DE102019004071A1

DE102019004071A1 - Drucktaste

Info

Publication number: DE102019004071A1
Application number: DE102019004071.6A
Authority: DE
Inventors: Matthew Schwind; Bruno Fuhge
Original assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Current assignee: Diehl AKO Stiftung and Co KG
Priority date: 2019-06-08
Filing date: 2019-06-08
Publication date: 2020-12-10

Abstract

Eine Drucktaste weist eine Abdeckung (10; 40), die einen Bedienabschnitt (10c; 40c) definiert und in diesem Bedienabschnitt (10c; 40c) durch eine Druckkraft (12) zumindest teilweise elastisch verformbar und/oder bewegbar ist, einen Piezosensor (14) zum Erfassen einer Druckkraft (12) auf den Bedienabschnitt (10c; 40c) der Abdeckung (10; 40) sowie einen optischen Sensor (22) zum Erfassen einer Veränderung eines Abstands zu einer Reflexionsfläche (42) und/oder einer Verformung des Piezosensors (14) auf, sodass eine Betätigung der Drucktaste durch einen Benutzer mittels zweier Sensoren (14; 22) in redundanter Weise ermittelt werden kann.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drucktaste, d.h. ein mittels Druckkraft betätigbares Bedienelement.
Im Stand der Technik sind Drucktasten bekannt, deren Betätigung durch einen Piezosensor erfasst wird (vgl. z.B. EP 2 063 533 B1 ). Derartige Drucktasten enthalten ein piezoelektrisches Element, das im Bereich eines Bedienabschnitts hinter einer Abdeckung zwischen zwei Elektroden angeordnet ist, sodass sich beim Ausüben einer Druckkraft auf die Abdeckung die Abdeckung verformt, wodurch eine Druckkraft auf das piezoelektrische Element ausgeübt wird, sodass an den Elektroden eine Ladung freigesetzt wird, welche durch eine Sensorschaltung ausgewertet werden kann, um eine Betätigung der Drucktaste zu ermitteln.
Im Stand der Technik sind ferner Drucktasten bekannt, deren Betätigung durch einen optischen Sensor erfasst wird (vgl. z.B. DE 10 2014 007 036 B4 ). Derartige Drucktasten enthalten einen optischen Sensor, der im Bereich eines Bedienabschnitts hinter einer Abdeckung angeordnet ist und einen Sender und einen Empfänger aufweist, wobei die Abdeckung im Bedienabschnitt die optische Strahlung reflektierend ausgebildet ist, sodass die Strahlungsintensität und/oder der Erfassungsort der reflektierten Strahlung am Empfänger vom Abstand zwischen dem optischen Sensor und der Abdeckung abhängen und durch eine Sensorschaltung ausgewertet werden können, um eine Betätigung der Drucktaste zu ermitteln.
Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Drucktaste zu schaffen, mit der eine Betätigung durch einen Benutzer zuverlässig erkannt werden kann.
Diese Aufgabe wird gelöst durch eine Drucktaste mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
Die Drucktaste der Erfindung weist auf: eine Abdeckung mit einer einem Benutzer zugewandten Benutzerseite und einer einem Benutzer abgewandten Innenseite, wobei die Abdeckung einen Bedienabschnitt definiert und in diesem Bedienabschnitt durch eine Druckkraft von der Benutzerseite her zumindest teilweise elastisch verformbar und/oder bewegbar ist; einen Piezosensor, der auf der Innenseite der Abdeckung derart angeordnet ist, dass eine Verformung oder Bewegung der Abdeckung im Bereich des Bedienabschnitts einen Druck auf den Piezosensor ausübt; einen optischen Sensor, der der Innenseite der Abdeckung abgewandten Seite des Piezosensors zugewandt angeordnet ist, wobei der optische Sensor einen Sender zum Aussenden optischer Strahlung in Richtung zur Abdeckung und einen Empfänger zum Empfangen optischer Strahlung, die von dem Sender ausgesendet und von einer zwischen der Abdeckung und dem optischen Sensor angeordneten Reflexionsfläche reflektiert wurde, aufweist; und eine Sensorschaltung, die mit dem Piezosensor und dem optischen Sensor verbunden ist und ausgestaltet ist, um aus Messsignalen des Piezosensors eine Druckkraft auf den Bedienabschnitt der Abdeckung zu erfassen und aus Messsignalen des optischen Sensors eine Veränderung eines Abstands zwischen dem optischen Sensor und der Reflexionsfläche und/oder eine Verformung des Piezosensors zu erfassen.
