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Die Erfindung betrifft eine mechanische Schaltvorrichtung, die in einer Glasplatte eingebettet ist. Hinter Glas angeordnete Schaltvorrichtungen sind prinzipiell aus dem Stand der Technik bekannt.
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So beschreibt beispielsweise
DE 202005018658 U1 eine elektrische Schaltvorrichtungen mit kapazitivem Näherungsschalter. Derartige kapazitive Näherungsschalter werden entweder durch nahes Vorbeibewegen beispielsweise der Hand eines Benutzers oder durch Antippen mit einem Finger aktiviert. Die aus dem Stand der Technik bekannten Schaltvorrichtungen besitzen häufig als abdeckendes Betätigungsfeld eine großflächige Glasplatte an deren Rückseite ein kapazitiver Näherungsschalter angeordnet ist, wobei auf der Vorderseite der Glasplatte eine Sensorfläche gebildet ist. Derartige Schaltervorrichtungen sind dann meist über ein Kabel mit dem kapazitiven Näherungsschalter und mit dem elektrischen Verbraucher elektrisch leitend verbunden.
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Allerdings weisen derartige Schalter einen erheblichen Nachteil auf: Um bedienbar zu sein, muss der Sensor immer mit Strom versorgt werden. Auf diese Weise ist es nicht möglich, einen Verbraucher vollständig auszuschalten, da zumindest ein gewisser Standby Betrieb weiterhin vorliegen muss, um die Steuerbarkeit/ Aktivierbarkeit des Gerätes über den Näherungsschalter zu gewährleisten.
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Es kann aber bei einigen technischen Geräten zwingend erforderlich sein, dass diese vollständig abschaltbar sind, sodass kein Stromverbrauch vorliegt. Wenn dies der Fall ist, so kommt nur ein mechanischer Schalter in Frage. Die aus dem Stand der Technik bekannten mechanischen Schalter sind aber nicht mit einer Glasoberfläche kombinierbar. Zumindest nicht so, wie bei Sensorschaltern, die hinter einer durchgehenden Glasplatte sitzen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Nachteile, die sich aus dem Stand der Technik ergeben, zu beseitigen. Dementsprechend soll ein permanenter Stromverbrauch verhindert werden und zugleich eine designtechnisch gewünschte Glas-Bedienoberfläche ermöglicht werden.
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Diese Aufgabe wird mit einer Schaltvorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche stellen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung dar.
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Erfindungsgemäß verfügt die hier vorgestellte eingebettete Schaltvorrichtung über eine Glasplatte, welche z.B. Teil eines Gehäuses eines elektrischen Verbrauchers sein kann.
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Die Glasplatte verfügt dabei erfindungsgemäß auf ihrer Vorderseite über eine Aussparung, in welcher eine mechanische Schaltvorrichtung eingebettet ist. Die Aussparung kann dabei prinzipiell rund, rechteckig, oval oder jede andere Form aufweisen, besitzt aber einen Boden, welcher parallel bzw. zumindest weitgehend parallel zur vorderseitigen Oberfläche der Glasplatte verläuft. Parallel ist im Zusammenhang mit der Erfindung breit auszulegen; so gilt im Sinne der Erfindung der Boden der Aussparung auch dann als parallel zur vorderseitigen Oberfläche der Glasplatte, wenn er nicht eben ist und beispielsweise Rillen oder Vertiefungen aufweist. Er gilt dann als parallel, wenn die Oberseite einer auf den Boden aufgelegten Folie, eines Folienpakets bzw. eines flachen Körpers parallel zur vorderseitigen Oberfläche der Glasscheibe ausgerichtet ist. Der Boden ist auch dann als parallel im Sinne der Erfindung zu der vorderseitigen Oberfläche der Glasplatte anzusehen, wenn bei Herstellung der Aussparung zunächst ein abfallender Boden erzeugt wurde, dieser aber durch einen beispielsweise keilförmigen Einsatz nivelliert wurde.
