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Die
Erfindung betrifft eine Funktionsscheibe mit elektrischer Eingabe-
und Anzeigefunktion, mit einer Stützscheibe, welche Funktionselemente
und Leiterbahnen trägt,
und einer die Stützscheibe
mindestens teilweise bedeckenden Frontscheibe.
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Aus
WO 92/04724 ist eine Funktionsscheibe bekannt,
die aus einer relativ dicken Stützscheibe und
einer im Abstand hierzu angeordneten relativ dünnen Frontscheibe besteht.
Sowohl die Stützscheibe
als auch die Frontscheibe tragen Leiterbahnen. Durch Andrücken der
Frontscheibe gegen die Stützscheibe
werden die beiderseitigen Leiterbahnen miteinander in Kontakt gebracht,
so dass ein Schaltvorgang ausgeführt
wird. Solche Funktionsscheiben können
Tastfelder aufweisen, die durch Tastendruck aktiviert werden und
einen Schaltvorgang auslösen. Unter
dem Begriff Funktionsscheibe sollen Scheiben verstanden werden,
die eine elektrische Funktion ausüben können, sei es eine Eingabefunktion,
z. B. Schalt- oder Dimmfunktion, oder eine Anzeigefunktion (Display).
Funktionsscheiben bestehen aus einer Verbundscheibe aus Glas oder
Kunststoff, mit mindestens einer Stützscheibe und einer Frontscheibe. Zwischen
diesen beiden Scheiben befinden sich die von außen nicht sichtbaren Leiterbahnen.
Bei Schaltfeldern ist je eine Leiterbahn an der Stützscheibe
und an der Frontscheibe angeordnet, wobei diese beiden Leiterbahnen
im Falle einer externen Druckausübung gegeneinander
gedrückt
werden und einen Kontakt herstellen. Die Leiterbahnen können in
Form durchsichtiger Leiterstreifen vorgesehen sein oder auch als
extrem dünne
Drähte.
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Bei
durchsichtigen Funktionsscheiben sind die im Scheibeninnern verlaufenden
Leiterbahnen an einem Scheibenrand herausgeführt, um eine mehrpolige Verbindung
zu einem Schaltungsträger
herzustellen, der die elektrischen bzw. elektronischen Komponenten
zum Zusammenwirken mit der Funktionsscheibe enthält. Diese Art von Anschlusstechnik ist
außerordentlich
empfindlich und sie erfordert am Scheibenrand eine Randeinfassung.
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Aus
der
US 5 153 816 A ist
ein Druckschalter bekannt, dessen frontseitiges Bedienelement und dessen
wandseitiges Anschlusselement über
zusammensteckbare Anschlussvorrichtungen miteinander verbunden sind.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Funktionsscheibe derart
auszubilden, dass sie keine Randeinfassung erfordert.
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Die
Lösung
dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.
Bei der erfindungsgemäßen Funktionsscheibe
befindet sich in der Stützscheibe
ein Loch, durch das Leiterelemente hindurchgehen, die mit den Leiterbahnen
der Stützscheibe
verbunden sind. Erfindungsgemäß erfolgt
also das Herausführen
der Leiterbahnen der Funktionsscheibe nicht an deren Rand, sondern
an einer randfernen Stelle im Innern der Scheibenfläche. Damit
kann der Rand der Funktionsscheibe freibleiben, so dass es möglich ist,
die Funktionsscheibe rahmenlos zu konzipieren. Andererseits besteht
aber auch die Möglichkeit,
einen Rahmen vorzusehen, der als Zierrahmen ausgebildet ist, oder
auch einen die Funktionsscheibe tragenden Halterahmen, der mit einem
Schaltungsträger
verbunden wird.
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Die
erfindungsgemäße Funktionsscheibe eignet
sich insbesondere als Installationsgerät für Elektroinstallationen und
ganz besonders für
die Hausleittechnik, bei der über
ein in einem Gebäude installiertes
Bussystem Datentelegramme übertragen
werden. Hierbei ist jeweils in einer Unterputzdose, durch die die
Busleitung hindurchfährt,
eine standardisierte Universalschnittstelle vorgesehen. Diese Universalschnittstelle
wird mit einem gerätespezifischen
Adapter, der von außen
vorgesetzt wird, zu einem Busankoppler kombiniert. Der gerätespezifische Adapter
ist vorzugsweise in einem den Schaltungsträger bildenden Trägergehäuse angeordnet,
welchem die Funktionsscheibe vorgesetzt ist.
