JP4118860B2 - 車両用ステレオカメラの取付構造 - Google Patents

Description

この発明は、車載カメラの取付構造に関し、とりわけ、立体画像を認識するための複数のカメラを車体に取り付けるステレオカメラの取付構造に関するものである。

車両周囲の走行環境をカメラで撮影し、この画像情報を走行支援等のために利用する技術が開発されている。その代表的なものとして、立体画像認識用の一対のカメラを車両に搭載し、その二つのカメラで撮影した画像から対象物の前後位置を認識する技術が知られている。

このようなステレオカメラの取付構造としては、例えば、特許文献１に記載されるようなものが知られている。
この取付構造は、横長のラテラルステーの両端に一対のカメラを取り付け、ラテラルステーの中央部のみを車室内の固定部材に取り付けることで、振動や車体の歪によって両カメラの光軸がすれるのを防止するようになっている。
特開２００１−８８６２３号公報

ところで、近年、ステレオカメラに、フロントガラスを透過しにくい光を扱う赤外線カメラを用いる場合等において、カメラをエンジンルーム前方のフロントグリル部分に配置することが検討されている。しかし、フロントグリル部分にはラジエータが配置されているため、カメラをフロントグリル部分に配置すると、カメラがラジエータのエアの取り込みを疎外してしまうと共に、ラジエータの熱の影響を受け易くなることが懸念される。

そこでこの発明は、ラジエータの冷却性能の低下や、ラジエータの熱によるカメラへの悪影響を招くことなく、フロントグリル部分にカメラを設定することの可能な車両用ステレオカメラの取付構造を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、車両周囲の走行環境を立体画像として認識するための複数のカメラ（例えば、後述の実施形態におけるカメラ８）を車体フレームに取り付ける車両用ステレオカメラの取付構造であって、エンジンルーム両側のサイドフレーム（例えば、後述の実施形態におけるサイドフレーム４）の前端部に、両端縁が上方に屈曲したクロスメンバ（例えば、後述の実施形態におけるロアクロスメンバ６）の端末部が結合されると共に、そのクロスメンバ中央部にラジエータ（例えば、後述の実施形態におけるラジエータ５）が支持されているものにおいて、前記複数のカメラを相互に連結するラテラルステー（例えば、後述の実施形態におけるラテラルステー９）を設けると共に、このラテラルステーと前記カメラをブラケット（例えば、後述の実施形態におけるアッパブラケット１０、ロアブラケット１１）を介して前記クロスメンバに固定し、前記各カメラを、それらのカメラの少なくとも一部が前記クロスメンバの屈曲した両端縁（例えば、後述の実施形態における側方傾斜部６ｂ）とラジエータとの間の領域に位置されるように配置した。

また、請求項２に記載の発明は、車両周囲の走行環境を立体画像として認識するための複数のカメラを車体フレームに取り付ける車両用ステレオカメラの取付構造であって、エンジンルーム両側のサイドフレームの前端部に、両端縁が上方に屈曲したクロスメンバの端末部が結合されると共に、そのクロスメンバ中央部にラジエータが支持されているものにおいて、前記複数のカメラを相互に連結するラテラルステーを設けると共に、このラテラルステーと前記カメラをブラケットを介して前記クロスメンバに固定し、前記各カメラを、それらのカメラの少なくとも一部が前記クロスメンバの屈曲した両端部の外側のサイドフレーム近傍領域に位置されるように配置した。

これらの発明は、いずれもカメラの少なくとも一部がラジエータの前方からオフセットした位置に配置され、しかも、車体の主要な骨格部材であるサイドフレームの近傍位置でクロスメンバに固定されることとなる。

請求項１，２に記載の発明によると、カメラの少なくとも一部がラジエータの前方からオフセット位置に配置されるようになることから、カメラによるラジエータの冷却性能の低下を防止することが可能になると共に、カメラがラジエータの熱による悪影響を受け難くなり、しかも、剛性の高いサイドフレームに近接した位置においてカメラをクロスメンバに支持させることが可能になる。

