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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen einer Gehäuseanordnung einer Kamera eines Kraftfahrzeugs, bei welchem ein Frontgehäuse der Gehäuseanordnung hergestellt wird, wobei in einem Innenraum des Frontgehäuses ein Aufnahmebereich zum Anordnen zumindest einer Leiterplatte der Kamera ausgebildet wird und wobei das Frontgehäuse aus einem metallischen Werkstoff hergestellt wird. Zudem betrifft die vorliegende Erfindung eine Gehäuseanordnung für eine Kamera eines Kraftfahrzeugs. Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Kamera mit einer solchen Gehäuseanordnung sowie ein Kraftfahrzeug mit zumindest einer solchen Kamera.
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Das Interesse richtet sich vorliegend insbesondere auf Kameras für Kraftfahrzeuge. Derartige Kameras können beispielsweise Teil eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs sein, mit dem ein Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs erfasst werden kann. Der mit den Kameras erfasste Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs kann dem Fahrer beispielsweise auf einer entsprechenden Anzeigeeinrichtung dargestellt werden.
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Die Kameras umfassen eine Gehäuseanordnung, die üblicherweise aus zwei Teilen gebildet ist, nämlich einem Frontgehäuse und einem Rückgehäuse. Das Frontgehäuse weist einen Aufnahmebereich auf, in dem eine Leiterplatte der Kamera angeordnet werden kann. Auf dieser Leiterplatte ist üblicherweise eine Mehrzahl von elektronischen Bauteilen angeordnet, welche die Elektronik der Kamera bilden. Ferner kann das Frontgehäuse dazu dienen, eine Linse der Kamera zu halten. Das Frontgehäuse kann daher auch als Linsengehäuse bezeichnet werden. Das Frontgehäuse und das Rückgehäuse können beispielsweise aus Aluminium gebildet sein. Ferner können das Frontgehäuse und/oder das Rückgehäuse mittels eines Druckgussverfahrens hergestellt sein.
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Die äußeren Abmessungen der Gehäuseanordnung der Kamera und insbesondere des Frontgehäuses sind üblicherweise von dem Fahrzeughersteller vorgegeben. Dabei besteht einerseits der Wunsch, die Kameras und/oder deren Gehäuseanordnungen möglichst Bauraum sparend auszubilden. Andererseits sollen immer mehr Funktionen mit der Kamera bereitgestellt werden. Dies führt dazu, dass immer mehr Bauelemente auf der Leiterplatte angeordnet werden und die Leiterplatte immer mehr Platz beansprucht.
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In
US 2013 /0 121 682 A1 wird eine thermoplastische Zusammensetzung zur Verwendung in einem Kompaktkameramodul offenbart, die eine Kombination aus Festigkeit und Oberflächenglätte aufweist.
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lösung aufzuzeigen, wie eine Kamera für ein Kraftfahrzeug besonders Bauraum sparend bereitgestellt werden kann und die Kamera zugleich zuverlässig betrieben werden kann.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren, durch eine Gehäuseanordnung, durch eine Kamera sowie durch ein Kraftfahrzeug mit den Merkmalen gemäß den jeweiligen unabhängigen Ansprüchen gelöst. Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche, der Beschreibung und der Figuren.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren dient zum Herstellen einer Gehäuseanordnung einer Kamera eines Kraftfahrzeugs. Hierbei wird ein Frontgehäuse der Gehäuseanordnung hergestellt, wobei in einem Innenraum des Frontgehäuses ein Aufnahmebereich zum Anordnen zumindest einer Leiterplatte der Kamera ausgebildet wird. Zudem wird das Frontgehäuse aus einem metallischen Werkstoff hergestellt. Dabei ist es vorgesehen, dass das Frontgehäuse mittels eines pulvermetallurgischen Spritzgießens hergestellt wird.
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Vorliegend wird eine Gehäuseanordnung für eine Kamera eines Kraftfahrzeugs hergestellt. Die Gehäuseanordnung weist ein Frontgehäuse auf, in dessen Innenraum zumindest eine Leiterplatte der Kamera angeordnet werden kann. Hierzu weist das Frontgehäuse einen entsprechenden Aufnahmebereich beziehungsweise Aufnahmeraum für die Leiterplatte auf. Darüber hinaus können in dem Innenraum des Frontgehäuses entsprechende Befestigungseinrichtungen vorgesehen sein, mit denen die Leiterplatte in dem Innenraum des Frontgehäuses befestigt werden kann. Die Gehäuseanordnung kann zudem ein Rückgehäuse aufweisen, das mit dem Frontgehäuse beispielsweise mittels einer Schraubverbindung verbunden werden kann. Das Frontgehäuse wird aus einem metallischen Werkstoff, beispielsweise Aluminium, hergestellt. Anstelle von Aluminium kann auch ein anderer metallischer Werkstoff verwendet werden.
