Beleuchtbares Werkstück
Die Erfindung betrifft ein beleuchtbares Werkstück nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Werkstücks nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
In Kraftfahrzeugen werden Bedienschalter, vor allem in Form von Bedienfeldern im Armaturenbrett, in der Mittelkonsole oder in der Autotüre, eingesetzt. Diese Schalter können beleuclitbai" ausgebildet sein, wobei das Betätigungsorgan für den elektrischen Schalter dann ein Beispiel für ein derartiges beleuchtbares Werkstück darstellt.
Bekannt ist ein beleuchtbares Betätigungsorgan für einen elektrischen Schalter mit einer auf der Oberfläche angeordneten Sichtfläche, bei der es sich um ein Funktionssymbol, eine Funktionsanzeige o. dgl. handeln kann. Mit Hilfe des Funktionssymbols wird dem Benutzer die jeweilige durch den Schalter zu bedienende Funktion dargestellt. Gleichzeitig kann das Funktionssymbol als eine Art von Suchbeleuchtung dienen, damit der Benutzer den elektrischen Schalter auch bei Dunkelheit findet und bedienen kann. Die Funktionsanzeige dient dazu, dem Benutzer den Zustand der zu bedienenden Funktion zu visualisieren. Das Betätigungsorgan kann auch mehrere, einander benachbart angeordnete Bereiche mit jeweils einer Sichtfläche aufweisen, beispielsweise sowohl einen Bereich mit einem Funktionssymbol als auch einen Bereich mit einer Funktionsanzeige, wobei diese Bereiche unabhängig voneinander beleuchtbar ausgestaltet sind. Der beleuchtbare Bereich besteht zumindest an der Sichtfläche aus einem für sichtbares Licht wenigstens teilweise transparenten Werkstoff. Gegebenenfalls kann die Oberfläche dieses Bereichs mittels einer
für sichtbares Licht im wesentlichen nichttransparenten Beschichtung, wie eines Lackes, derart versehen sein, daß lediglich die Sichtfläche freigelassen ist.
Es hat sich nun herausgestellt, daß das Licht für die Beleuchtung der jeweiligen Sichtfläche aufgrund der Transmission innerhalb des Werkstoffes, selbst bei einem geringen Transmissionsgrad von lediglich 2 bis 4 %, von dem einen beleuchtbaren Bereich in den anderen beleuchtbaren Bereich überstrahlen kann. Diese Überstrahlung von Licht macht sich vor allem dann negativ bemerkbar, wenn nur die Beleuchtung für den einen Bereich eingeschaltet und für den anderen Bereich ausgeschaltet ist. Ebenso störend ist eine Überstrahlung, wenn die beleuchtbaren Bereiche mit unterschiedlichen Farben ausgeleuchtet werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das beleuchtbare Werkstück, bei dem es sich insbesondere um das Betätigungsorgan eines elektrischen Schalters handelt, derart auszugestalten, daß die Überstrahlung von Licht in den einander benachbarten beleuchtbaren Bereichen weitgehend gedämpft ist. Insbesondere soll die Überstrahlung für den Benutzer nicht sichtbar sein.
Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen beleuchtbaren Werkstück, bei dem es sich insbesondere um das Betätigungsorgan eines elektrischen Schalters handelt, durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Ein Verfahren zur Herstellung eines solchen beleuchtbaren Werkstücks ist durch die Merkmale des Anspruchs 5 gegeben.
Beim erfindungsgemäßen Betätigungsorgan beziehungsweise einem sonstigen, entsprechend der Erfindung ausgebildeten Werkstück ist wenigstens der eine beleuchtbare Bereich von einem für sichtbares Licht im wesentlichen nichttransparenten Werkstoff umgeben. Dieser weitere Bereich aus im wesentlichen nichttransparenten Werkstoff grenzt die beiden einander benachbarten beleuchtbaren Bereiche weitgehend voneinander ab. Durch diesen weiteren Bereich ist somit eine Überstrahlung von Licht zwischen den beiden beleuchtbaren Bereichen wirksam verhindert. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Soll der eine beleuchtbare Bereich als Funktionsanzeige für die Funktionsbeleuchtung des Betätigungsorgans dienen, so bietet sich eine Ausgestaltung des Bereichs in der Form einer Linse an, womit dem Benutzer der jeweilige Zustand des Schalters besonders deutlich visualisiert werden kann. Hierzu besteht dieser beleuchtbare Bereich aus einem glasklaren Werkstoff. Beispielsweise kann es sich um einen glasklaren Kunststoff handeln.
