CN113905548A - 壳体设备和用于制造壳体设备的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种尤其用于驾驶员观察系统的壳体设备，其具有前覆盖件、后覆盖件和用于连接至图像记录单元的电路板，其中电路板布置在前覆盖件和后覆盖件之间，在前覆盖件和电路板之间构造出前中间空间，并且在电路板和后覆盖件之间构造出后中间空间，并且前覆盖件和电路板之间的前距离小于电路板和后覆盖件之间的后距离。

Description

壳体设备和用于制造壳体设备的方法

技术领域

本发明涉及根据独立权利要求的类型的尤其用于驾驶员观察系统的壳体设备，和用于制造尤其用于驾驶员观察系统的壳体设备的方法。

背景技术

驾驶员观察系统用于监控驾驶员行为和脸部识别的不同的功能。信号用于主动/被动的安全功能和舒适功能。这种系统被称为DMS（驾驶员监控系统），其通常由照相机和NIR照明单元构成。

除了原则上可以放置在车辆中的不同的部位上、例如A柱、方向盘或镜底座上的独立系统以外，还需要将驾驶员观察照相机和 NIR 照明单元集成到仪表组（Kombiinstrument）中。

从DE 102 05 818 A1公开了一种用于具有在电路板上的可布置在壳体中的电子电路的电气装置的壳体。

发明内容

基于该背景，利用在此提出的方案提出了一种尤其用于驾驶员观察系统的壳体设备。壳体设备在此具有前覆盖件、后覆盖件和用于连接至图像记录单元的电路板。电路板在此布置在前覆盖件和后覆盖件之间，从而在前覆盖件和电路板之间构造出前中间空间，并且在电路板和后覆盖件之间构造出后中间空间，并且前覆盖件和电路板之间的前距离小于电路板和后覆盖件之间的后距离。前覆盖件优选由塑料制成。备选地，前覆盖件可以由金属制成，尤其由镁或铝合金或钢制成。优选地，后覆盖件可以由金属制成，尤其由镁或铝合金或钢制成。备选地，后覆盖件可以由塑料制成，尤其由能导热的塑料制成。

通过壳体设备的部件的特别的布置，可以最小化结构空间，或最佳地充分利用被壳体设备包围的体积。因此，驾驶员观察系统的另外的部件、例如低安装的电气、光学和/或机械单元可以放置或布置在前中间空间中，并且高安装的电气、光学和/或机械单元可以放置或布置在后中间空间中。由此有效地充分利用前中间空间和后中间空间。

电气部件例如可以理解为尤其布置在电路板上的电容器、电感和/或电阻。光学部件例如可以理解为透镜和/或物镜（Objektive）。机械部件例如可以理解为透镜和/或物镜支架等。低安装的单元在此可以理解为平坦的构件或至少理解为具有小于或等于前距离的高度的构件。高安装的单元在此可以理解为具有大于前距离并且小于或等于后距离的高度的构件。

另外的优点由从属权利要求得到。

在优选的实施方式中设置的是，前距离和后距离之间的比是最高40比60，优选最高30比70，特别优选最高20比80，并且极其特别优选最高10比90。由此可以实现对结构空间的特别有利的充分利用。

此外有利的是，壳体设备具有图像记录单元，并且后覆盖件具有用于容纳图像记录单元的留空部。在此设置的是，图像记录单元布置在后覆盖件的后方，并且至少局部通过留空部伸入壳体设备的后中间空间中。图像记录单元在此可以具有电路板，在电路板上，除了另外的电子部件以外还布置有图像传感器，并且在其上方布置有物镜。图像传感器在此可以理解为可以感测在可见的和/或红外线（IR）的范围内的光的传感器。电路板在此可以至少局部或完全覆盖后覆盖件的留空部。图像传感器和布置在其上方的物镜在此至少伸入后中间空间中。可选地可以设置的是，物镜穿过电路板中的另外的留空部一直凸出到前覆盖件。前覆盖件同样可以具有留空部，物镜穿过留空部凸出，从而光或IR射束可以到达物镜中并且因此到达图像传感器上。通过该布置，可以在没有凸出的构件的情况下确保壳体设备的紧凑的结构形式。

