DE10232810A1

DE10232810A1 - Press-button for switch used in automobile industry, comprises surrounding support structure and inner section in rigid plastic, with soft plastic connection

Info

Publication number: DE10232810A1
Application number: DE2002132810
Authority: DE
Inventors: Siegfried Petri
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 2002-07-19
Filing date: 2002-07-19
Publication date: 2004-02-05

Abstract

The supporting structure (102) and the inner section (106) are manufactured from a rigid plastic. They are joined together using a soft, resilient plastic (108, 110a, 110b). An Independent claim is included for the method of manufacture, using a two-stage pressure injection molding process.

Description

Die Erfindung betrifft eine Drucktastereinrichtung mit einer feststehenden äußeren Tragstruktur und wenigstens einem relativ zu diesem bewegbaren Innenteil zur Betätigung insbesondere elektrischer Schaltkontakte.The invention relates to a push button device with a fixed outer support structure and at least one movable relative to this inner part activity especially electrical switch contacts.

Zur Betätigung elektrischer Komponenten ist es allgemein bekannt, Drucktastereinrichtungen vorzusehen, welche ein fest angeordnetes Gehäuse oder Panel und einen oder mehrere zu diesem relativbewegbare(n) Taster umfassen.For actuating electrical components it is generally known to provide push button devices which a fixed housing or Panel and one or more push buttons that can be moved relative to it include.

Eine derartige Anordnung mit Drucktastenschalter beschreibt beispielsweise die DE 198 39 699 A1 . Gemäß der DE 198 39 699 A1 ist in einem Gehäuse ein Aufnahmeschacht ausgebildet, in welchen ein Drucktaster bewegbar geführt ist, dabei ist der Tastenhub auf einen vorbestimmten Weg begrenzt und der Taster steht unter Federvorspannung. Die beschriebene Anordnung umfasst eine Vielzahl von Bauteilen und ist entsprechend aufwändig zu montieren, teuer und fehleranfällig. Weiterhin ist zwischen feststehendem Gehäuse und bewegbarem Schalter ein Spalt vorhanden, durch welchen Schmutz und/oder Feuchtigkeit eindringen kann, so dass die Funktion der elektrischen Komponenten nicht dauerhaft sichergestellt ist; ein weiterer Nachteil der in der DE 198 39 699 A1 beschriebenen Anordnung besteht in der großen Bauhöhe.Such an arrangement with a push button switch describes, for example DE 198 39 699 A1 , According to the DE 198 39 699 A1 a receiving shaft is formed in a housing, in which a push button is movably guided, the key stroke is limited to a predetermined path and the button is spring-loaded. The arrangement described comprises a large number of components and is correspondingly complex to assemble, expensive and prone to errors. Furthermore, there is a gap between the stationary housing and the movable switch, through which dirt and / or moisture can penetrate, so that the function of the electrical components is not permanently ensured; another disadvantage of in the DE 198 39 699 A1 described arrangement consists in the large height.

