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Die Erfindung betrifft eine Kamera zur Installation in und/oder an einem Kraftfahrzeug, mit einer Leiterplatte, an welcher zumindest eine elektronische Komponente der Kamera angeordnet ist, die im Betrieb der Kamera Wärme erzeugt, und mit einem Kameragehäuse, in welchem die Leiterplatte angeordnet ist. Die Erfindung betrifft außerdem ein Kraftfahrzeug mit einer solchen Kamera sowie ein Verfahren zum Herstellen einer Fahrzeugkamera.
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Kameras für Kraftfahrzeuge sind bereits Stand der Technik. Es ist beispielsweise bekannt, eine Vielzahl von Kameras an einem Kraftfahrzeug anzubringen, wobei die Kameras dann die gesamte Umgebung um das Kraftfahrzeug herum erfassen. Eine Kamera kann beispielsweise an der Front des Kraftfahrzeugs – beispielsweise am vorderen Stoßfänger – angeordnet sein; eine Kamera kann im Heckbereich des Kraftfahrzeugs angeordnet sein; es können auch Kameras in die beiden Außenspiegel integriert werden. Die Kameras erfassen dann jeweils einen Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs und stellen Bilder dieses Umgebungsbereiches bereit. Diese Bilder können dann beispielsweise auf einem Display im Innenraum des Kraftfahrzeugs angezeigt werden oder aber anderen Funktionalitäten zugrunde gelegt werden, durch welche der Fahrer beim Führen des Kraftfahrzeugs unterstützt wird. Solche Funktionalitäten können beispielsweise die Detektion von Hindernissen anhand der Bilder beinhalten. Es ist auch möglich, aus den Bildern aller Kameras das sogenannte „Bird Eye View” bereitzustellen, d. h. eine Draufsichtdarstellung, welche das Kraftfahrzeug und seine Umgebung aus einer Vogelperspektive zeigt.
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Der neueste Trend geht dahin, möglichst viele Funktionen in die Kameras selbst zu integrieren und die Kameras mit leistungsstarken Prozessoren auszustatten. Dabei soll die Größe des Kameragehäuses so gering wie möglich gehalten werden, und das Kameragehäuse darf nicht beliebig vergrößert werden bzw. die bisherige Größe soll aufrecht erhalten werden. Dies insbesondere aus dem Grund, weil – wie erwähnt – die Kameras auch in die Außenspiegel integriert werden sollen, in denen der Bauraum bekanntlich nur begrenzt zur Verfügung steht. All dies führt zu neuen Herausforderungen bezüglich der Wärmeabfuhr. Die internen Komponenten der Kamera, nämlich insbesondere der leistungsstarke Prozessor und/oder ein Bildsensor, erzeugen nämlich im Betrieb der Kamera Wärme, welche aus dem Gehäuse abgeführt werden soll.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie bei einer Fahrzeugkamera der eingangs genannten Gattung die thermischen Eigenschaften der Kamera im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kamera, durch ein Kraftfahrzeug sowie durch ein Verfahren mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Patentansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Eine erfindungsgemäße Kamera ist zur Installation in und/oder an einem Kraftfahrzeug ausgebildet – die Kamera ist somit eine Fahrzeugkamera. Die Kamera umfasst eine Leiterplatte, welche zumindest eine elektronische Komponente hält, die im Betrieb Wärme erzeugt. Die Kamera umfasst auch ein Kameragehäuse, in welchem die Leiterplatte mit der Komponente angeordnet ist. Erfindungsgemäß ist an der Leiterplatte zumindest eine metallische Fläche ausgebildet, welche mit der Komponente thermisch gekoppelt ist, wobei ein Wärmeleitelement bereitgestellt ist, über welches die metallische Fläche an eine Wand des Gehäuses thermisch angebunden ist.
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Gegenüber dem Stand der Technik weist die erfindungsgemäße Kamera verbesserte thermische Eigenschaften auf. Die durch die Komponente im Betrieb erzeugte Wärme wird nämlich hin zu der metallischen Fläche an der Leiterplatte geleitet, und das Wärmeleitelement sorgt für die Abfuhr der Wärme von der Leiterplatte auf die Wand des Gehäuses und somit aus dem Kameragehäuse heraus. Die Wärme kann dann an Fahrzeugkomponenten abgegeben werden, wobei diese Wärmeabgabe von dem Kameragehäuse an die Fahrzeugkomponenten für jedes Fahrzeug spezifisch gestaltet werden kann. Mittels des Wärmeleitelements kann die Wärme wirkungsvoller und zuverlässiger an die Wand des Gehäuses abgeführt werden als beispielsweise über die Luft alleine.
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Vorzugsweise ist die metallische Fläche mit einem elektrischen Bezugspotential der Kamera elektrisch gekoppelt, so dass an der metallischen Fläche das Bezugspotential (Masse) bereitgestellt ist. Die metallische Fläche stellt somit eine Massefläche dar. Über das Bezugspotential ist somit auch die thermische Kopplung zwischen der metallischen Fläche einerseits und der Komponente andererseits bereitgestellt, welche auch an das Bezugspotential gekoppelt ist. Somit kann die thermische Kopplung zwischen der Komponente und der metallischen Fläche realisiert werden, ohne dass zusätzliche Wärmeleitelemente von der Komponente zu der metallischen Fläche eingesetzt werden müssen.
