用于机动车辆的摄像机组件及其组装方法与流程

1.本公开涉及一种用于机动车辆的摄像机组件，其具有针对灰尘和污垢的改进的密封。本发明公开了一种用于组装这种摄像机组件的方法。


背景技术：

2.车辆摄像机通常包括壳体，在该壳体内部设置有诸如印刷电路板(pcb)的电子载体。图像传感器或成像器连接到电子载体。图像传感器进而与耦合到摄像机壳体的透镜或透镜组件光学连通。来自外部的光被透镜或透镜组件朝向图像传感器或成像器引导。由图像传感器捕获的图像通过连接器适配器或电连接器显示在显示器上，诸如fachkreis automobil(fakra)标准、自动级别连接器。因此非常重要的是灰尘和污垢不会到达图像传感器。
3.摄像机壳体典型地具有用于接收透镜或透镜组件的第一开口和用于接收电连接器的第二开口。第一开口通常是密封的，因为透镜或透镜组件被胶合或拧到壳体上，从而防止灰尘和污垢进入壳体并接触图像传感器。关于第二开口，在许多情况下，其被定位为使得几乎没有空间用于装配诸如橡胶垫圈或密封绳的密封装置。而且，当第二开口为方形时，密封操作变得困难。这增加了复杂性和制造成本，而不能确保灰尘和污垢不进入壳体并到达图像传感器。
4.us2012019940公开了一种车辆摄像机，其包括壳体、透镜和其中保持光学部件的透镜筒。图像传感器安装在印刷电路板(pcb)上，该印刷电路板又安装在壳体中并且定位成接收来自透镜的视频输入。摄像机被配置为向至少一个其它车辆设备发送与图像传感器接收的视频输入相关的信号。通过设置在pcb和壳体之间的uv固化胶来保护图像传感器免受灰尘和污垢的影响。
5.wo2018079300公开了一种成像装置，其包括壳体、通过包括可固化粘合剂的可固化树脂固定到其上的成像单元。图像传感器连接到安装在壳体上的印刷电路板(pcb)。pcb附接到透镜筒。壳体附接到成像单元侧安装部分。在设置有螺钉的孔中提供可固化树脂。
6.尽管电子载体中的电子部件可能不会受到来自外部的灰尘和污垢的影响而仍然可以操作，但是图像传感器可能大大地受到摄像机所显示的图像是不清楚的并且因此被模糊地显示的程度的影响。这在金属化粉末的情况下加剧，因为它是导电的并且可能损坏电子部件甚至使组件短路。图像传感器隔离还没有被完全解决，所以需要一种用于机动车辆的摄像机组件通过成本有效的密封装置来增强图像传感器的密封。


技术实现要素：

7.本公开提供了一种用于机动车辆的摄像机组件，其配置已被发现是成本有效且密封是高度有效，并且保护壳体内的成像器或图像传感器免受异物的影响。
8.本文所公开的摄像机组件包括具有至少一个开口的壳体，所述至少一个开口用于接收连接器适配器。连接器适配器可以是诸如上述fakra电连接器的任何标准自动级连接
器。壳体中的所述开口可以优选地构造成用于以这样的方式接收连接器适配器或电连接器：连接器适配器的纵向轴线基本上垂直于透镜组件的光轴。优选地，连接器适配器的纵向轴线垂直于透镜组件的光轴。然而，连接器适配器的纵向轴线和透镜组件的光轴的其它相关取向是可能的。
9.摄像机组件的壳体可以是一件式壳体，但是其可以优选地包括至少第一壳体部分或前壳体以及第二壳体部分或后壳体，当彼此附接时，该前壳体和后壳体共同限定内部。由一个或多个部分形成的壳体的内部适合于在其中容纳诸如印刷电路板(pcb)的电子载体，以及连接到电子载体的图像传感器或成像器。上述透镜组件与用于捕获图像的图像传感器光通信。透镜组件可以部分地插入壳体或壳体部分的一个壳体部分中。
10.在壳体内还有绝缘构件。绝缘构件例如可以是糊状元件。然而，其它配置也是可能的。绝缘构件优选地安装在壳体内，布置成接触壳体的内壁和电子载体。
