JP2010267616A - 電気機器用の制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気機器用の制御装置を提供する。
【解決手段】 電気機器用の制御装置は回転ノブの形態の制御ユニットを備え、この制御ユニットは、移動可能および／または取り外し可能に、電気機器のパネルまたは支持面に回転するように取り付けられる。制御ユニットの頂部には、切換手段としての複数の容量性タッチセンシティブスイッチと、少なくとも１つのディスプレイとが設けられる。頂部は、タッチセンシティブスイッチおよびディスプレイの領域において実質的に光透過性であり、鉱物ガラスのカバーディスクからなることが可能である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電気機器または制御装置のパネルまたは支持面に移動可能および／または取り外し可能に取り付けられる回転ノブまたはスライドノブの形態の制御ユニットを有する電気機器用の制御装置に関する。この場合、その制御装置は回転および／またはスライドさせることが可能である。

このような制御装置は特許文献１から知られている。回転ノブの形態の制御ユニットはその頂部に容量性タッチセンシティブスイッチを備える。

米国特許第７，６４２，６７３号明細書 米国特許第５，９１７，１６５号明細書 米国特許第５，９７３，４１７号明細書 米国特許第６，８３８，７８５号明細書 独国特許出願公開第１０２００６０２６１８７Ａ１号明細書

本発明の課題は、従来技術の課題および欠点を回避することが可能であり、特に、より広範囲の制御機能が可能になる上記制御装置を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の特徴を有する制御装置によって解決される。本発明の有利かつ好ましい形態は、別の請求項に記載の主題であり、以下により詳細に説明される。請求項の用語は、明確な参照によって説明の内容に援用される。

少なくとも１つのタッチセンシティブスイッチは切換手段として制御ユニットの頂部に設けられ、このタッチセンシティブスイッチは、有利には、容量性タッチセンシティブスイッチの形態をとる。まさに、このようなスイッチは、原則として、特許文献１から、さらには、特許文献２および特許文献３から知られている。

本発明によれば、少なくともタッチセンシティブスイッチの領域において、頂部は光透過性頂部および／または非導電性頂部を備える。したがって、以下において、容量性タッチセンシティブスイッチおよび照明ディスプレイの両方を提供することが可能である。

頂部は、特に有利には、少なくともタッチセンシティブスイッチの領域において、鉱物ガラスからなる透明カバー等またはディスクを備える。したがって、このことは、タッチセンシティブスイッチが、有利には、このような鉱物ガラスカバーまたはそれに対応するディスクの裏面に設けられることを意味する。

本発明の目的のために、鉱物ガラスのこのようなカバーまたはディスクが、同様のカバーのために使用される他のプラスチック材料よりも重要な利点を有することが証明された。これにより、ガラスが、引っかき抵抗性を有し、清掃が容易になるだけでなく、特に、制御ユニットで容量性タッチセンシティブスイッチを使用する際に、プラスチックと比較して著しく高いガラスの誘電率が、重要な利点ももたらすことになる。このようにして、使用者が指を当てたときに、著しく高い「作動静電容量」を実現することが可能であり、このことは、著しく大きな信号振幅による制御動作の評価を著しく向上させる。種々のガラスは、さらに優れた引っかき抵抗性および長い耐用年数のために、特に、硬化表面を有するガラス、あるいは硬化ガラスであることができる。鉱物ガラスは、その誘電率ができるだけ高くなるように選択されるべきである。

本発明の有利な形態では、鉱物ガラスの単一のディスクまたはカバーは制御ユニットの頂部に設けられる。例えば、ディスクまたはカバーは、頂部の大部分、有利には半分以上を覆うことが可能である。さらに特に有利には、ディスクは７０％以上を覆う。ディスクは、異なる領域において光透過性および不透明であってもよく、光の透過は、以下により詳細に説明するディスプレイの領域では望ましいが、タッチセンシティブスイッチの領域では回避されることがより好ましい。ガラスは透明であっても、着色されていてもよい。装飾層、ラベル等は、裏面にも、頂部にも、例えば、タッチセンシティブスイッチを貼り付けるための頂部にも設けることが可能である。

