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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Haushaltsgerät mit einer Berührungsfläche.
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Aufgrund von auftretenden Umwelteinflüssen, wie beispielsweise einer Verschmutzung oder einem Wassereintritt, kann man eine Elektronik in Haushaltsgeräten mittels geeigneter Dichtungen schützen. Bei einer elektrischen Detektion einer Berührung einer Berührungsfläche sind die Dichtungen jedoch hinderlich, da diese eine Erfassung der Berührung erschweren. Insbesondere bei einer kapazitiven Erfassung der Berührung kommt es aufgrund eines größeren Abstands zwischen Schaltung und Berührungsfläche aufgrund der Dichtung zu Problemen. Daher können zusätzliche Koppelelemente verwendet werden, die die Erfassungsschaltung an die Berührungsfläche heranführen, wie beispielsweise Metallfedern. Diese Koppelelemente verkomplizieren den Aufbau und stören eine optische Übertragung im Falle einer Hinterleuchtung.
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Die Druckschrift
DE 10 2005 008 758 A1 beschreibt beispielsweise einen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungsschalter, mit einer elektrisch leitfähigen, aus einem gestreckten Körper gewundenen Druckfeder, die zwischen einer elektrisch isolierenden Abdeckplatte und einer Trägerplatte angeordnet ist.
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Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine zuverlässige Erfassung einer Berührung einer Berührungsfläche ohne die Verwendung zusätzlicher Koppelelemente zu ermöglichen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Gegenstand mit den Merkmalen nach dem unabhängigen Anspruch gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Zeichnungen.
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Gemäß einem Aspekt wird die Aufgabe durch ein Haushaltsgerät, insbesondere wasserführendes Haushaltsgerät, mit einer Berührungsfläche gelöst, mit einer elektrischen Schaltung zum elektrischen Erfassen einer Berührung der Berührungsfläche und einem elektrisch leitenden Dichtungselement zwischen der Berührungsfläche und der elektrischen Schaltung zum Abdichten der elektrischen Schaltung. Durch das elektrisch leitende Dichtungselement wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich der technische Aufwand aufgrund eines Wegfalls zusätzlicher Koppelelemente verringert, während die elektrische Schaltung gleichzeitig vor Umwelteinflüssen geschützt ist. Eine Verbindung der elektrischen Schaltung, beispielsweise einer Leiterplatte, kann über eine Gehäusemontage gelöst werden, so dass sich ein Montageaufwand in der Fertigung verringert. Des weiteren kann das Dichtungselement Teil eines Gehäuses sein, in welchem die elektrische Schaltung, beispielsweise in Form einer Leiterplatte, aufgenommen ist. Die Berührung der Berührungsfläche kann trotz einer Abdichtung der Schaltung gegenüber Umwelteinflüssen zuverlässig erfasst werden.
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Unter einem Haushaltsgerät wird ein Gerät verstanden, das zur Haushaltsführung eingesetzt wird. Das kann ein Haushaltsgroßgerät sein, wie beispielsweise eine Waschmaschine, ein Wäschetrockner, eine Geschirrspülmaschine, ein Gargerät, eine Dunstabzugshaube oder ein Kältegerät, wie z.B. ein Kühlschrank, ein Gefrierschrank oder eine Kühlgefrierkombination. Das kann aber auch ein Haushaltskleingerät sein, wie beispielsweise ein Warmwasserbereiter, ein Kaffeevollautomat, eine Küchenmaschine oder ein Staubsauger. Das Haushaltsgerät kann ein wasserführendes Haushaltsgerät sein, beispielsweise eine Geschirrspül- oder eine Waschmaschine.
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In einer vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist die elektrische Schaltung ausgebildet, die Berührung der Berührungsfläche kapazitiv zu erfassen. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass durch die Verwendung des elektrisch leitenden Dichtungselementes eine Erfassung einer Berührung besonders zuverlässig durchgeführt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes weist das Dichtungselement eine leitende elektrische Verbindung mit der elektrischen Schaltung auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich die Erfassung einer Berührung verbessert.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist das elektrisch leitende Dichtungselement auf einer Seite elektrisch leitend und auf der anderen Seite elektrisch nichtleitend ausgebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein zusätzlicher Schutz gegen das Netzpotential gegeben ist, so dass auf eine galvanische Trennung verzichtet werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes weist das elektrisch leitende Dichtungselement im Inneren einen elektrisch leitenden Abschnitt auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass der leitende Abschnitt gegenüber der Außenseite des Dichtungselements elektrisch isoliert ist und eine galvanische Trennung stattfindet.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist die Berührungsfläche eine Kunststoffblende oder eine Glasblende. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine mit geringem technischem Aufwand herzustellende Berührungsfläche verwendet wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes umgibt das Dichtungselement ein Leuchtelement zum Aussenden von Licht. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass seine Hinterleuchtung von Sensor-Flächen problemlos und ohne Zusatzaufwand ermöglicht wird (Touch on LED).
