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Die Erfindung betrifft eine Kameraanordnung für ein Kraftfahrzeug mit einem Kameramodul, welches zumindest ein Objektiv, einen Objektivhalter, einen Bildsensor und einen Bildsensorträger aufweist, und mit einer Halterung, welche an einer Wandfläche eine Aufnahmeöffnung für das Objektiv des Kameramoduls, sowie mindestens einen Anlagebereich zum Abstützen von Anlageelementen des Kameramoduls aufweist, wobei ein Federelement die am Objektivhalter angeordnete Anlageelemente gegen die Anlagebereiche der Halterung presst.
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Kameras werden in Kraftfahrzeugen zunehmend und für verschiedene Zwecke eingesetzt. Mit der zunehmenden Automatisierung und Autonomisierung von Kraftfahrzeugen werden die Bedeutung und auch die Anzahl von Kameras in Kraftfahrzeugen in Zukunft sogar noch zunehmen. Wesentliche Bestandteile einer Kamera, wie Objektiv, Bildsensor und Bildsensorträger können zwar in manchen Fällen direkt mit der Karosserie des Kraftfahrzeugs verbaut werden. Da die separate Montage solcher Elemente aber recht aufwendig ist und zudem mit hoher Genauigkeit vorgenommen werden muss, werden diese Teile zumeist zunächst zu einem Kameramodul vormontiert. Im Kraftfahrzeug selbst wird dann zur Montage eine Halterung angeordnet, mit der das Kameramodul verbunden wird.
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Dabei stellt sich das grundsätzliche Problem, die Halterung so auszubilden, dass das Kameramodul möglichst schnell und einfach mit der Halterung verbunden und bedarfsweise auch wieder von der Halterung entfernt werden kann. Dabei sollen sich durch die Verbindung des Kameramoduls mit der Halterung keine zusätzlichen Befestigungstoleranzen und zudem auch kein zusätzlicher Justieraufwand ergeben.
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Eine gattungsgemäße Kameraanordnung ist aus der deutschen Offenlegungsschrift
DE 10 2014 212 016 A1 bekannt. Das in diesem Dokument beschriebene Kameramodul wird mittels eines laschenartigen Federelements, welches das an ein Gehäuseteil angefügte Kameramodul übergreift, an Anschraubdomen am Gehäuseteil befestigt. Das Anschrauben ist dabei ein relativ aufwendiger Montageschritt, insbesondere dann, wenn das Kameramodul wiederholt an dem Gehäuseteil montiert und demontiert werden soll.
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Es stellt sich die Aufgabe, eine Kameraanordnung zu schaffen, die es auf einfache Weise ermöglicht, ein Kameramodul wiederholt schnell und toleranzarm an einer Halterung zu befestigen und auch schnell und auf einfache Weise wieder von der Halterung zu lösen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Halterung beabstandet zu den Anlagebereichen angeformte Vorsprünge aufweist, dass das Kameramodul Anlagestege aufweist, welche die Anlageelemente tragen und dass bei einem an die Halterung angefügten Kameramodul die Anlagestege zwischen der Wandfläche und den Vorsprüngen angeordnet sind, und dass das Federelement zwei Federschenkel aufweist und sich nach dem Anfügen an der Halterung mit seinen Federschenkeln an den Vorsprüngen und den Anlagestegen abstützt.
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Das Funktionsprinzip und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sollen nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. Es zeigen
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1 Bestandteile einer Kameraanordnung am Beginn der Montage,
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2 die Kameraanordnung während der Montage,
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3 die Kameraanordnung nach Abschluss der Montage,
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4 eine Schnittansicht zu dem in der 2 dargestellten Montagezustand,
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5 eine Schnittansicht zu dem in der 3 dargestellten Montagezustand,
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6 eine Frontansicht eines Federelements,
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7 eine Seitenansicht des Federelements,
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8 eine Frontansicht eines Kameramoduls.