Gemäß der Erfindung wird eine Drucktaste vorgeschlagen, deren Betätigung sowohl mittels eines Piezosensors als auch mittels eines optischen Sensors erfasst werden kann. Die erfindungsgemäße Drucktaste vereint somit die Vorteile der Verwendung eines Piezosensors mit den Vorteilen der Verwendung eines optischen Sensors, insbesondere hinsichtlich der Drucktastenherstellung, der Messsignalarten, der Widerstandseigenschaften der Sensoren gegen Belastungen / Einflüsse, etc. Außerdem kann durch die Verwendung von zwei Sensoren eine redundante Erfassung der Drucktastenbetätigung erzielt werden. D.h. ein Auswertungsergebnis des einen Sensors kann durch das Auswertungsergebnis des anderen Sensors überprüft werden und umgekehrt, und bei Ausfall oder Fehlfunktion eines Sensors kann die Betätigung der Drucktaste immer noch anhand des anderen Sensors erfasst werden.
Das Material der Abdeckung ist grundsätzlich beliebig; es kann wahlweise transparent oder lichtundurchlässig sein, und es kann wahlweise elektrisch leitfähig oder elektrisch nicht-leitfähig sein. Vorzugsweise ist die Abdeckung aus einem Metall wie beispielsweise Aluminium, einem Kunststoffmaterial, Keramik oder dergleichen gefertigt. Die elastische Verformbarkeit der Abdeckung im Bereich des Bedienabschnitts wird insbesondere durch die Materialauswahl und die Dicke der Abdeckung erzielt. Die alternative elastische Bewegbarkeit kann vorzugsweise durch eine gefederte Lagerung der Abdeckung realisiert werden.
Bei der vom optischen Sensor verwendeten optischen Strahlung handelt es sich vorzugsweise um Strahlung im sichtbaren oder Infrarot-Wellenlängenbereich. Bei dem Sender des optischen Sensors handelt es sich vorzugsweise um eine Leuchtiode oder Laserdiode. Der Empfänger ist bezüglich der von ihm erfassbaren Strahlung auf die vom Sender ausgesendete Strahlung abgestimmt, bevorzugt stimmen die jeweiligen Wellenlängenbereiche im Wesentlichen überein oder haben einen signifikanten Überlappungsbereich. Der Empfänger ist vorzugsweise ausgestaltet, um die Intensität der Strahlung und/oder einen Erfassungsort der Strahlung zu erfassen. Für die zweitgenannte Variante weist der Empfänger bevorzugt einen CCD-Chip, einen Pixelsensor, mehrere Photodioden, mehrere Phototransistoren oder dergleichen auf.
Die Erfindung ist auf keine spezielle Art / Konstruktion eines Piezosensors beschränkt. Der Piezosensor kann zum Beispiel als Platte oder als Folie ausgestaltet sein.
Die Sensorschaltung wertet die Messsignale des Piezosensors aus, um einen Druck auf den Piezosensor bzw. sein piezoelektrisches Element zu erkennen und daraus auf eine Druckkraft auf den Bedienabschnitt der Abdeckung zu schließen. Die Sensorschaltung wertet die Messsignale des optischen Sensors aus, um eine Veränderung eines Abstands zwischen dem optischen Sensor und der Reflexionsfläche und/oder eine Verformung des Piezosensors zu erkennen und daraus auf einen Druck auf den Piezosensor bzw. sein piezoelektrisches Element zu schließen und daraus schließlich auf eine Druckkraft auf den Bedienabschnitt der Abdeckung zu schließen. Vorzugsweise erfolgt die Auswertung der Messsignale durch die Sensorschaltungen qualitativ, um zwischen einer Betätigung und einer Nicht-Betätigung der Drucktaste zu differenzieren.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Drucktaste ferner eine Leiterplatte auf. Vorzugsweise ist der optische Sensor auf dieser Leiterplatte montiert, bevorzugt auf der der Abdeckung zugewandten Seite, wahlweise aber auch auf der der Abdeckung abgewandten Seite in Kombination mit entsprechenden Durchbrechungen in der Leiterplatte. Vorzugsweise ist auch die Sensorschaltung auf dieser Leiterplatte montiert, bevorzugt auf der der Abdeckung abgewandten Seite, wahlweise aber auch auf der der Abdeckung zugewandten Seite.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist der Piezosensor an der Innenseite der Abdeckung montiert oder eingeformt.
