JP3745187B2 - Linked vehicle behavior control device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、連結車両の挙動制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
連結車両に特有な車両挙動としてトレーラスイング現象やジャックナイフ現象などがあり、これら異常挙動を抑制するため、従来から諸種の対策手段が開示される。このうち、牽引車と被牽引車との連結角とその時間導関数との少なくとも一方と、車両の動的回転曲率半径(または操舵角)とその時間導関数の少なくとも一方と、に基づいて初期の揺れ現象(トレーラスイング現象などの予兆)を判定すると、被牽引車への制動力を解除するように制御する手段を備えたものが知られる(特開平5−85330号、参照)。ジャックナイフ現象については、連結点の周囲に配置のリミットスイッチやリターダの操作レバーに連動するスイッチなどに基づいて、これらがオンすると連結点の相対回転を物理的に規制するようにしたものがある(特開平7−257335号,特開平6−219340号,実開平6−55968号,特開平9−263272号、参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
とくに前者(特開平5−85330号)の場合、異常な車両挙動(トレーラスイング現象など)を抑制する制御のパラメータとして連結角を検出するため、第5輪カプラのサドル面にバネ式浮動ローラおよびその回転に応じて作動するポテンショメータが組み付けられ、牽引車と被牽引車とのキングピン回りの相対回転に伴うバネ式浮動ローラの回転角をポテンショメータの出力から演算するようになっている。しかしながら、このような検出機構においては、バネ式浮動ローラに滑りや摩耗を生じる可能性が高く、良好な検出精度や耐久性を確保しにくい。また、第5輪カプラへのバネ式浮動ローラおよびポテンショメータの組み付けやメンテナンスも容易でないという不具合が考えられる。
【0004】
この発明は、このような不具合を踏まえてなされたものであり、簡単な構成により、連結角を正確に計測できる検出手段の提供を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
第1の発明では、牽引車と被牽引車との連結角をパラメータとして検出する連結車両の挙動制御装置において、連結角の検出手段として牽引車と被牽引車との間でいずれか一方に両者の連結点を中心として旋回可能なアームと、その旋回角位置に応じた出力を発生する手段と、を設けると共に、他方に設定の固定点を介してアームの自由端を支持する一方、アームの一部分として牽引車と被牽引車との連結角の検出範囲を越える相対回転を許容する弾性的な伸縮手段を設けたことを特徴とする。
【0006】
第2の発明では、第1の発明に係る挙動制御装置において、舵角を検出する手段と、その検出信号から車両の直進状態を判定するとアームの旋回角位置に応じた出力を連結角が0として初期化する手段と、を設けたことを特徴とする。
【0007】
第3の発明では、第1の発明に係る挙動制御装置において、車両の連結状態を検出する手段と、車体速を検出する手段と、舵角を検出する手段と、これらの検出信号に基づいて車両が連結状態かつ車体速が所定値以上かつ舵角の0を判定するとその状態で所定時間が経過したときにのみアームの旋回角位置に応じた出力を連結角が0として初期化する手段と、を設けたことを特徴とする。
【0008】
第4の発明では、第1の発明に係る挙動制御装置において、連結角の検出値を報知する手段を設けたことを特徴とする。
【0009】
【発明の効果】
第1の発明では、アームは牽引車と被牽引車との間でいずれか一方にこれらの連結点を中心として旋回可能に設けられ、自由端が他方の固定点に支持されるので、両者の連結点を中心とする相対回転に連れて旋回する。このため、アームの旋回角位置に応じた出力から、牽引車と被牽引車との連結角をリアルタイムに検出することが可能となる。
【0010】
また、牽引車と被牽引車との連結角の検出範囲を越えるアームの旋回を規制しても、弾性的な伸縮手段により、牽引車と被牽引車との連結角の検出範囲を越える相対回転が許容されるので、交差点などにおいて、車両を大きな連結角でゆっくりと旋回走行させることができる。
【0011】
第2の発明では、舵角の検出信号から車両の直進状態が判定されると、そのときのアームの旋回角位置に応じた出力を連結角が0として初期化が行われるので、組付誤差など(たとえば、アームの自由端を支持する固定点の位置ずれ)を生じても、連結角を正確に検出することができる。第3の発明では、車両が連結状態かつ車体速が所定値以上かつ舵角の0が判定されると、その状態で所定時間が経過したときにのみ、アームの旋回角位置に応じた出力を連結角が0として初期化が行われるのである。
【0012】