11.所述绝缘构件被配置为限定至少位于所述壳体内的第一室和第二室。对于由绝缘构件在壳体内限定的室的体积的相对大小没有约束。所述绝缘构件被布置成使得所述电子载体与所述绝缘构件相交。然而，电子载体和绝缘构件彼此电接触，也就是说，容纳在第一室内的电子载体中的电子部件与容纳在第二室内的电子载体中的电子部件处于电接触。换言之，绝缘构件不中断电子载体中的电子部件之间的电连接。这种电接触可以是直接的或间接的，即，通过它们之间的允许电流流过的其它元件。因此，连接器适配器总是电连接到图像传感器。
12.因此具有其电子部件的电子载体穿过壳体内的绝缘构件。优选的是，绝缘构件装配、环绕并包裹电子载体及其部件的横截面部分，在绝缘构件和电子载体及其部件之间没有留下间隙。
13.在一个优选的非限制性示例中，绝缘构件可以垂直于电子载体布置。绝缘构件和电子承载件的其它相对角度位置是可能的，只要绝缘构件和电子承载件在壳体内限定有至少四个区域或象限即可。
14.所述电子载体具有第一主表面和第二主表面，所述第一主表面和所述第二主表面中的至少一个是优选平坦的。电子载体的第一表面的至少一部分位于第一室内，而电子载体的第一表面的至少另一个不同部分位于第二室内。电子载体的两个部分包括彼此电连接的电子部件。如上所述，电子载体和绝缘构件彼此电接触，使得绝缘构件不中断电子载体的电子部件之间的电连接。
15.在一个示例中，电子载体的第二表面的至少一部分位于第一室内，而电子载体的第二表面的至少另一部分位于第二室内。因此，如上所述，至少四个区域或象限通过电子载体和绝缘构件的相对定位而在壳体内被限定。根据上述状态，电子载体的所述部分与绝缘构件电连接。
16.虽然绝缘构件可由防水材料制成，但并不期望在摄像机组件内发现液体。然而，灰尘和污垢，优选地悬挂在空气中，可以通过用于接收连接器适配器的开口进入摄像机组件。特别地，穿过用于接收连接器适配器的开口的边缘与连接器适配器之间的间隙。作为上述配置的结果，绝缘构件与电子载体及其电子部件的几何形状的适当配合防止灰尘、污垢在安装图像传感器有的壳体内部通过，并且更具体地，有效地防止灰尘、污垢和其它异物在壳体内从第一室穿过绝缘构件到达第二室，使得当图像传感器处于壳体内的第二室中时防止
异物到达图像传感器并且与图像传感器接触。
17.由于绝缘构件在壳体内的特定布置，提供了具有高效密封的照摄像机组件。术语“密封”在本文中是指一种装置，其提供紧密的和/或气密的封闭件，防止不同的材料(例如灰尘、污垢、水、气体、空气等)通过封闭件的通道。
18.在摄像机组件具有上述构造的情况下，即使灰尘和/或污垢已经存在于摄像机壳体内，也能防止灰尘和/或污垢到达图像传感器并与图像传感器接触。
19.在壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分的情况下，绝缘构件可以至少包括将被放置在第一壳体部分中的第一层和将被放置在第二壳体部分中的第二层。在这种情况下，在使用中，电子载体被夹在或以其它方式插入或介于绝缘构件的第一层和第二层之间。换言之，电子载体在使用中横穿绝缘构件。绝缘构件优选地由材料制成，使得第一层和第二层在插入第一壳体部分和第二壳体部分中时在压力下变形。
20.在绝缘构件包括第一层和第二层的上述具体实例中，绝缘构件的第一层和第二层的相对面向的表面之间的距离等于或小于电子载体的厚度。
21.至少一个突起可以设置在第一壳体部分和第二壳体部分中，所述第一壳体部分和第二壳体部分适于接收绝缘构件的材料。这样的至少一个突起被布置成至少基本上垂直于电子载体的主表面延伸，以支撑绝缘构件。突起可以具有至少一个倾斜部分，例如，旨在邻接壳体内壁的端部部分。在一个示例中，至少一个突起可具有至少一个60