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist das Leuchtelement eine Leuchtdiode. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine besonders geeignete und energiesparende Lichtquelle verwendet wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist das Dichtungselement transparent. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass eine Helligkeit einer Hinterleuchtung ansteigt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist die elektrische Schaltung in einem Gehäuse angeordnet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass die elektrische Schaltung vor Umwelteinflüssen geschützt ist.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist das Gehäuse aus einem Material mit zwei Komponenten hergestellt. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass das Gehäuse besonders beständig gegenüber Witterungseinflüssen ist und auf einfache Weise hergestellt werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes weist das Gehäuse eine Öffnung für das Dichtungselement auf. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass trotz der Verwendung des Gehäuses für die elektrische Schaltung ein Sensorelement hinterleuchtet werden kann.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist das Dichtungselement mit dem Gehäuse durch ein Spritzgussverfahren verbunden. Insbesondere kann das Dichtungselement an das Gehäuse angespritzt sein. Auf diese Weise entfällt ein Montageschritt, bei dem das Dichtungselement mit dem Gehäuse verbunden wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes ist das Dichtungselement aus einem leitenden Elastomer gebildet. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass sich eine gute Dichtwirkung durch das Dichtungselement erzielen lässt.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes umfasst das Elastomer Silikon. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass ein besonders geeignetes Material zum Herstellen einer Abdichtung verwendet wird.
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In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform des Haushaltsgerätes umfasst das leitende Elastomer Carbonpartikel, Graphitpartikel, Aluminiumpartikel, Kupferpartikel oder Silberpartikel. Dadurch wird beispielsweise der technische Vorteil erreicht, dass besonders geeignete Materialien zum Erzeugen der elektrischen Leitfähigkeit der Dichtung verwendet werden.
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Weitere Ausführungsbeispiele werden Bezug nehmend auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Haushaltsgerätes;
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2 eine schematische Darstellung einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Berührung mit einem Koppelelement; und
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3 eine schematische Darstellung einer Erfassungsvorrichtung zum Erfassen einer Berührung mit einer elektrisch leitenden Dichtung.
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1 zeigt ein Haushaltsgerät 100, in dem die vorliegende Erfindung verwendet werden kann. Das Haushaltsgerät 100 ist in diesem Fall ein Kältegerät mit einer oberen Kältegerätetür 103 und einer unteren Kältegerätetür 105. Das Kältegerät dient beispielsweise zur Kühlung von Lebensmitteln und umfasst einen Kältemittelkreislauf mit einem Verdampfer, einem Verdichter, einem Verflüssiger und einem Drosselorgan. Der Verdampfer ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Expansion das flüssige Kältemittel durch Wärmeaufnahme von dem zu kühlenden Medium, d.h. der Luft im Inneren des Kühlschranks, verdampft wird.
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Der Verdichter ist ein mechanisch betriebenes Bauteil, das Kältemitteldampf vom Verdampfer absaugt und bei einem höheren Druck zum Verflüssiger ausstößt. Der Verflüssiger ist ein Wärmeaustauscher, in dem nach der Kompression das verdampfte Kältemittel durch Wärmeabgabe an ein äußeres Kühlmedium, d.h. die Umgebungsluft, verflüssigt wird. Das Drosselorgan ist eine Vorrichtung zur ständigen Verminderung des Druckes durch Querschnittsverengung.
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Das Kältemittel ist ein Fluid, das für die Wärmeübertragung in dem kälteerzeugenden System verwendet wird, das bei niedrigen Temperaturen und niedrigem Druck des Fluids Wärme aufnimmt und bei höherer Temperatur und höherem Druck des Fluids Wärme abgibt, wobei üblicherweise Zustandsänderungen des Fluids inbegriffen sind.
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Die obere Tür 103 öffnet ein oberes Kühlfach, während die untere Tür 105 beispielsweise ein 0 °C-Fach öffnet. In den beiden Fächern herrschen unterschiedliche Temperaturen vor. Um das Kältegerät effizient zu betreiben, kann die kalte Luft im Inneren des Kältegerätes umgewälzt werden.
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An der Vorderseite des Kältegerätes ist ein Berührungsfeld 107 angeordnet, über das ein Benutzer unterschiedliche Funktionen des Kältegerätes steuern kann. An verschiedenen Stellen im Inneren des Kältegerätes tritt beispielsweise Kondenswasser oder Schmelzwasser auf, das in Elektronikbereiche des Kältegerätes eintreten kann und die elektrische Schaltung für das Berührungsfeld beeinträchtigen oder zerstören kann.