第4の発明では、連結角の報知により、運転者はこの情報を安全運転(異常な車両挙動の回避およびその立て直しなど)に生かせるようになる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1〜図3の実施形態において、1はトラクタ(牽引車)、2はトレーラ(被牽引車)であり、トラクタ1の後部中央に連結器3(第5輪カプラ)が搭載され、トレーラ2の前部中央にキングピン(図示せず)が配置される。第5輪カプラ3は、トレーラ2の前部を支持するサドル4の中央下部にジョー機構(図示せず)が備えられ、サドル4の中央に受け入れるキングピンが回転自在な連結状態にロックする。また、ジョー機構のロックを解除すると、サドル4からキングピンが外せるので、トラクタ1からトレーラ2を切り離すことも可能となる。
【0014】
トラクタ1の後部中央にマウントブラケット5が固定され、その左右1対の起立部6にサドル4がバランサシャフト7を介して支持される。そして、トラクタ1とトレーラ2との連結角を検出するため、マウントブラケット5間の中央(キングピンと同軸上)にポテンショメータ8が配置され、その回転軸8a(入力軸)にアーム9の基端が上下方向へ回動自由にピン結合される。トレーラ2の前部中央にアーム支持用ブラケット11が配置され、アーム9の他端(自由端)はこのブラケット11に左右方向へ回動自由にピン結合される。
【0015】
トラクタ1とトレーラ2との間において、これらの連結点(キングピン)を中心とする相対回転が生じると、その動きはこれに追従して旋回するアーム9を介してポテンショメータ8の入力軸8aへ伝達される。ポテンショメータ8は、入力軸8aの回転角に応じた出力(電圧値)を発生するので、連結角が0(連結車両の直進状態)に対応するポテンショメータ8の出力が決まれば、ポテンショメータ8の出力から連結角を演算できるのである。
【0016】
アーム9の旋回は、マウントブラケット5の起立部6に規制される。異常な車両挙動(ジャックナイフ現象など)を抑制する制御などにおいては、マウントブラケット5の起立部6にアーム9の旋回が規制されても、その範囲内の連結角で十分なのであり、それ以上の連結角を必要としないが、車両が交差点などでゆっくりと旋回走行するような場合、アーム9の旋回に対する規制範囲(連結角の検出範囲)を越える大きな連結角が要求される可能性も考えられる。
【0017】
このため、アーム9の一部分として前端側(アーム支持用ブラケット11側)にダンパスプリング10が介装され、アーム9の旋回がマウントブラケット5の起立部6に規制されると、ダンパスプリング10の弾性変形(伸縮)によって連結角の検出範囲を越える大きな連結角を許容できるようになっている。なお、アーム支持用ブラケット11については、図4のようにアーム9のダンパスプリング10を、ジャンパホース12のコネクタ12a(トレーラ2側に固定される)に引っ掛けるようにすると、これを省略することも可能となる。
【0018】
図5は制御系のブロック構成であり、20はトラクタ1に搭載のコントロールユニット、21は第5輪カプラ3にキングピンが回転自在な連結状態(ジョー機構のロック状態)を検出するカプラスイッチ、22は車体速検出手段、24はトラクタ1の舵角センサ、23は連結角検出手段、26はトラクタ1の運転室に配置のディスプレイユニット(警報ランプや警報ブザーを備える)、25はトレーラ2のブレーキモジュレータ、を表す。車体速検出手段22は、トラクタ1の各輪毎に配置の回転センサおよびトレーラ2の各輪毎に配置の回転センサからなり、これら出力(車輪速度)の平均値を車体速として演算する。連結角検出手段23は、既述の構成(ポテンショメータ8およびアーム9など)からなり、ポテンショメータ8の出力に対応する連結角を演算する。
【0019】
コントロールユニット20は、各入力信号(カプラスイッチ信号,車体速信号,舵角信号,連結角信号)に基づいて、トレーラ2のブレーキモジュレータ25および運転室のディスプレイユニット26を制御する。コントロールユニット20においては、カプラスイッチ21がオン(第5輪カブラ3にキングピンが回転自在の連結状態)かつ車体速検出手段22の出力(車体速)が所定値(例えば、15km/h)以上かどうかを判定する手段(図示せず)および後述の各手段(図示せず)が設定される。各手段は、カプラスイッチ21がオンかつ車体速が所定値以上のときに動作する一方、カプラスイッチ21がオフまたは車体速が所定値未満のときは動作が停止されるようになっている。
各手段としては、連結角検出手段23の出力(連結角)を読み取る手段、連結角から連結角速度を演算する手段、舵角センサ24の検出値(舵角)を読み取る手段、舵角をディスプレイユニット26に連結角(および連結角速度)と共に表示する手段、車体速と舵角とから横加速度を演算する手段、横加速度に応じた連結角しきい値a 1 ,a 2 (a 1 <a 2 )および連結角速度しきい値b 1 ,b 2 (b 1 <b 2 )を設定する手段(警報に係るしきい値a 1 ,b 1 と、トレーラブレーキに係るしきい値a 2 ,b 2 と、を設定する)、連結角の検出値が連結角しきい値a1以上かつ連結角速度しきい値が連結角速度しきい値b 1 以上になると所定の解除条件が成立するまでディスプレイユニット26の警報ランプおよび警報ブザーを作動させる手段、連結角の検出値が連結角しきい値a2以上かつ連結角速度しきい値が連結角速度しきい値b2以上になると所定の解除条件が成立するまでトレーラ2のブレーキモジュレータ25への作動指令を出力する手段、が備えられる。所定の解除条件としては、連結角が規定値(舵角に対応する正常範囲の上限値)以下または車体速が規定値(制御領域の下限値:例えば、5km/h)が設定される。