°‑
30
°
倒角的端部，诸如例如45
°
倒角的端部。突起为绝缘构件提供稳定性。这允许使绝缘构件的第一层和第二层变形，以便围绕和横向地包裹pcb和电子部件，从而在pcb和壳体的内壁之间不留下间隙。这还允许在壳体的内壁上有效地沉积绝缘构件材料。这样的倒角端适用于机器人将来自源储存器的糊状绝缘材料通过机器人中的0.5mm
‑
5mm直径的供应针施加到形成在前壳体中的突起上。糊状绝缘材料以绳线或液滴来施加，该绳线或液滴的尺寸基本上对应于机器人供应针的直径。结果，绝缘构件的第一层和第二层的高度和厚度约为0.5mm
‑
5mm，例如3mm。该尺寸适合于允许第一层和第二层的变形，以防止形成通过绝缘构件的间隙。在电子载体中的部件高于0.5mm
‑
5mm的情况下，将需要供应较大的绳线或液滴。这可以通过对每一层施加几道(pass)绝缘材料来执行。
22.优选地，绝缘构件由导热材料制成，例如市场上可买到的间隙填充物。更具体地，绝缘构件优选由具有例如1
‑
15w/m k，更优选地3
‑
5w/m k的导热率的非导电材料制成。优选的导热材料是将电子载体中的电子部件产生的热以比空气快至少10倍，优选地比空气快40倍进行消散的材料。此外，对于绝缘构件的材料而言，在范围为
‑
40℃至150℃的温度下的稳定性质也是优选的。制成绝缘构件的材料的硬度和强度随着时间的推移而不退化。
23.本公开还涉及用于组装上述摄像机组件的方法。该方法包括例如通过合适的机器人来沉积绝缘材料，诸如市售的不导电膏状间隙填充物。取决于绝缘构件期望的厚度和层，绝缘材料以一道或多道施加。当壳体包括第一壳体部分和第二壳体部分时，即，当提供两件式壳体时，一道被施加到限定绝缘构件的第一层的第一壳体部分，并且另一道被施加到限定绝缘构件的第二层的第二壳体部分。
24.然后，电子载体装配在第一壳体部分中并且借助于螺钉(例如，使得绝缘构件与电子载体相交)附接至第一壳体部分。其它附接装置是可能的。第二壳体部分然后被对准(图像传感器应当与透镜组件永久对准)。橡胶垫圈或其它合适的密封装置装配在第一壳体部
分和第二壳体部分之间，并且两个壳体部分例如借助于螺钉附接在一起。在这种情况下，第一壳体部分中的绝缘构件的第一层和第二壳体部分中的绝缘构件的第二层限定了绝缘构件，该绝缘构件又将壳体的内部分成第一室和第二室。
25.接收透镜组件的开口和第一壳体部分与第二壳体部分之间的界面(当提供两件式壳体时)通过胶或其它合适的密封装置密封，其与用于接收用绝缘构件密封的连接器适配器的开口一起导致有效地阻止诸如灰尘和污垢的异物与图像传感器接触。图像传感器被有效地保护免受损坏，并且至少图像质量不会由于诸如灰尘和污垢之类的异物而受到损害。这是通过以下摄像机组件来实现的，该摄像机组件的制造过程被改进并且成本有效，因为获得了简单的配置，其中空间被最大化。
26.附图的说明
27.下面将参考附图描述本车辆摄像机组件的非限制性示例，其中：
28.图1是用于机动车辆的本发明的摄像机组件的一个示例的剖视图；
29.图2是摄像机组件的爆炸透视图；
30.图3是摄像机组件的侧视图；
31.图4是沿图3中的线c
‑
c截取的摄像机组件的剖视图；
32.图5是沿图3中的线a
‑
a截取的摄像机组件的剖视图；
33.图6是摄像机组件的仰视图；
34.图7是沿着图3中的线b
‑
b截取的摄像机组件的截面图；
35.图8是摄像机组件的前视图；
36.图9是沿着图6中的线f
‑
f的摄像机组件的截面图；
37.图10是沿着图6中的线f
