JP6205495B2 - 接続ユニット用に改善したベアリングを備えた電子装置、自動車用カメラシステム、および自動車 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジングと、ハウジング内に配置された回路基板と、電子装置を外部機器へ電気的に接続するための電気的な接続ユニットと、を含む。接続ユニットは、基体と、基体から突出して回路基板に電気的に接続された複数の電気的な接続要素と、を有する。基体は、ハウジングの外部に配置された接続領域を有し、この接続領域は、ケーブルの接続として機能する。また、本発明は、そのような電子装置を備える自動車用カメラシステムも、そのようなカメラシステムを備えた自動車にも関する。

現在、自動車のカメラシステムのコントローラ（電子制御装置、ＥＣＵ）に関心が特に向けられている。自動車用カメラシステムは、既に先行技術であり、自動車に分配されて自動車の周辺環境を取得する多数のカメラを含み得る。通常、カメラは、取得された画像を処理するコントローラによって制御される。画像に基づいた自動車の複数の異なる機能を備えられるようにするために、現在のコントローラは、計算能力の高いデジタル信号プロセッサおよびマイクロコントローラを装備している。これらのコンポーネントは、通常、回路基板（ＰＣＢ）に配置される。一方ではコントローラと、他方ではカメラまたは他の車両コンポーネントとを接続できるようにするために、ソケットの形状をした接続ユニットが、コントローラで使用され、その接続ユニットは、例えば複数の電気的な接触要素を介してコントローラ内の回路基板に電気的に接続される。したがって、この接続ユニットは回路基板に接続され、すなわち、例えば、前述の信号プロセッサに一方では接続され、他方では接続領域を有し、この接続領域は、ハウジングの外部に配置されてケーブルの接続として機能し、このケーブルを通じてコントローラがカメラまたは他の車両コンポーネントに接続される。この接続領域は、ケーブルのプラグを差し込むことができるソケットの形状に形成される。他の実施形態も可能である。

先行技術では、接続ユニットは、電気的な接続要素を介して回路基板に接続される。これらの接続要素は、接続ユニットと回路基板との間における電気的な接続として機能する。接続ユニットの機械的な安定および連結のために、個別の締め具が使用され、これらの締め具を介して接続ユニットは、回路基板に機械的に固定される。回路基板への締め具の取り付けは、ねじの補助によって実現される。このように、接続ユニットは、回路基板に堅固に固定して接続される。しかし、コントローラのいくつかの実装では、そのような弓形の締め具の使用は、設置スペースの問題により困難である。例えば、複数の電子部品が回路基板に置かれる場合、接続ユニットを回路基板に取り付けるための付加的な弓の締め具は、もはや困難である。しかし、接続ユニットの支持が全くなくなると、電気的な接続要素は、動作中に生じる力に耐えることができず、接続要素の破損が起こり得る。

本発明は、最初に述べた種類の電子装置において、一方ではより小さい設置スペースに取り込み、他方では接続ユニットへの損傷も防ぐように電子装置内で接続ユニットをどのようにして支持することができるのか、に対する解決方法を明示することを目的とする。

本発明によれば、この目的は、それぞれの独立請求項に記載の特徴を有する、装置、カメラシステム、および自動車によって解決される。発明の有利な実施は、従属請求項、明細書、および図の主題である。

本発明に係る電子装置は、自動車のカメラシステムに設置することが想定される。装置は、ハウジングを含み、このハウジング内に回路基板が配置される。装置は、電気的な接続ユニットをさらに含み、この接続ユニットを通じて電子装置は、外部機器、例えば、少なくとも１台のカメラ、および／または電源、および／または自動車のコントローラに接続される。接続ユニットは、基体と、基体から突出してまたは基体から突起して回路基板に電気的に接続された電気的な接続要素と、を有する。基体は、ハウジングの外部に配置されてケーブルの接続として機能する接続領域を有する。本発明によれば、基体が、少なくとも１つの並進運動の自由度のクリアランスを備えるハウジングに支持されることを提供する。

このように、本発明によれば、浮遊ベアリングが、接続ユニットをハウジングへ連結することが提案されている。そのようなクリアランスによるベアリングは、要求される設置スペースが最小限となるように、付加的な設置スペースが無いことも、追加の締め具が無いことも実現できる。クリアランスによるベアリング、すなわち接続ユニットの移動の規定された制限によって、より大きな力による接続要素の破壊をさらに防ぐことができる。

