-
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Bedienelement für ein Haushaltsgerät, eine Bedieneinrichtung mit einem solchen Bedienelement und ein Haushaltsgerät mit einem solchen Bedienelement oder einer solchen Bedieneinrichtung.
-
Die Bedienelemente bzw. die Bedieneinrichtung stellen einen wichtigen Teil eines Haushaltsgeräts dar, wie beispielsweise eines Herds, eines Backofens, einer Waschmaschine, einer Spülmaschine oder eines Trockners. Die Bedienelemente bzw. die Bedieneinrichtung werden oft vom Verbraucher als der Teil des Haushaltsgeräts wahrgenommen, der für die Wertigkeit des gesamten Geräts steht. Daher müssen besondere Anstrengungen unternommen werden, um die Erwartungshaltung der Verbraucher zu erfüllen. Dies erfordert in der Regel besondere Anstrengungen bei der Entwicklung und bei der Herstellung derartiger Geräte.
-
Dieser Anforderung steht aber eine weitere Forderung seitens der Verbraucher diametral gegenüber, dass nämlich auch hochwertige Geräte zu günstigen Preisen erhältlich sein sollen. Es ergibt sich für Hersteller von Bedienelementen, Bedieneinrichtungen und Haushaltsgeräten daher die scheinbar widersprüchliche Aufgabe, möglichst hochwertige Produkte möglichst kostengünstig anzubieten.
-
In den letzten Jahren hat sich der Trend gezeigt, dass geschlossene Metalloberflächen, auf denen die Bedienelemente lediglich grafisch dargestellt, aber nicht separat ausgeführt sind, sich einer besonderen Beliebtheit erfreuen. Geschlossene Oberflächen sind auch für die Hersteller interessant, da diese keine Abdichtungen erforderlich machen, um ein Eindringen von Schmutz und Feuchtigkeit zu verhindern. Gleichzeitig stellen geschlossene Metalloberflächen aber aufgrund ihrer verhältnismäßig geringen Elastizität eine besondere Herausforderung bei der Realisierung von Bedienelementen bzw. Bedieneinrichtungen dar.
-
Um auch geringe Durchbiegungen einer Oberfläche in vordefinierten Bereichen erkennen zu können, sind verschiedene Ansätze vorgeschlagen worden, wie sie beispielsweise in
US 4,359,720 oder
EP 1 704 642 B1 gezeigt sind. Hier werden entweder eine an der Bedienoberfläche befestigte Kondensatorplatte oder die Bedienoberfläche selbst, die gewissermaßen als Kondensatorplatte wirkt, auf eine andere Kondensatorplatte zu bewegt. Die Kapazitätsänderung, die sich aufgrund der Abstandsänderung ergibt, wird ausgewertet.
-
Die bekannten Vorrichtungen haben jedoch etliche Nachteile. Dabei ist es in erster Linie nachteilig, dass für eine zuverlässige Funktion des Bedienelements nur ein sehr geringer Abstand zwischen der anderen Kondensatorplatte (Sensor) und der Bedienoberfläche gegeben sein darf, nämlich nur wenige Millimeter. Dies verhindert beispielsweise, dass geschwungene Oberflächen über geraden Leiterplatten realisiert werden können. Außerdem führen Entstörungsmaßnahmen zu einer erheblich verringerten Empfindlichkeit des Systems. Wenn die Bedienoberfläche direkt in Metall ausgeführt ist, kann sich zusätzlich die Problematik ergeben, dass ggf. erforderliche Schutzabstände für lebensgefährliche Spannungen nicht mehr eingehalten werden können.
-
Grundsätzlich sind Lösungen bekannt, die auch relativ weite Abstände zwischen der Bedienoberfläche und dem Sensor erlauben und dadurch sogar geschwungene Oberflächen über geraden Leiterplatten ermöglichen. Die hier bekannten Lösungen können aber nur schlecht gegen elektrische Störungen geschützt werden und können auch nicht unter metallischen Oberflächen verwendet werden.
-
Um eine Lösung zu finden, die zwischen den beiden Extremen „extrem geringer Abstand” und „großer Abstand” liegt, ist vorgeschlagen worden, die Sensorfläche auf die Bedienoberfläche zu zu verlängern. So sind beispielsweise Koppelelemente wie Federn, leitfähige Kunststoffe oder spezielle Bleche auf die eigentliche Sensorfläche auf der Leiterplatte aufgebracht worden, um die effektive Sensorfläche näher an die Bedienoberfläche zu bringen. Solche Lösungen sind aber unflexibel hinsichtlich einer Änderung des Designs und bringen in der Praxis erhebliche Probleme und Kosten bei der Serienfertigung der Bedieneinrichtungen.
-
WO 86/06544 A1 zeigt eine Anordnung mit zwei leitenden Elementen zwischen denen eine Kapazität gemessen wird. Ein leitendes Element ist an einer elastischen Schicht derart angeordnet, dass die leitenden Elemente bei einer Druckbeaufschlagung in Kontakt gebracht werden können.
-
DE 32 40 925 A1 zeigt eine kapazitive Tastatur mit einer auf einer Unterlage angebrachten feststehenden Kondensatorplatte, einer im Abstand gegenüber dieser feststehenden Kondensatorplatte angeordnete und mit dieser eine Kapazität bildende bewegliche Kondensatorplatte und einer zwischen diesen Kondensatorplatten angeordneten dielektrischen Schicht.
-
DE 20 2006 003 115 U1 zeigt eine Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät, vorzugsweise ein Elektro-Haushaltsgerät, wobei die Bedienung durch Drücken auf ein formveränderliches oder elastisches Bedienfeld mit einem kapazitiven Sensorelement darunter erfolgt, wobei das Sensorelement eine elektrisch leitfähige Sensorfläche als eine Kondensatorplatte aufweist, mit dem Bedienfeld über dem Sensorelement sowie einer Dielektrikumsschicht zwischen Sensorelement und Bedienfeld, wobei das Bedienfeld metallisch bzw. elektrisch leitfähig ist und durch Drücken auf das Bedienfeld eine Annäherung an die Sensorfläche mit einer Kapazitätsänderung daran erfolgt, wobei das Sensorelement einen in seinem Außenbereich angeordneten Abstandshalter aufweist und unter Anlage des Abstandshalters gegen das Bedien-Feld gedrückt ist.
