CN101389504A - 具有操作者存在检测策略的工程机械 - Google Patents

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Abstract

一种工程机械(10)，其采用操作者存在检测策略来允许启动或禁止启动该工程机械(10)。多个传感器提供了操作者存在的独立的指示。这些传感器可以包括座椅传感器(30)、缓动踏板传感器(34)、变速器输出速度传感器(36)以及输送齿轮传感器(38)。如果至少一个传感器指示操作者存在，那么允许启动所述工程机械(10)；但是，如果没有一个传感器指示操作者存在，那么禁止启动工程机械(10)。

Description

具有操作者存在检测策略的工程机械
技术领域
本发明整体上涉及基于检测操作者是否存在而允许启动和禁止启动工程机械，更具体而言，涉及一种操作者存在检测策略，通过评估多个独立的操作者存在指示器来确定允许启动还是禁止启动所述工程机械。
背景技术
工程机械通常设有操作站，所述操作站配置有座椅，在该座椅处能够很好地观察到工程机械周围的区域，同时能够保持容易地接近工程机械和例如操纵杆、方向盘、按钮等控制设备。扶手和座椅开关通常被用作工程机械的操作状态传感器，所述工程机械例如是割草机、滑移转向装载机、集成刀架、材料搬运机、反铲装载机等。这样，这些开关通常用来感应和检测在允许所述机械运动之前，机械的操作者何时适合进入机械，和/或允许启动或禁止启动与工程机械相关联的多种执行系统。这种类型的一种典型的开关/传感器装置例如在美国专利No.5711391中公开。在其它工程机械中，诸如那些与农业生产相关联的工程机械，操作者有时可能会在穿越工作场地时在操作站中站起来，以获得更好的视野。美国专利5048273教导了一种用于摘棉机的操作者存在电路，当座椅开关打开时，例如当操作者站立时，如果传输处于驱动模式，例如脱离空档，则所述操作者存在电路保持工程机械处于启动状态。
尽管这些操作者存在策略常常可以避免由于错误地检测到操作者的缺席所带来的恼人的中断，但是包含不同操作模式的不同工程机械需要更为复杂的用于检测操作者存在的装置。如果工程机械被适当地操作，但互锁控制系统不管操作者的存在而关闭工程机械，那么就会出现高代价且恼人的延迟。例如，诸如自动平地机之类的一些工程机械具有一种操作模式，操作者存在且站立，同时变速器具有零输出速度并处于空档。这种状态例如可能存在于当操作者在精确的平土操作过程中利用缓动踏板平稳地转换到运动模式时。
发明内容
本发明用于解决上述提到的一个或多个问题。
在一个方面，一种用于操作工程机械的方法包括检测所述工程机械中的操作者存在指示器，这种检测包括检测座椅传感器、变速器输出速度传感器和输送齿轮传感器。如果所述指示器中的至少一个指示操作者在所述工程机械中，就允许启动所述工程机械。但是，如果所述指示器中没有一个指示操作者在所述工程机械中，就禁止所述工程机械启动。
在另一个方面，一种工程机械包括具有操作站的工程机械主体。电子控制器连接到所述工程机械主体上。变速器输出速度传感器、输送齿轮传感器和座椅传感器都与所述电子控制器联通。至少一个执行器械也与所述电子控制器联通。所述电子控制器包括一种操作者存在算法，基于座椅传感器的指示、变速器输出速度传感器的指示和输送齿轮传感器的指示中的任何一个通过执行所述操作者存在算法能够允许启动所述工程机械。但是，基于所有的所述座椅传感器的指示、所述变速器输出速度传感器的指示和所述输送齿轮传感器的指示的结合通过执行所述操作者存在算法能够使禁止启动所述工程机械。
附图说明
图1是根据本发明的一个方面的工程机械的侧面示意图；和
图2是根据本发明的操作者存在算法的软件流程图。
具体实施方式
参考图1，被显示为自动平地机的工程机械10包括工程机械主体12、操作站14和被显示为刮土铲的执行器械16。与现代的许多工程机械类似，自动平地机10是电子控制的，操作者的指令通过一个或多个电子控制器18解译，然后所述控制器与工程机械的各控制子系统联通。然而，本发明在电子控制水平较低的工程机械中也找到了潜在的应用，并且在操作者的指令经由液压和/或机械连接直接提供给致动器的没有电子控制的情况下也可能有潜在的应用。从而，本领域技术人员可以理解，本发明教导的构思可以经由软件在如图所示的电子控制器中或者在具有部分电子控制的工程机械的电路中实现，或者经由采用本发明的操作者存在检测逻辑的机械和/或液压装置实现，或者经由这些软件/硬件装置的任意组合实现。
自动平地机10包括位于操作站14中的座椅20和经由通信线路31连接到电子控制器18上的座椅传感器30。因此，如果一位有足够重量的操作者坐在座椅20上，那么“操作者存在”信号将提供给电子控制器18。另一方面，如果操作者站立或特别轻地坐在座椅20上，所述座椅传感器20将提示“操作者不存在”信号，并且同样经由通信线路31将其传输到电子控制器18。缓动踏板24同样位于操作站14中，该缓动踏板24的位置由缓动踏板传感器34检测，该缓动踏板传感器34经由通信线路35与电子控制器18联通。缓动踏板传感器34可以是任何传统的传感器，诸如可以检测缓动踏板被压下的程度并经由通信线路35将该信息传输到电子控制器18的传感器。另一方面，缓动踏板传感器34的一种替代方式可以不那么复杂，而是在踏板被按压超过某个临界位置时简单地提供少量信息。未给出标记的多种工程机械和执行控制器也位于操作站14中并以传统的方式经由通信线路(未示出)与电子控制器18联通。那些控制器的输入指令被电子控制器18解译后，传输到各输送和执行致动器，以控制运动和/或执行操作，例如以本领域公知的方式调整刮土铲16的位置。例如，来自操作站14的适当的指令将发送到电子控制器18，并经由通信线路17传输到与刮土铲16相关联的各个致动器，以执行对应于操作者指令的一些调整。另外，电子控制器18也可以本领域公知的方式经由通过通信线路23传输的适当的信号致动驻车制动器22。