In einer weiteren Weiterbildung bildet die Innenseite der Abdeckung die Reflexionsfläche, insbesondere bildet der an der Innenseite der Abdeckung montierte Piezosensor die Reflexionsfläche. Die Innenseite der Abdeckung stellt die Reflexionsfläche dar, an der die vom Sender ausgesandte optische Strahlung reflektiert wird. Sofern der Piezosensor an der Innenseite der Abdeckung montiert ist, kann dieser als Reflexionsfläche wirken. Der Piezosensor ist zumindest teilweise zum Reflektieren der optischen Strahlung ausgebildet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Drucktaste ferner ein Trägerelement auf, das zwischen der Abdeckung und dem optischen Sensor angeordnet ist und das Trägerelement die Innenseite der Abdeckung kontaktiert.
In einer Alternative ist der Piezosensor an der der Abdeckung abgewandten Seite des Trägerelements und/oder an der der Abdeckung zugewandten Seite des Trägerelements montiert oder eingeformt. Das Trägerelement dient als Montage- bzw. Positionierungshilfe für den Piezosensor und überträgt den auf den Bedienabschnitt der Abdeckung ausgeübten Druck auf den Piezosensor. Insbesondere wird die Abdeckplatte durch den Druck auf ihren Bedienabschnitt etwas verformt, was zu einer entsprechenden Verformung des Trägerelements führt, was wiederum zu einer entsprechenden Verformung des Piezosensors führt. Das Material und die Dicke des Trägerelements sind so gewählt, dass es zumindest im Bereich des Bedienabschnitts der Abdeckung elastisch verformbar ist. Das Trägerelement ist zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial gefertigt. Durch das Zwischensetzen des Trägerelements ist der Piezosensor von der Abdeckung beabstandet und somit besser geschützt. Durch die Anordnung des Piezosensors an der der Abdeckung zugewandten Seite des Trägerelements, also zwischen Abdeckung und Trägerelement, wird eine Erhöhung der Sensitivität des Piezosensors erreicht. Bevorzugt ist der Piezosensor an dem Trägerelement montiert oder eingeformt, wodurch die Montage der Drucktaste erleichtert ist.
Zweckmäßiger Weise bildet die der Abdeckung abgewandten Seite des Trägerelements die Reflexionsfläche, insbesondere bildet der an der abgewandten Seite des Trägerelements montierte Piezosensor die Reflexionsfläche. Die der Abdeckung abgewandte Seite des Trägerelements stellt die Reflexionsfläche dar, an der die vom Sender ausgesandte optische Strahlung reflektiert wird, sofern der Piezosensor an der der Abdeckung zugewandten Seite des Trägerelements montiert ist. Ist der Piezosensor an der der Abdeckung abgewandten Seite des Trägerelements montiert, kann dieser als Reflexionsfläche wirken. Der Piezosensor ist zumindest teilweise zum Reflektieren der optischen Strahlung ausgebildet.
In einer Ausgestaltung der Erfindung weist die Abdeckung an ihrer Innenseite eine Wölbung auf und/oder weist das Trägerelement auf seiner der Abdeckung zugewandten Seite eine Wölbung auf und ist das Trägerelement in Richtung gegen die Abdeckung vorgespannt. Durch diese Maßnahme werden der Piezosensor bzw. sein piezoelektrisches Element im Ruhezustand (d.h. ohne Druckbetätigung der Drucktaste) etwas vorverformt. Als Ergebnis wird der Piezosensor in engem Kontakt zur Abdeckung gehalten, wodurch eine Druckausübung auf die Abdeckung durch den Piezosensor und in Abhängigkeit davon auch durch den optischen Sensor besser und sicherer erkannt werden kann. Zudem bewirkt die Wölbung eine Positionierung / Zentrierung der Verformung des piezoelektrischen Elements, sodass der optische Sensor eine Verformung des Piezosensors besser und sicherer erkennen kann. Außerdem kann so durch den Piezosensor auch erkannt werden, falls die Abdeckung von der Drucktaste bzw. dem Piezosensor entfernt wird, da auch in diesem Fall eine Druckveränderung auf den Piezosensor erfolgt.
