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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für ein Fahrzeug mit einer Kameraeinheit und einem Schwenkmechanismus zum Verschwenken der Kameraeinheit. Die Kameraeinheit ist in einer Ruheposition von außen unzugänglich in einer Kammer untergebracht und in einer Aktivposition zur optischen Erfassung eines Umgebungsbereichs aus der Kammer herausgeschwenkt. Eine Kameraanordnung der eingangs genannten Art eignet sich beispielsweise als so genannte Rückfahrkamera, welche zum Erfassen eines Außenbereichs hinter dem Fahrzeug ausgestaltet ist.
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Dokument
DE 10 2013 020 664 A1 offenbart eine Kameraanordnung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1.
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Zur Erleichterung des Rückwärtsfahrens und/oder zur Unterstützung von Fahrerassistenzsystemen sind vor allem in modernen Kraftfahrzeugen, z.B. Personenkraftwagen oder Lastkraftwagen, so genannte Rückfahrkameras vorgesehen, welche in der Lage sind, einen rückwärtigen Außenbereich des Fahrzeugs zu erfassen und beispielsweise auf einem Display im Armaturenbrett des Fahrzeugs darzustellen. Die Kamera kann an einer Rückseite des Fahrzeugs derart angebracht werden, dass sie in der Lage ist, in der Aktivposition einen Bereich hinter dem Fahrzeug aufzunehmen. Zum Schutz der Kamera ist sie in der Ruheposition, d.h. zu einem Zeitpunkt an dem die Kamera nicht aktiviert ist, in der Kammer untergebracht.
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Bekannte Kameraanordnungen dieser Art haben den Nachteil, dass ihr Schwenkmechanismus verhältnismäßig aufwendig gestaltet ist.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kameraanordnung mit einem vereinfachten Schwenkmechanismus zu schaffen.
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Die Aufgabe wird gelöst durch eine Kameraanordnung gemäß Anspruch 1 und insbesondere dadurch, dass der Schwenkmechanismus eine Zahnstange, die mit einem Antriebszahnrad kämmend in Eingriff steht, und einen Schwenkarm umfasst, der schwenkbar an einem Gehäuse gelagert ist, wobei die Kameraeinheit jeweils mit der Zahnstange und dem Schwenkarm drehbar gekoppelt ist.
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Die Erfindung basiert auf der Idee, den Antrieb zum Verschwenken der Kameraeinheit durch einen Zahnstangenantrieb abzubilden und die Kameraeinheit unter anderem mit Hilfe eines Schwenkarms zu führen. Um möglichst frei in der Anordnung der Zahnstange und des Schwenkarms zu sein, d.h. um möglichst wenigen konstruktiven Restriktionen zu unterliegen, sind die Zahnstange und der Schwenkarm jeweils drehbar mit der Kameraeinheit gekoppelt. Der Zahnstangenantrieb bietet darüber hinaus den Vorteil, dass der Schwenkmechanismus besonders geräuscharm verstellt werden kann.
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Vorteilhafte Ausführungsformen sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.
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Gemäß einer Ausführungsform umfasst der Schwenkmechanismus genau eine Zahnstange und genau einen Schwenkarm, wodurch der Schwenkmechanismus besonders effizient gestaltet ist.
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Die Zahnstange kann mit der Kameraeinheit auf einer Achse drehbar gekoppelt sein, die parallel zu einer Achse liegt, auf welcher der Schwenkarm mit der Kameraeinheit gekoppelt ist.
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Bevorzugt sind die Zahnstange, der Schwenkarm und die Kameraeinheit auf einer gemeinsamen Drehachse drehbar miteinander gekoppelt. Mit anderen Worten sind die Zahnstange, der Schwenkarm und die Kameraeinheit so miteinander verbunden, dass sie jeweils relativ zueinander drehbar sind und diese Relativbewegung um eine gemeinsame Achse erfolgt. Hierdurch kann die Ausrichtung der Kameraeinheit unabhängig von der Bewegung der Zahnstange und dem Schwenkarm frei gewählt werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Zahnstange gekrümmt. Hierdurch wird eine besonders kompakte Bauform der Kameraanordnung ermöglicht.
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Die Zahnstange kann einen Vorsprung aufweisen, der in der Aktivposition an dem Schwenkarm anliegt. Dieser Vorsprung kann als Anschlag dienen und den Schwenkmechanismus in der Aktivposition stabilisieren.
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Vorteilhafterweise ist die Kameraeinheit translatorisch und rotatorisch an dem Gehäuse geführt, sodass die Kameraeinheit eine definierte Schwenkbewegung relativ zu dem Gehäuse vollziehen kann, die zum einen eine rotatorische Komponente und zum anderen eine translatorische Komponente aufweist. Mit anderen Worten ist die Kameraeinheit verschiebbar und gleichzeitig drehbar an dem Gehäuse gelagert. Aufgrund dieser Lagerung ist eine besonders kompakte Bauweise der Kameraanordnung möglich.