有利には、本発明の一形態では、頂部または鉱物ガラスディスクは、制御ユニットの頂部の大部分を覆い、周辺エンクロージャまで延びることが可能である。さらに、ディスクは特に有利には平坦な構造である。制御ユニットが、厚いディスクまたは太いノブの形態をとるように、周辺エンクロージャは、有利には、単一の構成要素、特に包囲リングであり得る。周辺エンクロージャ用の材料として、金属、特に、アルミニウムまたはステンレス鋼を使用することが可能である。頂部を周辺エンクロージャに直接接着接合してもよい。

本発明の別形態では、少なくとも１つのディスプレイ、特に照明ディスプレイは制御ユニットの頂部に設けられる。本発明の有利な形態では、鉱物ガラスのディスクまたはカバーは、特に有利には、頂部をほぼ覆う一般的なカバーまたはディスクとして、上記ディスプレイの領域に設けることも可能である。

容量性タッチセンシティブスイッチにはセンサ素子が設けられ、これらのセンサ素子は、本発明の有利な形態において、導電性表面として鉱物ガラスのディスクまたはカバーの裏面に設けられる。特に有利には、それらのセンサ素子は、ディスクまたはカバーの裏面に取り外し不能に取り付けられ、特に、コーティングとして接着接合されるかまたは付与される。これらのセンサ素子は、導電性接続部によって制御ユニットのベースカバー、特にベースプレートの表面に接続される。これらの表面は、制御ユニットの頂部に設けられ、有利には、電気機器または制御装置のパネルまたは支持面にほぼ平行に延びる。本発明の可能な一形態では、ベースカバーは、例えば、上記周辺エンクロージャに堅固に接続または接着接合されるディスクであることも可能である。

このような導電性接続部は、半田付けされるかまたは取り付けられるワイヤ等であり得る。代わりに、それらの導電性接続部は固体、例えば、弾性金属バネまたは導電性プラスチック部材であってもよい。

本発明の別の有利な形態では、容量性タッチセンシティブスイッチのセンサ素子用の制御ユニットに、弾性の導電性センサ素子体を設けることが可能であり、これらのセンサ素子体は、鉱物ガラスのディスクまたはカバーの裏面に付与され、特にそれに押圧される。さらに、それらのセンサ素子体は、有利には、上記ベースカバーの頂部に当接し、特に、その間で締め付けられることも可能である。これにより、発生された圧縮応力は、それらのセンサ素子体の位置を決定し、特に、特許文献２によれば、このようなセンサ素子体が頂部に正確に規定されて付与され、ここで、このセンサ素子体が、ガラスの裏面に、容量性センサ素子またはその表面を形成する。このようなセンサ素子体は、特許文献２に示されているように、導電性プラスチックからなり得る。それらのセンサ素子体は、容量性センサ素子面に加えて、ベースカバーと上記パネルまたは支持面とを介して信号を容量的に伝送するために、作動手段および評価手段に接続される対応する別の容量性センサ素子と共に、上記表面をベースカバーに形成し得る。導電性プラスチックのセンサ素子体の代わりに、このようなセンサ素子体は、弾性または弾力性を有し、金属から製造することが可能であり、例えば、さらに、底部および頂部で比較的大きな表面を有し、それらの間にバネ構造を有する。

周辺エンクロージャは少なくとも部分的に光透過性であり、このため、特に複数の材料からなり得る。有利には、周辺エンクロージャは、実質的に、金属リングと、窓の形態で周辺エンクロージャに挿入される光透過性プラスチックインサートとからなることが可能である。さらに、光が周辺エンクロージャから出射するかまたはそこで照射するように、光透過性インサートにおいて、光透過性ベースを介して照射された前記光を横に偏向するために、光透過性インサートが光導波路の形態で制御ユニットの内部におよび底部に延び得る。このため、光源、好ましくは、光を上方方向に出射するＬＥＤを、電気機器のパネルまたは支持面の下部に設けることが可能である。同様に、下方から結合された光は頂部から出射することも可能であり、この場合、制御ユニットの底部から頂部に延び得る光導波路を有利にはその光に使用することも可能である。もちろん、縁部および／または頂部の光透過窓における下方から外側方向への照明の照射によって、制御ユニット全体を内部から照明することも可能である。