在另外的实施方式中设置的是，图像记录单元具有另外的覆盖件，其布置在图像记录单元的后方并且至少局部覆盖图像记录单元和/或后覆盖件的留空部。另外的覆盖件例如可以由金属制成，尤其由镁或铝合金或钢制成，并且优选作为板材存在。备选地，另外的覆盖件可以由塑料、尤其由能导热的塑料制成。由此，另外的覆盖件可以不仅机械稳定地和能导热地构造，而且还特别薄地构造，由此保持或支持壳体设备的紧凑的结构形式。

优选地，壳体设备具有电接头，其中电接头设计为插接器，尤其是装置插头，电接头从后覆盖件的后侧基本上延伸直到后中间空间中的电路板。可选地，插接器还可以附加地从后覆盖件、从壳体设备凸出。然而，通过该布置确保，插接器没有或至少没有特别远地从壳体设备凸出。由此，壳体设备的内部的电部件可以以信号技术连接至周围装置，和/或被供应电能，而不会对壳体设备的紧凑的结构形式产生负面影响。

此外有利的是，为了使前覆盖件、后覆盖件、电路板、图像记录单元、另外的覆盖件和/或电接头相互固定，和/或将其固定在壳体设备上，设置有用于至少部分容纳固定元件的固定元件容纳单元。在此，固定元件容纳单元基本上布置在后中间空间中。固定元件容纳单元可以优选设计为螺钉顶。固定元件可以优选构造为螺钉。由此，固定元件容纳单元可以相应大地或长地设计，并且因此在机械上特别稳定地设计，而不用在紧凑的结构形式方面进行任何改变。

在优选的实施方式中设置的是，壳体设备具有IR过滤元件，IR过滤元件布置在前覆盖件的前方，或布置在前覆盖件和电路板之间。IR过滤元件在此可以理解为对于红外线射束、尤其是近红外线射束基本上透明的介质。IR过滤元件可以由塑料、尤其是PC或PMMA制成，或由矿物玻璃制成，并且以板或小板的形式存在。备选地，IR过滤元件可以由复合件制成，复合件由玻璃板和塑料膜构成。通过IR过滤元件可以使IR-LED的IR光从壳体设备的内部向外逸出，以便以IR射束照射特定的区域、尤其是车辆的驾驶员。由特定的被照射的区域或驾驶员反射的IR射束同样可以经过IR过滤元件，并且因此以有利的方式到达壳体设备的内部，尤其是到达物镜中和图像传感器上。

此外有利的是，IR过滤元件和前覆盖件构造为单件式的单元。由此可以节约构件，这对壳体设备的重量和结构空间产生正面影响。

之前提到的优点以相应的方式也适用于用于制造尤其根据其中一个前述的实施方式的壳体设备的方法。该方法在此具有布置前覆盖件、后覆盖件和用于连接至图像记录单元的电路板的步骤。此外，方法具有固定前覆盖件、后覆盖件和电路板的步骤，从而在前覆盖件和电路板之间构造有前中间空间，并且在电路板和后覆盖件之间构造有后中间空间，并且前覆盖件和电路板之间的前距离小于电路板和后覆盖件之前的后距离。

电路板例如可以借助螺钉连接与后覆盖件连接或固定。备选地或附加地，电路板可以为了与后覆盖件固定而粘贴、铆接、焊接、卡和/或热冲压（Heißverstemmen）到后覆盖件上。

前覆盖件同样例如可以借助螺钉连接与后覆盖件连接或固定。备选地或附加地，前覆盖件同样可以为了与后覆盖件固定而粘贴、铆接、焊接、卡和/或热冲压到后覆盖件上。

通过该方法，可以以特别简单的和可靠的方式制造紧凑的壳体设备。

此外可以设置的是，IR过滤元件布置和固定在前覆盖件前方，或布置和固定在前覆盖件和电路板之间。IR过滤元件在前覆盖件上的固定在此可以借助焊接、优选激光焊接或超声波焊接进行。备选地或附加地，IR过滤元件可以粘贴、卡到前覆盖件上，或与其热冲压。由此实现特别稳定的连接，并且保持壳体设备的紧凑的结构形式。

