JP7355003B2 - 車両用センサ取り付け構造 - Google Patents

Description

本発明は、車両用センサ取り付け構造に関する。

従来、車両用センサ取り付け構造に関する技術文献として、米国特許出願公報第２０１６／０３３４７９０号明細書が知られている。この文献には、車両の外部状況を検出する各種のセンサがルーフ中央に一体のユニットとして取り付けられた車両が示されている。

米国特許出願公報第２０１６／０３３４７９０号明細書

しかしながら、ルーフ上の全てのセンサを取り外し不能の一体的なユニットとすると、センサ故障時などにメンテナンスが困難となると言う問題がある。

本発明の一態様は、車両のルーフ上に車両の外部状況を検出するための複数種類の外部センサを取り付ける車両用センサ取り付け構造であって、車両のルーフに対して固定され、少なくとも一種類の外部センサが取り付けられた共通センサユニットと、共通センサユニットに対して車両左側、車両右側、車両上側、車両前側、車両後側のうち少なくとも二方向で取り付け可能であり、共通センサユニットに対して取り外し可能に取り付けられると共に少なくとも一種類の外部センサが取り付けられたオプションセンサユニットと、を備え、共通センサユニットは共通フレーム体を有し、共通フレーム体には、共通フレーム体の内側から外部センサが取り付けられている。

本発明の一態様に係る車両用センサ取り付け構造によれば、共通センサユニットに対して取り外し可能にオプションセンサユニットを取り付ける構造とすることで、オプションセンサユニットの外部センサの交換が必要となったときにはオプションセンサユニットごと交換することで、全てのセンサを取り外し不能の一体的なユニットとなっている場合と比べてメンテナンスを容易にすることができる。

上述した車両用センサ取り付け構造において、オプションセンサユニットには、共通センサユニットの車両左側に取り付けられた第一オプションセンサユニットと、共通センサユニットの車両右側に取り付けられた第二オプションセンサユニットとが含まれていてもよい。
この車両用センサ取り付け構造によれば、共通センサユニットの左右それぞれに第一オプションセンサユニット及び第二オプションセンサユニットを取り付ける構造とすることで、第一オプションセンサユニット及び第二オプションセンサユニットのいずれの外部センサの交換が必要になってもユニットごと交換することで、メンテナンスを容易にすることができる。

上述した車両用センサ取り付け構造において、オプションセンサユニットは、共通フレーム体と連結するオプションフレーム体を有していてもよい。
この車両用センサ取り付け構造によれば、共通フレーム体と連結するオプションフレーム体を採用することで、比較的軽量でありながら十分な剛性を確保することができる。

上述した車両用センサ取り付け構造において、オプションセンサユニットには、共通センサユニットの車両上側に対して取り付けられ、共通センサユニットの左右いずれかに突出するようにオフセット配置された第三オプションセンサユニットが含まれていてもよい。
この車両用センサ取り付け構造によれば、車両の幅などが足りずに共通センサユニットの左右にオプションセンサユニットを追加できない場合であっても、共通センサユニットの車両上側から左右に突出するようにオプションセンサユニットをオフセット配置することで、車両の左右に対するセンサ追加を容易に実現することができる。

本発明の一態様によれば、車両のルーフ上に取り付ける外部センサのメンテナンスを容易にすることができる。

一実施形態に係る車両用センサ取り付け構造を有する車両を示す図である。 車両用センサ取り付け構造の一例を示す斜視図である。 共通センサユニットに対する第一オプションセンサユニットの取り付けの一例を示す図である。 第一オプションフレーム体のセンサ取り付けの一例を示す図である。 第一オプションフレーム体に対するカバー部材の取り付けの一例を示す図である。 共通フレーム体に対する他のオプションフレーム体の取り付けの例を示す図である。 オプションセンサユニットの車両取り付けの他の例を示す図である。 共通センサユニットを有する車両の参考例を示す図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。各図において車両前後方向をＸ軸、車幅方向をＹ軸、車両の高さ方向をＺ軸とするＸＹＺ直交座標系を示す。