さらに、本発明の別の発展形態では、回転運動またはスライド運動を検出するように構成される加速度センサを制御ユニットに設け得る。このようにして、例えば周辺エンクロージャへの接触により回転運動またはスライド運動を検出する容量性センサに加えてまたはその代わりに、このような運動を検出して評価することが可能である。

特許文献４に記載されているように、ノブは能動電子を有し得る。このようにして、静電容量を変化させるための評価電子装置を制御ユニット自体に収容することも可能である。さらに、ノブの能動電子は増幅器を有することが可能であり、この増幅器は、静電容量の変化の評価が絶対にノブで行われる必要がないように、静電容量の変化の信号を電気的に増加させる。エネルギーを支持面の下方から誘導的に電子装置に供給することが可能である。

これらおよび別の特徴は、請求項からだけでなく、説明および図面からも明らかになり、個々の特徴は、本発明の実施形態のサブコンビネーションの形態においておよび他の分野において、それぞれ単独でまたは複数の組み合わせで実現され、本明細書で保護が請求される有利でそれ自体保護可能な実施形態を表すことが可能である。本出願が個々の区分および副題に細分されても、以下になされる説明の一般的な適用性が制限されない。

本発明の例示的な実施形態を図面に概略的に示し、以下により詳細に説明する。

回転ノブの形態の制御ユニットを有する本発明による制御装置の構成の断面図である。 図１の制御ユニットの平面図である。 図１と同様の本発明による制御装置の代替構成の断面図である。

本発明による制御装置１１は、図１では横断面図で示されており、図２では平面図で示されている。制御装置１１は、例えば、電気機器を制御するためにそれに直接設けることが可能であり、このため、制御装置１１は、特許文献１に対応する回転ノブの形態をとる制御ユニット１３を備える。制御ユニット１３は、例えば電気ホブのガラスセラミックホブである支持面１６に載置される。構造的に、制御ユニット１３は、特に幅広のリングの形態をとりかつ金属またはステンレス鋼からなり得る包囲周辺エンクロージャ１８を備える。有利にはプラスチックからなるベースプレート２０は、周辺エンクロージャ１８の底部に設置される。周辺エンクロージャ１８は頂部にカバーディスク２２を備え、このカバーディスクは、好ましくは、鉱物ガラスの平坦なガラスディスクの形態をとるが、プラスチックからなってもよい。一般的に、制御ユニット１３全体が防水構造であることが可能であり、選択的に、横方向シール、または接着接合されたジョイントによって、防水性が提供される。

カバーディスク２２は、以下により詳細に説明するように指２５を置くことが可能である頂部２３と、底部２４とを備える。底部２４には、特に導電性コーティング、またはそれらに取り付けられた薄い金属板の形態の２つのセンサ素子２６ａと２６ｂが設けられる。これらのセンサ素子２６ａと２６ｂは容量性タッチセンシティブスイッチとして動作する。それらのセンサ素子は、特許文献５または特許文献２に記載されている動作の原理に従って動作することが可能であり、この場合、この点について、上記明細書の内容が、明確な参照により本発明の説明の内容に援用される。

