JP6848831B2

JP6848831B2 - センサー搭載構造

Info

Publication number: JP6848831B2
Application number: JP2017228124A
Authority: JP
Inventors: 洋介安井
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2017-11-28
Filing date: 2017-11-28
Publication date: 2021-03-24
Anticipated expiration: 2037-11-28
Also published as: CN109835290A; US20190162845A1; US11313965B2; JP2019098774A

Description

本発明は、センサー搭載構造に関する。

センサー本体の検知面から超音波を送信し、検知対象物によって反射された超音波の反射波を受信することで、検知対象物との距離を検出するソナーセンサーが、バンパに取り付けられたソナーセンサー取付構造は、従来に提案されている（例えば、特許文献１参照）。このソナーセンサーでは、検知面を覆う樹脂製のカバー部が、バンパに形成された孔部に挿入され、そのカバー部の外表面がバンパの外表面とほぼ面一とされている。

国際公開第２０１２／１４４２７０号

ところで、センサーを車両に搭載した後、そのセンサーを傾けて光軸を調整する場合がある。そのため、センサーの検知面を挿入するバンパの孔部とセンサーとの間には、その検知面を傾けられるようにするための隙間（マージン）が設けられることがある。しかしながら、そのような隙間が設けられていると、車両の外部から、その隙間（車両の内部）が見えるため、車両の外観（見栄え）が損なわれてしまう。

そこで、本発明は、センサーの光軸調整を可能にするとともに、車両の外観が損なわれるのを抑制できるセンサー搭載構造を得ることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載のセンサー搭載構造は、車両の周辺情報を検知するとともに光軸を調整するために角度変更可能に構成された検知部を有するセンサーと、前記検知部を露出させるとともに前記検知部の角度変更に対応可能なように、前記検知部の外縁部との間に隙間が形成される大きさに開口した開口部を有する外装部材と、前記開口部から露出された前記検知部の外縁部に設けられ、前記検知部が角度変更しても前記検知部の外縁部と前記開口部の周縁部との間の前記隙間を外部から見えないように覆うことができるカバー部材と、を備えている。

請求項１に記載の発明によれば、外装部材に形成された開口部が、センサーにおける検知部の角度変更に対応可能に開口している。したがって、センサーにおける検知部の光軸調整が可能になる。また、その開口部から露出された検知部の外縁部に設けられたカバー部材により、検知部の外縁部と開口部の周縁部との間の隙間が外部から見えないように覆われる。したがって、検知部の外縁部と開口部の周縁部との間の隙間が外部から見える場合に比べて、車両の外観が損なわれるのが抑制される。

また、請求項２に記載のセンサー搭載構造は、請求項１に記載のセンサー搭載構造であって、前記センサーは、前記外装部材に取り付けられている。

ここで、例えばセンサーが車体に取り付けられている場合には、車体と外装部材との組付位置のばらつきにより、センサーの検知部と開口部との位置がずれて、その検知部が開口部から露出されないことによる検知不良が発生することがある。しかしながら、請求項２に記載の発明によれば、センサーが外装部材に取り付けられているため、車体と外装部材との組付位置のばらつきが、開口部に対する検知部の位置に影響を与えることがない。つまり、センサーの検知部が開口部から露出されないことによる検知不良の発生が抑制される。

また、請求項３に記載のセンサー搭載構造は、請求項１又は請求項２に記載のセンサー搭載構造であって、前記検知部は、前記開口部から突出されている。

請求項３に記載の発明によれば、センサーの検知部が開口部から突出されている。したがって、センサーの検知部が開口部から突出されていない場合に比べて、開口部の周辺部の形状を変更させることなく、広範囲な領域が検知される。

また、請求項４に記載のセンサー搭載構造は、請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のセンサー搭載構造であって、前記外装部材における前記開口部の周辺部は、前記開口部を中心として外部へ向かって凸となる湾曲面とされており、前記カバー部材が、前記開口部の周辺部に沿った湾曲面に形成されている。