In einer Ausgestaltung der Erfindung ist das Trägerelement ein Bestandteil eines Sensorgehäuses, das auf der Leiterplatte montiert ist. Die Leiterplatte und das Sensorgehäuse bilden gemeinsam ein Gehäuse, in dessen Innenraum die beiden Sensoren der Drucktaste angeordnet und geschützt sind.
In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist die Drucktaste ferner einen formstabilen Rahmen auf, der auf der Innenseite der Abdeckung außerhalb des dem Bedienabschnitt der Abdeckung entsprechenden Bereichs angeordnet ist. Der Rahmen ist vorzugsweise ausgestaltet, um die Drucktaste zum Beispiel an einer Bedienvorrichtung zu befestigen. Der formstabile Rahmen dient auch dem Schutz der beiden darin angeordneten Sensoren. Außerdem stützt der Rahmen die Abdeckung neben dem Bedienabschnitt, sodass die elastische Verformung / Bewegung der Abdeckung auf den Bedienabschnitt begrenzt ist, wodurch die Auswertung der Messsignale der beiden Sensoren eindeutiger auf eine Betätigung der Drucktaste schließen kann.
Vorzugsweise ist der Rahmen mit einer Befestigungsvorrichtung zum Befestigen der Leiterplatte und/oder Vorspannen des Trägerelements versehen. Die Befestigungsvorrichtung des Rahmens weist beispielsweise eine Aussparung (z.B. Ringnut) zum Aufnehmen der Leiterplatte, eine Aussparung (z.B. Ringnut) mit einem Befestigungselement (z.B. Federring) darin zum Auflegen der Leiterplatte, einen Vorsprung zum Auflegen der Leiterplatte, oder dergleichen auf.
Zudem sind Freiräume innerhalb des durch den Rahmen begrenzten Raums der Drucktaste bevorzugt mit einer Vergussmasse gefüllt, um die beiden Sensoren und die Sensorschaltung darin abzudichten und so zu schützen.
In einer Ausführungsvariante der Erfindung (vgl. z.B. 1) ist die Drucktaste eine eigenständige Drucktastenvorrichtung. In diesem Fall ist die Abdeckung ein Tastendeckel, der einen einzelnen Bedienabschnitt definiert. Der Drucktastendeckel ist vorzugsweise einstückig mit dem Rahmen ausgebildet.
In einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung (vgl. z.B. 2) ist die Drucktaste Bestandteil einer Bedienvorrichtung, wobei die Abdeckung durch eine Bedienblende der Bedienvorrichtung bereitgestellt wird, die einen oder mehrere Bedienabschnitte definiert. Bei dieser Ausführungsvariante liegt die Abdeckung / Bedienblende vorzugsweise auf den Rahmen zwischen benachbarten Bedienabschnitten, sodass die benachbarten Bedienabschnitte unabhängig voneinander verformbar / bewegbar werden und so ein Übersprechen zwischen benachbarten Drucktasten verhindert werden kann.
Die Drucktaste der Erfindung ist in vorteilhafter Weise für Bedienvorrichtungen für elektronische Haushaltsgeräte (z.B. Spülmaschinen, Wäschebehandlungsgeräte, Kochfelder, Kühl- und/oder Gefrierschränke, etc.) einsetzbar. Bevorzugt ist die Erfindung in Transportmitteln, wie zum Beispiel Flugzeug, Bahn, Schiff oder LKW einsetzbar.
Obige sowie weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter, nicht-einschränkender Ausführungsbeispiele anhand der beiliegenden Zeichnung besser verständlich. Darin zeigen, zum Teil schematisch:

1 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer eigenständigen Drucktaste gemäß der vorliegenden Erfindung als erste Ausführungsvariante; und
2 eine Schnittansicht eines Ausführungsbeispiels einer Bedienvorrichtung mit mehreren Drucktasten gemäß der vorliegenden Erfindung als zweite Ausführungsvariante der Erfindung.

1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Drucktaste in der Variante einer eigenständigen Drucktaste, die zum Beispiel in/an einer Bedienvorrichtung zum Beispiel eines elektronischen Haushaltsgeräts montiert werden kann.
Die Drucktaste hat eine Abdeckung in Form eines Tastendeckels 10 mit einer einem Benutzer zugewandten Benutzerseite 10a (oben in 1) und einer einem Benutzer abgewandten Innenseite 10b (unten in 1). Der Tastendeckel 10 definiert zudem einen Bedienabschnitt 10c für einen Benutzer. Der Tastendeckel ist zum Beispiel aus einem Metall wie Aluminium gefertigt und ist zumindest im Bereich des Bedienabschnitts 10c durch eine Druckkraft 12 von der Benutzerseite 10a her elastisch verformbar.