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Die Aussparung ist gemäß einer Ausführungsform mittels eines Lasers in die Glasplatte eingearbeitet und weist bevorzugt Fertigungstoleranzen von 50µm auf. Vorzugsweise wird die Aussparung mittels eines 532nm Lasers eingebracht.
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Hieraus resultiert eine besonders gute Verarbeitbarkeit und Genauigkeit. Dies ist notwendig, um einen geringen Spalt zwischen Dekorfolie und Glasplatte zu gewährleisten.
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Erfindungsgemäß ist in der Aussparung eine mechanische Schaltvorrichtung angeordnet.
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Die Rückseite der Glasplatte verfügt dabei über einen Zugang zur vorderseitigen Aussparung. Hierüber kann die in der Aussparung angeordnete Schaltverrichtung elektrisch leitend z.B. mit einem Verbraucher angebunden/ verkabelt sein.
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Die Schaltvorrichtung selbst umfasst wenigstens ein Kontaktierungselement, ein Schaltelement und eine Dekorfolie, wobei die Oberfläche der Dekorfolie mit der Oberfläche der Glasplatte abschließt.
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Durch die Erfindung wird ein in Glas eingebetteter mechanischer Schalter vorgestellt, welcher keinen Standby Modus verlangt, um aktivierbar zu sein und zudem den Eindruck einer durchgängigen vorderseitigen Glasplatte vermittelt.
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Um diesen Effekt noch zu verstärken, besitzt die Dekorfolie nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung einen auf die Glasplatte abgestimmten Reflexionsgrad bzw. Lichtreflexionsgrad im Bereich von 380 nm bis 780 nm. Als Lichtreflexionsgrad bezeichnet man jenen prozentualen Anteil der Sonnenstrahlung im Bereich des sichtbaren Lichtes (380 - 780 nm), der nach außen reflektiert wird. Hierdurch ist das optische Erscheinungsbild der Glasoberfläche ähnlich bis identisch zu dem Erscheinungsbild der Dekoroberfläche.
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Weiter bevorzugt ist zudem oder alternativ der Lichttransmissionsgrad der Dekorfolie an den Lichttransmissionsgrad der Glasscheibe angepasst. Der Lichttransmissionsgrad einer Verglasung bezeichnet den prozentualen Anteil der Sonnenstrahlung im Bereich des sichtbaren Lichtes (380 - 780 nm), der von außen nach innen übertragen wird.
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Weiter bevorzugt ist zudem oder alternativ der Lichtabsorptionsgrad der Dekorfolie an den Lichtabsorptionsgrad der Glasplatte angepasst. Unter dem Lichtabsorptionsgrad versteht man den Anteil der Sonnenstrahlung im sichtbaren Bereich (380 - 780 nm), der von der Verglasung absorbiert wird. Bevorzugt ist auch das Spektrum der Reflexion, und/oder Transmission und/oder Absorption bezogen auf die Wellenlängen des sichtbaren Lichtes der Dekorfolie, an die Werte für die Glasscheibe angepasst.
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Weiter bevorzugt ist die Dekorfolie glänzend. Wenn das Glasmaterial eine matte Oberfläche aufweist, ist auch bevorzugt die Dekorfolie matt ausgebildet.
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Wenn die Glasplatte eine Farbe aufweist, so ist bevorzugt auch die Farbgebung der Dekorfolie auf die Glasplatte abgestimmt.
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Ist die Glasplatte bedruckt, so ist bevorzugt auch die Dekorfolie entsprechend bedruckt. Insgesamt kann man die vorangehenden Merkmale dadurch zusammenfassen, dass die optischen Eigenschaften der Dekorfolie auf die optischen Eigenschaften der Glasplatte abgestimmt sind.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist am Rand der Dekorfolie - also nahe am Übergang zur Glasplatte - eine aufgedruckte Markierung, z.B. ein Kreis oder dergleichen vorgesehen, um den Spalt zwischen Glasscheibe und Dekorfolie zu kaschieren. Um den technischen Effekt des Kaschierens zu verstärken, hebt sich die Markierung auch farblich (z.B. durch größere Helligkeit/ Kontrast/ Signalfarbe) von der Glasplatte ab.
