JP3938650B2 - Connected 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、連結車両の挙動抑制装置に関する。
【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、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、連結点を中心とする相対回転を物理的に拘束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】
具体的には、牽引車と被牽引車との相対回転を許容する退避位置に待機する部材が、これらの相対回転の拘束が必要なときにシリンダの作動によってロック位置へ変位するタイプと、連結点の周囲に配置の電磁コイルが、牽引車と被牽引車との相対回転の拘束が必要なときに通電され、その発生する磁力によって車両間を吸着するタイプと、が見られる。しかし、いずれの場合においても、相対回転(連結角)の拘束が瞬時かつ強固に作用するため、車両間に発生する衝撃(ショック)が大きく、これに耐える高い強度剛性が装置に要求される。また、走行状態によっては、連結角の拘束時に牽引車が被牽引車に引きずれる可能性もあり、その拘束の解除タイミングを探るのも難しい。
【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、牽引車と被牽引車との連結角を、大きなショックを発生することなく、適確に抑制できる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、牽引車に設定の連結点を中心として被牽引車を回転可能に支持する連結車両において、牽引車の連結点に対するオフセット点にワイヤ巻き上げドラムを取り付けると共に、その取付部にワイヤ巻き上げドラムを弾性的に支持する手段と、ワイヤ巻き上げドラムの回転を規制する手段と、この規制をオンーオフするように制御する手段と、ワイヤの先端を被牽引車に連結する手段を備える。
【0006】
第2の発明では、牽引車に設定の連結点を中心として被牽引車を回転可能に支持する連結車両において、牽引車の連結点に対するオフセット点にワイヤ巻き上げドラムを取り付けると共に、このドラムを巻き上げ方向へ回転させるように付勢する手段と、同じくドラムの引き出し方向への回転を規制するラチェットと、ラチェットの規制をオン−オフするように制御する手段と、ワイヤの先端を被牽引車に連結する手段と、牽引車の連結点に対するオフセット点にワイヤ巻き上げドラムを弾性的に支持する液圧ダンパまたはスプリングダンパと、を備える。
【0007】
第3の発明では、第1の発明または第2の発明における、ドラムの回転に対する規制をオン−オフするように制御する手段は、連結角を検出する手段として、ドラムの回転角度に応じた出力を発生するポテンショメータを備える。
【0009】
【発明の効果】
第1の発明では、ワイヤ巻き上げドラムの回転が規制されると、車両間に張られるワイヤにより、連結角の変位が規制される。このため、必要に応じてワイヤ巻き上げドラムに対する規制を制御することにより、連結角の異常な拡大(ジャックナイフ現象など)を、大きなショックを発生することなく、抑制することが可能となる。また、ドラムを弾性的に支持する手段により、連結角の規制に伴うショックを良好に減衰(緩衝)させることができる。
【0010】
第2の発明では、ラチェットの規制がオフされると、ドラムの巻き上げ方向への付勢力に抗し、牽引車と被牽引車との間に張られるワイヤを伸び縮みさせながら、車両間の連結点を中心とする相対回転が可能になる。ラチェットの規制がオンされると、ドラムの引き出し方向への回転が規制され、車両間に張られるワイヤにより、連結角の拡大方向への車両間の相対回転が拘束される。つまり、連結角のそれ以上の拡大が阻止される一方で、連結角の縮小に伴うワイヤの巻き上げは許容される。このため、必要に応じてラチェットの規制をオンに切り替えるように制御することにより、連結角の異常な拡大を抑制することが可能となる。また、液圧ダンパまたはスプリングダンパの伸縮により、ラチェットの規制に伴うショックを良好に減衰(緩衝)させることができる。
【0011】
第3の発明では、連結角の検出信号に基づいて、連結角の拘束を適切に制御することが可能になる。また、ドラムの回転角度からポテンショメータにより連結角を容易かつ正確に検出することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
図1〜図8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を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のフレーム1aの後端中央にワイヤ5の引き出し口を備えるケーシング6が設けられ、その内部に図5のようなワイヤ巻き上げ装置7が収装される。ワイヤ5の先端にフック8が連結され、フック8が脱着可能に係合するリング9がトレーラ2のフレーム2aの前端中央に固定される。ワイヤ巻き上げ装置7は、ドラム10とこれを回転自在に支持するブラケット11とからなり、固定側のブラケット11に対してドラム10を巻き取り方向へ回転させるように付勢するバネなど手段(図示せず)が組み付けられる。
【0015】