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Die 1 zeigt die Bestandteile einer erfindungsgemäß ausgeführten Kameraanordnung am Beginn des Zusammenbaus. Erkennbar ist eine rahmenartige Halterung 20, die über angeformte Befestigungselemente 28 mit hier nicht dargestellten inneren Karosserieteilen eines Kraftfahrzeugs verbunden werden kann. Es sei angenommen, dass die Halterung 20 an den Karosserieteilen spielfrei und toleranzarm befestigt werden kann. Hieraus ergibt sich, dass bei einer spielfreien und toleranzarmen Anordnung des Kameramoduls 10 an der Halterung 20, das Kameramodul 10 sehr genau in der für den Anwendungszweck der Kameraanordnung vorgesehenen Erfassungsrichtung positioniert ist.
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Die hier dargestellte Halterung 20 sieht allerdings kein untrennbar mit der Halterung 20 verbundenes Kameramodul 10 vor, sondern stattdessen ein Kameramodul 10, welches an der Halterung 20 befestigbar und bedarfsweise auch von der Halterung 20 abnehmbar ist.
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Hierdurch ergeben sich die Anforderungen, dass das Kameramodul 10 möglichst einfach an der Halterung 20 montierbar, entfernbar und auch wiedermontierbar sein soll. Dabei soll die Montage des Kameramoduls 10 an die Halterung 20 keine zusätzlichen Toleranzabweichungen hinsichtlich der Ausrichtung des Kameramoduls 10 erzeugen. Eine Einjustierung des Kameramoduls 10 an der Halterung 20 soll nicht erforderlich sein. Die Befestigung des Kameramoduls 10 an der Halterung 20 soll zudem auf einfache Weise ohne Werkzeugeinsatz möglich sein und dabei eine so robuste Anordnung des Kameramoduls 10 ermöglichen, dass eine Verstellung der Ausrichtung des Kameramoduls 10 auch im laufenden Betrieb weitgehend ausgeschlossen ist.
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Das Kameramodul 10 weist eine mit elektronischen Bauelementen bestückte Leiterplatte 16 auf. Mit der Leiterplatte 16 ist ein aus Kunststoff geformter Objektivhalter 14 verbunden, welcher das zum Kameramodul 10 gehörende Objektiv 13 derart befestigt, dass die optische Achse des Objektivs 13 senkrecht zur Oberfläche eines auf der Leiterplatte 16 angeordneten Bildsensors ausgerichtet ist. Der Objektivhalter 14 weist außerdem rechts und links neben dem Objektiv 13 angeformte zylinderförmige Stifte 18, 19 auf, deren Längsachsen parallel zur optischen Achse des Objektivs 13 ausgerichtet sind. Jeweils senkrecht zu den Stiften 18, 19 ausgerichtet sind am Objektivhalter 14 zwei Anlagestege 17 angeformt.
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Die 8 zeigt zur weiteren Verdeutlichung das Kameramodul 10 als Einzelteil in einer Frontansicht. Erkennbar sind dadurch drei erhaben ausgebildete Flächenabschnitte auf der Vorderseite der Anlagestege 17, die hier als Anlageelemente 15 bezeichnet werden, und die nach der Montage als Kontaktflächen an Anlagebereichen 24 der Halterung 20 zur Anlage kommen.
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Ein zum Kameramodul 10 gehörender, hier aber nicht dargestellter Bildsensor, kann vorzugsweise auf der Oberfläche der Leiterplatte 16 angeordnet sein, so dass die Leiterplatte 16 zugleich einen Bildsensorträger ausbildet.
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Die rahmenförmige Halterung 20 weist an ihren seitlichen Außenflächen angeformte Befestigungselemente 28 auf, mit der die Halterung 20 auf eine hier nicht näher zu erläuternde Weise stabil mit der Karosserie eines Kraftfahrzeugs verbunden und präzise an dieser ausgerichtet werden kann.
