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Die Erfindung betrifft eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente, bei der es sich beispielsweise um ein Heizungs-/Lüftungs- oder Klimasteuergerät handelt.
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Ein Fahrzeug ist mit den unterschiedlichsten Bedieneinheiten für die einzelnen Fahrzeugkomponenten ausgestattet. So weist ein Fahrzeug beispielsweise ein Klimasteuergerät, ein Navigationsgerät, ein Radio oder dergleichen auf. Diese Fahrzeugkomponenten werden manuell bedient, und zwar über diesen Fahrzeugkomponenten zugeordnete Bedieneinheiten. Die Bedieneinheiten weisen neben den verschiedenen Bedienelementen auch zumeist auf Leiterplatinen oder dergleichen angeordnete elektrische und elektronische Bauteile auf. Diese Bauteile müssen vor dem Einfluss elektrostatischer Aufladungen (ESD) geschützt werden. Derartigen elektrostatischen Aufladungen kann eine Bedieneinheit beispielsweise dann ausgesetzt sein, wenn die das Bediengerät bedienende Person elektrostatisch aufgeladen ist und sich mit ihrer Hand dem Bediengerät nähert. Daher ist es bekannt, Bedieneinheiten, die möglicherweise elektrostatisch aufgeladenen Objekten ausgesetzt sind, mit ESD-Schutzstrukturen zu versehen. Diese bestehen zumeist aus an der Bedienoberfläche oder unmittelbar unterhalb dieser angeordneten elektrischen Leitern, die mit Masse verbunden sind. Wie bei einem Gebäude-Blitzableiter wird über derartige ESD-Schutzstrukturen elektrostatische Ladung zur Masse abgeführt, so dass sie die Funktionalität elektrischer oder elektronischer Bauteile der Bedieneinheit nicht beeinflussen kann.
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Moderne Bedieneinheiten verfügen mitunter über mit kapazitiven Näherungssensoren versehene Bedienelemente (kapazitive Vorfelderkennung), über die die Annäherung einer beispielsweise Hand an die Bedieneinheit erkannt wird und in Abhängigkeit von dieser Detektion beispielsweise auf einem zuvor nicht angesteuerten Display Bedieninformationen angezeigt werden. Die zu diesem Zweck mit einer Näherungssensorik versehenen Bedienelemente sind zumeist zweiteilig aufgebaut und weisen einen Bedienelementkörper und eine zur Vorderseite der Bedieneinheit weisende Bedienelementabdeckung auf. Aus Gründen einer vereinfachten Herstellung derartiger Bedienelemente sind die beiden zuvor genannten Einzelteile beispielsweise dauerhaft rastend miteinander verbunden. Damit existiert im Bereich der Vorderseite der Bedieneinheit an den Bedienelementen ein Spalt zwischen der Abdeckung und dem Bedienelementkörper, über den beispielsweise elektrostatische Ladungen in der Nähe des Bedienelements zur Näherungssensor-Elektrode gelangen könnten, was zu deren Zerstörung oder zu Zerstörungen der Auswerteelektronik der Näherungssensorik führen kann.
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Aufgabe ist es, eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente zu schaffen, die über einen verbesserten ESD-Schutz verfügt.
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Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung eine Bedieneinheit für eine Fahrzeugkomponente, insbesondere für ein Heizungs-/Lüftungs- oder Klimasteuergerät geschaffen, wobei die Bedieneinheit versehen ist mit
- – einer Vorderwand mit mindestens einer durch einen Rand begrenzten Aussparung,
- – einer im Abstand hinter der Vorderwand angeordneten Trägerplatte,
- – einem in der Aussparung der Vorderwand angeordneten Bedienelement und
- – einer elektrisch leitenden Abschirmvorrichtung zum Schutz von hinter der Vorderwand angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen vor einer Funktionsbeeinträchtigung und/oder Zerstörung durch ein sich der Vorderwand näherndes und/oder diese berührendes elektrostatisch aufgeladenes Objekt, insbesondere durch eine Hand,
- – wobei die Abschirmvorrichtung einen hinter der Vorderwand angeordneten elektrischen Abschirmleiter aufweist.