在另外的实施方式中可以设置的是，在布置步骤中，布置具有用于容纳图像记录单元的留空部的后覆盖件，并且图像记录单元布置和固定在后覆盖件的后方，从而图像记录单元至少局部通过留空部伸入壳体设备的后中间空间中。由此可以保持壳体设备的紧凑的结构形式。

附图说明

本发明的实施例在附图中示意性地示出，并且在随后的描述中详细阐述。针对在不同的图中示出的并且起类似作用的元件使用相同的附图标记，其中放弃对这些元件进行重复描述。

其中：

图1示出了具有用于观察车辆乘客的设备的车辆的示意图；

图2示出了根据实施例的壳体设备的示意图；

图3示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意图；

图4示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意图；

图5示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意性的分解图；

图6示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意图；

图7示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意图；

图8示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意图；

图9示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意图；

图10示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意图；

图11示出了根据另外的实施例的壳体设备的示意图；

图12示出了根据另外的实施例的图像记录单元和电路板的示意图；和

图13示出了用于制造根据实施例的壳体设备的方法的流程图。

具体实施方式

如已经在之前实施的那样，利用本发明描述了壳体设备、尤其用于驾驶员观察系统的壳体设备和用于制造壳体设备的方法，其中以有利的方式最小化壳体设备的结构空间，并且实现其最佳的充分利用。

图1示出了车辆20、例如机动车、例如汽车的示意图，车辆具有用于观察车辆乘客24的观察设备22。车辆20尤其具有内部空间26，其中在内部空间26中尤其可以布置有一个或多个针对一个或多个车辆乘客24的座椅28。此外，车辆20具有用于观察车辆乘客24的观察设备22，其中观察设备22也可以被称为观察系统、驾驶员观察系统和/或乘客观察系统。观察设备22例如可以构造用于检测观察方向和/或车辆乘客24、尤其是驾驶员24或副驾驶员或乘客的头部或脸或眼的位置，或车辆乘客24的疲劳状态和/或生命特征（Vitalwerte）。此外，例如可以检测车辆乘客24的身份。

为了观察车辆乘客24，观察设备22具有图像记录单元30和用于发送红外线射束的照明单元32。观察设备22尤其可以布置在车辆20的仪表盘34和/或仪表板34中。在有利的实施方案中，观察设备22尤其可以布置在仪表盘34的仪表组中。备选地或附加地，观察设备22也可以布置在车辆20的内部空间26中的其他的部位上，例如车顶38上，后视镜上或车辆20的柱子上，例如A柱和/或B柱上。

照明单元32尤其沿车辆乘客24的方向并且因此沿车辆座椅28的方向指向，以便以红外线射束照射车辆乘客24。换言之，借助照明单元32沿车辆乘客24的方向发送红外线射束。照明单元32例如可以构造为照明单元、照明元件、照明二极管、LED、OLED和/或激光二极管，和/或具有照明单元、照明元件、照明二极管、LED、OLED和/或激光二极管。

图像记录单元30例如可以构造为照相机，尤其构造为红外线照相机模块，其中图像记录单元30沿车辆乘客24的方向并且因此沿车辆座椅28的方向指向，以便可视地检测车辆20的车辆乘客24。通过构造为红外线照相机模块可能的是，也在夜晚实施观察，而车辆乘客24不会被明亮地照亮并因此使其目眩。图像记录单元30可以构造用于记录光束。例如，借助照明单元32发送的光束可以借助图像记录单元30被记录。由此尤其可以观察车辆内部空间26或车辆乘客24。

此外，观察设备22具有控制单元36或评估单元36或计算单元36，用于控制照明单元32和/或图像记录单元30和/或处理借助图像记录单元30记录的数据。换言之，观察设备22也可以被称为驾驶员观察系统或驾驶员监控系统或DMS。观察设备优选包括照相机和NIR照明单元，其中NIR被称为红外线或近红外线。观察设备22或多个观察设备22例如也可以构造为独立系统，其可以放置在车辆中的不同的部位上，例如A柱、方向盘或后视镜底座上。备选地，一个或多个观察设备22也可以布置在车辆20的仪表组中。驾驶员观察系统用于监控驾驶员行为和脸部识别的不同的功能。信号可以用于主动的和/或被动的安全功能并且用于舒适功能。