‑
f的摄像机组件的进一步的截面图；
38.图11是摄像机组件的立体图；
39.图12是沿着图7中的线e
‑
e截取的摄像机组件的剖视图；
40.图13a是在拆卸状态下沿图7中的线d
‑
d截取的前壳体和后壳体的示意性截面图；
41.图13b是在部分组装状态下沿图7中的线d
‑
d截取的前壳体和后壳体的示意性截面图；以及
42.图14是在组装状态下沿着图7中的线d
‑
d截取的前壳体和后壳体的示意性截面图。
具体实施方式
43.根据附图中的附图，示出了用于机动车辆的摄像机组件1的非限制性示例。在所展示的实例中，摄像机组件1对应于后视摄像机，但许多其它不同应用是可能的。
44.摄像机组件1包括由第一壳体部分或前壳体10和第二壳体部分或后壳体20形成的壳体。在使用中，前壳体10和后壳体20通过螺钉14附接在一起，如图2所示。在前壳体10和后壳体20彼此附接时，在前壳体10和后壳体20内限定了内部。合适的橡胶垫圈设置在前壳体10和后壳体20之间的界面80中。
45.如图中所示，前壳体10具有用于接收透镜组件51的第一开口50。示出的示例中的透镜组件51部分地插入到前壳体10中。如图所示，光轴x由透镜组件51限定。如将在下面进一步描述的，第一开口50被配置成使得透镜组件51被定位成与图像传感器或成像器40光学对准。另一方面，第二开口60被设置成接收连接器适配器61，诸如fakra类型，其在领域中是
已知的。纵向轴线y由连接器适配器61限定。第二开口60被配置用于接收连接器适配器61，使得其纵向轴线y基本上垂直于透镜组件51的光轴x。在一个优选示例中，连接器适配器61的纵向轴线y垂直于图1的图纸，并且因此也垂直于透镜组件51的光轴x。
46.电子载体30安装在被限定于前壳体10和后壳体20内的内部中。在该示例中，电子装置是印刷电路板(pcb)30。pcb 30承载包括上述图像传感器40的电子部件35，该图像传感器40与透镜组件51光学连通，用于从车辆外部捕获图像，该图像借助于连接器适配器61显示在显示器中。
47.提供绝缘构件70。在所示的示例中，绝缘构件70包括绝缘材料的第一层71和绝缘材料的第二层72。制成第一层71和第二层72的材料可以相同或不同，并且可以是例如导热材料，例如市售的非导电间隙填充物，其具有1
‑
15w/m k的导热率，其将由pcb 30中的电子部件35产生的热量以比空气快至少10倍，优选地比空气快40倍进行消散，在从
‑
20℃到150℃的温度下具有稳定性质。
48.pcb 30具有如图1所示的第一主平坦表面32和相对的第二主平坦表面31。绝缘构件70的第一层71和第二层72的相对面向的表面之间的距离l等于或小于电子载体30的厚度t。特别地，有利的是，一旦前壳体10和后壳体20附接在一起，绝缘构件70的第一层71就与第二层72接触。因此，在使用中，第一层71和第二层72形成屏障，该屏障围绕并横向包裹pcb 30和电子部件35。
49.绝缘构件70定位在前壳体部分10和后壳体部分20的内部，使得第一室13a和第二室13b限定在其中。图像传感器40附接到pcb 30的第一主表面32。图像传感器40因此位于第二室13b中。由于绝缘构件70的性质，室13a、13b被有效地隔离，使得灰尘、污垢和其它异物被阻止而不能通过绝缘构件70从第一室13a到第二室13b并且因此不能到达图像传感器40。
50.绝缘构件70被布置成围绕并且横向包裹pcb 30和其中的电子部件35，在其间没有留下间隙。这有利地优化了摄像机组件1内的空间，使得可以在pcb 30中装配更多的部件。