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Bei einer derartigen Bedieneinheit ist erfindungsgemäß vorgesehen,
- – dass der elektrische Abschirmleiter einen im Wesentlichen längs eines Randabschnitts der Aussparung verlaufenden Abschirmabschnitt aufweist.
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Nach der Erfindung ist also vorgesehen, bei einer Bedieneinheit, deren Vorderwand mit mindestens einer durch einen Rand begrenzten Aussparung für ein Bedienelement versehen ist, den elektrischen Abschirmleiter der ESD-Abschirmvorrichtung längs eines Randabschnitts der Aussparung zu führen. Hierdurch wird ermöglicht, dass die potentielle elektrische Ladung eines sich dem Bedienelement nähernden Objekts, beispielsweise eine Hand, nicht über einen Spalt oder dergleichen Zwischenraum am Bedienelement in dieses gelangen kann, sondern über den elektrischen Abschirmleiter kontrolliert abgeführt wird.
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Zur mechanischen Führung des elektrischen Abschirmleiters ist diese entweder an der Rückseite der Vorderwand längs des besagten Randabschnitts der Aussparung und/oder an einem an der Trägerplatte angeordneten Haltelement gehalten. Die Trägerplatte dient im Übrigen der Aufnahme diverser elektrischer, elektronischer und mechanischer Elemente der Bedieneinheit und ist im Abstand hinter der Vorderwand der Bedieneinheit angeordnet.
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Bei dem Abschirmleiter kann es sich um einen einzelnen Draht, eine Litze, ein Flachband oder ein Drahtgeflecht oder um einen in einem nicht ladenden Faden o. dgl. eingelassenen elektrischen Leiter handeln.
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Typischerweise ist der Abschirmleiter elektrisch leitend mit einem Anschlusskontaktfeld der Trägerplatte verbunden.
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Wie oben erläutert, kann das Bedienelement zweiteilig ausgebildet sein und einen sich zwischen der Vorderwand und der Trägerplatte angeordneten hohl ausgebildeten Bedienelementkörper sowie ein mit der Vorderwand im Wesentlichen fluchtendes, in der Aussparung angeordnetes Abdeckelement aufweisen. Innerhalb des Bedienelementkörpers kann sich eine Elektrode eines kapazitiven Näherungssensors befinden. Der Bedienelementkörper und das Abdeckelement können zusammengesteckt und mechanisch miteinander rastend verbunden sein.
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Zur Kontaktierung des elektrischen Abschirmleiters mit der Trägerplatte sind verschiedene Ausgestaltungen denkbar. Bei einer vorteilhaften und bezüglich der mechanischen Realisierung sowie Konstruktion zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist diesbezüglich vorgesehen, dass die Trägerplatte eine zu einem ihrer Randabschnitte offene Kontaktier-Aufnahmeaussparung mit einem sich vom Randabschnitt aus erstreckenden Verengungsbereich und einem sich an diesen anschließenden Aufweitungsbereich zur Aufnahme eines Kontaktierabschnitts des Abschirmleiters aufweist, wobei die Aufnahmeaussparung zumindest längs ihres den Aufweitungsbereich begrenzenden Randes ein elektrisch leitendes Kontaktiermaterial aufweist, und dass die Trägerplatte ein- oder beidseitig des Verengungsbereichs der Kontaktier-Aufnahmeaussparung durch Ausbildung von Vertiefungen oder Perforationen zum Zwecke der Einführung des Abschirmleiters durch den Verengungsbereich hindurch und in den Aufweitungsbereich hinein elastisch ausgebildet ist. Die Kontaktier-Aufnahmeaussparung ist also zu einem Randabschnitt der Trägerplatte hin offen und weist einen oder mehrere Hinterschnitte auf. Anders ausgedrückt ist die Kontaktier-Aufnahmeaussparung also mit einer Engstelle versehen, durch die hindurch vom Randabschnitt der Trägerplatte aus der elektrische Leiter in seinem Kontaktierabschnitt geführt werden muss. Damit dies ohne Beschädigungen der Trägerplatte erfolgt, ist diese bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung ein- oder beidseitig dieser Engstelle elastisch ausgeführt. Dies wird durch die Trägerplatte durchdringende Perforationen oder aber durch in eine der beiden oder beide Hauptseiten eingebrachte Aussparungen/Vertiefungen realisiert. Dadurch wird die Trägerplatte ein- oder beidseitig der Engstelle nachgiebig, was für die Einführung des Abschirmleiters bei dessen Montage an und dessen Kontaktierung mit der Trägerplatte von Vorteil ist.
