[0001] Die Erfindung betrifft ein Bedienfeld für ein elektrisches Gerät, insbesondere für
ein Haushaltsgerät, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bedienfelds.
[0002] Bei Haushaltsgeräten, insbesondere bei der so genannten "weißen Ware", wie beispielsweise
Waschmaschinen, Wäschetrockner, Geschirrspülmaschinen usw., wird üblicherweise von
einem Hersteller eine sehr hohe Variantenvielfalt eines Gerätetyps, beispielsweise
einer Spülmaschine, angeboten. Die unterschiedlichen Varianten unterscheiden sich
hierbei insbesondere im Hinblick auf ihre technische Funktionalität und/oder ihre
optische Ausgestaltung.
[0003] Die Geräte werden über ein Bedienfeld vom Benutzer bedient. Das Bedienfeld weist
üblicherweise eine Mehrzahl von einzelnen Bedienelementen wie Tasten oder Drehregler
auf. Aufgrund der hohen Variantenvielfalt ist für jede Variante eines Gerätetyps ein
eigenes Bedienfeld notwendig. Die Bedienfelder für unterschiedliche Varianten unterscheiden
sich hierbei beispielsweise in der Anzahl der Bedienelemente und/oder der Platzierung
der Bedienelemente. Da für jede Variante ein eigenes Bedienfeld bereitgestellt und
bevorratet werden muss, führt dies zu variantenspezifischen hohen Kosten.
[0004] Als Bedienfelder sind u.a. auch Folien-Tastaturen bekannt, bei denen die unterschiedlichen
Tasten und die Tastenmechanik von einer Folie überdeckt sind. Aus der EP 0 829 891
B1 ist ein Verfahren beispielsweise zum Einschäumen eines Foliendrucksensors in ein
schaumartiges Material zu entnehmen.
[0005] Aus der EP 0 576 400 B1 ist weiterhin eine drucksensitive Sensorfolie zur Bereitstellung
von beispielsweise druckempfindlichen Tasten oder Tastaturen zu entnehmen. Diese Folien
werden durch eine Art Drucktechnik mit einzelnen piezoelektrischen Elementen versehen,
so dass auf der Folie mehrere drucksensitive Druckzonen ausgebildet sind.
[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine hohe Variantenvielfalt und damit eine
hohe Variabilität im Hinblick auf die Ausgestaltung eines elektrischen Gerätes bei
gleichzeitig geringen Kosten zu ermöglichen.
[0007] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Bedienfeld für ein elektrisches
Gerät, insbesondere für ein Haushaltsgerät, mit einem geräteunabhängigen technischen
Funktionsbauteil, welches eine ein Schalterfeld bildende Sensorfolie mit einer Mehrzahl
von einzelnen Schalterzonen aufweist, die jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar
sind. In Abhängigkeit der Ausstattung des elektrischen Geräts ist in der Regel lediglich
eine bestimmte Auswahl der Schalterzonen aktiviert. Weiterhin ist ein von außen zugängliches
Tastenfeld mit einer Mehrzahl von einzelnen optisch gekennzeichneten Tastzonen vorgesehen,
die jeweils den aktivierten Schalterzonen zugeordnet sind.
[0008] Die einzelnen optisch gekennzeichneten Tastzonen sind hierbei jeweils unmittelbar
vor den aktivierten Schalterzonen angeordnet. Die Tastzonen selber haben im Hinblick
auf die Schaltfunktionalität, also die Bereitstellung von elektrischen Signalen, in
der Regel keine Bedeutung. Sie dienen lediglich zur optischen Kennzeichnung der Position
der aktivierten Schalterzonen. Die Anzahl der optisch gekennzeichneten Tastzonen entspricht
daher der Anzahl der aktivierten Schalterzonen. Üblicherweise wird lediglich ein Teil
der zur Verfügung stehenden Schalterzonen aktiviert, so dass die Anzahl der aktivierten
und genutzten Schalterzonen geringer ist als die auf der Sensorfolie insgesamt zur
Verfügung stehenden Schalterzonen.