自动平地机10还包括变速器输出速度传感器36，其经由通信线路37将指示变速器输出速度的信号传输到电子控制器18。另外，自动平地机10包括输送齿轮传感器38，其经由通信线路39将当前齿轮传输给电子控制器18。
优选地，电子控制器18包括操作者存在算法，该算法在多个指示器中的至少一个指示操作者位于工程机械的操作站14中的情况下允许启动工程机械。另一方面，在所有的指示器都指示操作者未在工程机械的操作站14中的情况下，优选操作所述操作者存在算法以使禁止启动该工程机械。在本发明中，这些操作者指示传感器包括座椅传感器30、缓动踏板传感器34、变速器输出速度传感器22以及输送齿轮传感器36。如在本发明中的使用，如果所述工程机械能够通过所述操作站14的控制而在自身动力的作用下移动并且利用其一个或多个执行器械至少部分地或完全地执行一些工作任务，则认为是允许启动所述工程机械。根据本发明的内容，如果工程机械不能移动和/或操作站14发出指令锁定工程器械的执行器械的运动或动作，则认为是禁止启动该工程机械。
工业实用性
本发明通常可以应用到任何工程机械，特别是那些具有多种不同的可以接受的操作模式的工程机械。本发明具体描述了自动平地机，但其也能够应用到包括农业机械在内的其他的工程机械，所述工程机械具有多种操作模式，其中，操作者在操作站中可以位于不同的位置或者具有不同的姿势。因此，通过首先辨别工程机械的不同操作模式中的每一个以及在该单个模式的最小控制输入方面可能从操作站将哪些控制输入发送到控制器来在工程机械中实现本发明。
在自动平地机的情况下，操作者可以处于传统的驾驶模式并坐在座椅20中，这样座椅传感器30传送“操作者存在”信号到电子控制器18，从而允许启动工程机械或使已经启动的工程机械保持启动状态。此外，操作者的存在也可以通过变速器输出速度传感器的输出非零和/或输送齿轮传感器指示不处于空档来指示。即使输送齿轮处于空档，当操作者站立但变速器输出速度非零时，也可以指示操作者存在。在另一种可能的操作模式中，机械不动，操作者站立并通过踩压缓动踏板24预备平稳过渡到运动。在这种情况下，缓动踏板将使输送齿轮处于空档，机械将不移动，这样变速器输出速度为零并且座椅传感器30也由于操作者站立而未检测到操作者存在。但是，因为缓动踏板传感器34检测到缓动踏板24被压下并将该信息经由通信线路35传送到电子控制器18，所以能够指示操作者存在，因此可以保持工程机械10处于启动状态。
现在参考图2，图2显示了操作者存在算法50的软件流程图的一个例子。在椭圆框51处，开始本流程。在方框52处，允许启动所述工程机械。这反映了本发明的一个方面，除非所有操作者存在指示器的组合指示操作者不存在，否则假定或默认操作者存在。在方框53处，读取传感器的输入。换句话说，电子控制器18读取座椅传感器的指示、缓动踏板传感器的指示、变速器输出速度传感器的指示和输送齿轮传感器的指示。在解算框54处，逻辑上确定座椅传感器是否指示“操作者存在”信号。如果是，逻辑上进行到方框60，保持所有系统处于启动状态，或者允许启动工程机械。在椭圆框59中，逻辑上再次返回到读取传感器输入的方框53处。如果座椅传感器指示为否，表明操作者不在座椅20中，则下一个解算框确定变速器输出速度是否为零。如果变速器输出速度不为零，则逻辑上再次进行到方框60，以保持或允许启动所述工程机械，然后再次返回到方框53读取传感器。如果变速器输出速度为零，则逻辑上确定输送齿轮是否处于空档。如果不是，则再次表明操作者存在并且工程机械处于启动状态。如果输送齿轮为空档，则逻辑上进行到解算框57，确定缓动踏板是否被压下。例如，可以期望确定缓动踏板被压下的程度是否超过预定百分比，例如90°。如果是，逻辑上再次进行到方框60，以允许启动所述工程机械或保持现有的启动状态。然后，逻辑上经由返回椭圆框59返回到方框53，以再次读取传感器的输入。如果所有四个传感器指示的结合指示操作者不存在，那么逻辑上将进行到方框58，禁止所述工程机械启动。在具体的实施方式中，通过操作站将执行器械刮土铲16、控制器锁定，所述驻车制动器22通过经由通信线路23从电子控制器18传输的适当信号而接合。然后，逻辑上再次返回并再次读取传感器的输入，如果传感器输入中的至少一个指示操作者存在，则将重新允许启动系统。
本领域技术人员将会理解，本发明能够检测何时操作者最可能在操作站14中，而不会由于操作者调整其座椅位置、在颠簸状态下行驶、机械移动而操作者站立或者任何其它操作者仍然存在且不希望使工程机械停止的各种情况下引起不期望的操作中断。
在不一定会出现的座椅开关30失效的情况下，因此电子控制器可以包括后备逻辑控制器，操作者在座椅中的状态通过操作站14中的执行控制器与电子控制器18之间的通信来确定。本发明同样考虑了在例如所描述的当座椅传感器30失效的情况下允许进行部分启动。例如，如果座椅传感器30失效，并且操作站14中的执行控制器与所述电子控制器18之间的数据通信状态无效，则所述电子控制器18可以在如上所述的所有其它不存在状态都满足时复位待被禁止启动的所述工程机械的状态。
应当理解，上述说明仅出于示例性的目的，并不意于以任何方式限制本发明的保护范围。因此，本领域技术人员将会理解，本发明的其它方面、目标和优点可以从对附图、公开的内容和所附权利要求书的研读中获得。