【0024】
このような構成により、連結角が連結角しきい値a1以上かつ連結角速度が同連結角速度しきい値b1以上になると、所定の解除条件が成立するまでの間、警報ブザーおよび警報ランプが作動する。さらに、連結角が連結角しきい値a2以上かつ連結角速度が同連結角速度しきい値b2以上になると、所定の解除条件が成立するまでの間、トレーラ2の車輪へ制動力が自動的に付与される。このため、運転者は警報ブザーおよび警報ランプの作動により、異常な車両挙動(ジャックナイフ現象など)が起こりやすい状態にあると適確に知ることが可能になる。また、トレーラ2の車輪への制動力により、トラクタ1は後側から引っ張られる具合に連結角が0へ引き伸ばされるようになり、連結角の異常な動き(車両挙動)を矯正することもできる。また、運転室のディスプレイユニット26において、連結角もリアルタイムに表示されるので、運転者はこの情報を安全運転(異常な車両挙動の回避およびその立て直しなど)に生かせるようになる。
【0025】
連結角検出手段22は、組付誤差(たとえば、アーム9の自由端を支持する固定点の位置ずれ)や、とくにジャンパホース12のコネクタ12aにアーム9の自由端部を形成するダンパスプリング10を引っ掛けるような場合(図4、参照)、連結角(実際値)が0に対応するポテンショメータ8の出力に変化を生じる可能性も考えられる。このため、コントロールユニット20に連結角が0を基準にポテンショメータ8の出力と連結角との対応関係を初期化する機能が付加される。
【0026】
図6はこの機能を説明するフローチャートであり、ステップ1においては、カプラスイッチ21がオンかどうかを判定する。ステップ2においては、車体速が所定値(たとえば、30km/h)かどうかを判定する。ステップ3においては、舵角センサ24の検出値(舵角)が0かどうかを判定する。そして、ステップ1の判定〜ステップ3の判定がすべてyesの状態で所定時間(たとえば、5秒)が経過すると、ステップ4およびステップ5からステップ6へ進み、そのときのポテンショメータ8の出力を連結角が0に対応するものとして初期化する。
【0027】
これにより、トラクタ1およびトレーラ2が直進状態のときにポテンショメータ8の出力と連結角との対応関係が更新されるので、既述のように連結角が0に対応するポテンショメータ8の出力に変化が生じても、ポテンショメータ8の出力に対応する連結角を正確に求められるである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施形態を表す連結車両の側面図である。
【図2】 同じく要部平面図である。
【図3】 同じく要部側面図である。
【図4】 他の実施形態を表す要部側面図である。
【図5】 制御系のブロック構成図である。
【図6】 コントロールユニットの制御内容を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
1 トラクタ
2 トレーラ(セミトレーラ)
3 第5輪カプラ
8 ポテンショメータ
9 アーム
10 ダンパスプリング
11 アーム支持用ブラケット
12 ジャンパホース
20 コントロールユニット
22 車体速検出手段
23 連結角検出手段
24 舵角センサ
25 トレーラのブレーキモジュレータ
26 ディスプレイユニット[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a behavior control apparatus for a connected vehicle.
[0002]
[Prior art]
There are trailer swing phenomenon, jackknife phenomenon, etc. as vehicle behavior peculiar to the connected vehicle, and various countermeasures have been disclosed in order to suppress these abnormal behavior. Of these, the initial is based on at least one of the coupling angle between the towed vehicle and the towed vehicle and its time derivative, and the dynamic rotational curvature radius (or steering angle) of the vehicle and at least one of its time derivative. It is known that there is provided a means for controlling to release the braking force to