JPH0635864Y2

JPH0635864Y2 - 連結車の操向装置

Info

Publication number: JPH0635864Y2
Application number: JP2020289U
Authority: JP
Inventors: 育朗野津
Original assignee: UD Trucks Corp
Current assignee: UD Trucks Corp
Priority date: 1989-02-27
Filing date: 1989-02-27
Publication date: 1994-09-21
Anticipated expiration: 2004-02-27
Also published as: JPH02144880U

Description

【考案の詳細な説明】〈産業上の利用分野〉本考案は、連結車の操向装置に関し、特に被牽引車の転
舵制御により安定した操向性が得られるようにした装置
に関する。

〈従来の技術〉連結車においては、旋回半径を減少して軌道性を向上さ
せるため、例えば第10図に示すように牽引車101とを被
牽引車102との屈曲自在に連結された連結点の屈曲角に
応じて機械式のリンク機構や油圧シリンダにより後輪を
転舵するようにしたものがある（特開昭61−60379号公
報参照）。

〈考案が解決しようとする課題〉しかしながら、このような従来の連結車の操向装置にあ
って、後輪の転舵角は連結点の屈曲角と同一又は比例し
た角度に制御されるため、同一の操舵角で旋回走行中に
車速を上昇させると、連結点の屈曲角が小さくなり、操
向性が悪くなる。

また、前輪の操舵角に比例して後輪を転舵するようにし
たものでは、連結点の屈曲角は車速の上昇によって更に
小さくなり、場合によっては逆向きに折れ曲がってしま
う惧れがある（第11図，第12図参照）。

また、被牽引車の走行軌跡を牽引車の走行軌跡に近づけ
ることを狙ったものがあるが（特開昭56−163968号公報
参照））、そのための具体的な手段が示されておらず、
後輪の転舵角の制御例として、一旦前輪の操舵方向と逆
向きに後輪を転舵した後、同一方向に転舵し、さらに急
速に中心に戻すという方式が挙げられているが、この方
式では牽引車と被牽引車との走行軌跡とは異なり、か
つ、転舵角の変化が大きいため、安定した操向性を得ら
れるものではなかった。

本考案は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、車速に影響されることなく良好な操向安定性が得ら
れるようにした連結車の操向装置を提供することを目的
とする。

このため第１の考案としては、第１図に示すように、前輪操舵機構を有する牽引車と、後輪転舵機構を有する
被牽引車とを屈曲自在に連結してなる連結車において、
前輪操舵角又は牽引車と被牽引車との連結点の屈曲角の
少なくとも一方を検出する角度検出手段と、車速を検出
する車速検出手段と、検出された車速に応じて前輪操舵
角又は連結点の屈曲角と後輪転舵角との角度比を設定す
る角度比設定手段と、前輪操舵角又は連結点の屈曲角
と、設定された角度比とに基づいて後輪の目標転舵角を
設定する目標転舵角設定手段と、後輪の転舵角を設定さ
れた目標転舵角と一致させるように後輪転舵機構を制御
する転舵角制御手段と、を含んで構成した。

また、第２の考案としては、第２図に示すように、前輪操舵機構を有する牽引車と、後輪転舵機構を有する
被牽引車とを屈曲自在に連結してなる連結車において、
前輪操舵角を検出する前輪操舵角検出手段と、牽引車と
被牽引車との連結点の屈曲角を検出する屈曲角検出手段
と、車速を検出する車速検出手段と、検出された前輪操
舵角と車速とに基づいて牽引車の所定点の進行方向を検
出して通過位置に対応して記憶する進行方向記憶手段
と、被牽引車の所定点の進行方向を当該通過位置に対応
して記憶された被牽引車の進行方向と一致させるように
該進行方向と検出された連結点の屈曲角とに基づいて後
輪の目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、後輪
の転舵角を設定された目標転舵角と一致させるように後
輪転舵機構を制御する転舵角制御手段と、を含んで構成
した。

〈作用〉第１の考案にあって、角度検出手段は、前輪操舵角又は
牽引車と被牽引車との連結点の屈曲角の少なくとも一方
を検出し、車速検出手段は、車速を検出する。

そして、角度比設定手段により、検出された車速に応じ
て前輪操舵角又は連結点の屈曲角と後輪転舵角との角度
比を設定し、目標転舵角設定手段により、前輪操舵角又
は連結点の屈曲角と、設定された角度比とに基づいて後
輪の目標転舵角を設定した後、転舵角制御手段により、
後輪の転舵角を設定された目標転舵角と一致させるよう
に後輪転舵機構を制御する。

また、第２の考案においては、前輪操舵角検出手段は前
輪操舵角を検出し、屈曲角検出手段は、牽引車と被牽引
車との連結点の屈曲角を検出し、車速検出手段は、車速
を検出する。

