JP2011030226A - センサ素子装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 センサ素子装置を提供する。
【解決手段】 操作装置の容量式の近接スイッチ用のセンサ素子装置は、操作装置の操作パネルの下面に接触するための上面と、操作パネルの下面に向かう照明方向を有するブロック状の点灯表示器とを有する。センサ素子装置としての点灯表示器は、操作パネルに対面する点灯表示器の面または上面において導電性であり、これによってセンサ素子を形成する。点灯表示器は、空間的に可変の、弾性のおよび導電性の多数の材料によってコンポーネントキャリアに取り付けられ、この材料層は、必要とされる可変距離、および接点としての上面から下面までの電気接続部を提供する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、操作装置の容量式の近接スイッチ用のセンサ素子装置に関する。

長手方向に凹部を有する多数のおよび空間的に可変の円筒形状のプラスチック本体を有するセンサ素子装置が、特許文献１から知られている。センサ素子装置の上面には、例えば細長い長方形としての記号形状の半透明な部分を有するプラスチックディスクが設けられる。したがって、プラスチック本体の凹部の内側に設けられたＬＥＤは、点灯記号表示を行うという効果を有する。広い環状リングとしての弾性プラスチック本体の上面は、容量式の近接スイッチ装置の容量式のセンサ素子を形成する。

さらに、全体の金属フレームに７セグメント表示器としての点灯表示器を設ける方法が、特許文献２から知られている。このフレームは、点灯表示器を通過する面に支持されて延び、これによって、いわば、点灯表示器と共に容量式の近接スイッチを形成することが可能になる。特に操作パネルを間に有する点灯表示器に指が置かれた場合、容量式の近接スイッチが、このことを検出して、スイッチ機能を起動することができる。

欧州特許出願公開第８５９４６７Ａ２号明細書 欧州特許出願公開第１０３０５３６Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２００４０４０９９８Ａ１号明細書 独国特許出願公開第１０２００９０３６１６１Ａ１号明細書

本発明の目的は、先行技術に存在する課題を解決することができ、特に、容量式の近接スイッチと点灯表示器との有利な組み合わせが可能である、点灯表示器を有する容量式の近接スイッチ用の上記種類のセンサ素子装置を提供することである。

この目的は、請求項１の特徴を有するセンサ素子装置によって解決される。本発明の有利かつ好ましい実施形態は、別の請求項の主題を形成し、以下により詳細に説明される。請求項の用語は、明確な参照により説明の内容の部分に援用される。

センサ素子装置が、操作装置の操作パネルの下面に接触するための上面を有することが意図される。さらに、センサ素子装置は、操作パネルの下面に向かう照明方向を有するフレーム本体を備える点灯表示器、特に、フレームを備える光源素子を有する。本発明によれば、点灯表示器は、センサ素子装置として構成されるかまたはセンサ素子装置を形成し、このため、点灯表示器は、少なくとも、操作パネルに対面する点灯表示器の面または上面において導電性であり、これによって、容量式の近接スイッチ用の平面センサ素子を形成する。ここで、例えば、特許文献２で全体の金属フレームが操作パネルの下面と接触するのと同様に、このセンサ素子が操作パネルの下面と接触する。さらに、点灯表示器は、導電性材料の空間的に可変のおよび／または弾性の多数の層によってコンポーネントキャリアに取り付けられる。このようにして、この材料層は、第１の機能として、操作パネルの下面に対する点灯表示器の、したがってセンサ素子の弾性または可撓性押圧を提供する。さらに、点灯表示器は、材料層との接触を確立するために、点灯表示器の上面から下面までの導電性接続部を有する。したがって、点灯表示器は、第２の機能として、この材料層を介して、制御および／または評価ユニットにまたは一般的な制御ユニットに至ることができるコンポーネントキャリアの電気ポートに接続される。

このようにして、センサ素子装置用の材料層は、２つの機能、すなわち、第１に、電気的かつ技術的に容易に制御可能でありかつ規定された条件を達成するための、操作パネルの下面に対するセンサ素子の可撓性押圧と、第２に、少なくとも一部の電気接点または電気接続部、好ましくは、完全な電気接続部をセンサ素子に形成することを実行する。