Des weiteren kennt der Stand der Technik einstöckige flexible Tastenfelder, welche feststehende Haltebereiche und bewegbare Betätigungsbereiche umfassen. Derartige Tastenfelder existierenden in verschiedenen Ausführungsformen, beispielhaft wird auf die DE 42 07 786 A1 verwiesen. Das beschriebene Tastenfeld ist an sich flexibel und benötigt daher eine formstabile Auflage, welche im vorliegenden Fall durch eine Leiterplatine gebildet wird. Nachteilig ist bei solchen Tastenfeldern, das im Falle eines defekten Drucktasters das gesamte Tastenfeld ausgetauscht werden muss, wodurch sehr hohe Wartungskosten entstehen. Weiterhin ist das wenig hochwertige Erscheinungsbild der Drucktasteranordnung nachteilig, so dass eine Verwendung bei hochwertigen Kraftfahrzeugen nicht vorteilhaft ist. Ein weiterer Nachteil besteht auf Grund der schlechten haptischen Rückmeldung in der geringen Tastbarkeit der Bedienelemente falls kein Sichtkontakt vorhanden ist.Furthermore, the prior art knows one-story flexible keypads, which include fixed holding areas and movable operating areas. Such keypads exist in various embodiments, for example, on the DE 42 07 786 A1 directed. The keypad described is flexible per se and therefore requires a dimensionally stable support, which in the present case is formed by a printed circuit board. The disadvantage of such keypads is that the entire keypad must be replaced in the event of a defective push button, which results in very high maintenance costs. Furthermore, the low-quality appearance of the pushbutton arrangement is disadvantageous, so that use in high-quality motor vehicles is not advantageous. Another disadvantage is the poor tactile feedback of the control elements due to the poor haptic feedback if there is no visual contact.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine eingangs genannte Drucktastereinrichtung bereitzustellen, welche einerseits ein hochwertiges Erscheinungsbild und gute haptische Eigenschaften aufweist, die andererseits eine geringe Bauhöhe aufweist und nur wenige Einzelteilen umfasst, es soll die Möglichkeit bestehen, durch eine geschlossene Oberfläche ein schädliches Eindringen von Schmutz und/oder Feuchtigkeit zu verhindern. Zur Herstellung der Drucktastereinrichtung soll ein besonders einfaches und kostengünstiges Verfahren bereitgestellt werden.The object of the invention is a provide push button device mentioned above, which on the one hand a high-quality appearance and good haptic Features that have a low overall height and includes only a few individual parts, it should be possible through a closed surface a harmful one Prevent dirt and / or moisture from entering. to Production of the push button device should be a particularly simple and cost-effective Procedures are provided.

Die Lösung der Aufgabe erfolgt mit den Merkmalen des Patentanspruches 1, wobei gemäß der zu Grunde liegenden Idee die Tragstruktur und das wenigstens eine Innenteil aus einem ersten festen Kunststoff hergestellt und Tragstruktur und Innenteil mittels eines zweiten weichelastischen Kunststoffes miteinander verbunden sind.The problem is solved with the features of the claim 1 , wherein according to the underlying idea, the support structure and the at least one inner part are made from a first solid plastic and the support structure and inner part are connected to one another by means of a second soft-elastic plastic.

Bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.Preferred refinements and developments the invention are the subject of the dependent claims.

Gemäß eines besonders bevorzugten Ausführungsbeispiels ist zwischen Tragstruktur und dem wenigstens einen Innenteil ein vollständig oder teilweise mit weichelastischem Kunststoff ausgefüllter Bewegungsspalt vorgesehen.According to a particularly preferred embodiment is between the support structure and the at least one inner part Completely or movement gap partially filled with flexible plastic intended.

Insbesondere um das Auswechseln einzelner Drucktaster zu ermöglichen, wird es gemäß eines Ausführungsbeispiels als vorteilhaft angesehen, wenn der mittels weichelastischem Kunststoff mit dem zumindest einen Innenteil verbundene Bereich der Tragstruktur von der weiteren Tragstruktur getrennt ist, so dass vorteilhafterweise die Tragstruktur mehrteilig ausgebildet ist. Dabei ist ein flächig ausgebildeter, mit wenigstens einer Aufnahmeöffnung versehener ersten Teilbereich und wenigstens ein rahmenartig ausgebildeter, mit dem wenigstens einen Innenteil elastisch verbundener zweiter Teilbereich vorgesehen und der wenigstens eine zweite Teilbereich der Tragstruktur ist mit dem ersten Teilbereich verbindbar.Especially when it comes to replacing individuals Pushbuttons to enable it becomes according to an embodiment considered advantageous if the by means of flexible plastic region of the support structure connected to the at least one inner part is separated from the further supporting structure, so that advantageously the support structure is formed in several parts. Here is a flat, with at least one receiving opening provided first partial area and at least one frame-like, with the at least one inner part elastically connected second Sub-area provided and the at least one second sub-area the supporting structure can be connected to the first partial area.

Zweckmäßigerweise sind bei diesem Ausführungsbeispiel der erste Teilbereich und der wenigstens eine zweite Teilbereich der Tragstruktur kraft- bzw. formschlüssig miteinander verbunden.Expedient are with this embodiment the first section and the at least one second section the supporting structure is connected to one another in a non-positive or positive manner.

