JPH11278319A

JPH11278319A - 連結車両相対角度検出装置および方法

Info

Publication number: JPH11278319A
Application number: JP10061398A
Authority: JP
Inventors: Tokuji Takahashi; 篤司高橋
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 1998-03-26
Filing date: 1998-03-26
Publication date: 1999-10-12
Anticipated expiration: 2018-03-26
Also published as: JP3641932B2

Abstract

(57)【要約】【課題】トラクタとトレーラとの成す角度、即ち、連
結車両相対角度を検出する装置としては、従来、連結部
であるカプラの周辺に設けられるものが殆どであった
が、それらは構造が複雑でコストが高かったり、あるい
は連結車両がピッチングやローリングした場合、その影
響を受けるものであった。【解決手段】トラクタ１の後部に一定距離を隔てて距
離測定手段６Ａ，６Ｂを設け、トレーラ２との間の距離
を測定する。測定により得た２つの距離の差と、前記一
定距離を基に、簡単な幾何学の知識と３角関数の演算に
より、連結車両相対角度θを求める。構成は極めて簡単
であるし、コストは安い。連結車両がローリングやピッ
チングを起こした場合、２つの距離測定手段により測定
される距離は共に同じ値だけ変化するので、差をとる段
階で相殺され、演算により求められる連結車両相対角度
に影響が出ることはない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主車両と従車両と
が連結された連結車両において、連結された車両同士の
角度を検出するための連結車両相対角度検出装置および
方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】車両には、主車両（牽引車両、以下「ト
ラクタ」と言う）と、それに連結された従車両（被牽引
車両、以下「トレーラ」と言う）とより成る連結車両が
ある。図９は、そのような従来の連結車両を示す図であ
る。図９において、１はトラクタ、２はトレーラ、３は
カプラ、４，５は車輪である。トレーラ２は、その前部
の下面に取り付けられたキングピン（図示せず）を、ト
ラクタ１のカプラ３に連結することにより、トラクタ１
に連結される。

【０００３】このような連結車両が旋回する場合は、ま
ず先頭のトラクタ１が旋回し、それに引っ張られる形で
次にトレーラ２が旋回するが、そのとき、トラクタ１と
トレーラ２の向きはずれる。そのずれた角度が、連結車
両相対角度である。図１０は、連結車両相対角度を示す
図である。符号は図９のものに対応し、３０はトラクタ
中心線、３１はトレーラ中心線、θは連結車両相対角度
である。トラクタ中心線３０はトラクタ１の向いている
方向を示し、トレーラ中心線３１はトレーラ２の向いて
いる方向を示しているから、連結車両相対角度θは、そ
れらが成す角度として求められる。

【０００４】連結車両では、走行中にジャックナイフ現
象とかトレーラスウィング等が起きないようにすること
が必要であるが、それらを防止し操縦安定性を高めるた
め、舵角制御，制動力制御についての研究が種々なされ
ている。このような制御をする場合、連結車両の姿勢が
今どのようになっているかを正確に把握することが重要
である。連結車両相対角度は、連結車両の姿勢を把握す
る上で重要な要素である。

【０００５】そのため、連結車両相対角度を検出するた
めの提案が幾つかなされている。例えば、特開昭62−29
471 号公報では、カプラの部分に歯車とラックとの歯車
機構を設けると共に油圧機構を設けて検出する技術が提
案されている。特開平６−87462 号公報，特開平６−25
5529号公報では、カプラ部分にターンテーブルとレバー
を設けると共に油圧機構を設けて検出する技術が提案さ
れている。また、特開平８−332973号公報では、トレー
ラの下面に円弧状に磁気スケールを設け、カプラの側面
に磁気センサを設け、磁気センサが磁気スケールに沿っ
てどの位回動したかにより検出する技術が提案されてい
る。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た特開昭62−29471 号公報，特開平６−87462 号公報，
特開平６−255529号公報のものは、構造が複雑で部品が
多く、コストが高いという問題点があり、特開平８−33
2973号公報のものは、連結車両がピッチングやローリン
グした場合、その影響を受け易いという問題点があっ
た。本発明は、以上のような問題点を解決することを課
題とするものであり、構造が簡単でコストが安く、しか
もピッチングやローリングの影響を受けない連結車両相
対角度検出装置および方法を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の連結車両相対角度検出装置では、連結車両
を構成するトラクタに後方へ向かって平行に一定距離を
隔てて設置され、該トラクタに連結されたトレーラとの
間の距離を測定する第１の距離測定手段および第２の距
離測定手段と、該第１の距離測定手段と該第２の距離測
定手段のそれぞれで計測された距離と前記一定距離を基
にして連結車両相対角度を演算する演算手段とを具える
こととした。