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Erfindungsgemäß wird zum Herstellen des Frontgehäuses das pulvermetallurgische Spritzgießen (MIM - Metal Injection Moulding) verwendet. Bei dem pulvermetallurgischen Spritzgießen wird der metallische Werkstoff als Pulver beziehungsweise als Partikel bereitgestellt. Diese Partikel werden mit einem Binder vermischt. Hierbei werden insbesondere die einzelnen Partikel mit dem Binder so ummantelt, dass sich keine Agglomerate ausbilden. Das Gemisch aus dem metallischen Pulver und dem Binder kann auch als Feedstock bezeichnet werden. Dieses Gemisch dient als Ausgangsmaterial für ein Spritzgießen. Hierbei kann das Gemisch, das beispielsweise in eine entsprechende Spritzgießmaschine eingebracht ist, in ein Werkzeug eingespritzt wird. Anschließend erfolgt das sogenannte Entbindern, bei dem der Binder aus dem Gemisch entfernt wird, sodass der sogenannte Braunteil übrig bleibt, welcher üblicherweise sehr porös ist und eine minimale Festigkeit aufweist. Nach dem Entbindern wird der Braunteile in einem thermischen Prozess verdichtet beziehungsweise gesintert. Mittels eines derartigen Herstellungsprozesses kann beispielsweise ein Frontgehäuse hergestellt werden, das sehr geringe Fertigungstoleranzen aufweist. Zudem weist das Herstellungsverfahren den Vorteil auf, dass das hergestellte Frontgehäuse im Vergleich zu einem Frontgehäuse, das mittels eines Druckgussverfahrens hergestellt ist, weniger Verunreinigungen aufweist. Des Weiteren bietet das Verfahren den Vorteil, dass weniger Abfallstoffe entstehen und die beim Spritgießen entstehenden Anfallstoffe wiederverwertet werden können. Auf diese Weise können Materialkosten eingespart werden.
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Bevorzugt wird das Frontgehäuse derart hergestellt, dass das Frontgehäuse eine minimale Wandstärke kleiner als 1,5 mm, insbesondere kleiner als 1 mm, aufweist. Mittels des pulvermetallurgischen Spritzgießens können im Vergleich zu bekannten Herstellungsverfahren, insbesondere dem Druckgussverfahren, sehr geringe Wandstärken erreicht werden. Damit kann wiederum erreicht werden, dass in dem Innenraum des Frontgehäuses ein Aufnahmebereich mit größeren räumlichen Abmessungen bereitgestellt werden kann. Somit können größere Leiterplatten in dem Aufnahmebereich angeordnet werden. Damit können Leiterplatten mit größeren räumlichen Abmessungen verwendet werden. Dadurch können zusätzliche elektronische Bauteile auf der Leiterplatte angeordnet werden und zusätzliche Funktionen mit der Kamera bereitgestellt werden, ohne dass die Außenabmessungen des Frontgehäuses vergrößert werden müssen. Mittels des pulvermetallurgischen Spritzgießens können grundsätzlich sehr geringe Wandstärken erreicht werden. Die Wandstärke ist vorliegend insbesondere so gewählt, dass zwischen dem Frontgehäuse und dem Rückgehäuse eine entsprechende Dichtung eingebracht werden kann.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird das Frontgehäuse derart hergestellt, dass das Frontgehäuse eine mittlere Rauheit kleiner als 1,6 µm, insbesondere 0,8 µm, aufweist und/oder dass das Frontgehäuse eine maximale Rautiefe kleiner als 10 µm, insbesondere 6,4 µm, aufweist. Die mittlere Rauheit, die auch durch das Symbol Ra bezeichnet wird, gibt den mittleren Abstand eines Messpunkts auf der Oberfläche zur Mittellinie an. Die Mittellinie schneidet innerhalb der Bezugsstrecke das wirkliche Profil so, dass die Summe der Profilabweichungen bezogen auf die Mittellinie minimal wird. Die mittlere Rauheit entspricht also dem arithmetischen Mittel der Abweichungen der Mittellinie. Die maximale Rautiefe beschreibt die Differenz aus maximalem und minimalem Wert des Profils bezogen auf die Gesamtstrecke. Durch das pulvermetallurgische Spritzgießen kann somit ein Frontgehäuse hergestellt werden, dessen Oberfläche eine geringe Rauheit aufweist. Somit kann insbesondere sichergestellt werden, dass in einem Verbindungsbereich, in dem das Frontgehäuse mit einem weiteren Gehäuseteil der Gehäuseanordnung verbunden wird, Wasser eintritt und somit zu einer Beschädigung der Kamera führt. Zudem verringert sich der Aufwand bei der Nachbearbeitung der Oberfläche.
