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Die Erfindung betrifft eine Kamera für ein Kraftfahrzeug sowie ein Kraftfahrzeug mit einer derartigen Kamera. Die Kamera weist eine Dichtung auf, die zwischen einem Schaltungsträger und einem Linsenmodul der Kamera angeordnet ist.
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Ein Kraftfahrzeug kann zumindest eine Kamera aufweisen, die beispielsweise dazu ausgebildet ist, eine Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Die Kamera kann beispielsweise derart am Kraftfahrzeug angeordnet sein, dass sie die Umgebung in einem Frontbereich, einem Heckbereich und/oder einem Seitenbereich des Kraftfahrzeugs erfassen kann. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Kamera einen Innenraum des Kraftfahrzeugs erfassen.
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Die Kamera des Kraftfahrzeugs ist typischerweise Temperaturschwankungen und/oder Umwelteinflüssen ausgesetzt. Die Temperaturschwankungen sind beispielsweise wetter-, tageszeit- und/oder jahreszeitbedingt. Die Umwelteinflüsse sind beispielsweise ebenfalls wetterabhängig und/oder umgebungsabhängig. Aufgrund der Umwelteinflüsse kann die Kamera zum Beispiel Wasser, Schnee, Staub, Sand und/oder Schlamm ausgesetzt sein. Daher ist die Kamera durch ein Gehäuse von der Umwelt abgeschottet. Bereits bei der Herstellung der Kamera können jedoch Ablagerungen von Fremdkörpern (FOD für foreign object debris) in ein Inneres der Kamera, insbesondere in einen Bereich eines Strahlengangs innerhalb der Kamera, gelangen. Ein Fertigungsprozess, bei dem FOD entstehen kann, ist beispielsweise ein Laserlöten eines Schaltungsträgers der Kamera und/oder ein Laserschweißen des Kameragehäuses. Für eine Qualität eines mittels der Kamera erzeugten Kamerabilds ist es vorteilhaft, wenn zumindest der Bereich des Strahlengangs innerhalb der Kamera geschützt ist, insbesondere vor den Umwelteinflüssen und/oder FOD, da diese die Qualität des Kamerabilds reduzieren können. Dieser Bereich, der sich zwischen einem Linsenmodul und dem Schaltungsträger, auf dem beispielsweise ein Sensor angeordnet ist, befindet, ist daher typischerweise mit einer Dichtung gegenüber beispielsweise einem restlichen Volumenraum innerhalb der Kamera abgedichtet.
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Die Dichtung wird unter Kraftanwendung und somit durch Kompression zwischen dem Linsenmodul und dem Schaltungsträger befestigt. Die Kompression kann jedoch dazu führen, dass ein vorgegebener Abstand zwischen dem Linsenmodul und dem Schaltungsträger beeinflusst wird, sodass beispielsweise der Schaltungsträger zu nah an das Linsenmodul heranbewegt wird. Hierdurch kann das Kamerabild zumindest teilweise unscharf werden, da beispielsweise der auf dem Schaltungsträger angeordnete Sensor aus einem Fokusbereich des Linsenmoduls bewegt wurde. Eine typische Dichtung in der Kamera ermöglicht daher keine robuste Abdichtung des Bereichs des Strahlengangs.
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Die
US 2015/0181086 A1 zeigt eine Bildsammelvorrichtung mit einem abgedichteten Sensorraum, in dem ein Sensor angeordnet ist, der sich zwischen einer Linse und einer Leiterplatte befindet. Die Bildsammelvorrichtung umfasst eine Dichtungsvorrichtung für den Sensorraum, die einen elastischen umlaufenden Wandabschnitt aufweist. Der umlaufende Wandabschnitt ist um den Sensor herum angeordnet und dazu ausgebildet, den Sensorraum abzudichten. Er kann zwischen der Linse und der Leiterplatte zusammengedrückt werden.
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Es ist die Aufgabe der Erfindung, eine Lösung bereitzustellen, mittels derer ein Volumenraum zwischen einem Schaltungsträger und einem Linsenmodul einer Kamera robust abgedichtet werden kann.
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Die Aufgabe wird durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche gelöst.
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Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft eine Kamera für ein Kraftfahrzeug. Die Kamera kann alternativ als Kameraeinrichtung bezeichnet werden. Die Kamera ist beispielsweise eine Außenkamera, die dazu ausgebildet ist, eine Umgebung des Kraftfahrzeugs zu erfassen. Die Außenkamera ist beispielsweise eine Frontkamera, eine Heckkamera und/oder eine Seitenkamera des Kraftfahrzeugs. Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Kamera eine Innenraumkamera sein, die dazu ausgebildet ist, einen Innenraum des Kraftfahrzeugs zu erfassen.
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Die Kamera weist ein Gehäuse auf, das einen Aufnahmeraum begrenzt. Durch das Gehäuse wird die Kamer räumlich begrenzt. Im Aufnahmeraum sind ein Linsenmodul der Kamera und ein Schaltungsträger der Kamera angeordnet. Das Linsenmodul kann alternativ als Kameraobjektiv bezeichnet werden. Das Linsenmodul ist dazu ausgebildet, Licht aus einer Umgebung der Kamera zu erfassen. An einem der Umgebung abgewandten Ende tritt Licht aus dem Linsenmodul in Richtung des Schaltungsträgers aus. Der Schaltungsträger weist beispielsweise zumindest einen Sensor auf, der dazu ausgebildet ist, auf ihn treffendes Licht zu erfassen und ein die Umgebung der Kamera beschreibenden Kamerabild zu generieren. Der Schaltungsträger kann als Leiterplatte ausgebildet sein.
