JP2627167B2

JP2627167B2 - 連結車両の走行制御装置

Info

Publication number: JP2627167B2
Application number: JP9526388A
Authority: JP
Inventors: 忠幸新部; 克弘得丸; 透吉岡
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1988-04-18
Filing date: 1988-04-18
Publication date: 1997-07-02
Anticipated expiration: 2012-07-02
Also published as: JPH01266078A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）この発明は、例えばトラクタ（牽引自動車）の後部に
タイロッドを介してトレーラ（付随車）を連結したよう
な連結車両の走行制御装置に関する。

（従来技術）従来、上述例の連結車両としては、例えば実開昭59−
158559号公報に記載の装置がある。

すなわち、トラクタの後部にドローバーを介してトレ
ーラ（フルトレーラ）を連結する一方、上述のトレーラ
の牽引用フックに近接して油圧シリンダによって横方向
に移動するスライドフックを取付け、上述のドローバー
の先端に設けた牽引用リングを上述のスライドフックに
連結し、このスライドフックの移動によってフルトレー
ラの前輪を左右に操角し、トレーラの進行方向を遠隔操
作すべく構成したフルトレーラのステヤリング装置であ
る。

一般に、上述の連結車両においては、後退走行時に路
面その他の影響によりトレーラが折曲がると、連結車両
全体は次第にこの折曲がり方向に後退旋回し、トレーラ
とトラクタとが干渉する問題点があった。

加えて、トラクタとトレーラとの旋回中心が異なる関
係上、ハンドル舵角と反対の方向にトレーラが旋回後退
して、後退走行を円滑に行なうことが困難な問題点を有
していた。

（発明の目的）この発明は、タイロッド後端のヒッチ点（連結点）を
電子制御することで、円滑な後退走行を行なうことがで
きる連結車両の走行制御装置の提供を目的とする。

（発明の構成）この発明は、トラクタの後部にタイロッドを介してト
レーラを連結した連結車両の走行制御装置であって、ト
ラクタ前車輪の操舵角を検出する操舵角検出手段と、ト
ラクタ車両中心線に対するタイロッドの傾斜角としての
タイロッド角を検出するタイロッド角検出手段と、上記
トラクタと上記トレーラとの間の相対角を検出する相対
角検出手段とを備え、上記操舵角検出手段による操舵角
検出出力に基づいて、内輪差が零となるタイロッド角お
よび相対角の制御目標値を設定し、上記タイロッド角検
出手段および上記相対角検出手段による現行のタイロッ
ド角、相対角の検出出力に基づいて、タイロッド角およ
び相対角を上記制御目標値に到達するよう上記タイロッ
ドを駆動制御する制御手段を設けた連結車両走行制御装
置であることを特徴とする。

（発明の効果）この発明によれば、操舵角検出手段からの操舵角検出
出力によって内輪差が零となるタイロッド角に対する相
対角の制御目標値が設定され、上述のタイロッド角検出
手段、相対角検出手段からの現行のタイロッド角、相対
角のそれぞれの検出出力により、上述の制御手段がタイ
ロッド角、相対角を上述の制御目標値に達するように前
述のタイロッドを駆動制御し、以下このような一連の制
御を繰返すので、単一車両と同様、操舵角に対応した円
滑な後退走行を行なうことができる効果がある。

（実施例）この発明の一実施例を以下図面に基づいて詳述する。

図面は連結車両の走行制御装置を示し、第１図におい
て、前後の各車軸1,2に前車輪3,3、後車輪4,4を取付け
たトラクタ５を設け、このトラクタ５における後車軸２
後方には回転軸６（第３図参照）をもったタイロッド７
を取付けている。

上述のタイロッド７の後輪を連結点８（ヒッチ点）と
し、この連結点８にドローバー９を介してトレーラ10を
連結している。

上述のトレーラ10は１軸構造の車軸11両端に車輪12,1
2を取付けたセミトレーラである。

また、前述のトラクタ５の所定部位にはリバーススイ
ッチ13、ハンドル角センサ14、車速センサ15、タイロッ
ド角センサ16、相対角センサ17をそれぞれ配設してい
る。

