WO2021122421A1 - Funktionsbauteil mit einer tastenfunktion - Google Patents

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Definitions

  • the invention relates to a functional component with a button function, with a hard carrier component that has at least one recess, with a film that covers the recess of the carrier component, and with a mechanically actuatable electrical switching element arranged below the recess, which is actuated by exerting pressure on the film can be actuated in the area above the recess.
  • Such a functional component is known from the German laid-open specification DE 3641 003 A1, the film here being designed as an elastic film that is convexly curved outward.
  • a curved, elastic film is not acceptable for reasons of the desired design and feel.
  • flat and high-gloss surfaces are particularly desirable, which should nevertheless allow mechanical switching elements arranged underneath to be actuated.
  • the foils provided for this purpose are often overmolded with a plastic material, back-molded or also flooded with a hardening plastic material.
  • the problem here is that such films are only slightly elastic, especially because of the additionally applied plastic layer. Such a film stretched over a recess in an operating surface therefore tends to kink at the edges of the recess. This can result in permanently visible kink lines or notches.
  • the invention is based on the object of creating a functional component of the generic type in which this problem is reduced or completely eliminated.
  • a ring-shaped or hollow-cylindrical body is arranged along the inner edge surface of the recess and in contact with the film.
  • Figure 1 shows a functional component designed according to the invention
  • Figure 2 shows a conventional functional component
  • FIG. 3 shows a second embodiment of the functional component designed according to the invention
  • FIG. 4 shows a third embodiment of the functional component designed according to the invention.
  • FIG. 2 shows a functional component with a carrier component 10 which has a recess 12.
  • the carrier component 10 consists of a hard material, that is to say it does not yield under light pressure loads. In particular, it consists of a non-elastic plastic.
  • the mechanical switching element 32 is preferably designed as a snap-action disk or as a fully assembled short-stroke switch, which has the advantage that it can be triggered by a short actuation path of the switching plunger 36.
  • the film 20 also consists of a hard, that is to say non-elastic material, which applies to most decorative and highly transparent films.
  • the switch 30 is actuated by applying pressure to the surface of the film 20 in the area of the recess 12 and ideally directly above the switch plunger 36, whereby the film 20 arches into the recess 12 and moves the switch plunger 36 in the direction of the switching element 32.
  • the problem here is that the film 20 kinks at the transition regions 50 between the hard carrier component 10 and the recess 12.
  • the edge area of the recess 12 thus forms a circumferential kink.
  • the kinking of the film 20 when pressure is applied can lead to changes in the material properties at the affected areas of the film 20, which remain permanently visible as notches or fold lines, which is generally undesirable. This problem is exacerbated if the film 20 is back-injected, over-injected or flooded with a further hard plastic material.
  • the inventive solution to this problem is shown in sketch form in FIG.
  • the basic structure of the functional component largely corresponds to the design described above, so that the description thereof does not need to be repeated here.
  • a body 40 made of a flexible, soft material is additionally arranged along the inner edge surface of the recess 12 and in contact with the film 20.
  • the body 40 shown in a sectional view in FIG. 1 is adapted to the cross-sectional shape of the recess 12 and thus has a round or polygonal ring shape. It is essential that the body 40 elastically supports the film 20 at least at the transition regions 50 shown in FIG. 2 at the edge of the recess 12.
  • the curved film 20 deforms the outer surface sections of the body 40 that it touches so that there is no right or acute-angled edge on the body 40 at which the film 20 could bend sharply. As a result, notches and kink lines on the film 20 can be effectively avoided.
  • the soft body 40 can advantageously be formed by a foam.
  • the deformability of the soft body 40 is designed to match the respective application and the type of film 20 used.
  • FIG. 3 shows the possibility of forming the body 40 from a plurality of rings 42, 44, here, for example, two concentrically fitted into one another.
  • the rings 42, 44 can consist of different and, in particular, different soft materials. It is advantageous to provide a gradient gradation from the outside harder to the inside softer, since it is advantageous, due to the bending radius of the film 20 increasing towards the center of the recess, if the deformability of the body 40 increases in the same direction.
  • Figure 4 is a
  • Body 40 which has an outer contour 46 that is rounded off in sections.
  • the film (not shown here) rests against the rounded outer contour 46, as a result of which too narrow a bending radius and thus kinking of the film are avoided.

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Push-Button Switches (AREA)

Abstract

Beschrieben wird ein Funktionsbauteil mit einer Tastenfunktion, mit einem harten Trägerbauteil, das wenigstens eine Ausnehmung aufweist, mit einer Folie, die die Ausnehmung des Trägerbauteils überdeckt, und mit einem unterhalb der Ausnehmung angeordneten mechanisch betätigbaren elektrischen Schaltelement, welches durch eine Druckausübung auf die Folie im Bereich oberhalb der Ausnehmung betätigbar ist, wobei entlang der inneren Randfläche der Ausnehmung und im Kontakt zur Folie ein ringförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildeter Körper angeordnet ist.