-
US 59 23 522 A zeigt eine kapazitive Schalteranordnung mit einer Elastormer-Schicht-Aktuator zum elastischen Abstützen eines Schaltgliedes oberhalb eines kapazitiven Elements bestehend aus einem Paar von leitfähigen Platten und einer dielektrischen Schicht.
-
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Bedienelement aufzuzeigen, das eine größere Variabilität des Abstands zwischen Bedienoberfläche und Sensorfläche und eine freie Wahl bei dem Material der Bedienoberfläche ermöglicht und dabei dennoch eine kostengünstige Serienfertigung erlaubt. Ferner sollen eine entsprechende Bedieneinrichtung und ein entsprechendes Haushaltsgerät aufgezeigt werden.
-
Die Aufgabe wird gelöst durch ein Bedienelement gemäß Anspruch 1.
-
Eine Besonderheit der Erfindung liegt darin, dass ein vergrößerter Bauraum von deutlich mehr als wenigen Millimetern geschaffen werden kann ohne dabei den Aufbau des Sensors, also der wirksamen Elektroden, nennenswert zu erhöhen und dennoch einen geringen Abstand zwischen der ersten Elektrode und der zweiten Elektrode beizubehalten, so dass trotz der hinsichtlich des Bauraums geschaffenen Freiheit immer noch auch empfindliche Berührungen durch einen Bediener zuverlässig erkannt werden können.
-
Ein solches Bedienelement ermöglicht eine funktionale Trennung der Bedienoberfläche und der elektrisch aktiven kapazitiven Mechanik. Dies ermöglicht eine bisher unerreichte Flexibilität bei der Materialauswahl für die Bedienoberfläche und erlaubt es, alle angesprochenen Forderungen hinsichtlich der mechanischen Gestaltung, z. B. von geschwungenen Oberflächen über einer geraden Leiterplatte und des Schutzes nach innen und außen, zu erfüllen.
-
Das aufgezeigte Bedienelement ermöglicht eine Vielzahl von Vorteilen gegenüber den Lösungen gemäß dem Stand der Technik. So ist die Bedienoberfläche beliebig wählbar und muss nicht zwingend in Metall oder zwingend in Kunststoff ausgeführt sein. Da die elektrisch aktive Oberfläche indirekt über den Bedienbereich verformt wird, ist die elektrische Leitfähigkeit des Bedienbereichs nicht relevant. Zudem kann der Abstand zwischen einer Leiterplatte und dem Bedienbereich beliebig gewählt werden, indem die Länge des Kraftübertragungselements in Richtung seiner Kraftübertragungsrichtung eine bestimmte Länge erhält. Die Länge des Kraftübertragungselements kann selbst ohne nennenswerten konstruktiven Aufwand sehr groß gewählt werden. Dadurch sind auch stark gebogene Oberflächen bei Verwendung einer geraden Leiterplatte möglich.
-
Die Gestaltung ermöglicht eine besonders zuverlässige Erkennung einer Betätigung im Bedienbereich. Außerdem können eventuelle Störungen gut berücksichtigt und kompensiert werden, da die Verlagerung des ersten Kraftübertragungselements nicht nur zu einer Änderung der Kapazität zwischen erster und zweiter Elektrode führt, sondern durch die ebenfalls stattfindende Verlagerung des zweiten Kraftübertragungselements auch zu einer Veränderung der Kapazität zwischen der dritten und der vierten Elektrode führt. Dieses Funktionsprinzip wird anhand der Ausführungsbeispiele noch näher erläutert.
-
Da der Bedienbereich als geschlossene Oberfläche ausgeführt werden kann, sind sowohl eine Isolation als auch eine Abdichtung einfach realisierbar. Bei entsprechender mechanischer Ausgestaltung, insbesondere wenn das zweite Ende des Kraftübertragungselements direkt an der zweiten Elektrode anliegt, kann das Bedienelement ohne eine Verwendung von Klebstoffen gefertigt werden. Da die mechanische Bedienung des Bedienelements im Wesentlichen unabhängig von der elektrisch aktiven kapazitiven Mechanik ausgeführt werden kann, kann die Druckkraft, die für eine Verlagerung des Kraftübertragungselements erforderlich ist, im Wesentlichen beliebig eingestellt werden. Schließlich erlaubt das Bedienelement auch besondere vorteilhafte Ausgestaltungen, die eine besonders hohe Störfestigkeit und/oder eine besonders sichere Detektion einer Betätigung ermöglichen.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass das zweite Ende mit der zweiten Elektrode verbunden sein kann, an der zweiten Elektrode anliegen kann oder von der zweiten Elektrode beabstandet sein kann. Bei der letztgenannten Variante tritt das Kraftübertragungselement erst während seiner Betätigung in Kontakt mit der zweiten Elektrode. Wie anhand der Ausführungsbeispiele später noch erläutert wird, kann die zweite Elektrode auch am zweiten Ende des Kraftübertragungselements angeordnet sein oder sogar einstückig am zweiten Ende mit dem Kraftübertragungselement, insbesondere aus demselben Material, ausgestaltet sein.
-
Es ist bevorzugt, dass das Kraftübertragungselement als Stößel, insbesondere als Tastenstößel ausgebildet ist. Das Kraftübertragungselement hat in Richtung seiner Verlagerungs- bzw. Betätigungsrichtung vorteilhafterweise eine Länge von mehr als 5 mm, bevorzugt mehr als 10 mm, besonders bevorzugt mehr als 15 mm und insbesondere mehr als 20 mm.