ここで、上述のリバーススイッチ13は後退走行時にON
作動して、後退制御開始信号を出力するスイッチであ
る。

また、上述のハンドル角センサ14は、トラクタ５側の
前車輪３の実舵角α（第２図参照）を検出するセンサで
ある。

さらに、上述の車速センサ15は、後退車速νを検出す
るセンサである。

さらにまた、上述のタイロッド角センサ16は、トラク
タ５の車両中心線18に対するタイロッド７の傾斜角とし
てのタイロッド角γを検出するセンサである。

また、上述の相対角センサン17は、トラクタ５とトレ
ーラ10との間の相対角βを検出するセンサである。

第３図は走行制御装置の制御回路を示し、CPU20はリ
バーススイッチ13、ハンドル角センサ14、車速センサ1
5、タイロッド角センサ16、相対角センサ17、および荷
重センサ19からのそれぞれの入力に基づいて、ROM21に
格納したプログラムに従って、アクチュエータ22および
ブザー等の警報装置23を駆動制御し、またRAM24は第４
図に示すつり合い曲線およびγｉ曲線をマップ化したデ
ータなどの必要なデータを記憶する。

ここで、上述のCPU20はハンドル角センサ14による実
舵角α検出出力に基づいて、内輪差が零となるタイロッ
ド角γ１および相対角β１の制御目標値Ｔ（第４図参
照）を設定すると共に、前述のタイロッド角センサ16お
よび相対角センサ17による現行のタイロッド角γ０、相
対角β０の検出出力に基づいて、タイロッド角γおよび
相対角βを上述の制御目標値Ｔに到達するように、前述
のアクチュエータ22を介してタイロッド７を駆動制御す
る制御手段である。

次に後退走行の制御を説明する前に、第２図、第５図
乃至第７図を参照して旋回のジオメトリ（geometry、幾
何学の意）について述べる。

幾何学考察から、第２図においてトラクタ５の旋回中
心をＯ、トレーラ10の旋回中心をＯ′とするとき、トラ
クタ５とトレーラ10の相対位置は、タイロッド角γと相
対角βによって決まる。

ここで、前述のタイロッド７をもつ連結車両の旋回ジ
オメトリを、タイロッド７を固定したトラクタ５の移動
と、トラクタ５を固定したタイロッド７の移動との２つ
の動きに分解して考察する。

まず、タイロッド７を固定（γ＝一定）した状態でト
ラクタ５を移動させた場合の相対角βの変化を求める。

第２図から、トラクタ５が旋回中心Ｏを中心として距
離dsだけ移動する時の相対角βの変化率は次式で表され
る。

上述（１）式中、R3/R1および角度φは次の通りであ
る。

ここでδ＝tan^-1lb/R1 車両諸元を決め前述の（１）式を解いて求められる移
動距離Ｓに対する相対角βの関係を第５図に示す。

この第５図は、タイロッド７を固定した場合、前進時
には実舵角αで決まる相対角β１に収束し、後退時には
車体の干渉がない実用領域で発散することを示してい
る。

次に、トラクタ５を固定した状態で、タイロッド７を
移動する場合の相対角βの変化は第６図からによって表される。これを解いてここで、ａ＝lr/l₂ 上述の（５）式中γｉはタイロッド７とトレーラ10の
車体軸が一直線となる時のタイロッド角であり、タイロ
ッド角γ、相対角βの初期値により一義的に決まる値で
ある。

一方、定常状態時の相対角βとタイロッド角γの関係
は、前述の（１）式の右辺を０とおくことにより次式に
より求めることができる。

この時、適切なタイロッド角γを選ぶことにより内輪
差を解消することが可能であり、この内輪差を解消する
ためにはR1＝R2の条件を満たせばよいことから次式の関
係が求まる。