Um eine Betätigung der Drucktaste zu erkennen, ist ein Piezosensor 14 vorgesehen, der die Verformung des Bedienabschnitts 10c des Tastendeckels 10 erfassen kann. Der Piezosensor 14 ist auf der Innenseite 10b des Tastendeckels angeordnet und enthält ein piezoelektrisches Element 15 zwischen zwei Elektroden, an denen Sensorleitungen 16 angeschlossen sind. Im Ausführungsbeispiel von 1 ist der Piezosensor 14 von der Innenseite 10b des Tastendeckels 10 beabstandet und an einem Trägerelement 18 montiert oder darin eingeformt, das Bestandteil eines Sensorgehäuses 20 (zum Beispiel aus einem Kunststoffmaterial) ist. Das Trägerelement 18 kontaktiert die Innenseite 10b des Tastendeckels 10 und der Piezosensor 14 ist im Bereich des Bedienabschnitts 10c an der dem Tastendeckel 10 abgewandten Seite des Trägerelements 18 platziert, sodass bei einer Druckkraft 12 auf den Bedienabschnitt 10c dieser nach innen gedrückt wird und sich verformt und diese Verformung über das Trägerelement 18 auf den Piezosensor 14 übertragen wird, wodurch das piezoelektrische Element 15 an den Elektroden freisetzt.
Der Piezosensor 14 ist über die Sensorleitungen 16 mit einer Sensorschaltung 26 verbunden, welche die Messsignale des Piezosensors 14 auswertet und zwischen einer Betätigung und einer Nicht-Betätigung der Drucktaste differenziert. Die Sensorschaltung 26 ist auf einer Leiterplatte 24 montiert, in diesem Ausführungsbeispiel auf der dem Tastendeckel 10 abgewandten Seite der Leiterplatte 24.
Wie in 1 dargestellt, enthält die Drucktaste zusätzlich zu dem Piezosensor 14 auch noch einen optischen Sensor 22. Der optische Sensor 22 ist auf der dem Tastendeckel 10 abgewandten Seite des Piezosensors 14 mit Abstand zu diesem und im Wesentlichen zentral im Bereich des Bedienabschnitts 10c platziert und auf der Leiterplatte 24 montiert, bevorzugt auf der dem Tastendeckel 10 zugewandten Seite der Leiterplatte 24.
Der optische Sensor 22 weist einen Sender 22a zum Emittieren optischer Strahlung 23, bevorzugt im Infrarot-Wellenlängenbereich, und einen Empfänger 22b zum Erfassen optischer Strahlung 23 auf. Der Piezosensor 14 bzw. sein piezoelektrisches Element 15 sind hinsichtlich der vom Sender 22a ausgesendeten optischen Strahlung 23 reflektierend ausgestaltet. Der Piezosensor 14 wirkt als Reflexionsfläche 42. Der Sender 22a strahlt die optische Strahlung 23 in Richtung zum Piezosensor 14 aus und der Empfänger 22b erfasst die vom Sender 22a ausgesendete und vom Piezosensor 14 reflektierte optische Strahlung 23. Je nach Ausführungsform erfasst der Empfänger 22b des optischen Sensors 22 die Strahlungsintensität und/oder einen Erfassungsort der empfangenen Strahlung, welche von einem Abstand zwischen den beiden Sensoren 14, 22 und einer Verformung des Piezosensors 14 abhängen.
Der optische Sensor 22 ist ebenfalls mit der Sensorschaltung 26 verbunden, welche die Messsignale des optischen Sensors 14 auswertet und basierend auf diesen eine Verformung / Bewegung des Piezosensors 14 erkennt und daraus auch zwischen einer Betätigung und einer Nicht-Betätigung der Drucktaste differenziert.
Die Sensorschaltungen 26 ist über Verbindungsleitungen 28 mit einer Stromversorgung und einer Gerätesteuerung verbunden.