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Die
in dem Loch der Stützscheibe
angeordneten Leiterelemente können
eine in die Funktionsscheibe eingelassene Anschlussvorrichtung bilden, die
als mehrpoliger Stecker ausgebildet ist. Auf diese Weise kann die
Funktionsscheibe leicht an andere Komponenten elektrisch angeschlossen
werden. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit, aus der Funktionsscheibe
ein Kabel herauszuführen,
das im Abstand von der Funktionsscheibe an ein elektrisches Gerät angeschlossen
wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist das Loch in der Stützscheibe
mit einem Stopfen im wesentlichen ausgefüllt. Dieser Stopfen stützt die
relativ dünne
Frontscheibe ab und er verhindert ein Zerbrechen der Frontscheibe
bei einem örtlichen
Druck, der von außen
auf die Frontscheibe wirkt. Durch die Stopfen hindurch oder an dem
Stopfen vorbei können
die Leiterelemente verlaufen, welche mit den Leiterbahnen der Stützscheibe
kontaktiert sind.
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Es
zeigen:
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1 eine
Frontansicht eines Installationsgerätes, das mit der erfindungsgemäßen Funktionsscheibe
versehen ist,
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2 eine
Seitenansicht des Installationsgerätes in Verbindung mit der zugehörigen Wandinstallation,
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3 einen
Vertikalschnitt durch das Installationsgerät vor dem Ansetzen der Funktionsscheibe an
das Trägergehäuse,
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4 eine
perspektivische Darstellung der Anschlussvorrichtung bei einer zweiten
Ausführungsform
der Erfindung im auseinandergezogenen Zustand,
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5 eine
perspektivische Darstellung der Ausführungsform nach 4 im
zusammengesetzten Zustand, und
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6 eine
weitere Ausführungsform
der Funktionsscheibe im Längsschnitt,
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7 eine
Seitenansicht des Stopfens von 6,
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8 eine
erste Variante der Kontaktierung zwischen Leiterbahnen und den Leiterelementen, und
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9 eine
zweite Variante der Kontaktierung zwischen den Leiterbahnen und
den Leiterelementen.
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Gemäß 2 sind
in einer Gebäudewand Wanddosen 10 vorgesehen,
durch die eine (nicht dargestellte) Datenbusleitung hindurchfährt. Jede Wanddose 10 enthält eine
Installationsvorrichtung 11, bei der es sich um eine Universalschnittstelle handelt,
welche mit der Busleitung verbunden wird. Die Installationsvorrichtung 11 weist
einen Metallrahmen 12 auf, der bekannterweise gegen die
Wandöffnung
gesetzt wird.
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Das
Installationsgerät 13 ist
ein Vorsatz, der den in der Wand installierten Universalschnittstellen 11 vorgesetzt
wird. Es weist ein Trägergehäuse 14 auf,
welches die beiden Universalschnittstellen 11 bedeckt.
An der Rückseite
des Trägergehäuses 14 befinden
sich Haltefedern 15, die klemmend in entsprechende Schlitze
der Metallrahmen 12 eingreifen. Ferner stehen von der Rückseite
des Trägergehäuses mehrpolige
elektrische Anschlussvorrichtungen 16 ab, die jeweils in
eine entsprechende Gegenanschlussvorrichtung der Universalschnittstelle 11 eingesteckt
werden.
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Das
Installationsgerät 13 weist
ferner eine dem Trägergehäuse 14 vorgesetzte
Funktionsscheibe 17 auf. Die Funktionsscheibe 17 enthält Funktionselemente 18 in
Form von Tastenfeldern, die durch Druck gegen die Frontseite der
Funktionsscheibe betätigt
werden können.
Ferner enthält
die Funktionsscheibe Leiterbahnen 19, die allerdings mit
dem Auge nicht ohne weiteres sichtbar sind. Die Leiterbahnen 19 sind
durchsichtig oder sie bestehen aus sehr dünnen Drähten. Die Leiterbahnen stehen über eine
Anschlussvorrichtung 20 mit einer Gegenanschlussvorrichtung 21 des
Trägergehäuses 14 in
Verbindung. Die Anschlussvorrichtung 20 weist Leiterelemente
unterschiedlichster Art auf, die die Leiterbahnen 19 mit
elektrischen Kontakten der Gegenanschlussvorrichtung 21 verbinden.