[0009] Dieser Ausgestaltung liegt die Idee zugrunde, ein varianten- und damit geräteunabhängiges,
die Sensorfolie aufweisendes technisches Funktionsbauteil mit einem gerätespezifischen,
von außen zugänglichen optischen Funktionsbauteil (Tastenfeld) zu verbinden und zu
kombinieren, wobei lediglich die benötigten Schalterzonen der Sensorfolie aktiviert
werden, d.h. lediglich eine Anzahl der Schalterzonen sind im endmontierten Zustand
betriebsfähig. Durch diese Maßnahme ist für alle Varianten lediglich eine einheitliche
Sensorfolie ausreichend, die damit in großen Stückzahlen und damit kostengünstig herstellbar
ist.
[0010] Vorzugsweise erfolgt die Aktivierung der einzelnen Schalterzonen über eine Ansteuerung
der einzelnen Schalterzonen. Auf der Sensorfolie sind in der Regel neben den einzelnen
Schalterzonen zu deren elektrischen Ansteuerung Leitungsbahnen integriert. Diese werden
beispielsweise über einen Kabelschwanz zu einem Adapter oder Stecker geführt, welcher
eine Schnittstelle zu einer Gerätesteuerung darstellt. In Abhängigkeit der gewünschten
Ausgestaltung der jeweiligen Variante werden dann die jeweiligen Schalterzonen, die
benötigt werden, über eine entsprechende Ansteuerung aktiviert oder "freigeschaltet".
Diese Ansteuerung erfolgt entweder mittels einer geeigneten Software rein softwaretechnisch
und/oder hardwaretechnisch. Im zweitgenannten Fall ist vorzugsweise ein Adapter oder
Stecker vorgesehen, über den lediglich ausgewählte Leiterbahnen angeschlossen sind.
Einige Kontakte des Steckers bleiben unbelegt. Vorzugsweise ist auch die gesamte Steuerungs-Hardware
variantenunabhängig aufgebaut. Lediglich die eingesetzte Software bzw. die Adapter
/ Stecker, über die die Ansteuerung der Sensorfolie erfolgen, sind variantenspezifisch.
[0011] Gemäß einer zweckdienlichen Weiterbildung ist die Sensorfolie drucksensitiv und weist
eine Mehrzahl von einzelnen Druckzonen auf. Die Betätigung einer Schalterzone erfolgt
also durch eine Druckbeaufschlagung. Insbesondere ist hierbei die Folie mit integrierten
Leitungsbahnen und einem Piezo-Aufdruck ausgebildet, wobei über den Piezo-Aufdruck
Druckzonen definiert sind und jede einzelne Druckzone als ein Piezo-Element ausgebildet
ist. Eine derartige Piezo-Sensorfolie ist beispielsweise in der EP 0 576 400 B1 beschrieben.
Der entscheidende Vorteil einer derartigen Folie ist darin zu sehen, dass die elektrische
Funktionalität, also die einzelnen Piezo-Elemente und ihre Anbindung über die integrierten
Leitungsbahnen, in einfacher und kostengünstiger Weise drucktechnisch auf beispielsweise
eine Polyesterfolie aufgedruckt ist. Eine derartige Piezo-Sensorfolie lässt sich daher
quasi als "Meterware" herstellen. Die Herstellungskosten bestimmen sich hierbei im
Wesentlichen nach der Größe der Sensorfolie und weniger nach der Anzahl der auf der
Sensorfolie integrierten Druckzonen. Insofern ist es auch von der Kostenseite her
unkrititsch, einige oder mehrere der integrierten Schalterzonen ungenutzt zu lassen
und nicht zu aktivieren.
[0012] Anstelle der drucksensitiven Ausgestaltung der Schalterzonen sind diese in einer
alternativen Ausgestaltung beispielsweise als kapazitive oder als Nährungsschalter
usw. ausgebildet.
[0013] Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist das Tastenfeld als eine Bedienblende
mit einer Mehrzahl von Tasten oder Tastzonen ausgestaltet, wobei die Tasten den einzelnen
aktivierten Schalterzonen zugeordnet sind. Die Tasten sind hierbei insbesondere Drucktasten,
die auf die Schalterzonen einwirken, also diese bei Betätigung mit Druck beaufschlagen.
