(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプラにより連結されるトラクタとトレーラのいずれか一方に、回転軸が前記カプラの回転軸と一致するよう設置された回転角検出器と、
該回転角検出器の両側部に側面方向に回動自在となるよう一端がそれぞれ取り付けられ、他端が摺動取付具の貫通孔内に該貫通孔の軸方向に摺動自在であると共に該貫通孔の周方向にも回動自在となるよう挿通されることにより、ローリングやピッチングが起こっても回転角の検出に影響を及ぼさず且つ故障やメンテナンスの必要性が少ないようにしたアームと、
前記摺動取付具が両側部に側面方向に回動自在となるよう取り付けられ、トラクタとトレーラのうち前記回転角検出器が設置されていない方に設置された取付台と
を具えたことを特徴とする連結車両相対角度検出装置。
【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１０は、そのような従来の連結車両を示す図である。図１０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１１は、連結車両相対角度を示す図である。符号は図１のものに対応し、５０はトラクタ中心線、５１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５０はトラクタ１の向いている方向を示し、トレーラ中心線５１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、カプラにより連結されるトラクタとトレーラのいずれか一方に、回転軸が前記カプラの回転軸と一致するよう設置された回転角検出器と、該回転角検出器の両側部に側面方向に回動自在となるよう一端がそれぞれ取り付けられ、他端が摺動取付具の貫通孔内に該貫通孔の軸方向に摺動自在であると共に該貫通孔の周方向にも回動自在となるよう挿通されることにより、ローリングやピッチングが起こっても回転角の検出に影響を及ぼさず且つ故障やメンテナンスの必要性が少ないようにしたアームと、前記摺動取付具が両側部に側面方向に回動自在となるよう取り付けられ、トラクタとトレーラのうち前記回転角検出器が設置されていない方に設置された取付台とを具えることとした。
【０００８】
（解決する動作の概要）
回転角に応じて検出信号を生ずる回転角検出器を、連結車両を構成するトラクタとトレーラのいずれか一方に設置する。そして、回転角検出器の両側にはそれぞれアームの一端を取り付け、アームの他端は、トラクタとトレーラのうち回転角検出器を設置しなかった方に設置した取付台と接続する。
トラクタがトレーラに対して旋回すると、アームが回転角検出器を同じ角度だけ回動させるので、回転角検出器によりトラクタとトレーラとの相対的角度が検出される。
アームと取付台との接続部を摺動自在にしておけば、走行中にローリングやピッチングが起こっても、回転角検出器は回転される方向には変位されないので、回転角の検出は、それらによって影響されない。
【０００９】
【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。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態が施された連結車両を示す図である。符号は図１０のものに対応し、６は相対角度検出装置、７は演算手段、１０は回転角検出器である。相対角度検出装置６は、回転角検出器１０を主要部とする装置であり、トラクタ１とトレーラ２とにわたって設置される。回転角検出器１０としては、公知のもの（例、ポテンショメータ形式のもの）を適宜使用することが出来る。
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。回転角検出器１０で検出された信号は、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。
【００１０】
図３は、相対角度検出装置６の分解図である。符号は図１のものに対応し、８は取付台、１１Ｂはアーム、１２Ｂは摺動取付具、１３は配線、１４は円筒部、１５は固定台、１６はねじ穴、１７は取付軸、１８は貫通孔、１９は薄肉部、２０は摺動棒部、２１は軸受、２２Ｂはねじ、２３はねじ穴、２４は貫通孔、２５は取付穴、２６，２７は軸受、２８はねじ、２９は取付孔、３０はねじ穴、３１はねじである。
回転角検出器１０には、検出信号発生用の配線が設けられている。
【００１１】
回転角検出器１０の一方の側部にはアーム１１Ｂの一端が取り付けられる。取り付けは、アーム１１Ｂの貫通孔１８に軸受２１を装着し、その中にねじ２２Ｂを挿通し、回転角検出器１０のねじ穴１６にねじ込むことにより行われる。このように取り付けられるので、アーム１１Ｂは、軸受２１を中心にして回転角検出器１０の側面方向に回動自在とされている。
アーム１１Ｂの中央部は薄肉部１９とされ、アーム１１Ｂの他端は、摺動棒部２０とされている。薄肉部１９は、横方向の力がかかった場合、ここで撓んで他の箇所を保護するためであり、必要に応じて設けられる。摺動棒部２０は、摺動取付具１２Ｂの貫通孔２４に軸受２６を装着し、その中に摺動自在に挿通される。なお、摺動棒部２０は、軸受２６の中で中心軸方向に摺動自在のみならず、円周方向にも回動自在とされている。
【００１２】