图2中示出了根据实施例的观察设备22的课题设备100的示意性的立体图。壳体设备100具有前覆盖件102和后覆盖件104，其例如通过螺旋连接相互机械连接。此外，壳体设备100具有IR过滤元件106，其基本上完全覆盖前覆盖件102的前外侧并且例如粘贴到前覆盖件102上。IR过滤元件106例如可以由塑料制成，其中塑料基本上对于IR射束是透明的。前覆盖件102具有开口103，例如设计为IR-LED模块120的照明单元32通过开口例如沿驾驶员24的方向发射IR射束，并且物镜180作为图像记录单元30的一部分可以检测由驾驶员24反射的IR射束。前外侧和壳体设备100的侧面在此不具有凸出的构件。垂直的虚线50说明了在图3中详细描述的垂直的穿过壳体设备100的内部的横截面。

图3中示出了根据之前的实施例的壳体设备100的竖直的横截面的示意图。壳体设备100具有电路板108，电路板布置在前覆盖件102的端侧102a和后覆盖件104的后侧104a之间。由此，壳体设备100的内部空间101被分为前中间空间115和后中间空间117。后覆盖件104例如可以借助螺钉130与前覆盖件102连接。前覆盖件102的端侧102a和电路板108之间的前中间空间115中的前距离114在此小于电路板108和后覆盖件104的后侧104a之间的后中间空间117中的后距离116。通过明智地选择低安装的部件110（其布置在前中间空间115中）和/或高安装的部件112（其布置在后中间空间117中），可以最佳地充分利用内部空间101。例如，IR-LED可以作为低安装的部件110布置在前中间空间115中，并且为了对其进行控制所需的电容器作为高安装的部件112布置在后中间空间117中。为此，前距离114和后距离116之间的比可以是最高40比60，优选最高30比70，特别优选最高20比80，并且极其特别优选最高10比90。

图4中示出了根据另外的实施例的尤其用于观察设备22的壳体设备100的后侧的示意性的立体图。在后覆盖件104的后侧104a的外侧上可看到设计为设备插头的电接头140，电接头延伸到后中间空间117中，并且在那里与电路板108以机械和/或信号技术方式连接。可选地，电接头140在此可以从后覆盖件104的后侧104a凸出，用于稳定与外部插头的插接。此外，后覆盖件104具有（未示出的）留空部105，留空部通过另外的覆盖件118基本上完全被覆盖。另外的覆盖件118是可选的并且可以作为保护件布置在在此同样未示出的图像记录单元30的上方。另外的覆盖件118可以通过螺钉130固定在后覆盖件104上。后覆盖件104同样可以借助螺钉130与前覆盖件固定。

图5中示出了根据另外的实施例的壳体设备100的示意性的分解图。电路板108借助螺钉130固定在后覆盖件104上。前覆盖件102同样借助螺钉130与后覆盖件104旋接。IR过滤元件106借助焊接方法、例如借助激光焊接或超声波焊接固定在前覆盖件102的端侧102a的外侧上。备选地或附加地，IR过滤元件106可以粘贴、卡到前覆盖件102上，或与其热冲压。图像记录单元30放置或布置在后覆盖件104的留空部105中，从而图像记录单元30的电路板182基本上完全覆盖留空部105，并且图像记录单元30的物镜180穿过电路板108中的开口103直到前覆盖件102的开口103凸出。图像记录单元30的电路板182可以通过螺钉130与后覆盖件104固定。可选地，可以设置另外的覆盖件118，其在电路板182上方布置在后侧，并且基本上完全覆盖电路板。另外的覆盖件118可以通过螺钉130与后覆盖件104和/或电路板182固定。

图6中示出了根据另外的实施例的壳体设备100的竖直的横截面的示意图。在此，横截面也延伸穿过图像记录单元30。图像记录单元30具有电路板182、布置在电路板182上的图像传感器184和布置在图像传感器184上方的物镜180。物镜180借助物镜支架186与电路板182机械连接。物镜180包括多个透镜187，并且从后中间空间117通过电路板中的开口103延伸到前中间空间115中的前覆盖件102的开口103中。IR过滤元件106、物镜180和图像传感器184可以设定用于接收IR射束、尤其是近红外线射束和/或可见光。