Da die Sensorschaltung 26 die Messsignale von zwei Sensoren 14, 22 auswertet und basierend auf beiden Messsignalen jeweils eine Drucktastenbetätigung erkennen kann, wird eine redundante Erfassung der Drucktastenbetätigung bereitgestellt. So kann die Sensorschaltung die Auswertungsergebnisse für beide Sensoren 14, 22 miteinander vergleichen, sodass bei einem übereinstimmenden Auswertungsergebnis die Gewährleistung einer korrekten Auswertung erhöht ist und bei unterschiedlichen Auswertungsergebnissen auf eine Fehlfunktion eines der beiden Sensoren 14, 22 geschlossen werden kann. Falls die Sensorschaltung 26 erkennt, welcher Sensor 14, 22 defekt ist, kann die Überwachung der Drucktastenbetätigung weiter durch den anderen Sensor 14, 22 durchgeführt werden.
Wie in 1 dargestellt, ist der Tastendeckel 10 einstückig mit einem Rahmen 30 ausgebildet. Der Rahmen ist ebenfalls aus Metall wie Aluminium gefertigt und zum Beispiel im Wesentlichen hülsenförmig ausgebildet. Durch den Rahmen 30 kann die Drucktaste zum Beispiel in einer entsprechenden Aussparung einer Bedienvorrichtung befestigt werden. Alternativ könnte anstelle eines Metalls ein Kunststoff verwendet werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist der Rahmen zudem mit einer Befestigungsvorrichtung versehen. Diese Befestigungsvorrichtung weist eine Aussparung in Form einer Ringnut 31 an der Innenseite des Rahmens 30 und ein in diese Ringnut 31 eingesetztes Befestigungselement in Form einer Ringfeder 32 auf. Die Ringfeder 32 dient als Auflage für die Leiterplatte 24 und drückt die Leiterplatte 24 etwas in Richtung zum Tastendeckel 10.
Im Bereich des Bedienabschnitts 10c ist an der Innenseite 10b des Tastendeckels 10 außerdem eine Wölbung 34 vorgesehen. Da die Leiterplatte 24 und damit auch das Sensorgehäuse 20 durch die Ringfeder 32 in Richtung zum Tastendeckel 10 vorgespannt sind, werden das Trägerelement 18 und damit auch der Piezosensor 14 bereits im Ruhezustand, d.h. bei einer Nicht-Betätigung der Drucktaste, durch diese Wölbung 34 leicht vorverformt. Durch diese Konstruktion wird der Piezosensor 14 über das Trägerelement 18 in engem Kontakt zum Tastendeckel 10 gehalten, sodass eine zuverlässige Erkennung einer Drucktastenbetätigung durch eine Druckkraft 12 auf den Bedienabschnitt 10c gewährleistet werden kann. Zudem bewirkt die Wölbung 34 eine im Wesentlichen zentrale Verformung des piezoelektrischen Elements 15, sodass der optische Sensor 22 eine Verformung des Piezosensors 14 und damit eine Drucktastenbetätigung zuverlässiger erkennen kann. Außerdem kann mit dieser Konstruktion auch erkannt werden, falls der Tastendeckel 10 von der Drucktaste entfernt wird, da in diesem Fall eine Druckverringerung auf den Piezosensor 14 erfolgt, die ebenfalls Ladungen an den Elektroden freisetzt und entsprechende Messsignale erzeugt.
Wie in 1 angedeutet, ist der unbelegte Freiraum innerhalb des Rahmens 30 optional mit einer Vergussmasse 36 gefüllt. Durch die Vergussmasse 36 sind die beiden Sensoren 14, 22 und die Sensorschaltung 26 in der Drucktaste abgedichtet und geschützt. Falls der Rahmen 30 keine Befestigungsvorrichtung 31, 32 hat, erfüllt die Vergussmasse 36 auch den Zweck der Befestigung der Drucktastenkomponenten innerhalb des Rahmens 30.
In besonders zweckmäßiger Weise kann die Leiterplatte 24 von dem Trägerelement 18 ganz oder teilweise umschlossen sein, beispielsweise durch Spritzgießen.
Durch Verwendung eines Indikators, beispielsweise einer Beleuchtung, kann angezeigt werden, dass die Drucktaste betätigt bzw. gedrückt wird. Der Indikator kann in die Drucktaste integriert oder außerhalb der Drucktaste angeordnet sein.
Auf der Benutzerseite 10a des Tastendeckels 10 kann ein Designdruck oder eine bedruckte Folie angebracht sein, um die Funktion der Taste zu beschreiben, beispielsweise + , -, Start, Stop, etc.
