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Anwendungsgebiet und Stand der Technik
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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement mit einem Bedienelementkörper und mit einem davon umgebenden Lichtleitkörper samt kapazitivem Sensorelement an der Oberseite. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Bedieneinrichtung mit einem solchen Bedienelement sowie ein Elektrogerät mit einer solchen Bedieneinrichtung.
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Aus der
DE 10 2010 006 777 A1 ist ein grundsätzlich ähnliches Bedienelement bekannt, das einen kapazitiven Berührungsschalter mit Sensorelement bildet. Zur elektrischen Kontaktierung des von der Oberseite gebildeten flächigen Sensorelements an eine Leiterplatte, auf der das Bedienelement angeordnet ist, ist ein aus durchsichtigem Kunststoff bestehender Bedienelementkörper elektrisch leitfähig.
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Aus der
EP 1 257 057 A ist eine Bedieneinrichtung mit einem solchen Bedienelement bekannt, bei dem eine elektrisch leitfähige Verbindung von einer Leiterplatte zu einem an eine Abdeckungsunterseite angedrücktes kapazitives Sensorelement über ein elektrisch leitfähiges, stiftförmiges Element erfolgt. Hier ist also ein separates Teil notwendig.
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Aufgabe und Lösung
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein eingangs genanntes Bedienelement, eine damit versehene Bedieneinrichtung sowie ein damit versehendes Elektrogerät zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und es insbesondere möglich ist, ein Bedienelement einfach und montagefreundlich herzustellen sowie eine gesamte Bedieneinrichtung einfach und zuverlässig montieren zu können.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 10 sowie ein Elektrogerät mit den Merkmalen des Anspruchs 13. Vorteilhafte sowie die bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der weiteren Ansprüche und werden im Folgenden näher erläutert. Dabei werden manche der Merkmale nur für das Bedienelement, nur für die Bedieneinrichtung oder nur für das Elektrogerät beschrieben. Sie sollen jedoch unabhängig davon sowohl für das Bedienelement als auch die Bedieneinrichtung und das Elektrogerät selbstständig gelten können. Der Wortlaut der Ansprüche wird durch ausdrückliche Bezugnahme zum Inhalt der Beschreibung gemacht.
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Es ist vorgesehen, dass das Bedienelement einen Bedienelementkörper aufweist, wobei der Bedienelementkörper einen Lichtleitkörper umgibt. Der Lichtleitkörper wiederum weist mindestens einen Lichteinlass an einer Unterseite des Lichtleitkörpers bzw. des Bedienelements auf sowie mindestens einen Lichtauslass an einer Oberseite. Er kann einen Großteil der Höhe des Bedienelements aufweisen oder nur eine dünne Scheibe sein, vor allem mit einer Diffusorfunktion. Des Weiteren ist an der Oberseite des Bedienelements bzw. des Bedienelementkörpers, ggf. auch des Lichtleitkörpers, ein elektrisch leitfähiges Sensormaterial vorgesehen. Dieses bildet ein Sensorelement eines kapazitiven Berührungsschalters, so dass eben ein kapazitives Bedienelement mit Sensorelement und einer Anzeigefunktion für einen Benutzer gebildet wird. Dies ist bekannt aus der
DE 10 2012 010 321.2 mit Anmeldetag vom 21. Mai 2012 derselben Anmelderin.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass auf der Außenseite des Bedienelementkörpers zumindest bereichsweise eine elektrisch leitfähige Beschichtung vorgesehen ist, also in einem in Umlaufrichtung gesehenen Bereich. Diese elektrisch leitfähige Beschichtung reicht oben am Bedienelementkörper an das Sensormaterial bzw. an das kapazitive Sensorelement heran zur elektrischen Kontaktierung. Unten am Bedienelementkörper reicht die Beschichtung bis an die Unterseite bzw. bis an eine Unterkante oder einen unteren Bereich des Bedienelementkörpers, ebenfalls zur elektrischen Kontaktierung. So ist also außen entlang am Bedienelementkörper ein elektrischer Anschluss an das kapazitive Sensorelement auf der Oberseite möglich. Vorteilhaft erfolgt dies indem das Bedienelement auf einem Bauteilträger, einer Leiterplatte odgl. angeordnet ist und dann eben die Beschichtung elektrisch kontaktiert wird. Eine solche Beschichtung weist Vorteile auf im Vergleich zu einer diskreten Kontaktierung mittels Draht- oder Metallbrücken odgl., insbesondere bzgl. leichter Herstellbarkeit. Durch das großflächige Aufliegen bedingt durch das Aufbringungsverfahren am Sensorelement ist hier ein guter elektrischer Kontakt möglich. In ähnlicher Form ist dies auch unten am Bedienelementkörper möglich. Des Weiteren sind derartige Beschichtungsverfahren sehr gut großserientechnisch, schnell und genau bzw. präzise durchführbar, so dass eine gute Herstellbarkeit gewährleistet ist.