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Dies kann konkret realisiert sein, indem das Gehäuse eine gekrümmte Kulissenführung aufweist, in der ein Führungsstift der Kameraeinheit geführt ist. Vorteilhafterweise weist der Führungsstift einen runden Querschnitt derart auf, dass der Führungsstift in jeder Position an zwei gegenüberliegenden, die Kulissenführung definierenden, Führungsflächen anliegt.
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Das Gehäuse kann eine Öffnung aufweisen, durch welche die Kameraeinheit aus der Ruheposition in die Aktivposition zumindest teilweise hindurch schwenkbar ist.
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Vorteilhafterweise weist die Kameraeinheit einen Kragen auf, der in der Aktivposition der Kameraeinheit - direkt oder indirekt - an einem die Öffnung definierenden Gehäuserand anliegt. Der Kragen kann als separates Bauteil oder einstückig mit einem anderen Bauteil der Kameraeinheit, beispielsweise einem Kamerahalter, ausgebildet sein. Falls an dem die Öffnung definierenden Gehäuserand eine Dichtung vorgesehen ist, kann der Kragen in der Aktivposition an der Dichtung anliegen. Mit Hilfe des Kragens soll verhindert werden, dass in der Aktivposition Schmutz, Staub, Feuchtigkeit oder ähnliches in die Kammer gelangen kann.
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Der Schwenkarm ist vorteilhafterweise gekrümmt ausgebildet, um in der Ruheposition nicht mit dem Kragen zu kollidieren. Dies ermöglicht eine besonders kompakte Bauweise der Kameraanordnung, da die Kopplungsstelle zwischen dem Schwenkarm und dem Gehäuse näher an der Öffnung angeordnet werden kann und der Schwenkarm somit kürzer ausgebildet werden kann.
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Um die Kameraeinheit auch in der Ruheposition zu schützen und die Kammer gegen Schmutz, Staub, Feuchtigkeit oder ähnliches abzudichten, kann die Kameraanordnung eine Klappe umfassen, die schwenkbar mit dem Gehäuse gekoppelt ist und in der Ruheposition die Öffnung zum Hindurchschwenken der Kameraeinheit von außen abdeckt.
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Gemäß einer Ausführungsform ist die Kameraeinheit in der Ruheposition, zusätzlich zu der Klappe, hinter einer drehbar gelagerten Abdeckung angeordnet. Die Abdeckung kann eine Mehrfachfunktion erfüllen, indem sie für ein ansprechendes äußeres Erscheinungsbild der Kameraanordnung sorgt und beispielsweise ein Emblem, z.B. des Fahrzeugherstellers, trägt, indem sie zu einem Schutz der Kameraeinheit vor äußeren Einflüssen, wie z.B. Feuchtigkeit, Salz oder Staub, beiträgt und/oder indem sie ein Betätigungselement zur Betätigung eines Schlosses, z.B. einer Heckklappe oder eines Kofferraumdeckels des Fahrzeugs, bildet. Bei der Klappe und der Abdeckung handelt es sich vorteilhafterweise um zwei separate Bauteile.
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Die Klappe kann ein Führungselement aufweisen, und die Kameraeinheit kann ein komplementäres Führungselement aufweisen, so dass die Klappe mit Hilfe dieser Führungselemente an der Kameraeinheit geführt ist. Dies hat den Vorteil, dass die Klappe beim Verschwenken der Kameraeinheit definiert bewegt wird und durch Vibrationen erzeugte Geräusche minimal gehalten werden können.
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Konkret kann das, beispielsweise als Zapfen ausgebildete, Führungselement der Klappe in einem als Nut ausgebildeten Führungselement der Kameraeinheit geführt sein, wobei sich ein erster Abschnitt der Nut in der Ruheposition der Kameraeinheit zumindest im Wesentlichen parallel zu der Klappe erstreckt und ein zweiter Abschnitt der Nut zumindest im Wesentlichen parallel zu einer optischen Achse der Kamera erstreckt. Hierdurch wird ermöglicht, dass die Klappe in der Ruheposition angezogen und von außen gegen den die Öffnung definierenden Gehäuserand gedrückt wird, in der Aktivposition aber nur soweit ausgelenkt wird, dass die Klappe sich außerhalb des Blickfelds der Kamera befindet. In der Ruheposition kann so die Dichtwirkung der Klappe erhöht werden und in der Aktivposition ein Schwenkbereich der Klappe minimal gehalten werden.