支持面１６の下方で信号をコントローラ（図示せず）に結合するために、電気接続部２８ａと２８ｃが、センサ素子２６ａと２６ｂからも、金属製の、したがって導電性の周辺エンクロージャ１８からも設けられ、電気接続部２８ａと２８ｃはベースプレート２０の上部透過面３０ａ〜３０ｃに延びる。この場合、電気接続部２８は、半田付けされるかまたは導電的に貼り付けられたワイヤ、金属バネ等の形態をとり得る。電気接続部の別の可能な実施形態は、導電性で弾性の可変容量プラスチック体３１であり、このプラスチック体は、センサ素子２６ｂと上部透過面３０ｂとの間で締め付けられ、したがって、センサ素子２６ｂおよび上部透過面３０ｂに導電接続される。その延長として、この場合、プラスチック体３１に対する上部センサ素子２６および／または上部透過面３０なしに、そのことを行うことも可能であるが、その理由は、プラスチック体３１のそれぞれ隣接する端面が、特許文献２によれば、同様に作用する表面として機能し得るからである。

支持面１６の裏面に、正確には上部透過面３０の反対側に、下部透過面３２ａ〜３２ｃが設けられる。これらの下部透過面３２は、それ自体知られている方法で、制御装置１１用のまたは全電気機器用の作動手段および／または評価手段あるいはコントローラに接続される（特に、特許文献１を参照されたい）。下部透過面３２において、信号を印加した後、指２５がセンサ素子２６ａまたは２６ｂの上方のカバーディスク２２の頂部２３に置かれているかどうか、あるいは例えば制御ユニット１３を回転または移動させるように、周辺エンクロージャ１８に接触したかどうかを検出することが可能である。

回転運動を評価または決定するための、支持面１６の裏側にある電気機器の評価電子装置は、下部透過面３２ｃの形態の複数の容量性センサを有し、これらの容量性センサは、円形経路に配置され（特に、特許文献１を同様に参照されたい）、さらには、円形経路の下に配置され、回転時には、上部透過面３０ｃがその円形経路を覆うかまたはその上を移動する。ノブを回転させることにより、下部透過面３２ｃがどのように覆われたかに従って、静電容量が下部透過面３２ｃで変化するが、その理由は、回転させるための周辺エンクロージャ１８と、上部透過面３０ｃへの電気接続部２８ｃとに接触することによって、容量結合が支持面１６の下で行われるからである。信号の変化は回転運動として解釈される。例えば、ヒートセットの増加または減少が一方の回転方向に割り当てられる。ノブが解放された場合、入力が終了する。周辺エンクロージャは、別々の金属部によって設けられていようと、薄い金属コーティングまたは一般的に導電性のコーティングによって設けられていようと、まさに上部領域において、例えば、頂部への移行部を構成する縁部において導電性であることも可能である。

図１は、容量性タッチセンシティブセンサ用のカバーディスク２２の材料としてガラスまたは鉱物ガラスを選択することにより、ガラスの誘電率が高くなるという重要な利点がもたらされ、このようにして、容易に検出可能かつ識別可能な大きな信号振幅が得られることを示している。

さらに、図２で見ることができる照明シンボル３５を形成する有利には７つの部分のディスプレイの形態の照明ディスプレイ３４が、制御ユニット１３の内部に設けられる。したがって、少なくともこの領域において、カバーディスク２２は、このように、実質的にまたはできるだけ完全に光透過性であるべきであり、その結果、照明シンボル３５を容易にはっきりと見ることができる。カバーディスク２２の、特にセンサ素子２６の位置の残りの部分は、有利な視覚効果を得るために光透過性であってはならない。

エネルギーを、例えば支持面１６の下から誘導的に照明ディスプレイ３４に供給することが可能である（このことについて、例えば特許文献４を参照されたい）。そのため、誘導コイルをプリント回路基板に適用することが可能であり、このプリント回路基板は、ベースプレート２０の頂部に配置され、例えば上部透過面３０に当接する。上記のように、エネルギーを制御ユニットの電子装置に供給するために、誘導コイルを使用することも可能である。

代わりに、光導波路等により、下方からベースプレート２０を介して制御ユニット１３に光を照射し、次にそれに応じて、光を頂部から導出してもよく、その場合、７つの部分のディスプレイは存在せず、その代わりに、通常の照明ディスプレイのみが存在する。図３について説明する。ここで、支持面１６およびベースプレート２０は、それらの領域全体にわたってまたは少なくとも所々で、適切に光透過性である必要がある。