以下、この発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は、図２に示す車両１の車体前部Ａのボディパネルやバンパ等を取り外した骨格部の斜視図であり、図３は、同骨格部の概略平面図、図４，図５は、夫々同骨格部の概略正面図と概略側面図である。これらの図において、２は、エンジンであり、４は、エンジンルーム３の両側において車体前後方向に延出する一対のサイドフレーム、５は、エンジン冷却水を冷却するためのラジエータである。

両側のサイドフレーム４の前端部は、バルクヘッドロアクロスメンバ６（以下、「ロアクロスメンバ６」と呼ぶ。）とバルクヘッドアッパフレーム７（以下、「アッパフレーム７」と呼ぶ）によって結合されており、これらのロアクロスメンバ６とアッパフレーム７の中央部は前記ラジエータ５の下端と上端を夫々支持している。ロアクロスメンバ６とアッパフレーム７は共に閉断面とされ、これらの長手方向の各中央部は夫々下方と上方に湾曲し、両者の間にラジエータ前方の空気取り入れスペースが確保されている。具体的には、例えばロアクロスメンバ６では、車幅方向に水平に延びるメンバ基部６ａに対して、このメンバ基部６ａの両縁がサイドフレーム４に向かって斜め上方に屈曲し（以下、この部分を「側方傾斜部６ｂ」と呼ぶ。）、その側方傾斜部６ｂの各端末部がさらに車幅方向外側に曲げられサイドフレーム４の下面に結合されている。

一方、この車両に搭載されるステレオカメラは、カメラ本体として遠赤外線カメラ８（以下、「カメラ８」と呼ぶ。）を採用している。カメラ８は一対設けられ、これらのカメラ８は、車幅方向に延出するラテラルステー９によって相互に連結されると共に、アッパブラケット１０とロアブラケット１１を介してロアクロスメンバ６に取り付けられるようになっている。

ラテラルステー９は、図１，図６に示すようにアルミニウムや鉄等の金属から成る角パイプによって形成され、その両側縁の前部壁と下部壁が切り欠かれ、残った後部壁の前面側に各カメラ８の背部上縁が固定されている。また、ラテラルステー９の長手方向の中間部には、両カメラ８に接続される信号ケーブルの束１２がクリップ止めによって取り付けられている。

アッパブラケット１０とロアブラケット１１は、図６，図７に示すようにアルミニウム等の金属板によって形成されており、アッパブラケット１０は、各カメラ８の背部上縁をラテラルステー９と共にロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂ（図４参照。）に固定し、ロアブラケット１１は、各カメラ８の背部下縁をロアクロスメンバ６のメンバ基部６ａと側方傾斜部６ｂに固定するようになっている。これらのブラケット１０，１１は、少なくとも一部がラテラルステー９の曲げ剛性よりも低い剛性になるように設定されている。

アッパブラケット１０は、図７に示すように帯状の金属板が板厚方向に複数段に曲げられ、一端側の端縁の前面がカメラ取付面１０ａ、他端側の端縁の後面が車体取付面１０ｂとされている。カメラ取付面１０ａのあるアッパブラケット１０の一端側は、図６に示すようにラテラルステー９の端部と共にカメラ８の上縁にボルト１３によって共締め固定され、車体取付面１０ｂのある他端側はロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂ（図４参照。）の上端近傍にボルト１４によって固定されている。また、この実施形態の場合、アッパブラケット１０の曲げは三段になって設けられ、これらがアッパブラケット１０の変形代を大きくする曲げ部１０ｃとなっている。アッパブラケット１０の長手方向に沿う一方の側縁には、カメラ取付面１０ａ側の端縁と曲げ部１０ｃの一部に跨るように補強フランジ１６が曲げ形成されており、他方の側縁には、車体取付面１０ｂの端縁と曲げ部１０ｃの一部に跨るように補強用ビード１７が形成されている。この実施形態の場合、アッパブラケット１０全体がプレス成形によって形成されている。

