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Die Erfindung betrifft ein Bedienelement mit einem Bedienelementgehäuse und mit einem vom Bedienelementgehäuse umgebenden Lichtleitkörper, wobei das Bedienelement einen kapazitiven Berührungsschalter bildet. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Bedieneinrichtung für ein Elektrogerät mit einem solchen Bedienelement sowie ein Elektrogerät mit einer solchen Bedieneinrichtung.
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Aus der
DE 102010006777 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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Ein weiteres Bedienelement ist aus der
DE 102009036162 A1 bekannt. Hier ist ein aus starrem Kunststoff bestehender Teil auf einen elastischen Ringkörper aufgesetzt, der wiederum auf einem Bauteilträger befestigt ist.
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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 für ein Elektrogerät sowie ein entsprechendes Elektrogerät zu schaffen, mit denen Probleme des Standes der Technik vermieden werden können und es insbesondere möglich ist, ein Bedienelement einfach und praxisgerecht auszugestalten sowie Aufbau und Einbau einer Bedieneinrichtung einfach und betriebssicher zu gestalten.
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Gelöst wird diese Aufgabe durch ein Bedienelement mit den Merkmalen des Anspruchs 1, eine Bedieneinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7 sowie ein Elektrogerät mit den Merkmalen des Anspruchs 10. 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 ein Bedienelementgehäuse und einen von diesem Bedienelementgehäuse umgebenen Lichtleitkörper aufweist. Der Lichtleitkörper weist einen Lichteinlass an seiner Unterseite und einen Lichtauslass an seiner Oberseite auf. Vorteilhaft wird Licht von einem einzigen Leuchtmittel eingestrahlt, vorteilhaft einer LED, es können aber auch mehrere Leuchtmittel sein. An der Oberseite des Bedienelements bzw. des Bedienelementgehäuses bzw. im oberen Bereich ist elektrisch leitfähiges Sensormaterial vorgesehen, welches ein Sensorelement eines kapazitiven Berührungsschalters bildet. Somit bildet das Bedienelement einen kapazitiven Berührungsschalter. Dies ist bekannt aus der
DE 102012010321.2 mit Anmeldetag vom 21. Mai 2012 derselben Anmelderin. Ob das genannte Sensormaterial bzw. Sensorelement nun direkt auf der nach oben weisenden Oberseite oder an einem oberen Seitenrand angeordnet ist ist nachrangig. Bedeutsam ist es, dass das Sensormaterial bzw. Sensorelement den höchsten Bereich des Bedienelements bildet und insbesondere bei Anlegen an eine Unterseite einer Abdeckung in der Bedieneinrichtung bzw. eines Elektrogeräts diese Unterseite berührt bzw. daran anliegt.
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Erfindungsgemäß besteht das Bedienelementgehäuse aus elektrisch leitfähigem Gehäusematerial bzw. weist elektrisch leitfähiges Material auf, so dass das Bedienelementgehäuse elektrisch leitfähig ist. So kann es eine elektrische Kontaktierung vom genannten Sensorelement an eine Ansteuerung bzw. Auswertung bilden, was vorteilhaft so erfolgt, dass insgesamt die elektrische Kontaktierung vom Sensorelement an einen Bauteilträger geht, auf den das Bedienelementgehäuse mit seiner Unterseite aufgesetzt ist und der somit an dieser Unterseite anliegt. Der Begriff „Unterseite“ ist hier relativ weit zu verstehen und im Wesentlichen geht es darum, dass das Bedienelement eben auf einem Bauteilträger sitzt und somit mit diesem oder zumindest einer elektrischen Kontaktierungsmöglichkeit daran verbunden ist.
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Durch die Verwendung eines elektrisch leitfähigen Bedienelementgehäuses ist es möglich, ohne zusätzlichen Bauteilaufwand eine elektrische Kontaktierung an das kapazitive Sensorelement herzustellen, insbesondere vom Bauteilträger aus. Die Bauteile Bedienelementgehäuse und Lichtleitkörper können vorteilhaft gemeinsam hergestellt werden in einem Mehrkomponenten-Kunststoffspritzvorgang, so dass sie eine untrennbare Baueinheit bilden und leicht montiert bzw. auf einen Bauteilträger aufgesetzt werden können. Das Sensorelement selbst kann entweder nachträglich an dem Bedienelementgehäuse angebracht werden oder es kann vorteilhaft daran angespritzt werden in einem weiteren Kunststoffspritzvorgang, insbesondere wieder als weitere Komponente.