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Gemäß einer Ausführungsform ist entlang des Umfangs der Öffnung eine Dichtung vorgesehen, wobei die Dichtung eine erste Kontaktfläche und eine zweite Kontaktfläche aufweist, die auf entgegengesetzten Seiten der Dichtung angeordnet sind. Auf diese Weise kann die Klappe in der Ruheposition der Kameraeinheit an der ersten Kontaktfläche anliegen und in der Aktivposition der Kragen an der zweiten Kontaktfläche anliegen. Hierdurch wird die Abdichtung der Kammer in der Aktivposition und der Ruheposition mittels einer einzigen Dichtung ermöglicht.
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Vorteilhafterweise ist die Dichtung ringförmig ausgebildet. Die Dichtung kann dabei eine radial außen umlaufende Vertiefung aufweisen, in die ein die Öffnung definierender Gehäuserand eingreift. Die Dichtung kann so auf einfache Weise formschlüssig an dem Gehäuserand befestigt werden.
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Vorzugsweise ist die Dichtung elastisch ausgebildet, sodass die Dichtung zum Einsetzten in die Öffnung komprimiert werden kann. Hierdurch kann die Dichtung in eine Öffnung mit geschlossener Umrandung eingesetzt werden und sich so in ihre Ausgangsform zurückverformen, dass die Dichtung formschlüssig an dem Gehäuserand angebracht ist. Die Dichtung kann beispielsweise aus einem Polymer - insbesondere einem Elastomer - hergestellt sein.
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Nachfolgend wird die Erfindung anhand einer rein beispielhaften Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
- 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Kameraanordnung in einer Ruheposition und
- 2 eine Seitenansicht der Kameraanordnung in einer Aktivposition.
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In den Figuren ist eine Kameraanordnung 10 gezeigt, die eine Kameraeinheit 12 und einen Schwenkmechanismus 14 für die Kameraeinheit 12 aufweist. Die Kameraeinheit 12 umfasst eine Kamera 12a und einen die Kamera 12a tragenden Kamerahalter 12b.
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Mit Hilfe des Schwenkmechanismus 14 kann die Kameraeinheit 12 von einer Ruheposition (1) in eine Aktivposition (2) geschwenkt werden. Hierzu umfasst der Schwenkmechanismus 14 eine Zahnstange 16 und einen Schwenkarm 18. Die Zahnstange 16 ist gekrümmt ausgebildet und weist an einer Krümmungsinnenseite eine Verzahnung 20 auf. Diese Verzahnung 20 steht mit einer korrespondierenden Verzahnung 22 eines Antriebszahnrades 24 kämmend in Eingriff. Die Verzahnungen 20, 22 können beispielsweise als Evolventenverzahnung ausgebildet sein. Wird das Antriebszahnrad 24, beispielsweise durch einen nicht gezeigten Elektromotor, in eine Rotationsbewegung versetzt, wird die Zahnstange 16 auf einer gekrümmten Bahn tangential an dem Antriebszahnrad 24 vorbeigeführt.
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Die Zahnstange 16, der Schwenkarm 18 und der Kamerahalter 12b sind an einer Achse A drehbar miteinander gekoppelt. Zudem ist der Schwenkarm 18 an einer Achse B drehbar mit einem eine Kammer 26 definierenden Gehäuse 28 gekoppelt. Der Schwenkarm 18 ist so gekrümmt, dass er in der Ruheposition (1) nicht mit einem Kragen 30 kollidiert, der an dem Kamerahalter 12b ausgebildet ist.
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Zur Führung des Kamerahalters 12b an dem Gehäuse 28 ist in dem Gehäuse 28 eine Kulissenführung 32 ausgeformt, die entgegengesetzt zu der Krümmung der Zahnstange 16 verläuft. Genauer gesagt verläuft die Kulissenführung 32 seitlich um eine Lagerung 34, mittels der eine mit dem Antriebszahnrad 24 bestückte Antriebswelle 36 drehbar in dem Gehäuse 28 gelagert ist. In die Kulissenführung 32 greift ein zylindrischer Führungsstift 38 ein, dessen Durchmesser an die Breite der Kulissenführung 32 angepasst ist und der in einem oberen Endbereich an dem Kamerahalter 12b ausgebildet ist. Die Kulissenführung 32 weist ein offenes Ende 40 und einen Endanschlag 42 auf, zwischen denen der Führungsstift 38 beim Verschwenken der Kameraeinheit 12 zwischen der Ruheposition (1) und der Aktivposition (2) hin- und hergeführt wird. Dabei kann der Führungsstift 38, neben seiner translatorischen Bewegung entlang der Kulissenführung 32, noch eine rotatorische Bewegung um seine Mittelachse C vollziehen.