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Die elektrisch leitfähige Beschichtung kann ein sogenannter Leitlack sein. Dieser kann eine Basis mit Silber-, Kupfer- und/oder Graphitpartikeln aufweisen. Diese Partikel können mit einem Binder vermischt sein. Dies kann entweder ein einkomponentiger lösemittelhaltiger Lack oder ein Kunstharz sein. Alternativ kann es auch ein Zweikomponenten-Lack oder -Kunstharz sein.
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Eine Dicke der Beschichtung kann allgemein relativ dünn sein und vorteilhaft zwischen 10 µm und 1000 µm liegen, besonders vorteilhaft zwischen 50 µm und 200 µm. Die Partikel können einen hohen Füllgrad in der Beschichtung bzw. in dem Leitlack bilden, vorteilhaft bis zu 80% und mehr. Ein elektrischer Flächenwiderstand einer solchen Beschichtung kann zwischen 0,02 und 0,1 Ω liegen.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung kann das Bedienelement bzw. der Bedienelementkörper quaderartig bzw. blockartig sein. Die Beschichtung kann dann in Umlaufrichtung um den Bedienelementkörper gesehen mindestens einen Seitenbereich des Bedienelementkörpers bedecken. Ein solches im Wesentlichen vollflächiges Bedecken eines Seitenbereichs des Bedienelementkörpers ermöglicht ein leichteres Aufbringen, wobei gleichzeitig die zur Seite hin abgewinkelten benachbarten Seitenbereiche automatisch unbeschichtet bleiben. So kann der Beschichtungsvorgang schneller durchgeführt werden und mit weniger Aufwand bzw. Abdeckung. Die Beschichtung kann einen Großteil der Außenfläche des Bedienelementkörpers bedecken, unter Umständen kann sie sogar alle seine Außenseiten vollständig bedecken.
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Eine elektrische Kontaktierung der Beschichtung an das Sensormaterial bzw. an das Sensorelement an der Oberseite des Bedienelementkörpers erfolgt eben, wie zuvor beschrieben, vorteilhaft durch Überlappen bzw. indem das elektrisch leitfähige Beschichtungsmaterial auf das Sensorelement aufgebracht wird, insbesondere zumindest an den nach außen weisenden Außen- oder Seitenbereichen des Sensorelements. Dies kann beispielsweise durch ein Besprühen von der Seite oder ein Bedrucken erfolgen, insbesondere als Siebdruck. Eine Innenseite und/oder eine Oberseite des Sensorelements kann dabei frei von der Beschichtung bleiben. Da das Sensorelement selbst elektrisch leitfähig ist muss die Beschichtung nichts zur Funktion des kapazitiven Sensorelements an sich beitragen, sondern eben nur die elektrische Kontaktierung daran bilden. Dazu reicht auch schon eine relativ geringe Überlappung. So können eine Innenseite und/oder Oberseite des Sensorelements frei von der Beschichtung bleiben.
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Im unteren Bereich des Bedienelements kann die Beschichtung in mindestens einem Kontaktbereich entweder bis auf dessen Unterseite reichen, vorzugsweise sogar in zwei oder drei Kontaktbereichen. Damit kann das Bedienelement bzw. der Bedienelementkörper auf ein entsprechendes Kontaktfeld auf einen Bauteilträger aufgedrückt werden, so dass ein elektrischer Kontakt entsteht. Das Kontaktfeld wiederum kann mit einer Leiterbahn an eine elektrische Beschaltung verbunden sein. Durch mehrere Kontaktbereiche kann eine bessere elektrische Kontaktierung erfolgen.
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In weiterer alternativer Ausgestaltung der Erfindung kann an der Oberseite des Bedienelementkörpers nicht nur ein Sensorelement vorgesehen sein, sondern unter Umständen zwei oder sogar noch mehr. Diese sind vorteilhaft elektrisch voneinander getrennt. Jedes dieser Sensorelemente, welches dann entlang einer oder zwei Seiten des Bedienelementkörpers an dessen Oberseite verläuft, kann dann über eine erfindungsgemäße Beschichtung an der Seite nach unten elektrisch kontaktiert werden. So können mehr oder andere Bedienelementfunktionen realisiert werden. Dann weist das Bedienelement selbstverständlich mindestens zwei voneinander getrennte Kontaktbereiche auf. Der elektrische Kontakt daran erfolgt dann wie zuvor beschrieben.