そして、進行方向記憶手段により、検出された前輪操舵
角と車速とに基づいて牽引車の所定点の進行方向を検出
して通過位置に対応して記憶し、目標転舵角設定手段に
より、被牽引車の所定点の進行方向を当該通過位置に対
応して記憶された被牽引車の進行方向と一致させるよう
に該進行方向と検出された連結点の屈曲角とに基づいて
後輪の目標転舵角を設定した後、転舵角制御手段によ
り、後輪の転舵角を設定された目標転舵角と一致させる
ように後輪転舵機構を制御する。

〈実施例〉以下に、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は、第１の考案と第２の考案とをセミトレーラに
適用した実施例に共通したハードウエアの構成を示す。

図において、トラクタ（牽引車）１は、ステアリング11
と該ステアリング11の操作に連動して前輪12を転舵する
リンク機構13からなる前輪操舵機構を備える。また、ス
テアリング11の回転量の検出を介して前輪12の操舵角を
検出する操舵角センサ14と、トラクタ１の推進軸の回転
数に比例した周波数のパルス信号を出力する車速センサ
15と、トラクタ１とトレーラ（被牽引車）２とを屈曲自
在に連結するカップラ16に装着され、該連結点の屈曲角
を検出する屈曲角センサ17とが設けられる。18はトラク
タ１の後輪である。

一方、トレーラ２には、後輪21を転舵自由なリンク機構
22及び該リンク機構22を駆動する油圧アクチュエータ23
からなる後輪転舵機構が備えられ、油圧アクチュエータ
23は、オイルポンプ24からの供給油量とオイルタンク25
への戻し油量を制御するサーボバルブ26の開度に応じて
駆動量を制御される。また、後輪21の転舵角を検出する
転舵角センサ27が設けられる。

前記サーボバルブ26の開度はマイクロコンピュータ内蔵
のコントロールユニット31からの制御信号により制御さ
れる。コントロールユニット31には、前記操舵角センサ
14,屈曲角センサ17からの信号が、A/D変換器32を介し
て、又、車速センサ15からの信号がパルス入力回路33を
介してCPU34に入力されると共に、転舵角センサ27から
の信号がサーボアンプ35に入力される。そして、CPU34
は、入力信号に基づいてROM36に記憶されたプログラム
に従い、RAM37との間でデータを授受しつつ、後述する
ように後輪21の目標転舵角を設定し、その信号をD/A変
換器38を介してアナログ変換してサーボアンプ35に出力
する。サーボアンプ35は転舵角センサ27によって検出さ
れた後輪21の実際の転舵角を前記目標転舵角に一致させ
るようにフィードバック制御する。

次に、コントロールユニット31によって為される第１の
考案に係る実施例の制御ルーチンを第４図〜第７図に従
って説明する。

第４図に示すルーチンは、車速センサ15からのパルスを
入力して割り込まれる。

ステップ（図ではＳと記す）１では、パルス入力毎の周
期T_cを演算し、ステップ２では、演算された周期T_cをRA
M37に記憶する。

第５図に示すルーチンは、タイマーからの所定時間ΔT₁
毎の信号により割り込まれる。

ステップ11では、RAM37に記憶された周期T_cに基づい
て、その逆数に比例する車速Ｖを演算する。

ステップ12では、上記のようにして過去連続して複数回
求められた車速Ｖのデータから、加重平均処理等による
フィルタリングを行い、信頼性ある車速Ｖのデータをス
テップ13でRAM37に記憶する。

ここで、車速センサ15と、第４図及び第５図に示したル
ーチンとが車速検出手段を構成する。

第６図に示すルーチンは、タイマーからの所定時間ΔT₂
毎の信号により割り込まれる。

ステップ21では、操舵角センサ14又は屈曲角センサ16か
らの信号を読み込んで、前輪操舵角又は連結点の屈曲角
を検出する。即ち、操舵角センサ14又は屈曲角センサ16
と、このステップ21の機能とが角度検出手段を構成す
る。尚、第１の考案に係る実施例においては、操舵角セ
ンサ14又は屈曲角センサ16の一方のみを設ければよい。

ステップ22では、ステップ12と同様にステップ21で複数
回連続して検出された角度データのフィルタリングを行
い、ステップ23で、信頼性ある角度データをRAMへ記憶
する。

第７図に示すルーチンは、タイマーからの所定時間ΔT₃
毎の信号により割り込まれる。

ステップ31では、ステップ23に記憶された最新の車速の
データに応じて、前輪操舵角又は連結点の屈曲角と後輪
転舵角との角度比を、車速に対して設定されたROM36に
記憶されたマップテーブル（図示参照）からの検索によ
り設定する。即ち、ROM36と、ステップ31の機能とが、
角度比設定手段を構成する。