Die Bedienblende ist beispielsweise die gesamte vorderseitige Blende eines Haushaltsgeräts.
Alternativ hierzu ist sie in einer bevorzugten Variante als ein Einlegeteil ausgebildet,
die in die vorderseitige Blende eingepasst wird.
[0014] Gemäß einer zweckdienlichen Ausgestaltung ist hierbei die Bedienblende ein Spritzgussteil
und die Sensorfolie ist in der Bedienblende insbesondere vollumfänglich eingebettet.
Beim Spritzgießen wird die Sensorfolie daher in eine entsprechende Werkzeugform eingelegt
und mit dem Kunststoff-Material umgeben. Lediglich die elektrischen Anschlüsse, also
der an der Sensorfolie vorgesehene Kabelschwanz, ragt aus der Einbettung heraus. Durch
diese Maßnahme ist bereits bei der Herstellung des Bedienfeldes eine hermetische Abdichtung
des elektrischen Bauteils erzielt und bei der Endmontage brauchen keine weiteren Vorkehrungen
mehr zum Schutz vor Feuchtigkeit od. dgl. getroffen werden.
[0015] Zur Erhöhung der Variabilität und Senkung der Kosten ist gemäß einer zweckdienlichen
Weiterbildung vorgesehen, dass die Bedienblende eine Mehrzahl von technischen Funktions-Tastzonen
aufweist, wobei in Abhängigkeit der Ausstattung des elektrischen Geräts lediglich
eine bestimmte Auswahl der einzelnen Funktions-Tastzonen als optisch erkennbare Tastzonen,
also als Tasten, ausgebildet sind. Durch diese Maßnahme wird daher - ähnlich wie bei
der Sensorfolie - eine zunächst geräteunabhängige Bedienblende mit einer ― eine zunächst
geräteunabhängige Bedienblende mit einer beispielsweise matrixförmigen Anordnung der
Funktions-Tastzonen versehen. Erst in Abhängigkeit der jeweiligen Variante werden
diejenigen Tastzonen optisch gekennzeichnet, die benötigt werden und die vor den aktivierten
Schalterzonen gelegen sind. In der einfachsten Variante ist hierbei die geräteunabhängige
Funktions-Bedienblende als das Spritzgussteils ausgebildet, in die die Sensorfolie
integriert ist. Denn aufgrund der hohen Sensitivität insbesondere der Sensorfolie
mit dem Piezo-Aufdruck sind keine separaten Tastelemente erforderlich, die durch Öffnungen
in der Bedienblende hindurchreichen.
[0016] Zur Kenntlichmachung der Position der einzelnen Tastzonen und damit der aktivierten
Schalterzonen wird auf die Bedienblende vorzugsweise ein Aufdruck aufgebracht oder
es wird eine Folie überklebt, auf der die einzelnen Tastzonen optisch dargestellt
sind. Bei einer ausreichend großen Sensorfolie lassen sich daher die Positionen der
einzelnen Tastzonen oder Tasten über einen großen Bereich variabel auswählen, so dass
in einfacher Art und Weise unterschiedlichste Varianten insbesondere auch in optischer
Hinsicht ausgebildet werden können.
[0017] Zweckdienlicherweise sind weiterhin zwischen den einzelnen Tastzonen Entkopplungselemente,
beispielsweise Stege, eine Gitterstruktur od.dgl. angeordnet, über die eine insbesondere
mechanische Entkopplung zwischen benachbarten Funktions-Tastzonen gegeben ist. Durch
diese Maßnahme wird ein genau definiertes Ansprechen der jeweiligen aktivierten Schalterzonen
bei einer Betätigung der zugeordneten Tastzone gewährleistet und Fehlfunktionen vermieden.
Durch die Entkopplungselemente wird daher eine genaue Ortsauflösung des ausgeübten
Drucks erreicht.