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2 zeigt eine beispielshafte, schematische Darstellung einer möglichen Erfassungsvorrichtung 200 zum Erfassen einer Berührung mit einem Dichtungselement 207, bei der ein Koppelelement 209 verwendet wird. Die Erfassungsvorrichtung 200 weist eine Berührungsfläche 201 auf, an der eine Berührung erfasst wird. Die Berührung erfolgt beispielsweise durch Auflegen eines Fingers und kann zum Steuern des Haushaltsgerätes 100 dienen. Die Erfassung der Berührung erfolgt durch die elektrische Schaltung 203, die die Berührung beispielsweise anhand einer Kapazitätsveränderung bei aufgelegtem Finger erkennen kann.
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Die elektrische Schaltung 203 der Erfassungsvorrichtung 200 befindet sich in einem Gehäuse 211 mit einem nicht-leitenden Dichtungselement 207, über das die elektrische Schaltung 203 nach außen hin abgedichtet wird. Hinter dem Dichtungselement 207 befindet sich ein Leuchtelement 205, das beispielsweise eine Berührung der Berührungsfläche 201 anzeigen kann.
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Um die Kapazitätsveränderung bei einer Berührung erfassen zu können, weist die Erfassungsvorrichtung ein elektrisch leitendes Koppelelement 209 auf, das eine kapazitive Ankopplung an die Berührungsfläche heranführt. Das Koppelelement 209 überbrückt teilweise den Abstand zwischen dem Benutzer und der elektrischen Schaltung 203. Das Koppelelement kann beispielsweise durch eine Metallfeder gebildet sein.
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Es ist Aufgabe der Erfindung den Aufbau der Erfassungsvorrichtung zu vereinfachen und eine zuverlässige Erfassung einer Berührung mit einer elektrischen Schaltung zu ermöglichen, die vor Umwelteinflüssen und Wasser geschützt ist.
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3 zeigt eine schematische Darstellung einer Erfassungsvorrichtung 300 zum Erfassen einer Berührung mit einer elektrisch leitenden Dichtung 307. Anstelle des Koppelelementes 209 wird die elektrisch leitende Dichtung 307 verwendet.
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Die Erfassungsvorrichtung 300 weist eine elektrische Schaltung 303 zum elektrischen Erfassen einer Berührung der Berührungsfläche 301 auf. Das elektrisch leitende Dichtungselement 307 ist zwischen der Berührungsfläche 301 und der elektrischen Schaltung 303 angeordnet. Die elektrische Schaltung 303 kann beispielsweise auf einer Platine oder einer Leiterplatte gebildet sein.
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Die Schaltung 303 kann eine Berührung an der Berührungsfläche 301 kapazitiv erfassen. Bei dieser Art der Erfassung wird die Änderung eines elektrischen Feldes in der Umgebung der Berührungsfläche 301 (aktive Zone) erfasst. Die elektrische Schaltung 303 arbeitet beispielsweise mit einem RC-Oszillator. Die elektrische Schaltung misst beispielsweise die Kapazität zwischen der Berührungsfläche 301 und dem elektrischen Erdpotential. Bei der Annährung oder Berührung eines Fingers verändert sich die Kapazität und beeinflusst so die Schwingungsamplitude des RC-Oszillators.
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Dadurch kann eine dem RC-Oszillator nachgeschaltete Triggerstufe gekippt werden, so dass ein Schaltverstärker in der elektrischen Schaltung 303 seinen Ausgangszustand ändert. Die Empfindlichkeit der elektrischen Schaltung 303 kann beispielsweise mit einem Potentiometer eingestellt werden, zum Beispiel zum Einstellen des gewünschten Schaltabstandes.
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Um die kapazitive Erfassung zu verbessern, weist das Dichtungselement 307 eine leitende elektrische Verbindung mit der elektrischen Schaltung 303 auf. Das Dichtungselement 307 kann auf die Leiterplatte aufgesetzt oder aufgeklebt sein. Das Dichtungselement 307 kann auch derart gestaltet sein, dass dieses durch das Gehäuse 311 auf die elektrische Schaltung gedrückt wird und so eine leitende Druckverbindung entsteht. Zu diesem Zweck kann das Dichtungselement 307 einen nicht-gezeigten umlaufenden Rand aufweisen, der sich zwischen dem Gehäuse 311 und der elektrischen Schaltung 303 befindet. In diesem Fall wird der Vorteil erreicht, dass eine elektrische Verbindung zur elektrischen Schaltung 303 bei der Montage des Gehäuses 311 hergestellt wird.