一方、ロアブラケット１１は、プレス成形された二枚の金属板が連結されて成り、大型の金属板によって形成されたブラケット本体１１Ａは正面視が略円弧状を成すように形成されている。ブラケット本体１１Ａの一端側の後面は第１の車体取付面１１ａとされ、その第１の車体取付部１１ａのある一端側が図４に示すようにロアクロスメンバ６のメンバ基部６ａにボルト１４によって固定されている。また、ブラケット本体１１Ａの他端は、その前面がカメラ取付面１１ｂとされると共に、末端部が略直角に折り曲げられて、そこにＬ字断面のサブブラケット１１Ｂが結合されている。カメラ取付面１１ｂにはカメラ８の下縁部がボルト１３で固定されており、サブブラケット１１Ｂの底部後面は第２の車体取付面１１ｃとされ、この第２の車体取付面１１ｃのある底部がロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂの略中間位置にボルト１４で固定されている。なお、ロアブラケット１１のブラケット本体１１Ａには補強フランジ１８と補強用ビード１９が適宜形成されている。

ところで、上記のようにラテラルステー９とブラケット１０，１１を介してロアクロスメンバ６に固定された一対のカメラ８は、これらのカメラ中心ｏが、図４に示すようにロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂとラジエータ５の間の略Ｖ字状の領域Ａ１に位置されるようになっている。この領域Ａ１はラジエータ５の前面から側方にオフセットし、かつ、車両の主要な骨格部材であって充分な強度及び剛性を持つサイドフレーム４に近接した領域である。

以上の構成において、例えば、サイドフレーム４がエンジン２の熱を受けて車幅方向外側に開き変形した場合には、ロアクロスメンバ６の両端部がサイドフレーム４によって引っ張られ、両側の側方傾斜部６ｂがより外側に開くように変形しようとする。このとき、カメラ８とラテラルステー９をロアクロスメンバ６に固定しているアッパブラケット１０とロアブラケット１１に荷重が入力されるが、その荷重は剛性の低い両ブラケット１０，１１を変形させることによって吸収され、ラテラルステー９には大きな曲げ荷重として入力されなくなる。特に、ロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂの上端近傍に結合されているアッパブラケット１０は、複数段の曲げ部１０ｃを中心とする低剛性部が大きな撓み代をもって変形するため、ロアクロスメンバ６からの大きな入力荷重を効果的に吸収することができる。

また、このステレオカメラの取付構造の場合、基本的にラテラルステー９の両端部を車体フレームであるロアクロスメンバ６にブラケット１０，１１によって固定するものであるため、カメラ８のガタ付きや振れを確実に無くすことができる。したがって、この実施形態の取付構造においては、焦点距離の長い遠赤外線カメラを採用する関係でカメラ８の間隔を離し、長いラテラルステー９で両カメラ８を連結しなければならないにも拘らず、カメラ８のガタ付きや振れによる不具合は生じない。また、カメラ８を大きな振動の入力のあるエンジンルーム３の前方に配置しても同様にガタ付きや振れによる不具合は生じない。

さらに、このステレオカメラの取付構造においては、各カメラ８が、ロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂとラジエータ５の間の略Ｖ字状の領域Ａ１にカメラ中心ｏが来るように配置されているため、カメラ８がラジエータ５へのエアの流入を疎外したり、逆にカメラ８がラジエータ５の熱の影響を受けたりすることがなく、しかも、主要骨格部材であるサイドフレーム４の近傍においてカメラ８を確実に支持固定できるという利点がある。したがって、この実施形態においては、何ら不具合なくカメラ８を車両のフロントグリル部分に設置することができる。

なお、以上の実施形態においては、カメラ中心ｏがロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂとラジエータ５の間の略Ｖ字状の領域Ａ１に来るようにカメラ８を設置したが、図４中に二点鎖線で示すように、カメラ中心ｏがロアクロスメンバ６の側方傾斜部６ｂの外側のサイドフレーム４の直下領域Ａ２に来るように配置しても良い。この場合、カメラ８がラジエータ５のエア流入をより疎外しなくなると共に、カメラ８がラジエータ５の熱の影響をさらに受けなくなり、しかも、上述の実施形態と同様にサイドフレーム４の近傍においてカメラ８を確実に支持固定することが可能になる。