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Zur weiteren Sicherung des Verbleibs des Abschirmleiters in der Kontaktier-Aufnahmeaussparung der Trägerplatte kann vorgesehen sein, dass in dem Verengungsbereich der Kontaktier-Aufnahmeaussparung ein Sicherungselement eingesetzt ist.
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Wenn der Abschirmleiter ein Drahtgeflecht, eine Litze oder ein in einem nicht leitenden Faden eingelassener elektrischer Leiter ist, weist der Abschirmleiter zweckmäßigerweise an dem Ende seines sich durch die Kontaktier-Aufnahmeaussparung erstreckenden Kontaktierabschnitts einen Knoten zur Verhinderung eines Herausziehens des Abschirmleiters aus der Kontaktier-Aufnahmeaussparung auf.
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In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann der Abschirmleiter ein Flachband aufweisen. Bei dieser Ausgestaltung der Erfindung ist der V-förmige Kontaktierabschnitt des Abschirmleiters klemmend und federnd in dem Aufweitungsbereich der Kontaktier-Aufnahmeaussparung gehalten. Hier benötigt man dann also kein Sicherungselement, das aber nichtsdestotrotz im Verengungsbereich weiterhin angeordnet sein kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand diverser Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Im Einzelnen zeigen dabei:
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1 eine perspektivische Darstellung, teilweise aufgebrochen, einer Bedieneinheit mit einer ESD-Abschirmungsstruktur,
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2 eine Schnittansicht entlang der Linie II-II der 1 und
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3 bis 8 jeweils diverse Schnittansichten verschiedener Ausführungsbeispiele für die Ausgestaltung des Abschirmleiters der ESD-Abschirmung und dessen Kontaktierung an der Trägerplatte.
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Die 1 und 2 zeigen ein Beispiel für eine erfindungsgemäße ESD-Abschirmung bei einer Bedieneinheit 10. Die Bedieneinheit 10 weist ein Gehäuse mit einer Vorderwand 12 auf, die in der Einbaulage der Bedieneinheit 10 der diese bedienenden Person zugewandt ist. Die Vorderwand 12 weist mindestens eine Aussparung 14, innerhalb derer sich ein in diesem Ausführungsbeispiel als Drucktaste ausgebildetes Bedienelement 16 befindet. Die Aussparung 14 ist durch einen Rand 17 mit mehreren Randabschnitten 18 begrenzt. Das Bedienelement 16 weist ein Abdeckelement 20, das im Regelfall ein hinterleuchtetes Symbol oder dergleichen aufweist, und einen Bedienelementkörper 22 auf, die rastend miteinander verbunden sind. Der Bedienelementkörper 22 ist an einem Führungskörper 24 geführt, der hinter der Vorderwand 12 angeordnet ist und beispielsweise auf einer zumeist als Leiterplatine ausgebildeten Trägerplatte 26 unter Zwischenschaltung einer Silikon-Schaltmatte 28 aufliegt. Die Silikon-Schaltmatte 28 braucht aber nicht notwendigerweise Bestandteil der Bedieneinheit 10 zu sein.
