KNOPP, Lothar (Lange Str. 20, Berlin, 12209, DE)
| Patentansprüche
1 . Abdeckplatte für einen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungssensor, mit einem elektrisch leitfähigen Körper (2, 2'), der im eingebauten Zustand der Abdeckplatte (1 ) zwischen einer elektrisch isolierenden Abdeckplatte (1 ) und einer im Abstand von dieser Abdeckplatte (1 ) angeordneten Trägerplatte (4) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Körper (2, 2') einteilig mit der Abdeckplatte (1 ) ausgebildet ist.
2. Abdeckplatte nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Körper (2, 2') in die Abdeckplatte (1 ) eingespritzt oder umspritzt ist, so dass er in Abstandsrichtung hervorragt.
3. Abdeckplatte nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Lichtleiter (3, 3') mit der Abdeckplatte (1 ) einteilig ausgebildet ist, so dass die Abdeckplatte (1 ) von dem Lichtleiter (3, 3') durchdrungen wird.
4. Abdeckplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens eine Lichtleiter (3, 3') in die Abdeckplatte (1 ) eingespritzt ist.
5. Abdeckplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (3, 3') als Teil des elektrisch leitfähigen Körpers (2, 2') ausgebildet ist.
6. Abdeckplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Körper (2, 2') zumindest in Abstandsrichtung zwischen Abdeckplatte (1 ) und Trägerplatte (4) elastisch verformbar ist.
7. Abdeckplatte nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Körper (2, 2') als Metallfeder, insbesondere Blattfeder (2') ausgebildet ist.
8. Abdeckplatte nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrisch leitfähige Körper (2, 2') als weichelastisches, formveränderbares und elektrisch leitfähiges übertragungselement (2) ausgebildet ist.
9. Kapazitiver Annäherungs- und/oder Berührungssensor mit einer Abdeckplatte (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche. |
Abdeckplatte für einen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungssensor
Die Erfindung betrifft eine Abdeckplatte für einen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungssensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , sowie einen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungssensor mit einer solchen Abdeckplatte.
Derartige sogenannte kapazitive Touch-Sensortasten bzw.- -sensoren sind dafür bekannt, durch Berührung bspw. mit den Fingern ein Signal zu erzeugen, um damit eine Schaltfunktion auszulösen. Ein solcher Sensor umfasst ein kapazitives Element, dessen Dielektrikum durch Annäherung eines Fingers so gestört wird, das daraus ein zu verarbeitendes Signal generiert wird.
Touchsensoren finden in einer Vielzahl von Gebieten wie Haustechnik, Liftbedienpanels, HiFi-Technik, Hausgeräten etc. Anwendung. Bekannt sind derartige Sensoren hierbei für verschiedenste Arten von elektronischen Geräten, wobei die Sensoren typischerweise in Bedienoberflächen integriert sind, um insgesamt eine im Wesentlichen glatte Oberfläche im Bedienbereich des elektrischen Geräts zu ermöglichen.
Beispielsweise werden bei Hausgeräten im Herdbereich derartige Sensoren bzw. Sensortasten hinter einer Glasabdeckung (Kochfelder) eingesetzt um eine Bedienung des Kochfeldes zu ermöglichen. Hierbei kann eine wie bei herkömmlichen elektromechanischen Bedientasten sonst auftretende Verschmutzung und Eindringen des Schmutzes in die Bedienelemente vermieden werden.
Bekannte derartige Sensoren bzw. Sensortasten sind jedoch in der Herstellung trotz Massenfertigung kostenintensiver als elektromechanische Bediensysteme mit direkten Bedienelementen, wie Schalter, Taster, etc. ohne kapazitive Sensorik.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde einen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungssensor zu schaffen, welcher auf einfache Art und Weise in der Herstellung und/oder bei der Montage Kosten einspart.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungssensor mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 und durch eine Abdeckplatte mit den Merkmalen des Patentanspruchs 9 gelöst.
Durch die (bei der Herstellung) einteilige Ausbildung eines elektrisch leitfähigen Körpers mit einer Abdeckplatte, beispielsweise in Form einer einteilig mittels Spritzguss, Mehr- komponentenspritzguss, Einspritzen oder Umspritzen hergestellten Kunststoffbedienblende, ist der Sensor vorteilhafterweise kostengünstiger herzustellen und vermindert zudem bei der Montage den hierfür notwendigen Aufwand.