图7中示出了根据另外的实施例的壳体设备100的竖直的横截面的示意图。在此，横截面也延伸穿过设计为装置插头的电接头140。由于电路板108靠近前覆盖件102的端侧102a，后距离是相应大的。由此，电接头140可以大部分布置在后中间空间中，并且可能存在的从后覆盖件104的后侧104a凸出的凸出部141可以是相应小的。由此尽可能保持壳体设备100的紧凑的结构形式。

图8中示出了根据另外的实施例的壳体设备100的竖直的横截面的示意图。在此，横截面也延伸穿过设计为螺钉顶131的固定元件容纳单元。在左侧示出了螺钉顶131，该螺钉顶将电路板108固定在后覆盖件104上。在右侧示出了螺钉顶131，该螺钉顶将后覆盖件104与前覆盖件102固定。由于电路板108靠近前覆盖件102的端侧102a，后距离是相应大的。由此，螺钉顶131可以完全布置在后中间空间中，并且相应大地设计。由此尽可能保持壳体设备100的紧凑的结构形式。

图9中示出了根据另外的实施例的壳体设备100的水平的横截面的示意图。在此，横截面延伸穿过图像记录单元30和设计为螺钉顶131的固定元件容纳单元。在此，图像记录单元30或电路板182和另外的覆盖件118一起借助螺钉130旋拧并且因此固定在后覆盖件104上。由于电路板108靠近前覆盖件102的端侧102a，后距离是相应大的。由此，螺钉顶131可以完全布置在后中间空间中，并且相应大地设计。由此尽可能保持壳体设备100的紧凑的结构形式。

图10中示出了根据另外的实施例的壳体设备100的竖直的横截面的示意图。在此，IR过滤元件106布置在前覆盖件102的后方，尤其布置在前覆盖件102和电路板108之间。为此，IR过滤元件106例如可以从内部焊接、粘贴、卡到前覆盖件102上，或与其热冲压。

图11中示出了根据另外的实施例的壳体设备100的竖直的横截面的示意图。在此，IR过滤元件106和前覆盖件102构造为单件式的单元，并且与后覆盖件104机械连接。为此，单件式的单元可以由对于IR射束透明的塑料制成，其中塑料具有与来自之前的实施例的前覆盖件102相同的机械和热特性。

图12中示出了根据另外的实施例的图像记录单元30（左下方）、电路板108（右下方）和由图像记录单元30和电路板108构成的复合件（上方）的示意性的立体图。图像记录单元30除了物镜支架186、（未示出的）图像传感器184和物镜180以外还具有电插接器188a、尤其是板对板插头。电路板具有电插座188b作为电插接器188a的配对件。在组装图像记录单元30和电路板108时，物镜180被引导通过电路板的开口103。此外，电插接器188a和电插座188b形成（eingehen）电插接188、尤其板对板插接。由此，因此形成的复合件是机械稳定的，并且图像记录单元30与电路板108以电和/或信号技术方式接触。

备选地，接触图像记录单元30可以通过柔性的电路板或平带线缆进行。

图13中示出了用于制造根据实施例的壳体设备100的方法200的流程图。方法200具有布置201前覆盖件102、后覆盖件104和用于连接至图像记录单元30的电路板108的步骤。此外，方法200具有固定202的步骤，其中前覆盖件102、后覆盖件104和电路板108相互连接，从而在前覆盖件102和电路板108之间构造有前中间空间115，并且在电路板108和后覆盖件104之间构造有后中间空间117，并且前覆盖件102和电路板108之间的前距离114小于电路板108和后覆盖件104之前的后距离116。

可选地，在布置201的步骤中，IR过滤元件106可以布置在前覆盖件102前方，或布置在前覆盖件102和电路板108之间，并且在固定202的步骤中被固定。

附加地可以设置的是，在布置201的步骤中布置具有用于容纳图像记录单元30的留空部105的后覆盖件104，并且图像记录单元30布置在后覆盖件104后方，并且在固定202的步骤中被固定，从而图像记录单元30至少局部通过留空部105伸入壳体设备100的后中间空间117中。备选地可以设置的是，在布置201的步骤之前，例如通过铣削过程从覆盖件104制造出留空部105。