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Der Schaltungsträger und das Linsenmodul sind in Richtung einer Längsachse der Kamera axial beabstandet zueinander angeordnet, sodass zwischen dem Schaltungsträger und dem Linsenmodul ein Freiraum gebildet ist. Dieser Freiraum bildet einen Bereich eines Strahlengangs zwischen dem Linsenmodul und dem Schaltungsträger. Zwischen dem Schaltungsträger und dem Linsenmodul ist eine elastische Dichtung angeordnet, sodass der Freiraum durch die Dichtung von einem restlichen Volumenraum im Gehäuse abgedichtet ist.
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Die Dichtung weist eine Sollbiegestelle auf, an der eine Breite der Dichtung quer zur Längsachse im Vergleich zur Breite der Dichtung in an die Sollbiegestelle angrenzenden Bereichen der Dichtung minimal ist. Dies bewirkt, dass die Dichtung bei einer axialen Kompression quer zur Längsachse an der Sollbiegestelle gebogen ist. Die Sollbiegestelle ist also ein Bereich der Dichtung, an dem diese schmaler ist und somit eine kleinere Breite aufweist als in restlichen Bereichen der Dichtung. An der Sollbiegestelle ist also eine Querschnittsfläche der Dichtung im Vergleich zur restlichen Dichtung reduziert. Die Sollbiegestelle kann alternativ als vorgegebener Biegepunkt der Dichtung bezeichnet werden. Die Sollbiegestelle ist in Richtung der Längsachse betrachtet beidseitig von Bereichen umgeben, in denen die Dichtung breiter ist als an der Sollbiegestelle. Die Breite der Dichtung an der Sollbiegestelle beträgt beispielsweise 0,5 Millimeter. Im Vergleich dazu ist die Breite der Dichtung in den an der Sollbiegestelle angrenzenden Bereichen beispielsweise größer als 0,5 Millimeter und kleiner als 0,6 Millimeter oder insbesondere 0,7 Millimeter. Andere größenordnungsmäßige Gestaltungen sind möglich.
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Die Richtung der Längsachse entspricht einer Höhenrichtung der Dichtung, sodass deren Breitenrichtung quer zur Längsachse angeordnet ist. Die Breite kann beispielsweise senkrecht zur Längsachse orientiert sein. Die Sollbiegestelle ist beispielsweise in Richtung der Längsachse betrachtet mittig oder in einer oberen Hälfte der Dichtung angeordnet, wobei die obere Hälfte der Teil der Dichtung ist, der näher am Schaltungsträger als am Linsenmodul angeordnet ist. Bei der axialen Kompression wird beispielsweise eine Kraft von in Längsrichtung oben und/oder unten auf die Dichtung angewandt. Durch die axiale Kompression wird beispielsweise der Schaltungsträger auf die Dichtung und diese wiederum auf das Linsenmodul gedrückt. Bei der axialen Kompression wird die Dichtung in Richtung der Längsachse und somit in axialer Richtung zumindest teilweise zusammengedrückt, abhängig davon, wie elastisch ein Material der Dichtung ist.
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Aufgrund der minimalen Breite der Dichtung an der Sollbiegestelle bildet diese den Teil der Dichtung, an dem die Dichtung unter Krafteinwirkung als erstes verbogen wird. Hierbei wird der jeweilige an die Sollbiegestelle angrenzende Bereich zum Beispiel in eine jeweilige vorgegebene Richtung gebogen. Dadurch, dass die Sollbiegestelle eine fest vorgegebene Stelle ist, wird die unter der axialen Kompression erfolgende Verformung der Dichtung vorgegeben oder zumindest in eine bestimmte Richtung quer zur Längsrichtung gelenkt. Es wird also eine Biegerichtung vorgegeben, in die die Dichtung zuverlässig gebogen wird. Durch das feste Vorgeben des Verbiegens der Dichtung unter axialer Kompression wird der Freiraum besonders robust abgedichtet, da ein vorgegebener Abstand zwischen dem Schaltungsträger und dem Linsenmodul durch die Dichtung mit der Sollbiegestelle zuverlässig eingehalten werden kann. Eine ungewünschte Relativbewegung zwischen dem Schaltungsträger und dem Linsenmodul wird also zumindest reduziert. Dadurch wird die Qualität von dem mittels der Kamera erfassten Kamerabild konstant gehalten. Dass der Freiraum mittels der Dichtung unter axialer Kompression besonders robust abgedichtet ist, bewirkt zudem, dass eine Ablagerung von Fremdkörpern (FOD für foregin object debris), die zum Beispiel bei der Herstellung der Kamera in den Bereich des Strahlengangs eindringen können, zumindest reduziert, insbesondere verhindert wird. Auch dies trägt zur guten Bildqualität der Kamera bei.