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Durch die Trennung in Lichtleitkörper einerseits und Bedienelementgehäuse andererseits können diese beiden Teile für ihre jeweils geforderten Funktionen oder entsprechend ihrer Eigenschaften optimiert werden. Es können auch synergetische Effekte erzielt werden, indem beispielsweise das Bedienelementgehäuse den Lichtleitkörper vollständig umgibt und somit ein Abstrahlen bzw. ungewünschte Lichterscheinungen zur Seite hin vermeidet.
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Vorteilhaft besteht das Bedienelementgehäuse aus elektrisch leitfähigem Kunststoff bzw. das Gehäusematerial ist zumindest teilweise elektrisch leitfähiger Kunststoff. Dies bedeutet, dass es nach Möglichkeit nicht nur an einer Außenseite elektrisch leitfähig gemacht worden ist, beispielsweise durch eine Beschichtung oder gezielte Materialveränderung. Vielmehr ist es sozusagen mit einer gewissen Dicke bzw. einem relativ großen Querschnitt elektrisch leitfähig, so dass der resultierende elektrische Widerstand gering ist. Die elektrische Leitfähigkeit kann durch Zusätze wie beispielsweise Metallpulver, Graphit bzw. Ruß oder Carbon-Nanotubes odgl. erzielt werden.
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Einerseits kann nur ein Bereich des Bedienelementgehäuses elektrisch leitfähig sein bzw. aus elektrisch leitfähigem Material bestehen, beispielsweise nur ein Seitenbereich oder nur ein Teil eines Seitenbereiches in Erstreckung von der Oberseite zur Unterseite. Dadurch kann elektrisch leitfähiges Material eingespart werden, wobei andererseits eben ein vorgenannter Kunststoffspritzvorgang als mögliche Herstellungsweise aufwändiger ist. Eine solcher integrierter Leiter innerhalb des Bedienelementgehäuses kann eine Breite von einigen mm aufweisen, beispielsweise 1 mm bis 5 mm, und vorteilhaft eine Dicke bzw. Tiefe von der Außenseite des Bedienelementgehäuses hin zum Lichtleitkörper einnehmen. Somit kann das Bedienelement diesbezüglich in einem 3K-Kunststoffspritzvorgang hergestellt werden.
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An einer Unterseite des Bedienelementgehäuses kann mindestens ein Halteglied oder Haltefuss abstehen, bevorzugt einstückig bzw. einteilig aus demselben Material. Vorteilhaft sind es zwei Halteglieder, beispielsweise an gegenüberliegenden Seiten- und/oder Eckbereichen. Dies reicht aus zur sicheren Befestigung, insbesondere an einem vorgenannten Bauteilträger der Bedieneinrichtung. Ein solches Halteglied kann im Wesentlichen rechtwinklig von einer Unterseite des Bedienelementgehäuses nach unten stehen, so dass eine Montagerichtung im Wesentlichen rechtwinklig auf einen Bauteilträger zu möglich ist zum Einstecken des Halteglieds in eine entsprechende Öffnung. Die Halteglieder können für sich gesehen identisch oder unterschiedlich ausgebildet sein, beispielsweise um ein Vertauschen zu verhindern für eine eindeutige Montageausrichtung.
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An einem nach unten abstehenden Halteglied kann von einem übrigen, im Wesentlichen geschlossenen Querschnitt des Halteglieds, beispielsweise im Wesentlichen kreisförmig oder viereckig, eine in Längsrichtung des Halteglieds verlaufende Halterippe abstehen. Deren Überstand kann beispielsweise 2% bis 10% oder 20% der Dicke des Halteglieds betragen. Diese Halterippe dient dazu, dass sie etwas über eine eigentliche Querschnittsfläche einer Öffnung, in welche das Halteglied eingesteckt wird, übersteht und somit etwas zusammengedrückt oder verbogen wird. Dies bewirkt eine stabile und weniger lösbare Verbindung als Passsitz.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung läuft das Bedienelementgehäuse an seiner Oberseite um den Lichtleitkörper herum bzw. rahmt diesen ein. So kann dessen Licht nach außen gut abgeschirmt werden. Die Breite des Bedienelementgehäuses neben dem Lichtleitkörper kann zwischen 2% und 20% der minimalen Breite des Bedienelementgehäuses liegen. Vorteilhaft läuft es mit im Wesentlichen gleicher Breite um, zumindest an gegenüberliegenden Seitenbereichen.
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Wie zuvor erwähnt worden ist, ist das Bedienelementgehäuse bzw. sein Gehäusematerial vorteilhaft lichtundurchlässig. Somit ist es auch erheblich einfacher, es elektrisch leitfähig auszubilden durch die vorgenannten Zusätze. So kann eine Abschirmung des Lichtleitkörpers nach außen bzw. zur Seite hin vollständig erfolgen als weitere Funktion neben der elektrischen Verbindung an das Sensorelement.