[0018] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß weiterhin gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung
eines Bedienfelds gemäß Anspruch 12. Die im Hinblick auf das Bedienfeld angeführten
bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteile sind sinngemäß auch auf das Verfahren zu
übertragen. Das Verfahren zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst ein geräteunabhängiges
"technisches" Bauteil in großer Stückzahl gefertigt wird und erst beim Zusammenbau
des Haushaltsgeräts die Konfiguration vorgenommen wird, also die Festlegung, welche
der Druckzonen aktiviert werden. Das technische Bauteil ist hierbei insbesondere das
als Bedienblende ausgebildete Kunststoff-Spritzgussteil mit der integrierten Sensorfolie.
Zur Konfiguration wird bei der Endmontage zum einen auf die Bedienblende noch ein
Aufdruck angebracht oder eine Folie aufgeklebt, um die Tastzonen optisch kenntlich
zu machen. Zum anderen werden über die Software- und/oder Hardware-Ansteuerung die
benötigten Schalterzonen aktiviert.
[0019] Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im Folgenden anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es zeigen jeweils in schematischen und stark vereinfachten Darstellungen:
- Fig. 1 a
- eine Rückansicht einer als Spritzgussteil ausgebildeten Bedienblende mit eingebetteter
Sensorfolie,
- Fig. 1 b
- die in der Bedienblende gemäß Fig. 1 a eingebettete Sensorfolie vor dem Umspritzen,
- Fig. 2a,2b
- jeweils eine schematische Darstellung einer Sensorfolie mit Piezo-Aufdruck,
- Fig. 3
- einen Querschnitt durch eine Bedienblende mit eingebetteter Sensorfolie, und
- Fig. 4
- eine Sensorfolie mit einer Mehrzahl von einzelnen Schalterzonen.
[0020] In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.
[0021] Die drucksensitive Sensorfolie 2 gemäß den Fig. 1a,1b weist eine Mehrzahl von einzelnen
Druckzonen 4 auf, die jeweils durch ein einzeln ansteuerbares Piezo-Element gebildet
sind. Die Sensorfolie 2 ist insgesamt nach Art eines Sensorfeldes mit matrixförmig
angeordneten Druckzonen 4 ausgebildet. Die einzelnen Druckzonen 4 sind hierbei über
Leiterbahnen 6 ansteuerbar, die in einem Kabelschwanz 8 zusammengefasst sind. Die
einzelnen Leiterbahnen 6 ebenso wie die einzelnen Piezo-Elemente zur Ausbildung der
einzelnen Druckzonen 4 sind auf einem folienartigen Trägermaterial, beispielsweise
eine Polyesterfolie, drucktechnisch aufgebracht.
[0022] Einen schematischen Querschnitt durch eine derartige Folie zeigen die Fig. 2a,2b,
einmal im unbelasteten und einmal im druckbeaufschlagten Zustand. Und zwar weist die
Sensorfolie 2 eine Trägerfolie 10 auf, auf die nacheinander eine Elektrode 12, beispielsweise
eine Karbon-Schicht, eine Piezo-Schicht 14 aus einem piezoaktiven Material und wiederum
eine Elektrode 12 aufgebracht sind. Die Elektroden 12 dienen der elektrischen Kontaktierung
der Piezo-Schicht 14 über die Leiterbahnen 6. Die Elektroden 12 sind räumlich auf
den Bereich der Druckzone 4 begrenzt, bestimmen also die Position der Druckzone 4.
Innerhalb der Piezo-Schicht 14 bestehen Bereiche 16A,16B mit negativer bzw. positiver
Polarisierung. Bei einer Druckbeaufschlagung mit einer Kraft F in Richtung des in
Fig. 2b dargestellten Pfeils kommt es zu einer Verformung der Sensorfolie 2, wodurch
aufgrund des piezoelektrischen Effekts ein Spannungssignal erzeugt wird, welches über
die einzelnen Leiterbahnen 6 einer hier nicht dargestellten Steuerungseinheit als
Schaltsignal übermittelt wird.
[0023] Aufgrund des Herstellungsverfahrens der Sensorfolie 2 auf Grundlage von drucktechnischen
Verfahrensschritten sind die Herstellungskosten der Sensorfolie 2 im Wesentlichen
unabhängig von der Anzahl der einzelnen Druckzonen 4. Sie hängen lediglich von der
Größe der Sensorfolie 2 insgesamt ab.
