JP2021098407A - セミトレーラ連結角計測装置 - Google Patents
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Abstract
Description
そこで、セミトレーラの連結角を検出する手段が、既に提案されている(例えば、特許文献1、2)。
特許文献2の手段は、連結部材(カプラ、連結ピン)に偏光フィルタや光量検出手段を組み込む必要があり、既存のセミトレーラへの適用が困難である。
先端固定具を有するワイヤと、該ワイヤをたるみなく巻き取りかつ前記先端固定具までの長さを検出するエンコーダ本体とを有するワイヤ式リニアスケールと、
前記ワイヤ式リニアスケールによる検出長さから前記連結角を演算する演算装置と、を備え、
前記エンコーダ本体が、前記トラクタに回動可能に固定され、
前記先端固定具が、前記トレーラの前記連結点から離れた位置に回動可能に固定されている、セミトレーラ連結角計測装置が提供される。
この図において、セミトレーラ100は、トラクタ1とトレーラ2が連結点Oを中心に水平方向に回動自在に連結されている。以下、「回動自在」とは鉛直軸を中心に自由に回転できることを意味する。
トラクタ1は、その前後方向の軸線(第1軸線3)を有し、その軸線上の後部にカプラ4が固定されている。
トレーラ2は、その前後方向の軸線(第2軸線5)を有し、その軸線上の前部に連結ピン6が固定されている。
セミトレーラ100は、カプラ4に連結ピン6が回動自在に嵌合し、トラクタ1の第1軸線3に対しトレーラ2の第2軸線5が、連結点Oを中心に自由に折れ曲がることができるようになっている。
本発明によるセミトレーラ連結角計測装置10(以下、「計測装置10」)は、トラクタ1とそのカプラ4に連結されて走行するトレーラ2との連結角θを計測する装置である。
この図において、計測装置10は、1対のワイヤ式リニアスケール20A,20Bと演算装置30とを備える。
ワイヤ式リニアスケール20A,20Bは、例えば、ワイヤ式リニアエンコーダとして市販されている。
この演算内容は後述する。
この例で、1対のエンコーダ本体26A,26Bは、トラクタ1の車幅方向に第1間隔L1を隔てた第1固定点Aと第2固定点Bにそれぞれ回動可能に固定されている。
また、1対の先端固定具22A,22Bは、トレーラ2の連結点Oから離れた位置に回動可能に固定されている。
この例で、1対の先端固定具22A,22Bは、トレーラ2の同一の第3固定点Pに回動可能に固定されている。
また、第3固定点Pは、カプラ4を通るトレーラ2の前後方向の第2軸線5上であってカプラ4より進行方向の前方に位置する。
さらに、第1固定点A、第2固定点B、及ぶ第3固定点Pは、カプラ4を通る鉛直軸に対し直交する同一の水平面上に位置する。
角度θ:連結角θ
点A:第1固定点A
点B:第2固定点B
点C:第1交点C
点O:連結点O
点P:第3固定点P
点D:点Pを通るY軸に平行な線に対する点Aからの垂線の足
点E:点Pを通るY軸に平行な線に対する点Bからの垂線の足
点F:点Pを通るY軸に平行な線に対する点Cからの垂線の足
以下、線分の名称(例えばPE)は線分の長さを表わすものとする。また∠PBAを角度αとする。
△OPFにおいて、tanθ=PF/OF・・・(1)
PF=PE−EF=PE−BC・・・(2)
△PEBにおいて、PE=BP・cosα・・・(3)
OF=OC−CF=OC−BP・sinα・・・(5)
tanθ=(BP・cosα−BC)/(OC−BP・sinα)=(Xb・cosα−L2)/(L3−Xb・sinα)・・・(6)
また式(6)において、第2間隔L2と第3間隔L3は既知であり、検出長さXbは、ワイヤ式リニアスケール20Bによりリアルタイムに計測される。従って、tanθ及び角度θを演算装置30によりリアルタイムに演算することができる。
さらに連結角θの正負は、式(6)から自動的に求まる。
すなわち、図3において、Xa=Xbであればθ=0、Xa<Xbであればθ>0、Xa>Xbであればθ<0、と判別することができる。
図4(A)において、1台のワイヤ式リニアスケール20Cのみが用いられる。エンコーダ本体26Cはトラクタ1上の固定点Aに固定される。このとき、固定点Aと連結点Oについて、第1軸線3に平行な距離成分をL3、直角な距離成分をL4とする。
先端固定具22Cはトレーラ2上の固定点Qに固定される。このとき、固定点Qと連結Oについて、第2軸線5に平行な距離成分をL5,直角な距離成分をL6とする。
なお、エンコーダ本体26Cおよび先端固定具22Cの固定位置は任意である。たとえば、エンコーダ本体26Cを第1軸線3上、先端固定具22Cを第2軸線5上に固定してもよい。
図4の関係から、角θ・β・φ・ψは以下の関係がある。
β=θ+φ+ψ・・・(7)
このとき、偏差角φおよび偏差角ψは以下の式で求められる。
sinφ=L4/L・・・(8)
sinψ=L6/R・・・(9)
図4(A)(B)から連結角θが、以下の式で求められる。
cos(θ+φ+ψ)=(L2+R2−Xc2)/(2・L・R)・・・(10)
エンコーダ本体26Cを第1軸線3上、先端固定具22Cを第2軸線5上に固定した場合は、L4・L6が0となり、φ・ψが0となる。
この構成により連結角θの正負を回動方向センサ28の出力から判別することができる。