In einem weiteren, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Piezosensor 14 zwischen dem Trägerelement 18 und dem Tastendeckel 10 angeordnet. Die Reflexionsfläche 42 ist die dem Tastendeckel 10 abgewandte Seite des Trägerelements 18. Bei dieser Ausführungsform ist der Piezosensor 14 empfindlicher gegenüber einer Betätigung. Ansonsten ist die Beschreibung analog der des Ausführungsbeispiels zu 1.
In einem zweiten, nicht dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Piezosensor 14 an der Innenseite 10b des Tastendeckels 10 angeordnet. In diesem Fall ist der an der Innenseite 10b des Tastendeckels 10 angeordnete Piezosensor 14 die Reflexionsfläche 42. Ein Trägerelement 18 ist nicht vorhanden. Ansonsten ist die Beschreibung analog der des Ausführungsbeispiels zu 1.
2 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer Bedienvorrichtung mit mehreren erfindungsgemäßen Drucktasten als eine zweite Ausführungsvariante der Erfindung.
Die Bedienvorrichtung hat eine Abdeckung in Form einer Bedienblende 40 mit einer einem Benutzer zugewandten Benutzerseite 40a (oben in 2) und einer einem Benutzer abgewandten Innenseite 40b (unten in 2). Die Bedienblende 40 definiert zudem mehrere Bedienabschnitte 40c für einen Benutzer, wobei jeder der Bedienabschnitte 40c einer Drucktaste zugeordnet ist.
Der Aufbau der mehreren Drucktasten entspricht im Wesentlichen dem von 1. Im Ausführungsbeispiel von 2 ist aber die Bedienblende 40 nicht einstückig mit den mehreren Rahmen 30 ausgebildet, sondern auf diese aufgelegt. Die Rahmen 30 beinhalten einerseits die Komponenten der Drucktaste und trennen andererseits die benachbarten Drucktasten voneinander. Während in dem Ausführungsbeispiel von 2 jede Drucktaste einen eigenen Rahmen 30 aufweist, kann alternativ auch ein gemeinsamer Rahmen für mehrere Drucktasten verwendet werden, sodass zwischen zwei benachbarten Drucktasten dann nur eine Rahmenwand existiert.
Im Ausführungsbeispiel von 2 sind alle Drucktasten mit einer eigenen Sensorschaltung 26 ausgestattet. Alternativ kann auch eine gemeinsame Sensorschaltung für die Sensoren 14, 22 mehrerer Drucktasten vorgesehen sein, die beispielsweise außerhalb des Rahmens 30 und zum Beispiel bei oder in der zentralen Steuerung der Bedienvorrichtung platziert ist.
Bezugszeichenliste

10: Tastendeckel
10a: Benutzerseite
10b: Innenseite
10c: Bedienabschnitt
12: Druckkraft
14: Piezosensor
15: piezoelektrisches Element
16: Sensorleitungen
18: Trägerelement
20: Sensorgehäuse
22: optischer Sensor
23: optische Strahlung
24: Leiterplatte
26: Sensorschaltung
28: Verbindungsleitungen
30: Rahmen
31: Aussparung
32: Befestigungselement
34: Wölbung
36: Vergussmasse
40: Bedienblende
40a: Benutzerseite
40b: Innenseite
40c: Bedienabschnitt
42: Reflexionsfläche

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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.
Zitierte Patentliteratur

EP 2063533 B1 [0002]
DE 102014007036 B4 [0003]

Claims

Drucktaste, aufweisend: eine Abdeckung (10; 40) mit einer einem Benutzer zugewandten Benutzerseite (10a; 40a) und einer einem Benutzer abgewandten Innenseite (10b; 40b), wobei die Abdeckung (10; 40) einen Bedienabschnitt (10c; 40c) definiert und in diesem Bedienabschnitt (10c; 40c) durch eine Druckkraft (12) von der Benutzerseite (10a; 40a) her zumindest teilweise elastisch verformbar und/oder bewegbar ist; einen Piezosensor (14), der auf der Innenseite (10b; 40b) der Abdeckung (10; 40) derart angeordnet ist, dass eine Verformung oder Bewegung der Abdeckung (10; 40) im Bereich des Bedienabschnitts (10c; 40c) einen Druck auf den Piezosensor (14) ausübt; einen optischen Sensor (22), der der Innenseite (10b; 40b) der Abdeckung (10; 40) zugewandt angeordnet ist, wobei der optische Sensor (22) einen Sender (22a) zum Aussenden optischer Strahlung (23) in Richtung zur Abdeckung (10; 40) und einen Empfänger (22b) zum Empfangen optischer Strahlung (23), die von dem Sender (22a) ausgesendet und von einer zwischen der Abdeckung (10; 40) und dem optischen Sensor (22) angeordneten Reflexionsfläche (42) reflektiert wurde, aufweist; und eine Sensorschaltung (26), die mit dem Piezosensor (14) und dem optischen Sensor (22) verbunden ist und ausgestaltet ist, um aus Messsignalen des Piezosensors (14) eine Druckkraft (12) auf den Bedienabschnitt (10c; 40c) der Abdeckung (10; 40) zu erfassen und aus Messsignalen des optischen Sensors (22) eine Veränderung eines Abstands zwischen dem optischen Sensor (22) und dem Reflexionsfläche (42) und/oder eine Verformung des Piezosensors (14) zu erfassen.