Die Anschlussvorrichtung 20 befindet sich fern vom Rand 22 der
Funktionsscheibe. Sie ist vorzugsweise im Zentrum desjenigen Feldes
der Funktionsscheibe angeordnet, welches einer Installationsvorrichtung 11 zugeordnet
ist. Im vorliegenden Fall sind zwei Installationsvorrichtungen 11 untereinander
angeordnet und für
diese ist eine gemeinsame Funktionsscheibe 17 vorgesehen. Diese
weist im Zentrum jedes der beiden Felder eine Anschlussvorrichtung 20 auf.
Die Anschlussvorrichtungen 20 liegen also entlang der vertikalen
Mittelachse der Funktionsscheibe.
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Gemäß 3 besteht
die Funktionsscheibe 17 aus einem Verbundmaterial aus einer
relativ dicken Stützscheibe 23 und
einer dünnen
Frontscheibe 24. Zwischen Frontscheibe 24 und
Stützscheibe 23befindet
sich ein Hohlraum 25. Leiterbahnen 19 sind sowohl
an der Vorderseite der Stützscheibe 23 als auch
an der Rückseite
der Frontscheibe 24 angeordnet. Wird in einem Schaltfeld 18 ein örtlicher
Druck ausgeübt,
wird durch Deformierung der Frontscheibe 24 ein Kontakt
zwischen den Leiterbahnen geschlossen und das Schließen des
Kontaktes wird detektiert.
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Der
Anschluss der Leiterbahnen 19 erfolgt mit Hilfe einer flexiblen
Platine 26 aus einem biegsamen Trägermaterial, das ein Muster
aus metallischen Leiterbahnen trägt.
Spezielle Anschlusspunkte der flexiblen Platine 26 sind
mit den Leiterbahnen 19 der Funktionsscheibe mechanisch
und elektrisch verbunden. Die Leiterbahnen der flexiblen Platine 26 sind mit
Kontaktstiften 27 der mehrpoligen Anschlussvorrichtung 20 verbunden.
Diese Anschlussvorrichtung 20 ist in einem Loch 28 angeordnet,
welches sich durch die Scheibe 23 erstreckt. Die durch
das Loch 28 hindurchführenden
Leiterelemente sind Kontaktstifte 27, die von einer Buchse 29 umgeben
sind, welche in das Loch 28 eingepasst und ggf. darin verklebt ist.
Die Kontaktstifte 27 und die Buchse 29 sind hier vollständig im
Innern der Funktionsscheibe 17 angeordnet, d. h. sie stehen
nicht über
die Rückseite
der Funktionsscheibe hinaus vor. Während das Loch 28 sich
durch die Stützscheibe 23 erstreckt,
ist die Frontscheibe 24 ununterbrochen durchgehend.
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Das
Trägergehäuse 14 weist
eine umlaufende Umfangswand 30 und eine Rückwand 31 auf.
In dem Trägergehäuse 14 befindet
sich eine Schaltungsplatine 32, die eine gedruckte Schaltung 33 trägt. Leiterbahnen
der Schaltungsplatine 32 sind mit Kontaktbuchsen 34 verbunden,
welche in der Anschlussvorrichtung 21 enthalten sind. Diese
Anschlussvorrichtung 21 weist einen zylindrischen Sockel 35 aus
Isolierstoff auf, der passend in die Buchse 29 eingeführt werden
kann. Dabei dringen die Kontaktstifte 27 der Anschlussvorrichtung 20 in
die Kontaktbuchsen 34 der Anschlussvorrichtung 21. Ferner
weisen die Anschlussvorrichtungen 20, 21 (nicht
dargestellte) Rastelemente auf, die rastend zusammengreifen, so
dass die Funktionsscheibe 17 nach Überwindung einer gewissen Kraft
von dem Trägergehäuse 14 abgezogen
werden kann.
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Die
Schaltungsplatine 32 ist gegenüber der Rückwand 31 des Trägergehäuses 14 mit
einem Druckkissen 36 abgestützt, welches verhindert, dass die
Schaltungsplatine 32 sich beim Zusammenstecken der Anschlussvorrichtungen 20 und 21 durchbiegt.