摺動取付具１２Ｂは取付台８に取り付けられるが、その取り付けは、摺動取付具１２Ｂの取付穴２５に軸受２７を装着し、その中にねじ２８を挿通し、取付台８の側部のねじ穴２３にねじ込むことにより行われる。このように取り付けられるので、摺動取付具１２Ｂは、軸受２７を中心にして取付台８の側面方向に回動自在とされている。
なお、図示してはいないが、回転角検出器１０の反対側の側部にも、同様のアーム（１１Ａ）が同様にして取り付けられる。
【００１３】
回転角検出器１０の下部中央には取付軸１７が設けられており、この取付軸１７は固定台１５の円筒部１４の取付孔２９に挿入される。挿入された取付軸１７は、円筒部１４の側部に開けられたねじ穴３０からねじ込まれるねじ３１によって、押圧固定される。なお、取付軸１７の固定には、他の任意の固定手段をとることが出来る。
回転角検出器１０のうち、アームが取り付けられている部分は、アームの動きに応じ、取付軸１７を中心にして回動される。後でも説明するが、この回動により回転角が検出される。
【００１４】
図２は、相対角度検出装置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、相対角度検出装置６を側方から見た図である。支持台９はトラクタ１の後方であって、トレーラ２に対向する部分に取り付けられる。固定台１５はトレーラ２の先端に取り付けられるが、その取り付け位置は、図３で示した円筒部１４がカプラ３の回転軸の直上の位置とする。即ち、カプラ３の回転軸と回転角検出器１０の回転軸とが一致するように設置する。
【００１５】
図３で述べた構造より理解されるように、アーム１１Ｂはねじ２２Ｂを中心にして矢印のように回動できるし、摺動取付具１２Ｂはねじ２８を中心にして矢印のように回動できるし、摺動棒部２０は摺動取付具１２Ｂに対して矢印のように摺動直進できる。また、摺動棒部２０は、摺動取付具１２Ｂ内で円周方向にも回動できる。
このような回動，摺動は、連結車両の走行中に発生するトラクタ１（取付台８）とトレーラ２（固定台１５）との相対的位置の変動に対処し、それらを吸収するためのものである。
【００１６】
図２（ロ）は、相対角度検出装置６を上から見た図である。相対角度検出装置６は、回転角検出器１０と、その両側にそれぞれ一端が接続され他端が摺動取付具１２Ａ，１２Ｂに摺動自在に取り付けられた２本のアーム１１Ａ，１１Ｂとから成っている。
アーム１１Ａ，１１Ｂの摺動取付具１２Ａ，１２Ｂに対する挿通の程度は、走行中の振動等でトラクタ１とトレーラ２とが接近したり離れたりすると、それに伴って共に深く挿通されたり、共に浅く挿通されたりする。
トラクタ１がトレーラ２に対して右または左に旋回する時は、カプラ３を中心として旋回するわけであるが、回転角検出器１０の中心軸はカプラ３の中心軸に一致させられているから、回転角検出器１０の部分のうち、アーム１１Ａ，１１Ｂが取り付けられている部分（回転部分）は、同じ角度だけ旋回させられる。
【００１７】
図４は、回転角検出器１０の一例を示す図である。ここでは、ポテンショメータ形式のものを示す。符号は図３のものに対応し、３５は抵抗体、３６は内筒体、３７は外筒体、３８はブラシ、３９は回転軸、４０〜４２は端子である（これらの端子につながれた配線は、束ねられて図３等の配線１３となる）。
外筒体３７と回転軸３９とは連結されていて、外筒体３７は回転軸３９を中心として回転する構造とされている（外筒体３７は、アームによって回転される）。回転軸３９にはブラシ３８が取り付けられ、回転軸３９が回転すると、ブラシ３８は抵抗体３５の上を摺動する。そして、ブラシ３８は端子４２と電気的に接続されている。一方、端子４０，４１間には、電圧が印加される。
従って、端子４２と４０との間、あるいは端子４２と４１との間には、ブラシ３８の回動位置に応じた電圧が得られる。この電圧により、回転角を算出することが出来る。
【００１８】
図５は、本発明の相対角度検出装置を搭載した連結車両の右旋回時の全体を示す図である。符号は図１０、図１のものに対応している。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、回転角検出器１０も右へ回動される。
図６は、連結車両の右旋回時の相対角度検出装置６の部分の拡大図である。幾何学の初歩的な知識による考察を加えれば直ちに明らかなように、トラクタ１がトレーラ２に対して角θだけ右旋回すれば、２本のアーム１１Ａ，１１Ｂも同じだけ旋回するから、回転角検出器１０も角θだけ回転する。
【００１９】
図７は、アームを含む長方形を示す図である。符号は図６のものに対応し、Ｓはアームを含む長方形である。摺動取付具１２Ａ，１２Ｂを結ぶ線は、取付台８を横断する線であるが、この長さは一定である。アーム１１Ａ，１１Ｂは摺動取付具１２Ａ，１２Ｂに挿通されており、該摺動取付具１２Ａ，１２Ｂが取付台８に対して直角に取り付けられているから、各アームと前記の直線（摺動取付具１２Ａ，１２Ｂを結ぶ線）とは直角である。
【００２０】
他方、各アームは、ねじ２２Ａ，２２Ｂによって、回転角検出器１０の互いに反対側の側部に取り付けられているから、ねじ２２Ａ，２２Ｂを結ぶ線に対して直角である。
それゆえ、相対角度検出装置６においては、図７に示すような長方形Ｓを想定し得る。トラクタ１が右または左へと旋回すると、振動等によりアーム１１Ａ，１１Ｂの長手方向の長さは変わることはあっても、長方形Ｓは「長方形」という性質は失うことなく、長方形Ｓ全体が右または左へと旋回する。そのため、回転角検出器１０は、トラクタ１が旋回したのと同じ角度だけ回動される。
