasteten Zustand.
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1 zeigt
ein Kochfeld 10 mit einer Abdeckplatte 12 aus
Glaskeramik, unter welcher Heizelemente zum Beheizen von vier Heizzonen 14a–14d angeordnet
sind. Die Heizelemente können
als Strahlungsheizkörper
oder als Induktionsheizelemente ausgebildet sein. In die Abdeckplatte 12 integriert
ist eine Bedienoberfläche 16 mit
unter der Abdeckplatte 12 angeordneten Berührungssensoren 18.
Die Berührungssensoren 18 sowie
weitre elektronische Bauteile zum Auslesen der Berührungssensoren 18 sowie
Anzeigeelemente sind auf einer Schaltplatine 20 montiert,
beispielsweise verlötet,
Die Schaltplatine 20 wird als vorgefertigtes Bauteil dem Montageprozess
des Kochfelds 10 zugeführt.
Die Schaltplatine 20 ist mittels einer Platinenträgeranordnung
in einem Gehäuse 22 des
Kochfelds 10 befestigt.
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2 zeigt
die Platinenträgeranordnung
der Schaltplatine 20. Die Platinenträgeranordnung umfasst ein Halteelement 24 zum
Halten der Schaltplatine 20 mit den Berührungssensoren 18 zum
Detektieren von Berührungen
einer Bedienoberfläche 16 eines
Hausgeräts
durch einen Bediener. Das Halteelement 24 ist durch seine
Form und seine mechanischen Eigenschaften dazu ausgelegt, die Berührungssensoren 18 an
einer Rückseite
der Bedienoberfläche 16 bzw.
dem der Bedienoberfläche 16 entsprechenden
Bereich der Abdeckplatte 12 zu halten und die Schaltplatine 20 in
dem Gehäuse 22 des Hausgeräts abzustützen.
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Erfindungsgemäß wird insbesondere
vorgeschlagen, dass an das Halteelement 24 wenigstens ein
stabförmiges
Stützelement 26, 28 zum
Abstützen der
Schaltplatine 20 auf einem strukturfreien Stützbereich 30 angeformt
ist. In dem in 2 und 3 dargestellten
Ausführungsbeispiel
ist eine Vielzahl von stabförmigen
Stützelementen 26, 28 an
das Halteelement 24 angeformt.
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Das
Halteelement 24 hat eine Basis 32 in der Form
eines Gitters und eine Mehrzahl von zumindest im Wesentlichen senkrecht
von der Basis 32 abstehenden, stabförmigen Stützelementen 26, 28.
Eine erste, in den 3 und 4 erkennbare
Gruppe von 18 stabförmigen
Stützelementen 26 steht
im montierten Zustand senkrecht nach oben von der gitterförmigen Basis 32 ab
und hat die Form eines dünnen,
langen Zylinders mit einer flächen
Oberseite, die im Montierten Zustand an einem hier nicht erkennbaren
strukturfreien Stützbereich
auf einer Unterseite der Schaltplatine 20 anliegt.
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Der
strukturfreie Stützbereich
ist insbesondere frei von Löchern
und frei von Leiterbahnen bzw. Lötstellen.
Die 18 Stützelemente 26 der
ersten Gruppe sind in zwei parallel verlaufenden Reihen von jeweils
9 Stützelementen 26 angeordnet
und sind an Längsstreben
der gitterförmigen
Basis 32 angeformt.
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Eine
zweite Gruppe von insgesamt acht stabförmigen Stützelementen 28 steht
senkrecht nach unten von der gitterförmigen Basis 32 ab
und dient zum Abstützen
der Schaltplatine 20 bzw. des Halteelements 24 auf
einem strukturfreien Stützbereich 30 des
Gehäuses 22,
und zwar auf einem metallischen Gehäuseboden 34. Die acht
Stützelemente 28 der
zweiten Gruppe sind in zwei parallel verlaufenden Reihen von vier
Stützelementen 28 ange ordnet. Das
Halteelement 24 ist als Kunststoff-Gussteil aus PA 66 (auch
Nylon) ausgebildet, also aus einem Polymer aus Hexamethylendiamin
und Adipinsäure, das
sich durch seine Robustheit und Temperaturbeständigkeit auszeichnet.
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Die
stabförmigen
Stützelemente 26, 28 beider
Gruppen haben ein Profil mit Durchmesser von etwa 1–2 mm, dessen
Breite gleich seiner Tiefe ist.
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Da
die stabförmigen
Stützelemente 26, 28 mit
ihren Stirnseiten an den strukturfreien Bereichen anliegen, vermitteln
sie keinen Halt transversal zu ihrer Längsrichtung. Das Halteelement 24 umfasst
daher eine dritte Gruppe von insgesamt vier Stützelementen 40, die
jeweils zum Eingriff in eine Ausnehmung 36 in dem Gehäuse 22 dienen
und so das Halteelement 24 in der transversalen Richtung
am Gehäuseboden
fixieren. Die Ausnehmung 36 ist eine runde Bohrung in Zentrum
einer kegelförmigen
Aufwölbung 38 (4)
im Gehäuseboden 34.