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Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Dichtung ein Ring ist. Der Ring weist insbesondere einen Durchmesser auf, der größer als oder gleich einem Durchmesser einer Öffnung des Linsenmoduls, die an dem der Umgebung abgewandten Ende des Linsenmoduls angeordnet ist, und/oder einem Durchmesser des Sensors auf dem Schaltungsträger ist. Die Dichtung ist ringförmig um die Öffnung beziehungsweise den Sensor herum angeordnet. Die Dichtung befindet sich somit außerhalb eines typischen Strahlengangs durch den Freiraum. Eine durch einen Mittelpunkt des Rings verlaufende Achse ist parallel zur Längsachse angeordnet und fällt insbesondere mit der Längsachse zusammen, falls diese als Mittelachse der Kamera ausgebildet ist. Durch die Ausgestaltung als Ring werden Ecken in der Dichtung vermieden. Dadurch kann beispielsweise ungewünschtes Falten der Dichtung im Bereich der jeweiligen Ecken vermieden werden. Durch die Ausgestaltung als Ring ist somit in jeglicher Querrichtung zur Längsachse mittels der Dichtung eine gleichmäßige Abdichtung zwischen dem Linsenmodul und dem Schaltungsträger bereitstellbar.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Dichtung in den an die Sollbiegestelle in axialer Richtung angrenzenden Bereichen um einen jeweiligen Winkel zur Längsachse geneigt ist. In den beiden in axialer Richtung angrenzenden Bereichen ist diese Neigung insbesondere in zueinander entgegengesetzten Richtungen ausgebildet. Es kann also beispielsweise vorgesehen sein, dass im in Richtung der Längsachse oberhalb der Sollbiegestelle angeordneten Bereich die Dichtung in Richtung des restlichen Volumenraums geneigt ist, jedoch im in Richtung der Längsachse unterhalb der Sollbiegestelle angeordneten Bereich in die entgegengesetzte Richtung und somit in Richtung des Freiraums, der durch die Dichtung abgedichtet ist. In diesem Beispiel wird angenommen, dass für jeden Bereich ein in Richtung der Längsachse oben angeordneter Teilbereich betrachtet wird, das heißt es wird betrachtet, wie dieser oben angeordnete Teilbereich im Vergleich zu einem ihm gegenüberliegenden Teilbereich des Bereichs orientiert ist. In dem Beispiel führt dies dazu, dass die Sollbiegestelle näher am Freiraum angeordnet ist, als die an die Sollbiegestelle angrenzenden Bereiche der Dichtung.
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Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Neigung um den jeweiligen Winkel bereits ohne die axiale Kompression vorhanden ist. Die beiden Bereiche sind also unabhängig von der axialen Kompression geneigt geformt. Die Dichtung ist somit nicht parallel zur Längsachse ausgebildet, sondern weist schräg und somit gewinkelt zur Längsachse angeordnete Bereiche auf. Die Dichtung wird daher bei der axialen Kompression noch weiter und somit zu noch größeren Winkeln in den an die Sollbiegestelle angrenzenden Bereichen gebeugt. Sie wird also relativ zur Längsachse gebeugt. Durch die beschriebene gewinkelte Anordnung der Bereiche wird zuverlässig und wiederholbar die Richtung fest vorgegeben, in die die Dichtung an der Sollbiegestelle gebogen wird, wenn die axiale Kompression erfolgt.
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Ferner sieht es ein Ausführungsbeispiel vor, dass die Dichtung eine weitere Sollbiegestelle aufweist, sodass die Dichtung bei der axialen Kompression an der weiteren Sollbiegestelle quer zur Längsachse gebogen ist. Die Dichtung wird insbesondere an den beiden Sollbiegestellen in zueinander entgegengesetzten Richtungen biegbar. Die Dichtung ist also insbesondere an den beiden Sollbiegestellen in zueinander entgegengesetzte Richtungen gebogen, wenn die axiale Kompression erfolgt. Die weitere Sollbiegestelle ist insbesondere in Richtung der Längsachse betrachtet unterhalb der Sollbiegestelle angeordnet. Durch die weitere Sollbiegestelle wird ein Biegen quer zur Richtung der Längsachse zumindest in dem Bereich der Dichtung erreicht, der zwischen den beiden Sollbiegestellen liegt. Hierdurch wird die Biegerichtung der einzelnen Bereiche der Dichtung besonders zuverlässig vorgegeben.
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Gemäß einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die weitere Sollbiegestelle als eine Vertiefung in der Dichtung ausgebildet ist. Die Vertiefung der Dichtung ist insbesondere an einer Innenwand der Dichtung angeordnet, die dem restlichen Volumenraum im Gehäuse abgewandt ist. Die Innenwand ist dem Freiraum, der von der Dichtung abgedichtet ist, zugewandt. Eine Verschmälerung der Breite der Dichtung im Bereich der weiteren Sollbiegestelle wird also dadurch erreicht, dass eine Vertiefung in der Dichtung ausgebildet ist. Bei der Ausgestaltung der Dichtung als Ring ist die Vertiefung zum Beispiel eine Rille in der Dichtung, die sich über die gesamte Innenwand der Dichtung erstreckt.
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Es ist vorgesehen, dass zumindest die an die weitere Sollbiegestelle angrenzenden Bereiche der Dichtung eine größere Breite aufweisen als die Breite der Dichtung im Bereich der weiteren Sollbiegestelle. Die Breite der Dichtung an der weiteren Sollbiegestelle ist jedoch breiter als die Breite der Dichtung an der Sollbiegestelle. Es wird durch die beschriebene Ausgestaltung der weiteren Sollbiegestelle zuverlässig ein Verbiegen in eine fest vorgegebene Biegerichtung des Bereichs zwischen den beiden Sollbiegestellen realisiert.