ブラケット11とその基板11a(巻き上げ装置7の取付面を形成する)との間にスプリングダンパ12が介装される。スプリングダンパ12は、シリンダ12aおよびその内部を摺動自在なピストン12bと、ピストン12bと基板11aとの間を連結するロッド12cと、ピストン12bをロッド12cの収縮方向へ付勢するスプリング12dと、などから構成され、後述する連結角の規制(拘束)に伴ってロッド12cの伸び出し方向へ瞬間的に作用する過大な負荷を主にスプリング12dのバネ力で減衰するようになっている。
【0016】
連結角(トラクタ1に対するトレーラ2のキングピンを中心とする回転角度)を規制するため、ドラム10とブラケット11との間にラチェット機能15が組み付けられる。ラチェット機構15は、ドラム10側に軸22回りをこれと一体に回転する爪車16と、爪車16に係合するとドラム10のワイヤ引き出し方向への回転を規制する爪レバー17と、からなり、爪レバー17はブラケット11側にその基端を介して爪車16に対する係脱方向へ回転可能に支持される。レバー17の基端部に突起18(レバー)が形成され、この突起18を介してレバー17を爪車16に干渉しない退避位置へ弾性的に保持するスプリング19と、そのバネ力に抗して爪レバー17を爪車16に係合させるためのアクチュエータ20(ソレノイド)と、が設けられる。
【0017】
アクチュエータ20はロッド23を介して突起18に連結され、その電源回路に制御スイッチ21が介装される。制御スイッチ21は、運転者がオン−オフ操作するようにしてもよいが、この実施形態においては、図6に示すコントロールユニット30(トラクタ1に搭載される)により、連結角の異常な拡大(ジャックナイフ現象など)を抑制するべく、後述のようにアクチュエータ20および警報手段25(運転室のランプやブザー)を制御する。
【0018】
制御に必要な検出手段として、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31と、車体速検出手段32および連結角検出手段33と、が備えられる。車体速検出手段32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(演算値)を車体速として出力する。連結角検出手段33はこの場合、ドラム10の回転角度に応じた出力を発生するポテンショメータ(ドラムの回転軸に連結される)が用いられ、その出力からこれに対応する連結角の演算値を出力する。
【0019】
図7はコントロールユニット30の制御内容を説明するフローチャートであり、所定の制御周期で繰り返し実行される。ステップ1においては、カプラスイッチ21がオン(第5輪カプラ3にキングピンが回転自在の連結状態)かどうかを判定する。ステップ2およびステップ3においては、車体速(車体速検出手段32からの入力信号)を読み取り、その車体速が所定値(たとえば、15km/h)以上かどうかを判定する。ステップ1の判定およびステップ3の判定がともにyesのときは、ステップ4へ進み、車体速(検出値)に応じたしきい値a,b(a>b)を予め設定のマップデータから検索する。ステップ5においては、連結角(連結角検出手段33からの入力信号)を読み取る。
【0020】
ステップ6においては、制御プラグF=1(制御の初期化により、F=0にセットされる)かどうかを判定する。この判定がnoのときは、ステップ10へ飛び、yesのときは、ステップ7を進み、連結角(検出値)がしきい値a以上かどうかを判定する。そして、ステップ7の判定がyesのときは、ステップ8およびステップ9において、制御フラグF=1に切り替えると共に、警報手段25およびアクチュエータ20をオンする。ステップ10においては、連結角(検出値)がしきい値aよりも小さいしきい値b以上かどうかを判定する。この判定がyesのときは、ステップ11およびステップ12において、制御フラグF=1に切り替えると共に、警報手段25およびアクチュエータ30をオフする。なお、ステップ1の判定とステップ3の判定およびステップ7の判定がnoのときは、リターンへ飛ぶのである。
【0021】
このような構成により、連結状態での走行時において、所定の作動条件が成立しないとき(ステップ3の判定がnoのとき、あるいはステップ6の判定がyesかつステップ7の判定がnoのとき)は、警報が停止およびアクチュエータ20への通電がオフに維持される。ラチェット機構15の爪レバー17が退避位置にあり、爪車16が回転自由なため、ドラム10の巻き上げ方向への付勢力に抗し、トラクタ1とトレーラ2との間に張られるワイヤ5を伸び縮みさせながら、車両間のキングピンを中心とする相対回転が可能なため、たとえば交差点において、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。
【0022】
所定の作動条件が成立する(ステップ6の判定がyesになる)と、所定の解除条件が成立する(ステップ10の判定がyes)までの間、警報が作動すると共に、アクチュエータ20への通電がオンされる。このため、運転者は警報の作動により、連結角の異常を適確かつ容易に判断することができる。アクチュエータ20の作動により、ラチェット機構15の爪レバー17が爪車16に係合するため、ドラム10の引き出し方向への回転が規制され、車両間に張られるワイヤ5により、車両間のキングピンを中心とする相対回転が拘束される。つまり、連結角のそれ以上の拡大が阻止されるため、連結角の異常な拡大(ジャックナイフ現象など)を適確に抑制することができるのである(図9、参照)。
【0023】
その際、連結角の縮小に伴うワイヤ5の巻き上げは許容されるので、運転操作によって連結角を正常範囲に復帰させる(車両挙動の立て直し)が可能になり、ワイヤ5がドラム10に巻き上げられるため、これが車両間に弛んで邪魔になることもない。また、ラチェット機構15にスプリングダンパ12を備えるので、その規制(爪車16と爪レバー17の係合)に伴うショックも良好に減衰(緩衝)できる。