the towed vehicle when a sway phenomenon (a sign such as a trailer swing phenomenon) is determined (see JP-A-5-85330). As for the jackknife phenomenon, there are some which limit the relative rotation of the connecting point when they are turned on, based on the limit switch arranged around the connecting point and the switch linked to the operation lever of the retarder. (See JP-A-7-257335, JP-A-6-219340, JP-A-6-55968, JP-A-9-263272).
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
In particular, in the case of the former (Japanese Patent Laid-Open No. 5-85330), in order to detect the connection angle as a control parameter for suppressing abnormal vehicle behavior (such as trailer swing phenomenon), a spring-type floating roller on the saddle surface of the fifth wheel coupler and A potentiometer that operates according to the rotation is assembled, and the rotation angle of the spring-type floating roller accompanying the relative rotation around the king pin between the towing vehicle and the towed vehicle is calculated from the output of the potentiometer. However, in such a detection mechanism, there is a high possibility that the spring-type floating roller will slip and wear, and it is difficult to ensure good detection accuracy and durability. Further, there may be a problem that it is not easy to assemble and maintain the spring-type floating roller and the potentiometer to the fifth wheel coupler.
[0004]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a detection means capable of accurately measuring a connection angle with a simple configuration.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the first invention, in the connected vehicle behavior control device that detects the connecting angle between the towed vehicle and the towed vehicle as a parameter, the connecting angle is detected by either the towed vehicle or the towed vehicle. And a means for generating an output corresponding to the turning angle position, and supporting the free end of the arm through a fixed point set on the other hand, As an example, an elastic expansion / contraction means that allows relative rotation exceeding the detection range of the connection angle between the towed vehicle and the towed vehicle is provided .