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Ferner ist es in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass die Dichtung mit einem ersten Rand direkt an einer Oberseite des Schaltungsträgers anliegt. Der erste Rand kann alternativ als erstes Ende oder oberer Rand der Dichtung bezeichnet werden. Die Oberseite des Schaltungsträgers, an der der erste Rand anliegt, ist bevorzugt als flache Oberfläche ausgebildet. Die Oberfläche weist also beispielsweise keine Rillen und/oder andersartige Vertiefungen oder Erhebungen auf. Die flache Oberfläche kann alternativ als glatte Oberfläche bezeichnet werden. Der erste Rand wird bei der axialen Kompression also insbesondere direkt an die flache Oberfläche des Schaltungsträgers gedrückt. Letztendlich ist die Dichtung an einem ihrer Ränder in direktem Kontakt mit dem Schaltungsträger. Hierdurch wird die Abdichtung des Freiraums an dieser Seite des Freiraums ermöglicht.
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Außerdem ist es in einem Ausführungsbeispiel vorgesehen, dass der erste Rand abgerundet ausgebildet ist. Der erste Rand kann also beispielsweise einen halbkreisförmigen Querschnitt aufweisen. Durch die abgerundete Ausgestaltung kann sogar dann, wenn der erste Rand, beispielsweise aufgrund der Biegung an der Sollbiegestelle, relativ zur Oberfläche des Schaltungsträgers bewegt wird, stets ein zuverlässiger Kontakt zwischen dem ersten Rand und der Oberseite des Schaltungsträgers erreicht werden. Denn die abgerundete Oberfläche des ersten Rands ermöglicht eine lückenlose Kontaktfläche zwischen der Dichtung und der beispielsweise flach ausgebildeten Oberfläche des Schaltungsträgers bei einem beliebigen Biegewinkel der Dichtung relativ zur Richtung der Längsrichtung.
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Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Dichtung einen zweiten Rand aufweist. Der zweite Rand ist gegenüber dem ersten Rand angeordnet, das heißt auf der gegenüberliegenden Seite der Dichtung im Vergleich zu der Seite der Dichtung, an der der erste Rand angeordnet ist. Der zweite Rand kann alternativ als zweites Ende oder unterer Rand bezeichnet werden. Außerdem weist das Gehäuse ein vorderes Gehäuseteil auf, in dem das Linsenmodul angeordnet ist. Das vordere Gehäuseteil weist eine Anlagefläche auf, die dem Schaltungsträger zugewandt ist. Insbesondere ist die Anlagefläche an das Linsenmodul radial direkt angrenzend ausgebildet. Der zweite Rand liegt zumindest mittelbar an der Anlagefläche an. Mit anderen Worten ist die Anlagefläche eine der Dichtung zugewandte Seite des Gehäuses, das das Linsenmodul, insbesondere um die Öffnung herum, umgibt. Falls keine weitere Komponente auf der Anlagefläche angeordnet ist, liegt der zweite Rand also direkt an der Anlagefläche an. Der zweite Rand der Dichtung kann dann bei der axialen Kompression direkt gegen das Linsenmodul gedrückt werden.
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Es kann zusätzlich zum vorderen Gehäuseteil ein hinterer Gehäuseteil vorgesehen sein, der beispielsweise mit dem ersten Gehäuseteil verbunden ist und beispielsweise dazu führt, dass der Schaltungsträger in Richtung des Linsenmoduls gedrückt wird, wodurch die axiale Kompression auf die Dichtung erzeugt werden kann.
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In einem zusätzlichen Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass zwischen der Anlagefläche und dem zweiten Rand der Dichtung zumindest teilweise ein Temperierelement angeordnet ist. Das Temperierelement ist mit einer dem zweiten Rand der Dichtung abgewandten Seite beispielsweise direkt auf der Anlagefläche angeordnet. Das Temperierelement ist beispielsweise dazu ausgebildet, das Linsenmodul und/oder den Schaltungsträger zu erwärmen, insbesondere bis zu einer vorgegebenen Temperatur, die oberhalb des Gefrierpunkts liegt. Das Temperierelement kann alternativ als Heizelement bezeichnet werden. Alternativ oder zusätzlich dazu kann das Temperierelement eine Kühlfunktion aufweisen, das heißt zum Kühlen ausgebildet sein. Hierdurch können die zentralen Komponenten der Kamera auf einer für sie vorteilhaften Betriebstemperatur gehalten werden. Falls das Temperierelement auf der Anlagefläche angeordnet ist, liegt die Dichtung mit dem zweiten Rand an einer dem Schaltungsträger zugewandten Oberfläche des Temperierelements an und somit nur mittelbar auf der Anlagefläche des Linsenmoduls. Es wird somit eine außentemperaturunabhängige Kamera bereitgestellt.
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Die der Dichtung zugewandte Anlagefläche und/oder Oberfläche des Temperierelements ist bevorzugt flach beziehungsweise glatt ausgebildet. Es sind somit dort keine Rillen und/oder andersartig geformte Vertiefungen und/oder Erhebungen vorgesehen.