In Hinblick auf eine gute Tastbarkeit auch ohne Sichtkontakt ist vorteilhafter weise das wenigstens eine Innenteil außenseitig gegenüber der Tragstruktur erhaben.With regard to good palpability even without visual contact, this is advantageously at least one Inner part outside across from of the supporting structure.

Gemäß eines zu bevorzugenden Ausführungsbeispiels weist der den Bewegungsspalt ausfüllende weichelastische Kunststoff einen sich über die Spaltbreite verringernden Querschnitt auf, wodurch eine besonders gute Beweglichkeit des Innenteils gegenüber der Tragstruktur erreicht wird.According to a preferred embodiment shows the flexible plastic filling the movement gap one over the gap width reducing cross-section, making a special good mobility of the inner part relative to the support structure achieved becomes.

Zweckmäßigerweise weist der Kunststoff der Tragstruktur, des Innenteils und der verbindende weichelastische Kunststoff thermoplastische Eigenschaften auf.The plastic expediently has the supporting structure, the inner part and the connecting soft elastic Plastic thermoplastic properties.

Zur Herstellung der Drucktastereinrichtung wird Spritzgießverfahren bevorzugt, bei welchem in einem ersten Spritzgießvorgang der erste thermoplastische Kunststoff der Tragstruktur und des wenigstens einen Innenteiles in mittels wenigstens eines Schiebers voneinander getrennte Formräume eines Spritzgießwerkzeuges eingespritzt, nach ausreichender Verfestigung des ersten Kunststoffes der wenigstens eine Schieber zurückgezogen wird, so dass ein die Tragstruktur und das wenigstens eine Innenteil verbindender Formraum freigegeben wird und in einem zweiten Spritzgießvorgang der elastomer-thermoplastische Verbindungskunststoff eingespritzt wird und dabei haftend und/oder durch Hinterschnitte bedingt formschlüssig sowohl mit der Tragstruktur als auch mit dem wenigsten einem Innenteil verbindet.Injection molding is preferred for the production of the pushbutton device, in which, in a first injection molding process, the first thermoplastic plastic of the support structure and of the at least one inner part is at least one Nes slide molded separate spaces of an injection molding tool injected, after sufficient solidification of the first plastic, the at least one slide is withdrawn so that a mold space connecting the support structure and the at least one inner part is released and in a second injection molding process the elastomer-thermoplastic connecting plastic is injected and thereby adheres and / or due to undercuts positively connects both with the support structure and with at least one inner part.

Nachfolgend werden besonders zu bevorzugende Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf Figuren näher dargestellt, dabei zeigen schematisch und beispielhaftThe following are particularly preferred embodiments with reference to figures shown, show schematically and by way of example

1a ein aus zwei Kunststoffen in Spritzgießtechnik hergestelltes Bedienpanel in Draufsicht, 1a a top view of a control panel made of two plastics using injection molding technology,

1b ein aus zwei Kunststoffen in Spritzgießtechnik hergestelltes Bedienpanel im Schnitt, 1b a control panel made from two plastics using injection molding technology,

2a einen Kurzhubtaster im Schnitt sowie 2b einen Kurzhubtaster in Draufsicht. 2a a short stroke button on average as well 2 B a short stroke button in top view.

1a zeigt ein Bedienpanel 100 in Draufsicht, dabei betreffen die beiden oberen und unteren bzw. die beiden rechten und linken Taster 106 unterschiedliche Ausführungsbeispiele der Erfindung, einen Schnitt zeigt 1 b. Das Bedienpanel 100 besteht aus einer feststehenden äußeren Tragstruktur 102, welche Aufnahmeöffnungen 112 zur Aufnahme der Drucktaster 106 aufweist. Die vorliegende Anordnung umfasst eine Mehrzahl von Drucktastern, jedoch kann ein anderes Ausführungsbeispiel nur einen einzigen Drucktaster umfassen. Sowohl die Tragstruktur 102 als auch die Drucktaster 106 bestehen aus einem festen Kunststoff mit einem hohen E-Modul wie beispielsweise PP, PA, ABS etc. und sind mittels weichen, gummiartigen, elastischen Kunststoffes mit einem geringen E-Modul bzw. mit geringer Shore-Härte miteinander verbunden, wobei beide Kunststoffe thermoplastische Eigenschaften aufweisen. 1a shows a control panel 100 in plan view, the two upper and lower or the two right and left buttons apply 106 different embodiments of the invention, shows a section 1 b. The control panel 100 consists of a fixed outer supporting structure 102 what receiving openings 112 to accommodate the push buttons 106 having. The present arrangement includes a plurality of push buttons, but another embodiment may include only a single push button. Both the support structure 102 as well as the push buttons 106 consist of a solid plastic with a high modulus of elasticity such as PP, PA, ABS etc. and are connected to each other by means of soft, rubber-like, elastic plastic with a low modulus of elasticity or with a low Shore hardness, both plastics having thermoplastic properties exhibit.