Claims (11)

1.壳体设备（100），尤其用于驾驶员观察系统，具有：

- 前覆盖件（102），

- 后覆盖件（104），

- 用于连接至图像记录单元（30）的电路板（108），其中所述电路板（108）布置在前覆盖件（102）和后覆盖件（104）之间，从而在前覆盖件（102）和电路板（108）之间构造出前中间空间（115），并且在电路板（108）和后覆盖件（104）之间构造出后中间空间（117），并且前覆盖件（102）和电路板（108）之间的前距离（104）小于电路板（108）和后覆盖件（104）之间的后距离（116）。

2.根据权利要求1所述的壳体设备（100），其特征在于，所述前距离（114）和所述后距离（116）之间的比是最高40比60，优选最高30比70，特别优选最高20比80，并且极其特别优选最高10比90。

3.根据权利要求1或2中任一项所述的壳体设备（100），其特征在于，所述壳体设备（100）具有图像记录单元（30），并且所述后覆盖件（104）具有用于容纳图像记录单元（30）的留空部（105），其中所述图像记录单元（30）布置在后覆盖件（104）的后方，并且至少局部通过留空部（105）伸入壳体设备（100）的后中间空间（117）中。

4.根据权利要求3所述的壳体设备（100），其特征在于，所述图像记录单元（30）具有另外的覆盖件（118），所述另外的覆盖件布置在图像记录单元（30）的后方，并且至少局部覆盖图像记录单元（30）和/或后覆盖件（104）的留空部（105）。

5.根据前述权利要求中任一项所述的壳体设备（100），其特征在于，所述壳体设备（100）具有电接头（140），其中所述电接头（140）设计为插接器，尤其是装置插头，所述电接头从后覆盖件（104）的后侧（104a）基本上延伸直到后中间空间（117）中的电路板（108）。

6.根据前述权利要求中任一项所述的壳体设备（100），其特征在于，为了使前覆盖件（102）、后覆盖件（104）、电路板（108）、图像记录单元（30）、另外的覆盖件（118）和/或电接头（140）相互固定和/或固定在壳体设备（100）上，设置有用于至少部分容纳固定元件、尤其是螺钉（130）的固定元件容纳单元、尤其是螺钉顶（131），其中所述固定元件容纳单元基本上布置在后中间空间（117）中。

7.根据前述权利要求中任一项所述的壳体设备（100），其特征在于，所述壳体设备（100）具有IR过滤元件（106），所述IR过滤元件布置在前覆盖件（102）的前方或布置在前覆盖件（102）和电路板（108）之间。

8.根据权利要求7所述的壳体设备（100），其特征在于，所述IR过滤元件（106）和所述前覆盖件（102）构造为单件式的单元。

9. 用于制造尤其根据前述权利要求中任一项所述的壳体设备（100）的方法（200），具有以下步骤：

- 布置（201）前覆盖件（102）、后覆盖件（104）和用于连接至图像记录单元（30）的电路板（108），和

- 固定（202）前覆盖件（102）、后覆盖件（104）和电路板（108），从而在前覆盖件（102）和电路板（108）之间构造出前中间空间（115），并且在电路板（108）和后覆盖件（104）之间构造出后中间空间（117），并且前覆盖件（102）和电路板（108）之间的前距离（114）小于电路板（108）和后覆盖件（104）之前的后距离（116）。

10.根据权利要求9所述的方法（200），其特征在于，所述IR过滤元件（106）布置和固定在前覆盖件（102）前方，或布置和固定在前覆盖件（102）和电路板（108）之间。

11.根据权利要求9或10所述的方法（200），其特征在于，在布置（201）步骤中，布置具有用于容纳图像记录单元（30）的留空部（105）的后覆盖件（104），并且图像记录单元（30）布置和固定在后覆盖件（104）的后方，从而图像记录单元（30）至少局部通过留空部（105）伸入壳体设备（100）的后中间空间（117）中。

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