また、図８は、この発明のさらに別の実施形態を示すものである。この実施形態は基本的な構成は上記の実施形態とほぼ同様であるが、両側のサイドメンバ４を連結するロアクロスメンバ１０６の形状が若干異なっている。即ち、ロアクロスメンバ１０６は、中央のメンバ基部１０６ａがサイドフレーム４のほぼ直下位置まで延び、両側の端縁１０６ｂがメンバ基部１０６ａからサイドフレーム４に向かって鉛直上方に延出している。したがって、この実施形態では、ロアクロスメンバ１０６の端縁１０６ｂとラジエータ５の間の領域Ａ１の形状は方形状になるが、各カメラ８は上記の実施形態と同様にカメラ中心ｏが領域Ａ１内に位置されるように配置されている。この実施形態の場合も上記の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、各カメラ８は、図８中二点鎖線で示すように、ロアクロスメンバ１０６の端縁１０６ｂの外側のうちの、サイドフレーム４の近傍領域Ａ２に配置するようにしても良い。

この発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の設計変更が可能である。例えば、以上の実施形態においては、カメラ中心ｏがクロスメンバ６の屈曲した両端部（側方傾斜部６ｂ、端縁１０６ｂ）とラジエータ５の間の領域Ａ１、または、クロスメンバ６の屈曲した両端部の外側のサイドフレーム４近傍領域Ａ２に位置されるようにカメラ８を配置したが、カメラ８は少なくともその一部が前記領域Ａ１やＡ２に位置されていれば良い。また、以上ではステレオカメラのカメラとして遠赤外線カメラを用いたが、遠赤外線カメラに限らず可視光を扱うカメラを用いることも可能である。

この発明の一実施形態を示す図２のＡ部に対応した車両骨格部の斜視図。 同実施形態を示す車両の概観斜視図。 同実施形態を示す車両骨格部の概略平面図。 同実施形態と他の実施形態を併せて示す車両骨格部の概略正面図。 この発明の一実施形態を示す車両骨格部の概略側面図。 同実施形態を示す分解斜視図。 同実施形態を示す図６の一部部品を拡大した斜視図。 この発明のさらに別の実施形態を示す車両骨格部の概略正面図。

符号の説明

４ サイドフレーム
５ ラジエータ
６，１０６ ロアクロスメンバ（車体フレーム）
８ カメラ
９ ラテラルステー
１０ アッパブラケット（ブラケット）
１１ ロアブラケット（ブラケット）

Claims (2)

1. 車両周囲の走行環境を立体画像として認識するための複数のカメラを車体フレームに取り付ける車両用ステレオカメラの取付構造であって、
   エンジンルーム両側のサイドフレームの前端部に、両端縁が上方に屈曲したクロスメンバの端末部が結合されると共に、そのクロスメンバ中央部にラジエータが支持されているものにおいて、
   前記複数のカメラを相互に連結するラテラルステーを設けると共に、このラテラルステーと前記カメラをブラケットを介して前記クロスメンバに固定し、
   前記各カメラを、それらのカメラの少なくとも一部が前記クロスメンバの屈曲した両端縁とラジエータとの間の領域に位置されるように配置したことを特徴とする車両用ステレオカメラの取付構造。
2. 車両周囲の走行環境を立体画像として認識するための複数のカメラを車体フレームに取り付ける車両用ステレオカメラの取付構造であって、
   エンジンルーム両側のサイドフレームの前端部に、両端縁が上方に屈曲したクロスメンバの端末部が結合されると共に、そのクロスメンバ中央部にラジエータが支持されているものにおいて、
   前記複数のカメラを相互に連結するラテラルステーを設けると共に、このラテラルステーと前記カメラをブラケットを介して前記クロスメンバに固定し、
   前記各カメラを、それらのカメラの少なくとも一部が前記クロスメンバの屈曲した両端部の外側のサイドフレーム近傍領域に位置されるように配置したことを特徴とする車両用ステレオカメラの取付構造。

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