-
Dadurch ist die Aufgabe vollständig gelöst.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung liegt die zweite Elektrode auf Abstandshaltern auf und ist zumindest im Ruhezustand von der ersten Elektrode beabstandet, wobei die zweite Elektrode insbesondere als elastischer Streifen oder als elastische Membran ausgebildet ist.
-
Diese Ausgestaltung ermöglicht einen mechanisch zuverlässigen Aufbau. Selbst bei einer Anordnung, bei der sich die Betätigungsrichtung des Kraftübertragungselements nur ungefähr festlegen lässt, ist eine zuverlässige Erkennung einer Betätigung im Bedienbereich gewährleistet.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung liegt das zweite Ende des Kraftübertragungselements an der zweiten Elektrode an.
-
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders empfindliche Detektion einer Betätigung im Bedienbereich, da auch eine geringe Auslenkung im Bedienbereich über das Kraftübertragungselement unmittelbar zu einer Verlagerung der zweiten Elektrode führt. Trotz der hohen Empfindlichkeit kann die gewünschte Freiheit hinsichtlich des Bauraums nahezu beliebig gewählt werden.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die zweite Elektrode am zweiten Ende des Kraftübertragungselements ausgebildet, insbesondere einstückig mit dem Kraftübertragungselements ausgebildet und dabei insbesondere bevorzugt aus demselben Material wie das Kraftübertragungselement gebildet.
-
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine einfache Fertigung des Bedienelements und erlaubt auf einfache Weise eine Vielzahl von Varianten.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Bedienbereich einstückig mit dem Kraftübertragungselement ausgebildet und dabei besonders bevorzugt aus demselben Material wie das Kraftübertragungselement ausgebildet.
-
Diese Ausgestaltung kann eine weitere Vereinfachung bei der Herstellung des Bedienelements darstellen. In Abhängigkeit von der Materialwahl für das Kraftübertragungselement kann es bevorzugt sein, den Bedienbereich mit einer Schutzschicht zu versehen. Grundsätzlich ist es aber möglich, den Bedienbereich und das Kraftübertragungselement getrennt voneinander, insbesondere aus zwei verschiedenen Materialien, zu fertigen und bei Bedarf mit einer Schutzschicht zu versehen.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung sind das erste und das zweite Kraftübertragungselement derart gekoppelt, dass außerdem eine Kraftbeaufschlagung des zweiten Kraftübertragungselements eine Verlagerung des ersten Kraftübertragungselements bewirkt.
-
Auf diese Weise können mit großer Zuverlässigkeit zwei verschiedene Betätigungen im Bedienbereich erkannt werden, da bei einer ersten Betätigung, die primär das erste Kraftübertragungselement verlagert, auch eine Verlagerung des zweiten Kraftübertragungselements erwartet wird, und bei einer zweiten Betätigung, die primär das zweite Kraftübertragungselement verlagert, auch eine Verlagerung des ersten Kraftübertragungselements erwartet wird.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind das erste und das zweite Kraftübertragungselement zumindest im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
-
Diese Ausgestaltung ermöglicht auf besonders einfache Weise ein Bedienelement, das zwei oder mehr verschiedene Betätigungen, also Betätigungen an verschiedenen Stellen des Bedienbereichs, erkennt.
-
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftübertragungselement ein zumindest im Wesentlichen unbewegliches Stützelement angeordnet, sind das erste und das zweite Kraftübertragungselement über ein Verbindungselement mechanisch miteinander verbunden, und weist das Stützelement ein zumindest im Wesentlichen ortsfesten Wipppunkt für das Verbindungselement auf, so dass eine Verlagerung des ersten Kraftübertragungselements zu einer Verlagerung des zweiten Kraftübertragungselements führt und umgekehrt, insbesondere zu einer gegenläufigen Verlagerung.
-
Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders gut definierbare Abhängigkeit zwischen den Bewegungen des ersten und des zweiten Kraftübertragungselements. Dabei kann insbesondere sehr genau festgelegt werden, welche Bewegungen die Kraftübertragungselemente relativ zueinander bzw. relativ zu ihrem jeweiligen Elektrodenpaar, erste und zweite Elektrode bzw. dritte und vierte Elektrode, ausführen. Dies ermöglicht es, dass eine Betätigung genau dann erkannt werden kann, wenn das erste Kraftübertragungselement eine bestimmte Verlagerung erfährt und das zweite Verlagerungselement ebenfalls eine, bevorzugt zumindest anders gerichtete, Verlagerung erfährt.
-
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind das erste und das zweite Kraftübertragungselement über ein Verbindungselement mechanisch miteinander verbunden und ist das Verbindungselement an mindestens einem Lagerpunkt zumindest im Wesentlichen ortsfest gelagert, wobei der mindestens eine Lagerpunkt außerhalb eines Zwischenbereichs angeordnet ist, der zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftübertragungselement ausgebildet ist.
-
Diese Ausgestaltung ermöglicht auch eine besonders gute Erkennung einer Betätigung im Bedienbereich. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn das Verbindungselement zusätzlich an einem weiteren Lagerpunkt zumindest im Wesentlichen ortsfest gelagert ist, so dass die Kraftübertragungselemente zwischen den beiden Lagerpunkten angeordnet sind. In jedem Fall weist das Verbindungselement eine zumindest geringe Elastizität auf, so dass eine Betätigung des einen Kraftübertragungselements auch zu einer Verlagerung des anderen Kraftübertragungselements führt. Insbesondere sind Ausgestaltungen bevorzugt, bei denen die Betätigung eines Kraftübertragungselements zu einer Verlagerung von mindestens zwei oder allen der anderen Kraftübertragungselemente führt.
-
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine Betätigungseinrichtung, die das Kraftübertragungselement aufweist, zumindest teilweise auf einer Leiterplatte abgestützt, auf der die erste Elektrode angeordnet ist.