Claims (10)

1.一种用于操作工程机械(10)的方法，包括以下步骤：
检测所述工程机械(10)中的操作者存在指示器，包括检测座椅传感器(30)、变速器输出速度传感器(36)和输送齿轮传感器(38)；
如果所述指示器中的至少一个指示操作者在所述工程机械(10)中，则允许启动所述工程机械(10)；并且
如果所述指示器中没有一个指示操作者在所述工程机械(10)中，则禁止启动所述工程机械(10)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述检测步骤包括检测缓动踏板传感器(34)。
3.根据权利要求2所述的方法，包括以下步骤：
当检测到的变速器输出速度非零时，指示操作者存在；
当检测到的输送齿轮不处于空档时，指示操作者存在；
当所述座椅传感器(30)检测到操作者位于座椅中时，指示操作者存在；并且
当检测到的缓动踏板(24)的位置大于预定的临界位置时，指示操作者存在。
4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述预定的临界位置是90％的位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述禁止启动的步骤包括以下步骤：
锁定所述工程机械(10)的执行器械(16)；并且
接合所述工程机械(10)的驻车制动器(22)。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，所述工程机械(10)的执行器械包括刮土铲(16)。
7.一种工程机械(10)，包括：
具有操作站(14)的工程机械主体(12)；
连接到所述工程机械主体(12)上的电子控制器(18)；
与所述电子控制器(18)联通的变速器输出速度传感器(36)；
与所述电子控制器(18)联通的输送齿轮传感器(38)；
与所述电子控制器(18)联通的座椅传感器(30)；并且
所述电子控制器(18)具有一种操作者存在算法(50)，所述算法能够基于座椅传感器(30)的指示、变速器输出速度传感器(36)的指示和输送齿轮传感器(38)的指示中的任何一个来允许启动所述工程机械(10)，并能够基于所有的所述座椅传感器(30)的指示、所述变速器输出速度传感器(36)的指示和所述输送齿轮传感器(38)的指示的结合来禁止启动所述工程机械(10)。
8.根据权利要求7所述的工程机械(10)，包括缓动踏板传感器(34)，其与所述电子控制器(18)联通；并且
所述操作者存在算法(50)能够单独基于缓动踏板传感器(34)的指示来允许启动所述工程机械(10)，能够基于所述缓动踏板传感器(34)的指示、所述座椅传感器(30)的指示、所述变速器输出速度传感器(36)的指示和所述输送齿轮传感器(38)的指示的结合来禁止启动所述工程机械(10)。
9.根据权利要求8所述的工程机械(10)，其中，所述工程机械(10)的主体是自动平地机主体；
所述至少一个执行器械包括刮土铲(16)；
驻车制动器(22)与所述电子控制器(18)联通；并且
所述操作者存在算法(50)能够使所述驻车制动器(22)接合，并作为禁止所述工程机械(10)启动的一部分。
10.根据权利要求9所述的工程机械(10)，其中，如果所述座椅传感器(30)指示操作者在座椅上，或所述变速器输出速度传感器(36)指示非零，或所述输送齿轮传感器(38)指示不处于空档，或所述缓动踏板传感器(34)指示被压下，则所述操作者存在算法(50)能够允许启动所述工程机械(10)；
如果所述座椅传感器(30)指示操作者不在座椅中，并且所述变速器输出速度传感器(36)指示为零，并且所述输送齿轮传感器(38)指示在空档，并且所述缓动踏板传感器(34)指示未被压下，则所述操作者存在算法能够禁止所述工程机械(10)启动。
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