【００２１】
図８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８（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８（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、回転角検出器１０およびその両側に取り付けられているアーム１１Ａ，１１Ｂは、右または左に傾くだけであり、回転角検出器１０は何ら回転されない。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。
【００２２】
図９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、相対角度検出装置６のアーム１１Ａ，１１Ｂは、摺動取付具１２Ａ，１２Ｂに同じだけ深く挿通される。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、アーム１１Ａ，１１Ｂは、摺動取付具１２Ａ，１２Ｂに同じだけ浅く挿通される。
即ち、ピッチング時には、アーム１１Ａ，１１Ｂが同じだけ共に変位するので、回転角検出器１０は何ら回転されない。従って、本発明の相対角度検出装置６は、ピッチングしても影響を受けることがない。
【００２３】
（第２の実施形態）
図１２は、本発明の第２の実施形態が施された連結車両を示す図である。符号は図１のものに対応している。第１の実施形態では、回転角検出器１０をトレーラ２側に設置していたが、第２の実施形態では、トラクタ１側に設置するようにしたものである。この場合でも、回転角検出器１０は、その回転軸がカプラ３の回転軸に一致するよう設置される。
回転角検出器１０は、トラクタ１とトレーラ２との相対的な角度に応じて回転するから、いずれの側に設置されていても、同様にして相対角度を検出することが出来る。
【００２４】
【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では、回転角に応じて検出信号を生ずる回転角検出器を、連結車両を構成するトラクタとトレーラのいずれか一方に設置し、回転角検出器の両側にはそれぞれアームの一端を取り付ける。そして、各アームの他端を、トラクタとトレーラのうち回転角検出器を設置しなかった方に設置した取付台と接続する。
【００２５】
これにより、トラクタがトレーラに対して旋回すると、アームが回転角検出器を同じ角度だけ回動させるので、回転角検出器よりトラクタとトレーラとの相対的角度が検出される。
アームと取付台との接続部を摺動自在にしておけば、走行中にローリングやピッチングが起こっても、回転角検出器を回転させる方向には変位することなくローリングやピッチングに対処できるので、回転角の検出には影響を及ぼさない。また、公知の回転角検出器を用いた本発明の連結車両相対角度検出装置は、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】  本発明の第１の実施形態が施された連結車両を示す図
【図２】  相対角度検出装置の側面図および平面図
【図３】  相対角度検出装置の分解図
【図４】  回転角検出器の一例を示す図
【図５】  本発明の相対角度検出装置を搭載した連結車両の右旋回時の全体を示す図
【図６】  連結車両の右旋回時の相対角度検出装置部分の拡大図
【図７】  アームを含む長方形を示す図
【図８】  本発明が施された連結車両のローリング時を示す図
【図９】  本発明が施された連結車両のピッチング時を示す図
【図１０】  従来の連結車両を示す図
【図１１】  連結車両相対角度を示す図
【図１２】  本発明の第２の実施形態が施された連結車両を示す図
【符号の説明】
１…トラクタ、２…トレーラ、３…カプラ、４，５…車輪、６…相対角度検出装置、７…演算手段、８…取付台、９…支持台、１０…回転角検出器、１１，１１Ａ，１１Ｂ…アーム、１２，１２Ａ，１２Ｂ…摺動取付具、１３…配線、１４…円筒部、１５…固定台、１６…ねじ穴、１７…取付軸、１８…貫通孔、１９…薄肉部、２０…摺動棒部、２１…軸受、２２Ａ，２２Ｂ…ねじ、２３…ねじ穴、２４…貫通孔、２５…取付穴、２６，２７…軸受、２８…ねじ、２９…取付孔、３０…ねじ穴、３１…ねじ、３５…抵抗体、３６…内筒体、３７…外筒体、３８…ブラシ、３９…回転軸、４０〜４２…端子、５０…トラクタ中心線、５１…トレーラ中心線
【図１】
0003641933.tif 000002
【図２】
0003641933.tif 000003
【図３】
0003641933.tif 000004
【図４】
0003641933.tif 000005
【図５】
0003641933.tif 000006
【図６】
0003641933.tif 000007
【図７】
0003641933.tif 000008
【図８】
0003641933.tif 000009
【図９】
0003641933.tif 000010
【図１０】
0003641933.tif 000011
【図１１】
0003641933.tif 000012
【図１２】
0003641933.tif 000013