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Die
Stützelemente 40 umfassen
einen schmaleren Endbereich mit einem Profildurchmesser, der kleiner
oder gleich dem Durchmesser der Ausnehmung 36 ist. An den
Endbereich schließt
sich ein Hauptteil des jeweiligen Stützelements 40 mit
einem größeren Durchmesser
an. An einem Übergang zwischen
dem Endbereich und dem Hauptteil weist das Stützelement 40 eine
Stufe auf, mit welcher das Stützelement 40 an
einem Rand der Ausnehmung 36 anliegt und das Halteelement 24 bzw.
die Schaltplatine 20 vertikal abstützt.
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Ferner
umfasst das Halteelement 24 eine vierte Gruppe von Stützelementen,
die als Rastelemente 42 zum Herstellen einer Rastverbindung
mit der Schaltplatine 20 ausgebildet sind.
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Die
Rastelemente 42 umfassen jeweils eine Rastnase 44,
die im montierten Zustand einen seitlichen Rand der Schaltplatine 20 umgreifen.
Die Rastelemente 42 sind in einer Richtung parallel zu
einer Erstreckungsebene der Schaltplatine 20 elastisch auslenkbar,
um die Rastverbindung herzustellen.
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Die
Rastelemente 42 bilden gleichzeitig Seiten-Stützelemente 46 und
sind zur Anlage an einem Rand der Schaltplatine 20 ausgelegt,
so dass durch die Seiten-Stützelemente 46 bzw.
Rastelemente 42, die Schaltplatine 20 auf dem
Halteelement 24 in einer Richtung parallel zu einer Erstreckungsebene
bzw. senkrecht zur Längsrichtung
der stabförmigen
Stützelemente 26, 28 festgelegt
sind.
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Die
Seiten-Stützelemente 46 sind
in einer material sparenden Weise stabförmig ausgebildet, d. h. die
Seiten-Stützelemente 46 haben
einen im Wesentlichen runden, quadratischen oder einfachen rechteckigen
Querschnitt. Als „stabförmig" sollen hier insbesondere
Strukturen bezeichnet, werden, deren Länge weniger als 3–5 mal so
groß ist
wie deren Durchmesser.
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Das
Halteelement 24 umfasst acht solcher Seiten-Stützelemente 46,
wobei im montierten Zustand jeweils zwei Seiten-Stützelemente 46 an
einem von vier seitlichen Rändern
der im Wesentlichen rechteckigen Schaltplatine 20 anliegen.
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An
einem im 2 vorderen Rand ist das Halteelement 24 mit
Haltehaken 48 zum Halten von Kabeln ausgestattet, die ebenfalls
einstückig
mit dem Halteelement 24 gegossen sind und in welche bei
der Endmontage Kabel zum Versorgen der Schaltplatine 20 mit
Strom und Befehlssignalen bzw. zum Auslesen der von der Schaltplatine 20 erzeugten
Signale eingeklemmt werden können.
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Bei
der Montage des Kochfelds 10 kann das Halteelement 24 mit
dem Stützelementen 40 aus
der dritten Gruppe einfach in die Ausnehmungen 36 im Gehäuseboden 34 des
Kochfelds 10 eingesetzt werden, um die in 4 dargestellte
Zwischenkonfiguration zu erreichen. Anschließend kann die Schaltplatine 20 in
das Halteelement 24 eingerastet werden, wobei die Rastverbindung
durch das Einschnappen der Rastelemente 42 am Rand der
Schaltplatine 20 hergestellt wird. Schließlich kann
das Kabel bzw. können
die Kabel in die Haltehaken 48 eingerastet werden.
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Nun
kann die Abdeckplatte 12 ggf. mit Hilfe eines mit der Abdeckplatte 12 verklebten
Montagerahmens mit dem Gehäuse 22 verbunden
werden, wobei die Berührungssensoren 18 zur
Anlage an den der Bedienoberfläche 16 entsprechenden
Bereich der Abdeckplatte 12 kommen. Durch die Elastizität der Berührungssensoren 18,
die Leitgummi umfassen, und durch die Elastizität des Halteelements 24, werden
die Berührungssensoren
18 im montierten Zustand mit einer Anpresskraft spielfrei an die
Unterseite der Abdeck platte 12 gedrückt, so dass die Berührungssensoren 18 die
Berührungen
der Bedienoberfläche 16 durch
einen Bediener sicher und fehlerfrei detektieren können.
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Die
Montage des Kochfelds 12 wird durch das erfindungsgemäße Halteelement 24 daher
stark vereinfacht. Insbesondere kann auf Löcher in der Schaltplatine 20 verzichtet
werden, die die Platinenträgeranordnung
instabil und defektanfällig
machen können.
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- 10
- Kochfeld
- 12
- Abdeckplatte
- 14a
- Heizzone
- 14b
- Heizzone
- 14c
- Heizzone
- 14d
- Heizzone
- 16
- Bedienoberfläche
- 18
- Berührungssensor
- 20
- Schaltplatine
- 22
- Gehäuse
- 24
- Halteelement
- 26
- Stützelement
- 28
- Stützelement
- 30
- Stützbereich
- 32
- Basis
- 34
- Gehäuseboden
- 36
- Ausnehmung
- 38
- Aufwölbung
- 40
- Stützelement
- 42
- Rastelement
- 44
- Rastnase
- 46
- Seiten-Stützelement
- 48
- Haltehaken