Der weichelastische Verbindungskunststoff 108 füllt den Bewegungsspalt, wie bei den beiden oberen Tastern 106 gezeigt, lückenlos aus, was zu einer besonderen Unempfindlichkeit gegenüber Schmutz und/oder Feuchtigkeit des Bedienpanels 100 führt. Gemäß eines anderen Ausführungsbeispiels kann es – falls dies nicht erforderlich ist – ausreichend sein, den Drucktaster 106 nur bereichsweise, wie mit 110a, 110b der unteren beiden Taster 106 gezeigt, mit der Tragstruktur zu verbinden. Vorliegend ist der Taster 106 über zwei relativ breite, einander gegenüberliegende Bereiche 110a, 110b mit der Tragstruktur verbunden, jedoch kann es auch zweckmäßig sein, wenn mehrere schmalere Verbindungsbereiche vorgesehen sind. Eine nicht durchgängige Verbindung von Taster 106 und Tragstruktur 102 ermöglicht eine leichtere/größere Bewegbarkeit des Tasters 106 relativ zur Tragstruktur. Insbesondere falls eine lückenlose Anbindung erfolgt, ist es sehr zweckmäßig, wie in 1 b gezeigt über den Anbindungsbereich 108 einen verringerten Querschnitt vorzusehen, um eine ausreichende Flexibilität zu gewährleisten.The soft, elastic connecting plastic 108 fills the movement gap, as with the two upper buttons 106 shown, without gaps, resulting in a particular insensitivity to dirt and / or moisture on the control panel 100 leads. According to another exemplary embodiment, if this is not necessary, the push button may be sufficient 106 only in some areas, as with 110a . 110b the bottom two buttons 106 shown to connect to the support structure. The button is present 106 over two relatively wide, opposite areas 110a . 110b connected to the support structure, but it may also be expedient if several narrower connection areas are provided. A non-continuous connection of buttons 106 and support structure 102 enables easier / greater mobility of the button 106 relative to the supporting structure. In particular if there is a seamless connection, it is very useful, as in 1 b shown over the connection area 108 to provide a reduced cross section to ensure sufficient flexibility.

In der 1a sind die beiden rechten Taster 106 direkt mit der einteiligen Tragstruktur 102 verbunden. Die beiden linken Taster 106 zeigen eine Ausgestaltung mit einer mehrteilig ausgebildeten Tragstruktur. Der flächige erster Teilbereich 102 weist Öffnungen 112 auf, in welche zweite rahmenartige Teilbereiche 104 der Tragstruktur einsetzbar sind, die mittels der weichelastischen Verbindung 108, 110a, 110b mit dem Taster 106 verbunden sind. Besonders vorteilhaft ist in diesem Fall die separate Auswechselbarkeit eines jeden Tasters. Der rahmenartige zweite Teilbereich 104 der Tragstruktur besteht wie der Bereich 102 ebenfalls aus einem harten thermoplastischen Kunststoff und wird in der Öffnung beispielsweise eingeclipst; hierfür sind am rahmenartigen Bereich 104 radial außenseitig federnde Nasen vorgesehen, die an der Rückseite des flachen Bereiche 102 eingreifen.In the 1a are the two right buttons 106 directly with the one-piece support structure 102 connected. The two left buttons 106 show an embodiment with a multi-part support structure. The flat first section 102 has openings 112 in which second frame-like sections 104 the support structure can be used by means of the soft elastic connection 108 . 110a . 110b with the button 106 are connected. In this case, the separate interchangeability of each button is particularly advantageous. The frame-like second section 104 the supporting structure is like the area 102 also made of a hard thermoplastic and is clipped into the opening, for example; for this are on the frame-like area 104 Radially resilient lugs are provided on the back of the flat areas 102 intervention.