[0024] Zur Ausbildung eines Bedienfeldes, von dem in Fig. 1 a die Rückseite dargestellt
ist, wird die Sensorfolie 2 im Ausführungsbeispiel der Fig. 1a,1b durch ein Umspritzen
in eine Bedienblende 18 eingebettet. Die Bedienblende 18 weist wiederum ― wie aus
Fig. 1 a zu entnehmen ist ― eine Vielzahl von einzelnen Funktions-Tastzonen 20 auf,
die hier in der gleichen matrixförmigen Anordnung wie die einzelnen Druckzonen 4 angeordnet
sind. Die einzelnen Funktions-Tastzonen 20 sind im Ausführungsbeispiels der Fig. 1
a gebildet durch einen jeweils zentralen, kreisrunden Bereich mit einer verringerten
Wandstärke und einer seitlichen Begrenzung von gitterartig angeordneten Stegen 22.
Diese bilden Entkopplungselemente, um bei einer Druckbeaufschlagung der einzelnen
Funktions-Tastzonen 20 eindeutig und genau die darunter liegende Druckzone 4 zu betätigen.
[0025] Das in Fig. 1 a dargestellte kombinierte Bauteil aus der Sensorfolie 2 und der Bedienblende
18 ist noch variantenunabhängig ausgebildet, kann also für unterschiedlichste Varianten
eines Gerätetyps verwendet werden, beispielsweise eine Waschmaschine oder Spülmaschine
oder ein sonstiges Haushaltsgerät der so genannten "weißen Ware" oder auch ein Gerät
der Unterhaltungselektronik. Die gerätespezifische Ausgestaltung erfolgt auf Seiten
der Druckzonen 4 durch eine entsprechende Ansteuerung bzw. Freischaltung der gewünschten
Druckzonen 4, die dann als aktivierte Druckzonen 4' mit ihrer Funktionalität bereitstehen
(in Fig. 1 b sind beispielhaft zwei Druckzonen mit den Bezugszeichen 4' versehen.).
Diese Auswahl wird hierbei softwaretechnisch vorgenommen, d. h. über die Anbindung
an eine Steuereinheit werden lediglich die von den interessierenden Druckzonen 4'
(aktivierte Druckzonen 4') abgegebenen Signale ausgewertet bzw. lediglich diese aktivierten
Druckzonen 4' werden elektrisch beschaltet.
[0026] Auf Seiten der Bedienblende 18 erfolgt die gerätespezifische Ausgestaltung durch
eine optische Kennzeichnung der jeweiligen Funktions-Tastzonen 20, so dass optisch
erkennbare Tastzonen 20' ausgebildet sind. Dies erfolgt beispielsweise durch das Aufbringen
einer Folie oder eines Aufdrucks auf die Vorderseite der Bedienblende 18 (in Fig.
1 a sind beispielhaft zwei Tastzonen mit dem Bezugszeichen 20' versehen).
[0027] Aus Fig. 3a ist die vollständige Einbettung der Sensorfolie 2 in die Bedienblende
18 zu entnehmen. Lediglich der Kabelschwanz 8 verlässt die Einbettung. Die Sensorfolie
2 an sich ist hierdurch hermetisch abgedichtet. Alternativ hierzu ist die Sensorfolie
2 nur teilweise eingebettet, d.h. die Sensorfolie 2 wird nur teilweise vom Kunststoffmaterial
umfasst und ein Teilbereich der Rückseite der Sensorfolie 2 bleibt beispielsweise
frei.
[0028] Gemäß Fig. 4 weist die Sensorfolie 2 mehrere matrixartig angeordnete Druckzonen 4
auf, von denen lediglich ein Teil über die Ansteuerung aktiviert ist. Diese bilden
die aktivierten Druckzonen 4', die schraffiert dargestellt sind.