Drucktaste nach Anspruch 1, bei welcher die Drucktaste ferner eine Leiterplatte (24) aufweist, auf der der optische Sensor (22) montiert ist.
Drucktaste nach Anspruch 2, bei welcher die Sensorschaltung (26) auf der Leiterplatte (24) montiert ist.
Drucktaste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher der Piezosensor (14) an der Innenseite (10b; 40b) der Abdeckung (10; 40) montiert oder eingeformt ist.
Drucktaste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Innenseite (10b; 40b) der Abdeckung (10; 40) die Reflexionsfläche bildet, insbesondere bildet der an der Innenseite (10b; 40b) der Abdeckung (10; 40) montierte Piezosensor (14) die Reflexionsfläche.
Drucktaste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Drucktaste ferner ein Trägerelement (18) aufweist, das zwischen der Abdeckung (10; 40) und dem optischen Sensor (22) angeordnet ist und das Trägerelement (18) die Innenseite (10b; 40b) der Abdeckung (10; 40) kontaktiert.
Drucktaste nach Anspruch 6, bei welcher der Piezosensor (14) an der der Abdeckung (10; 40) abgewandten Seite des Trägerelements (18) und/oder an der der Abdeckung (10; 40) zugewandten Seite des Trägerelements (18) montiert oder eingeformt ist.
Drucktaste nach einem der Ansprüche 6 oder 7, bei welcher die der Abdeckung (10; 40) abgewandten Seite des Trägerelements (18) die Reflexionsfläche bildet, insbesondere bildet der an der abgewandten Seite des Trägerelements (18) montierte Piezosensor (14) die Reflexionsfläche.
Drucktaste nach Anspruch 6, bei welcher die Abdeckung (10; 40) an ihrer Innenseite (10b; 40b) eine Wölbung (34) aufweist und/oder das Trägerelement (18) auf seiner der Abdeckung (10; 40) zugewandten Seite eine Wölbung aufweist, wobei das Trägerelement (18) in Richtung gegen die Abdeckung (10; 40) vorgespannt ist.
Drucktaste nach Anspruch 2 oder 3 und Anspruch 6, 7, 8 oder 9, bei welcher das Trägerelement (18) ein Bestandteil eines Sensorgehäuses (20) ist, das auf der Leiterplatte (24) montiert ist.
Drucktaste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher die Drucktaste ferner einen formstabilen Rahmen (30) aufweist, der auf der Innenseite (10b; 40b) der Abdeckung (10; 40) außerhalb des dem Bedienabschnitt (10c; 40c) der Abdeckung (10; 40) entsprechenden Bereichs angeordnet ist.
Drucktaste nach Anspruch 11, bei welcher der Rahmen (30) mit einer Befestigungsvorrichtung (31, 32) zum Befestigen der Leiterplatte (24) und/oder Vorspannen des Trägerelements (18) versehen ist.
Drucktaste nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Drucktaste eine eigenständige Drucktastenvorrichtung ist, wobei die Abdeckung (10) ein Tastendeckel ist, der einen einzelnen Bedienabschnitt (10c) definiert.
Drucktaste nach einem der Ansprüche 1 bis 12, bei welcher die Drucktaste Bestandteil einer Bedienvorrichtung ist, wobei die Abdeckung (40) durch eine Bedienblende der Bedienvorrichtung bereitgestellt wird, die einen oder mehrere Bedienabschnitte (40c) definiert.