In bevorzugter Ausgestaltung der Erfindung ist der elektrisch leitfähige Körper in die Abdeckplatte nur zu einem vorzugsweise kleineren Teil eingebettet (beispielsweise mittels Einspritzen oder Umspritzen), so dass er in Richtung der Trägerplatte hervorragt. Insbesondere ist der elektrisch leitfähige Körper wenigstens in Abstandsrichtung verformbar, d.h. zwischen Abdeckplatte und Trägerplatte. Hierdurch kann auf kostengünstige und einfache Weise eine Kontaktierung des leitfähigen Körpers mit der Abdeckplatte, beispielsweise durch entsprechendes Anpressen durch Federdruck beim Ein- oder Zusammenbau gewährleistet werden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens ein Lichtleiter mit der Abdeckplatte einteilig ausgebildet, so dass die Abdeckplatte, beispielsweise in Form einer Kunststoffbedienblende, von dem Lichtleiter durchdrungen wird. Hierdurch kann auf einfache Art und Weise der Bedienkomfort erhöht werden, indem eine Bedienerführung, wie Anzeige aktiver Elemente, Anzeige bei geringer Helligkeit, etc. ermöglicht wird.
Hierzu kann der wenigstens eine Lichtleiter in die Abdeckplatte in kostengünstiger Weise eingespritzt sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Lichtleiter als Teil des elektrisch leitfähigen Körpers ausgebildet sein, so dass vorteilhafterweise eine weitere Kostenminimierung sowie Vermeidung von Montagefehlern erreicht wird.
In einer Ausführungsform kann der elektrisch leitfähige Körper bzw. das Koppelelement als Metallfeder, insbesondere Blattfeder ausgebildet sein, wobei eine optionale einteilige Ausbildung, beispielsweise mittels Metall-Insert-Spritzguss, erfolgen kann.
In einer anderen Ausführungsform kann der elektrisch leitfähige Körper bzw. das Koppelelemente als weichelastisches, formveränderbares und elektrisch leitfähiges übertra-
gungselement, beispielsweise als Gummi-Dom ausgebildet sein, wobei eine optionale einteilige Ausbildung, beispielsweise mittels Mehrkomponenten-Spritzgießtechnik erfolgen kann.
Durch die jeweiligen, vorstehend erläuterten Ausgestaltungen der Erfindung kann vorteilhafterweise ein automatischer Fertigungsprozess mit reduzierter Anzahl von Einzelteilen erreicht werden. Dadurch können Montagezeiten und -kosten reduziert werden, wobei zudem hierdurch eine Reduzierung von Montagefehler und damit geringere Qualitätskosten erreicht werden können.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen einer Abdeckplatte bzw. einer Kunststoffbedienblende mit eingespritzten Touch-Sensortasten aus leitfähigem Kunststoff (Kunststoff oder Gummi oder Silikon, vorzugsweise in geschäumter Form) und/oder Metall, insbesondere eingespritzte oder umspritzte Koppelelemente (Gummi-Dom oder Blattfeder) mit optional zusätzlich eingespritztem Lichtleiter, ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsformen näher erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 eine teilgebrochene Ansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungssensors und
Fig. 2 eine teilgebrochene Ansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen kapazitiven Annäherungs- und/oder Berührungssensors.
Der in Fig. 1 dargestellte kapazitive Annäherungs- und/oder Berührungssensor in Form einer sogenannten kapazitiven Touch-Sensortaste weist eine Abdeckplatte 1 in Form einer Kunststoffbedienblende, beispielsweise aus dem Grundmaterial ABS auf, in welcher ein elektrisch leitfähiges übertragungselement 2 in Form eines elastisch verformbaren Doms, beispielsweise aus dem Grundmaterial Gummi, Kunststoff oder Weichschaum, mit seinem einen oberen Ende einstückig verbunden ist.
Bei der Herstellung wird die Einteiligkeit zwischen Abdeckplatte 1 und elektrisch leitfähigem Körper 2 in dieser Ausführungsform beispielsweise durch Mehrkomponenten- Spritzgießtechnik erreicht, so dass die Abdeckplatte 1 und der Dom 2 eine Einheit in einteiliger Form bilden.