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Die Halterung 20 weist des Weiteren eine innere Wandfläche 22 auf, an die die Vorderseite des Kameramoduls 10 angefügt und ausgerichtet wird. Dabei kommen insbesondere die in der 8 dargestellten Anlageelemente 15 an dafür vorgesehenen Anlagebereichen 24 der Wandfläche 22 zur Anlage und bilden dort eine stabile Dreipunktlagerung aus.
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Die Wandfläche 22 besitzt zudem eine Aufnahmeöffnung 23, die zur Aufnahme des vorderen Abschnitts des Objektivs 13 vorgesehen ist. Daneben sind in die Wandfläche 22 zwei Ausnehmungen zum Einsetzen der zylinderförmigen Stifte 18, 19 des Objektivhalters 14 eingebracht, von denen die eine als Rundloch 26 und die andere als Langloch 27 ausgebildet ist.
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Zur Kameraanordnung gehört außerdem ein Federelement 30, das als eine zweischenklige Klemmfeder ausgeführt ist. Die Form des Federelements 30 ist deutlicher in den Einzelteildarstellungen der 6 und 7 ersichtlich. Das Federelement 30 ist, vorzugsweise als Stanz-Biege-Teil, im Wesentlichen aus einem breiten flächigen Streifen eines Federblechs geformt, der zwei u- oder v-förmig gegeneinander gebogene Federschenkel 31, 32 ausbildet. Wie die 6 zeigt, weist die Mitte des Federelements 30 eine breite Aussparung 34 auf, wodurch sich die Verbindung zwischen den Federschenkeln 31, 32 auf die beiden Randabschnitte des Federelements 30 beschränkt. Die Aussparung 34 ermöglicht beim Zusammenfügen der Kameraanordnung eine das Objektiv 13 übergreifende Montage des Federelements 30.
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Die Ausgestaltung des Federelements 30 wird durch eine seitliche Ansicht in der 7 weiter verdeutlicht. An den Federschenkeln 31, 32 sind hier mehrere abgewinkelte beziehungsweise gekröpfte Abschnitte 36, 37 erkennbar, sowie rechtwinklig angeformte Führungsflächen 33. Die Abwinklungen stabilisieren die Struktur des Federelements 30 und ermöglichen darüber hinaus eine stabile Anordnung zwischen dem Kameramodul 10 und der Halterung 20.
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Am Montagebeginn der Kameraanordnung, der durch die Darstellung der 1 verdeutlicht wird, sind somit drei miteinander zu verbindendende Elemente vorhanden und zwar das vormontierte Kameramodul 10, die Halterung 20 und das Federelement 30.
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In einer folgenden Montagephase, die in der 2 dargestellt ist, ist das Kameramodul 10 an die Halterung angefügt, wobei das Objektiv 13 in die Aufnahmeöffnung 23 in der der Wandfläche 22 der Halterung 20 eingesetzt ist und die Stifte 18, 19 in das Rundloch 26 und das Langloch 27 eingeschoben sind.
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Die Aufnahme des ersten Stifts 18 durch das Rundloch 26 ermöglicht eine genaue horizontale und vertikale Positionierung des Kameramoduls 10 an der Halterung 20 senkrecht zur Lage der optischen Achse des Objektivs 13. Das zur Aufnahme des zweiten Stifts 19 vorgesehene Langloch 27 verhindert erstens ein Verdrehen des Kameramoduls 10 durch eine Drehung des Stifts 18 im Rundloch 26. Darüber hinaus verhindert das Langloch 27 ein Klemmen durch Fertigungstoleranzen der Halterung 20 und des Objektivhalters 14, und erleichtert zudem das Anfügen des Kameramoduls 10 an die Halterung 20, da durch das Langloch 27 eine leichte Winkelabweichung von der senkrechten Anfügerichtung nicht unmittelbar zu einem Verkanten der Stifte 18, 19 führt.
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In der 2 ist außerdem der Beginn des Einsetzens des Federelements 30 zwischen Kameramodul 10 und Halterung 20 dargestellt. Die 3 zeigt das vollständig eingeschobene Federelement 30 und damit ein vollständig an der Halterung 20 befestigtes Kameramodul 10.