Bezugszeichenliste
[0029]
- 2
- Sensorfolie
- 4
- Druckzone
- 4'
- aktivierte Druckzone
- 6
- Leiterbahn
- 8
- Kabelschwanz
- 10
- Trägerfolie
- 12
- Elektrode
- 14
- Piezo-Schicht
- 16A
- Bereich mit negativer Polarisierung
- 16B
- Bereich mit positiver Polarisierung
- 18
- Bedienblende
- 20
- Funktions-Tastzonen
- 20'
- Tastzonen
- 22
- Stege
1. Bedienfeld für ein elektrisches Gerät, insbesondere für ein Haushaltsgerät, mit einem
vorzugsweise geräteunabhängigen technischen Funktionsbauteil (18), welches eine ein
Schalterfeld bildende Sensorfolie (2) mit einer Mehrzahl von einzelnen Schalterzonen
(4,4') aufweist, die jeweils unabhängig voneinander ansteuerbar sind, wobei in Abhängigkeit
der Ausstattung des elektrischen Geräts eine bestimmte Auswahl der einzelnen Schalterzonen
(4,4') aktiviert ist und wobei ein von außen zugängliches Tastenfeld mit einer Mehrzahl
von einzelnen optisch gekennzeichneten Tastzonen (20') vorgesehen ist, die jeweils den aktivierten Schalterzonen (4') zugeordnet
sind.
2. Bedienfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Auswahl der aktivierten
Schalterzonen (4') über eine Ansteuerung der einzelnen Schalterzonen (4) erfolgt.
3. Bedienfeld nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Sensorfolie (2) drucksensitiv ist und
eine Mehrzahl von einzelnen Druckzonen (4) aufweist.
4. Bedienfeld nach Anspruch 3, bei dem die Sensorfolie (2) eine Folie mit integrierten
Leiterbahnen (6) und einem Piezo-Aufdruck ist, über den die Druckzonen (4) definiert
sind, wobei jede einzelne Druckzone (4) als ein Piezo-Element ausgebildet ist.
5. Bedienfeld nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem das Funktionsbauteil eine
Bedienblende (18), mit einer Mehrzahl von Tasten oder Tastzonen (20, 20') ist, die
den einzelnen Schalterzonen (4, 4') zugeordnet sind.
6. Bedienfeld nach Anspruch 5, bei dem die Bedienblende (18) ein Spritzgussteil ist und
die Sensorfolie (2) in der Bedienblende (18) eingebettet ist.
7. Bedienfeld nach Anspruch 5 oder 6, bei dem die Sensorfolie (2) vollumfänglich in der
Bedienblende (18) eingebettet ist.
8. Bedienfeld nach einem der Ansprüche 5 bis 7, bei dem die Bedienblende (18) eine Mehrzahl
von technischen Funktions-Tastzonen (20) aufweist, wobei in Abhängigkeit der Ausstattung
des elektrischen Geräts eine bestimmte Auswahl der einzelnen Funktions-Tastzonen (20)
als optisch erkennbare Tastzonen (20') ausgebildet sind.
9. Bedienfeld nach Anspruch 8, bei dem zur Ausbildung der optisch erkennbaren Tastzonen
(20') auf die Bedienblende ein Aufdruck aufgebracht oder eine Folie aufgeklebt ist.
10. Bedienfeld nach Anspruch 8 oder 9, bei dem zwischen den einzelnen Tastzonen (20, 20')
Entkopplungselemente (22) angeordnet sind, über die eine drucktechnische Entkopplung
zwischen benachbarten Tastzonen (20,20') gegeben ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Bedienfelds für ein elektrisches Gerät bei dem ein
geräteunabhängiges technisches Funktionsbauteil (18) vorgesehen wird, das ein Schalterfeld
bildende Sensorfolie (2) mit einer Mehrzahl von einzelnen Schalterzonen (4,4') umfasst,
wobei in Abhängigkeit der Ausstattung des elektrischen Geräts einzelne Schalterzonen
(4') gerätespezifisch aktiviert werden und das Funktionsbauteil (18) mit einem gerätespezifischen,
von außen zugänglichen Tastenfeld mit einer Mehrzahl von einzelnen optisch gekennzeichneten Tastzonen (20') versehen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 11, bei dem zur Ausbildung des Funktionsbauteils (18) die
Sensorfolie (2) umspritzt wird und eine geräteunabhängige Bedienblende ausgebildet
wird, auf die die optisch gekennzeichneten Tastzonen (20') aufgebracht werden.