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Es hat sich als besonders vorteilhaft herausgestellt, wenn das Wärmeleitelement als thermisch leitfähiges Haftmittel ausgebildet ist, so dass die metallische Fläche über das Wärmeleitelement stoffschlüssig mit der Wand des Gehäuses verbunden ist. Neben der zuverlässigen Wärmeabfuhr hat diese Ausführungsform auch den Vorteil, dass ein derartiges Wärmeleitelement die mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte und dem Gehäuse ermöglicht. Über das Wärmeleitelement können somit auch Vibrationen im Betrieb der Kamera gedämpft werden. Das Wärmeleitelement hat bei dieser Ausführungsform somit mehrere Funktionen, nämlich einerseits die Funktion der Wärmeübertragung auf das Kameragehäuse und andererseits auch die Funktion der Befestigung der Leiterplatte an dem Gehäuse. Dabei kann vorgesehen sein, dass das Wärmeleitelement als thermisch leitfähiger Klebstoff ausgebildet ist, welcher auf die metallische Fläche und einen Bereich der Gehäusewand aufgetragen ist. Jeder Klebstoff welcher eine gute thermische Leitfähigkeit aufweist, kann hier vorteilhafterweise eingesetzt werden.
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In einer Ausführungsform ist das Wärmeleitelement ein elastisches Element und somit elastisch ausgebildet. Somit können Vibrationen der Leiterplatte im Betrieb der Kamera mittels des Wärmeleitelements gedämpft werden.
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Bevorzugt ist die metallische Fläche an einem Rand bzw. in einem Randbereich der Leiterplatte angeordnet, nämlich insbesondere unmittelbar angrenzend zu einer Kante der Leiterplatte. Somit befindet sich die metallische Fläche in unmittelbarer Nähe der Gehäusewand, so dass der Abstand zwischen der metallischen Fläche und der Gehäusewand minimal ist und ohne viel Aufwand mit dem Wärmeleitelement, insbesondere einem Klebstoff, überbrückt werden kann. Hierbei kann der Klebstoff beispielsweise in Form eines Tropfens auf die metallische Fläche aufgetragen werden.
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Die metallische Fläche kann grundsätzlich eine beliebige geometrische Form aufweisen. Sie kann z. B. eine rechteckige Fläche sein, deren Längserstreckungsrichtung parallel zur Kante der Leiterplatte verläuft. Somit ist eine Anbindung an die Gehäusewand fertigungstechnisch ohne viel Aufwand möglich.
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Bevorzugt ist die Wand des Kameragehäuses aus einem thermisch leitfähigen Material ausgebildet, nämlich insbesondere aus Metall. Somit kann die Wärme aus dem Gehäuse heraus abgeführt werden.
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Optional kann das Wärmeleitelement aus elektrisch leitfähigem Material gebildet sein. Außer dieser optionalen elektrischen Verbindung ist zwischen der Gehäusewand und dem Bezugspotential vorzugsweise keine elektrische Verbindung vorgesehen. Falls eine solche Verbindung vorgesehen ist, ist sie somit ausschließlich über das Wärmeleitelement bereitgestellt.
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Zwischen der Wand des Kameragehäuses einerseits und der Leiterplatte andererseits kann ein Spalt ausgebildet sein, in welchen sich das Wärmeleitelement zumindest bereichsweise hinein erstreckt. Das Wärmeleitelement greift somit in den Spalt zwischen der Gehäusewand und der Leiterplatte hinein und überbrückt den Abstand zwischen der Leiterplatte und der Gehäusewand. Dies verbessert die mechanische Anbindung der Leiterplatte an das Kameragehäuse, und zwar insbesondere dann, wenn das Wärmeleitelement als stoffschlüssige Verbindung wie z. B. als Klebstoff ausgebildet ist.
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Die Leiterplatte ist vorzugsweise senkrecht zu der Gehäusewand angeordnet, an welche die metallische Fläche über das Wärmeleitelement thermisch angebunden ist.
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Die Erfindung betrifft auch ein Kraftfahrzeug, insbesondere einen Personenkraftwagen, mit einer erfindungsgemäßen Kamera.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer Fahrzeugkamera durch Bereitstellen einer Leiterplatte mit einer Komponente, welche im Betrieb Wärme erzeugt, sowie Bereitstellen eines Kameragehäuses, in welchem die Leiterplatte angeordnet wird. An der Leiterplatte wird zumindest eine metallische Fläche ausgebildet, welche mit der Komponente – beispielsweise über ein elektrisches Bezugspotential – thermisch gekoppelt wird, wobei über ein Wärmeleitelement die metallische Fläche an eine Wand des Gehäuses thermisch angebunden wird.
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Die mit Bezug auf die erfindungsgemäße Kamera vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug sowie für das erfindungsgemäße Verfahren.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Alle vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder aber in Alleinstellung verwendbar.
