用于机动车的操作元件和用于制造用于触敏操作元件的玻璃板的方法与流程

本发明涉及一种用于机动车的操作元件，其中该操作元件具有触敏的操作表面/操作界面，该操作表面由玻璃板的表面提供。玻璃的表面为此具有表面结构，该表面结构在玻璃板的加热状态中通过深冲/深拉方式形成。此外本发明还涉及一种用于制造用于触敏操作元件的玻璃板的方法。在此提供玻璃板和具有第一模具元件和第二模具元件的深冲模具，玻璃板向深冲模具中被引入到第一模具元件和第二模具元件之间，并通过在玻璃板的加热状态中借助于深冲模具对玻璃板进行深冲过程产生玻璃板的第一表面的表面结构。

背景技术：

从现有技术中已知触敏的操作元件，例如触摸板和触摸屏，该操作元件可以具有玻璃板作为操作表面。这种玻璃板应该尽可能硬和防刮擦，这例如通过确定的玻璃成分组合和硬化操作方法实现。

例如，文献DE 11 2010 004 720 T5描述了一种玻璃成分组合，该玻璃成分组合具有高的强度、断裂韧性和高的耐刮擦性。由这种玻璃可以通过浮法成型或深冲过程制造玻璃板，这种玻璃板尤其适用于触摸屏。

此外文献US 2013/0189486 A1描述了一种玻璃成分组合，该玻璃成分组合适用于快速3D挤压成型并适用于硬化，以便由此同样可以提供高的硬度、抗刮擦性和高的断裂强度，尤其适用于平面的和非平面的或者说弯曲的触摸屏表面。也可以在挤压成型期间产生表面结构，该表面结构具有装饰效果或视觉功能。

在触敏的操作元件中不仅操作表面的鲁棒性和外观很重要，通过这种操作元件所提供的操作舒适性也很重要，以便实现例如尽可能简单和舒适的操作过程。

在这个方面，文献DE 10 2010 020 609 A1例如提供了一种本类型的操作元件和方法，其中通过对加热的用于触摸屏的玻璃表面进行深冲过程在玻璃表面上产生三维的、可感觉到的结构。这些结构元件用于将操作表面分为不同的并可以由使用者感觉到的区段，从而使用者可以例如通过突起的结构单元感觉到确定的操作区域，而无需转移视线至触摸屏。因此操作元件的改进的和简便的操作方案也在道路交通安全性方面起有利作用。

技术实现要素：

本发明的目的是，提供一种用于机动车的操作元件以及提出一种用于制造用于车辆的触敏操作元件的玻璃板的方法，该玻璃板实现了操作元件的使用舒适性和操作舒适性的进一步提高。

上述目的通过根据独立权利要求的用于机动车的操作元件和用于制造用于触敏操作元件的玻璃板的方法实现。本发明的有利的设计方案在从属权利要求中得到。

根据本发明的操作元件的特征是，表面结构设计为波纹状的，以及玻璃板的表面的至少一个完全能触摸的部分设计有该表面结构。尤其玻璃板的一侧的整个表面也可以形成有表面结构。本发明在此基于如下认识，即有关用户友好方面和尤其有关操作设备的触觉方面的优点不仅可以通过肉眼可见的、可感觉到的表面结构实现，而且还可以通过波纹状的表面结构的覆盖表面的设计方案实现，例如通过表面的细结构构造或微结构构造实现。这些优点尤其通过玻璃板的表面的根据本发明的设计方案实现，该可触摸的表面决不具有平坦的表面区段。由此极大地改进了表面的滑擦性能，因为平坦的玻璃表面与非平坦的、波纹状结构的表面相比具有非常高的静摩擦系数。高的静摩擦系数在操作时尤其表现在，当进行触摸的操作运动方向转换时或者手指短暂停留在表面上时首先感觉到高的阻力，直到可以进行期望的运动，这不利于触敏的操作元件、例如触摸屏或触摸板的操作舒适性，并且会非常容易导致错误操作。相反，波纹结构的表面则确保了在玻璃板的整个可触摸的表面上的受控的触摸运动，并进而以尤其有利的方式使操作变得容易。通过本发明也可以实现在滑擦噪声方面的优点，这是因为表面结构也对这种滑擦噪声的声学效果产生影响。通过由波纹状的表面结构造成表面粗糙，可以有利地实现声阻尼，尤其阻尼高频声，从而可以避免例如在平面、光滑的玻璃表面经常出现的不愉快的尖声和刮擦噪声。此外通过本发明也可以极大地减小表面上的污染物的可见度，例如指纹、手指油污等。这一方面依赖于，通过波纹状的表面结构使手指不能整面地放置在表面上，另一方面主要是由于波纹结构所决定的、与光滑的表面相比没有方向性的光反射。因此在确定的视线角度情况下，在表面上仅可以看到一小部分的污染物。这尤其在操作元件设计为触摸屏的情况下是有利的，因为这样能够明显更好地识别显示屏上的内容和显示。但通过本发明能够实现的另外的影响作用也有利于提高玻璃板显示的内容和指示的可辨识性。通过波纹状的表面结构可以提高射入到玻璃板中的光的耦出效果，从而整体上提高了玻璃板对光并进而对操作元件的由玻璃板显示的内容的透射率。