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An dem Kamerahalter 12b ist ferner eine Führung in Form einer Nut 44 vorgesehen, die durch eine erste Wand 46 und eine zweite Wand 48 definiert wird und die an ihren Enden jeweils offen ist. In die Nut 44 greift ein nicht gezeigtes Führungselement ein, hier in Form eines Zapfens, das an einem im Wesentlichen dreieckigen, flächigen Haltearm 50 ausgebildet ist. Der Haltearm 50 ist einstückig mit einer Klappe 52 ausgebildet, die oberhalb einer Öffnung 54 der Kammer 26 schwenkbar an dem Gehäuse 28 gelagert ist. In der Ruheposition wird die Klappe 52 durch den Kamerahalter 12b angezogen, indem das nicht gezeigte Führungselement von einem ersten Abschnitt 56 der Nut 44 in Richtung des Kammerinneren gezogen wird. Hierdurch wird die Klappe 52 von außen gegen eine erste Kontaktfläche 58 einer Dichtung 60 gedrückt. Die Dichtung 60 liegt innen umlaufend an einem die Öffnung 54 definierenden Gehäuserand 62 an und weist radial außen eine umlaufende Vertiefung 63 auf, in die der Gehäuserand 62 eingreift. Mit anderen Worten ist der Querschnitt der Dichtung 60 U-förmig ausgebildet und umklammert den Gehäuserand 62 aus innerer radialer Richtung.
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Wird die Kameraeinheit 12 durch ein Antreiben des Antriebszahnrades 24 von der Ruheposition (1) in die Aktivposition (2) verfahren, bewegt sich die Zahnstange 16 und drückt die Kameraeinheit 12 teilweise durch die Öffnung 54. Dabei vollführt die Kameraeinheit 12 eine Bewegung, die eine rotatorische sowie eine translatorische Komponente enthält. Geführt wird die Kameraeinheit 12 dabei zum einen von dem Schwenkarm 18 und zum anderen durch die Kulissenführung 32. In der Aktivposition schlägt der Führungsstift 38 an dem Endanschlag 42 an. An der Zahnstange 16 ist ein Vorsprung 64 ausgebildet, der in der Aktivposition an dem Schwenkarm 18 anliegt und somit die Zahnstange 16 gegen den Schwenkarm 18 abstützt. Die Klappe 52 wird beim Verschwenken der Kameraeinheit 12 in die Aktivposition (2) aufgeschwenkt, und das nicht gezeigte Führungselement der Klappe 52 bewegt sich aus dem ersten Abschnitt 56 der Nut 44 über eine Krümmung hinweg in einen zweiten Abschnitt 66, der im Wesentlichen parallel zu der optischen Achse 68 der Kamera angeordnet ist. Hierdurch liegt die Klappe 52 zumindest annährend parallel an der Kameraeinheit 12 an, d.h.es wird vermieden, dass die Klappe 52 unnötig weit ausschwenkt.
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In der Aktivposition liegt der an dem Kamerahalter 12b ausgebildete Kragen 30 mit seiner der Zahnstange 16 und dem Schwenkarm 18 abgewandten Seite an einer der Kammer 26 zugewandten zweiten Kontaktfläche 70 der Dichtung 60 an. Der Kragen 30 dient dazu, gemeinsam mit der übrigen Kameraeinheit 12 die Öffnung 54 in der Aktivposition (2) zu verschließen und somit die Kammer 26 gegen Feuchtigkeit, Schmutz oder dergleichen abzudichten.
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Indem das Antriebszahnrad 24 in gegenläufiger Drehrichtung angetrieben wird, kann die Kameraeinheit 12 wieder von der Aktivposition in die Ruheposition eingefahren werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kameraanordnung
- 12
- Kameraeinheit
- 12a
- Kamera
- 12b
- Kamerahalter
- 14
- Schwenkmechanismus
- 16
- Zahnstange
- 18
- Schwenkarm
- 20
- Verzahnung
- 22
- Verzahnung
- 24
- Antriebszahnrad
- 26
- Kammer
- 28
- Gehäuse
- 30
- Kragen
- 32
- Kulissenführung
- 34
- Lagerung
- 36
- Antriebswelle
- 38
- Führungsstift
- 40
- Ende
- 42
- Endanschlag
- 44
- Nut
- 46
- erste Wand
- 48
- zweite Wand
- 50
- Haltearm
- 52
- Klappe
- 54
- Öffnung
- 56
- erster Abschnitt
- 58
- erste Kontaktfläche
- 60
- Dichtung
- 62
- Gehäuserand
- 63
- Vertiefung
- 64
- Vorsprung
- 66
- zweiter Abschnitt
- 68
- optische Achse
- 70
- zweite Kontaktfläche
- A
- Achse
- B
- Achse
- C
- Mittelachse