Der Dom 2 ragt, wie in Fig. 1 dargestellt, mit seiner überwiegenden Bauhöhe aus der Abdeckplatte 1 heraus und erstreckt sich in Richtung einer vorzugsweise zur Abdeckplatte
1 parallel angeordneten Trägerplatte 4, an deren Oberfläche im zusammengebauten Zustand der Touch-Sensortaste im Bereich der unteren Stirnfläche des Doms 2 eine Leiterplatte zugeordnet ist. über diese Leiterplatte 5 wird im zusammengebauten bzw. montieren Zustand der Touch-Sensortaste der Dom 2 kontaktiert, so dass dieser mit einer nicht näher dargestellten Sensorelektronik in Verbindung steht.
Zur Kontaktierung der unteren Stirnfläche des Doms 2 mit der Leiterplatte 5 wird der Dom
2 beim Zusammenbau bzw. Einsetzen der Abdeckplatte 1 in eine vorgesehene Ausnehmung mit der Trägerplatte 4 aufgrund seiner bezüglich des Abstandes zwischen Trägerplatte 4 bzw. Leiterplatte 5 und Abdeckplatte 1 größeren Bauhöhe elastisch zusammengedrückt (gestaucht), so dass ein für eine einwandfreie Kontaktierung ausreichender Anpressdruck entsteht.
Bei Annäherung eines Fingers 6 gegenüber dem elektrisch leitfähigen Körper 2, beispielsweise in Fig. 1 dargestellt, durch Berührung der Abdeckplatte 1 in einem dafür vorgesehenen Bereich oberhalb des Körpers 2 bzw. in minimalem Abstand hierzu, wird in an sich bekannter Weise die Kapazität entsprechend verändert, wobei diese Veränderung über die Sensorelektronik detektiert wird, um einen entsprechend gewünschten Schaltoder Steuervorgang vorzunehmen.
Hierbei kann der gewünschte zu berührende Bereich in der Abdeckplatte 1 bzw. der Kunststoffbedienblende, wie in Fig. 1 dargestellt, in Form einer Mulde ausgebildet sein, wobei hierzu auch beliebige Ausbildungen bis hin zur ebenen Bedienplatte denkbar sind.
Zur Erhöhung des Bedienkomforts ist vorzugsweise mittig im Dom 2 ein Lichtleiter vorgesehen, welcher sich in der Abdeckplatte bis zu deren Oberfläche fluchtend fortsetzt. An seinem gegenüber liegenden Ende ist zur Aufnahme einer Lichtquelle 7, beispielsweise in
Form einer LED, eine Aussparung vorgesehen, welche beispielsweise, wie in Fig. 1 ersichtlich, sich im Inneren des Doms 2 an dessen unterer Stirnseite befindet. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, diese Aussparung in der Trägerplatte 4 vorzusehen, so dass beispielsweise der Lichtleiter 3 auch bis zur unteren Stirnseite des Doms 2 sich erstrecken kann und zur unteren Stirnseite des Doms 2 fluchtend ausgebildet ist.
über diesen Lichtkanal 3 kann ein von der Lichtquelle 7 imitiertes Licht zur Oberfläche der Abdeckplatte 1 geführt werden, wobei, wie in Fig. 1 dargestellt, die Austrittsstelle des Lichts hierbei gleichzeitig die Berührstelle zur Betätigung der Sensortaste darstellt. Selbstverständlich ist es aber auch denkbar, dass die Austrittsstelle für das Licht durch den Lichtleiter 3 an anderer Stelle erfolgt, wobei durch den Lichtleiter 3 und die Lichtquelle 7 nach wie vor eine entsprechend gewünschte Anzeige einer bestimmten Aktion durchgeführt werden kann.
Da die Abdeckplatte und der hiermit einteilig ausgebildete Körper 2 bei der Montage nachträglich auf die bereits vorhandene, fest montierte Trägerplatte 4 aufgesetzt wird, können Montagefehler, wie beispielsweise Vergessen oder falsche Plazierung eines Doms 2 vermieden und damit die Qualitätskosten reduziert werden. Zudem gestaltet sich die Montage gegenüber herkömmlichen Touch-Sensortasten einfacher, da nicht mehr extra die elektrisch leitfähigen Körper 2 an entsprechender Stelle plaziert werden müssen, um eine korrekte Lage sowie Kontaktierung zu gewährleisten.