この図において横軸は検出長さXc、縦軸は連結角θである。この図から検出長さXcから連結角θを1対1で検出できることができることがわかる。
なお、連結角θの範囲は、トラクタ1とトレーラ2が干渉しない限りで原理的には0〜180°まで適用できる。また式(10)に基づく演算は、リアルタイムに限定されず、予め求めた2次曲線から求めてもよい。
L 直線距離(AとOの距離)、L1 第1間隔、L2 第2間隔、
L3 第3間隔、L4 第4間隔、L5 第5間隔、L6 第6間隔、
O 連結点、P 第3固定点、Q 第4固定点、
R 直線距離(QとOの距離)、Xa,Xb,Xc 検出長さ、
θ 連結角、β 変化角、φ 偏差角、ψ 偏差角、
1 トラクタ、2 トレーラ、3 第1軸線、4 カプラ、
5 第2軸線、6 連結ピン、
10 セミトレーラ連結角計測装置(計測装置)、
20A,20B,20C ワイヤ式リニアスケール、
22A,22B,22C 先端固定具、24 ワイヤ、
26A,26B,26C エンコーダ本体、28 回動方向センサ、
30 演算装置、100 セミトレーラ
Claims (8)
- トラクタとトレーラが連結点を中心に回動自在に連結されたセミトレーラの連結角を計測するセミトレーラ連結角計測装置であって、
先端固定具を有するワイヤと、該ワイヤをたるみなく巻き取りかつ前記先端固定具までの長さを検出するエンコーダ本体とを有するワイヤ式リニアスケールと、
前記ワイヤ式リニアスケールによる検出長さから前記連結角を演算する演算装置と、を備え、
前記エンコーダ本体が、前記トラクタに回動可能に固定され、
前記先端固定具が、前記トレーラの前記連結点から離れた位置に回動可能に固定されている、セミトレーラ連結角計測装置。 - 1対の前記ワイヤ式リニアスケールを備え、
1対の前記エンコーダ本体が、前記トラクタの車幅方向に第1間隔を隔てた第1固定点と第2固定点に回動可能に固定され、
1対の前記先端固定具が、前記トレーラの同一の第3固定点に回動可能に固定されている、請求項1に記載のセミトレーラ連結角計測装置。 - 前記第1固定点と前記第2固定点は、前記連結点を通る前記トラクタの前後方向の第1軸線と前記第1固定点と前記第2固定点を結ぶ線との第1交点に対し互いに反対方向に位置し、
前記第3固定点は、前記連結点を通る前記トレーラの前後方向の第2軸線上であって前記連結点より進行方向の前方に位置し、
前記第1固定点、前記第2固定点、及び前記第3固定点は、前記連結点を通る鉛直軸に対し直交する同一の水平面上に位置する、請求項2に記載のセミトレーラ連結角計測装置。 - 前記第1間隔をL1、前記第2固定点と前記第1交点の間隔を第2間隔L2、前記連結点と前記第1交点の間隔を第3間隔L3、1対の前記エンコーダ本体の前記検出長さをXa,Xbとするとき、角度αと前記連結角θが、以下の式で求められる、
cosα=(Xb2+L12−Xa2)/(2・Xb・L1)、
tanθ=(Xb・cosα−L2)/(L3−Xb・sinα)、請求項3に記載のセミトレーラ連結角計測装置。 - 前記第1固定点と前記第2固定点は、前記第1交点から同一距離に位置しており、
前記連結角θの正負を1対の前記ワイヤ式リニアスケールによる1対の前記検出長さから判別する、請求項3に記載のセミトレーラ連結角計測装置。 - 前記エンコーダ本体がトラクタ上の任意の点に、前記先端固定具が前記トレーラの任意の点に位置する、請求項1に記載のセミトレーラ連結角計測装置。
- 前記エンコーダ本体と前記先端固定具が同一の高さに固定されており、
前記エンコーダ本体による前記検出長さをXcとし、前記エンコーダ本体の固定点と前記連結点の距離をLとし、前記先端固定具の固定点と前記連結点の距離をRとして、前記エンコーダ本体の固定点と前記連結点を結ぶ線と前記連結点を通る前記トラクタの前後方向の第1軸線との成す角をφ、前記先端固定具の固定点と前記連結点を結ぶ線と前記連結点を通る前記トレーラの前後方向の第2軸線との成す角をψとした場合、
前記連結角θが、以下の式で求められる、
cos(θ+φ+ψ)=(L2+R2−Xc2)/(2・L・R)、請求項6に記載のセミトレーラ連結角計測装置。 - 前記トラクタに固定され前記エンコーダ本体の回動方向を検出する回動方向センサを備え、
前記連結角θの正負を前記回動方向センサの出力から判別する、請求項6に記載のセミトレーラ連結角計測装置。
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CN116839510A (zh) * | 2023-07-21 | 2023-10-03 | 北京斯年智驾科技有限公司 | 一种角度测量装置、方法、电子设备及存储介质 |
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---|---|---|---|---|
JPH07260473A (ja) * | 1994-02-04 | 1995-10-13 | Kyowa Kikai Seisakusho:Kk | ワイヤ式多次元測定装置 |
JP2004291751A (ja) * | 2003-03-26 | 2004-10-21 | Nissan Diesel Motor Co Ltd | ジャックナイフ現象防止装置 |
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