[0006]
In the second invention, in the behavior control apparatus according to the first invention, when the straight angle of the vehicle is determined from the means for detecting the rudder angle and the detection signal, the output corresponding to the turning angle position of the arm is 0. And means for initializing as described above.
[0007]
According to a third aspect, in the behavior control apparatus according to the first aspect, the means for detecting the connection state of the vehicle, the means for detecting the vehicle body speed, the means for detecting the steering angle, and a detection signal based on these detection signals. Means for initializing the output corresponding to the turning angle position of the arm as 0 only when the vehicle is in a connected state, the vehicle body speed is equal to or higher than a predetermined value and the rudder angle is 0, and a predetermined time has elapsed in that state; Are provided.
[0008]
According to a fourth aspect, in the behavior control apparatus according to the first aspect, a means for notifying the detected value of the connection angle is provided.
[0009]
【The invention's effect】
In the first invention, the arm is provided between one of the towed vehicle and the towed vehicle so as to be able to turn around these connection points, and the free end is supported by the other fixed point. It turns with relative rotation around the connecting point. For this reason, it becomes possible to detect the connection angle between the towed vehicle and the towed vehicle in real time from the output corresponding to the turning angle position of the arm.
[0010]
In addition , even if the turning of the arm exceeding the detection range of the connection angle between the tow vehicle and the towed vehicle is restricted, the relative rotation exceeding the detection range of the connection angle between the tow vehicle and the towed vehicle is achieved by elastic expansion and contraction means. Therefore, the vehicle can be slowly turned at a large connection angle at an intersection or the like.
[0011]
In the second aspect of the invention, when the straight traveling state of the vehicle is determined from the detection signal of the steering angle , the output corresponding to the turning angle position of the arm at that time is initialized with the connection angle set to 0. Etc. (for example, the displacement of the fixed point that supports the free end of the arm) can be detected accurately. In the third invention, when it is determined that the vehicle is in a connected state, the vehicle body speed is equal to or higher than a predetermined value, and the steering angle is 0, an output corresponding to the turning angle position of the arm is output only when a predetermined time has elapsed in that state. Initialization is performed with the connection angle set to zero.
[0012]
In the fourth aspect of the invention, the notification of the connection angle allows the driver to make use of this information for safe driving (such as avoiding abnormal vehicle behavior and turning it back).
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
In the embodiment of FIGS. 1 to 3, 1 is a tractor (towed vehicle), 2 is a trailer (towed vehicle), and a coupler 3 (fifth wheel coupler) is mounted at the rear center of the
[0014]
A
[0015]
When relative rotation about the connecting point (kingpin) occurs between the
[0016]
The turning of the
[0017]
For this reason, when the
[0018]
FIG. 5 is a block diagram of the control system, 20 is a control unit mounted on the
[0019]
The
As each means, means for reading the output (connection angle) of the connection angle detection means 23, means for calculating the connection angular velocity from the connection angle, means for reading the detection value (steering angle) of the
[0024]
With such a configuration, when the connection angle is equal to or greater than the connection angle threshold value a 1 and the connection angular velocity is equal to or greater than the connection angular velocity threshold value b 1 , the alarm buzzer and the alarm lamp are kept until a predetermined release condition is satisfied. Operate. Further, when the connection angle is equal to or greater than the connection angle threshold value a 2 and the connection angular velocity is equal to or greater than the connection angular velocity threshold value b 2 , the braking force is automatically applied to the wheels of the
[0025]
The connecting angle detection means 22 is provided with an assembly error (for example, displacement of a fixed point that supports the free end of the arm 9), in particular, the
[0026]
FIG. 6 is a flowchart for explaining this function . In
[0027]
Thereby, when the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side view of a coupled vehicle that represents an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the main part of the same.
FIG. 3 is a side view of the main part of the same.
FIG. 4 is a side view of an essential part showing another embodiment.
FIG. 5 is a block diagram of a control system.
FIG. 6 is a flowchart for explaining the control contents of the control unit.
[Explanation of symbols]
1
3
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