本発明の一実施形態では、点灯表示器の上面のセンサ素子を、少なくとも、全体的におよびフレーム状に、さらには、できるだけ完全な表面に構成することができる。数ミリメートルのフレーム幅を有する十分に広い形態の場合、これは容量式の近接スイッチのために十分である。本発明の一実施形態によれば、センサ素子は、有利には、点灯表示器の全面を覆うか、または点灯表示器の全面によって形成することができる。そのようにするために、複数の方法が存在し、これらの方法について以下に説明する。ここで、もちろん、点灯表示器が中央領域で半透明であるかまたは光を照射する必要がある場合に、センサ素子がこの光の照射に対して悪影響を有しないことも保証しなければならない。

本発明の代替実施形態では、有利には中央に配置された凹部を有するセンサ素子をフレーム状におよび全体的に構成することもできる。凹部は、特に拡散光ガイド材料の場合に、点灯表示器の表示記号よりも小さいか、または有利には少なくとも、点灯表示器の表示記号と同様の大きさであることができる。このようにして、センサ素子を問題なく不透明に構成することができるか、または半透明な部分をもはや設ける必要がない。

センサ素子は、有利には、容量式の近接スイッチとして可能な限り最良の機能のために、操作パネルの下面と平面接触する。特に、センサ素子は、その全面が接触し、すなわち、フレーム状の構造の場合、このフレーム領域、あるいはセンサ素子の領域全体が接触する。

本発明の一実施形態では、点灯表示器の上面のセンサ素子と下面との導電性接続部は、伝導性塗料、すなわち、導電性塗料、あるいは導電性コーティングであり得る。この場合、少なくとも上記センサ素子の形態の領域を点灯表示器の頂部に設けることができ、すなわち、ここで、点灯表示器の上面またはセンサ素子が操作パネルの下面と接触する。導電性塗料は、点灯表示器のリムからその下方領域までまたはその下面まで、すなわち、材料層との接触面またはタッチ面まで延びることができる。このようにして、電気的接触が確立される。

本発明の別の実施形態では、上記導電性塗料は半透明、有利には、実質的に透明であり得る。ここで、既に上述したように、導電性塗料は点灯表示器の全面をほぼ覆う。

代わりに、導電性塗料は不透明、例えば銀色塗料であってもよい。ここで、導電性塗料は、上記のように、点灯表示器の上面のフレーム状の全体領域を覆い、中央の点灯領域を見えなくすることができる。点灯表示器の面の不透明な部分は妨害を生じないが、その理由は、いずれにせよ、この部分では点灯が通常不要であるからである。例えば、素子全体の材料が半透明である場合に、この種類の不透明な導電性塗料のみによって、面の点灯を妨げることができることが可能である。この種類の導電性塗料の塗布は、例えば、浸漬、噴霧または印刷によって実現することができる。特許文献３または特許文献４によれば、例えば、不透明な導電性塗料を除去して、表示すべき点灯記号を形成することを実現することができ、本明細書ではこの明確な引例を援用する。レーザによる除去が特に有利であると考えられる。

センサ素子として、さらには前記センサ素子から材料層までの電気接続部として、導電性塗料を設ける代わりに、点灯表示器自体を、少なくとも部分的に、有利には完全に導電性材料から製造することを意図することができる。ここで、この材料は、点灯表示器の上面のセンサ素子、および材料層の説明してきた導電性接続部の両方を形成することができる。これは、有利には、半透明な材料から製造された光導波路本体を囲む導電性プラスチックの全体のフレーム部分として製造することができる。この光導波路本体は、例えば、必要とされる点灯表示器用の記号形状に予め構成することもできる。この種類の光導波路本体は導電性である必要がないが、その理由は、容量式の近接スイッチ用のフレーム状の構造のセンサ素子で十分であると考えられるからであり、したがって、半透明なプラスチックの費用が少なくなる。さらに、このような光導波路本体を完全に省略することと、単に、対応する凹部またはリードスルーを光路として設けることが可能であり得る。このようにして、点灯表示器の導電性プラスチックは、その上面に、容量式のセンサ素子を形成し、その下面または下方領域に、材料層を有する電気接点を形成する。したがって、高価な導電性塗料の塗布を省略することができる。