従って、定常状態時に内輪差が０となる実舵角αとタ
イロッド角γとの関係は上述の（６）式、（７）式によ
り次式で表される。

第７図に内輪差が０となる実舵角αとタイロッド角γ
との特性を示す。

ところで、第４図に前述のタイロッド７とトレーラ10
車体軸が一直線となる時のタイロッド角γｉをパラメー
タとして求めた時のタイロッド角γに対する相対角βの
関係（以下単にγｉ曲線と略記する）と、前述の（６）
式で示した定常状態でのタイロッド角γに対する相対角
βの関係（以下単につり合い曲線と略記する）とを示
す。

上述のつり合い曲線上には、前述の（８）式で示した
内輪差が０となる状態が１点だけ求まり、これを制御目
標値Ｔとする。

次に第８図のフローチャートを参照して連結車両の後
退走行制御について説明する。

第１ステップ31で、CPU20はバーススイッチ13がONに
なったか否かを判定し、リバーススイッチ13のON時には
次の第２ステップ32に移行する。

この第２ステップ32で、CPU20は前述のハンドル角セ
ンサ14からの実舵角α信号に基づいて、第４図、第10図
の制御目標値Ｔに相当するタイロッド角γ１と相対角β
１とを求める。

次に第３ステップ33で、CPU20は相対角センサ17から
の検出出力により、現行の相対角β０を読取ると共に、
タイロッド角センサ16からの検出出力により現行のタイ
ロッド角γ０を読取る。

次に第４ステップ34で、CPU20は現行のタイロッド角
γ０が制御目標値Ｔ上のタイロッド角γ１と等しいか否
かを判定し、γ１＝γ０の時には次の第５ステップ35に
移行する一方、γ１≠γ０の時には別の第６ステップ36
に移行する。

この第６ステップ36で、CPU20は現行の相対角β０が
制御目標値Ｔ上の相対角β１と等しいか否かを判定し、
β１＝β０の時には次の制御に備えて前述の第１ステッ
プ31にリターンする一方、β１＝β０の時には上述の第
５ステップ35に移行する。

上述の第５ステップ35で、値CPU20は現行のタイロッ
ド角γ０に対する現行の相対角β０が第９図のX,Y,Zの
何れのゾーンに対応するかを判定するゾーン判定を行な
う。

上述の第５ステップ35で、γ０、β０が第９図のＸゾ
ーンであるとCPU20が判定した時には、次の第７ステッ
プ37に移行し、ＹゾーンであるとCPU20が判定した時に
は別の第８ステップ38に移行し、ＺゾーンであるとCPU2
0が判定した時にはさらに別の第９ステップ39に移行す
る。

例えば、現行のγ０、β０が第９図のＸゾーン中第４
図のＡ点に位置する場合は、上述の第７ステップ37に移
行する。

この第７ステップ37で、CPU20はタイロッド角γが制
御限界としてのタイロッド角最大値（γmax）（後退車
速νにより決定される値）か否かを判定し、γ＝γmax
の時には次の第10ステップ40に移行する一方、γ≠γma
xで制御範囲内であるとCPU20が判定した時には別の第11
ステップ41に移行する。

この第11ステップ41で、CPU20はアクチュエータ22を
介してタイロッド７を右方向（第10図参照）へ移動制御
し、以下上述の各ステップ35,37,41を介してタイロッド
角γが第９図のつり合い曲線を超えて、Ｚゾーンに入る
まで順次タイロッド７を右移動、制御する。

つまり、第４図に示すＡ点からＢ点への制御を実行す
る。

このようにして、Ｚゾーン内のＢ点に達すると、再び
前述の第５ステップ35にリターンし、この第５ステップ
35で、CPU20は前述同様にしてゾーン判定を行なう。

この時点ではタイロッド角γ、相対角βはＺゾーンの
範囲にあるので、次の第９ステップ39に移行する。

この第９ステップ39で、CPU20はアクチュエータ22を
停止し、このアクチュエータ22によりタイロッド７を停
止した状態で、車両を後退させる。

このようにして、タイロッド７を固定して後退させる
と、トレーラ10はつり合い曲線から離れる方向に発散
し、タイロッド角γ、相対角βは制御目標値Ｔを通るγ
ｉ曲線上のＣ点に近づく。