Description

Funktionsbauteil mit einer Tastenfunktion
Die Erfindung betrifft ein Funktionsbauteil mit einer Tastenfunktion, mit einem harten Trägerbauteil, das wenigstens eine Ausnehmung aufweist, mit einer Folie, die die Ausnehmung des Trägerbauteils überdeckt, und mit einem unterhalb der Ausnehmung angeordneten mechanisch betätigbaren elektrischen Schaltelement, welches durch eine Druckausübung auf die Folie im Bereich oberhalb der Ausnehmung betätigbar ist.
Ein derartiges Funktionsbauteil ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 3641 003 A1 bekannt, wobei die Folie hier als eine nach außen konvex gewölbte elastische Folie ausgeführt ist.
Für manche Anwendungen ist die Verwendung einer gewölbten, elastischen Folie aus Gründen des gewünschten Designs und der Haptik nicht akzeptabel. So sind beispielsweise im Automobilbereich insbesondere ebene und hochglänzende Oberflächen erwünscht, die dennoch die Betätigung darunter angeordneter mechanischer Schaltelemente erlauben sollen.
Die hierzu vorgesehenen Folien sind dabei oftmals mit einem Kunststoffmaterial überspritzt, hinterspritzt oder auch mit einem aushärtenden Kunststoffmaterial überflutet.
Problematisch hierbei ist, dass solche Folien, besonders durch die zusätzlich aufgebrachte Kunststoffschicht, nur wenig elastisch sind. Eine derartige, über eine Ausnehmung in einer Bedienfläche gespannte Folie neigt daher dazu, an den Rändern der Ausnehmung abzuknicken. Dabei können dauerhaft sichtbar bleibende Knicklinien oder Einkerbungen entstehen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein gattungsgemäßes Funktionsbauteil zu schaffen, bei dem dieses Problem reduziert oder ganz beseitigt ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass entlang der inneren Randfläche der Ausnehmung und im Kontakt zur Folie ein ringförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildeter Körper angeordnet ist.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung werden durch die Merkmale der abhängigen Ansprüche beschrieben.
Nachfolgend soll die Erfindung anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert werden. Es zeigen in jeweils einer schematischen Schnittdarstellung
Figur 1 ein erfindungsgemäß ausgeführtes Funktionsbauteil,
Figur 2 ein konventionelles Funktionsbauteil,
Figur 3 eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgeführten Funktionsbauteil,
Figur 4 eine dritte Ausführungsform des erfindungsgemäß ausgeführten Funktionsbauteil.
Durch die Figur 2 soll zunächst anhand eines skizzenhaft dargestellten konventionell ausgeführten Funktionsbauteils das zur Erfindung führende Problem erläutert werden. Die Figur 2 zeigt ein Funktionsbauteil mit einem Trägerbauteil 10, welches eine Ausnehmung 12 aufweist. Das Trägerbauteil 10 besteht aus einem harten Material, das heißt es gibt unter leichten Druckbelastungen nicht nach. Es besteht insbesondere aus einem nichtelastischen Kunststoff.
Auf der Oberfläche des Trägerbauteils 10 ist eine Folie 20 angeordnet, welche die Ausnehmung 12 abdeckt. Innerhalb der Ausnehmung 12 ist unterhalb der Folie 20 ein elektrischer Schalter 30 angeordnet. Zu diesem gehört ein mechanisch betätigbares Schaltelement 32, das auf einer Leiterplatte 34 sitzt. Der Schalter 30 weist zudem ein Schaltergehäuse 38 auf, an dem ein Schaltstößel 36 geführt ist. Der Schaltstößel 36 steht einerseits in mechanischem Kontakt zu dem Schaltelement 32 und liegt anderseits mit einem Endabschnitt an der Unterseite der Folie 20 an.
Das mechanische Schaltelement 32 ist vorzugsweise als eine Schnappscheibe oder als ein fertig montierter Kurzhubschalter ausgeführt, was den Vorteil hat, das es durch einen kurzen Betätigungsweg des Schaltstößels 36 auslösbar ist.
Es sei angenommen, dass die Folie 20 ebenfalls aus einem harten, das heißt nichtelastischem Material besteht, was für die meisten dekorativen und hochtransparenten Folien zutrifft.
Die Betätigung des Schalters 30 erfolgt durch eine Druckeinwirkung auf die Oberfläche der Folie 20 im Bereich der Ausnehmung 12 und idealerweise direkt oberhalb des Schaltstößels 36, wodurch sich die Folie 20 in die Ausnehmung 12 hineinwölbt und den Schaltstößel 36 in Richtung auf das Schaltelement 32 verschiebt.
Problematisch hierbei ist, dass hierbei an den Übergangsbereichen 50 zwischen dem harten Trägerbauteil 10 und der Ausnehmung 12 die Folie 20 abknickt. Der Randbereich der Ausnehmung 12 bildet somit eine umlaufende Knickstelle aus.
Das Abknicken der Folie 20 bei einer Druckeinwirkung kann an den betroffenen Stellen der Folie 20 zu Änderungen der Materialeigenschaften führen, die als Einkerbungen oder Knicklinien dauerhaft sichtbar bleiben, was im Allgemeinen unerwünscht ist. Dieses Problem verschärft sich noch, wenn die Folie 20 durch ein weiteres hartes Kunststoffmaterial hinterspritzt, überspritzt oder überflutet ist.
Die erfindungsgemäße Lösung dieses Problems ist in der Figur 1 skizzenhaft dargestellt. Der grundsätzliche Aufbau des Funktionsbauteils stimmt mit der zuvor beschriebenen Ausführung weitgehend überein, so dass deren Beschreibung hier nicht wiederholt zu werden braucht.
Allerdings ist entlang der inneren Randfläche der Ausnehmung 12 und im Kontakt zur Folie 20 zusätzlich ein Körper 40 aus einem nachgiebig weichen Material angeordnet.
Der in der Figur 1 in einer Schnittansicht dargestellte Körper 40 ist an die Querschnittsform der Ausnehmung 12 angepasst und weist somit runde oder mehreckige Ringform auf. Wesentlich ist, dass der Körper 40 die Folie 20 zumindest an den in der Figur 2 dargestellten Übergangsbereichen 50 am Rand der Ausnehmung 12 elastisch abstützt. Bei einer Druckbetätigung der Folie 20 im Bereich des Schaltstößels 36 deformiert die gewölbte Folie 20 die von ihr berührten Außenflächenabschnitte des Körpers 40, so dass am Körper 40 keine recht- oder spitzwinklige Kante auftritt, an der die Folie 20 scharf abknicken könnte. Flierdurch können Einkerbungen und Knicklinien an der Folie 20 wirkungsvoll vermieden werden.
Der weiche Körper 40 kann vorteilhaft durch einen Schaumstoff ausgebildet sein. Die Deformierbarkeit des weichen Körpers 40 ist passend zur jeweiligen Anwendung und zur Art der verwendeten Folie 20 ausgeführt.
Zwei Ausführungsvarianten des erfindungsgemäßen Funktionsbauteils werden anhand der Figuren 3 und 4 erläutert. Zur Vereinfachung der Abbildungen wurde hier jeweils auf eine Darstellung der Folie und des Trägerbauteils verzichtet. Die Figur 3 zeigt die Möglichkeit, den Körper 40 aus mehreren, hier beispielhaft zwei, konzentrisch ineinandergefügten Ringen 42, 44 auszubilden. Die Ringe 42, 44 können aus unterschiedlichen und insbesondere aus unterschiedlich weichen Materialien bestehen. Dabei ist es vorteilhaft, eine Gradientenabstufung von außen härter zu nach innen weicher vorzusehen, da es aufgrund des zur Mitte der Ausnehmung hin größer werdenden Biegeradius der Folie 20 vorteilhaft ist, wenn die Deformierbarkeit des Körpers 40 in der gleichen Richtung hin zunimmt. Bei der in der Figur 4 schematisch dargestellten Ausführungsform ist ein
Körper 40 vorgesehen, der eine abschnittsweise abgerundete Außenkontur 46 aufweist. Bei einer Tastenbetätigung legt sich die hier nicht dargestellte Folie an die abgerundete Außenkontur 46 an, wodurch ein zu enger Biegeradius und damit ein Abknicken der Folie vermieden werden.
Bezugszeichen
10 Trägerbauteil 12 Ausnehmung 20 Folie
30 Schalter 32 Schaltelement 34 Leiterplatte 36 Schaltstößel 38 Schaltergehäuse
40 Körper
42, 44 Ringe
46 abgerundete Außenkontur
50 Übergangsbereichen