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Das Anfügen des Federelements 30 ist besonders deutlich in den 4 und 5 dargestellt, welche jeweils eine Schnittansicht durch die Kameraanordnung zeigen. Die 4 zeigt das Federelement 30 am Beginn des Einsetzens in den Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 21 der Halterung 20 und den Anlagestegen 17 des Kameramoduls 10.
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Zum Einsetzen werden die Federschenkel 31, 32 des Federelements 30 manuell zusammendrückt und danach das Federelement 30 in den Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 21 der Halterung 30 und den Anlagestegen 17 des Objektivhalters 14 eingeschoben. Nach dem Loslassen der Federschenkel 31, 32 spreizt das Federelement 30 auf, wobei die Federschenkel 31, 32 sich an den Vorsprüngen 21 der Halterung 30 abstützen und die Anlagestege 17 gegen die Wandfläche 22 der Halterung 20 pressen. Durch die Federkraft des Federelements 30 wird so das Kameramodul 10 gegen die Halterung 20 gedrückt. Eine durch einen gekröpften Abschnitt 37 des Federschenkels 32 gebildete Nocke 35 des Federelements 30 verrastet an einer am Objektivhalter 14 angeformten Kante 25.
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Alternativ kann das Federelement 30 auch durch einfaches Hineindrücken in den Zwischenraum zwischen den Vorsprüngen 21 der Halterung 20 und den Anlagestegen 17 des Kameramoduls 10 montiert werden, wobei die Federschenkel 31, 32 durch Kontakt zu anderen Bauteilen zusammengedrückt werden und beim Erreichen ihrer Endposition aufspreizen.
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Durch die Anpresskraft des Federelements 30 werden speziell die drei in der 8 dargestellten Anlageelemente 15 auf den Anlagestegen 17 gegen Anlagebereiche 24 der Wandfläche 22 gepresst. Hierdurch entsteht eine stabile Dreipunktlagerung die eine spielarme Ausrichtung des Kameramoduls 10 hinsichtlich von Verkippungen um horizontale und vertikale Drehachsen schafft. Durch die in das Rundloch 26 und das Langloch 27 in der Wandfläche 22 eingesetzten Stifte 18, 19 werden zudem Verdrehungen des Kameramoduls 10 um Drehachsen parallel zur optischen Achse des Objektivs 13 wirkungsvoll unterbunden. Verhindert werden somit Verschiebungen durch Nick-, Gier- und Rollbewegungen des Kameramoduls 10 gegen die Halterung 20.
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Mit der in den 3 und 5 dargestellten Anordnung ist ein Montagezustand mit einer vollständigen und toleranzarmen Befestigung des Kameramoduls 10 erreicht. Das bedarfsweise Lösen des Kameramoduls 10 von der Halterung 20 erfolgt auf ebenso einfache und schnelle Weise durch eine in umgekehrter Reihenfolge erfolgende Ausführung der beschriebenen Montageschritte. Besonders vorteilhaft ist, dass ein späteres Wiederanfügen des Kameramoduls 10 ebenso einfach und mit gleich hoher Präzision erfolgen kann wie bei der Erstmontage.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Kameramodul
- 13
- Objektiv
- 14
- Objektivhalter
- 15
- Anlageelemente
- 16
- Leiterplatte (Bildsensorträger)
- 17
- Anlagestege
- 18, 19
- Stifte
- 20
- Halterung
- 21
- Vorsprünge
- 22
- Wandfläche
- 23
- Aufnahmeöffnung
- 24
- Anlagebereiche
- 25
- Kante
- 26
- Rundloch
- 27
- Langloch
- 28
- Befestigungselemente
- 30
- Federelement
- 31, 32
- Federschenkel
- 33
- Führungsflächen
- 34
- Aussparung
- 35
- Nocke
- 36
- abgewinkelter Abschnitt
- 37
- gekröpfte Abschnitte
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102014212016 A1 [0004]
