(57)【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。
【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62−29471 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６−255529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８−332973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１１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、ＳA ，ＳB 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ＳA ，ＳB は同じである。信号線２０Ａ，２０Ｂからは、突出ストロークＳA ，ＳB 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、２１，２２，２３は端子、２４は抵抗、２５はブラシ、２６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２４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、６Ａ，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１１Ａ，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。ＰＱ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ＳA は小となり、左側のインナーロッド１１Ｂの突出ストロークＳB は大となる。両者のストロークの差をＤとすれば、Ｄ＝ＳB −ＳA 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６Ａ，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、１３，１３Ａ，１３Ｂ，１４，１４Ａ，１４Ｂ…取付ブラケット、１３−１…ねじ穴、１５，１５Ａ，１５Ｂ…取付台、１６，１６Ａ，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
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003641932.tif 000008
【図８】
0003641932.tif 000009
【図９】
0003641932.tif 000010
【図１０】
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