JP2001191964A

JP2001191964A - トレーラ連結角検出装置

Info

Publication number: JP2001191964A
Application number: JP2000001549A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Minamino; 政明南野
Original assignee: Isuzu Motors Ltd
Current assignee: Isuzu Motors Ltd
Priority date: 2000-01-07
Filing date: 2000-01-07
Publication date: 2001-07-17
Anticipated expiration: 2020-01-07
Also published as: JP3721911B2

Abstract

(57)【要約】【課題】構造が簡単で角度誤差が小さいトレーラ連結角
検出装置を実現する。【解決手段】トラクタ(1)に取り付けたスキャンレーダ
(4)によりトレーラ(2)の後端部との距離及び角度を検出
し、その他のトレーラ諸元などによりトラクタ(1)とト
レーラ(2)の連結角を算出する

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はトレーラ連結角検出
装置に関し、特にトラクタとトレーラの連結角を検出す
る装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トラクタとトレーラの連結角を検出する
装置としては以下に示す従来技術が既に提案されてい
る。特開平6-87462号，同6-255529号，同6-278640号実
開平3-52285号これらは何れもトラクタとトレーラの連結角を機械的に
取り出す装置を開示したものであり、具体的にはキング
ピンを中心部に固設したターンテーブルをトレーラに回
転可能に取り付け、トラクタの旋回に応じターンテーブ
ルとキングピンが一体になって回動し、連結角の変化が
該キングピンに固着したレバーの回動によって取出され
る構成を有するものである。

【０００３】このような機械的に連結角を取り出す方式
は現実に実用化されているが、キングピンを回動可能に
取り付ける構成や該キングピンがカプラの相対角変化に
連動して回動するようにする構成等に対する部品が非常
に多く、構造が複雑でかなり高価となり、かつキングピ
ンにアーム取り付け等の加工が必要で、最重要部品であ
るキングピンにとって保安上、好ましくない。

【０００４】特開平4-126675号トラクタとトレーラの連結角を、トラクタ自体がトレー
ラの単一の仮想前輪を構成するものと見なして、該仮想
前輪の実舵角δtをセンサで検出しコンピュータ処理を
行うことによって、トレーラの操舵輪を操舵する装置を
提案している。

【０００５】この公報には仮想前輪の実舵角δtを検出
するセンサの具体例については記載されていないが、実
施に当たっては従来技術として知られるように、トラク
タ側のカプラの相対角度変化に連動して回動するトレー
ラ側キングピンのアームの回動にて連結角変化を取り出
し、ロータリーエンコーダ等の角度─電気信号変換器を
使用してトレーラ操舵信号とする事が考えられる。

【０００６】もし、このような具体的構成が採用される
とすれば、やはり構成部品が非常に多く、構造が複雑で
高価となり、更には最重要部品であるキングピンにアー
ムを取り付けるための機械加工等が加わるので保安上好
ましくない。特開平8-332973号トレーラの前部下面にキングピンを中心とする円弧状の
磁気スケールを埋設すると共に、トラクタ側に磁気セン
サを取り付け、磁気センサの出力パルス数をカウントす
ることにより連結角を演算している。この装置はトレー
ラの前部下面に磁気スケールを埋設しているため、トレ
ーラ側に大がかりな改修が必要となり、トレーラを交換
した場合に対応し難い問題がある。

【０００７】特開平4-254268号この公報の図8にはトラクタのキャブ後部の中央から少
し横にずれた箇所から超音波を発射し、トラクタの前面
からの反射波を受信し、その経過時間で距離を演算し、
その距離から連結角を演算する装置について提案してい
る。

【０００８】この装置は超音波による測距が基本である
ため、分解能が低いと言う問題があり、かつトラクタと
トレーラ間の距離で連結角を演算しようとしているた
め、測定した距離の誤差が小さくとも、角度としては非
常に大きな誤差になってしまうと言う欠点がある。更
に、この装置では連結角が大きくなると超音波の反射波
が戻って来なくなるので、計測不能になるという欠点が
ある。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように従来のトレ
ーラ連結角検出装置は、構造が複雑で高価な機械式のも
のであるか、装置が大がかりになったり大きな角度誤差
を含む演算方式を採用したものであった。