-
Diese Ausgestaltung ermöglicht einen einfachen und stabilen mechanischen Aufbau. Bei der Leiterplatte handelt es sich bevorzugt um eine ebene Leiterplatte. Wenn das Bedienelement mehrere Elektrodenpaare aufweist, wie erste und zweite Elektrode bzw. dritte und vierte Elektrode, so ist bevorzugt jeweils eine Elektrode der jeweiligen Elektrodenpaare auf der Leiterplatte angeordnet.
-
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch eine Bedieneinrichtung mit mindestens einem zuvor beschriebenen Bedienelement und mit einer Messeinrichtung, die dafür ausgebildet ist, eine Kapazität zwischen der ersten und der zweiten Elektrode zu messen, bevorzugt außerdem eine Kapazität zwischen der dritten und der vierten Elektrode zu messen.
-
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist die Messeinrichtung dafür ausgebildet, eine Kapazität mehrerer Elektrodenpaare von mindestens zwei Bedienelementen, bevorzugt von mindestens drei Bedienelementen, zu messen und aus den gemessenen Kapazitäten eine Position einer vom Bediener vorgenommenen Berührung zu ermitteln.
-
Die Aufgabe wird ferner gelöst durch ein Haushaltsgerät mit einem zuvor beschriebenen Bedienelement oder mit einer zuvor beschriebenen Bedieneinrichtung.
-
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
-
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei die 2 bis 5 keine Ausführungsbeispiele der Erfindung zeigen. Es zeigen:
-
1 ein Ausführungsbeispiel eines Haushaltsgeräts mit einer Bedieneinrichtung mit mehreren Bedienelementen;
-
2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bedienelements im Ruhezustand;
-
3 das erste Ausführungsbeispiel gemäß 2 im betätigten Zustand;
-
4 ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bedienelements im Ruhezustand;
-
5 das zweite Ausführungsbeispiel gemäß 4 im betätigten Zustand;
-
6 ein drittes Ausführungsbeispiel eines Bedienelements im Ruhezustand mit einem Bedienfeld und zwei Kraftübertragungselementen;
-
7 ein viertes Ausführungsbeispiel eines Bedienelements mit zwei Bedienfeldern im Ruhezustand und zwei Kraftübertragungselementen;
-
8 das vierte Ausführungsbeispiel gemäß 7 in einem ersten betätigten Zustand;
-
9 das vierte Ausführungsbeispiel gemäß 7 in einem zweiten betätigten Zustand;
-
10 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung mit einem Bedienfeld und drei Bedienelementen im Ruhezustand;
-
11 das Ausführungsbeispiel gemäß 10 im betätigten Zustand;
-
12 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung mit drei Bedienfeldern und drei Bedienelementen im Ruhezustand;
-
13 ein drittes Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung mit zwei Bedienfeldern und zwei Bedienelementen;
-
14 ein viertes Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung mit einem langgestreckten Bedienfeld und drei Bedienelementen im Ruhezustand;
-
15 das Ausführungsbeispiel gemäß 14 bei einer ersten Betätigung;
-
16 das Ausführungsbeispiel gemäß 14 bei einer zweiten Betätigung; und
-
17 das Ausführungsbeispiel gemäß 14 bei einer dritten Betätigung.
-
1 zeigt ein Haushaltsgerät 10 mit einer Bedieneinrichtung 12, die zwei Bedienelemente 14, 14' aufweist. Ein Ausführungsbeispiel des ersten Bedienelements 14 ist in 12 gezeigt, und ein Ausführungsbeispiel der zweiten Bedienelements 14' ist in 14 gezeigt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel des Haushaltsgeräts 10 handelt es sich um eine Spülmaschine, wobei die Ausführungen aber grundsätzlich auch für andere Haushaltsgeräte, insbesondere Herde, Backöfen, Waschmaschinen und Trockner gilt.
-
2 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines Bedienelements 14, wie es insbesondere als Teil der ersten Bedieneinrichtung 12 verwendet werden kann. Das Bedienelement 14 hat eine erste Elektrode 16, die ein erstes Potential V1 aufweist, und eine zweite Elektrode 18, die ein zweites Potential V2 aufweist, das vom ersten Potential V1 verschieden ist. Ein Abstand d1 zwischen der ersten Elektrode 16 und der zweiten Elektrode 18 ist durch eine Kraftbeaufschlagung 20 (siehe den symbolischen Pfeil in 3) der zweiten Elektrode 18 veränderbar, so dass sich eine Kapazität C1 (symbolisch mit gestrichelten Linien als Kondensator dargestellt) zwischen erster und zweiter Elektrode 16, 18 ändern kann.
-
Das Bedienelement 14 weist ein Kraftübertragungselement 24 auf, das dafür ausgebildet ist, eine Kraft 26 (siehe den symbolischen Pfeil in 3), die an einem von der zweiten Elektrode 18 entfernten, ersten Ende 28 des Kraftübertragungselements 24 aufgebracht wird, an ein der zweiten Elektrode 18 nahes, zweites Ende 30 des Kraftübertragungselements 24 zu übertragen. Eine Kraftbeaufschlagung am ersten Ende 28 des Kraftübertragungselements 24 kann das Kraftübertragungselement 24 verlagern und eine Abstandsveränderung Δd = d2 – d1 (siehe 3 für d2) zwischen der ersten Elektrode 16 und der zweiten Elektrode 18 bewirken. Das Kraftübertragungselement 24 ist bevorzugt Teil einer Betätigungseinrichtung 22.
-
Außerdem weist das Bedienelement 14 einen zumindest im Wesentlichen ebenen, flächigen Bedienbereich 32 auf, der am ersten Ende 28 des Kraftübertragungselements 24 angeordnet ist und von einem Bediener zur Bedienung des Bedienelements 14 berührt werden kann. Für ein besseres Verständnis ist außerdem ein Bedienfeld 34 dargestellt, das dem Bediener einen Hinweis gibt, wo eine Bedienung des Bedienelements 14 erfolgen kann.