図１は、一実施形態に係る車両用センサ取り付け構造を有する車両を示す図である。図２は、車両用センサ取り付け構造の一例を示す斜視図である。図１及び図２に示す車両１は、一例として小型バス形状の車両である。車両１の車種や形状は、本実施形態の車両用センサ取り付け構造を採用できれば特に限定されない。

車両１のルーフ２の前側には、ルーフ前方センサ群１０が搭載されている。車両１の車種や形状は、ルーフ前方センサ群１０が搭載可能であれば特に限定されない。なお、車両１のルーフ２の後方には、ルーフ前方センサ群１０と同じ構成のルーフ後方センサユニットが設けられていてもよい。

ルーフ前方センサ群１０には、車両１の外部状況（他車両などの物体の状況など）を検出するための外部センサが複数搭載されている。外部センサとは、車両の外部状況を検出するための検出機器である。外部センサは、少なくとも二種類のセンサであるカメラ及びＬｉＤＡＲが含まれる。カメラは、車両の外部状況を撮像する撮像機器である。カメラは、単眼カメラであってもよく、ステレオカメラであってもよい。ＬｉＤＡＲは、光を利用して車両の周囲の物体を検出する検出機器である。ＬｉＤＡＲは、光を車両の周囲に送信し、物体で反射された光を受信することで物体を検出する。外部センサには、ミリ波レーダが含まれてもよい。外部センサの具体例については後述する。

図１及び図２に示すように、ルーフ前方センサ群１０には、一例として、共通センサユニット１１、第一オプションセンサユニット１２、及び第二オプションセンサユニット１３が含まれている。

共通センサユニット１１は、車両１のルーフ２に対して固定され、少なくとも一種類の外部センサが取り付けられたユニットである。共通センサユニット１１のルーフ２に対する固定方法は特に限定されない。共通センサユニット１１は、ボルト止めにより固定されていてもよく、接着により固定されていてもよく、ルーフ２側に形成された嵌合部に嵌合することで機械的に固定されていてもよい。第一オプションセンサユニット１２は共通センサユニット１１に対して車両右側に設けられ、第二オプションセンサユニット１３は共通センサユニット１１に対して車両左側に設けられている。

図３は、共通センサユニット１１に対する第一オプションセンサユニット１２の取り付けの一例を示す図である。図３に示すように、共通センサユニット１１は、共通フレーム体１１０を有している。共通フレーム体１１０とは、共通センサユニット１１のベースとなる枠体である。なお、共通センサユニット１１は共通フレーム体１１０の少なくとも一部を覆うカバー部材（図示せず）を有している。カバー部材は必須ではない。

共通フレーム体１１０は、一例として、アングル部材から構成された直方体のフレーム構造とすることができる。アングル部材とは、断面Ｌ字形状の長尺部材である。共通フレーム体１１０の材質は適切な硬度を有していれば特に限定されない。共通フレーム体１１０は、例えばアルミ材、鋳造部材、樹脂（繊維強化樹脂など）を用いることができる。共通フレーム体１１０の形状も直方体に限定されず、曲線部分を有していてもよく、一部のアングル部材の延在方向の端部が突出していてもよい。

共通フレーム体１１０には、外部センサであるカメラ２０とＬｉＤＡＲ２１が取り付けられている。カメラ２０とＬｉＤＡＲ２１は車両前側を向くように取り付けられ、車両１の前方の外部状況を検出する。共通フレーム体１１０には、更に多くの外部センサが取り付けられていてもよい。共通フレーム体１１０のＬｉＤＡＲ２１は、比較的大きい大型ＬｉＤＡＲとすることができる。

共通フレーム体１１０におけるカメラ２０とＬｉＤＡＲ２１の前面（車両前側の面）は、ガラス窓となっていてもよく、カメラ２０がＬｉＤＡＲ２１露出していてもよい。この点は、第一オプションセンサユニット１２及び第二オプションセンサユニット１３などにおいても同様である。