Soll der andere beleuchtbare Bereich ein Funktionssymbol zur Suchbeleuchtung für das Betätigungsorgan enthalten, so bietet sich die Verwendung eines opaken Werkstoffes für das Funktionssymbol an. Beispielsweise kann dieses aus einem milchigen Kunststoff bestehen. Der Einfachheit halber kann der gesamte beleuchtbare Bereich aus dem opaken Werkstoff hergestellt und mit einem undurchsichtigen Lack beschichtet sein. Die Sichtfläche für das Funktionssymbol ist in der Beschichtung entsprechend freigelassen oder ausgespart. Selbstverständlich kann in einfacher Art und Weise die Oberfläche des beleuchtbaren Bereiches vollflächig mit Lack beschichtet sowie die Sichtfläche für das Funktionssymbol anschließend durch thermische Bearbeitung des Lackes, beispielsweise mittels Laserstrahlen, hergestellt werden.
Um eine starke Dämpfung des überstrahlten Lichtes zu erzielen, bietet es sich an, einen dunkel eingefärbten Werkstoff als im wesentlichen nichttransparenten Werkstoff für den weiteren Bereich zu verwenden. Beispielsweise kann es sich dabei um einen dunklen Kunststoff handeln. Zur Vermeidung eines Verfließens des dunklen Werkstoffs in den beleuchtbaren Bereich bei Herstellung des weiteren Bereichs ist es zweckmäßig, die Abgrenzung von dem im wesentlichen nichttransparenten Werkstoff des weiteren Bereichs zum wenigstens teilweise transparenten Werkstoff des benachbarten beleuchtbaren Bereiches in der Art einer Kante auszugestalten. Die Kante wirkt dann bei der Herstellung des weiteren Bereichs als eine Sperrnaht, die das Fließen des dunklen Werkstoffs in den beleuchtbaren Bereich scharf begrenzt. Durch diese Maßnahme wird eine unbeabsichtigte Dämpfung des im jeweiligen beleuchtbaren Bereich zur Ausleuchtung der Sichtfläche verwendeten Lichts durch dunkle Werkstoffanteile vermieden.
Die Herstellung eines aus Kunststoff bestehenden erfindungsgemäßen Betätigungsorgans beziehungsweise eines sonstigen Werkstücks erfolgt bevorzugterweise mittels Spritzgießen
des Kunststoffs in ein entsprechendes Werkzeug. Zunächst wird dabei ein Kunststoff, bei dem es sich insbesondere um einen glasklaren Kunststoff handelt, für den einen beleuchtbaren Bereich in das Werkzeug eingespritzt. Anschließend wird in einer Art von Koinjektionsverfahren der dunkle Kunststoff zum Umspritzen des einen beleuchtbaren Bereichs im wesentlichen gleichzeitig mit dem Kunststoff, bei dem es sich insbesondere um einen milchigen Kunststoff handelt, für den anderen beleuchtbaren Bereich in das Werkzeug eingespritzt. Man erzielt mit Hilfe dieser Vorgehensweise eine qualitativ hochwertige stoffschlüssige Verbindung zwischen dem weiteren Bereich und den beleuchtbaren Bereichen. Zur definierten Abgrenzung zwischen dem weiteren Bereich und dem beleuchtbaren Bereich kann eine Fließbegrenzung für die beiden im Koinjektionsverfahren eingespritzten Kunststoffe im Werkzeug angeordnet sein, so daß ein unerwünschtes Verfließen des dunklen Kunststoffs in den beleuchtbaren Bereich ausgeschlossen ist.