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Innerhalb des Bedienelementkörpers 22 kann sich eine elektrisch leitende Elektrode 30 befinden, das sich ausgehend von der Silikon-Schaltmatte 28 bis unter das Abdeckelement 20 des Bedienelements 16 erstreckt und Teil einer Näherungssensorik ist.
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Wie ferner anhand der 1 und 2 zu erkennen ist, ragt von der Trägerplatte 26 (in diesem Fall durch die Schaltmatte 28 hindurch) ein ESD-Abschirmleiter 32 einer ESD-Abschirmvorrichtung 34 auf, der einen mit einem Kontaktfeld der Trägerplatte 26 elektrisch und mechanisch verbundenen Kontaktierabschnitt 36 und einen im Wesentlichen längs eines Randabschnitts 18 der Aussparung 14 verlaufenden Abschirmabschnitt 38 aufweist. Der Abschirmabschnitt 38 erstreckt sich also nahe dem Spalt zwischen Vorderwand 12 und dem Bedienelement 16 der Bedieneinheit 10. Nähert sich ein elektrostatisch aufgeladenes Objekt (z. B. Hand einer Person) der Vorderwand 12 im Bereich des Spalts an, so wird die elektrostatische Ladung über den Abschirmabschnitt 38 abgeführt, so dass sie nicht zwischen Abdeckelement 20 und Bedienelementkörper 22 in das Bedienelement 16 und damit zur Elektrode 30 gelangen kann, von wo aus sie weiter zur mit der Elektrode 30 verbundenen Auswerteelektronik gelangen könnte, um dort Zerstörungen zu verursachen.
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Die 3 und 4, 5 und 6 bzw. 7 und 8 zeigen jeweils alternative Ausgestaltungen der mechanischen und elektrischen Verbindung des Kontaktierabschnitts 36 des elektrischen Abschirmleiters 32 in verschiedenen Ausführungsformen. Gemäß den 3 und 4 ist der elektrische Leiter 32 als einzelner Draht ausgebildet, der in eine Kontaktier-Aufnahmeaussparung 40 in der Trägerplatte 26 eingesetzt ist. Die Kontaktier-Aufnahmeaussparung 40 weist einen zu einem Randabschnitt 42 der Trägerplatte 26 weisenden und offenen Verengungsbereich 44 und einen sich daran anschließenden Aufweitungsbereich 46 auf, wobei sich zwischen beiden eine Engstelle 48 befindet. Der Rand 50 des Aufweitungsbereichs 46 ist mit elektrisch leitendem Material versehen, wie es bei Durchkontaktierungen bei Leiterplatinen bekannt ist. Beidseitig des Verengungsbereichs 44 sowie der Engstelle 48 befinden sich die Trägerplatte 26 durchdringende Perforationen, d. h. Löcher 52, die der Trägerplatte 26 beidseitig des Verengungsbereichs 44 eine gewisse Elastizität verleihen. Wird nun der Leiter 32 mit seinem Kontaktierabschnitt 36 in den Verengungsbereich 44 hineingeschoben, so weitet sich die Engstelle 48 auf, so dass der Leiter 32 in den Aufweitungsbereich 46 gelangt, wo er durch Anlage an dem Rand 50 dessen elektrisches Material kontaktiert. Der Verengungsbereich 44 kann anschließend mit einem Sicherungselement 54 verschlossen werden.