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Gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel ist es vorgesehen, dass die Dichtung axial komprimiert zwischen dem Schaltungsträger einerseits und der Anlagefläche und/oder dem Temperierelement andererseits angeordnet ist. Es wird beispielsweise zunächst auf der Anlagefläche und/oder dem Temperierelement die Dichtung positioniert und daraufhin der Schaltungsträger in seine vorbestimmte Lage bewegt, beispielsweise indem er am vorderen Gehäuseteil oder einer anderen Komponente der Kamera angeschraubt, angeklebt oder andersartig befestigt wird. Hierdurch wird eine Kraft in Richtung der Längsachse auf die Dichtung ausgeübt, woraufhin diese an der Sollbiegestelle und gegebenenfalls an der weiteren Sollbiegestelle gebogen wird, sodass letztendlich die Abdichtung realisiert wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel umfasst, dass die Dichtung am zweiten Rand zumindest eine sich in axialer Richtung, das heißt in Richtung der Längsachse, erstreckende Vorwölbung aufweist. Mit der zumindest einen Vorwölbung liegt der zweite Rand an der Anlagefläche und/oder am Temperierelement an. Die Vorwölbung kann alternativ als hervorragender Teilbereich oder Vorsprung bezeichnet werden. Ein Rand der Vorwölbung ist insbesondere abgerundet. Falls die Dichtung als Ring ausgebildet ist, ist die Vorwölbung als ringförmiger Vorsprung des Rings ausgebildet. Die Vorwölbung weist eine Breite auf, die kleiner ist als eine Breite der Dichtung im an den zweiten Rand angrenzenden Bereich der Dichtung. Bei der axialen Kompression kann die Dichtung im Bereich der Vorwölbung daher besonders leicht verformt werden und somit den Freiraum besonders zuverlässig abgedichtet werden.
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Es kann vorgesehen sein, dass die Dichtung zwei Vorwölbungen aufweist, die beabstandet voneinander am zweiten Rand angeordnet sind. Die Vorwölbungen sind quer zur Längsrichtung nebeneinander angeordnet. Es werden dann zwei Punkte bereitgestellt, an denen die Dichtung in direktem Kontakt mit der Anlagefläche und/oder dem Temperierelement anliegt. Dies verbessert die Abdichtung am zweiten Rand noch weiter im Vergleich zu der Ausgestaltung mit nur einer Vorwölbung.
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Ein zusätzliches Ausführungsbeispiel sieht vor, dass die Dichtung einen Vorsprung aufweist. Der Vorsprung erstreckt sich in Richtung des restlichen Volumenraums. Der Vorsprung kann als Trägerplatte ausgebildet sein, die mit der restlichen Dichtung formstabil und insbesondere unlösbar verbunden ist. Der Vorsprung ist derart angeordnet, dass er zum Beispiel ringförmig an der restlichen Dichtung ansitzt, jedoch nicht in den durch die Dichtung abgedichteten Freiraum zwischen Linsenmodul und Gehäuse hineinragt. Der Vorsprung ist also an der der Innenwand der Dichtung gegenüberliegenden Seite der Dichtung angeordnet. An einem der Dichtung abgewandten Rand des Vorsprungs kann dieser beispielsweise eckig ausgebildet sein. Der Vorsprung kann bei der Dichtung als Ring mehrere Ecken formen, sodass die Dichtung nur an der Innenwand ringförmig ist und an der der Innenwand gegenüberliegenden Seite im Bereich des Vorsprungs eckig, insbesondere viereckig, ist. Der Vorsprung erstreckt sich in Richtung der Längsachse nur über einen Teil der Dichtung. Er erstreckt sich nicht über die Sollbiegestelle. Bevorzugt ist der Vorsprung im in Richtung der Längsachse betrachteten unteren Drittel der Dichtung angeordnet. Zumindest die zumindest eine Vorwölbung ist in Richtung der Längsachse unterhalb des Vorsprungs angeordnet. Die beiden Ränder der Dichtung ragen somit stets über den Vorsprung in Richtung der Längsachse hinaus. Der Vorsprung ermöglicht es, dass die Dichtung beispielsweise mit einem Produktionsroboter leicht greifbar ist, sodass sie beispielsweise automatisch präzise in der Kamera positioniert werden kann.
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Es kann ferner vorgesehen sein, dass bei zwei Vorwölbungen der Vorsprung derart angeordnet ist, dass die Vorwölbungen bei der axialen Kompression derart gegen die Anlagefläche und/oder das Temperierelement gedrückt sind, dass kein Raum zwischen dem Vorsprung und der Anlagefläche beziehungsweise dem Temperierelement verbleibt oder der Raum zumindest im Vergleich zur Anordnung der Dichtung ohne axiale Kompression verkleinert ist.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel sieht vor, dass der Vorsprung die Breite der Dichtung in einem von der Sollbiegestelle beabstandeten Bereich der Dichtung vergrößert. Eine Hauptausdehnung des Vorsprunges erstreckt sich insbesondere quer, insbesondere senkrecht, zur Längsachse. Die weitere Sollbiegestelle ist zumindest teilweise in diesem Bereich der Dichtung an einer dem Vorsprung abgewandten Seite der Dichtung angeordnet. Die dem Vorsprung abgewandte Seite entspricht der Innenwand der Dichtung. Zumindest teilweise ist somit die weitere Sollbiegestelle auf einer Höhe der Dichtung angeordnet, in der der Vorsprung ausgebildet ist beziehungsweise mit der restlichen Dichtung verbunden ist. Die Breite der Dichtung im Bereich, in dem der Vorsprung angeordnet ist, ist also bevorzugt maximal verglichen mit der restlichen Dichtung. Es kann vorgesehen sein, dass beispielsweise die weitere Sollbiegestelle fast vollständig im Bereich mit dem Vorsprung verortet ist. Bevorzugt befindet sich die weitere Sollbiegestelle an einem in Richtung der Längsachse oberen Rand des Bereichs, in dem der Vorsprung angeordnet ist. Durch den Vorsprung wird die Dichtung im unteren Bereich stabilisiert. Die breitere Ausgestaltung dort im Vergleich zum ersten Rand und der Sollbiegestelle verstärkt die Zuverlässigkeit, mit der sich die Dichtung an der Sollbiegestelle bei der axialen Kompression verbiegt.