【0024】
所定の解除条件が成立すると、制御フラグF=0、警報の作動およびアクチュエータ20への通電がオフ、に切り替えられるのであり、作動条件のしきい値aと解除条件のしきい値bと、を設定することにより、運転操作による車両挙動の立て直しが有効となる。
【0025】
連結角は、ポテンショメータの出力から容易に検出できるが、組付誤差(ラチェット機構15やリング9の位置ズレなど)により、連結角(実際値)が0に対応するポテンショメータの出力に変化を生じる可能性が考えられる。そのため、コントロールユニット30に実際値の0を基準にポテンショメータ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8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31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(図示せず)の検出値が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の出力に変化が生じても、ポテンショメータの出力に対応する連結角を正確に求められる。なお、ワイヤ巻き上げ装置7については、図10のように複数を配置することにより、これらを同期的に制御するようにしてもよい。図10において、3は第5輪カプラ、5はワイヤ、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】同じく連結車両の平面図である。
【図3】同じく一部平面図である。
【図4】同じく一部側面図である。
【図5】同じくワイヤ巻き上げ装置の構成を表す説明図である。
【図6】同じく制御系のブロック図である。
【図7】同じく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。
【図8】同じく制御内容を説明するフローチャートである。
【図9】同じく作用説明図である。
【図10】別の実施形態を表す連結車両の側面図である。
【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
5 ワイヤ
7 ワイヤ巻き上げ装置
8 フック
9 係止リング
10 ドラム
11 ブラケット
12 スプリングダンパ
15 ラチェット機構
16 爪車
17 爪レバー
19 スプリング
20 アクチュエータ
21 制御スイッチ
30 コントロールユニット
32 車体速検出手段
33 連結角検出手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a behavior suppressing device 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. Among these, there are limit switches arranged around the connection point and switches 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]
Specifically, a member that stands by at a retracted position that allows relative rotation between the tow vehicle and the towed vehicle is connected to a type that is displaced to the lock position by the operation of the cylinder when restraining of the relative rotation is necessary, There is a type in which an electromagnetic coil arranged around a point is energized when it is necessary to restrict relative rotation between the towed vehicle and the towed vehicle and attracts the vehicles by the generated magnetic force. However, in any case, since the restraint of relative rotation (connection angle) acts instantaneously and firmly, the impact (shock) generated between the vehicles is large, and the apparatus is required to have high strength rigidity to withstand this. Further, depending on the traveling state, there is a possibility that the tow vehicle may be dragged by the towed vehicle when the connection angle is constrained, and it is difficult to find the timing for releasing the restraint.