Als Werkzeug für die Herstellung des erfindungsgemäßen Betätigungsorgans beziehungsweise eines sonstigen Werkstücks wird zweckmäßigerweise eine Art von Drei- Komponenten-Naß-in-Naß- Werkzeug verwendet. Bei einem solchen Werkzeug werden drei voneinander unterscheidbare Kunststoffe derart nacheinander und/oder gleichzeitig in das Werkzeug eingespritzt, daß die Kunststoffe noch nicht vollständig abgekühlt sind. Dadurch verbinden sich die drei Kunststoffe in den einander jeweils benachbarten Bereichen beim Einspritzen miteinander stoffschlüssig. Obwohl das Betätigungsorgan beziehungsweise das Werkstück aus mehreren Komponenten besteht, ist dieses dann im wesentlichen einstückig und besitzt für den Benutzer ein homogenes Aussehen.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß eine unerwünschte Überstrahlung des Lichtes von dem einen beleuchtbaren Bereich in den anderen beleuchtbaren Bereich vermieden wird. Zumindest wird eine derartige Überstrahlung auf ein für den Benutzer nicht mehr feststellbares Maß verringert. Insbesondere kann bei einem Betätigungsorgan für einen elektrischen Schalter die Überstrahlung zwischen der Such- und der Funktionsbeleuchtung ausgeschlossen werden. Vor allem bei einem im Kraftfahrzeug eingesetzten erfmdungsgemäßen Schalter wird somit auch die Bediensicherheit für den Benutzer gesteigert. Dennoch ist das erfindungsgemäße
Betätigungsorgan beziehungsweise Werkstück in einfacher Art und Weise sowie kostengünstig herzustellen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 einen Ausschnitt aus einem mehrere elektrische Schalter enthaltenden Bedienfeld für ein Kraftfahrzeug,
Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie 2-2 in Fig. 1,
Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie 3-3 in Fig. 1,
Fig. 4 das Betätigungsorgan im Schnitt entlang der Linie 4-4 in Fig. 1,
Fig. 5 das Betätigungsorgan von der Unterseite, gemäß Richtung V in Fig. 4 gesehen,
Fig. 6 schematisch, in perspektivischer Ansicht die Herstellung des Betätigungsorgans und
Fig. 7 einen elektrischen Schalter in perspektivischer Ansicht gemäß einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel.
In Fig. 1 ist ein Bedienfeld 1 für ein Kraftfahrzeug näher zu sehen, das beispielsweise in der Armaturentafel, in der Mittelkonsole, in der Autotüre o. dgl. im Kraftfahrzeug angeordnet ist. Das Bedienfeld 1 besitzt ein Gehäuse 2, in dem sich mehrere beleuchtbare elektrische Schalter 3 befinden. Die Schalter 3 dienen beispielsweise zum Ein- und Ausschalten der Sitzheizung, -kühlung sowie -belüftung, der Heckscheibenheizung, des Gebläses o. dgl. Funktionen im Kraftfahrzeug. Exemplarisch soll der links angeordnete Schalter 3 näher betrachtet werden.
Wie in Fig. 2 zu sehen ist, besitzt der Schalter 3 modulartige Schaltelemente 14, die im Gehäuse 2 auf einer Leiterplatte 15 befestigt sind. An der Oberseite des Gehäuses 2 befindet sich ein Betätigungsorgan 5 für den Schalter 3. Das Betätigungsorgan 5 ist vorliegend in der Art einer Wippe ausgebildet und mittels in Fig. 3 angedeuteter Lagerzapfen 4 bewegbar, um die Schaltelemente 14 bei manueller Bewegung des Betätigungsorgans 5 durch den Benutzer zu schalten. Weiter ist das Betätigungsorgan 5 mittels im Gehäuse 2 angeordneter Leuchtmittel 16 von innen beleuchtbar. Bei dem gemäß der Erfindung ausgebildeten beleuchtbaren Werkstück handelt es sich somit um das Betätigungsorgan 5 für den elektrischen Schalter 3, das nachfolgend näher erläutert wird.
An der benutzerseitigen Oberfläche 6 des Betätigungsorgans 5 befindet sich ein in Fig. 1 gezeigtes Funktionssymbol 7, T, das die durch den Schalter 3 auszulösende Funktion graphisch darstellt, also vorliegend die Sitzheizung sowie Sitzkühlung beziehungsweise auch die Sitzbelüftung symbolisiert. Das Funktionssysmbol 1, T dient als Suchbeleuchtung für den Benutzer. Weiter befindet sich auf der Oberfläche 6 des Betätigungsorgans 5 noch eine Funktionsanzeige 8, die als Funktionsbeleuchtung dem Benutzer anzeigt, daß die Sitzheizung und/oder die Sitzbelüftung eingeschaltet ist. Das Funktionssymbol 7, T und die Funktionsanzeige 8 befinden sich als Sichtflächen auf zwei zueinander benachbart angeordneten Bereichen 10, 11 der Oberfläche 6, die unabhängig voneinander und somit separat beleuchtbar sind.