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Zur Verbesserung eines elektrischen Kontakts der Beschichtung an ein Kontaktfeld odgl. kann ein Kontaktbereich etwas über die sonstige Unterseite des Bedienelementkörpers überstehen. Dies kann entweder durch die Dicke der aufgebrachten Beschichtung selbst oder eine entsprechende Erhöhung oder Auswölbung des Bedienelementkörpers an seiner Unterseite erfolgen. Ein solcher Überstand kann zwischen 10 µm und 1000 µm liegen, so dass das Bedienelement eben noch nahezu plan und satt auf einem Bauteilträger aufliegen kann.
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Zur Befestigung des Bedienelements an einem genannten Bauteilträger kann im unteren Bereich bzw. an der Unterseite mindestens ein Haltefuß abstehen, vorteilhaft im Wesentlichen rechtwinklig abstehen. Dies ist an sich bekannt aus der vorgenannten
DE 10 2010 006 777 A1 . Die Beschichtung kann dabei diesen Haltefuß zumindest teilweise bedecken zur elektrischen Kontaktierung, ihn weitgehend oder sogar vollständig umhüllen. Dann kann in einem entsprechenden Bauteilträger eine Ausnehmung bzw. eine Öffnung vorgesehen sein, die an ihrer Innenwandung zumindest teilweise das Kontaktfeld bildet bzw. aufweist, insbesondere durch eine entsprechende Kupferbeschichtung, wie sie von Leiterplatten bekannt ist. Der Haltefuß des Bedienelementkörpers kann dabei entsprechend elektrisch leitfähig beschichtet sein und derart bemessen sein, dass er mit Pressung bzw. Presssitz in die Öffnung im Bauteilträger eingedrückt ist. So wird neben der mechanischen Halterung automatisch ein elektrischer Kontakt zwischen der Beschichtung einerseits und dem Kontaktfeld andererseits hergestellt. Durch eine nach oben leicht zunehmende Verbreiterung des Kontaktfußes kann sowohl ein stabiler Halt als auch eine zuverlässige elektrische Kontaktierung ohne Abkratzen der Beschichtung beim Einstecken erreicht werden.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass die elektrisch leitfähige Beschichtung lichtundurchlässig ist und als weitgehend vollständige Beschichtung des Bedienelements auf dessen Oberseite den Lichtauslass am Lichtleitkörper bzw. dessen Oberseite im Wesentlichen bedeckt. Lediglich eine Form entsprechend einer gewünschten Symboldarstellung kann frei bleiben bzw. freigeschnitten sein. Hier kann das Licht am Lichtauslass hindurchleuchten und eine Lichterscheinung in der Symbolform ergeben. Damit kann die elektrisch leitfähige Beschichtung auch gleich eine Maskierung für die gewünschte Symboldarstellung bilden, so dass nur ein einziger Beschichtungsvorgang bzw. nur ein einziges Beschichtungsmaterial für das Bedienelement benötig wird.
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Die erfindungsgemäße Bedieneinrichtung weist neben einem vorbeschriebenen Bauteilträger mit mindestens einem Bedienelement darauf und vorteilhaft einer LED unter dem Bedienelement eine Abdeckung auf, unter der das Bedienelement angeordnet ist. Vorteilhaft liegt das Sensorelement bzw. das elektrisch leitfähige Sensormaterial an der Unterseite der Abdeckung an und bildet, wie aus dem eingangs genannten Stand der Technik bekannt, das kapazitive Sensorelement. Durch Auflegen eines Fingers auf die Abdeckung darüber erfolgt die Bedienung. Die Abdeckung des Elektrogeräts, die gleichzeitig eine Bedienoberfläche bildet, kann grundsätzlich beliebiger Natur sein. Eine vorteilhafte Anwendung ist ein Elektrokochfeld als Elektrogerät, wobei eine Kochfeldplatte, insbesondere aus Glaskeramik oder Hartglas, die Abdeckung bildet.