51.在所示的示例中，pcb 30被设置为穿过绝缘构件70，使得它们彼此垂直地布置。在绝缘构件70被装配成邻接前壳体部分10和后壳体部分20的内壁以及pcb 30及其电子部件35的情况下，密封它们导致防止灰尘、污垢和其它异物到达布置在第二室13b中的图像传感器40。
52.在图7所示的示例中，电子部件35的一部分位于第一室13a中，并且电子部件35的另一部分位于第二室13b中。此外，所述电子组件35的中间部分被封装在绝缘构件70和pcb 30之间。当绝缘构件70由糊状的导热材料制成时，所述绝缘构件70适于消散由电子部件35产生的热。如图9所示，电子部件35的高度h低于第一主平坦表面32和突起11之间的距离d。有利的是，部件35的高度h小于第一主平坦表面32和突起11之间的距离d的90％。根据非限制性示例，部件35的高度h小于第一主平坦表面32和突起11之间的距离d的60％。此外，在电子部件35布置在第二主表面31上的情况下，其高度d小于第二主平坦表面31和突起12之间的距离d。
53.利用上述配置中并且由于pcb 30和绝缘构件70的相对定位，pcb 30和绝缘构件70被分成两个区域，所述两个区域在前壳体部分10和后壳体部分20内限定四个象限q1、q2、q3、q4，如图11所示。象限q1位于第一室13a内，并且被pcb 30的第一主平坦表面32和绝缘构件70的第二层72限定。象限q1包括用于连接器适配器61的第二开口60。第二开口60位于第
一室13a中，在第一象限q1中或在第二象限q2中。在优选示例中，第二开口60布置在象限q1、q2两者中。适配器61可以电连接到第一室13a的第一主平坦表面32a或电连接到第一室13a的第二主平坦表面31a中的至少一者。象限q2也位于第一室13a内，并且由pcb 30的第二主平坦表面31和绝缘构件70的第一层71限定。灰尘和污垢可以进入第一室13a，尽管第一室13a中的pcb 30的电子部件35通常适于在具有一些灰尘和污垢的条件下工作。象限q3位于第二室13b内，并且由pcb30的第一主平表面32和绝缘构件70的第二层72限定。象限q4也位于第二室13b内，并且由pcb 30的第二主平坦表面31和绝缘构件70的第一层71限定。象限q4包括具有与透镜组件51光学连接的图像传感器40。灰尘和污垢不能进入第二室13b并且因此不能到达图像传感器40。
54.如图1所示，根据象限q1、q2、q3、q4，pcb 30的第一主平坦表面32和第二主平坦表面31各自被划分为相应的第一区域32a、31a和对应的第二区域32b、31b。更具体地，pcb的第二主表面31的第一区域31a被限定在壳体的第一室13a内，面向前壳体10的壁。承载图像传感器40的pcb的第二主表面31的第二区域31b被限定在壳体的第二室13b内，也面向前壳体10的壁。另一方面，pcb的第一主表面32的相应第一区域32a被限定在壳体的第一室13a内。pcb的第一主表面32的相应第二区域32b被限定在壳体的第二室13b内，与图像传感器40相对。
55.透镜组件51通过任何合适的密封装置(例如，胶黏剂等)被密封在第一开口50中。而且，如上所述，前壳体10和后壳体20之间的界面80也通过橡胶垫圈或通过任何其它合适的密封装置来绝缘。这与绝缘构件70在前壳体10和后壳体20内的设置一起限定了绝缘摄像机组件1，在其中具有高度隔离的室，即第二室13b，图像传感器40安装在第二室内。因此，安装在其中的图像传感器40被完全保护并且与灰尘、污垢和任何其它异物隔离，否则这些异物可能与图像传感器接触而影响显示的图像。