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Das
Trägergehäuse 14 ist
nach vorne durch eine transzulente Vorderwand 37 abgeschlossen,
deren Rand in eine am Rand 30 vorgesehene umlaufende Aussparung 38 passend
eingesetzt ist. Die Vorderwand 37 ist dauerhaft mit der
Umfangswand 30 verbunden. Die Vorderwand 37 weist
eine Öffnung 39 für den Durchtritt
des Sockels 35 auf.
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Vorgesetzt
vor die Vorderwand 37 ist eine auswechselbare Sichtplatte 40,
die beispielsweise aus Metall besteht. Die Sichtplatte 40 ist
durch die Funktionsscheibe 17 hindurch von außen sichtbar. Sie
trägt beispielsweise
Beschriftungen oder ornamentale Muster bzw. Informationen über die
Begrenzung der Tastenfelder 18 (1).
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Das
Ausführungsbeispiel
der 4 und 5 entspricht weitgehend dem
ersten Ausführungsbeispiel,
so dass die nachfolgende Beschreibung im wesentlichen auf die Unterschiede
beschränkt
werden kann.
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Die
Buchse 29 ist nicht vollständig in der Bohrung 28 versenkt.
Sie weist einen umlaufenden Vorsprung 40 auf, der sich
an der Rückseite
der Funktionsscheibe 17 abstützt. Ferner sind die Rastelemente 41 an
der Innenseite der Buchse 29 und die damit zusammenwirkenden Rastelemente 42 des Sockels 35 erkennbar.
Die Rastelemente 41 sind nach innen vorspringende Rastnasen,
während
die Rastelemente 42 als federnde Zunge mit einer Kerbe zur
Aufnahme der Rastnase 41 ausgebildet sind. Außerdem ist
an dem Sockel 35 eine Längsführung 43 vorgesehen,
die das Einhalten einer bestimmten Drehausrichtung bewirkt.
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In 5 ist
insbesondere die flexible Platine 26 erkennbar, deren Leiterbahnen
mit den Füßen der Kontaktstifte 27 verbunden
sind. Die flexible Platine 26 ist hier im ziehharmonikaartig
zusammengelegten Zustand dargestellt, den sie einnimmt, wenn die Buchse 29 voll
in die Öffnung 28 eingeschoben
ist. Vor der Montage der Buchse 29 können die Lötverbindungen hergestellt werden,
wobei ein Teil der flexiblen Platine 26 aus der Bohrung 28 herausgezogen wird.
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Der
Sockel 35 ist mit Beinen 44 versehen, die durch
entsprechende Löcher
der starren Schaltungsplatine 32 hindurchgesteckt sind,
um den Sockel 35 in einer definierten Drehstellung an der
Schaltungsplatine zu befestigen.
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Bei
den vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispielen sind die Anschlussvorrichtungen 20, 21 jeweils
fünfpolig.
In Abhängigkeit
vom jeweiligen Anwendungszweck sind natürlich andere Polzahlen möglich. Das
Trägergehäuse 14 enthält auf der Schaltungsplatine 32 eine
Schaltung 33, die einen gerätespezifischen Adapter für die Funktion
der vorgesetzten Funktionsscheibe enthält. Jede Funktionsscheibe bzw.
jede Funktionsscheibeneinheit benötigt eine andere Adapterschaltung.
Bei dem Ausführungsbeispiel
der 1 bis 3 sind zwei Funktionseinheiten
vorhanden, die untereinander gleich ausgebildet sind, nämlich Schaltfunktion
haben. Für beide
Funktionseinheiten wird das gleiche Trägergehäuse 14 benutzt. Es
wäre auch
möglich,
unterschiedliche Funktionseinheiten zu vereinigen und ein Trägergehäuse mit
einer entsprechend modifizierten Adapterschaltung zu verwenden.
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Ferner
besteht die Möglichkeit,
Funktionsscheiben mit anderen elektrischen Komponenten, beispielsweise
eine Funktionseinheit mit Funktionsscheibe mit einer Steckereinheit,
die eine Steckdose aufweist. Die Steckdose ist dann in herkömmlicher Technik
(ohne Glasscheibe) ausgebildet.