請求項４に記載の発明によれば、カバー部材が、開口部の周辺部に沿った湾曲面に形成されている。したがって、カバー部材が、開口部の周辺部に沿った湾曲面に形成されていない場合に比べて、検知部の角度変更（光軸調整）をしても、互いに対向するカバー部材と開口部の周辺部との間の間隙の変動が抑制される。よって、その間隙から車両の内部へ異物が進入するのが抑制される。

また、請求項５に記載のセンサー搭載構造は、請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のセンサー搭載構造であって、前記外装部材が、フロントグリルである。

請求項５に記載の発明によれば、外装部材が、フロントグリルとされている。したがって、車両の前方側にある障害物等が精度良く検知される。

請求項１に係る発明によれば、センサーの光軸調整ができるとともに、車両の外観が損なわれるのを抑制することができる。

請求項２に係る発明によれば、センサーの検知部が開口部から露出されないことによる検知不良の発生を抑制することができる。

請求項３に係る発明によれば、開口部の周辺部の形状を変更させることなく、広範囲な領域を検知することができる。

請求項４に係る発明によれば、互いに対向するカバー部材と開口部の周辺部との間の間隙の変動を抑制することができ、その間隙から車両の内部へ異物が進入するのを抑制することができる。

請求項５に係る発明によれば、車両の前方側にある障害物等を精度良く検知することができる。

本実施形態に係るセンサー搭載構造を備えた車両を示す正面図である。本実施形態に係るセンサー搭載構造のセンサーとカバー部材とを示す斜視図である。本実施形態に係るセンサー搭載構造を示す側面図である。本実施形態に係るセンサー搭載構造の光軸調整後を示す側面図である。（Ａ）本実施形態に係るセンサー搭載構造の図３に対応する検知部を拡大して示す正面図である。（Ｂ）本実施形態に係るセンサー搭載構造の図４に対応する検知部を拡大して示す正面図である。本実施形態に係るセンサー搭載構造の変形例を示す一部拡大側面図である。別のセンサー搭載構造を示す側面図である。

以下、本発明に係る実施の形態について、図面を基に詳細に説明する。なお、説明の便宜上、各図において適宜示す矢印ＵＰを車両上方向、矢印ＦＲを車両前方向、矢印ＲＨを車両右方向とする。したがって、以下の説明で、特記することなく上下、前後、左右の方向を記載した場合は、車両上下方向の上下、車両前後方向の前後、車両左右方向（車幅方向）の左右を示すものとする。

図１に示されるように、車両１２の外装部材としてのフロントグリル１４の車幅方向中央下部には、例えば赤外線レーザー光を用いて車両１２の周辺情報を検知するセンサー２０が設けられている。詳細に説明すると、図２に示されるように、本実施形態に係るセンサー搭載構造１０を構成する運転支援用（自動運転用）のセンサー２０は、天壁２２、底壁２３、後壁２４、左側壁２６、右側壁２８を有する略直方体形状の筐体２１内にセンサー本体（図示省略）が収容されて構成されている。

センサー本体の前面は、筐体２１内から前方側へ露出しており、その前面は、平面視で前方側へ凸となる湾曲面形状に形成された（放射状に向けられた）検知用光学窓である検知部３０とされている。検知部３０は、センサー本体から車両１２の前方側へ出射された赤外線レーザー光を透過させるようになっており、その赤外線レーザー光が障害物（歩行者を含む）に当たって反射されると、その反射光を透過させ、センサー本体の受光素子（図示省略）に受光させるようになっている。

これにより、車両１２の前方側にある障害物等がセンサー２０によって検知されるようになっている。なお、センサー２０（センサー本体）は、車両１２に設けられた制御部（図示省略）に電気的に接続されており、赤外線レーザー光の出射は、制御部の制御によって行われる構成になっている。

また、フロントグリル１４は、バンパカバー１８（図１参照）を介して車体（例えばフロントバンパリインフォースメント５６等：図３、図４参照）に取り付けられている。そして、センサー２０は、図２に示されるように、ブラケット３２を介してフロントグリル１４の内面に取り付けられるようになっている。

ブラケット３２は、平面視で略「Ｕ」字状に形成された細長い平板状部材で構成されており、センサー２０の後壁２４と所定の間隙を空けて対向する後アーム３４と、後アーム３４の左端部から直角に前方側へ延在し、センサー２０の左側壁２６と所定の間隙を空けて対向する左アーム３６と、後アーム３４の右端部から直角に前方側へ延在し、センサー２０の右側壁２８と所定の間隙を空けて対向する右アーム３８と、を有している。