此外，用于机动车的触敏操作元件的玻璃板可以设置有半透明的彩色覆层，以便使操作元件的彩色显示图像与车辆内部空间的配色相协调。通过本发明能够由于波纹结构原因如此改变玻璃板的视觉特性，使得这种覆层在其颜色方面看起来明显更浓并进而更深。这还导致，可以使用明显更浅的色调作为覆层，并因此使用具有更高透光性的覆层。这还附加地有利于玻璃板的更高的透射率，并进而能够以更清晰、更透亮并且最主要是光强度更大的方式将内容显示在操作元件上。另外通过本发明还可以实现玻璃板的有关热学性能方面的改善。由于波纹状的表面结构使得玻璃板的表面积增大，改善了玻璃板的热耦出，以及可以更好地将操作元件的热量排出到周围环境中，其表现方式为在使用者方面明显更凉爽的并进而感觉更舒适的操作表面，此外还在有关减小操作设备本身强烈发热方面带来积极效果。相对于平坦的表面，通过波纹状的表面结构在手指触摸表面时减小了手指的遮盖面积，从而由于遮盖面积减小，在移动手指时产生的摩擦更小，并向玻璃板传递的摩擦热量更少。由此也可以有利地减小由于使用操作元件使玻璃板生热。因此，总之通过本发明实现了有关提供尽可能高的使用舒适性和操作舒适性方面的显著优点。

在本发明的一有利的设计方案中，表面结构设计为微结构。因此波纹状的表面结构的特性在于波纹结构的波长，该波长明显小于1mm。通过这种类型的细微的结构可以以有利的方式实现：由波纹状的表面结构造成的不同的表面弯曲不会伴随有玻璃板显示内容的视觉可感受到的扭曲变形。此外通过这种类型的细微的结构可以提供尤其舒适的操作感受，并可以尤其有效实现上述提到的优点。此外通过借助于深冲/伸拉(tiefziehen)过程形成该表面结构，以尤其有利的方式提供了实现这种类微结构的解决方案。正是在形成具有这种微结构的玻璃板方面，通过深冲过程形成该表面结构是尤其有利的。与直接加工玻璃表面相比，一方面可以非常轻柔地生成该表面结构，而不会对玻璃板加载或损坏玻璃板。另一方面还可以在此使用如下认知，即能够以尤其简单的方式由此实现细微的结构：可以将相应的纹样引入/施加到深冲模具的模具元件中，例如借助于CNC-铣削，在深冲过程中将该纹样转化/转移到玻璃板的一侧的表面上，并且以这种方式任何细微的结构都可以被引入到模具元件中并进而被引入/施加到玻璃表面中。

可以以有利的方式如此实现波纹状的微结构，即该表面结构具有凸起和凹陷，其中在每两个位置最近的凸起之间和每两个位置最近的凹陷之间的距离测量为在80微米和130微米之间。通过这种小长度标度的波纹状表面结构可以实现玻璃表面在宏观上的尤其均质的触感和视觉效果，以及优化了玻璃板在滑擦性能、滑擦噪声、污染物的可视性和透光率方面的性能。尤其结合了如下情况才实现了这种优化，即该表面结构被设计成具有在5微米和20微米之间的结构高度。结构高度指的是表面结构的凸起和凹陷之间以参考平面为基准的高度差，该参考平面平行于玻璃表面的宏观伸展而延伸。该结构高度因此比结构宽度小一个数量级，由此提供了非常微小的局部的表面弯曲。因此可以避免，该波纹的结构被使用者感觉到或者不舒适地和明显地感觉到。此外这种小结构高度可以尤其简单和快速地借助于表面的深冲过程实现，这是因为仅需要沿垂直于玻璃板的方向实现小的形状改变。通过小的表面弯曲还可以确保，不会通过表面结构发生玻璃板显示内容的可视觉感受的扭曲变形。此外表面结构对于使用者是不能视觉感觉到的。