共通フレーム体１１０には、第一オプションセンサユニット１２及び第二オプションセンサユニット１３などが取り付けられるためのボルト孔が形成されている。図３では、共通フレーム体１１０の車両左側に設けられた左側面ボルト孔１１１ａ～１１１ｄを用いて第一オプションセンサユニット１２が取り付けられる。共通フレーム体１１０には、前面ボルト孔１１２ａ～１１２ｄ、上面ボルト孔１１３ａ～１１３ｄなどが形成されている。共通フレーム体１１０には、上下左右の全ての面にボルト孔が形成されていてもよく、二つの面のみにボルト孔が形成されていてもよい。

第一オプションセンサユニット１２は、第一オプションフレーム体１２０を有している。第一オプションフレーム体１２０は、一例として、共通フレーム体１１０と同様のアングル部材から構成された直方体のフレーム構造とすることができる。第一オプションフレーム体１２０は、例えば車幅方向で共通フレーム体１１０より短い幅を有し、車両前後方向（Ｘ軸方向）で共通フレーム体１１０と同じ奥行を有している。

第一オプションフレーム体１２０の右側面には、共通フレーム体１１０の左側面ボルト孔１１１ａ～１１１ｄと対向する右側面ボルト孔１２１ａ～１２１ｄが形成されている。第一オプションフレーム体１２０は、その右側面ボルト孔１２１ａ～１２１ｄと共通フレーム体１１０の左側面ボルト孔１１１ａ～１１１ｄとを貫通するように四本のボルトで連結されることで、共通フレーム体１１０に対して連結されている。

また、第一オプションフレーム体１２０には、別な方向から共通フレーム体１１０に取り付けられるための前面ボルト孔１２２ａ～１２２ｄ、上面ボルト孔１２３ａ～１２３ｄ、及び右側面ボルト孔１２４ａ～１２４ｄが形成されている。なお、第一オプションフレーム体１２０には少なくとも一つの面にボルト孔が形成されていればよい。

なお、共通フレーム体１１０に対する第一オプションフレーム体１２０の取り付け方法（連結方法）は、ボルト固定に限られない。取り付け方法は取り外し可能な方法であればよい。共通フレーム体１１０及び第一オプションフレーム体１２０は、アングル部材同士をステンレスバンドなどの締結金具により締結してもよく、ブラケットを介して取り付けられてもよい。この点は、共通フレーム体１１０と他のオプションフレーム体との取り付け方法においても同様である。第一オプションセンサユニット１２は、例えば共通センサユニット１１に対して車両左側、車両右側、車両上側、車両前側、車両後側のうち少なくとも二方向で取り付け可能に構成されていてもよい。

第一オプションフレーム体１２０には、車両左側を向くように設けられた外部センサである左側ＬｉＤＡＲ３０が取り付けられている。第一オプションフレーム体１２０に取り付けられる左側ＬｉＤＡＲ３０は、比較的小さい小型ＬｉＤＡＲとしてもよい。第一オプションフレーム体１２０には、左側ＬｉＤＡＲ３０の他に複数の外部センサが設けられていてもよい。

図４は、第一オプションフレーム体１２０のセンサ取り付けの一例を示す図である。図４に示すように、第一オプションフレーム体１２０には、フレーム内側から車両左側を向くように左側ＬｉＤＡＲ３０が取り付けられている。左側ＬｉＤＡＲ３０には、下側取付け部３１、第一上側取付け部３２、及び第二上側取付け部３３が設けられている。

下側取付け部３１、第一上側取付け部３２、及び第二上側取付け部３３は、それぞれ第一オプションフレーム体１２０の内側（アングル部材の内側）に接合する部位である。下側取付け部３１は、左側ＬｉＤＡＲ３０の下方に突出しており、クッション材３１ａを介して第一オプションフレーム体１２０の内側に接合している。

クッション材３１ａは、弾性を有する接合材であれば特に限定されない。クッション材３１ａは、例えばゴム製とすることができ、エチレンプロピレンジエンゴム発泡体に粘着性を持たせたものあってもよい。