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Bevorzugt ist das Sensorelement elastisch bzw. federnd ausgebildet. Somit kann es federnd an die Unterseite einer vorgenannten Abdeckung angedrückt werden, was auch zum Ausgleich von Toleranzen dient. Des Weiteren wird dann gemäß dem bekannten Funktionsprinzip eines solchen kapazitiven Bedienelements die genaue Fläche des kapazitiven Sensorelements hauptsächlich von der Kontaktfläche gebildet, und diese ist dann nach Toleranzausgleich möglichst umlaufend bzw. jeweils gleich. Das Sensorelement sollte elektrisch leitfähig mit der Oberfläche bzw. der Oberseite des Bedienelementgehäuses verbunden sein. Dies ist einerseits bereits möglich durch einfaches Auflegen oder Aufsetzen. Vorteilhaft kann das Sensorelement in Ausnehmungen des Bedienelementgehäuses hineinreichen, was auch eine Befestigung verbessert. Besonders vorteilhaft kann es an das Bedienelementgehäuse angespritzt sein aus entsprechend geeignetem Material. Hierfür bietet sich ein Elastomer oder auch ein TPE an, welches beispielsweise durch vorgenannte Zusätze elektrisch leitfähig gemacht wird.
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Das Sensorelement kann eine Breite zwischen 0,5 mm und 3 mm aufweisen, vorteilhaft zwischen 0,7 mm und 2 mm. Seine Höhe kann zwischen 0,1 mm und 3 mm liegen, vorzugsweise zwischen 0,5 mm und 2 mm. Das Sensorelement kann sich ausschließlich am Bedienelementgehäuse befinden und den Lichtleitkörper nicht berühren bzw. einen Abstand dazu aufweisen.
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Eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung weist einen vorgeschriebenen Bauteilträger auf mit mindestens einem Leuchtmittel darauf, vorteilhaft einer LED bzw. SMD-LED. Das Bedienelement ist auf das Leuchtmittel aufgesetzt bzw. übergreift dieses, so dass dessen Licht am Lichteinlass an der Unterseite in den Lichtleitkörper einstrahlt. Somit ist das Bedienelement durch die Befestigung am Bauteilträger definiert gegenüber dem Leuchtmittel angeordnet. Des Weiteren ist das Bedienelementgehäuse erfindungsgemäß elektrisch mit einer vorgenannten Kontaktierungsmöglichkeit bzw. einem Kontaktfeld am Bauteilträger verbunden. So kann eine elektrische Verbindung an das Sensorelement hergestellt werden, so dass insgesamt ein beleuchteter kapazitiver Berührungsschalter gebildet wird mit entweder einer unspezifizierten Leuchtanzeige oder einer speziellen Symbolanzeige.
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung der Erfindung ist es möglich, dass eine Kontaktfläche auf dem Bauteilträger angeordnet ist und dazu als Kontaktfeld ausgebildet ist. Von diesem Kontaktfeld geht eine Leiterbahn ab an eine Steuerung bzw. Auswertung, wobei die Leiterbahn auf einer Oberseite oder Unterseite des Bauteilträgers verlaufen kann. Das Kontaktfeld ist flächig und das Bedienelement wird mit der Unterseite des Bedienelementgehäuses auf das Kontaktfeld aufgedrückt zur elektrischen Kontaktierung. Hierzu kann entweder ein längliches Kontaktfeld vorgesehen sein oder eventuell auch mehrere an unterschiedlichen Bereichen der Unterseite des Bedienelementgehäuses. Möglicherweise kann hier auch elektrisch leitfähiger Leitkleber verwendet werden, der für einen sicheren Halt und eine sichere elektrische Kontaktierung sorgt.
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In einer anderen Ausgestaltung der Erfindung kann im Bauteilträger eine Öffnung vorgesehen sein mit einer Innenfläche. Die Kontaktfläche kann diese Innenfläche zumindest teilweise bedecken, vorteilhaft umlaufend bzw. im Wesentlichen vollständig. Auch hier geht von dieser Kontaktfläche eine vorgenannte Leiterbahn ab zu einer Steuerung bzw. Auswertung. Wenn dann das Bedienelement vorgenannte Halteglieder am Bedienelementgehäuse aufweist, und diese eben auch aus dem elektrisch leitfähigen Material bestehen und in die Öffnung eingesteckt werden, sollte ein Passsitz derart vorgesehen sein, dass automatisch und zwingend eine elektrische Verbindung zwischen dem Halteglied und der Kontaktfläche an der Innenfläche der Bauteilträgeröffnung entsteht. Dies kann beispielsweise durch eine vorbeschriebene elektrisch leitfähige Rippe entlang des Haltegliedes noch verstärkt bzw. verbessert werden.