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Nach einer bevorzugten Ausführung der Erfindung besitzt die Dekorfolie eine Prägung, die ein haptisches Feedback für die Positionsfindung der Taste ermöglicht.
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Unterhalb der Dekorfolie ist erfindungsgemäß einem Schaltelement angeordnet, welches beim Schaltvorgang ein Kontaktierungselement berührt.
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Als Kontaktierungselement ist besonders bevorzugt eine Switchfolie oder eine Leiterplatte vorgesehen, aber auch andere Ausgestaltungen des Kontaktierungselementes, wie z.B. FFC (flat flexible cable), FPC (flat printed circuit), leitfähig beschichtete Kunststoffplatte, Platten mit Draht o.ä. sind Teil der vorliegenden Erfindung.
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Wenn das Kontaktierungselement eine Switchfolie ist, so ist bevorzugt das „Tail“ der Switchfolie durch den rückseitigen Zugang zur Aussparung geführt, in dem die Switchfolie angeordnet ist. Das „Tail“ der Switchfolie stellt eine elektrische Anbindung dar, welche mit dem zu steuernden elektrischen Gerät verbunden werden kann. Im Falle einer Leiterplatte oder im Falle anderer Kontaktierungselemente kommen analog andere elektrische Anbindungen zum Einsatz.
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Das Schaltelement ist bevorzugt über dem Kontaktierungselement angeordnet. Dabei kann das Schaltelement durch verschiedene Elemente geformt sein. Nach der besonders bevorzugten Variante wird das Schaltelement durch eine Schnappscheibe gebildet, welche auf dem Kontaktierungselement, bevorzugt auf der Switchfolie aufsitzt. Als Schaltelement kann nach einer anderen Variante aber auch ein flacher Schalter dienen und nach noch einer weiteren Ausführung kann das Schaltelement auch durch eine leitfähige Bedruckung auf der Rückseite der Dekorfolie ausgebildet sein. Bevorzugt sind aber Varianten des Schaltelementes, welche bei dem Schaltvorgang ein haptisches Feedback an den Bediener senden, wie dies z.B. durch die erwähnte Schnappscheibe oder durch einen fachen Schalter erfolgt.
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Zwischen Kontaktierungselement und der Dekorfolie ist bevorzugt ein oder mehrere Abstandshalter - so genannte Spacer vorgesehen. Insbesondere bei der Verwendung einer Schnappscheibe ist zudem bevorzugt eine Haltefolie vorgesehen, welche die Schnappscheibe in ihrer Position hält. Der optimale Aufbau in der Aussparung ergibt sich durch eine Switchfolie oder Leiterplatte, eine auf ihr aufsitzenden Schnappscheibe, welche von einem der Schnappscheibenkontur angepassten Spacerdome umgeben ist, auf welchem wiederum bevorzugt eine ringförmige Haltefolie aufsitzt, deren innerer Durchmesser kleiner als der innere Durchmesser des Spacerdomes ist und die Schnappscheibe dadurch in Position hält. Auf der bevorzugt ringförmigen Haltefolie ist dann bevorzugt eine Spacer Front - ein ringförmiger Abstandshalter - angeordnet. Auf diesem sitzt dann die erwähnte Dekorfolie auf, welche mit der Oberseite der Glasplatte abschließt. Abschließen bedeutet im Sinne der Erfindung, dass im Übergangsbereich zwischen Dekorfolie und Glasplatte die Oberfläche der Dekorfolie und der Glasplatte - im Querschnitt betrachtet - auf einer Ebene liegen und höchstens 100µm bevorzugt weniger als 50µm zueinander in der Höhe versetzt sind. Bevorzugt sind die Leiterplatte bzw. die Switchfolie, und die Dekorfolie direkt oder über einen oder mehrere Spacer und ggf. über eine Haltefolie oder weitere Folien miteinander verklebt, verschmolzen oder anderweitig verbunden. Hierdurch entsteht ein verklebtes Folienpaket.