-
Das Kraftübertragungselement 24 ist mit einem Verbindungselement 36 verbunden, hier einstückig mit dem Verbindungselement 36 ausgeführt, wobei das Verbindungselement 36 an zwei Lagerpunkten 38 zumindest im Wesentlichen ortsfest gelagert ist. Das Kraftübertragungselement 24 und das Verbindungselement 36 stellen insgesamt ein Element dar, das in seinem Querschnitt zumindest in etwa eine T-Form hat. Durch die Auswahl eines geeigneten Materials bzw. geeigneter Materialien, durch Wahl der Materialstärke und der Dimensionen, sowie durch zusätzliche formgebende Maßnahmen, siehe beispielsweise die Verdünnungen 40 des Verbindungselements 36, in einem Bereich, der an das Kraftübertragungselement 24 angrenzt, kann die Betätigungscharakteristik variabel und gezielt eingestellt werden.
-
Beim hier gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die zweite Elektrode 18 auf Abstandshaltern 42 auf und ist im Ruhezustand von der ersten Elektrode 16 beabstandet. Die zweite Elektrode 18 ist hier als elastische Membran ausgebildet, wobei in Abhängigkeit von der gewünschten Implementierung auch ein elastischer Streifen bevorzugt sein kann.
-
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel liegt das zweite Ende 30 des Kraftübertragungselements 24 an der zweiten Elektrode 18 an. Dies führt dazu, dass jede Berührung, die eine Verlagerung des Kraftübertragungselements 24 bewirkt, sei es auch nur eine sehr geringe Verlagerung, eine Änderung der Kapazität C1 bewirkt und messtechnisch erfasst werden kann. Das zweite Ende 30 des Kraftübertragungselements 24 ist bei einer anderen, nicht gezeigten Ausführungsform von der zweiten Elektrode 18 beabstandet, so dass erst ab einer bestimmten Stärke der Berührung, eine Betätigung durch einen Bediener erkannt wird. Die Unterdrückung einer Erkennung für geringfügige Berührungen kann aber auch erreicht werden, wenn das zweite Ende 30 an der zweiten Elektrode 18 anliegt. Bevorzugt wird dann mittels eines Schwellwerts festgelegt, dass erst eine bestimmte Mindeständerung der Kapazität ΔC = C2 – C1 als Betätigung durch einen Bediener erkannt wird.
-
Der Bedienbereich 32 ist hier separat vom Kraftübertragungselement 24 ausgebildet. Bei einer weiteren, nicht gezeigten Ausführungsform ist der Bedienbereich 32 einstückig mit dem Kraftübertragungselement 24 ausgebildet und dabei aus demselben Material wie das Kraftübertragungselement 24 gebildet. Bei einer weiteren bevorzugten, nicht gezeigten Ausführungsform sind der Bedienbereich 32, das Kraftübertragungselement 24 und das Verbindungselement 36 einstückig und insbesondere aus demselben Material gebildet. Bei noch einer weiteren bevorzugten, nicht gezeigten Ausführungsform sind der Bedienbereich 32, das Kraftübertragungselement 24, das Verbindungselement 36 so wie Stützelemente 44 einstückig und insbesondere aus demselben Material gebildet. Das resultierende einstückige Element stützt sich dann direkt oder indirekt auf einer Leiterplatte 46 ab, auf der die erste Elektrode 16 angeordnet ist. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel stützt sich die Betätigungseinrichtung 22 insgesamt auf der Leiterplatte 46 ab.
-
Es sei darauf hingewiesen, dass alle eingeführten und noch kommenden Bezugszeichen stets auch für alle folgenden Figuren Gültigkeit haben, wobei gleiche Bezugszeichen funktional gleichartige Elemente bezeichnen. Die Bezeichnungen C1 und d1 sollen die Werte im Ruhezustand darstellen, und die Bezeichnungen C2 und d2 sollen die Werte im ausgelenkten Zustand (Vergrößerung oder Verringerung des Werts) darstellen.
-
3 zeigt das erste Ausführungsbeispiel, wobei nun eine Kraft 26 auf das Bedienelement 14 einwirkt. Die Kraft 26 führt zu einer Kraftbeaufschlagung 20 der zweiten Elektrode 18, so dass sich diese der ersten Elektrode 16 genähert hat. Der Abstand d1 hat sich auf den Abstand d2 verringert, so dass eine Abstandsveränderung Δd = d2 – d1 eingetreten ist. Die Kapazität C1 hat sich auf eine Kapazität C2 (symbolisch mit gestrichelten Linien als Kondensator dargestellt) erhöht, so dass eine Kapazitätsänderung ΔC = C2 – C1 resultiert. Diese Kapazitätsveränderung ΔC kann von einer Messeinrichtung erfasst und ausgewertet werden. Der Bedienbereich 32, das Kraftübertragungselement 24 mit dem Verbindungselement 36 und die zweite Elektrode 18 werden nur innerhalb ihres elastischen Bereichs verformt, so dass sich das Bedienelement 14 bei Wegfall der Kraft 26 wieder in den Ruhezustand gemäß 2 zurückstellt.
-
4 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel eines Bedienelements 14. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die zweite Elektrode 18 am zweiten Ende 30 des Kraftübertragungselements 24 ausgebildet. Dabei ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die zweite Elektrode 18 einstückig mit dem Kraftübertragungselement 24 ausgebildet ist und dabei besonders bevorzugt aus demselben Material wie das Kraftübertragungselement 24 gebildet ist.