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Zudem ist es vorteilhaft, wenn das Frontgehäuse derart hergestellt wird, dass eine Dichte eines Materials des Frontgehäuses mindestens 95 % einer theoretischen Dichte aufweist. Das Frontgehäuse ist mittels eines pulvertechnologischen Verfahrens hergestellt. Das Material des Frontgehäuses weist nach dem Sintern üblicherweise eine gewisse Restporosität auf. Dabei weist das Material insbesondere eine Dichte auf, die im Vergleich zu einer maximal erreichbaren Dichte größer als 95 % ist. Somit kann im Vergleich zu konventionellen Verfahren der Pulvermetallurgie, bei denen theoretische Dichten zwischen 80 % und 90 % erreicht werden, eine verbesserte Porosität erreicht werden. Somit kann zudem verhindert werden, dass Wasser von außen in das Frontgehäuse eindringen kann.
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Bevorzugt wird das Frontgehäuse derart hergestellt, dass das Frontgehäuse eine Entformungsschräge kleiner als 0,75°, insbesondere 0,5°, aufweist. Die Entformungsschräge beschreibt dabei eine Abweichung eines rechten Winkels zwischen einer Seitenwand des Frontgehäuses zu einem Boden des Frontgehäuses. Insbesondere kann durch das pulvermetallurgische Spritzgießen in Zusammenhang mit einem Werkzeug eine solche geringe Entformungsschräge erreicht werden. Dies bietet den Vorteil, dass das Frontgehäuse im Vergleich zu bekannten Frontgehäusen einen Aufnahmebereich für die Leiterplatte mit größeren räumlichen Abmessungen aufweist.
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Bevorzugt wird in das Frontgehäuse eine Linsenaufnahme zur Aufnahme einer Linse der Kamera eingebracht. Das Frontgehäuse kann dazu dienen, eine Linse der Kamera zu halten. Hierzu kann die Linse der Kamera beispielsweise mit einem entsprechenden Linsenhalter in eine Aufnahme beziehungsweise Durchgangsöffnung des Frontgehäuses eingebracht werden. Das Frontgehäuse kann auch als Linsengehäuse bezeichnet werden. Dabei kann das Werkzeug bei dem pulvermetallurgischen Spritzgießen derart ausgebildet werden, dass das Frontgehäuse die Aufnahme für die Linse umfasst.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform wird ein Rückgehäuse der Gehäuseanordnung hergestellt und mit dem Frontgehäuse verbunden. Auch das Rückgehäuse kann mittels des pulvermetallurgischen Spritzgießens hergestellt werden. Das Frontgehäuse und das Rückgehäuse können beispielsweise mittels einer Schraubverbindung verbunden werden. In dem Verbindungsbereich zwischen dem Frontgehäuse und dem Rückgehäuse kann eine entsprechende Dichtung eingebracht werden. Somit kann verhindert werden, dass Wasser oder Verschmutzungen in den Innenraum der Gehäuseanordnung eindringen können.
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Eine erfindungsgemäßes Gehäuseanordnung für eine Kamera eines Kraftfahrzeugs umfasst ein Frontgehäuse, wobei in einem Innenraum des Frontgehäuses ein Aufnahmebereich zum Anordnen zumindest einer Leiterplatte der Kamera ausgebildet ist, und wobei das Frontgehäuse aus einem metallischen Werkstoff hergestellt ist. Dabei ist das Frontgehäuse mittels eines pulvermetallurgischen Spritzgießens hergestellt.
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Eine erfindungsgemäße Kamera für ein Kraftfahrzeug umfasst eine erfindungsgemäße Gehäuseanordnung. Wie bereits erwähnt, kann die Gehäuseanordnung das Frontgehäuse und das Rückgehäuse umfassen. Im Innenraum des Frontgehäuses kann die zumindest eine Leiterplatte der Kamera angeordnet sein. Zudem kann an oder in dem Frontgehäuse die Linse der Kamera angeordnet sein. Die Kamera kann insbesondere außen an dem Kraftfahrzeug befestigt werden. Die Kamera kann eine Kraftfahrzeug-Befestigungseinrichtung zur Befestigung der Kamera an dem Kraftfahrzeug aufweisen.