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Es ist bevorzugt vorgesehen, dass die Dichtung aus Flüssigsilikon hergestellt ist. Flüssigsilikon kann alternativ als Liquid Silicone Rubber bezeichnet werden. Dieses Material zeichnet sich dadurch aus, dass es beispielsweise mittels Spritzgießen auf Submillimeter genau geformt werden kann. Aus diesem Grund eignet es sich für die Herstellung der beispielsweise im Bereich der Sollbiegestelle nur einen halben Millimeter breite Dichtung. Ferner können mit diesem Material die gewünschten Formen, wie beispielsweise die beschriebene Neigung der Bereiche der Dichtung, die Vertiefung als weitere Sollbiegestelle und/oder die zumindest eine Vorwölbung, besonders präzise hergestellt werden. Ein anderes elastisches Material ist möglich.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Dichtung für eine Kamera. Die Dichtung weist eine Sollbiegestelle auf, an der eine Breite der Dichtung quer zu einer Längsachse der Dichtung im Vergleich zur Breite der Dichtung in an die Sollbiegestelle angrenzenden Bereichen der Dichtung minimal ist, sodass die Dichtung bei einer axialen Kompression an der Sollbiegestelle quer zur Längsachse biegbar ist. Die Richtung der Längsachse der Dichtung entspricht einer Richtung einer Längsachse der Kamera, wenn die Dichtung in einer vorbestimmten Einbaulage in die Kamera eingebaut ist.
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Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Kraftfahrzeug mit einer Kamera wie sie oben beschrieben wurde. Das Kraftfahrzeug ist zum Beispiel ein Personenkraftwagen, ein Lastkraftwagen, ein Bus, ein Moped und/oder ein Motorrad. Im Kraftfahrzeug kann die Kamera eine Außenkamera und/oder eine Innenraumkamera sein.
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Alternativ oder zusätzlich dazu kann die Kamera einem anderen Objekt oder Gegenstand zugeordnet sein. Sie ist also nicht auf Anwendungen in einem automobilen Kontext beschränkt.
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Die Erfindung umfasst Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele. Die im Zusammenhang mit der Kamera beschriebenen Ausführungsbeispiele gelten entsprechend, allein oder in Kombination miteinander und soweit anwendbar, ebenfalls für die erfindungsgemäße Dichtung und das erfindungsgemäße Kraftfahrzeug.
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Dabei zeigen:
- 1 eine schematische Darstellung eines Kraftfahrzeugs mit mehreren Kameras;
- 2 einen schematischen Querschnitt einer Kamera;
- 3 einen schematischen Querschnitt durch eine Dichtung einer Kamera;
- 4 eine schematische Perspektivdarstellung einer als Ring ausgebildeten Dichtung für eine Kamera; und
- 5 eine schematische Perspektivdarstellung eines Ausschnitts einer Dichtung für eine Kamera.
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In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
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In 1 ist ein Kraftfahrzeug 1 skizziert. Das Kraftfahrzeug 1 weist eine Steuereinrichtung 2 auf, mittels derer beispielsweise ein Fahrerassistenzsystem 3 für das Kraftfahrzeug 1 bereitgestellt werden kann. Das Kraftfahrzeug 1 weist mehrere Kameras 4 auf. Mittels der jeweiligen Kamera 4 erfasste Daten, die beispielsweise als Sensorinformation oder Kamerabild bezeichnet werden können, werden zum Beispiel der Steuereinrichtung 2 bereitgestellt. Das Fahrerassistenzsystem 3 kann beispielsweise unter Berücksichtigung dieser Daten das Kraftfahrzeug 1 zumindest teilautomatisch ansteuern.
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Eine der Kameras 4 ist hier zum Erfassen einer Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 in einem Frontbereich des Kraftfahrzeugs 1 ausgebildet. Diese Kamera 4 ist also eine Frontkamera. Die Frontkamera ist hier an einem in einer Hochrichtung des Kraftfahrzeugs 1 oberen Bereich einer Windschutzscheibe 5 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet. Ferner kann in einem Heckbereich des Kraftfahrzeugs 1 eine weitere Kamera 4 angeordnet sein, die beispielsweise als Heckkamera bezeichnet werden kann. Es kann außerdem oder alternativ zumindest eine Kamera 4 in einem Seitenspiegel 6 des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet sein. Diese Kamera 4 ist dann eine Seitenkamera des Kraftfahrzeugs 1. Insgesamt kann mittels der beispielsweise vier beschriebenen Kameras 4 eine gesamte Umgebung des Kraftfahrzeugs 1 erfasst werden. Es kann ferner eine Kamera 4 vorgesehen sein, die in einem Innenraum des Kraftfahrzeugs 1 angeordnet ist und beispielsweise dazu ausgebildet ist, einen Fahrer und/oder Beifahrer des Kraftfahrzeugs 1 zu erfassen. Eine Anordnung der Kameras 4 in und/oder am Kraftfahrzeug 1 kann beliebig gewählt sein und ist hier rein exemplarisch skizziert.