-
Eine weitere Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels ist, dass der Bedienbereich 32 einstückig mit dem Kraftübertragungselement 24 ausgebildet ist, insbesondere aus demselben Material wie das Kraftübertragungselement 24 gebildet ist. Zudem ist auch das Verbindungselement 36 einstückig mit dem Kraftübertragungselement 24 und dem Bedienbereich 32 ausgebildet. Das Verbindungselement 36 liegt hier an zwei Lagerpunkten 38 auf jeweils einem Stützelement 44 auf.
-
5 zeigt das Ausführungsbeispiel gemäß 4 bei Einwirkung einer Kraft 26. Auch hier ergibt sich eine Abstandsverringerung von d1 auf d2 und eine daraus resultierende Erhöhung der Kapazität von C1 auf C2, aufgrund derer die Betätigung des Bedienelements 14 detektiert werden kann.
-
6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines Bedienelements 14 mit einem Bedienfeld 34. Das hier gezeigte Bedienelement 14 weist ferner eine dritte Elektrode 16', die ein drittes Potential V1' hat, und eine vierte Elektrode 18' auf, die ein viertes Potential V2' aufweist, das vom dritten Potential V1' verschieden ist. Ein Abstand d1' zwischen der dritten Elektrode 16' und der vierten Elektrode 18' ist durch eine Kraftbeaufschlagung der vierten Elektrode 18' veränderbar. Dadurch kann sich eine Kapazität C1' zwischen dritter und vierter Elektrode 16', 18' auf eine Kapazität C2' verändern.
-
Das Bedienelement 14 weist zusätzlich zu dem bereits genannten, ersten Kraftübertragungselement 24 ein zweites Kraftübertragungselement 24' auf, das bevorzugt wiederum Teil der Betätigungseinrichtung 22 ist. Das zweite Kraftübertragungselement ist dafür ausgebildet, eine Kraft, die an einem von der vierten Elektrode 18' entfernten, ersten Ende 28' des zweiten Kraftübertragungselements 24' aufgebracht wird, an ein der vierten Elektrode 18' nahes, zweites Ende 30' des zweiten Kraftübertragungselements 24' zu übertragen. Dies ermöglicht es, dass eine Kraftbeaufschlagung am ersten Ende 28' des zweiten Kraftübertragungselements 24' das zweite Kraftübertragungselement 24' verlagern und eine Abstandsveränderung Δd' = d1' – d2' zwischen der dritten Elektrode 16' und der vierten Elektrode 18' bewirken kann.
-
Das erste und das zweite Kraftübertragungselement 24, 24' sind derart gekoppelt, dass eine Kraftbeaufschlagung des ersten Kraftübertragungselements 24 eine Verlagerung des zweiten Kraftübertragungselements 24' bewirkt. Der Aufbau ist bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel außerdem so gewählt, dass das erste und das zweite Kraftübertragungselement 24, 24' derart gekoppelt sind, dass außerdem eine Kraftbeaufschlagung des zweiten Kraftübertragungselements 24' eine Verlagerung des ersten Kraftübertragungselements 24 bewirkt. Das erste und das zweite Kraftübertragungselement 24, 24' sind hier parallel zueinander angeordnet, zumindest aber im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
-
Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel wird gekoppelte Verlagerung von erstem und zweitem Kraftübertragungselements 24, 24' dadurch erreicht, dass zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftübertragungselement 24, 24' ein zumindest im Wesentlichen unbewegliches Stützelement 48 angeordnet ist. Außerdem sind das erste und das zweite Kraftübertragungselement 24, 24' über ein Verbindungselement 36 mechanisch miteinander verbunden. Ferner weist das Stützelement 48 einen zumindest im Wesentlichen ortsfesten Wipppunkt 50 für das Verbindungselement 36 auf.
-
Da das Verbindungselement 36 an dem Wipppunkt 50 gelagert ist und die Kraftübertragungselemente 24, 24' mit dem Verbindungselement 36 gekoppelt sind, führt eine Verlagerung des ersten Kraftübertragungselements 24 zu einer Verlagerung des zweiten Kraftübertragungselements 24' und umgekehrt. Bei dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel findet die Verlagerung gegenläufig statt.
-
Die Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels ist es, dass eine Betätigung am Bedienfeld 34 nicht nur eine Veränderung der Kapazität C1 auf einen Wert C2 bewirkt, sondern sich außerdem die Kapazität C1' auf einen Wert C2' verringert. Auf diese Weise kann eine Betätigung am Bedienfeld 34 besonders sicher erkannt werden. Wenn sich bei einer Vergrößerung der Kapazität C1 nicht gleichzeitig die Kapazität C1' verringert, so kann dies dahingehend interpretiert werden, dass die Kapazitätsvergrößerung der Kapazität C1 nicht durch eine tatsächliche Betätigung entstanden ist, sondern möglicherweise durch einen Störeinfluss hervorgerufen wurde.
-
7 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel eines Bedienelements 14. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem dritten Ausführungsbeispiel gemäß 6, wobei hier jedoch ein zweites Bedienfeld 34' vorhanden ist und das Bedienelement 14 sowohl durch eine Berührung am ersten Bedienfeld 34 als auch am zweiten Bedienfeld 34' betätigt werden soll. Die Erläuterungen, die in Bezug auf das Ausführungsbeispiel gemäß 6 gemacht wurden, treffen auf dieses Ausführungsbeispiel in gleicher Weise zu und sollen daher nicht wiederholt werden.
-
8 zeigt die Funktionsweise des vierten Ausführungsbeispiels gemäß 7 bei einer ersten Betätigung. Gleichzeitig repräsentiert 8 auch die Funktionsweise des dritten Ausführungsbeispiels gemäß 6.
-
Bei einer Betätigung des Betätigungselements 14 im Bereich des Bedienfelds 34 durch eine Berührung, die eine Kraft 26 ausübt, wird das erste Kraftübertragungselement 24 in Richtung der ersten Elektrode 16 verlagert. Diese Verlagerung übt gleichzeitig ein Drehmoment auf das Verbindungselement 36 um den Wipppunkt 50 aus. Da auch das zweite Kraftübertragungselement 24' mit dem Verbindungselement 36 verbunden ist, übt das Verbindungselement 36 eine zweite Kraftbeaufschlagung 20' auf das zweite Kraftübertragungselement 24' aus, deren Richtung hier entgegengesetzt zur Kraftbeaufschlagung 20 ist.
