Bedienfeld für ein elektrisches Gerät sowie Verfahren zur Herstellung eines Bedienfelds

Die Erfindung betrifft ein Bedienfeld für ein elektrisches Gerät, insbesondere für ein Haushaltsgerät, sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Bedienfelds.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Anstelle der drucksensitiven Ausgestaltung der Schalterzonen sind diese in einer alternativen Ausgestaltung beispielsweise als kapazitive oder als Nährungsschalter usw. ausgebildet.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

In den Figuren sind gleich wirkende Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen.

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.

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.

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.

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.

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.

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).

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.

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

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