在本发明的另一有利的设计方案中，凸起和凹陷被设计为分别沿纵向延伸方向伸长，尤其是，表面结构等高线大部分分布在相同的方向上。这可以例如通过将纹样引入到深冲模具元件中的方式实现，该纹样包括平行走向的沟纹。该沟纹可以以尤其简单的方式铣入工件元件中，由此这种具有波纹状的、尤其周期式的微结构的玻璃板的制造证明是尤其简单和成本低的。

然而尤其有利的是，网格式地布置凸起和凹陷，从而凸起被四个凹陷包围，反之亦然，尤其是，表面结构的等高线大部分以闭合的、尤其圆形的或椭圆形的线延伸。这在制造技术方面可以尤其简单地实现，其方式是：除了沿第一方向延伸的第一沟纹外，在工件元件中还铣出另外的第二沟纹，该第二沟纹垂直于第一沟纹，或者以至少与第一沟纹形成在85°和95°之间的范围中的角度延伸。由此得到沟纹处的交叉纹样，该交叉纹样在深冲过程中转化到玻璃表面上，从而产生所描述的由凸起和凹陷形成的网格。这种交叉结构在此——尤其是该结构的上述提到的尺寸相结合——具有如下优点，即该表面结构因此不具有优先方向。在表面的触觉、视觉、热学和声学的特征方面，能够因此实现在整个表面上的非常高程度的均质性。

根据本发明的用于制造玻璃板的方法的特征是，在提供深冲模具时提供如下的深冲模具，该深冲模具的第一模具元件具有纹样，该纹样至少通过引入多个、沟纹状的第一凹陷形成。此外玻璃板向深冲模具中这样引入到第一模具元件和第二模具元件之间，使得在玻璃板的深冲过程中纹样被作为波纹状的表面结构转化到玻璃板的第一表面上。

该方法因此设计用于制造根据本发明的操作元件的玻璃板，尤其以特别成本低及有效的方式。纹样的产生可以例如借助于铣削、尤其CNC-铣削实现，以便可以将任意小的微结构以简单的方式转化到玻璃板上。因此以这种方式可以尤其简单地在玻璃板的一侧的整个表面上构造表面结构。这种微结构的构造由此不受到限制，然而沟纹纹样的特征是其可以尤其简单和有效地实现，以及因此特别有利的尤其是具有斜纹的交叉结构的纹样，其所产生的效果是使玻璃板的触觉、视觉、热学和声学的性能得到额外优化和均质化。

因此在本发明的有利的设计方案中，第一凹陷沿第一方向延伸地被引入到模具元件中并且在与第一方向垂直的第二方向上邻接地引入，其中相应的第一凹陷在第二方向上具有小于130微米的宽度。以这种方式能够简单地产生微结构，该微结构最终转化到玻璃板上。这种沟纹的宽度可以以简单的方式通过设置铣削参数、如铣削间距和铣削半径规定。还可以通过这些参数以简单的方式规定所得到的玻璃板的表面结构的结构高度。

尤其有利的是，第一模具元件的纹样附加地通过引入多个沿第三方向延伸的、沟纹式的第二凹陷形成，其中第三方向相对于第一方向成不等于零度的角度，优选垂直于第一方向或至少成85°至90°的角度。换句话说，因此向模具元件中引入交叉结构，该交叉结构然后在玻璃表面的凸起和凹陷的交叉结构式的布置中体现出来。

此外还可以如此实现深冲过程，玻璃板的与第一表面相对的第二表面设计为平坦的。由此仅玻璃板的一侧设置有波纹状的表面结构，这尤其在用于触敏的操作元件的传感系统方面、在还将设置的覆层方面以及在玻璃板的稳定性方面是尤其有利的。

另外玻璃板还可以进行另外的加工步骤。尤其可以在例如最终的加工步骤中使玻璃板的具有表面结构的一侧进行酸洗过程。通过酸洗过程可以使表面结构的可能的棱边通过酸洗被修圆。也可以更加以限制地构造该表面结构，例如使表面结构的凹陷进一步加深并进而使结构高度增大。