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Eine erfindungsgemäße Bedieneinrichtung kann in ein erfindungsgemäßes Elektrogerät eingebaut werden. Dabei kann eine Abdeckung der Bedieneinrichtung, die allgemein auch als Bedienfläche oder Bedien-Panel angesehen werden kann, von einem Bereich bzw. einer Gehäusewand des Elektrogeräts gebildet sein. Vorteilhaft ist das Elektrogerät ein Kochfeld mit einer Kochfeldplatte. Diese Kochfeldplatte kann dann die Abdeckung bilden bzw. an ihrer Unterseite liegt mindestens ein erfindungsgemäßes Bedienelement an.
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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 der vorgenannten
DE 102012010321.2 .
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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, ein Bedienelementgehäuse 16 auf, das 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. Das Bedienelementgehäuse 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 Bedienelementgehäuse 16 zwei Haltefüße 17 ab, auf die später noch eingegangen wird.
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An der Oberseite des Bedienelementgehäuses 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. das Bedienelementgehäuse 16 angespritzt sein, so dass das Bedienelement 14 insgesamt in einem 3K-Kunststoffspritzvorgang hergestellt werden kann.
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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 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.
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Wie aus der Vergrößerung der 2 zu ersehen ist, erfolgt eine elektrische Kontaktierung an das Sensorelement 22 durch das elektrisch leitfähige Bedienelementgehäuse 16, auf dem es schließlich großflächig und voll aufliegt. Unter Umständen kann das Sensorelement 22 sogar in Ausnehmungen, Vertiefungen oder Nuten im Bedienelementgehäuse 16 hineinreichen bzw. angespritzt sein. Die Oberseite des Sensorelements 22 bildet dann als Fläche an der Unterseite 12‘ der Abdeckung 12 das kapazitive Sensorelement.
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Für eine elektrische Kontaktierung ist hier die Innenwandung der Öffnung 28 mit Kupfer überzogen und somit als eine Art umlaufendes bzw. rohrförmiges Kontaktfeld 32 ausgebildet. Dieses ist mit einer Leiterbahn 33 als elektrischer Anschluss verbunden. Der Passsitz des Haltefusses 17 in der Öffnung 28 ist derart, der Haltefuss 17 fest gegen das Kontaktfeld 32 gedrückt wird und dadurch ein Kontakt zwischen dessen elektrisch leitfähigem Material und dem Kontaktfeld 32 erfolgt. Zur Unterstützung dessen weist der Haltefuss 17 eine vorbeschriebene längliche Rippe 17‘ an der linken Seite auf, wodurch eine gewisse Anpassung des Passsitzes möglich ist. Diese Art der Kontaktierung weist den großen Vorteil auf, dass eine sonstige Unterseite 16‘ des Bedienelementgehäuses 16 plan ausgebildet sein kann für einen weitgehend sicheren und wackelfreien Sitz des Bedienelements 14 auf der Leiterplatte 27. Sie kann unter Umständen noch durch einen Leitkleber verbessert werden.
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Die Abwandlung der 3 zeigt dieselbe elektrische Kontaktierung an das Sensorelement 122 durch das elektrisch leitfähige Bedienelementgehäuse 116. Zur elektrischen Kontaktierung nach außen ist hier das Bedienelementgehäuse 116 mit seiner Unterseite 116‘ auf ein Kontaktfeld 132 gedrückt, von dem wiederum eine Leiterbahn 133 abgeht. Das Kontaktfeld 132 ist ein an sich übliches Feld auf der Leiterplatte 127, vorteilhaft aus üblichem Kupfer. Dies stellt aufgrund der elektrischen Leitfähigkeit des Bedienelementgehäuses 116 einen ausreichenden elektrischen Kontakt bzw. Anschluss dar. Zur weiteren Verbesserung des Kontakts sowie auch einer Befestigung kann ebenfalls ein an sich bekannter Leitkleber vorgesehen sein. Eine solche elektrische Kontaktierung kann an mehreren Seitenbereichen und/oder Eckbereichen des Bedienelements 114 bzw. des Bedienelementgehäuses 116 vorgesehen sein. Der Vorteil dieser Kontaktierung ist, dass weder eine Öffnung odgl. in der Leiterplatte benötigt wird noch eine Auskleidung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102010006777 A1 [0002]
- DE 102009036162 A1 [0003]
- DE 102012010321 [0006, 0027]