【００１０】従って本発明は、構造が簡単で角度誤差が
小さいトレーラ連結角検出装置を実現することを目的と
する。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係るトレーラ連結角検出装置は、トラクタ
に設置したスキャンレーダと、該スキャンレーダの出力
信号から該トレーラの後端部との距離及び角度を検出
し、その距離及び角度に基づいて該トラクタとトレーラ
との連結角を演算する演算部と、を備えたことを特徴と
している。

【００１２】すなわち本発明においては、トラクタの例
えばサイドミラーに取り付けたスキャニングレーダの出
力信号から演算部がトレーラの後端部との距離並びにそ
の時の角度を検出すると共に、トレーラの長さや幅を含
む所定の演算式によりトラクタとトレーラの連結角を算
出する。

【００１３】検出した連結角は、トレーラの走行軌跡予
測やサイドミラーの回動制御に使用することができる。
また本発明では、該演算部は、該レーダの１回のスキャ
ン結果または複数回のスキャン結果の平均処理により検
出した連続性を有するデータの中の最大の距離及び角度
を有するデータを該トレーラの後端部の位置として検出
し、該連結角を演算することができる。

【００１４】また、本発明では、該演算部は、トレーラ
の種類毎に該レーダの設置位置とトラクタとトレーラの
幾何学的諸元に基づいて、トラクタとトレーラの全連結
角範囲、或いは個別の制御内容に必要な連結角範囲での
該後端部との距離と角度の関係を予めデータとして記憶
しておき、この記憶データにより該レーダの１回のスキ
ャン結果または複数回のスキャン結果の平均処理により
検出した連続性を有するデータの中の最大の距離及び角
度のデータを修正して該連結角を演算することも可能で
ある。

【００１５】

【発明の実施の形態】図1は本発明によるトレーラの連
結角検出装置を車両に搭載した時の概略構成を示してい
る。トラクタ1の運転席左側に設置されているサイドミ
ラー3の例えばステーにトレーラ2の後端部2aを検出する
ためのスキャンニングレーザレーダ4が配設されてい
る。

【００１６】図1は回動連結部5を中心に回転するトレー
ラ2の連結角がほぼゼロの場合(直進走行時)を示してい
るが、スキャンレーダ4はトレーラ2の側面全体をスキャ
ン可能である。図2は本発明によるトレーラの連結角検
出装置の回路構成を示したものでレーダ4には車載コン
ピュータ6が電源・信号ケーブル7を介して接続されてい
る。

【００１７】図3は車両が交差点などを曲がる時に連結
角が発生した例を示している。ここで、θはトラクタ1
とトレーラ2の連結角で、δは直進時にスキャンレーダ4
が検知したトレーラ2の後端部2aの方向と、曲がってい
る時のトレーラ2の後端部2aの方向からなる角度であ
る。また、角度δが検出されると同時に後端部2aまでの
距離Dも検出される。

【００１８】従って、δ及びDと予め分かっている下記
のトレーラの諸元などにより、下記の各式を用いてθを
求めることができる。トレーラの諸元：L, W トレーラの横移動方向：Y, Y' レーザレーダ取付位置とトラクタとの関係：d, h また、上記の如く、トラクタ後端部2aの円座標がD,δで
あるので次式が得られる。

【００１９】 Y=L・sinθ ・・・式(1) Y'=Y-W+W・cosθ ・・・式(2) Y'=Y1+Y2 ・・・式(3) Y1=(d+L)tanδ1 ・・・式(4) Y2= D・sinδ2 ・・・式(5) 式(1)〜(5)から次式が得られる。

【００２０】 Y'=L・sinθ-W(1+cosθ) = (d+L)tanδ1+D・sinδ2 ・・・式(6) なお、 δ=δ1+δ2 ・・・式(7) である。

【００２１】式(6)及び(7)から次式が求められる。 L・sinθ-W(1+cosθ) = (d+L)tanδ1+D・sin(δ-δ1) ・・・式(8) また車両諸元から次式が得られる。

【００２２】 δ1=tan^-1[(h-ｗ)/(d+L)] ・・・式(9) 次に、式(8)の左辺は次式のように書き直すことができる。 L・sinθ-W(1+cosθ) =L・sinθ-W・cosθ-W =√(L²+W²)・sin(θ+α)-W ・・・式(10) ただし、 sinα=-W/√(L²+W²) ・・・式(11) である。