-
Es ist zu erkennen, dass sich einerseits der Abstand d1 auf d2 verringert hat, dass sich aber gleichzeitig der Abstand d1' auf d2' vergrößert hat. Eine Berührung des Bedienfelds 34 kann durch die Vergrößerung der Kapazität C1 auf C2 detektiert werden und zusätzlich durch eine Verringerung der Kapazität C1' auf C2' verifiziert werden.
-
Es sei an dieser Stelle, auch im Hinblick auf alle weiteren Ausführungsbeispiele, darauf hingewiesen, dass die Verlagerung des Kraftübertragungselements 24 bzw. der Kraftübertragungselemente 24, 24' nicht zwingend senkrecht zur entsprechenden Elektrode 16, 16' erfolgen muss. Eine Kapazitätsveränderung stellt sich auch dann ein, wenn das Kraftübertragungselement 24 zusätzlich eine seitliche Bewegung oder eine Kippbewegung erfährt.
-
9 zeigt die Bedieneinrichtung 14 gemäß 7 bei einer zweiten Betätigung durch eine Berührung im Bereich des zweiten Bedienfelds 34', die eine Kraft 26 ausübt. Es gelten sinngemäß die Erläuterungen zur 8, wobei hier zunächst das zweite Kraftübertragungselement 24' verlagert wird, in deren Folge das erste Kraftübertragungselement 24 eine Kraftbeaufschlagung 20 aufgrund der Wippbewegung des Verbindungselements 26 um den Wipppunkt 20 erfährt. Eine Betätigung am zweiten Bedienfeld 34' kann demnach über eine Vergrößerung der Kapazität C1' auf C2' detektiert werden und mittels der Verringerung der Kapazität C1 auf C2 überprüft werden.
-
10 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung 12, die ein Bedienelement 14 gemäß einer fünften Ausführungsform und eine Messeinrichtung 52 aufweist, die dafür ausgebildet ist, eine Kapazität C1 zwischen der ersten und der zweiten Elektrode 16, 18 zu messen. Die Messeinrichtung 52 misst hier außerdem noch eine Kapazität C1' zwischen der dritten und der vierten Elektrode 16', 18' und eine Kapazität C1'' zwischen einer fünften und einer sechsten Elektrode 16'', 18''.
-
11 zeigt die Funktionsweise der Bedieneinrichtung gemäß 10 auf, wenn eine Betätigung am Bedienfeld 34 durch eine Berührung erfolgt, die eine Kraft 26 ausübt. Gemäß dem Wirkprinzip, das im Zusammenhang mit der 8 erläutert wurde, führt die Kraftbeaufschlagung 20 am ersten Kraftübertragungselement 24 zu entgegengesetzten Verlagerungen des zweiten Kraftübertragungselements 24' und des dritten Kraftübertragungselements 24''. Eine Berührung im Bereich des Bedienfelds 34 liegt demnach dann vor, wenn sich die Kapazität C1 erhöht und sich die Kapazitäten C1' und C1'' verringern.
-
12 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung 12. Diese entspricht im Wesentlichen dem ersten Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung gemäß 10, wobei die gezeigte Bedieneinrichtung 12 aber ein zweites Bedienfeld 34' und ein drittes Bedienfeld 34'' aufweist. Die Berührungen an den verschiedenen Bedienfeldern 34, 34', 34'' können sehr sicher detektiert werden.
-
Wird die Bedieneinrichtung im Bereich des ersten Bedienfelds 34 betätigt, so erhöht sich die Kapazität C1 auf C2 und verringern sich die Kapazitäten C1' und C1'' jeweils entsprechend auf C2' und C2''. Wird die Bedieneinrichtung 12 im Bereich des zweiten Bedienfelds 34' berührt, so erhöht sich die Kapazität C1' auf C2', und die Kapazität C1 reduziert sich auf C2. Bei einer besonders präzisen Messung kann bevorzugt auch noch eine geringfügige Vergrößerung der Kapazität C1'' auf C2'' detektiert werden. Wird die Bedieneinrichtung 12 im Bereich des dritten Bedienfelds 34'' berührt, so erhöht sich die Kapazität C1'' auf C2'', und die Kapazität C1 reduziert sich auf C2. Bei einer besonders präzisen Messung kann bevorzugt auch noch eine geringfügige Vergrößerung der Kapazität C1' auf C2' detektiert werden.
-
13 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung mit einem siebten Ausführungsbeispiel eines Bedienelements 14. Bei dieser Ausgestaltung sind ein erstes und ein zweites Kraftübertragungselement 24, 24' über ein Verbindungselement 36 mechanisch miteinander verbunden, wobei bei diesem Ausführungsbeispiel die Verbindung dadurch realisiert ist, dass das erste und das zweite Kraftübertragungselement 24, 24' einstückig mit dem Verbindungselement 36 ausgeführt sind. Das Verbindungselement 36 ist an mindestens einem Lagerpunkt 38 ortsfest gelagert, hier an zwei Lagerpunkten 38. Jeder der Lagerpunkte 38 ist außerhalb eines Zwischenbereichs 54 angeordnet, der zwischen dem ersten und dem zweiten Kraftübertragungselement 24, 24' ausgebildet ist. Bildlich gesprochen stellt das Verbindungselement 36 eine Brücke zwischen den Lagerpunkten 38 dar, und die Kraftübertragungselemente 24, 24' sind an dem Verbindungselement 36 aufgehängt.