センサ素子２６ａと２６ｂの上部のカバーディスク２２の頂部２３には、印刷素子３６ａと３６ｂが設けられる。これらの印刷素子は、使用者に対して表示を明確にするように意図され、ここで、対応する機能に対して指２５を置く必要がある。さらに、印刷素子３６は絵文字またはシンボルの形態をとることが可能であり、このことから、例えばプラス記号またはマイナス記号等のそれらの印刷素子の機能が明らかとなる。

本発明の別の発展形態では、照明ディスプレイ３４または照明シンボルを設けるだけでなく、制御ユニット１３のカバーディスク２２のより大きな領域を照明することも可能である。したがって、例えば、あるいは別のＬＥＤによっても、印刷素子３６またはそれに対応するシンボルを照明することも可能である。

図３は、図１に示した電気的および機能的な内部構成要素が同様に存在しているが、分かりやすくするために図示していない、僅かに変更された制御ユニット１１３を有する制御装置１１１の断面図である。しかし、本図の内部に示した部分は、具体的かつ一般的に図１に示した部分と共に、非常に容易に示すこともできる。さらに、制御ユニット１１３は照明用の種々のオプションを備える。このため、周辺エンクロージャ１１８は、複数の開口部１３８、例えば左側に開口部１３８ａ、右側に開口部１３８ｂを備える。左側の開口部１３８ａには光透過性プラスチック窓１３９ａが挿入され、このプラスチック窓の後方には、湾曲した光導波路１４０ａが配置される。光導波路１４０ａはベースプレート１２０の開口部１４２ａの光透過性プラスチック窓１４３ａに配置される。このようにして、下方から光導波路素子１４５ａとＬＥＤ１４７ａとを介して照射された光は、プラスチック窓１３９ａからの横方向の照明を行う。選択的に可能であり、したがって破線で示しているブランチ１４０ａ’は、カバーディスク１２２の裏面に延び、そこからまたはそれを介して照明を行う。ＬＥＤ１４７ａは、いくつかの回転位置においてのみまたは１つの回転位置において、光導波路１４０ａ内を照射し得るように配置される。このようにして、特定の位置を示すことが可能である。さらに、頂部１２２に向かって通じる光導波路は、横へのブランチを有しない独立した構造であってもよい。このような別の偏心光導波路を設けることが可能であり、ここで、これらの偏心光導波路は、ＬＥＤ１４７ａを一掃するかまたはそこに存在している場合に全てを照射する。

右側には、開口部１３８ｂに直接載置され、同様に、ベースプレート１２０の開口部１４２ｂにも載置される光導波路１４０ｂが示されている。このようにして、下方から光導波路素子１４５ｂとＬＥＤ１４７ｂとを介して照射された光は、光導波路１４０ｂの周辺エンクロージャ１１８からの横方向の照明を行う。したがって、この場合には、別々のプラスチック窓が不要になる。さらに、光導波路１４０ｂが、回転角度に関係なく周辺エンクロージャ１１８から光を出射するように、ＬＥＤ１４７ｂが回転軸線に合わせられる。