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Ein erfindungsgemäßes Kraftfahrzeug umfasst zumindest eine erfindungsgemäße Kamera. Das Kraftfahrzeug ist insbesondere als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug kann ferner einer Mehrzahl von Kameras aufweisen, die verteilt an dem Kraftfahrzeug angeordnet sind. Insbesondere können die Kameras Teil eines Fahrerassistenzsystems des Kraftfahrzeugs sein. Mit den Kameras können dann Bildsequenzen beziehungsweise Videodaten bereitgestellt werden, welche den Umgebungsbereich des Kraftfahrzeugs beschreiben. Diese Videodaten können beispielsweise auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs dargestellt werden.
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Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Gehäuseanordnung, die erfindungsgemäße Kamera und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen, den Figuren und der Figurenbeschreibung. Die 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 in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Es sind somit auch Ausführungen von der Erfindung als umfasst und offenbart anzusehen, die in den Figuren nicht explizit gezeigt und erläutert sind, jedoch durch separierte Merkmalskombinationen aus den erläuterten Ausführungen hervorgehen und erzeugbar sind. Es sind auch Ausführungen und Merkmalskombinationen als offenbart anzusehen, die somit nicht alle Merkmale eines ursprünglich formulierten unabhängigen Anspruchs aufweisen.
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Mit den Angaben „oben“, „unten“, „vorne“, „hinten“, „horizontal“, „vertikal“, „Tiefenrichtung“, „Breitenrichtung“, „Höhenrichtung“ etc. sind die bei bestimmungsgemäßem Gebrauch und bestimmungsgemäßem Anordnen der Kamera an dem Kraftfahrzeug und bei einem dann vor der Kamera stehenden und in Richtung der Kamera blickenden Beobachter gegebenen Positionen und Orientierungen angegeben.
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Die Erfindung wird nun anhand von bevorzugten Ausführungsbeispielen sowie unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
- 1 ein Kraftfahrzeug gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, welches ein Fahrerassistenzsystem mit vier Kameras aufweist;
- 2 eine Kamera gemäß einer ersten Ausführungsform in einer Perspektivansicht, wobei die Kamera eine Gehäuseanordnung mit einem Frontgehäuse und einem Rückgehäuse aufweist;
- 3 ein Frontgehäuse gemäß dem Stand der Technik in einer Perspektivansicht; und
- 4 ein Frontgehäuse gemäß einer Ausführungsform der Erfindung in einer Perspektivansicht.
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In den Figuren werden gleiche und funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein Kraftfahrzeug 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 1 ist in dem vorliegenden Fall als Personenkraftwagen ausgebildet. Das Kraftfahrzeug 1 umfasst ein Fahrerassistenzsystem 2. Das Fahrerassistenzsystem 2 umfasst wiederum eine Steuereinrichtung 3, die beispielsweise durch ein elektronisches Steuergerät des Kraftfahrzeugs 1 gebildet sein kann. Darüber hinaus umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 zumindest eine Kamera 4. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel umfasst das Fahrerassistenzsystem 2 vier Kameras 4, die verteilt an dem Kraftfahrzeug 1 angeordnet sind. Vorliegend ist eine der Kameras 4 in einem Heckbereich 5 angeordnet, eine der Kameras 4 ist in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet und die übrigen zwei Kameras 4 sind in einem jeweiligen Seitenbereich 6, insbesondere in einem Bereich der Seitenspiegel, angeordnet. Die Anzahl und Anordnung der Kameras 4 des Fahrerassistenzsystems 2 ist vorliegend rein beispielhaft zu verstehen.
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Mit den Kameras 4 kann ein Umgebungsbereich 7 des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden. Die vier Kameras 4 sind bevorzugt baugleich ausgebildet. Insbesondere kann eine Bildsequenz oder Videodaten mit den Kameras 4 bereitgestellt werden, welche den Umgebungsbereich 7 beschreiben. Diese Videodaten können von den Kameras 4 an die Steuereinrichtung 3 übertragen werden. Mittels der Steuereinrichtung 3 kann eine hier nicht dargestellte Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs 1 angesteuert werden, so dass dem Fahrer die Videodaten der Kameras 4 angezeigt werden können. Das Fahrerassistenzsystem 2 dient somit zum Unterstützen des Fahrers des Kraftfahrzeugs 1 beim Führen des Kraftfahrzeugs 1. Das Fahrerassistenzsystem 2 kann beispielsweise ein sogenannter elektronischer Rückspiegel sein.