ステップ32では、前輪操舵角又は連結点の屈曲角と後輪
転舵角と、ステップ31で設定した角度比とに基づいて、
後輪21の目標転舵角を設定する。即ち、このステップ32
の機能が目標転舵角設定手段を構成する。

ステップ33では、前記ステップ32で設定された目標転舵
角と一致するようにサーボアンプ35に制御信号を出力す
る。これにより、サーボバルブ26,油圧アクチュエータ2
3の駆動を介して転舵角センサ27によって検出された後
輪21の転舵角が目標転舵角と一致するようにフィードバ
ック制御される。即ち、油圧アクチュエータ23の駆動量
を制御するためのサーボバルブ25,転舵角センサ27とス
テップ33の機能とが、制御手段を構成する。

かかる後輪21の転舵角制御により、後輪21は車速に応じ
て適正に設定された角度比を用いて設定された目標転舵
角と一致するように制御されるため、車速に影響される
ことなく常に良好な操向性を得ることができるのであ
る。

次に、同じくコントロールユニット31によって為される
第２の考案に係る実施例の制御を第８図及び第９図を用
いて説明する。

第８図には、本考案に係るセミトレーラの旋回走行時の
各種状態量を、示してある。

図において、 A:トラクタ１の前端 B:トラクタ１とトレーラ２との連結点 C:トレーラ２の後端 l₁：トラクタ１の前輪12と後輪18との距離 a:トラクタ１の前端Ａと前輪12との距離 b:連結点Ｂとトラクタ１の後輪18との距離 l₂：連結点Ｂとトレーラ２の後輪21との距離 c:トレーラの後輪21と後端Ｃとの距離 δ₁：トラクタ１の前輪12の転舵角 φ：連結点Ｂの屈曲角 Φ₁：トラクタ１のヨー角 Φ₂：トレーラ２のヨー角とする。尚、各角度は一方の操舵方向を正、他方の操舵
方向を負とする。

第９図には、制御ルーチンのフローチャートを示す。こ
のルーチンは、停車状態から開始される。

ステップ41では、トレーラ２のヨー角Φ₂を０に初期設
定する。

ステップ42では、トレーラ２の連結点Ｂにおける横すべ
り角β_2Bを０に初期設定する。

ステップ43では、屈曲角センサ17により検出される連結
点Ｂの屈曲角φを読み込む。

ステップ44では、Ａ点からＣ点の直進時における距離を
ｎ−１で等分割したときのＡ点からＢ点までの各点にお
ける進行方向ｒ（ｎ）〜ｒ（ｉ）をφ,B点からＣ点まで
の各点（Ｂ点を除く）における進行方向ｒ（ｉ−１）〜
ｒ（１）を０にセットする。

ステップ45では、トラクタ１のヨー角Φ₁をφにセット
する。

ステップ46では、単位距離ΔＤを走行したか否かを判定
する。ここで、ΔＤは前記Ａ点〜Ｃ点を等分割したとき
の各点間の距離に略等しく設定してある。

この判定がYESとなる毎、つまりΔＤ走行する毎にステ
ップ47以降に進む。

ステップ47では、連結点Ｂの屈曲角をφを読み込む。

ステップ48では、トレーラ２のＢ点における横すべり角
β_2Bを演算する。これは、次のように行われる。

まず、トラクタ１のＢ点における横すべり角β_1Bを次式
により演算する。

β_1B＝δ₁・b/l₁ これに屈曲角φを加算して、β_2B（＝β_1B＋φ）が求め
られる。

ステップ49では、トラクタ１のヨー角Φ₁を次のように
して演算する。

まず、ヨー角Φ₁の変化率ｄΦ₁/dtが次式により求めら
れる。

ｄΦ₁/dt＝δ₁・V/l₁ ∴Φ₁＝（δ₁・V/l₁）dt 尚、前輪12の転舵角δ₁は操舵角の検出値から求められ
る。

ステップ50では、トレーラ２のヨー角Φ₂を次式により
演算する。

Φ₂＝Φ₁−φ ステップ51では、トレーラ２の後輪21の目標転舵角δ₂
を次のようにして演算する。

目標転舵角δ₂は、Ｃ点をＡ点の軌跡に追随させるよう
に設定されるから、まず、前述のようにして求められた
値によって次式によりＣ点の横すべり角β_cを求める。

β_c＝β_2B・c/l₂＋δ₂（l₂＋ｃ）／l₂ 一方、Ｃ点の進むべき方向は、ｒ（１）であるので、そ
れを満たすためのβ_cは、 β_c＝ｒ（１）−Φ₂ ∴δ₂＝｛ｒ（１）−Φ₂−β_2B・c/l₂｝l₁/c ステップ52では、トレーラ２の後輪21の目標転舵角δ₂
と検出された転舵角とを一致させるように、両者の偏差
に応じたフィードバック制御信号をサーボアンプ35に出
力する。