第一上側取付け部３２及び第二上側取付け部３３は、左側ＬｉＤＡＲ３０の上方に突出しており、それぞれクッション材３２ａ、３３ａを介して第一オプションフレーム体１２０の内側に接合している。クッション材３２ａ、３３ａの材質はクッション材３１ａと同じとすることができる。

なお、下側取付け部３１、第一上側取付け部３２、及び第二上側取付け部３３は、クッション材を介さずに第一オプションフレーム体１２０に対して直接接合されていてもよい。左側ＬｉＤＡＲ３０の取付け部は上下二つでもよく、四つ以上であってもよい。共通フレーム体１１０におけるカメラ２０及びＬｉＤＡＲ２１も同様の方法で取り付けられていてもよい。

図５は、第一オプションフレーム体１２０に対するカバー部材の取り付けの一例を示す端面図である。図５では、第一オプションフレーム体１２０に対するカバー部材の取り付けを説明するため奥に位置するボルト２００及びナット２０１も図示している。

図５に示すように、第一オプションフレーム体１２０には、カバー部材１３０が取り付けられている。カバー部材１３０は、第一オプションフレーム体１２０を上から覆うように設けられた部材である。カバー部材１３０の材質は特に限定されないが、例えば樹脂から形成することができる。

カバー部材１３０は、第一オプションフレーム体１２０の車両左側のアングル側面部１２０ａを覆う側面部１３０ａと、第一オプションフレーム体１２０のアングル上面部１２０ｂに対してボルト止めされた上面固定部１３０ｂと、を有している。

カバー部材１３０の側面部１３０ａは、カバー用クッション材１３１を介してアングル側面部１２０ａに接合されている。カバー用クッション材１３１の材質は、例えばクッション材３１ａと同じとすることができる。

カバー部材１３０の上面固定部１３０ｂは、ボルト２００及びナット２０１によって第一オプションフレーム体１２０のアングル上面部１２０ｂに固定されている。金属カラーなどを追加で用いてもよい。

なお、カバー部材１３０の形状は特に限定されない。カバー部材１３０は、第一オプションフレーム体１２０の全体を上から覆う形状であってもよく、第一オプションフレーム体１２０及び共通フレーム体１１０の両方を覆う形状であってもよい。カバー部材１３０は、第一オプションフレーム体１２０及び共通フレーム体１１０に加えて、第二オプションセンサユニット１３の第二オプションフレーム体（図示せず）を覆う形状であってもよい。或いは、カバー部材１３０は、少なくとも第一オプションフレーム体１２０に取り付けられた左側ＬｉＤＡＲ３０などの外部センサの上方を覆うことができる形状であってもよい。第二オプションセンサユニット１３については第一オプションセンサユニット１２と同様の構成とすることができる。

以上説明した本実施形態に係る車両用センサ取り付け構造によれば、共通センサユニット１１に対して取り外し可能にオプションセンサユニット１２、１３を取り付ける構造とすることで、オプションセンサユニット１２、１３の外部センサの交換が必要となったときにはオプションセンサユニット１２、１３ごと交換することで、全てのセンサが取り外し不能の一体的なユニットとなっている場合と比べてメンテナンスを容易にすることができる。

また、この車両用センサ取り付け構造によれば、共通センサユニット１１の左右それぞれに第一オプションセンサユニット１２及び第二オプションセンサユニット１３を取り付ける構造とすることで、第一オプションセンサユニット１２及び第二オプションセンサユニット１３のいずれの外部センサの交換が必要になってもユニットごと交換することで、メンテナンスを容易にすることができる。

更に、この車両用センサ取り付け構造によれば、共通フレーム体１１０及び第一オプションフレーム体１２０を採用することで、比較的軽量でありながら十分な剛性を確保することができる。

この車両用センサ取り付け構造では、様々な種類の自動運転キットを搭載するにあたり、共通センサユニット１１とオプションセンサユニット１２，１３を選択的に採用可能な構成とすることで、様々な型式の車両に対して設計自由度を高めてセンサ搭載の汎用性を持たせることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。本発明は、上述した実施形態を始めとして、当業者の知識に基づいて種々の変更、改良を施した様々な形態で実施することができる。