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Bei
dem Ausführungsbeispiel
der 6 bis 9 ist in der Stützscheibe 23 der
Funktionsscheibe 17 ebenfalls ein Loch 28 in Form
einer durchgehenden Bohrung angeordnet. Dieses Loch hat an der zur
Frontscheibe 24 gewandten Seite eine trichterförmige Erweiterung 28a.
In dem Loch 28 sitzt ein Stopfen 50, der dieses
Loch im wesentlichen ausfüllt
und einen kegelstumpfförmig
verdickten Kopf 51 hat, welcher in die Erweiterung 28a passt.
Die Außenseite des
Kopfes 51 liegt bündig
mit der Fläche
der Stützscheibe 23.
Der Stopfen 50 verhindert, dass die dünne Frontscheibe 24 in
das Loch 28 gedrückt
und dadurch zerstört
wird.
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Der
Stopfen 50 weist an seiner Außenseite längslaufende Kanäle 52 auf.
Hierbei handelt es sich um Nuten, die sich sowohl im Kopf 51 als
auch im Körper
des Stopfens 50 erstrecken. Diese Kanäle 52 dienen zur Aufnahme
jeweils eines Kontaktstiftes 27, der sich durch das Loch 28 hindurch
erstreckt und der zur Anpassung an die Form des Stopfens 50 mit einer
Biegung 53 versehen ist.
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Gemäß 8 ist
das Ende des Kontaktstiftes 27 durch einen leitfähigen Kleber 54 oder
einen Lötpunkt
mit einer Leiterbahn 19 der Stützscheibe 23 oder
der Frontscheibe 24 verbunden. Das andere Ende des Kontaktstiftes 27 geht
in einen Steckerstift 55 über, welcher Bestandteil der
Anschlussvorrichtung 20 ist. Die Anschlussvorrichtung 20 weist
eine Bodenplatte 56 aus Isoliermaterial auf, durch welche die
Steckerstifte 55 hindurchgehen und die an der Außenseite
der Stützscheibe 23 abgestützt ist.
Die Bodenplatte 56 ragt mit einem Ansatz 57 in
eine Längsbohrung
des Stopfens hinein, wo sie verankert ist. Auf diese Weise wird
der Stopfen 50 mit seinem Kopf 51 und mit der
Bodenplatte 56 auf beiden Seiten der Stützscheibe 23 verankert
und fixiert.
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Die
Bodenplatte 56 ist mit einer Buchse 58 verbunden,
welche die Steckerstifte 55 umgibt und an ihrer Innenseite
Rastelemente 59 aufweist, welche mit entsprechenden Rastelementen 60 der
anderen Anschlussvorrichtung 21 zusammenwirken. Die Anschlussvorrichtung 21 ist
an einem Trägergehäuse 14 befestigt,
wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel.
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Die
Kontaktstifte 27 enthalten an der Stelle, an der sie das
Loch 28 verlassen, einen seitlich abstehenden Ansatz 62 (6),
der in eine Ausnehmung 63 (7) am Ende
des Stopfens 50 hineinragt. Der Stopfen 50, der
in der Stützscheibe 23 verankert
ist, wirkt dadurch als Abstützung
für die
Steckerstifte 55. Wenn die Steckerstifte 55 in
Richtung gegen die Stützscheibe 23 gedrückt werden,
stützen sich
die Ansätze 62 ab,
so dass die Kontaktstelle nicht mechanisch belastet wird.
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9 zeigt
eine andere Variante, bei der der Kontaktstift 27 an seinem
Ende ein flexibles Kontaktelement 64 trägt, welches von dem Kopfstück 51 des Stopfens 50 gegen
einen Abschnitt 19a der Leiterbahn 19 der Stützscheibe
gedrückt
wird. Der Abschnitt 19a ragt in die konische Erweiterung 28a des Lochs 28 hinein.
Das Kontaktelement 64 befindet sich somit vollständig im
Innern der Stützscheibe.
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Der
Stopfen 50 bewirkt einerseits, dass das Loch 28 ausgefüllt wird
und das somit die Frontscheibe 24 lückenlos von der Stützscheibe 23abgestützt wird.
Andererseits können
Stopfen 51 benutzt werden, die auf derjenigen Seite, die
der Frontscheibe 24 zugewandt ist, eine Markierung in Form
von Symbolen oder auch nur einer gefärbten Fläche aufweisen, um beispielsweise
eine Tastfläche
zu markieren oder eine Symbolfläche.