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In den 5 und 6 ist ein Ausführungsbeispiel des elektrischen Abschirmleiters 32' gezeigt, bei dem dieser als Faden ausgebildet ist, der entweder aus elektrisch leitendem Material besteht oder aber der nicht leitend ist und in den elektrische Leiter eingelassen sind, und zwar im Außenbereich. Ein derartiger elektrischer ”Faden”(-Leiter) 32' kann einen Knoten 56 aufweisen, womit ein Herausziehen des flexiblen und im Durchmesser nachgiebigen elektrischen Leiters 32' aus der Kontaktier-Aufnahmeaussparung 40 und insbesondere aus dessen Aufweitungsbereich 46 verhindert wird. Wiederum ist die Trägerplatte 26 beidseitig des Verengungsbereichs 44 ihrer Kontaktier-Aufnahmeaussparung 40 mit Perforationen (Löchern 52) versehen, um der Trägerplatte 26 plastische Eigenschaften zu verleihen.
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In den 7 und 8 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Ausgestaltung des elektrischen Abschirmleiters 32'' gezeigt. In diesem Ausführungsbeispiel ist dieser elektrische Abschirmleiter 32'' als Flachband ausgebildet, das innerhalb seines Kontaktierabschnitts 36 V-förmig längs der Mittelachse 58 gebogen ist. Anhand von 8 ist zu erkennen, wie diese V-förmige Struktur innerhalb des Aufweitungsbereichs 46 der Kontaktier-Aufnahmeaussparung 40 angeordnet ist. Die beiden Schenkel 60 des V-förmig gebogenen Kontaktierabschnitts 36 liegen mit ihren freien Enden 62 an dem Rand 50 des Aufweitungsabschnitts 46 an, und zwar beidseitig der Engstelle 48, während die Knickzone 64 der Engstelle 48 gegenüberliegend angeordnet ist und an dem Rand 50 des Aufweitungsbereichs 46 anliegt. Der Verengungsbereich 44 kann, falls gewünscht, mit einem Sicherungselement 54 verschlossen sein. Wiederum sind beidseitig des Verengungsbereichs 44 in der Trägerplatte 26 die Perforationen 52 ausgebildet, die, wie im Falle der anderen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele, als Langlöcher ausgebildet sind. Alternativ ist es in sämtlichen Ausführungsbeispielen möglich, diese Langlöcher-Perforationen durch eine Anordnung mehrerer einzelner beispielsweise zylindrischer Durchgangsbohrungen zu realisieren. Entscheidend ist, dass die Trägerplatte 26 ”geschwächt” wird und damit nachgiebig ist.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Bedieneinheit
- 12
- Vorderwand
- 14
- Aussparung in der Vorderwand
- 16
- Bedienelement in der Aussparung
- 17
- Rand der Aussparung
- 18
- Randabschnitt der Aussparung
- 20
- Abdeckelement eines Bedienelementkörpers
- 22
- Bedienelementkörper
- 24
- Führungs-/Haltekörper
- 26
- Trägerplatte
- 28
- Silikon-Schaltmatte
- 30
- (Näherungssensor-)Elektrode
- 32
- ESD-Abschirmleiter
- 32'
- ESD-Abschirmleiter
- 32''
- ESD-Abschirmleiter
- 34
- ESD-Abschirmvorrichtung
- 36
- Kontaktierabschnitt des ESD-Abschirmleiters
- 38
- Abschirmabschnitt des ESD-Abschirmleiters
- 40
- Kontaktier-Aufnahmeaussparung
- 42
- Randabschnitt der Trägerplatte
- 44
- Verengungsbereich der Kontaktier-Aufnahmeaussparung
- 46
- Aufweitungsbereich der Kontaktier-Aufnahmeaussparung
- 48
- Engstelle zischen Verengungs- und Aufweitungsbereich
- 50
- Rand des Aufweitungsbereichs
- 52
- Löcher
- 54
- Sicherungselement
- 56
- Knoten
- 58
- Mittelachse des Flachband-Abschirmhalters
- 60
- abgewinkelte Schenkelabschnitte des V-förmig gebogenen Flachband-Abschirmhalters
- 62
- Enden der Schenkelabschnitte
- 64
- Knickzone des V-förmig gebogenen Flachband-Abschirmhalters