次に第12ステップ42で、CPU20は目標γｉとしてのＣ
点に達したか否かを判定し、Ｃ点到達時にのみ次の第13
ステップ43に移行する。

この第13ステップ43で、CPU20は制御目標値Ｔ上の目
標タイロッド角γ１方向にタイロッド７を移動制御する
ことで、前述の第２ステップ32により求めた制御目標値
Ｔに相当するタイロッド角γ１、相対角β１の状態に制
御し、トレーラ10を第４図の制御目標値Ｔの状態にコン
トロールした後に、前述の第11ステップ31にリターンす
る。

このようにＡ点→Ｂ点、Ｂ点→Ｃ点、Ｃ点→Ｔ点への
制御により単一車両と同様、実舵角αに対応した円滑な
後退走行を行なうことができる。

なお、実際には後退とタイロッド操作とが合成される
関係上、第４図のA,B′,C′,Tの破線軌跡の制御になる
ものと推考される。

また、第８図における第14ステップ44は前述の第11ス
テップ41と対応するステップで、この第14ステップ44
で、CPU20はタイロッド７を左へ移動させる処理を実行
する。

さらに、前述の第10ステップ40で、CPU20は警報装置2
3を駆動制御することはフローチャートから容易に理解
されよう。

以上要するに、ハンドル角センサ14からの実舵角α信
号によって内輪差が零となる制御目標値Ｔが設定され、
上述のタイロッド角センサ16、相対角センサ17からの現
行のタイロッド角γ０信号、相対角β０信号により、上
述のCPU20がタイロッド角γ、相対角βを上述の制御目
標値Ｔに達するように前述のタイロッド７を駆動制御す
るので、単一車両と同様、実舵角αに対応した円滑な後
退走行を行なうことができる効果がある。

この発明の構成と、上述の実施例との対応において、この発明の操舵角検出手段は、実施例のハンドル角セ
ンサ14に対応し、以下同様に、タイロッド角検出手段は、タイロッド角センサ16に対
応し、相対角検出手段は、相対角センサ17に対応し、制御手段は、CPU20に対応するも、この発明は、上述の実施例の構成のみに限定されるも
のではない。

例えば、後退車速νおよび連結点荷重ｐを考慮にいれ
て、第11図に示すＣ″をCPU20で予め予測決定し、A,
B′,C″,Tの軌跡に沿う制御を行なってもよいことは勿
論である。

また、上記実施例の構成においては、タイロッドの振
れ角に限界があることと、トレーラの運動がタイロッド
の移動による動きと発散による動きの合成であることか
ら後退時に制御不能となる場合があるが、このような状
態を運転者に知らせる警報手段を設けてもよいものであ
る。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を示し、第１図は連結車両の走行制御装置を示す概略平面図、第２図は旋回ジオメトリの計算モデル図、第３図は制御回路ブロック図、第４図はRAMに記憶させるマップの説明図、第５図はタイロッド角一定下における相対角の変化を示
す特性図、第６図はタイロッド移動による相対角変化を示す説明
図、第７図は内輪差が零になる実舵角に対するタイロッド角
の特性図、第８図は後退制御を示すフローチャート、第９図はゾーンの説明図、第10図は車両モデル図、第11図は予測制御の説明図である。３……前車輪、５……トラクタ７……タイロッド、10……トレーラ 14……ハンドル角センサ 16……タイロッド角センサ 17……相対角センサ、20……CPU

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トラクタの後部にタイロッドを介してトレ
ーラを連結した連結車両の走行制御装置であって、トラクタ前車輪の操舵角を検出する操舵角検出手段と、トラクタ車両中心線に対するタイロッドの傾斜角として
のタイロッド角を検出するタイロッド角検出手段と、上記トラクタと上記トレーラとの間の相対角を検出する
相対角検出手段とを備え、上記操舵角検出手段による操舵角検出出力に基づいて、
内輪差が零となるタイロッド角および相対角の制御目標
値を設定し、上記タイロッド角検出手段および上記相対角検出手段に
よる現行のタイロッド角、相対角の検出出力に基づい
て、タイロッド角および相対角を上記制御目標値に到達
するよう上記タイロッドを駆動制御する制御手段を設け
た連結車両走行制御装置。