そして、左アーム３６と右アーム３８とにより、センサー２０の左側壁２６の後部と右側壁２８の後部とが、それぞれ軸支されるようになっている。すなわち、センサー２０は、その後部に設けられた左軸部２７及び右軸部２９を中心に、検知部３０側（前側）が上下方向へ回動可能となるように構成されている。なお、センサー２０は、図示しないストッパー手段により、その回動した位置で固定されるように構成されている。

また、左アーム３６の前端部（先端部）及び右アーム３８の前端部（先端部）には、それぞれ車幅方向外側へ延在するフランジ部３７及びフランジ部３９が一体に形成されている。各フランジ部３７、３９は、正面視で車幅方向が長手方向とされた略長方形状に形成されており、その中心には、円形の貫通孔３７Ａ、３９Ａが形成されている。

更に、図３〜図５に示されるように、フロントグリル１４の車幅方向中央下部には、センサー２０の検知部３０を露出（突出）させるとともに、その検知部３０の角度変更に対応可能に開口した開口部１６が形成されている。すなわち、この開口部１６は、図５（Ａ）に示される正面視で、検知部３０よりも一回り大きい（例えば上下各１０ｍｍ、左右各５ｍｍ大きい）略矩形状に形成されている。そして、開口部１６の左右両側におけるフロントグリル１４の内面には、ネジ穴部（図示省略）が形成されている。

したがって、センサー２０は、ブラケット３２（左アーム３６、右アーム３８）の前端部にそれぞれ形成されているフランジ部３７、３９の前面をフロントグリル１４の内面に当接させて、その貫通孔３７Ａ、３９Ａをネジ穴部と連通させ、車両後方側から締結具としてのネジ（図示省略）を各貫通孔３７Ａ、３９Ａに挿通してネジ穴部に螺合することにより、そのフロントグリル１４の内面に取り付けられる構成になっている。

そして、その際、センサー２０の検知部３０が、開口部１６（フロントグリル１４の外面）から車両前方側へ所定長さ（例えば１５ｍｍ程度）突出（露出）する構成になっている。また、開口部１６の周縁部１６Ａと、その周縁部１６Ａと対向するセンサー２０の筐体２１における外周部２１Ａとの間に、光軸調整用（組付時のばらつき吸収用）の隙間Ｓが形成される構成になっている。

なお、その隙間Ｓは、正面視（検知部３０に対する正面視）で、検知部３０の外縁部３０Ａ（筐体２１の外周部２１Ａにおける後述するカバー部材４０が配置される部分を含み、そこから前方側の部分）と開口部１６の周縁部１６Ａとの間の隙間と捉えることもできる。

また、開口部１６から突出されたセンサー２０（筐体２１）の外周部２１Ａ（検知部３０の外縁部３０Ａ）には、開口部１６の周縁部１６Ａとの間の隙間Ｓを外部から見えないように覆う樹脂製のカバー部材４０が取り付けられている。図２に示されるように、カバー部材４０は、上枠４２、下枠４４、左枠４６、右枠４８を有する矩形状の枠体であり、その中央における開口部４０Ａは、センサー２０の検知部３０をほぼ隙間無く挿通させることができる大きさに形成されている。

なお、カバー部材４０を成形する樹脂材としては、ポリプロピレンやアクリロニトリル・ブタジエン・スチレン等が挙げられる。また、車幅方向から見た側面視で、上枠４２は、車両前方下側へ下り傾斜した傾斜面４２Ａを有し、下枠４４は、車両前方上側へ上り傾斜した傾斜面４４Ａを有している（図３、図４も参照）。そして、平面視（底面視）で、左枠４６及び右枠４８は、それぞれ車両前方内側へ傾斜した傾斜面４６Ａ及び傾斜面４８Ａを有している。