容量式のセンサ素子としての、点灯表示器の上面の導電性塗料の代わりに、さらに必要に応じて、金属コーティングまたは薄い金属シートまたは薄い金属箔として、代わりの導電性コーティングを塗布してもよい。ここで、組立の問題を防止するために、導電性コーティングが有利には接着され、さらに、この場合、接着ステップには導電性接着剤が有利であり得る。本発明のさらに他の実施形態では、点灯表示器は、記号形状の凹部を有する、例えば打ち抜き部としての厚い板金の導電性金属部を備えることができる。

機能ユニットとしてのフレーム本体または点灯表示器をブロック状に構成することができる。センサ素子の上面の形状、特に構造は、円形、楕円形、三角形または多角形であり得る。

点灯表示器は、例えば、フレーム本体を有し、かつ半透明な材料の対応する光導波路本体または有利には７つの光路を有する７セグメント表示器として構成することができる。ここで、光導波路本体毎に光源または発光体が設けられる。その場合、光路の間の材料は、有利にはフレーム本体の材料と同じである。

本発明の別の実施形態では、点灯表示器は、可能な場合、ポジティブ接続によって材料層に簡単に配置され、固定または位置決めされるだけでなく、導電性接合を行うこともできる。結果として、点灯表示器および材料層は、事前接着によって、単一のコンポーネントを形成することができ、次に、このコンポーネントをコンポーネントキャリアに容易に取り付けることができる。さらに、導電性接合によって、材料層をコンポーネントキャリアに同様に固定することができる。

材料層は、有利には、例えば特許文献１に記載されている導電性および発泡プラスチックを含むことができる。材料層の高さは、数ミリメートル、好ましくは１ｍｍ〜５ｍｍ、特に３ｍｍ〜４ｍｍであることができ、したがって、１または２ｍｍの十分なバネ偏向が保証される。

材料層は、有利には、点灯表示器用の発光体を配置することができるカットアウトを有する。特に、この発光体がＬＥＤであると有利である。材料層を全体フレームとして構成することができるように、このようなカットアウトを中央に設けることができる。全体フレームは面に対して不透明であることができ、その結果、面および外部に、すなわち、点灯表示器の上面以外に向かう好ましくない光を回避することができる。

これらおよび別の特徴は、特許請求の範囲の請求項からだけでなく、明細書の説明および図面からも理解することができ、個々の特徴は、本発明の実施形態においておよび他の分野において、サブコンビネーションの形で単独および複数で実現することができ、本明細書で保護が請求される有利な独立して保護可能な構造を表すことができる。本出願が個々の区分および副題に細分されても、決して、以下になされる説明の一般的な有効性は制限されない。

本発明の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。

弾性材料層に固定された記号を有する点灯表示器を有する本発明によるセンサ素子装置の平面斜視図である。 図１のセンサ素子装置の下面斜視図である。 操作装置のコンポーネントキャリアと操作パネルとの間に設置された状態の図１のセンサ素子装置の図である。 図２と同様の僅かに変更されたセンサ素子装置の断面図である。

図１は、プラスチック製のブロック状の点灯表示器１３を有するセンサ素子装置１１の平面斜視図を示している。点灯表示器１３は、不透明なプラスチック製のフレーム本体１４を備える。プラスチックの代わりに、導電性金属部品を使用してもよい。プラス記号を形成するために、記号形状の光導波路本体１６がフレーム本体１４に射出成形される。このことは、２コンポーネント射出成形で容易に可能である。光導波路本体の代わりに、部品全体が半透明なプラスチックからなってもよく、そして不透明な導電性塗料を上面に塗布し、記号の切り抜きを用いて記号を形成してもよい。

フレーム本体１４の斜線で示したように、特に、上面１５においてならびに他の面および下面において、フレーム本体１４が導電性塗料によって覆われる。このような導電性塗料は、光導波路本体１６または記号を見えなくする上記銀色塗料および不透明な塗料、あるいは半透明な塗料として構成することができるので、延びる光導波路本体１６を含む上面１５の全体が、導電性塗料によって塗布および被覆される。