【００２３】一方、式(8)の右辺は式(9)から次式が得られる。 (d+L)tanδ1+D・sin(δ-δ1) =(d+L)tan(tan^-1[(h-W)/(d+L)]) +D・sin(δ-tan^-1[(h-W)/(d+L)]) =(h-W)+D・sin(δ-tan^-1[(h- W)/(d+L)]) ・・・式(12) また、式(10)及び(12)から √(L²+W²)・sin(θ+α)-W =(h-W)+D・cos(δ-tan^-1[(h-W)/(d+L)]) ・・・式(13) となり、 sin(θ+α)=[h+D・sin (δ-tan^-1[(h-W)/(d+L)])]/√(L²+W²) ・・・式(14) となる。

【００２４】従って、式(11)及び(15)から次式の如く連
結角θが求められることになる。 θ=sin^-1([h+D・sin(δ-A)]/B)-C ・・・式(15) ただし、 A=tan^-1[(h-W)/(d+L)] B=√(L²+W²) C=sin^-1[- W/√(L²+W²)] =sin^-1(- W/B) ここで、トレーラ2の後端部2aの角度δと距離Dについて
より詳しく説明する。

【００２５】まず、図4(A)に示すように車両が直進走行
の時は、レーダ4が1パルス毎にスキャン方向を変えて行
くものであるので、図5に示すように3つのパルスにより
3つの点a1〜a3の角度δに対する検出距離Dのデータ曲線
Aが得られる。次に、小さい屈曲角が発生した場合は、
同図(B)に示すように6つのパルスにより6つの点b1〜b6
のデータ曲線Bが得られる。

【００２６】さらに、大きな屈曲角が発生した場合は、
同図(C)に示すように12個のパルスにより12個の点c1〜c
12のデータ曲線Cが得られる。なお連結角が図4(D)に示
す如く90度に近いある値以上の場合は、図5の曲線Pに示
すように、検出角度δが大きくなるに従い、検出距離D
は一旦小さくなり、最小値を経てその後は大きくなって
行くが、トレーラ後端部2aの検出方法に関しては連結角
が小さい場合と変わりはない。

【００２７】ここで曲線Cを例にとると、点C12の次のビ
ームはトレーラ2を外れているため、反射波が得られず
物体が検出されないか、またはトレーラ2から遠く離れ
た他の物体を検出したとすれば、点C11とC12の距離差に
比べて、点C12より相当大きな距離差のあるデータとな
る。すなわち、この例では、点C12の次のデータはない
か、あっても不連続なデータとなる。

【００２８】またレーダ式距離計測法として公知のレン
ジカット手法を用いれば、トレーラ後端部2aより所定距
離以上の離れた物体を検出しないようにできるので、レ
ンジカット手法を用いた場合は点C12の次のデータは検
出されないこととなる。いずれにしても曲線Cにおいて
は点C12のデータがこのスキャンでの最大データとな
る。

【００２９】なお、レーダ4のスキャンビームがトレー
ラ2の丁度後端部2aを照射する確率は大きくないので、
スキャンレーダ4により得られる連続性を有する最大の
位置(点a3,b6,c12等)は、トレーラ2の後端部2aの位置で
あるとは限らないが、スキャンのステップ角度が小さく
なればなる程、後端部2aの位置の値(距離及び角度)とし
て演算に使用する場合の正確さが増すことになる。

【００３０】一方、トレーラ2が屈曲することにより、
形成されるトラクタ1とトレーラ2の種々の連結角毎のト
レーラ後端部2aの位置は、レーダ4の設置位置とトラク
タ1とトレーラ2の幾何学的諸元により一義的に決まるも
のであり、図5の曲線Eに示すように検出角度δが大きく
なるに従って距離が少しずつ小さくなって行く曲線を描
く。

【００３１】この曲線E(Dとδの関係)をマップとしてト
レーラ種類別に記憶するか、または多次元曲線の近似式
として記憶しておき、実際に検出された最大距離及び角
度を修正することができる。曲線Cの場合には、点C12の
距離及び角度から点C13の距離及び角度に修正されるこ
とになる。