このように、接続ユニットの基体は、少なくとも１つの並進運動の自由度のクリアランスによりハウジングで支持される。実施形態では、基体が少なくとも２つの並進運動の自由度のクリアランスで支持されるということが規定されている。さらに、基体が３つの並進運動の自由度のクリアランスで支持されることも規定できる。これは、基体が、３つの直交方向、例えばデカルト座標系の３方向のクリアランスによりハウジングに支持されることを意味する。

好ましくは、接続ユニットの基体は、ベアリング要素を有し、このベアリング要素はハウジング内に形成されたベアリングチャンバー内のクリアランスで支持される。したがって、基体の浮遊ベアリングを、回路基板自体とは独立して実現することができる。したがって、動作中に接続ユニットに加えられた力は、回路基板ではなくハウジング自体に伝達される。

好ましくは、ベアリングチャンバーは壁によって囲まれ、そのことによって接続ユニットのベアリング要素の移動は、ベアリングチャンバーの内部で規定された方法で制限される。例えば、ベアリング要素の移動がベアリングチャンバーの壁によって所定の範囲内、例えば１ｍｍから５ｍｍの範囲内に保たれるように、ベアリングチャンバーは形成され得る。このようにして接続要素の破壊を確実に防ぐことができる。

ベアリング要素が、基体から外部へ突出したフランジの形状で形成される場合、そのことは、有利であると分かる。このフランジは、基体の周辺鍔によって構成されるフランジのような周辺に形成することもできる。そのようなフランジによって、クリアランスによる支持は、多くの構造上の尽力が無くても実現することができる。
フランジは、回路基板に対して垂直に配置することができる。これは、フランジによって、回路基板の上に付加的な設置スペースが占められないという利点を有する。

相応に、ベアリングチャンバーは、溝の形状に形成することができ、この溝の内部でベアリング要素、特にフランジの端部が支持される。この溝は、ハウジング内に形成された、特に回路基板に垂直な周辺穴となり得る。そのような溝を備えることによって、多くの構造上の尽力が無くてもベアリング要素の移動を所定の範囲内に保つことができる。さらに、電気的な接続要素を回路基板に単に接続してベアリング要素を溝に挿入することにより、多くの尽力が無くても接続ユニットの取り付けを行なうことができる。
この点で、ハウジングが底部および個別の上部を有する場合、さらに特に有利であることが分かる。回路基板を底部に取り付けることができつつ、上部は、底部を覆うかまたは閉じる蓋として機能することができる。ベアリングチャンバーは、底部に形成された第１領域と、上部に形成された第２領域と、を有することができる。したがって、接続ユニットの組み立てに対する尽力は最小限になる。なぜなら、接続要素のみを回路基板に接続すればよく、また、接続ユニットのベアリング要素をベアリングチャンバーの第１領域に挿入すればよいからである。このとき、底部が上部によって覆われる場合、ベアリング要素の上部エリアは、自動的にベアリングチャンバーの第２領域に入る。さらに、接続ユニットを取り付けるための手段は、要求されず、備えていないこともまた望ましい。

好ましくは、接続要素は圧入コネクタとして形成され、この圧入コネクタは、回路基板における対応する凹部（例えば穴）にそれぞれ圧入される。したがって、圧力嵌合でぴったり合った接続が生じ、そのことによって、電子装置の動作中により大きな力に耐えることもできる。さらに、回路基板への接続要素のはんだ付けは要求されない。圧入コネクタを、対応する凹部に挿入して回路基板に固定することだけで十分である。

実施形態では、電子装置は、カメラシステムの少なくとも１台のカメラの制御および／またはカメラの画像処理として機能するコントローラである。
しかし、また、電子装置は、カメラシステムのカメラとなり得る。

本発明に係る自動車用のカメラシステムは、自動車の周辺領域の画像を提供する少なくとも１つのカメラも、画像を処理するコントローラも含む。カメラおよび／またはコントローラは、本発明に係る電子装置として形成される。

本発明に係る自動車、特に乗用車は、本発明に係るカメラシステムを含む。

本発明に係る電子装置およびその利点に関して示された好ましい実施形態は、本発明に係るカメラシステムおよび本発明に係る自動車に相応に適用する。

本発明の追加的な特徴は、特許請求の範囲、図面、および図面の説明から明らかである。上述した全ての特徴および特徴の組み合わせも、後述する図面の説明および／または図面だけに示された特徴および特徴の組み合わせも、それぞれ特定の組み合わせだけでなく、その他の組み合わせにも使用できる。