Wie aus 1 b ersichtlich, ist unterhalb der Tragstruktur 102 (104) und den mit ihr verbundenen Tastern 106 eine Leiterplatte 116 mit Schaltelementen 114 angeordnet, welche mittels der Taster 106 betätigbar sind. Bei einer Betätigung werden die Taster 106 nach unten gedrückt, und dabei relativ zur festen Tragstruktur verschoben. Im Bereich der Bewegungsspalten 108 verbindet der Elastomerkunststoff Taster 106 und Tragstruktur 102 flexibel miteinander.How out 1 b can be seen, is below the supporting structure 102 ( 104 ) and the buttons connected to it 106 a circuit board 116 with switching elements 114 arranged which by means of the button 106 can be operated. When pressed, the buttons 106 pressed down, and shifted relative to the fixed support structure. In the area of the movement columns 108 connects the elastomer plastic button 106 and support structure 102 flexible with each other.

Eine Anordnung mit Kurzhubtaster 200 zeigt 2a im Schnitt und 2b in Draufsicht. Ein Grundträger 202 aus festem Kunststoff ist rückseitig mit einer (Leiterbahn tragenden) Folie 216, auf welcher ein elektrischer Schaltkontakt 214 sowie eine Anzeige-LED 218 angeordnet sind und weist eine Ausnehmung auf, in welcher ein Taster 206 aufgenommen ist. Der Taster 206 ist zur Betätigung des elektrischen Schaltkontaktes 214 relativ zum Grundträger bewegbar und mit diesem mittels eines thermoplastischen Elastomers (TPE) verbunden. Im Ausführungsbeispiel ist der Grundträger 202 oberseitig mit einer TPE-Schicht 208 versehen, welche chemisch/haftend im Bereich 222 mit dem Taster 206 verbunden ist. Mittels des Tasters 206 ist über eine Wippe, welche vorliegende im Grundträger 202 integriert ist, der Schaltkontakt 214 betätigbar. Der Taster 206 ist zumindest im Bereich der LED 218 durchscheinend ausgebildet, so dass eine Schaltanzeige möglich ist. Um eine gute Beweglichkeit des Tasters 206 trotz der Anbindung mittels der TPE-Schicht 208 zu erreichen, weist diese im Verbindungsbereich 220 zum Taster 206 einen verringerten Querschnitt und daraus resultierend eine höhere Flexibilität auf.An arrangement with a short stroke button 200 shows 2a on average and 2 B in top view. A basic carrier 202 made of solid plastic is on the back with a (conductor track) foil 216 on which an electrical switch contact 214 and an indicator LED 218 are arranged and has a recess in which a button 206 is included. The button 206 is for actuating the electrical switch contact 214 Movable relative to the base support and connected to it by means of a thermoplastic elastomer (TPE). In the exemplary embodiment is the basic carrier 202 with a TPE layer on the top 208 provided which is chemically / adhesive in the area 222 with the button 206 connected is. Using the button 206 is about a seesaw, which is present in the basic carrier 202 is integrated, the switch contact 214 actuated. The button 206 is at least in the area of the LED 218 translucent, so that a switching display is possible. To ensure good movement of the button 206 despite the connection using the TPE layer 208 to achieve this points in the connection area 220 to the button 206 a reduced cross-section and, as a result, greater flexibility.

Wie in der Draufsicht in 2b erkennbar, ist vorliegend der Taster 206 lückenlos mittels der TPE-Schicht 208 verbunden, so dass ein guter Schutz vor Verschmutzung der elektrischen Komponenten besteht.As in the top view in 2 B is recognizable here the button 206 seamlessly using the TPE layer 208 connected so that there is good protection against contamination of the electrical components.