【００３２】なお、簡便的には曲線Bの例で見ると、点b
5とb6を結ぶ直線を延長し、曲線Eと交差する点b7を算出
しても良い。従って、データが曲線A, B, C の様に規則
性のある連続データとして得られればトレーラ後端部2a
の位置を示す角度δを(ちょうど後端位置にレーダビー
ムの照射位置が一致しなくても)予測検出する事ができ
る。

【００３３】なお、直進走行を示した図4(A)の例では3
つの点a1, a2, a3のデータしか検出されておらず、連続
したデータと見る事は難しいが、スキャンの間隔角度を
小さくすればデータ数は増えるので、より連続性の高い
データが得られる。ここで、同図(A)に示すように歩行
者やバイクの様な物体X, Yがトレーラ2の脇に検知され
た場合を考える。

【００３４】直進走行時に物体Xが存在する場合、物体X
迄の距離はトレーラ後端部2aまでの距離より長いので、
図5の「X」のデータとして検出され、ここではこのデー
タをノイズと判定する。同じく物体Y,Zが検出された場
合も連続データではないと判断されるので、ノイズと判
定すればよい。

【００３５】なお、データの連続性を確認するためには
種々の良く知られた数学的手法を用いればよい。以上の
動作をまとめると図6のフローチャートのステップS1〜S
3に示すようになる。

【００３６】なお、スキャンレーダの設置場所はサイド
ミラー3のステーに限定されるものではなく、トラクタ
側でトレーラの側面にレーダを照射できる場所ならどこ
でも良い。また、図1は車両左側だけを示しているが、
装置を右側に設置しても良い事は当然である。

【００３７】更に、トレーラからの反射波を強くするた
めにトレーラ側面の後端部2aを含む任意の場所にリフレ
クタ等の反射装置を設置しても良い。また、使用するス
キャンレーダはレーザ式に限定されるものではなく、電
波式のレーダでも構わない。

【００３８】別の寸法違いのトレーラを連結する場合
は、車内に設置した演算装置の「トレーラ選択スイッ
チ」を切換える事により、種々寸法のトレーラに適用す
ることができる。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るトレ
ーラ連結角検出装置によれば、トラクタに取り付けたス
キャンレーダによりトレーラの後端部との距離及び角度
を検出し、その他のトレーラ諸元などによりトラクタと
トレーラの連結角を算出するように構成したので、トラ
クタとトレーラの連結角を、保安上の問題がなく、構造
が簡単であり非接触式で誤差が少ない形で検出する事が
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るトレーラ連結角検出装置の実施例
(連結角がほぼゼロの直進走行の場合)を示した平面図で
ある。

【図２】本発明に係るトレーラ連結角検出装置の回路ブ
ロック図である。

【図３】本発明に係るトレーラ連結角検出装置の実施例
(連結角が発生した場合)を示した平面図である。

【図４】本発明に係るトレーラ連結角検出装置において
トレーラの後端部を検出する原理を示した平面図であ
る。

【図５】本発明に係るトレーラ連結角検出装置において
トレーラの後端部を検出する際の検出角度と検出距離と
の関係を示したグラフ図である。

【図６】本発明に係るトレーラ連結角検出装置の動作概
要を示したフローチャート図である。

【符号の説明】

１トラクタ２トレーラ３サイドミラー４スキャンレーザレーダ５回動連結部６車載コンピュータ７ケーブル図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トラクタに設置したスキャンレーダと、該スキャンレーダの出力信号から該トレーラの後端部と
の距離及び角度を検出し、その距離及び角度に基づいて
該トラクタとトレーラとの連結角を演算する演算部と、を備えたことを特徴とするトレーラ連結角検出装置。
【請求項２】請求項１において、演算部は、該レーダのスキャンにより検出した連続性を
有するデータの中の最大の距離及び角度を有するデータ
を該トレーラの後端部の位置として該連結角を演算する
ことを特徴としたトレーラ連結角検出装置。
【請求項３】請求項１において、該演算部は、トレーラの種類毎に該レーダの設置位置と
トラクタとトレーラの幾何学的諸元に基づいて該連結角
毎の該後端部との距離及び角度のデータを予め記憶して
おき、該レーダの各スキャンにより検出した連続性を有
するデータの中の最大の距離及び角度を有するデータ
を、該記憶データにより修正して該連結角を演算するこ
とを特徴としたトレーラ連結角検出装置。