Der beleuchtbare Bereich 10, 11 besteht zumindest an der Sichtfläche aus einem für sichtbares Licht wenigstens teilweise transparenten und damit durchsichtigen Werkstoff. Die Oberfläche des beleuchtbaren Bereichs 10 ist, wie anhand von Fig. 4 angedeutet ist, mittels einer für sichtbares Licht im wesentlichen nichttransparenten und damit undurchsichtigen Beschichtung 9, bei der es sich beispielsweise um einen Lack handeln kann, derart versehen, daß lediglich die Sichtfläche für das Funktionssymbol 7, T freigelassen ist. Wenigstens der eine beleuchtbare Bereich, und zwar vorliegend der Bereich 11, ist von einem in Fig. 5 sichtbaren weiteren Bereich 12, der aus für sichtbares Licht im wesentlichen nichttransparenten und somit undurchsichtigen Werkstoff besteht, so umgeben, daß die beiden einander benachbarten beleuchtbaren Bereiche 10, 11 durch den im wesentlichen nichttransparenten Werkstoff voneinander abgegrenzt sind. Dadurch wird wirksam eine
gegenseitige Beeinflussung der Beleuchtung von Funktionssymbol 7, 7 'und Funktionsanzeige 8 vermieden.
Weiterbildungen und verschiedene Ausgestaltungen des Betätigungsorgans 5 sind nachfolgend näher erläutert.
Der beleuchtbare Bereich 11 besteht aus einem glasklaren Werkstoff, und zwar insbesondere aus glasklarem Kunststoff. Beispielsweise kann es sich bei dem Kunststoff um glasklares Makrolon handeln. Der beleuchtbare Bereich 11 ist in der Form einer optischen Linse ausgestaltet. Wie der Fig. 4 oder 5 entnommen werden kann, sind mehrere solcher Linsen, und zwar vorliegend vier Linsen entsprechend dem Bereich 11 vom undurchsichtigen weiteren Bereich 12 eingefaßt. Der gesamte Bereich 11 stellt somit die beleuchtbare Sichtfläche für die Funktionsanzeige 8 dar, wobei aufgrund der Linsenform des Bereichs 11 die Funktionsanzeige 8 besonders deutlich für den Benutzer sichtbar ist.
Der andere beleuchtbare Bereich 10 besteht aus einem opaken Werkstoff, und zwar insbesondere aus einem milchigen Kunststoff. Beispielsweise kann es sich bei dem Kunststoff um weiß oder hellgrau eingefärbtes Makrolon handeln. Der beleuchtbare Bereich 10 ist mit einem undurchsichtigen Lack 9, beispielsweise in schwarzer, silberner o. dgl. Farbe, beschichtet. Allerdings ist dabei die Sichtfläche entsprechend dem Funktionssymbol 7, T freigelassen, um so den Lichtdurchtritt für die Ausleuchtung des Funktionssymbols 7, T durch den opaken Werkstoff zu ermöglichen. In an sich bekannter Weise kann hierzu zunächst die Oberfläche des beleuchtbaren Bereiches 10 vollflächig mit Lack 9 beschichtet werden. Anschließend wird dann die Sichtfläche für das Funktionssymbol 7, T durch entsprechende thermische Bearbeitung des Lackes 9 mittels Laserstrahlen hergestellt.
Der im wesentlichen nichttransparente Werkstoff im Bereich 12, der zur Abgrenzung der beiden Bereiche 10 und 11 dient, besteht aus einem dunkel eingefärbten Werkstoff, und zwar insbesondere aus einem dunklen Kunststoff. Beispielsweise kann es sich bei dem Kunststoff um schwarz eingefärbtes Makrolon handeln. Um eine definierte Abgrenzung zwischen dem benachbarten beleuchtbaren Bereich 10 bzw. 11 sowie dem weiteren Bereich 12, also zwischen dem wenigstens teilweise transparenten Werkstoff und dem im
wesentlichen nichttransparenten Werkstoff zu erhalten, bietet es sich an, diese Abgrenzung in der Art einer Kante 13 auszugestalten, wie anhand von Fig. 5 zu erkennen ist. Die Kante 13 dient somit als Fließbegrenzung oder auch als Sperrnaht für den dunklen Kunststoff, um ein "Ausfransen" oder "Verfließen" des dunklen Kunststoffs in den milchigen Kunststoff zu vermeiden. Die Kante 13 gewährleistet folglich klar definierte Bereiche 10 bzw. 11 und 12, so daß keine für den Benutzer sichtbaren Helligkeitsunterschiede in der Ausleuchtung der Funktionssymbole 7, T auftreten.
Zur Herstellung des erfindungsgemäßen Betätigungsorgans 5 bietet sich nun das nachfolgend beschriebene Verfahren an, das schematisch in Fig. 6 gezeigt ist.