Claims

Patentansprüche
1. Funktionsbauteil mit einer Tastenfunktion, mit einem harten T rägerbauteil (10), das wenigstens eine Ausnehmung (12) aufweist, mit einer Folie (20), die die Ausnehmung (12) des Trägerbauteils (10) überdeckt, und mit einem unterhalb der Ausnehmung (12) angeordneten mechanisch betätigbaren elektrischen Schaltelement (32), welches durch eine Druckausübung auf die Folie (20) im Bereich oberhalb der Ausnehmung (12) betätigbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der inneren Randfläche der Ausnehmung (12) und im Kontakt zur Folie (20) ein ringförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildeter Körper (40) angeordnet ist.
2. Funktionsbauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (40) aus einem nachgiebig weichen Material besteht.
3. Funktionsbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (40) zumindest abschnittsweise eine abgerundete Außenkontur (46) aufweist.
4. Funktionsbauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (40) mit dem Trägerbauteil (10) oder mit einem Schaltergehäuse (38) verbunden ist.
5. Funktionsbauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (40) aus mehreren konzentrisch angeordneten Ringen (42, 44) aus unterschiedlich harten Materialien besteht, deren Härte von außen nach innen abnimmt.
6. Funktionsbauteil nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (40) aus einem oder mehreren Elastomeren besteht.
7. Funktionsbauteil nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Körper (40) aus einem oder mehreren Schaumstoffen besteht.
8. Funktionsbauteil nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (20) aus einem nichtelastomeren Material besteht.
9. Funktionsbauteil nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (20) mit einem thermoplastischen Kunststoff hinterspritzt oder überspritzt ist.
10. Funktionsbauteil nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Folie (20) mit einem aushärtenden Kunststoff überflutet ist.
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