【０００８】また、本発明の連結車両相対角度検出方法
では、連結車両を構成するトラクタに後方へ向かって平
行に一定距離を隔てて設置された第１の距離測定手段お
よび第２の距離測定手段により、該トラクタに連結され
たトレーラとの間の距離を測定し、前記第１の距離測定
手段および第２の距離測定手段により測定された距離と
前記一定距離とを基に、連結車両相対角度を演算により
求めることとした。

【０００９】（解決する動作の概要）一定距離隔てて平
行に設置された距離測定手段により、トラクタとトレー
ラとの間の距離を測定し、測定により得た２つの距離の
差と前記一定距離を基に、３角関数の演算により連結車
両相対角度を求める。トラクタとトレーラとがローリン
グやピッチングを起こした場合、前記の距離測定手段に
より測定される距離は共に同じ値だけ変化するので、差
をとる段階で相殺され、演算により求められる連結車両
相対角度に影響が出ることはない。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて詳細に説明する。図１は、本発明が施された連
結車両を示す図である。符号は図９のものに対応し、６
は直動型変位センサ、７は演算手段である。直動型変位
センサ６は、距離測定手段の一種であり、トラクタ１側
に設置され、その接触用の先端が、トラクタ１に対向し
ているトレーラ２の壁面に接触するようにされている。
演算手段７は、例えば、コンピュータ的に構成されたコ
ントローラ等である。直動型変位センサ６で検出された
距離の信号は、演算手段７に送られ、ここで連結車両相
対角度を求めるための演算が行われる。なお、この実施
形態では、トラクタ１とトレーラ２との距離を測定する
手段として、トレーラ２に機械的に接触して距離を測定
する直動型変位センサを使用したものを示しているが、
他の種類の距離測定手段を用いてもよい。

【００１１】図３は、直動型変位センサ６の分解図であ
る。符号は図１のものに対応し、１０は直動型変位セン
サ本体部、１１はインナーロッド、１２は接触ボール、
１３，１４は取付ブラケット、１５は取付台、１６は支
持台、１７は接触ボールユニット、１８−１，１８−２
はねじ穴、１９はねじ、２０は配線である。支持台１６
の上に取付台１５が固定され、取付台１５の上に直動型
変位センサ本体部１０が、取付ブラケット１３，１４お
よびねじ１９によって取り付けられる。ねじ１９は、ね
じ穴１８−１，１８−２にねじ込まれる。

【００１２】インナーロッド１１は、直動型変位センサ
本体部１０に対し、矢印方向に直線的に出没自在とされ
ており、その先端には接触ボール１２を含む接触ボール
ユニット１７が設けられている。接触ボール１２は、ト
レーラ２の壁面に常に接触させられ、インナーロッド１
１の変位を検出することにより、トレーラ２との間の距
離が検出される。直動型変位センサ本体部１０は、後で
図４で述べるように、基本的にはボテンショメータの構
造をしており、そのために配線２０が施されている。イ
ンナーロッド１１の変位の信号は配線２０から得られる
が、その信号を基に連結車両相対角度を計算する。

【００１３】図２は、直動型変位センサ６の側面図およ
び平面図である。符号は図１，図３のものに対応してい
る。図２（イ）は、直動型変位センサ６を側方から見た
図である。支持台１６はトラクタ１の後方であって、ト
レーラ２の壁面に対向する部分に取り付けられる。そし
て、接触ボール１２は、常にトレーラ２の壁面に押圧接
触させられている。インナーロッド１１は、トレーラ２
に押されると直動型変位センサ本体部１０の中に引っ込
み、トレーラ２が遠くへ離れると突出して来る。