以下、本発明について、好ましい実施形態に基づいて説明するとともに、添付の図面に関しても説明する。

本発明の実施形態に係る電子装置の概略的な斜視図である。 図１に示す電子装置の概略的な平面図である。 図２に示す切断線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った装置のエリアの概略的な断面図である。 図３の概略的な拡大図である。 回路基板と、ベアリングチャンバーに支持された接続ユニットとの概略的な平面図である。 ハウジングの底部とベアリング要素との概略的な平面図である。

図１には、本発明の実施形態に係る電子装置１の概略図が示されている。本実施形態では、装置１は、自動車のカメラシステムのカメラの制御として機能するコントローラ（ＥＣＵ）である。コントローラ１は、カメラの画像の処理としても機能する。例えば、コントローラ１はディスプレイに接続すること、すなわちディスプレイの制御として機能することができる。コントローラ１は、カメラの画像に基づいて、様々な光景をディスプレイに示すことができる。

本実施形態では、装置１は、ハウジング２を有し、このハウジング２は底部３と上部４とからなる。締付耳部５、６は、底部３に配置され、この締付耳部５、６は、装置１を車両コンポーネントに取り付けるために形成されている。例えば、取り付けは、ねじによって行なうことができる。

また、装置１は、接続ユニット７を有し、この接続ユニット７は、装置１を外部機器、例えば、カメラ、および／または別のコントローラ、および／または電源、および／または前述したディスプレイに電気的に接続するために形成されている。追加的なインターフェース８も備える。接続ユニット７および追加的なインターフェース８の両方は、ハウジング２の共通の側面９に配置される。２つの突出部１０、１１は、この側面９のそれぞれの端部領域から突出し、これらは、接続ユニット７および追加的なインターフェース８の保護として機能する。突出部１０、１１は、特に装置１の製造中に接続ユニット７の安全な保護を確保する。例えば、装置１が側面９から落下すると、力が、突出部１０、１１、すなわちハウジング２に吸収されて、接続ユニット７には加わらない。すなわち、これらの突出部１０、１１は、接続ユニット７よりも先に延びている。

図２には、装置１の平面図が示されている。図２から明らかなように、力が、側面９を介して装置１に支持された接続ユニット７およびインターフェース８に加わらないように、突出部１０、１１は、全長で、接続ユニット７およびインターフェース８よりも先に延びているが、この力は、突出部１０、１１、すなわちハウジング２に加わる。

図３には、図２に示された接続線ＩＩＩ−ＩＩＩに沿った断面図が示されている。図３には、さらに、接続ユニット７の背後の突出部１１も示されている。接続ユニット７は、例えばプラスチック製の基体１２を含む。基体１２は、接続領域１３を含み、この接続領域１３は、本実施形態ではソケット（図１参照）の形状に形成され、かつケーブル（不図示）のプラグ受けとして機能する。反対側では、複数の電気的な接続要素１４が、基体１２から突出し、これらは、回路基板１５に電気的に接続され、これにより、接続ユニット７を、回路基板１５に配置された電子部品に接続する。接続要素１４は、本実施形態では圧入コネクタとして構成され、圧入コネクタは、回路基板１５の対応する凹部１６に圧入される。ここで、接続要素１４は、回路基板１５に配置された導電路に電気的に連結される。

さらに、基体１２はベアリング要素１７を有し、このベアリング要素１７は、ハウジング２に形成されたベアリングチャンバー１８に支持される。ここで、ベアリング要素１７は、周辺フランジの形状、すなわち平板状に構成され、回路基板１５に対して垂直に配置されている。相応して、ベアリングチャンバー１８は、周辺溝の形状に構成され、その周辺溝の内部にベアリング要素１７の端部１９が配置されている。

ベアリングチャンバー１８は、２つの領域、すなわちハウジング２の底部３に形成された第１領域２０と、ハウジング２の上部に形成された第２領域２１とによって構成される。ここで、回路基板１５は底部３に取り付けられている。

ベアリングチャンバー１８の内部におけるベアリング要素１７の支持は、固定でなく、ベアリングチャンバー１８は、クリアランスをとって、すなわち、ベアリングチャンバー１８の内部で可動に支持される。ここで、ベアリングチャンバー１８は、壁２２、２３と壁２４、２５とによって囲まれている。ベアリングチャンバー１８の内部におけるベアリング要素１７の移動が、壁２２、２３と壁２４、２５とによって規定された方法で制限されるように、クリアランスは構成される。一方ではベアリング要素１７と、他方ではベアリングチャンバー１８の壁２２、２３、２４、２５との距離は、例えば、ベアリング要素１７の静止位置で１ｍｍから５ｍｍまでの範囲とすることができる。