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Gemäß einer anderen Ausführungsvariante der Erfindung kann der Abstandshalter - bei Verwendung eines flachen Schalters oder eines Kurzhubtasters als Schaltelement - als eine monolithische Schicht mit einem an dieses Schaltelement angepassten Ausschnitt ausgebildet sein.
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Nach einer Ausführung ist die Dekorfolie und bevorzugt auch das Kontaktierungselement und weiter bevorzugt auch die Abstandshalter seitlich so zugeschnitten, dass sie mit der seitlichen Wandung der Aussparung der Glasplatte eine Press- oder Übergangspassung bilden, um den Übergang zwischen Glas und Dekorfolie optisch zu kaschieren.
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Durch eine dementsprechend geringe Spaltbreite zwischen Glas und der Dekorfolie wird die Glasplatte als durchgehend wahrgenommen und der Eintritt von Flüssigkeit wird vermindert.
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Jedoch kann selbst in den Spalt eindringende Feuchtigkeit den elektrischen Komponenten nichts anhaben: Da durch eine Verbindung/ Verklebung der Dekorfolie direkt mit dem Kontaktierungselement oder indirekt über Abstandshalter und ggf. Haltefolie, die Flüssigkeit nicht in das Innere des Schaltelementes eindringen kann. Das Kontaktierungselement ist dabei bevorzugt auch mit dem Boden der Aussparung verklebt, sodass möglicherweise in den Spalt eindringende Feuchtigkeit nicht bis zu dem mit der Aussparung verbundenen Zugang für die elektrische Anbindung des Kontaktierungselementes vordringen kann. Durch die Verklebung wird somit verhindert, dass Feuchtigkeit über den Zugang mit einer zu steuernden Elektronik in Berührung kommt.
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Da die Luft, welche sich unterhalb des Schaltelements (im Schaltelement-Raum) befindet, aufgrund der Verklebung nicht seitlich entweichen kann, ist nach einer bevorzugten Ausführung ein zur Rückseite der Glasplatte führender Entlüftungskanal vorgesehen, über den die komprimierte Luft bei Betätigung des Schalters zur Rückseite der Glasplatte abgeführt wird. Als Entlüftungskanal kann auch der Zugang für die elektrische Anbindung des Kontaktierungselementes ausgebildet sein.
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Figurenliste
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Besonders bevorzugte Ausführungsformen werden nun anhand von Zeichnungen erläutert. Dabei zeigen:
- 1 eine bevorzugte Ausführung der Erfindung mit Schnappscheibe,
- 2 einen Detailansicht des Übergangs zwischen Glasplatte und Dekorfolie,
- 3 eine zweite Ausführung der Erfindung ohne Schnappscheibe.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Glasplatte
- 2
- Dekorfolie
- 3
- Kontaktierungselement
- 4
- Schaltelement
- 5
- Kleber
- 6
- Zugang
- 7
- Elektrische Anbindung
- 8
- Spacer Dome
- 9
- Haltefolie
- 10
- Front Spacer
- 11
- Abstandshalter zur Fixierung des Schaltelementes
- 12
- Schaltelement-Raum
- 13
- Entlüftungskanal
- 14
- Aussparung (Tiefe)
- 15
- Boden der Aussparung
- 16
- Spalt
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1 ist eine Querschnittsdarstellung der erfindungsgemäßen, in Glas eingebetteten, mechanischen Schaltvorrichtung. Die Glasplatte 1 kann dabei beispielsweise Teil eines Gehäuses eines elektrischen Verbrauchers sein, welcher Bedienelemente und ggf. auch eine Anzeigevorrichtung umfasst.
