EP4237926A1 - Steuerverfahren für einen zur bedienung einer betriebs- und/oder arbeitsfunktion vorgesehenen handbedienhebel - Google Patents

Steuerverfahren für einen zur bedienung einer betriebs- und/oder arbeitsfunktion vorgesehenen handbedienhebel

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Publication number
EP4237926A1
EP4237926A1 EP21798605.8A EP21798605A EP4237926A1 EP 4237926 A1 EP4237926 A1 EP 4237926A1 EP 21798605 A EP21798605 A EP 21798605A EP 4237926 A1 EP4237926 A1 EP 4237926A1
Authority
EP
European Patent Office
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operating
work function
control
lever
control method
Prior art date
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Pending
Application number
EP21798605.8A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Kamlesh Gaikwad
Christoph Wagner
Sebastian Jung
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Deere and Co
Original Assignee
Deere and Co
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Filing date
Publication date
Application filed by Deere and Co filed Critical Deere and Co
Publication of EP4237926A1 publication Critical patent/EP4237926A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G5/00—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member
    • G05G5/005—Means for preventing, limiting or returning the movements of parts of a control mechanism, e.g. locking controlling member for preventing unintentional use of a control mechanism
    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
    • E02—HYDRAULIC ENGINEERING; FOUNDATIONS; SOIL SHIFTING
    • E02F—DREDGING; SOIL-SHIFTING
    • E02F9/00—Component parts of dredgers or soil-shifting machines, not restricted to one of the kinds covered by groups E02F3/00 - E02F7/00
    • E02F9/20—Drives; Control devices
    • E02F9/2004—Control mechanisms, e.g. control levers
    • E02F9/2012—Setting the functions of the control levers, e.g. changing assigned functions among operations levers, setting functions dependent on the operator or seat orientation
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G1/00—Controlling members, e.g. knobs or handles; Assemblies or arrangements thereof; Indicating position of controlling members
    • G05G1/04—Controlling members for hand actuation by pivoting movement, e.g. levers
    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05G—CONTROL DEVICES OR SYSTEMS INSOFAR AS CHARACTERISED BY MECHANICAL FEATURES ONLY
    • G05G9/00—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously
    • G05G9/02—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only
    • G05G9/04—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously
    • G05G9/047—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks
    • G05G2009/04774—Manually-actuated control mechanisms provided with one single controlling member co-operating with two or more controlled members, e.g. selectively, simultaneously the controlling member being movable in different independent ways, movement in each individual way actuating one controlled member only in which movement in two or more ways can occur simultaneously the controlling member being movable by hand about orthogonal axes, e.g. joysticks with additional switches or sensors on the handle

Definitions

  • the invention relates to a control method for a manual operating lever provided for operating an operating and/or working function, the manual operating lever comprising a device for hand recognition which only releases operation of the operating and/or working function when it is evaluated by sensors the positioning of a palm resting on a handle of the manual operating lever indicates the presence of an operator's intention to operate.
  • Such a manual control lever in the form of a joystick can be found, for example, in DE 10 2014 214 989 A1, which has a handpiece for manual operation of the joystick and a sensor matrix covering the handpiece in a grip area with a large number of touch-detecting sensor elements.
  • An evaluation unit generates a hand presence signal indicating an operator's intention to operate when, on the basis of sensor signals provided by the touch-detecting sensor elements, it recognizes that the gripping area is being touched with the palm of the hand or is touched with the fingers.
  • the manual control lever includes a device for hand recognition that only releases operation of the operating and/or work function when a sensory evaluation of the positioning of a handle on a handle f f piece of the hand control lever applied palm on the presence of an actuation intention of an operator is closed. If the hand control lever is deflected from a neutral or From the rest position, an operating command corresponding to the current deflection state is generated, whereby a control command provided for the execution of the operating and/or work function is adapted by a control unit to the operating command resulting from the deflection state in accordance with a predetermined transition function as soon as the operation the operating and / or work function is released by the device for hand recognition.
  • the operating command on the one hand which reflects the operator's request represented by the respective deflection state of the manual operating lever
  • the control command on the other hand which is the basis for the actual actuation of the units provided for carrying out the operating and/or work function.
  • the adjustment between control and operating commands from the control unit can take place between analog or digital values.
  • transition function which can in particular have the course of a ramp, which starts from one of the neutral or If the output value corresponding to the rest position of the manual control lever approaches the current value of the operating command and thereby adapts to this, it is possible, with the activation of the device for hand recognition, to successively set the operating and/or work function to the state desired by the operator, without further measures or Actions on its part would be required . This results in a significant gain in ease of use.