点灯表示器１３は、非常に厚いかまたはほぼブロック状でありかつ上記材料を含む厚い材料層１９に固定される。その材料層１９の構造は図２で見ることもできる。材料層１９は、それを完全に貫通する中央凹部２０を有する。以下により詳細に説明するように、発光体またはＬＥＤは、中央凹部２０に配置されることができ、下方から光導波路本体１６に向かって光を照射し、このようにして、その記号形状を点灯する。点灯表示器１３と材料層１９との接続は導電性接着剤によって実現することができる。これにより、２つの部品を電気的に接触しておよび機械的に接続して、１つの構造ユニットを形成することが可能になる。

図３は、図１および図２によるセンサ素子装置１１が取り付けられる操作装置２２を示している。フィードライン２６を有する大きな接触パネル２５はコンポーネントキャリア２４、有利には標準ＰＣＢに設けられる。センサ素子装置１１の材料層１９の下面が接触パネル２５に配置されて、機械的に保持される。材料層１９の下面は、有利には導電性接着剤で接着される。

点灯表示器１３の操作パネル２８の下面２９とセンサ素子装置１１の上面１５とが接触する。この場合、図１の斜線で示した上面１５は、大きな領域を有する容量式のセンサ素子を形成し、このようにして、容量式の近接スイッチの場合、通常通り下面２９に接触する。上面１５のこのセンサ素子は、フレーム本体１４の面にわたる導電性コーティングを介してフレーム本体１４の下面に接続され、次にここで、導電性材料層１９に接続される。その次に、材料層は、接触パネル２５およびフィードライン２６との接続によって制御ユニットに接続される。結果として、平面センサ素子が、操作パネル２８の下面２９に対する上面１５として実現される。通常、センサ素子装置１１または上面１５の上方にある操作者の指の位置を検出することによって、操作パネル２８が動作する。

したがって、本発明によれば、材料層１９のバネのようなまたは弾性の従順特性のおかげで、操作パネル２８の下面２９を押圧する上面１５としてのセンサ素子によって、点灯表示器１３を保持することが可能である。このようにして、可能な移動および高さ公差または組立公差の両方を等しくすることができる。上面１５と下面２９との規定された接触が常にある。さらに、導電性コーティングおよび導電性材料層１９のおかげで、上面１５としてのセンサ素子への接続を実現することが可能である。

図４には、点灯表示器１１３の導電性コーティングが設けられず、フレーム本体１１４が導電性プラスチックを含む、センサ素子装置１１の代替構造が示されている。さらに、その代替構造は半透明にまたは具体的には非半透明に構成する必要がない。その代替構造は光導波路本体１１６を囲むが、この光導波路本体は導電性である必要がない。フレーム本体１１４の上面１１５は、容量式のセンサ素子を同様に形成するための全体領域として十分である。

点灯表示器１１３は材料層１１９の上面のフレーム本体１１４の下面に載置する。ここで、材料層１１９は、先の図に従って構成され、すなわち導電性および弾性である。さらに、フレーム本体１１４は、この場合、２つの部品の間の接合を改善するために下方に突出しかつ上方から材料層１１９の中央凹部１２０に係合するリング状のフランジ１１７を有する。このようにして、正確なセンタリングまたは割り当てが決定される。その上、一定の保持効果が達成される。このようにして、２つの部品の接着を省略することが可能になり、このことは、機械的保持、および導電性接着剤を使用する導電接続の両方に有利であると考えられる。

さらに、図４は、発光体としてのＬＥＤ１３１も示している。このＬＥＤ１３１は、中央凹部１２０内に延び、そして下方から光導波路本体１１６に向かって、および記号形状または必要な任意の形状を有する頂部から外部に光を照射する。この種類のＬＥＤは、接触パネル２５の中央の図３による操作装置２２に設けることもでき、ＬＥＤの電気的接続は、貫通接触によって接触パネル２５の表面内側に接続することができる。

したがって、操作装置の加工および製造中の利点は、点灯表示器と上記プラスチックの材料層とを１つの構造ユニットまたはセンサ素子装置として予め製造することができることである。このことは、コンポーネントの取り付けが非常に容易になることを意味する。例えば、２つの部品を接続して１つの構造ユニットを形成した後に、導電性を保証する接着剤テープが材料層の下面に設けられる。