56.前壳体10和后壳体20具有相应的向内突出的突起11、12，该突起11、12旨在接收绝缘构件70的第一层71和第二层72的绝缘材料，以便对于绝缘构件70的材料在前壳体10和后壳体20中的高效沉积提供稳定性。突起11、12布置成垂直于pcb 30的第一主表面31和第二主表面32延伸。45
°
倒角端部15被限定在突起11、12中，旨在抵接前壳体10和后壳体20的内壁。可以设想突起11、12的端部15的其它斜度，例如30
‑
60度。在图8和图10中示出了限定在突起11中以邻接前壳体10的内壁的倒角端部15中的一个。突起11、12还允许减小绝缘构件70的第一层71和第二层72的面积。
57.在附图的图8和图10中示出，pcb支撑元件33设置在用于支撑pcb 30的前壳体10和后壳体20的内侧或周边壁中。倒角端部15从位于pcb支撑元件33下方的位置延伸，以避免与pcb 30接触。在使用中，即，在前壳体10和后壳体20彼此附接的情况下，倒角端部15使得绝缘构件70的第一层71和第二层72围绕和横向包裹pcb 30和电子部件35。在使用中，前壳体的pcb支撑元件33可以接触pcb 30的第一主平坦表面32。此外，后壳体的pcb支撑元件33可以接触pcb 30的第二主平坦表面31。
58.为了组装上述摄像机组件1，机器人沉积糊状间隙填充物或其它合适的绝缘材料，以在前壳体10中限定间隙填充物的第一层71并在后壳体20中限定间隙填充物的第二层72，从而限定将前壳体10和后壳体20的内部划分成两个室13a、13b的绝缘构件70。这可以针对绝缘构件70的第一层71施加一道或多道71a、71b绝缘材料并且针对第二层72施加一道或多
道72a、72b绝缘材料，如图13a、图13b和图14中所示。
59.如图所示，具有连接在其上的图像传感器或成像器40的pcb 30然后借助于螺钉附接在前壳体10中，使得图像传感器40光学地连接到透镜组件51。如图13b所示，当螺钉被拧紧使得pcb 30的第一主平坦表面32接触pcb支撑元件33直到其安置在pcb支撑元件上，pcb 30接触绝缘构件70的第一层71，所述第一层71变形。然后，pcb 30的第二主平坦表面31接触pcb支撑元件33，直到其安置在pcb支撑元件上。绝缘构件70的第一层71被前壳体10中的pcb 30和突起11按压。因此，pcb 30被定位成垂直于绝缘构件70，从而将每个室13a、13b分成两个子室，如图14所示。因此，上述四个象限q1、q2、q3、q4由绝缘构件70和pcb 30限定在前壳体10和后壳体20内。
60.透镜组件51然后被放置在透镜筒上，该透镜筒被限定在形成于前壳体10中的第一开口50中，并且通过uv固化的胶或被旋拧而附接在其中。优选地，橡胶垫圈可以设置在前壳体10和后壳体20的界面80中。后壳体20然后借助于螺钉14附接到前壳体10，使得后壳体20与前壳体10对准，由此图像传感器40也与透镜组件51对准。因此，第二层72被后壳体20和pcb 30按压，并且变形而接触pcb 30的第一主平坦表面32以及pcb 30的电子部件35的上部，而不留下间隙。
61.屏障由绝缘构件70形成，该屏障防止第一室13a中的灰尘和/或污垢和其它异物进入第二室13b并且到达图像传感器40。
62.尽管本文仅公开了许多示例，但是其它替代、修改、用途和/或等同物也是可能的。此外，所描述的示例的全部可能的组合也被覆盖。因此，本公开的范围不应受到特定示例的限制，而是应当仅由所附权利要求的合理阅读来确定。如果在权利要求中将与附图相关的附图标记放置在括号中，则它们仅用于尝试增加权利要求的可理解性，并且不应当被解释为限制权利要求的范围。