-
Auch diese Ausführungsform beinhaltet wieder die bekannte Funktionsweise. Wird das Bedienelement 14 im Bereich des Bedienfelds 34 betätigt, so nähert sich das Kraftübertragungselement 24 mit der zweiten Elektrode 18 der ersten Elektrode 16, so dass eine Kapazitätserhöhung von C1 auf C2 detektiert werden kann. Bei einer Betätigung des Bedienelements 14 am zweiten Bedienfeld 34' nähert sich das Kraftübertragungselement 24' mit der vierten Elektrode 18' der dritten Elektrode 16' an. Die Vergrößerung der Kapazität von C1' auf C2' kann von der Messeinrichtung 52 detektiert werden.
-
Zusätzlich kann aber auch hier eine Plausibilitätsprüfung erfolgen. Wird das Bedienelement 14 nämlich im Bereich des Bedienfelds 34 betätigt, so ergibt sich, da das Verbindungselement 36 zumindest geringfügig elastisch ist, auch eine Verlagerung des zweiten Kraftübertragungselements 24'. Diese Verlagerung ist zwar geringer als die Verlagerung des ersten Kraftübertragungselements 24, doch kann auch diese Verlagerung detektiert werden. Wird demnach eine Vergrößerung der Kapazität C1 auf C2 detektiert, ohne dass eine zumindest geringfügige Vergrößerung der Kapazität C1' auf C2' erfolgt, so kann dies als ein Störeinfluss an der ersten Elektrode 16 interpretiert werden. Die gleiche Situation ergibt sich sinngemäß, wenn bei einer festgestellten Vergrößerung der Kapazität C1' auf C2' keine zumindest geringfügige Erhöhung der Kapazität C1 auf C2 erfolgt.
-
14 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel einer Bedieneinrichtung 12 mit einem Bedienelement 14. Das Bedienelement 14 weist auch hier, ähnlich zur 13, ein Verbindungselement auf, das an zwei Lagerpunkten zumindest im Wesentlichen ortsfest angeordnet ist. An dem Verbindungselement 36 und zwischen den Lagerpunkten 38 sind drei Kraftübertragungselemente 24, 24', 24'' angeordnet, die bevorzugt zumindest im Wesentlichen parallel zu einander angeordnet sind.
-
Eine Besonderheit dieses Aufbaus hängt mit dem Bedienfeld 34 zusammen, das sich über den Bereich von mehreren Kraftübertragungselementen, mindestens zwei Kraftübertragungselementen, erstreckt. Zwar ist es auch möglich, mehrere Bedienfelder vorzusehen, die den einzelnen Kraftübertragungselementen 24, 24', 24'' zugeordnet sind – also eine Erweiterung des Aufbaus, der in 13 gezeigt ist –, doch soll nachfolgend aufgezeigt werden, wie mittels dieses Aufbaus eine gleitende Positionsbestimmung in der Art eines Schiebereglers (slider) realisiert werden kann.
-
15 zeigt eine Situation, bei der eine Berührung im Bereich des zweiten Kraftübertragungselements 24'' durch eine Kraft 26 erfolgt. Die resultierende dritte Kraftbeaufschlagung 20'' ist am größten und verlagert das dritte Kraftübertragungselement 24'' in Richtung der fünften Elektrode 16''. Aufgrund der Elastizität des Verbindungselements 36 erfährt auch das erste Kraftübertragungselement 24 eine erste Kraftbeaufschlagung 20, die allerdings geringer ist und in ihrer Richtung nicht näher direkt auf die erste Elektrode 16 zu gerichtet ist. Das zweite Kraftübertragungselement 24' erfährt eine noch geringere Verlagerung durch die zweite Kraftbeaufschlagung 20'.
-
Die Messeinrichtung 52 misst die resultierenden Kapazitäten C2, C2', C2'' und kann durch eine kombinierte Betrachtung der gemessenen Werte einen Rückschluss auf die Position der Berührung ziehen.
-
Für die Bestimmung der Position können verschiedene Positionen verschiedene erwartete Kombinationen von Kapazitätswerten C2, C2', C2'' zugeordnet werden. Dabei können sowohl absolute Werte vorgegeben werden, Schwellwerte definiert werden oder Bereiche definiert werden, wie z. B. eine „starke”, „mittlere” oder „geringe” Kapazitätsveränderung. Zusätzlich oder alternativ können die einzelnen Kapazitätswerte C2, C2', C2'' auch in Relation zueinander gesetzt werden.
-
Die Werte lassen sich besonders gut in einem Kennfeld oder in einer Tabelle hinterlegen. So kann auf einfache Weise aus den gemessenen Kapazitätswerten C2, C2', C2'' die vermutete Position der Berührung abgelesen werden.
-
16 zeigt das vierte Ausführungsbeispiel gemäß 14 bei einer zweiten Berührung im Bereich des ersten Kraftübertragungselements 24. Hier ergibt sich eine große Veränderung der Kapazität C1 auf C2, während die Zunahmen der Kapazitäten C1', C1'' jeweils entsprechend auf C2', C2'' eher gering sind.
-
17 zeigt schließlich eine dritte Berührung, die in einem Bereich zwischen dem ersten Kraftübertragungselement 24 und dem zweiten Kraftübertragungselement 24' stattfindet. Hier erfahren die Kapazitäten C1, C1' eine mittlere Veränderung auf C2 bzw. C2', wohingegen die Veränderung der Kapazität C1'' auf C2'' sehr gering ist.
-
Insgesamt wurden ein vorteilhaftes Bedienelement 14, eine vorteilhafte Bedieneinrichtung 12 und ein vorteilhaftes Haushaltsgerät 10 aufgezeigt, die eine besonders flexible Gestaltung eines Bedienbereichs erlauben bzw. bieten und dabei dennoch kostengünstig in der Herstellung zu bleiben. Außerdem sind die Ausgestaltungsmöglichkeiten sehr groß und sehr variabel, insbesondere kann das Material des Bedienbereichs nahezu beliebig gewählt werden.