【００１４】図２（ロ）は、直動型変位センサを上から
見た図である。直動型変位センサは平行して２個設けて
使用するので、２個示している。両者を区別するため、
各符号にはＡ，Ｂの添字を付している。直動型変位セン
サ６Ａ，６Ｂは、トラクタ１の後方へ向かって平行して
設けられる。Ｌは両者のインナーロッド１１Ａ，１１Ｂ
間の距離、即ち、インナーロッド間距離、Ｓ_A，Ｓ_Bは
インナーロッド１１Ａ，１１Ｂの突出ストロークであ
る。連結車両が直進している場合は、図示するように、
接触ボール１２Ａ，１２Ｂが接触しているトレーラ２の
壁面は、インナーロッド１１Ａ，１１Ｂに対して直角で
あり、両者の突出ストロークＳ_A，Ｓ_Bは同じである。
信号線２０Ａ，２０Ｂからは、突出ストロークＳ_A，Ｓ
_Bの検出信号が取り出される。

【００１５】図４は、直動型変位センサ本体部１０の原
理構造を示す図である。符号は図３のものに対応し、２
１，２２，２３は端子、２４は抵抗、２５はブラシ、２
６はばねである。ばね２６は、インナーロッド１１を突
出方向に弾発しているばねであり、インナーロッド１１
がトレーラの壁面に押されると圧縮される。端子２１，
２２を介して抵抗２４の両端には電圧が印加され、イン
ナーロッド１１に取り付けられたブラシ２５は、抵抗２
４の上を摺動する。抵抗２４とブラシ２５は一種のポテ
ンショメータを形成しており、端子２３からは、インナ
ーロッド１１の変位に応じた電圧信号が得られる。

【００１６】図５は、本発明の直動型変位センサの動作
状況を示す図である。符号は図１０のものに対応し、６
Ａ，６Ｂは、それぞれ平行に設けられた直動型変位セン
サである。図示するように、トラクタ１がトレーラ２に
対して右へ旋回すると、右側の直動型変位センサ６Ａの
インナーロッドは押されて引っ込み、左側の直動型変位
センサ６Ｂのインナーロッドは突出する。即ち、インナ
ーロッドの突出ストロークに差が出て来る。この差によ
り、連結車両相対角度θを検出するわけであるが、その
原理を図６によって説明する。

【００１７】図６は、本発明での連結車両相対角度θの
検出原理を説明する図である。図６（イ）は直動型変位
センサの部分の図である。Ｐ，Ｒはインナーロッド１１
Ａ，１１Ｂとトレーラ２の壁面との接触点、Ｑは点Ｐよ
りインナーロッド１１Ｂに下ろした垂線の足である。Ｐ
Ｑ間の距離は、図２（ロ）のインナーロッド間距離Ｌと
等しい。トラクタ１が右に旋回した場合、右側のインナ
ーロッド１１Ａの突出ストロークＳ_Aは小となり、左側
のインナーロッド１１Ｂの突出ストロークＳ_Bは大とな
る。両者のストロークの差をＤとすれば、Ｄ＝Ｓ_B−Ｓ
_Aである。

【００１８】図６（ロ）は、三角形ＰＱＲを取り出して
描いたものである。図５において、３角形に関する初歩
的な幾何学による考察を加えれば直ちに明らかなよう
に、連結車両相対角度θは図６（ロ）の角Ｐに等しい。
三角形ＰＱＲは、角Ｑが直角である直角３角形であるか
ら、連結車両相対角度θ（＝角Ｐ）は次式で求められる。ｔａｎθ＝Ｄ／Ｌインナーロッド間距離Ｌは、直動型変位センサ６が設置
された段階で分かっている値であり、ストローク差Ｄは
直動型変位センサ６Ａ，６Ｂからの検出信号により求め
られる。従って、θは上式で求まる。

【００１９】図７は、本発明が施された連結車両のロー
リング時を示す図である。符号は図５のものに対応し、
点線の２−１，２−２は、ローリングしている場合のト
レーラである。図７（イ）はトレーラ２が左へローリン
グしている場合を表し、図７（ロ）は右へローリングし
ている場合を表している。ローリングした場合、直動型
変位センサ６Ａ，６Ｂの先端の接触ボールは、ロール方
向に滑るだけで、突出ストロークに差は生じない。即
ち、本発明の連結車両相対角度検出装置は、ローリング
しても影響を受けることがない。