  • the successive and thus comparatively slow adjustment process allows the operator to release or Neutral position of the hand control lever to prematurely interrupt the start of the operating and/or work function.
  • the manual control lever can be a conventional joystick, with the function implemented according to the method being available for each of the joystick's operating degrees of freedom or only for selected actuation or Deflection directions can be provided. In this respect, there is also the Possibility of free configurability by the operator, depending among other things on the respective operating and/or work function to be carried out.
  • the hand control lever housed in a driver's cab of the agricultural tractor is typically used to operate operating and/or work functions that are associated with a front loader on the agricultural tractor, a three-point linkage, an attachment attached to the three-point linkage, or a driving function of the agricultural tractor itself related .
  • the control command is preferably only executed by the control unit if the release from the device for hand recognition is given within a specified exclusion time after leaving the neutral or neutral position. Rest position takes place. This largely ensures that there is a causal connection between the actuation of the hand control lever (by deflecting it out of the neutral or rest position) and the actual intention to operate the associated operating and/or work function.
  • the cut-off time for this is specified in the range from 0.5 to 1.0 seconds, although any other value may also be expedient, depending on the operational and/or work function to be operated.
  • the execution of the control command starts with a delay corresponding to a predetermined latency time.
  • the latency time is used for the defined resetting of the control command to one of the neutral or Output value corresponding to the rest position of the hand control lever (reset).
  • the latency time is typically in the order of magnitude of a single clock cycle of the usually microprocessor-controlled control unit.
  • the stored functional state can be, for example, a specified position of a hydraulically raised or lowered device. act lowerable front loader arm or a hydraulically tiltable loading tool. The latter has, for example, the shape of a shovel or a loading fork. This functional state is retained until the operator moves the hand control lever to neutral or Returns rest position and deflects it again.
  • SCVs hydraulic control valves
  • SCVs hydraulic control valves
  • These are used to connect hydraulic units that are included in attachments that can be attached to the agricultural tractor.
  • the control valves can be brought into an unpressurized floating position, in which a free hydraulic flow is possible.
  • the stored functional state can accordingly be formed by a floating position covered by the control valve.
  • the hand control lever is often also used for operating functions such as controlling the travel speed or Direction of travel of the agricultural tractor, in which case the stored functional state can correspond to a predeterminable speed or direction of travel.
  • the control command can be set directly to a value corresponding to the full deflection by modifying the transition function.
  • This situation differs from the one described above in that the operator clearly intends to call up the functional state associated with the full deflection of the manual control lever for the relevant operational and/or work function even before the hand recognition device responds. If, on the other hand, several singular full deflections occur one after the other on the hand control lever, it is assumed that the operator made a mistake and the transition function is not modified.
  • control command is immediately set to a value corresponding to the full deflection by modifying the transition function. This represents a modification of the previous case in that the operator actuates the manual control lever at the time the device for hand recognition responds with the clear intention of calling up the functional state stored for the relevant operational and/or work function.
  • Fig. 1 an arrangement operated by means of the control method according to the invention with a manual control lever designed as a joystick for an agricultural tractor,
  • Fig. 2 a first diagram illustrating the functioning of the control method according to the invention
  • 3 shows a second diagram in which a first special function of the control method according to the invention is reproduced
  • FIG. 5 shows a fourth diagram in which a third special function of the control method according to the invention is reproduced.
  • Fig. 1 shows an arrangement for an agricultural tractor (not shown) operated by means of the control method according to the invention.
  • the arrangement 10 comprises a manual operating lever 14 designed as a joystick 12.
  • the manual operating lever 14 has a grip 16 and a mounting base 18, within which the grip 16 can be deflected out of a neutral or rest position 20 along different actuating paths 22, 24, so that has an associated operating and/or work function operated manually.
  • An actuation sensor 26 is used to detect the respective deflection state of the handle 16 and to generate deflection signals that correspond thereto.
  • the grip 16 includes a sensor array 34 embedded in a grip surface 32 , which is part of a hand recognition device 36 . Closes the hand recognition facility 36 by evaluating the position of a palm resting on the grip piece 16 detected by the sensor array 34 for the presence of an operator's intention to operate, this generates a hand presence signal releasing the operation of the operating and/or work function.
  • the hand presence signal is supplied together with the deflection signals to a microprocessor-controlled control unit 38 for further processing.
  • the hand operating lever 14 can be assigned to different operating and/or work functions. These may relate to the agricultural tractor itself or to a front loader located on the agricultural tractor, a three-point hitch, an implement attached to the three-point hitch, and the like.