図４は、図３の領域ＩＶを拡大して示す。図４から明らかなように、ベアリング要素１７は、クリアランス２６を備えるベアリングチャンバー１８の内部で支持される。ここで、ベアリング要素１７の移動が、所定の周囲内で３方向のすべてで基本的に可能であるように、このクリアランスには、３つの並進運動の自由度が存在する。図３および４に示すベアリング要素１７の静止位置は、より大きな力が接続ユニット７に加わるまで、接続要素１４の堅固な構造によって維持される。

図５には、ベアリング要素１７を備える接続ユニット７の平面図およびハウジング２の上部４の断面図が示されている。図５から明らかなように、ベアリング要素１７は、周辺フランジであり、このフランジは、全体的にベアリングチャンバー１８の内部周辺に配置される。これは、図６からも明らかであり、図６には、底部の平面図および回路基板１５（図６では不図示）よりも下のベアリング要素１７の断面図が示されている。

Claims (11)

1. 自動車のカメラシステム用の電子装置（１）において、
   ハウジング（２）と、前記ハウジング（２）内に配置された回路基板（１５）と、前記電子装置（１）を外部機器へ電気的に接続するための電気的な接続ユニット（７）と、を備え、前記接続ユニット（７）は、基体（１２）と、前記基体（１２）から突出して前記回路基板（１５）に電気的に接続された複数の電気的な接続要素（１４）と、を有し、前記基体（１２）は、ケーブルを接続するために前記ハウジング（２）の外部に配置された接続領域（１３）を有し、
   前記接続ユニット（７）の前記基体（１２）は、少なくとも１つの並進運動の自由度のクリアランス（２６）を備える前記ハウジング（２）に支持され、前記接続ユニット（７）を側面（９）に備える前記ハウジング（２）が、前記側面の端部領域に、前記接続ユニット（７）よりも先に延びている突出部（１０、１１）を有しつつ、前記基体（１２）は、ベアリング要素（１７）を有し、該ベアリング要素（１７）は、前記ハウジング（２）内に形成されたベアリングチャンバー（１８）のクリアランス（２６）で支持される、ことを特徴とする電子装置。
2. 前記接続ユニット（７）の前記基体（１２）は、少なくとも２つ、特に３つの並進運動の並進運動の自由度のクリアランス（２６）を備える前記ハウジング（２）に支持される、ことを特徴とする請求項１に記載の装置（１）。
3. 前記ベアリングチャンバー（１８）の内部における前記ベアリング要素（１７）の移動は、前記ベアリングチャンバー（１８）の壁（２２、２３、２４、２５）によって規定された方法で制限される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の装置（１）。
4. 前記ベアリング要素（１７）は、特に周辺フランジの形状に形成されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の装置（１）。
5. 前記フランジは、前記回路基板（１５）に対して垂直に配置されている、ことを特徴とする請求項４に記載の装置（１）。
6. 前記ベアリングチャンバー（１８）は、溝の形状に形成され、前記溝の内部で前記ベアリング要素（１７）の端部（１９）が支持されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の装置（１）。
7. 前記ハウジング（２）は、前記回路基板（１５）が取り付けられた底部（３）と、前記底部（３）に接続された上部（４）と、を有し、前記ベアリングチャンバー（１８）は、前記底部（３）に形成された第１領域（２０）と、前記上部（４）に形成された第２領域（２１）と、を有する、ことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の装置（１）。
8. 前記接続要素（１４）は、圧入コネクタとして形成され、該圧入コネクタは、前記回路基板（１５）の対応する凹部（１６）にそれぞれ圧入される、ことを特徴とする請求項１から７のいずれかに記載の装置（１）。
9. 前記装置（１）は、カメラシステムの少なくとも１台のカメラおよび／または前記カメラの画像を処理するためのコントローラである、ことを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の装置（１）。
10. 画像を提供する少なくとも１台のカメラと、前記画像を処理するためのコントローラと、を含む自動車用カメラシステムにおいて、
    前記カメラの少なくとも１つの要素および／または前記コントローラが、請求項１から９のいずれかに記載の電子装置（１）として形成される、ことを特徴とするカメラシステム。
11. 請求項１０に記載のカメラシステムを備える自動車。

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