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2 zeigt einen Querschnitt durch eine der Kameras 4. Die Kamera 4 weist ein Gehäuse 10 auf, wobei durch das Gehäuse 10 ein Aufnahmeraum 11 begrenzt wird, in dem ein Linsenmodul 12 der Kamera 4 und ein Schaltungsträger 13 der Kamera 4 angeordnet sind. Der Schaltungsträger 13 und das Linsenmodul 12 sind in Richtung einer Längsachse A der Kamera 4 axial beabstandet zueinander angeordnet, sodass zwischen dem Schaltungsträger 13 und dem Linsenmodul 12 ein Freiraum 14 gebildet ist. Der Freiraum 14 ist ein Teilbereich des Aufnahmeraums 11. Zwischen dem Schaltungsträger 13 und dem Linsenmodul 12 ist eine elastische Dichtung 15 angeordnet, sodass der Freiraum 14 durch die Dichtung 15 von einem restlichen Volumenraum 16 im Gehäuse 10 abgedichtet ist. Letztendlich wird durch die Dichtung 15 der Aufnahmeraum 11 in den Freiraum 14 und den restlichen Volumenraum 16 unterteilt. Der Freiraum 14 stellt hier einen Strahlungsgang für von dem Linsenmodul 12 erfasstes und in Richtung des Schaltungsträgers 13 emittiertes Licht dar. Das Licht tritt zum Beispiel durch einen Austrittsbereich 7 des Linsenmoduls 12 in den Freiraum 14 ein. Der Austrittsbereich 7 kann als Öffnung des Linsenmoduls 12 bezeichnet werden. Das Licht kann beispielsweise auf einen Sensor oder Detektor treffen, der auf einer dem Linsenmodul 12 zugewandten Seite des Schaltungsträgers 13 angeordnet ist. Der Schaltungsträger 13 kann alternativ als Leiterplatte bezeichnet werden.
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Das Gehäuse 10 weist hier in einen vorderen Gehäuseteil 17 und einen hinteren Gehäuseteil 20 auf. Diese sind beispielsweise an Kontaktstellen mittels Schrauben, Nieten, Klebstoff oder einer andersartigen Verbindungstechnik miteinander verbunden. Im vorderen Gehäuseteil 17 ist hier das Linsenmodul 12 angeordnet. Der vordere Gehäuseteil 17 des Gehäuses 10 kann eine Anlagefläche 18 aufweisen. Die Anlagefläche 18 ist eine Oberfläche des vorderen Gehäuseteils 17, die der Dichtung 15 und dem Schaltungsträger 13 zugewandt ist. Insbesondere ist die Anlagefläche 18 an das Linsenmodul 12 radial direkt angrenzend angeordnet. Das Linsenmodul 12 ist bevorzugt zumindest teilweise rund ausgebildet. Zumindest Teile des Gehäuses 10 können quaderförmig ausgebildet sein.
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Auf der Anlagefläche 18 kann ein Temperierelement 19 der Kamera 4 angeordnet sein. Das Temperierelement 19 ist in Richtung der Längsrichtung A oberhalb der Anlagefläche 18 angeordnet. Mittels des Temperierelements 19 kann beispielsweise eine vorgegebene Temperatur für das Linsenmodul 12 und/oder dem Schaltungsträger 13 eingestellt werden, insbesondere bei Temperaturen in der Kamera 4, die zum Beispiel unterhalb des Gefrierpunkts liegen. Das Temperierelements 19 kann als Heizelement ausgebildet sein. Die Dichtung 15 kann axial komprimiert zwischen dem Schaltungsträger 13 einerseits und der Anlagefläche 18 und/oder dem Temperierelement 19 andererseits angeordnet sein.
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3 zeigt einen Querschnitt durch die Dichtung 15. Die Dichtung 15 ist zum Beispiel aus Flüssigsilikon hergestellt. Die Dichtung 15 weist eine Sollbiegestelle 21 auf. Diese kann in Richtung der Längsachse A mittig oder in einer oberen Hälfte der Dichtung 15 angeordnet sein. Im Bereich der Sollbiegestelle 21 ist eine Breite 22 der Dichtung 15 quer zur Längsachse A im Vergleich zu einer Breite 22', 22" der Dichtung 15 in an die Sollbiegestelle 21 angrenzenden Bereichen der Dichtung 15 minimal, sodass die Dichtung 15 bei einer axialen Kompression quer zur Längsachse A an der Sollbiegestelle 21 gebogen ist. Die Breite 22 kann zum Beispiel 0,5 Millimeter breit sein. Demgegenüber sind die Breiten 22', 22" größer, beispielsweise zwischen größer als 0,5 Millimeter und 0,6 Millimeter oder insbesondere 0,7 Millimeter.
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Ferner kann die Dichtung 15 in den an die Sollbiegestelle 21 in axialer Richtung angrenzenden Bereichen um einen jeweiligen Winkel 24, 24' zur Längsachse A geneigt oder geknickt sein. Beispielsweise beträgt der Winkel 24 im Bereich oberhalb der Sollbiegestelle 21 ungefähr 20 Grad zwischen der Längsachse A und einer Innenwand 26 der Dichtung 15. Der oberhalb der Sollbiegestelle 21 angeordnete Bereich ist hier in entgegengesetzter Richtung geneigt verglichen mit einem unterhalb der Sollbiegestelle 21 angeordneten Bereich. Dort beträgt zum Beispiel der Winkel 24' zwischen der Längsachse A und einer der Innenwand 26 gegenüberliegenden Wand der Dichtung 15 ungefähr 27 Grad. Diese Winkel 24, 24' sind rein exemplarisch zu verstehen. Größere und/oder kleinere Winkel 24, 24' sind möglich.
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Wird in axialer Richtung, also in der Richtung der Längsachse A, eine Kompression auf die Dichtung 15 ausgeübt, das heißt wirkt beispielsweise eine Kraft von oben oder von unten gegen die Dichtung 15, wird diese an einem ersten Rand 27 in eine Biegerichtung 23 gebogen. Dies ergibt sich hier aufgrund der Ausgestaltung der Sollbiegestelle 21 sowie der Winkel 24, 24'.