ここで、図６は、共通フレーム体１１０に対する他のオプションフレーム体の取り付けの例を示す図である。図６では、共通センサユニット１１に対して第三オプションセンサユニット１４及び第四オプションセンサユニット１５が取り付けられている。

第三オプションセンサユニット１４の第三オプションフレーム体１４０は、共通フレーム体１１０の車両前側に取り付けられている。第三オプションフレーム体１４０も、アングル部材からなる直方体の形状を成している。第三オプションフレーム体１４０は、一例として、車両前方から見て共通フレーム体１１０からはみ出さない幅となるように形成されている。

第三オプションフレーム体１４０の後面には、共通フレーム体１１０の前面ボルト孔１１２ａ～１１２ｄと対向する後面ボルト孔１４１ａ～１４１ｄが形成されている。第三オプションフレーム体１４０は、その後面ボルト孔１４１ａ～１４１ｄと共通フレーム体１１０の前面ボルト孔１１２ａ～１１２ｄとを貫通するように四本のボルトで連結されることで、共通フレーム体１１０に対して連結されている。第三オプションフレーム体１４０には、他の面にもボルト孔が形成されていてもよい。

第三オプションセンサユニット１４には、一例として、車両前方を向くように左前側ＬｉＤＡＲ４０が取り付けられている。ＬｉＤＡＲに代えてカメラその他の外部センサを採用してもよく、他の面に外部センサが取り付けられていてもよい。

第四オプションセンサユニット１５の第四オプションフレーム体１５０は、共通フレーム体１１０の車両上側に取り付けられている。第四オプションフレーム体１５０もアングル部材からなる直方体の形状を成している。

第四オプションフレーム体１５０は、車両左側（車幅方向）に共通フレーム体１１０から突出するようにオフセット配置されている。オフセット配置とは、共通センサユニット１１の左右何れかに突出するようにオプションセンサユニットが配置されることである。これにより、車両１のルーフ２の幅などが足りない場合であっても外部センサを車両１の外側に突出して設けることができる。

第四オプションフレーム体１５０の下面には、共通フレーム体１１０の上面ボルト孔１１３ａ～１１３ｄと対向する後面ボルト孔１５１ａ～１５１ｄが形成されている。第四オプションフレーム体１５０も四本のボルトにより共通フレーム体１１０に対して固定されている。

第四オプションフレーム体１５０には、一例として、車両前方を向くように左側ＬｉＤＡＲ５０が取り付けられている。ＬｉＤＡＲに代えてカメラその他の外部センサを採用してもよい。ＬｉＤＡＲに代えてカメラその他の外部センサを採用してもよく、他の面に外部センサが取り付けられていてもよい。

その他、共通センサユニット１１には、車両左側や車両後側にオプションセンサユニットが取り付けられていてもよい。車両後側のオプションセンサユニットは、共通センサユニット１１の左右にオフセット配置されてもよい。第三オプションセンサユニット１４及び第四オプションセンサユニット１５もカバー部材に覆われていてもよい。

以上説明した他の例の車両用センサ取り付け構造によれば、車両の幅などが足りずに共通センサユニット１１の左右にオプションセンサユニット１２，１３を追加できない場合であっても、共通センサユニット１１の車両上側から左右に突出するようにオプションセンサユニットをオフセット配置することで、車両の左右に対するセンサ追加を容易に実現することができる。

図７は、オプションセンサユニットの車両取り付けの他の例を示す図である。図７に示すように、車両１のルーフ２上においてルーフ前方センサ群１０の他に、オプションセンサユニット６０を追加で独立して設けてもよい。

オプションセンサユニット６０は、例えば左側オプションセンサユニット６１及び右側オプションセンサユニット６２を含んで構成されている。左側オプションセンサユニット６１及び右側オプションセンサユニット６２は、共通センサユニットではなく車両１のルーフ２に対して直接取り付けられている。これにより、車両１のルーフ２に対する外部センサの追加を汎用的に行うことができる。