ステップ53では、進行方向前側の点の現在の進行方向
を、次回（ΔＤ走行後）の後側の点の進行方向と一致さ
せるべく、ｒ（ｊ＋１）の値（ｊ＝１〜ｎ−１）をｒ
（ｊ）にセットする。

ステップ54では、前端のＡ点の進行方向を次式により演
算する。

ｒ（ｎ）＝δ₁（l₁＋ａ）／l₁＋Φ₁ かかる制御を行えば、前述のように後側の点は前側の点
の記憶された進行方向と同一通過地点において同一進行
方向となるように制御されるので前側の点の走行軌跡を
追随するように制御される。

つまり、トラクタ１とトレーラ２とが略同一の軌跡を描
きながら走行できることになり、操向性が極めて安定
し、ドライバーはトレーラ２の走行軌跡を気にしなくて
も済むため、高度な運転技術は不要となり、運転性が大
幅に向上する。

又、第２の考案に係る本実施例においても、各点の進行
方向は車速を考慮して求められた値であるから、第１の
考案と同様車速に影響されず安定した操向性を得られ
る。

尚、車速Ｖの検出は、第４図及び第５図に示したルーチ
ンで行われる。従って、本実施例においても、車速セン
サ15とこれらルーチンが車速検出手段を構成する。

また、操舵角センサ14が操舵角検出手段、屈曲角センサ
17が屈曲角検出手段、ステップ49及びステップ54の機能
が進行方向設定手段、ステップ48及びステップ51の機能
が目標転舵角設定手段、サーボバルブ25,転舵角センサ2
7とステップ52の機能とが転舵角制御手段を構成する。

〈考案の効果〉以上説明したように本考案によれば、車速を考慮した前
輪操舵角又は連結点の屈曲角と後輪との角度比を用い
て、又は、進行方向前側と後側との走行軌跡を一致させ
るように後輪の目標転舵角を設定し、該目標転舵角を得
るべく後輪を転舵制御する構成としたため、車速に影響
されることなく安定した操向性を得られるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、第１の考案の構成を示すブロック図、第２図
は、第２の考案の構成を示すブロック図、第３図は、第
１の考案と第２の考案との実施例に共通するハードウエ
アの構成図、第４図〜第７図は、前記第１の考案の実施
例における各種制御ルーチンを示すフローチャート、第
８図は前記第２の考案の実施例における旋回走行時の各
部の状態を示す平面図、第９図は、同上実施例の制御ル
ーチンを示すフローチャート、第10図は、従来の連結車
の操向装置の一例を示す平面図、第11図は、従来の連結
車の操向装置の連結点における屈曲角特性を示す線図、
第12図は、同じく旋回走行時の転舵状態を示す平面図で
ある。１…トラクタ、２…トレーラ、11…ステアリング、12…
前輪、13…リンク機構、14…操舵角センサ、15…車速セ
ンサ、17…屈曲角センサ、21…後輪、22…リンク機構、
23…油圧アクチュエータ、24…オイルポンプ、26…サー
ボバルブ、27…転舵角センサ、31…コントロールユニッ
ト、34…CPU、36…ROM、37…RAM

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ６２Ｄ 115:00

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】前輪操舵機構を有する牽引車と、後輪転舵
機構を有する被牽引車とを屈曲自在に連結してなる連結
車において、前輪操舵角又は牽引車と被牽引車との連結
点の屈曲角の少なくとも一方を検出する角度検出手段
と、車速を検出する車速検出手段と、検出された車速に
応じて前輪操舵角又は連結点の屈曲角と後輪転舵角との
角度比を設定する角度比設定手段と、前輪操舵角又は連
結点の屈曲角と、設定された角度比とに基づいて後輪の
目標転舵角を設定する目標転舵角設定手段と、後輪の転
舵角を設定された目標転舵角と一致させるように後輪転
舵機構を制御する転舵角制御手段と、を含んで構成した
ことを特徴とする連結車の操向装置。
【請求項２】前輪操舵機構を有する牽引車と、後輪転舵
機構を有する被牽引車とを屈曲自在に連結してなる連結
車において、前輪操舵角を検出する前輪操舵角検出手段
と、牽引車と被牽引車との連結点の屈曲角を検出する屈
曲角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出
された前輪操舵角と車速とに基づいて牽引車の所定点の
進行方向を検出して通過位置に対応して記憶する進行方
向検出手段と、被牽引車の所定点の進行方向を当該通過
位置に対応して記憶された被牽引車の進行方向と一致さ
せるように該進行方向と検出された連結点の屈曲角とに
基づいて後輪の目標転舵角を設定する目標転舵角設定手
段と、後輪の転舵角を設定された目標転舵角と一致させ
るように後輪転舵機構を制御する転舵角制御手段と、を
含んで構成したことを特徴とする連結車の操向装置。