更に、カバー部材４０の各コーナー部における内面には、車両後方側へ向かって突出する爪部５０が一体に形成されている。各爪部５０は、それぞれカバー部材４０の各コーナー部における内面から一体に延在し、車幅方向外側へ弾性変形可能な平板状の本体部５２と、本体部５２の先端（後端）に一体に形成され、車幅方向内側へ突出する略直角三角柱形状の係止部５４と、を有している。

一方、開口部１６から突出したセンサー２０（筐体２１）の外周部２１Ａの一部である、天壁２２と左側壁２６との境界部（角部）、天壁２２と右側壁２８との境界部（角部）、底壁２３と左側壁２６との境界部（角部）及び底壁２３と右側壁２８との境界部（角部）の所定位置（フロントグリル１４の外面に近い側）には、それぞれ爪部５０の係止部５４が係止（嵌合）可能な凹部２５が形成されている。

したがって、カバー部材４０は、開口部１６から突出したセンサー２０（筐体２１）に対し、フロントグリル１４の車両前方側から嵌められるようになっている。すなわち、カバー部材４０の開口部４０Ａに、センサー２０を検知部３０側から相対的に挿通させるとともに、各爪部５０の係止部５４を各凹部２５に係止することにより、センサー２０の前部側（検知部３０側）における外周部２１Ａにカバー部材４０が取り付けられるようになっている。

なお、カバー部材４０の上枠４２及び下枠４４の幅は、図４、図５（Ｂ）に示されるように、検知部３０（カバー部材４０）を上下方向に回動させても、センサー２０（筐体２１）の外周部２１Ａ（検知部３０の外縁部３０Ａ）と、開口部１６の周縁部１６Ａとの間の隙間Ｓを覆うことができるような所定の幅（例えば１０ｍｍ〜１５ｍｍ程度）に、それぞれ形成されている。

また、カバー部材４０の左枠４６及び右枠４８の幅は、検知部３０（カバー部材４０）が車両前後方向を軸方向として回動されても、センサー２０（筐体２１）の外周部２１Ａ（検知部３０の外縁部３０Ａ）と、開口部１６の周縁部１６Ａとの間の隙間Ｓを覆うことができるような所定の幅（例えば５ｍｍ〜１０ｍｍ程度）に、それぞれ形成されている。

また、図３、図４に示されるように、フロントグリル１４の車両後方側には、車幅方向に延在するフロントバンパリインフォースメント５６が配置されており、そのフロントバンパリインフォースメント５６は、クラッシュボックス５８を介して左右一対のフロントサイドメンバ６０に支持されている。また、フロントバンパリインフォースメント５６の車両後方側には、ラジエータ６２とコンデンサ６４とが配置されている。

以上のような構成とされた本実施形態に係るセンサー搭載構造１０において、次にその作用について説明する。

上記したように、センサー２０は、車両後方側からフロントグリル１４の開口部１６に検知部３０を挿入し、ブラケット３２（左アーム３６、右アーム３８）の各フランジ部３７、３９をフロントグリル１４の内面にネジで締結することにより、そのフロントグリル１４に取り付けられている。したがって、センサー２０の検知部３０が開口部１６から露出（突出）されないことによる検知不良の発生を抑制又は防止することができる。

すなわち、例えばセンサー２０が、車体としてのフロントバンパリインフォースメント５６に取り付けられている場合には、フロントバンパリインフォースメント５６とフロントグリル１４との組付位置のばらつきにより、センサー２０の検知部３０と開口部１６との位置がずれて、その検知部３０が開口部１６から露出（突出）されないことがある。この場合、センサー２０において、検知部３０が検知すべき領域を確保できないため、検知不良が発生することになる。

しかしながら、本実施形態に係るセンサー搭載構造１０によれば、センサー２０がフロントグリル１４に取り付けられているため、フロントバンパリインフォースメント５６とフロントグリル１４との組付位置のばらつきが、開口部１６に対する検知部３０の位置に影響を与えることがない。つまり、センサー２０の検知部３０は、必ず開口部１６から露出（突出）される。