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Die Erfindung wird nun anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
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Es zeigen:
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1 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf eine Leiterplatte einer Fahrzeugkamera gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;
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2 in schematischer Darstellung eine Draufsicht auf die Kamera, wobei zusätzlich zu der Leiterplatte auch ein Kameragehäuse dargestellt ist; und
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3 in schematischer Darstellung eine Schnittansicht der Kamera.
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In 1 ist eine Draufsicht auf eine Leiterplatte 1 einer Fahrzeugkamera 2 (2) eines Kraftfahrzeugs dargestellt. An der Leiterplatte 1 ist eine quadratische Massefläche 3 bereitgestellt, welche beispielsweise für einen Bildsensor vorgesehen ist. An dieser Massefläche 3 ist ein elektrisches Bezugspotential der Kamera 2 bereitgestellt, nämlich die sogenannte Masse. Neben dem Bildsensor ist an der Leiterplatte 1 eine weitere elektronische Komponente 4 angeordnet, welche beispielsweise ein Prozessor sein kann. Auch diese Komponente 4 ist an das elektrische Bezugspotential angebunden. Die Komponente 4 und/oder der Bildsensor erzeugen im Betrieb der Kamera Wärme, welche aus dem Inneren der Kamera 2 abgeführt werden soll. Zu diesem Zwecke sind an der Leiterplatte 1 metallische Flächen 5 in Randbereichen bereitgestellt, welche mit der Massefläche 3 elektrisch gekoppelt sind. Diese elektrische Verbindung kann beispielsweise durch Leiterbahnen realisiert werden, welche an der nicht dargestellten Rückseite der Leiterplatte 1 angeordnet sein können. Die Flächen 5 können aus Kupfer sein.
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Die metallischen Flächen 5 haben jeweils die Form eines Rechtecks und sind jeweils an einem Rand 6 der Leiterplatte 1 angeordnet. Die länglich ausgeführten Flächen 5 erstrecken sich dabei jeweils parallel zu einer Kante 7 der Leiterplatte 1. Die Flächen 5 grenzen an die jeweilige Kante 7 unmittelbar an.
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Durch die elektrische Verbindung zwischen den Flächen 5 einerseits und der Massefläche 3 und somit dem Bezugspotential andererseits ist somit gleichzeitig auch eine thermische Verbindung realisiert. Über die genannten Leiterbahnen sind die Flächen 5 somit mit dem Bildsensor und der Komponente 4 thermisch gekoppelt, so dass die im Betrieb erzeugte Wärme zu den Flächen 5 hin geleitet wird.
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In 2 ist nun eine Darstellung der Leiterplatte 1 zusammen mit einem Kameragehäuse 8 gezeigt. Das Kameragehäuse 8 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet und weist Wände 9 auf, welche aus Metall oder einem anderen thermisch leitfähigen Material ausgebildet sind. Die Leiterplatte 1 erstreckt sich senkrecht zu den Wänden 9 und liegt zwischen den Wänden 9 im Inneren des Gehäuses 8. Die Flächen 5 sind über jeweilige Wärmeleitelemente 10 an die jeweils angrenzende Wand 9 thermisch angebunden, wobei in 2 lediglich zwei solche Wärmeleitelemente 10 dargestellt sind. Die Anzahl der Flächen 5 und der zugeordneten Wärmeleitelemente 10 kann dabei beliebig sein, so dass die Erfindung nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt ist.
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Die Wärmeleitelemente 10 sind in Form eines Haftmittels bereitgestellt, über welches die jeweilige metallische Fläche 5 mit der zugeordneten Wand 9 stoffschlüssig verbunden ist. Es kann dabei beispielsweise ein thermisch leitfähiger Klebstoff verwendet werden. Dieser kann – wie aus 2 hervorgeht – in Form eines Tropfens auf die Fläche 5 und die angrenzende Wand 9 aufgetragen werden. Dabei gelangt der Klebstoff auch in einen Spalt 11 zwischen der Leiterplatte 1 und der jeweiligen Wand 9.
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Durch Verwendung eines thermisch leitfähigen Klebstoffs oder eines anderen elastischen Haftmittels wird einerseits eine zuverlässige Wärmeübertragung auf die Wände 9 ermöglicht. Andererseits wird durch ein derartiges Wärmeleitelement 10 auch eine wirkungsvolle mechanische Verbindung zwischen der Leiterplatte 1 und dem Kameragehäuse 8 realisiert.
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Wie aus 3 hervorgeht, füllt der Klebstoff mit einer Lippe 12 den Spalt 11 aus, der zwischen der Leiterplatte 1 und der jeweiligen Wand 9 ausgebildet ist. Parallel zu der Leiterplatte 1 kann in dem Gehäuse 8 auch eine zweite Leiterplatte 13 vorgesehen sein, welche weitere elektronische Komponenten der Kamera 2 trägt. Optional kann auch diese Leiterplatte 13 metallische Flächen 5 aufweisen, welche über jeweilige Wärmeleitelemente 10 an das Kameragehäuse 8 thermisch angebunden werden können.