その延長として、より大きなまたはより小さな数のＬＥＤまたは他の光源を設けることも可能であることは言うまでもない。

１１ 制御装置
１３ 制御ユニット
１６ 支持面
１８ 包囲周辺エンクロージャ
２０ ベースプレート
２２ カバーディスク
２３ 頂部
２４ 底部
２５ 指
２６ 上部センサ素子
２６ａ センサ素子
２６ｂ センサ素子
２８ 電気接続部
２８ａ 電気接続部
２８ｃ 電気接続部
３０ 上部透過面
３０ａ 上部透過面
３０ｂ 上部透過面
３０ｃ 上部透過面
３１ 導電性で弾性の可変容量プラスチック体
３２ 下部透過面
３２ａ 下部透過面
３２ｂ 下部透過面
３２ｃ 下部透過面
３４ 照明ディスプレイ
３５ 照明シンボル
３６ 印刷素子
３６ａ 印刷素子
３６ｂ 印刷素子
１１１ 制御装置
１１３ 制御ユニット
１１８ 周辺エンクロージャ
１２０ ベースプレート
１２２ カバーディスク
１２２ 頂部
１３８ 複数の開口部
１３８ａ 左側の開口部
１３８ｂ 右側の開口部
１３９ａ 光透過性プラスチック窓
１４０ａ 光導波路
１４０ａ’ ブランチ
１４０ｂ 光導波路
１４２ａ 開口部
１４２ｂ 開口部
１４３ａ 光透過性プラスチック窓
１４５ａ 光導波路素子
１４５ｂ 光導波路素子
１４７ａ ＬＥＤ
１４７ｂ ＬＥＤ

Claims (13)

1. 回転ノブまたはスライドノブの形態の制御ユニットを有する電気機器用の制御装置であって、前記制御ユニットが、電気機器のパネルまたは表面の独立した組立体として、取り外し可能または移動可能におよび回転可能またはスライド可能に取り付けられ、少なくとも１つのタッチセンシティブスイッチが切換手段として前記制御ユニットの頂部に設けられ、前記頂部が、少なくとも前記タッチセンシティブスイッチの領域において、光透過性頂部または非導電性頂部を備える制御装置。
2. 前記制御ユニットが、移動可能な部分を有しないように構成される請求項１に記載の制御装置。
3. 少なくとも前記タッチセンシティブスイッチの前記領域において、前記頂部が鉱物ガラスを含むかまたは鉱物ガラスディスクからなる請求項１に記載の制御装置。
4. 単一の鉱物ガラスディスクが前記制御ユニットの前記頂部に設けられる請求項３に記載の制御装置。
5. 前記光透過性頂部または非導電性頂部が、単一の構成要素であり、前記制御ユニットの周辺エンクロージャまで延びる請求項３に記載の制御装置。
6. 少なくとも１つのディスプレイが前記制御ユニットの前記頂部に設けられ、さらに、請求項３に記載の前記鉱物ガラスディスクが前記ディスプレイの上部に設けられる請求項１に記載の制御装置。
7. 容量性タッチセンシティブスイッチ用のセンサ素子が、導電性表面の形態で前記頂部の裏面に設けられる請求項１に記載の制御装置。
8. 前記センサ素子が前記頂部の前記裏面に取り外し不能に取り付けられ、前記センサ素子が、導電性接続部によって前記制御ユニットのベースカバーの導電性表面に接続され、前記導電性表面が、前記電気機器の前記パネルまたは表面に対してほぼ平行に延びる請求項７に記載の制御装置。
9. 弾性の導電性センサ素子体が容量性タッチセンシティブスイッチのセンサ素子として前記制御ユニットに設けられ、前記センサ素子体が前記鉱物ガラスディスクの前記裏面とベースカバーの頂部との間に配置される請求項８に記載の制御装置。
10. 前記周辺エンクロージャが、少なくとも領域において導電性である包囲リングであり、前記導電性領域が、請求項７に記載の容量性タッチセンシティブスイッチ用のセンサ素子の形態をとる請求項５に記載の制御装置。
11. 前記周辺エンクロージャが、プラスチック製の光透過性インサートを介して少なくとも部分的に光透過性である請求項５または請求項１０に記載の制御装置。
12. 前記制御ユニットにおいて、光導波路が底部から前記周辺エンクロージャにまたは前記頂部に設けられ、前記光導波路が、照射された光を下方から導き、そして制御ユニットから戻るように導く請求項１に記載の制御装置。
13. さらに、回転運動またはスライド運動を検出するように構成される加速度センサが前記制御ユニットに設けられる請求項１に記載の制御装置。

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