また、開口部１６から突出したセンサー２０（筐体２１）の外周部２１Ａ（検知部３０の外縁部３０Ａ）には、カバー部材４０が一体的に設けられている。すなわち、フロントグリル１４の車両前方側から、カバー部材４０をセンサー２０に近づけ、爪部５０の係止部５４をセンサー２０の左側壁２６及び右側壁２８に沿わせつつ（爪部５０の本体部５２を車幅方向外側へ弾性変形させつつ）、その開口部４０Ａに検知部３０を相対的に挿通させる。そして、爪部５０の本体部５２の復元力により、爪部５０の係止部５４を凹部２５に係止（嵌合）させる。

これにより、図３、図５（Ａ）に示されるように、センサー２０の外周部２１Ａ（検知部３０の外縁部３０Ａ）にカバー部材４０（上枠４２、下枠４４、左枠４６、右枠４８）が配置される。つまり、センサー２０の外周部２１Ａと開口部１６の周縁部１６Ａとの間の隙間Ｓ（車両１２の内部）が外部から見えないように、カバー部材４０に覆われる。したがって、センサー２０の外周部２１Ａと開口部１６の周縁部１６Ａとの間の隙間Ｓが外部から見える場合に比べて、車両１２の外観（見栄え）が損なわれるのを抑制又は防止することができる。

更に、フロントグリル１４に形成された開口部１６は、センサー２０の左軸部２７及び右軸部２９を中心とした検知部３０の角度変更（回動）に対応できる大きさに開口している。つまり、この開口部１６は、検知部３０よりも一回り大きく形成されている。したがって、センサー２０における検知部３０の光軸調整を行うことができる。

また、その検知部３０の光軸調整を行っても、その検知部３０に追従するカバー部材４０の上枠４２と下枠４４、及び左枠４６と右枠４８は、それぞれ所定の幅に形成されているため、図４、図５（Ｂ）に示されるように、センサー２０の外周部２１Ａ（検知部３０の外縁部３０Ａ）と開口部１６の周縁部１６Ａとの間の隙間Ｓが外部から見えないように、カバー部材４０によって覆われる。したがって、検知部３０の光軸調整（角度変更）を行った場合でも、車両１２の外観（見栄え）が損なわれるのを抑制又は防止することができる。

また、センサー２０の検知部３０は、フロントグリル１４の開口部１６から所定長さ突出されている。したがって、検知部３０が開口部１６から突出されていない場合、例えば検知部３０が開口部１６（フロントグリル１４の内面）よりも車両後方側に配置されている場合に比べて、フロントグリル１４における開口部１６の周辺部１５の形状を変更させることなく、広範囲な領域（例えば平面視で１２０度以上の広角な範囲）を検知することができる。

すなわち、センサー２０の検知部３０が、開口部１６（フロントグリル１４の内面）よりも車両後方側に配置されていると、その検知部３０の検知性能（検知部３０が検知すべき領域）を確保するためには、開口部１６の周辺部１５に車体後方内側に向かう傾斜面（図示省略）を形成する必要性が出てくる。しかしながら、開口部１６の周辺部１５に傾斜面を形成すると、本来のフロントグリル１４としての機能が損なわれる。つまり、ラジエータ６２へ送る冷却風が傾斜面によって遮られて低減される。

これに対し、本実施形態に係るセンサー搭載構造１０によれば、検知部３０が開口部１６から所定長さ突出しているため、開口部１６の周辺部１５に傾斜面を形成する必要がなく、本来のフロントグリル１４としての機能が損なわれることがない。すなわち、ラジエータ６２へ送る冷却風が低減されずに、検知部３０により広範囲な領域が検知される。

また、カバー部材４０が、傾斜面４２Ａ、４４Ａ、４６Ａ、４８Ａを有する形状とされ、開口部１６の周辺部１５が上下方向に沿った平板状に形成されていると、図３、図４に示されるように、光軸調整のために、例えばセンサー２０の検知部３０側を上方側へ回動させたときには、互いに対向する上枠４２と開口部１６の周辺部１５との間隙Ｄ２は、回動前の間隙Ｄ１よりも小さくなるが、互いに対向する下枠４４と開口部１６の周辺部１５との間隙Ｄ３は、回動前の間隙Ｄ１よりも大きくなる。このように、間隙Ｄ３が大きくなると、そこから異物等が車両１２の内部へ進入し易くなる。