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In der Glasplatte 1 ist eine Aussparung 14 mittels Laser in einer Tiefe von bevorzugt 700-900 µm, besonders bevorzugt 810 µm eingearbeitet. Die Aussparung besitzt einen Boden 15, der parallel zur der Oberseite 1 a der Glasplatte 1 angeordnet ist. In der Aussparung 14 befindet sich eine Schaltvorrichtung, die über ein Kontaktierungselement 3, ein Schaltelement 4 und eine Dekorscheibe 2 verfügt. Nach der hier dargestellten Ausführung ist das Kontaktierungselement 3 als eine Switchfolie und das Schaltelement 4 als eine Schnappscheibe ausgebildet.
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Die Switchfolie 3, bevorzugt zwischen 120 und 130 µm stark, und weiter bevorzugt 125 µm stark, ist dabei mit Hilfe eines Klebers 5, bevorzugt zwischen 120 und 140 µm stark und weiter bevorzugt 130 µm stark, auf dem Boden 15 der Aussparung 14 fixiert. Über einen Zugang 6 ist der Tail der Switchfolie als elektrische Anbindung 7 mit einem hier nicht dargestellten zu steuerndem elektrischem Verbraucher verbunden.
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Auf der Switchfolie 3 sitzt die Schnappscheibe 4 auf, die bei Betätigung ein haptisches Feedback gibt. Die Schnappscheibe wird in seitlicher Richtung durch einen Spacer Dome 8 mit einer Höhe von bevorzugt zwischen 120 und 130 µm, und weiter bevorzugt 125 µm fixiert und in vertikaler Richtung durch eine Haltefolie 9 mit einer Höhe von bevorzugt zwischen 90 und 110 µm, und weiter bevorzugt 100 µm fixiert. Auf der Haltefolie 9 sitzt ein ringförmiger Front Spacer 10 mit einer Höhe von bevorzugt 140 bis 160 µm und weiter bevorzugt 150 µm auf, auf welchem letztendlich die Dekorfolie 2 mit einer Höhe von bevorzugt zwischen 120 bis 140 µm, weiter bevorzugt 130 µm aufgebracht ist.
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In dieser Ausführung (auch für alle anderen Ausführungen verwendbar) weist die Dekorfolie eine Prägung auf. Diese gibt ein haptisches Feedback für die Position der Schaltvorrichtung.
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Die beiden Spacer 8, 10 und die dazwischen liegende Haltefolie 9 können zusammen auch „Fixierung 11 der Schnappscheibe“ benannt werden. Da die einzelnen Bestandteile der Fixierung 11 untereinander, sowie mit der darüber liegenden Dekorfolie und der darunter liegenden Switchfolie 3 verklebt sind, kann beim Herunterdrücken der Schnappscheibe 4 die Luft aus dem unter der Schnappscheibe 4 angeordneten Schaltelement-Raum 12 nicht seitlich entweichen. Deshalb ist in der Switchfolie ein Entlüftungskanal 13 vorgesehen, der durch den Kleber in den Zugang 6 zur Rückseite der Glasplatte 1b mündet. Über diesen kann die Luft dann entweichen.
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2 zeigt einen Detailausschnitt der Ausführungsform nach 1. Hierin ist zu sehen, dass zwischen der seitlichen Wandung der Aussparung 1 und der Dekorfolie 2 sowie den weiteren Folien/ Spacern 3, 8, 9, 10 ein kleiner Spalt 16 angeordnet ist. Dieser Spalt kann aber durch Anpassung der Konturschnitte der Folien verkleinert werden, dass eine Presspassung oder Übergangspassung vorliegt.
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3 zeigt eine weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Hierbei ist das Schaltelement 4 durch eine elektrisch leitfähige Schicht/ Druckschicht 4 gegeben, Diese ist mittels eines ringförmigen Spacers 8 von dem Kontaktierungselement 3 beabstandet. Ansonsten entspricht der Aufbau dieser Ausführungsform der Ausführung nach 1.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 202005018658 U1 [0002]