図８は、共通センサユニット１１を有する車両の参考例を示す図である。図８に示す乗用車５のルーフ２では、共通センサユニット１１のみを採用している。すなわち、車種によってはオプションセンサユニットを採用しない選択肢も提供でき、設計自由度を高めることができる。

共通フレーム体１１０及び各種のオプションフレーム体は必ずしもアングル部材を用いた構造である必要はない。板状部材や棒状部材を用いた構造であってもよい。なお、第一オプションセンサユニット１２及び第二オプションセンサユニット１３は、共通センサユニット１１の他に、車両１のルーフ２に対して固定されてもよい。第四オプションフレーム体１５０は、車両前方に向かって突出するようにオフセット配置されてもよい。

１…車両、２…ルーフ、１０…ルーフ前方センサ群、１１…共通センサユニット、１２…第一オプションセンサユニット、１３…第二オプションセンサユニット、１４…第三オプションセンサユニット、１５…第四オプションセンサユニット、２０…カメラ、２１…ＬｉＤＡＲ、１１０…共通フレーム体、１２０…第一オプションフレーム体、１３０…カバー部材、１４０…第三オプションフレーム体、１５０…第四オプションフレーム体。

Claims (7)

1. 車両のルーフ上に前記車両の外部状況を検出するための複数種類の外部センサを取り付ける車両用センサ取り付け構造であって、
   前記車両のルーフに対して固定され、少なくとも一種類の前記外部センサが取り付けられた共通センサユニットと、
   前記共通センサユニットに対して車両左側、車両右側、車両上側、車両前側、車両後側のうち少なくとも二方向で取り付け可能であり、前記共通センサユニットに対して取り外し可能に取り付けられると共に少なくとも一種類の前記外部センサが取り付けられたオプションセンサユニットと、
   を備え、
   前記共通センサユニットは共通フレーム体を有し、前記共通フレーム体には、前記共通フレーム体の内側から前記外部センサが取り付けられている、車両用センサ取り付け構造。
2. 前記オプションセンサユニットには、前記共通センサユニットの車両左側に取り付けられた第一オプションセンサユニットと、前記共通センサユニットの車両右側に取り付けられた第二オプションセンサユニットとが含まれる、請求項１に記載の車両用センサ取り付け構造。
3. 前記オプションセンサユニットは、前記共通フレーム体と連結するオプションフレーム体を有している、請求項１又は２に記載の車両用センサ取り付け構造。
4. 前記オプションセンサユニットには、前記共通センサユニットの車両上側に対して取り付けられ、前記共通センサユニットの左右いずれかに突出するようにオフセット配置された第三オプションセンサユニットが含まれる、請求項１～３のうち何れか一項に記載の車両用センサ取り付け構造。
5. 前記共通センサユニットは、前記共通フレーム体の少なくとも一部を覆うカバー部材を有する、請求項１～４のうち何れか一項に記載の車両用センサ取り付け構造。
6. 車両のルーフ上に前記車両の外部状況を検出するための複数種類の外部センサを取り付ける車両用センサ取り付け構造であって、
   前記車両のルーフに対して固定され、少なくとも一種類の前記外部センサが取り付けられた共通センサユニットと、
   前記共通センサユニットに対して車両左側、車両右側、車両上側、車両前側、車両後側のうち少なくとも二方向で取り付け可能であり、前記共通センサユニットに対して取り外し可能に取り付けられると共に少なくとも一種類の前記外部センサが取り付けられたオプションセンサユニットと、
   を備え、
   前記オプションセンサユニットは、オプションフレーム体を有し、
   前記オプションフレーム体には、前記オプションフレーム体に取り付けられ、少なくとも前記外部センサの上方を覆うカバー部材が取り付けられている、車両用センサ取り付け構造。
7. 前記オプションフレーム体には、前記オプションフレーム体の内側から前記外部センサが取り付けられている、請求項６に記載の車両用センサ取り付け構造。

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