したがって、図６に示されるように、フロントグリル１４における開口部１６の少なくとも上下両側の周辺部１５を、車幅方向から見た側面視で、開口部１６を中心として外部（前方側）へ向かって凸となる湾曲面１５Ａに形成し、かつカバー部材４０の少なくとも上枠４２、下枠４４に、その開口部１６の周辺部１５（湾曲面１５Ａ）に沿った湾曲面４２Ｂ、４４Ｂを形成するようにしてもよい。

これによれば、光軸調整のために、センサー２０の検知部３０側を上方側又は下方側へ回動させても、互いに対向する上枠４２と開口部１６の周辺部１５（湾曲面１５Ａ）との間隙Ｄ２や下枠４４と開口部１６の周辺部１５（湾曲面１５Ａ）との間隙Ｄ３が、回動前の間隙Ｄ１とほぼ同一になるため（間隙Ｄ２、Ｄ３の変動が抑制されるため）、車両１２の外観（見栄え）が損なわれるのを更に抑制又は防止することができるとともに、例えば間隙Ｄ３から車両１２の内部へ異物等が進入するのを抑制することができる。

以上のような構成により、センサー２０がフロントグリル１４の車幅方向中央下部に設けられるようになっており、例えば運転者が運転しない自動運転モードのときには、制御部の制御により、そのセンサー２０から車両１２の前方側へ赤外線レーザー光が照射される。そして、その赤外線レーザー光が障害物（歩行者を含む）に当たって反射されると、その反射光が検知部３０（受光素子）によって受光される。これにより、車両１２の前方側に配置されている障害物（歩行者を含む）等が精度良く検知される。

なお、図７に示されるように、カバー部材４０をセンサー２０の筐体２１と一体に形成してもよい。この場合には、センサー２０の筐体２１に凹部２５を形成しなくて済み、部品点数も削減できるが、カバー部材４０が、フロントグリル１４の内面側に配置される。したがって、センサー２０の外周部２１Ａと開口部１６の周縁部１６Ａとの間の隙間Ｓが、上記実施形態と同様に外部からは見えないが、この態様では、上記実施形態に比べて、車両１２の外観（見栄え）が損なわれる。

以上、本実施形態に係るセンサー搭載構造１０について、図面を基に説明したが、本実施形態に係るセンサー搭載構造１０は、図示のものに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、適宜設計変更可能なものである。例えば、センサー本体から照射される検知光は、赤外線レーザー光に限定されるものではない。

また、本実施形態に係るセンサー搭載構造１０では、センサー２０の筐体２１がブラケット３２に軸支されることにより、その検知部３０の光軸が調整可能に構成されているが、これに限定されるものではない。例えば、センサー２０の筐体２１がブラケット３２に固定され、センサー本体が筐体２１に軸支されることにより、その検知部３０の光軸が調整可能に構成されていてもよい。

１０センサー搭載構造
１２車両
１４フロントグリル（外装部材）
１５周辺部
１６開口部
１６Ａ周縁部
２０センサー
３０検知部
３０Ａ外縁部
４０カバー部材
Ｓ隙間

Claims

車両の周辺情報を検知するとともに光軸を調整するために角度変更可能に構成された検知部を有するセンサーと、
前記検知部を露出させるとともに前記検知部の角度変更に対応可能なように、前記検知部の外縁部との間に隙間が形成される大きさに開口した開口部を有する外装部材と、
前記開口部から露出された前記検知部の外縁部に設けられ、前記検知部が角度変更しても前記検知部の外縁部と前記開口部の周縁部との間の前記隙間を外部から見えないように覆うことができるカバー部材と、
を備えたセンサー搭載構造。
前記センサーは、前記外装部材に取り付けられている請求項１に記載のセンサー搭載構造。
前記検知部は、前記開口部から突出されている請求項１又は請求項２に記載のセンサー搭載構造。
前記外装部材における前記開口部の周辺部は、前記開口部を中心として外部へ向かって凸となる湾曲面とされており、
前記カバー部材が、前記開口部の周辺部に沿った湾曲面に形成されている請求項１〜請求項３の何れか１項に記載のセンサー搭載構造。
前記外装部材が、フロントグリルである請求項１〜請求項４の何れか１項に記載のセンサー搭載構造。