Das Betätigungsorgan 5 besteht aus Kunststoff, so daß dieses mittels Spritzgießen des Kunststoffs in ein nicht weiter gezeigtes Werkzeug hergestellt wird. Hierzu wird zunächst der insbesondere glasklare Kunststoff 17 für den einen beleuchtbaren Bereich 11 in das Werkzeug eingespritzt. Anschließend wird in einer Art von Koinjektionsverfahren der insbesondere dunkle Kunststoff 18 zum Umspritzen des einen beleuchtbaren Bereichs 11 durch den weiteren Bereich 12 im wesentlichen gleichzeitig mit dem insbesondere milchigen Kunststoff 19 für den anderen beleuchtbaren Bereich 10 in das Werkzeug eingespritzt. Im wesentlichen gleichzeitig beim Koinjektionsverfahren bedeutet dabei, daß der milchige Kunststoff 19 ca. 0,6 bis 0,7 sec nach dem dunklen Kunststoff 18 eingespritzt wird, um eine gute stoffschlüssige Verbindung zwischen dem dunklen Kunststoff 18 und dem milchigen Kunststoff 19 zu gewährleisten. Wie bereits erwähnt, ist dabei eine in Fig. 5 sichtbare Fließbegrenzung 13 für diese beiden im Koinjektionsverfahren eingespritzten Kunststoffe 18, 19 im Werkzeug angeordnet.
Bei dem Werkzeug für die Herstellung des Betätigungsorgans 5 handelt es sich um eine Art von Drei-Komponenten-Naß-in-Naß- Werkzeug. Bei einem solchen Werkzeug werden die drei voneinander unterscheidbaren Kunststoffe 17, 18, 19 für die Bereiche 10, 11, 12 nacheinander und/oder gleichzeitig in das Werkzeug eingespritzt. Das Einspritzen erfolgt dabei so, daß die Kunststoffe 17, 18, 19 noch nicht vollständig abgekühlt sind. Dadurch verbinden sich die drei Kunststoffe 17, 18, 19 an den einander jeweils benachbarten und angrenzenden Bereichen beim Einspritzen miteinander stoffschlüssig.
Entsprechend dem beschriebenen Ausführungsbeispiel befindet sich das Betätigungsorgan 5 in einem Kraftfahrzeug-Bedienfeld. Selbstverständlich kann ein solches Betätigungsorgan 5 auch bei einem einzelnen elektrischen Schalter 20 eingesetzt werden, wie in Fig. 7 zu sehen ist. Der Schalter 20 besitzt ein Schaltergehäuse 21, an dessen Unterseite elektrische Anschlüsse 22 herausragen. Die elektrischen Anschlüsse 22 stellen die elektrische Verbindung zu einem im Schaltergehäuse 21 befindlichen, nicht weiter gezeigten Kontaktsystem her, das mittels des an Lagerzapfen 4 schwenkbaren Betätigungsorgans 5 vom Benutzer geschaltet wird.
An der benutzerseitigen Oberfläche 6 des Betätigungsorgans 5 befindet sich wiederum ein Funktionssymbol 7 sowie eine Funktionsanzeige 8. Das Fuhktionssymbol 7 und die Funktionsanzeige 8, die von einem Leuchtmittel 16 beleuchtbar sind, sind an zwei benachbarten Bereichen 10, 11 angeordnet. Die beiden Bereiche 10, 11 sind durch den gestrichelt angedeuteten weiteren Bereich 12, der aus undurchsichtigem Werkstoff besteht, in der erfindüngsgemäßen Art und Weise voneinander abgegrenzt, womit eine gegenseitige Beeinflussung der jeweiligen Beleuchtung für das Funktionssymbol 7 und für die Funktionsanzeige 8 vermieden wird.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfaßt vielmehr auch alle fachmännischen Weiterbildungen im Rahmen der durch die Patentansprüche definierten Erfindung. So läßt sich die Erfindung nicht nur für Betätigungsorgane an elektrischen Schaltern einsetzen, sondern kann auch für sonstige beleuchtbare Werkstücke, wie für Funktionsanzeigen an Steuergeräten, Bedienelementen an Steuergeräten, Gehäuseteilen an Elektrogeräten o. dgl., Verwendung finden.
Bezugszeichen-Liste:
Bedienfeld
Gehäuse (für Bedienfeld) elektrischer Schalter (im Bedienfeld)
Lagerzapfen
Betätigungsorgan
(benutzerseitige) Oberfläche
T: Funktionssymbol
Funktionsanzeige
Beschichtung / Lack ,11 : (beleuchtbarer) Bereich (an Betätigungsorgan)
(weiterer) Bereich (an Betätigungsorgan)
Kante (Fließbegrenzung)
Schaltelement
Leiterplatte
Leuchtmittel glasklarer Kunststoff dunkler Kunststoff milchiger Kunststoff
(einzelner) elektrischer Schalter
Schaltergehäuse elektrischer Anschluß