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Das Dichtungselement 307 kann haubenförmig oder zylinderförmig ausgeformt sein. Weiter kann das elektrisch leitende Dichtungselement 307 auf einer Seite elektrisch leitend und auf der anderen Seite elektrisch nichtleitend ausgebildet sein oder eine elektrisch leitende Struktur aufweisen. Insbesondere kann in dem elektrisch leitenden Dichtungselement 307 im Inneren ein elektrisch leitender Abschnitt angeordnet sein, der gegenüber der Außenseite des Dichtungselementes 307 isoliert ist. Dadurch kann eine galvanische Trennung erreicht werden, so dass die Außenseite des Dichtungselementes nicht-leitend ausgebildet ist.
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Die Berührungsfläche 301 kann durch eine nicht-leitende Kunststoffblende oder eine Glasblende gebildet sein. Im Allgemeinen können jedoch auch andere Materialen verwendet werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Dichtungselement 307 ein Leuchtelement 305 zum Aussenden von Licht umgibt. Das Leuchtelement 305 kann beispielsweise durch eine Leuchtdiode gebildet werden.
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Auf diese Weise ist zum einen das Leuchtelement 305 vor Umwelteinflüssen geschützt und zum anderen kann eine Anzeige gegenüber einem Benutzer erfolgen. In diesem Fall kann das Dichtungselement 307 transparent oder semitransparent sein. Daneben kann das Dichtungselement 307 Streuzentren umfassen, so dass das von dem Leuchtelement 305 ausgesendete Licht in diffusen Richtungen gestreut wird.
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Das Gehäuse 311 ist derart ausgebildet, dass es die elektrische Schaltung 303 umgibt. Das Gehäuse 311 kann beispielsweise aus Kunststoff oder aus einem Material mit zwei Komponenten (2K-Material) hergestellt sein. Im Allgemeinen können jedoch auch andere, geeignete Materialien verwendet werden. Besonders geeignet sind thermoplastische Elastomere (TPE-Materialen). Diese beispielsweise können in Kombination mit Acrylnitril-Butadien-Styrol (ABS verwendet werden). In dem Gehäuse 311 ist eine Öffnung 313 für das Dichtungselement 307 vorgesehen. Die Öffnung 303 kann beispielsweise im Querschnitt kreisförmig sein. In diesem Fall kann ein hauben- oder zylinderförmiges Dichtungselement 307 verwendet werden. Das Dichtungselement 307 kann aber auch an das Gehäuse 311 angespritzt sein.
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Das Dichtungselement 307 kann aus einem leitenden Elastomer gebildet sein. Bei der Verwendung eines Elastomers ergibt sich der Vorteil, dass eine gute Dichtwirkung gegenüber Feuchtigkeit oder Verschmutzung erzielt wird. Ein besonders geeignetes Elastomer ist beispielsweise Silikon. Beispielsweise können Silikonhauben verwendet werden. Diese Dichtungselemente können auch teilweise zur Streuung des Leuchtdiodenlichtes für Anzeigen verwendet werden, beispielsweise zur Symbol-Hinterleuchtung. Im Allgemeinen können jedoch auch andere Materialien verwendet werden, durch die eine Dichtwirkung erzielt werden kann.
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Zur Erzielung der gewünschten Leitfähigkeit kann das Elastomer Carbonpartikel, Graphitpartikel, Aluminiumpartikel, Kupferpartikel oder Silberpartikel umfassen. Im Allgemeinen kann die Leitfähigkeit des Elastomers mit anderen Mitteln und auf andere Art und Weise hergestellt werden.
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Alle in den Zeichnungen gezeigten und in der Beschreibung beschriebenen Einzelmerkmale der Erfindung können in beliebiger, sinnvoller Art und Weise miteinander kombiniert werden, so dass deren vorteilhafte Wirkungen gleichzeitig realisiert werden. Die Erfindung ist nicht auf die in Verbindung mit den Zeichnungen erläuterten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern durch den Schutzbereich der Ansprüche gegeben.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Haushaltsgerät
- 103
- Obere Tür
- 105
- Untere Tür
- 107
- Berührungsfeld
- 200
- Erfassungsvorrichtung
- 201
- Berührungsfläche
- 203
- Elektrische Schaltung
- 205
- Leuchtelement
- 207
- Dichtungselement
- 209
- Koppelelement
- 211
- Gehäuse
- 300
- Erfassungsvorrichtung
- 301
- Berührungsfläche
- 303
- Elektrische Schaltung
- 305
- Leuchtelement
- 307
- Leitendes Dichtungselement
- 311
- Gehäuse
- 313
- Öffnung
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005008758 A1 [0003]