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Es kann eine weitere Sollbiegestelle 25 vorgesehen sein, sodass die Dichtung 15 bei der axialen Kompression an der weiteren Sollbiegestelle 25 quer zur Längsachse A gebogen ist, wobei die Dichtung 15 an den beiden Sollbiegestellen 21, 25 in zueinander entgegengesetzte Richtungen gebogen ist. Der untere Bereich wird bei der axialen Kompression in eine Biegerichtung 23' gebogen, die der Biegerichtung 23 entgegengesetzt ist. Die weitere Sollbiegestelle 25 ist insbesondere als Vertiefung in der Dichtung 15 ausgebildet. Diese ist an der Innenwand 26 der Dichtung 15 angeordnet, wobei die Innenwand 26 bei einem Einbau der Dichtung 15 in die Kamera 4 dem Freiraum 14 zugewandt und somit dem restlichen Volumenraum 16 abgewandt ist.
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Die Dichtung 15 weist an einem zweiten Rand 28 zumindest eine Vorwölbung 29 auf. Die hier gezeigte Dichtung 15 weist zwei Vorwölbungen 29 auf. Mit der zumindest einen Vorwölbung 29 kann die Dichtung 15 direkt an der Anlagefläche 18 und/oder am Temperierelement 19 anliegen. Im Falle der beiden Vorwölbungen 29 sind diese in einer Querrichtung zur Längsachse A benachbart zueinander angeordnet. Außerdem sind sie in dieser Richtung beabstandet voneinander angeordnet.
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Die Dichtung 15 kann einen Vorsprung 30 aufweisen. Der Vorsprung 30 kann insbesondere als formstabile, ringförmige Trägerplatte ausgebildet sein. Der Vorsprung 30 kann insbesondere unlösbar an der restlichen Dichtung 15 angeordnet sein. Die beiden Ränder 27, 28 ragen zumindest über den Vorsprung 30 hinaus. Der Vorsprung 30 erstreckt sich in Richtung des restlichen Volumenraums. Er ist folglich nicht an der Innenwand 26 der Dichtung 15 angeordnet. Eine Breite 22''' der Dichtung 15 im Bereich des Vorsprungs 30 entspricht hier einer maximalen Breite 22, 21', 22'', 22''' der Dichtung 15. Die weitere Sollbiegestelle 25 ist zumindest teilweise in einem Bereich der Dichtung 15 angeordnet, in dem der Vorsprung 30 angeordnet ist. Dieser Bereich ist hier ein Teilbereich 31.
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Der erste Rand 27 der Dichtung 15 kann abgerundet ausgebildet sein. Mit dem abgerundeten ersten Rand 27 liegt die Dichtung 15 in ihrer eingebauten Lage an dem Schaltungsträger 13 an. Eine Vertiefung im Schaltungsträger 13 zur Aufnahme des oberen Randes 27 der Dichtung 15 ist insbesondere nicht vorgesehen.
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In 4 ist eine Perspektivdarstellung der Dichtung 15 dargestellt. Diese ist als ein Ring ausgebildet. Der Vorsprung 30 ist derart ausgebildet, dass er quer zur Längsachse A viereckig ist, jedoch hier anstelle von Ecken Aussparungen aufweist. Diese dienen beispielsweise als Raum, in dem Verbindungselemente zwischen beispielsweise dem Schaltungsträger 13 und dem Linsenmodul 12 positioniert sein können. Der Vorsprung 30 dient beispielsweise dazu, dass die Dichtung 15 mittels eines Roboters, insbesondere eines Industrieroboters, und/oder manuell greifbar ist. Die Kamera 4 kann somit automatisch zusammengebaut werden, wobei die Dichtung 15 automatisch beispielsweise auf dem Temperierelement 19 und/oder direkt auf der Anlagefläche 18 positioniert werden kann.
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5 zeigt einen Ausschnitt der als Ring ausgebildeten Dichtung 15 mit dem Vorsprung 30. Hierbei ist schematisch der Querschnitt der Dichtung 15 hervorgehoben. Die unterhalb der Oberfläche der Dichtung 15 angeordneten Bereiche der Dichtung 15 sind mit gestrichelten Linien skizziert. Dies betrifft hier den Bereich des zweiten Rands 28 und die dort angeordneten Vorwölbungen 29.
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Insgesamt zeigen die Beispiele eine Querschnittsgeometrie für die Dichtung 15 der Kamera 4. Diese ermöglicht mit geringer Kraft eine Abdichtung, um ein Eindringen von Verunreinigungen und Streulicht in den optischen Pfad (Strahlengang) der Kamera 4 zu verhindern. Das Hauptmerkmal der Erfindung ist die Sollbiegestelle 21. Die Sollbiegestelle 21 weist eine reduzierte Querschnittdicke des Materials ungefähr in der Mitte der Dichtung 15 auf. Sie ermöglicht es, dass die Dichtung 15 an diesem Punkt gebogen wird, wobei eine Richtung der Deformation und somit des Biegens kontrolliert ist. Durch die Sollbiegestelle 21 wird eine einheitliche Kompression sichergestellt. Zudem wurden Aufnahmeflansch hinzugefügt, wie beispielsweise die beiden Vorwölbungen 29, um einen besseren Kontakt zum restlichen Gehäuse 10, das heißt hier zur Anlagefläche 18 und/oder dem Temperierelement 19, zu ermöglichen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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