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Diese und weitere Merkmale gehen außer aus den Ansprüchen auch aus der Beschreibung und den Zeichnungen hervor, wobei die einzelnen Merkmale jeweils für sich allein oder zu mehreren in Form von Unterkombination bei einer Ausführungsform der Erfindung und auf anderen Gebieten verwirklicht sein und vorteilhafte sowie für sich schutzfähige Ausführungen darstellen können, für die hier Schutz beansprucht wird. Die Unterteilung der Anmeldung in einzelne Abschnitte sowie Zwischen-Überschriften beschränken die unter diesen gemachten Aussagen nicht in ihrer Allgemeingültigkeit.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
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1 eine seitliche Schnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung mit einem erfindungsgemäßen Bedienelement,
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2 eine vergrößerte Schnittdarstellung aus der 1 und
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3 ähnlich der 2 eine Abwandlung des Bedienelements mit geänderter elektrischer Kontaktierung.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbeispiele
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In der
1 ist im Schnitt eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung
11 dargestellt mit einer Abdeckung
12, unter deren Unterseite
12‘ ein erfindungsgemäßes Bedienelement
14 angeordnet und daran angedrückt ist. Das Bedienelement
14 ist zwar nur im Schnitt von der Seite dargestellt, kann in Draufsicht aber entsprechend ausgebildet sein bzw. beispielsweise quaderartig oder blockartig sein entsprechend dem Bedienelement der
DE 10 2012 010 321.2 mit Anmeldetag vom 21. Mai 2012 derselben Anmelderin.
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Die Bedieneinrichtung 11 kann beispielsweise auch Teil eines Elektrogeräts sein mit der Abdeckung 12, beispielsweise eines Elektrokochfelds, oder darin integriert sein. Dann wird die Abdeckung 12 von einer Kochfeldplatte gebildet, vorzugsweise aus üblicher Glaskeramik oder Hartglas. Weitere Verwendungsmöglichkeiten sind ganz allgemein Elektrogeräte, beispielsweise auch Waschmaschinen oder Spülmaschinen.
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Das Bedienelement 14 weist, wie auch aus der Vergrößerung in 2 zu ersehen ist, einen Bedienelementkörper 16 auf, der einen Lichtleitkörper 18 umgibt. Der Lichtleitkörper 18 weist an der Unterseite einen Lichteinlass 19 und an seiner Oberseite einen Lichtauslass 20 auf und besteht aus für derartige Bauteile üblichem, transparentem Material. Der Bedienelementkörper 16 umgibt den Lichtleitkörper 18 vollständig und besteht aus lichtundurchlässigem Kunststoff. Die beiden Teile können in einem 2K-Kunststoffspritzvorgang gemeinsam hergestellt sein. Unten ragen vom Bedienelementkörper 16 zwei Haltefüße 17 ab, auf die später noch eingegangen wird.
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An der Oberseite des Bedienelementkörpers 16 sind schmale, rahmenartig umlaufende Sensorelemente 22 vorgesehen. Sie halten hier einen Abstand zum Lichtleitkörper 18 bzw. überdecken diesen oder den Lichtauslass 20 nicht. Dies kann aber auch anders sein. Das Sensorelement 22 wiederum ist aus elastischem und elektrisch leitfähigem Material gefertigt. Es kann ebenfalls an das Bedienelement 14 bzw. den Bedienelementkörper 16 angespritzt sein, so dass das Bedienelement 14 insgesamt in einem 3K-Kunststoffspritzvorgang hergestellt werden kann.
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Eine elektrische Kontaktierung an das Sensorelement 22 erfolgt durch die Beschichtung 24 an der rechten Außenseite des Bedienelementkörpers 16, die über dessen gesamte Höhe reicht. Sie kann entweder, wie in 1 angedeutet ist, nur an der rechten Außenseite am Sensorelement 22 überlappen und somit durch direktes Aufliegen auf diesem den elektrischen Kontakt herstellen. Alternativ kann sie, wie später in 3 als Abwandlung dargestellt ist, auch die Oberseite des Sensorelements überlappen für eine noch bessere Kontaktierung. Vorteilhaft ist die Beschichtung 24 ein vorgenannter Leitlack. Aufgebracht werden kann sie durch Besprühen, Siebdruck, Tunken bzw. Tauchen oder mit Applikatoren wie Pinseln odgl..