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2 zeigt eine der Kameras 4 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Kamera 4 umfasst eine Gehäuseanordnung 8, das wiederum ein Frontgehäuse 9 und ein Rückgehäuse 10 umfasst. Das Frontgehäuse 9 kann auch als Linsengehäuse bezeichnet werden. An dem Frontgehäuse 9 ist eine Linse 11 der Kamera 4 angeordnet. Darüber hinaus ist in dem Frontgehäuse 9 ein Ventil 12 angeordnet. Das Frontgehäuse 9 und das Rückgehäuse 10 sind mittels Schrauben 13 miteinander verbunden. Darüber hinaus weist die Kamera 4 eine Schnittstelleneinrichtung 14 auf. Die Schnittstelleneinrichtung 14 kann einen Hochgeschwindigkeits-Datenstecker aufweisen. Über die Schnittstelleneinrichtung 14 kann eine Datenübertragung von der Kamera 4 zu dem Kraftfahrzeug 1 erfolgen. Auf diese Weise können die mit der Kamera 4 bereitgestellten Bildsequenzen beziehungsweise Videodaten auf einer Anzeigeeinrichtung des Kraftfahrzeugs 1 dargestellt werden. Die Schnittstelleneinrichtung 14 umfasst ein Steckergehäuse 15, das beispielsweise aus einem Kunststoff gebildet ist. Darüber hinaus umfasst die Schnittstelleneinrichtung 14 einen Außenleiter 16 und einen Innenleiter 17.
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3 zeigt ein Frontgehäuse 9 gemäß dem Stand der Technik in einer Perspektivansicht. Das Frontgehäuse 9 ist aus Aluminium gefertigt und mittels eines Druckgussverfahrens hergestellt. In einem Innenraum 18 des Frontgehäuses 9 befindet sich ein Aufnahmebereich 19 für eine hier nicht dargestellt Leiterplatte der Kamera 4. Das Frontgehäuse 9 weist eine Wandstärke auf, welche minimal 1,5 mm beträgt. Zudem weist eine Oberfläche des Frontgehäuses 9 eine mittlere Rauheit von etwa 1,6 µm und eine maximale Rautiefe von etwa 10 µm auf.
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In Vergleich hierzu zeigt 4 ein Frontgehäuse 9 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einer Perspektivansicht. Hier ist das Frontgehäuse 9 mittels eines pulvermetallurgischen Spritzgießens hergestellt. Auch hier wird ein metallischer Werkstoff, beispielsweise Aluminium, zur Herstellung des Frontgehäuses 9 verwendet. Der metallische Werkstoff wird als Pulver bereitgestellt. Das metallische Pulver wird mit einem entsprechenden Binder vermischt. Das Gemisch aus dem metallischen Pulver und dem Binder kann auch als Feedstock bezeichnet werden, wobei dieses etwa 60 Volumenprozent des Pulvers und etwa 40 Volumenprozent des Binders aufweist. Als Binder kann ein Binder auf Wachsbasis verwendet werden. Dabei kann der Binder auf dem katalytischen Abbau von Polyoxymethylen beruhen oder wasserlöslich sein. Das Gemisch aus Binder und Metallpulver kann dann in eine entsprechende Spritzgussmaschine eingebracht werden. Anschließend kann das Gemisch mittels der Spritzgussmaschine in ein Werkzeug eingespritzt werden. Danach folgt das sogenannte Entbindern, bei welchem der Binder entfernt wird. Anschließend werden die verbleibenden Metallpartikel entsprechend gesintert.
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Mittels des pulvermetallurgischen Spritzgießens kann beispielsweise eine minimale Wandstärke 20 erreicht werden, die geringer als 1 mm ist. Zudem kann eine mittlere Rauheit von beispielsweise 0,8 µm und eine maximale Rautiefe von 6,4 µm erreicht werden. Darüber hinaus kann das Frontgehäuse 9 mit einer geringen Fertigungstoleranz, die beispielsweise Toleranzen von 0,03 mm beträgt, gefertigt werden. Somit kann beispielsweise verhindert werden, dass in einem Übergangsbereich zwischen dem Frontgehäuse 9 und dem Rückgehäuse 10 Flüssigkeit in den Innenraum der Gehäuseanordnung 8 eindringt. Zudem kann mit dem Herstellungsprozess ein Material für das Frontgehäuse 9 mit einer theoretischen Dichte größer als 95 % bereitzustellen. Somit weist das Material eine geringe Porosität auf. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass Feuchtigkeit von außen in den Innenraum des Frontgehäuses 9 eindringt. Durch die geringe Wandstärke 20 kann erreicht werden, dass der Aufnahmebereich 19 für die Leiterplatte größer wird. Somit kann eine Leiterplatte mit größeren räumlichen Abmessungen bereitgestellt werden, auf denen zusätzliche elektronische Bauteile angeordnet werden können.