【００２０】図８は、本発明が施された連結車両のピッ
チング時を示す図である。図示するように、トラクタ１
の上部，トレーラ２の上部が接近するようなピッチング
を起こした場合、直動型変位センサ６Ａ，６Ｂは、トレ
ーラ２の壁面に同じ程度に押されて圧縮する。これとは
逆に、トラクタ１の上部，トレーラ２の上部が離れるよ
うなピッチングを起こした場合、直動型変位センサ６
Ａ，６Ｂは、同じ程度に伸長する。

【００２１】即ち、ピッチング時には、共に同じように
圧縮または伸長するので、ストローク差は生じない。従
って、本発明の連結車両相対角度検出装置は、ピッチン
グしても影響を受けることがない。なお、前記した実施
形態では、トラクタとトレーラとの距離を測定する手段
として、機械的にトレーラに接触して測定する直動型変
位センサを用いたが、それとは異なる種類の距離測定手
段（例えば、レーザーを利用した距離測定手段）を用い
ることも出来る。

【００２２】

【発明の効果】以上述べた如く、本発明の連結車両相対
角度検出装置および方法では、一定距離隔てて平行に設
置された距離測定手段により、トラクタとトレーラとの
間の距離を測定し、測定により得た２つの距離の差と前
記一定距離を基に、３角関数の演算により連結車両相対
角度を求めるようにしている。そのため、トラクタとト
レーラとがローリングやピッチングを起こした場合、前
記の距離測定手段により測定される距離は共に同じ値だ
け変化するので、差をとる段階で相殺され、演算により
求められる連結車両相対角度に影響が出ることはない。
また、トラクタとトレーラとの距離を測定する手段は、
歯車機構等を利用するものに比べてコストが安い。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が施された連結車両を示す図

【図２】直動型変位センサの側面図および平面図

【図３】直動型変位センサの分解図

【図４】直動型変位センサ本体部の原理構造を示す図

【図５】本発明の直動型変位センサの動作状況を示す
図

【図６】本発明での連結車両相対角度の検出原理を説
明する図

【図７】本発明が施された連結車両のローリング時を
示す図

【図８】本発明が施された連結車両のピッチング時を
示す図

【図９】従来の連結車両を示す図

【図１０】連結車両相対角度を示す図

【符号の説明】

１…トラクタ、２，２−１，２−２…トレーラ、３…カ
プラ、４，５…車輪、６，６Ａ，６Ｂ…直動型変位セン
サ、７…演算手段、１０，１０Ａ，１０Ｂ…直動型変位
センサ本体部、１１，１１Ａ，１１Ｂ…インナーロッ
ド、１２，１２Ａ，１２Ｂ…接触ボール、１３，１３
Ａ，１３Ｂ，１４，１４Ａ，１４Ｂ…取付ブラケット、
１３−１…ねじ穴、１５，１５Ａ，１５Ｂ…取付台、１
６，１６Ａ，１６Ｂ…支持台、１７…接触ボールユニッ
ト、１８−１，１８−２…ねじ穴、１９…ねじ、２０，
２０Ａ，２０Ｂ…配線、２１，２２，２３…端子、２４
…抵抗、２５…ブラシ、２６…ばね、３０…トラクタ中
心線、３１…トレーラ中心線、Ｌ…インナーロッド間距
離、Ｄ…ストローク差、θ…連結車両相対角度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】連結車両を構成するトラクタに後方へ向
かって平行に一定距離を隔てて設置され、該トラクタに
連結されたトレーラとの間の距離を測定する第１の距離
測定手段および第２の距離測定手段と、該第１の距離測定手段と該第２の距離測定手段のそれぞ
れで計測された距離と前記一定距離を基にして連結車両
相対角度を演算する演算手段とを具えたことを特徴とす
る連結車両相対角度検出装置。
【請求項２】連結車両を構成するトラクタに後方へ向
かって平行に一定距離を隔てて設置された第１の距離測
定手段および第２の距離測定手段により、該トラクタに
連結されたトレーラとの間の距離を測定し、前記第１の距離測定手段および前記第２の距離測定手段
により測定された距離と前記一定距離とを基に、連結車
両相対角度を演算により求めることを特徴とする連結車
両相対角度検出方法。