このようにして、この構造ユニットは、自動ＳＭＤマシンによりコンポーネントキャリアまたはＰＣＢに取り付けることができる。さらに、このようにして、より高いコンポーネント密度を実現することができるが、その理由は、特許文献２から知られている解決策と比較して、例えば、面において点灯表示器自体よりも大きいセンサ素子装置が不要であるからである。

１１ センサ素子装置
１３ ブロック状の点灯表示器
１４ フレーム本体
１５ 上面
１６ 光導波路本体
１９ 導電性材料層
２０ 中央凹部
２２ 操作装置
２４ コンポーネントキャリア
２５ 接触パネル
２６ フィードライン
２８ 操作パネル
２９ 操作パネル２８の下面
１１３ 点灯表示器
１１４ フレーム本体
１１５ フレーム本体１１４の上面
１１６ 光導波路本体
１１７ リング状のフランジ
１１９ 材料層
１２０ 材料層１１９の中央凹部
１３１ ＬＥＤ

Claims (18)

1. 操作パネルを有する操作装置の容量式の近接スイッチ用のセンサ素子装置であって、前記センサ素子装置が、前記操作パネルの下面に接触するための上面と、前記操作パネルの前記下面に向かう照明方向を有するフレーム本体を備える点灯表示器とを有するセンサ素子装置において、前記センサ素子装置としての前記点灯表示器が、前記操作パネルに対面する前記点灯表示器の面または上面において少なくとも導電性であり、これによって、前記操作パネルの前記下面に接触するためのセンサ素子を形成し、前記点灯表示器が、空間的に可変のおよび導電性の多数の材料層によってコンポーネントキャリアに取り付けられ、前記点灯表示器が、前記材料層への接触を確立するために、前記上面から前記点灯表示器の下面までの導電性接続部を有し、前記材料層を介して前記コンポーネントキャリアの電気ポートに、制御ユニットに接続されることを特徴とするセンサ素子装置。
2. 前記点灯表示器の前記上面の前記センサ素子が、少なくとも全体的におよびフレーム状に構成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
3. 前記センサ素子が前記点灯表示器の全面を覆うことを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
4. 前記センサ素子が、ほぼ前記点灯表示器の表示記号の大きさである凹部を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
5. 前記センサ素子の全面が前記操作パネルの前記下面と平面接触することを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
6. 前記導電性接続部が、少なくとも、前記センサ素子の一部によって前記操作パネルの前記下面と接触する領域の前記点灯表示器の頂部に平面的に設けられた導電性塗料であり、前記点灯表示器のリムから前記点灯表示器の下方領域までまたは前記点灯表示器の下面まで、したがって前記材料層まで延びることを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
7. 前記導電性塗料が半透明であることを特徴とする請求項６に記載のセンサ素子装置。
8. 前記導電性塗料が前記点灯表示器の前記上面全体をほぼ覆う請求項７に記載のセンサ素子装置。
9. 前記導電性塗料が不透明であることを特徴とする請求項６に記載のセンサ素子装置。
10. 前記導電性塗料が、前記点灯表示器の前記上面のフレーム状の全体領域を覆うことを特徴とする請求項６に記載のセンサ素子装置。
11. 前記点灯表示器が、少なくとも部分的に導電性の材料を含み、前記点灯表示器の前記上面の前記センサ素子、および前記材料層の前記導電性接続部の両方を形成することを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
12. 前記導電性材料層が導電性プラスチックであることを特徴とする請求項１１に記載のセンサ素子装置。
13. 前記点灯表示器または前記フレーム本体がブロック状に構成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
14. 前記点灯表示器が、フレーム本体と、半透明な材料の光導波路本体または光路とを有する７セグメント表示器として構成されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
15. 前記点灯表示器が導電性接合によって前記材料層に固定されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
16. 前記材料層が、導電性の発泡および可撓性プラスチックを含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
17. 前記材料層が、前記点灯表示器用の発光体を内部に配置するためのカットアウトを有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ素子装置。
18. 前記カットアウトが中央に配置され、前記材料層が全体フレームとして構成され、特に、前記面に対して不透明であることを特徴とする請求項１７に記載のセンサ素子装置。

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