Zudem kann der Fertigungsprozess mit reduzierter Anzahl von Einzelteilen automatisiert werden, so dass sich hierdurch insbesondere bei Massenherstellung eine nicht unerhebliche Kosteneinsparung bei der Herstellung ergibt.
Die in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsform einer Touch-Sensortaste unterscheidet sich von der vorstehend erläuterten ersten Ausführungsform im Wesentlichen nur durch die Ausbildung des elektrisch leitfähigen Körpers, statt in Form eines Doms 2 in Form einer Blattfeder 2' und eines außerhalb der Blattfeder 2' angeordneten Lichtleiters 3'. Die Blattfeder 2' ist an ihrem oberen Ende mit der Abdeckplatte, beispielsweise mittels Metall- Insert-Spritzgusses einteilig verbunden, wobei der größere Teil der Blattfeder 2' aus der Unterseite der Abdeckplatte 1 herausragt und sich bogenförmig bis zu einem gewissen vorbestimmten Abstand in Richtung der zur Abdeckplatte 1 vorzugsweise parallel angeordneten Trägerplatte 4 erstreckt.
Im zusammengesetzten Zustand wird die Blattfeder ebenso wie in der ersten Ausführungsform der Dom 2 gegenüber ihrer größeren unbelasteten Form zusammengedrückt, so dass die Blattfeder 2' an ihrem unteren Ende eine in diesem Bereich angeordnete Leiterplatte bzw. Kontaktfläche 5 durch Anpressen kontaktiert. Im Unterschied zur in Fig. 1 dargestellten Verformung des Doms 2 in Form einer seitlichen Auswölbung und dadurch entstehendem Anpressdruck in Richtung der Leiterplatte 5, wird hierbei die Feder 2' in Richtung der Abdeckplatte 1 vorgebogen bzw. vorgespannt, so dass ebenfalls ein für eine einwandfreie Kontaktierung der unteren Seite der Feder 2' (in Fig. 2 als Nase dargestellt) ausreichender Druck entsteht.
Wie in Fig. 2 dargestellt, befindet sich der Lichtschacht bzw. Lichtleiter 3' vor bzw. in der Zeichnung unterhalb der Blattfeder 2' und ist ebenso wie im ersten Ausführungsbeispiel in der Abdeckplatte 1 einteilig, beispielsweise mittels Einspritzen, mittels Mehrkomponenten- Spritzgießtechnik ausgebildet. An der Unterseite, vorzugsweise senkrecht, erstreckt sich der Lichtleiter 3' bis nahe zu der Trägerplatte 4, an deren Stelle im zusammengesetzten Zustand im unteren Stirnbereich des Lichtleiters 3' eine Lichtquelle 7, die beispielsweise in Form einer LED angeordnet ist.
Durch die einteilige Ausbildung sowohl der Blattfeder 2', als auch des Lichtleiters 3' mit der Abdeckplatte 1 , ist wiederum wie im ersten Ausführungsbeispiel gewährleistet, dass bei Zusammensetzen bzw. der Montage der Abdeckplatte 1 sowohl Blattfeder 2', als auch Lichtleiter 3' in korrekter Lage zum Liegen kommen, ohne dass hierbei Montagefehler entstehen können. Entsprechend ergeben sich auch bei dieser zweiten Ausführungsform dieselben Vorteile wie vorstehend für die erste Ausführungsform geschildert nur mit dem Unterschied, dass in der zweiten Ausführungsform, wie dargestellt, der Lichtleiter 3' außerhalb der vorgesehenen Berührungsstelle (Mulde) der Touch-Sensortaste an die Oberfläche der Abdeckplatte 1 bzw. der Kunststoffbedienblende geführt ist.
Selbstverständlich könnte auch bei der zweiten Ausführungsform das obere Ende des Lichtleiters 3' durch entsprechenden Einbau und Führung des Lichtleiters 3' durch die Blattfeder 2' hindurch oder entlang der Blattfeder 2' in der Bedienmulde, wie in Fig. 1 dargestellt, enden oder umgekehrt der Lichtleiter 3 in Fig. 1 außerhalb des Doms 2 (in ähnlicher Weise wie in Fig. 2 der Lichtleiter 3') liegen.
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