Die Herstellung der Anordnung 100, 200 erfolgt in einem hier nicht näher gezeigten Spritzgießwerkzeug, wobei in einem ersten Schritt das erste thermoplastische Material für den/die Taster 106, 206 und Tragstruktur 102, 202 in mittels Schieber voneinander getrennte Formräume eingespritzt wird. Sobald das erste thermoplastische Material hinreichend ausgehärtet ist, wird der/werden die Schieber zurückgezogen, so dass zumindest ein die Tragstruktur 102, 202 und den/die Taster 106, 206 verbindender Formraum freigegeben wird, in welchen in einem zweiten Schritt das zweite thermoplastische Elastomermaterial (TPE) eingespritzt wird und sich haftend mit Tragstruktur 102, 202 und Taster 106, 206 verbindet. Die Bauhöhe der im Ausführungsbeispiel dargestellten Anordnung beträgt ca. 20 mm, der Taster 206 ist dabei deutlich tastbar gegenüber der mit der TPE-Schicht gebildeten Oberfläche erhaben.The making of the arrangement 100 . 200 takes place in an injection mold, not shown here, with the first thermoplastic material for the button (s) in a first step 106 . 206 and support structure 102 . 202 is injected into mold spaces separated from one another by means of a slide. As soon as the first thermoplastic material has hardened sufficiently, the slide (s) is withdrawn, so that at least one of the supporting structure 102 . 202 and the button (s) 106 . 206 connecting molding space is released, in which in a second step the second thermoplastic elastomer material (TPE) is injected and adheres to the support structure 102 . 202 and buttons 106 . 206 combines. The overall height of the arrangement shown in the exemplary embodiment is approximately 20 mm, the button 206 is clearly palpable compared to the surface formed with the TPE layer.

Claims

Push button device with a stationary outer support structure and at least one movable relative to this inner part, in particular for actuating electrical switching contacts, characterized in that the support structure ( 102 . 202 ) and the at least one inner part ( 106 . 206 ) made of a first solid plastic and by means of a second soft elastic plastic ( 108 . 110a . 110b . 208 ) are connected.

Pushbutton device according to claim 1, characterized in that between the support structure ( 102 . 202 ) and the at least one inner part ( 106 . 206 ) a completely or partially with soft elastic plastic ( 108 . 110a . 110b . 208 ) filled movement gap is provided.

Pushbutton device according to claim 1 or 2, characterized in that the supporting structure ( 102 ) is made up of several parts, wherein - a flat partial area provided with at least one receiving opening ( 102 ) and - at least one frame-like second section which is elastically connected to the at least one inner part ( 104 ) is provided and - the at least one second partial area ( 104 ) the support structure with the first section ( 102 ) is connectable.

Pushbutton device according to claim 3, characterized in that the first partial area ( 102 ) and the at least one second partial area ( 104 ) the support structure are connected to one another in a non-positive or positive manner.

Pushbutton device according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one inner part ( 206 ) on the outside opposite the supporting structure ( 202 . 208 ) is sublime.

Pushbutton device according to one of the preceding claims, characterized in that the flexible plastic filling the movement gap ( 108 . 220 ) has a cross section that decreases over the gap width.

Pushbutton device according to one of the preceding claims, characterized in that the plastic of the supporting structure ( 102 . 104 . 202 ), the inner part ( 106 . 206 ) and the connecting soft elastic plastic ( 108 . 110a . 110b . 208 ) have thermoplastic properties.

Method for producing a push button device according to one of the preceding claims, characterized by an injection molding process, wherein - in a first injection molding process, the first thermoplastic plastic of the supporting structure ( 102 . 104 . 202 ) and the at least one inner part ( 106 . 206 ) is injected into mold spaces of an injection mold separated from one another by means of at least one slide, - after the first plastic has sufficiently solidified, the at least one slide is withdrawn, so that the supporting structure ( 102 . 104 . 202 ) and the at least one inner part ( 106 . 206 ) connecting mold space is released and - in a second injection molding process the elastomer-thermoplastic connecting plastic is injected and thereby adherent and / or form-fitting due to undercuts with both the supporting structure ( 102 . 104 . 202 ) as well as with the least an inner part ( 106 . 206 ) connects.