[0004]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide means capable of appropriately suppressing the connection angle between the tow vehicle and the towed vehicle without generating a large shock.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, in the connected vehicle that supports the towed vehicle rotatably around the connection point set on the tow vehicle, the wire winding drum is attached to the offset point with respect to the connection point of the tow vehicle, and the wire is attached to the attachment portion. There are provided means for elastically supporting the winding drum, means for regulating the rotation of the wire winding drum, means for controlling the regulation to be turned on and off, and means for connecting the tip of the wire to the towed vehicle .
[0006]
In the second invention, in a connected vehicle that rotatably supports a towed vehicle around a connection point set on the tow vehicle, a wire winding drum is attached to an offset point with respect to the connection point of the tow vehicle, and the winding direction of the drum is set. A means for urging the drum to rotate, a ratchet for restricting the rotation of the drum in the pull-out direction, a means for controlling the ratchet to be turned on and off, and connecting the tip of the wire to the towed vehicle. And a hydraulic damper or a spring damper for elastically supporting the wire winding drum at an offset point with respect to the connecting point of the towing vehicle .
[0007]
In the third invention, in the first invention or the second invention, the means for controlling to turn on / off the restriction on the rotation of the drum is an output corresponding to the rotation angle of the drum as the means for detecting the connection angle. A potentiometer for generating
[0009]
【The invention's effect】
In the first invention, when the rotation of the wire winding drum is restricted, the displacement of the connecting angle is restricted by the wire stretched between the vehicles. For this reason, by controlling the restriction on the wire winding drum as necessary, it is possible to suppress an abnormal increase in the connection angle (jack knife phenomenon or the like) without generating a large shock. Moreover, the shock accompanying the regulation of the coupling angle can be satisfactorily attenuated (buffered) by means for elastically supporting the drum .
[0010]
In the second invention, when the ratchet restriction is turned off, the connection between the vehicles is performed while the wire stretched between the towed vehicle and the towed vehicle is expanded and contracted against the urging force in the drum winding direction. Relative rotation around the point is possible. When the ratchet restriction is turned on, the rotation of the drum in the pulling-out direction is restricted, and the relative rotation between the vehicles in the direction of expansion of the connecting angle is restricted by the wire stretched between the vehicles. That is, further expansion of the connection angle is prevented, while winding of the wire accompanying the reduction of the connection angle is allowed. For this reason, it is possible to suppress abnormal expansion of the connecting angle by controlling the ratchet regulation to be turned on as necessary. Moreover, the shock accompanying the ratchet regulation can be attenuated (buffered) satisfactorily by the expansion and contraction of the hydraulic damper or the spring damper .
[0011]
In the third aspect of the invention, it is possible to appropriately control the connection angle constraint based on the connection angle detection signal. Further, the connecting angle can be easily and accurately detected from the rotation angle of the drum by a potentiometer .
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
1 to 8, 1 is a tractor (tow vehicle), 2 is a trailer (towed vehicle), and a coupler 3 (fifth wheel coupler) is mounted at the center of the rear part of the
[0014]
A
[0015]
A
[0016]
A
[0017]
The
[0018]
As detection means necessary for control, a
[0019]
FIG. 7 is a flowchart for explaining the control contents of the
[0020]
In
[0021]
With such a configuration, when a predetermined operating condition is not satisfied during traveling in the connected state (when the determination at
[0022]
When a predetermined operating condition is satisfied (determination in
[0023]
At that time, the winding of the
[0024]
When the predetermined release condition is satisfied, the control flag F = 0, the alarm operation and the energization of the
[0025]
The connection angle can be easily detected from the output of the potentiometer, but the assembly angle (actual displacement of the
[0026]
FIG. 8 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 representing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of the coupled vehicle.
FIG. 3 is also a partial plan view.
FIG. 4 is a partial side view of the same.
FIG. 5 is an explanatory view showing the configuration of the wire winding device.
FIG. 6 is a block diagram of the control system.
FIG. 7 is a flowchart for explaining the control contents of the control unit.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the control contents in the same manner.
FIG. 9 is an explanatory view of the same operation.
FIG. 10 is a side view of a coupled vehicle representing another embodiment.
[Explanation of symbols]
1
3
Claims (3)
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