附图说明

本发明的其它优点、特征和细节从权利要求、下面对优选实施形式的说明中以及根据附图得出。在此示出：

图1a示出具有根据本发明的实施例的波纹状的微结构的玻璃表面的示意图和放大图；

图1b以沿在图1a中示出的剖面线剖开的玻璃板的剖面示出表面结构的走向的示意图；

图2示出用于引入到深冲模具的模具元件中的铣削纹样的斜纹的交叉结构的示意图，该深冲模具用于在根据本发明的实施例的玻璃板上产生波纹状的表面结构；

图3示出在深冲模具元件中的沟纹式的铣削纹样的横截面的示意图，用于说明铣削参数(铣削间距和铣削半径)；和

图4示出玻璃板的波纹状的表面结构的示意图，具有根据本发明实施例的网格式布置的凸起和凹陷。

具体实施方式

图1a示出具有根据本发明的实施例的波纹状的微结构12a的玻璃表面10a的示意图和放大图，而图1b在玻璃板的沿图1a中画出的点P1和P2之间的剖面线S剖开的剖面中示出表面结构12a的走向。这个表面结构12a可以通过对玻璃板进行深冲过程产生，其方式是将铣削纹样引入到深冲模具的两个工具半体中的一个工具半体中，铣削纹样的形式是彼此邻接的、沿一方向平行延伸的、相同的沟纹，在两个工具半体之间插入玻璃板，从而这个纹样作为对应的负形状转化到玻璃表面10上。由此可以在玻璃表面10a上产生具有纵向延伸的凸起14a和凹陷14b的周期式的波纹结构12a。至少在确定的公差范围内看来(该公差范围尤其小于结构宽度B本身)，这个纹样12在这个示例中在其纵向伸长方向(在此沿z方向)上的形状方面是平移不变的，这是因为这种细微的结构12a在其形状方面一方面受到偶然因素所决定的波动或者说偏差的影响，如从图1b中的单个波纹的不同的成形所看出的那样。另一方面能够有特意产生这种波动和差别，例如通过对具有表面结构12a的玻璃表面10最终酸洗，由此通过这种有意产生的不规则性使使用者不能感觉到或不能明显感觉到玻璃表面10的该结构，这使操作感觉更加舒适。

如在图1b中的x轴的标度示出，点P1和点P2的间距为875.5μm。这个结构的波长——在此被称为凹陷14b或凸起14a的结构宽度B——所测量的是在两个凹陷14b或者两个凸起14a之间在与纵向延伸方向(在此为z方向)垂直的方向(此处为x方向)上的间距，即尤其是在图1b中示出的在两个相邻的最小值或最大值之间的间距，该波长优选位于80μm和130μm之间的范围中，并在本示例中测量为在96μm和120μm之间。同样受到一定的波动影响的结构高度H在此优选位于在5μm和20μm之间的范围中。原则上也可以实现具有明显更小或明显更大的尺寸的该结构。通过具有这种尺寸的微结构12a可以在玻璃板的触觉、操作感觉、视觉、声学、热学性能方面、在表面上的滑擦性能方面以及进而通常地讲在操作元件的操作和使用友好性方面实现非常大的优点。

为了更加优化这些性能并以尤其均质的方式在整个玻璃表面10上提供这些性能，可以设置斜纹的交叉结构16，如在图2中示意性表示的。尤其在此以示意的方式示出铣削纹样，其能够被引入到深冲模具的模具元件中。这个铣削纹样具有沿第一方向(此处为x方向)延伸的第一沟纹18a和沿与该方向垂直的方向(在此为z方向)延伸的第二沟纹18b，这些沟纹优选在其宽度方面和其深度方面相同设计，该宽度相当于铣削间距d(见图3)，该深度可以由确定的铣削半径R规定(见图3)。对此，图3根据在深冲模具元件中的沟纹式的铣削纹样20的横截面的示意图示出了这些铣削参数。

通过具有如在图2中示出的交叉结构16的铣削纹样可以在玻璃表面10b上通过深冲并尤其通过后来的酸洗过程产生表面结构12b，如在图4中所示。图4示出具有网格式布置的凸起22a和凹陷22b的玻璃板的波纹状的表面结构12b的示意图。凸起和凹陷在此尤其这样布置，即每四个凸起22a包围一个凹陷22b，反之亦然。在深冲过程中通过包括棱边的铣削纹样有可能产生的有棱边的凹陷22b可以通过最终的酸洗过程被修圆，并由此产生波纹结构12b的尤其无棱边的和连续的分布。

总之由此可以提供如下的操作元件、尤其是触摸板或触摸屏，该操作元件具有用于触摸操作的表面，其在滑擦性能、污染物的可视性、滑擦噪声和通过玻璃板显示的内容(如操作元件的不同功能的图标)的清晰可识别性方面得到优化，还可以尤其简单地和成本低地制造该操作元件。