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Das Bedienelement 14 ist auf einer Leiterplatte 27 der Bedieneinrichtung 11 angeordnet. Dazu ist es mit den Haltefüßen 17 in Öffnungen 28 in der Leiterplatte 27 eingesteckt. Dieses Einstecken kann kraftschlüssig, rastend oder mit Passsitz erfolgen für eine feste Anordnung darauf. Auf der Leiterplatte 27 ist auch eine LED 30 unterhalb des Lichteinlasses 19 in den Lichtleitkörper 18 vorgesehen und auf nicht dargestellte Art und Weise mit Leiterbahnen elektrisch angeschlossen. Auf der Leiterplatte 27 befindet sich auch noch ein Kontaktfeld 32 mit einer Leiterbahn 33. Wie aus der Vergrößerung der 2 zu ersehen ist, überlappt die Beschichtung 24 an der Außenseite des Bedienelementkörpers 16 diesen und reicht ein Stück auf seine Unterseite 16‘ mit einem Überstand 25. Mit diesem Überstand 25 wiederum ist das Bedienelement 14 auf das Kontaktfeld 32 gedrückt. Der Überstand 25 steht einige µm über, beispielsweise 20 µm bis 50µm. Die Höhe reicht jedenfalls aus, dass das Bedienelement 14 in diesem Bereich sicher mit dem Überstand 25 bzw. der Beschichtung 24 auf das Kontaktfeld 32 gedrückt wird. So kann also ein elektrischer Anschluss an das Sensorelement 22 erfolgen bzw. die Leiterbahn 33 kann an eine entsprechende Steuerung odgl. geführt sein, insbesondere auch auf der Leiterplatte 27.
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Derartige elektrische Kontaktierungen können an mehreren Stellen des Bedienelements 14 vorgesehen sein. So kann eine sichere, dauerhafte und mit geringen Übergangswiderständen versehene Kontaktierung geschaffen werden. Des Weiteren kann damit eine wackelfreie Befestigung des Bedienelements 14 erreicht werden trotz der geringfügigen Überstände 25.
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In der Abwandlung eines Bedienelements 114 gemäß der 3 umgibt ein Bedienelementkörper 116 einen Lichtleitkörper 118, wobei oben auf dem Bedienelementkörper 116 wiederum ein rahmenartig umlaufendes Sensorelement 122 vorgesehen ist. Eine elektrisch leitfähige Beschichtung 124 bedeckt den wesentlichen Teil einer nach rechts weisenden Außenseite des Bedienelements 114 bzw. des Bedienelementkörpers 116. Die Beschichtung 124 überlappt auf die Oberseite des Sensorelements 122. Des Weiteren bedeckt sie auch wesentliche Außenbereiche eines an einer Unterseite 116‘ des Bedienelementkörpers 116 angeformten Haltefußes 117, und zwar mindestens den hier nach rechts weisenden Bereich. Das Bedienelement 114 ist auf einer Leiterplatte 127 gehaltert. Dazu sind die Haltefüße 117 in eine Öffnung 128 der Leiterplatte 127 eingesteckt bzw. eingedrückt.
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Für eine elektrische Kontaktierung ist hier die Innenwandung der Öffnung 128 mit Kupfer überzogen und somit als eine Art umlaufendes bzw. rohrförmiges Kontaktfeld 132 ausgebildet. Dieses ist mit einer Leiterbahn 133 als elektrischer Anschluss verbunden. Der Passsitz des Haltefußes 117 in der Öffnung 128 ist derart, dass die Beschichtung 124 außen am Haltefuß 117 fest gegen das Kontaktfeld 132 gedrückt wird und dadurch ein Kontakt erfolgt. Diese Art der Kontaktierung weist den großen Vorteil auf, dass eine sonstige Unterseite 116‘ des Bedienelementkörpers 116 plan ausgebildet sein kann für einen sicheren und wackelfreien Sitz des Bedienelements 114 auf der Leiterplatte 127.
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Anhand der gesamten Schnittdarstellung der 1 ist leicht vorstellbar, dass beispielsweise nicht nur die rechte Außenseite des Bedienelements 14 bzw. des Bedienelementkörpers 16 mit der elektrisch leitfähigen Beschichtung 24 versehen ist, sondern auch weitere Außenseiten oder sogar alle Außenseiten. Ebenso sind verschiedene Variationen der elektrischen Kontaktierung dieser Beschichtung 24 an die Leiterplatte 27 dargestellt und vorstellbar.
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Nicht dargestellt, aber leicht vorstellbar bzw. abwandelbar ist das Aufbringen der elektrisch leitfähigen Beschichtung 24 auf die gesamte Oberseite des Lichtleitkörpers 18 bzw. den Lichtauslass 20. Dabei kann entweder ein Bereich frei gelassen werden, der einer gewünschten Symboldarstellung entspricht. Alternativ kann ein solcher Bereich nachträglich wieder freigelegt werden, insbesondere eben auch in Symbolform.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010006777 A1 [0002, 0015]
- EP 1257057 A [0003]
- DE 102012010321 [0006, 0023]