  • the manual control lever 14 is used to control a driving function of the agricultural tractor, more precisely a driving speed or driving direction .
  • the driving speed or In this case, the direction of travel is adjusted at the instigation of the control unit 38 by corresponding interventions in a drive train 40, and consequently in an engine and/or transmission control 42a, 42b of the agricultural tractor.
  • the adaptation takes place in accordance with the deflection signals supplied by the actuation sensor 26 .
  • the manual control lever 14 can be moved along a primary actuating path 22 in both deflection directions, overcoming a tangible detent, into an upper, fully deflected position 44 or spend lower fully deflected position 46.
  • the primary actuating gate 22 is used to specify the driving speed, including the movement of the agricultural tractor by deflecting the manual control lever 14 starting from the neutral or. Accelerate resting position 20 upwards and decelerate downwards.
  • the fully deflected position 44 , 46 of the manual operating lever 14 is assigned a specific functional state of the drive train 40 , in particular one that is stored by the operator. For example, it is a travel speed specification in the form of a maximum speed or maximum speed that can be specified by the operator. an "active" standstill of the agricultural tractor, in which it is held in its current position without the brakes being applied.
  • a choice of travel direction as well as a fine adjustment of the travel speed in the manner of a "speed zoom” is possible in a secondary actuating gate 24 of the hand control lever 14 .
  • an operating command 48 on the one hand, which reflects the operator's request represented by the respective deflection state of the manual operating lever 14, and a control command 50, on the other hand, which actually activates the operating and/or work function provided Units, here the engine and / or transmission control 42a, 42b of the agricultural tractor, based on the transmitted to the control unit 38 deflection signals.
  • the operator steers the manual control lever 14 at the point in time tO, starting from the neutral or Rest position 20 along the primary actuating alley 22 upwards.
  • a value corresponding to the deflection state for the operating command 48 is generated by the control unit 38 as a function of the deflection signals supplied by the actuation sensor 26 .
  • the operating command 48 from the control unit 38 is initially not converted into corresponding interventions in the engine and/or transmission control 42a, 42b. More precisely, the value of the control command 50 in FIG. 2 corresponds to that of the operating command 48 , but remains inactive until the device for hand recognition 36 responds.
  • the control command 50 from the control unit 38 is initially sent to one of the neutral or Output value 52 corresponding to the rest position 20 of the hand control lever 14 is reset (reset).
  • the execution of the control command 50 starts with a delay corresponding to a predefined latency At_delay.
  • the latency At_delay is typically in the order of magnitude of a single clock cycle of the control unit 38 .
  • control command 50 is only executed by the control unit 38 if the device for hand recognition 36 is enabled within a predetermined exclusion time At_enable after leaving the neutral or idle position 20 er- follows . This largely ensures that there is a causal connection between the actuation of the manual control lever 14 (by deflecting it out of the neutral or idle position 20) and the actual intention to increase the driving speed or
  • the exclusion time At_enable is specified in the range from 0.5 to 1.0 seconds.
  • control unit 38 adapts the control command 50 to the operating command 48 according to a predetermined transition function 54 .
  • transition function 54 shown in FIG. 2 has an example of the course of a ramp, which, starting from the neutral or If the output value 52 corresponding to the rest position 20 of the manual control lever 14 approaches the current value 56 of the operating command 48 and thereby adapts to it, it is possible, with the response of the device for hand recognition 36, to successively set the driving function to the state desired by the operator, without further measures or Actions are required on its part. This results in a significant gain in ease of use.
  • Fig. 3 to 5 illustrate special functions of the control method according to the invention using additional diagrams. These are optional depending on the operating and/or work function to be operated. The following explanations therefore relate only by way of example to the driving function of the agricultural tractor described above.
  • the manual control lever 14 is moved along the primary actuating path 22 while overcoming the tangible detent into the upper, fully deflected position 44 so that the driving speed is adjusted to the maximum speed specified by the operator. If, on the other hand, the manual operating lever 14 is moved along the primary actuating path 22, overcoming the tangible detent, into the lower, fully deflected position 46, the “active” standstill is adjusted.
  • the control command 50 by modification of the transition function 54 with expiry of the specified latency time At_delay directly to the full deflection corresponding Value 58 set.
  • This situation differs from the one described above in that the operator clearly intends to call up the functional state stored by the operator and assigned to the full deflection of the manual operating lever 14 before the point in time t1 when the device for hand recognition 36 responds.
  • the control command 50 is set immediately to a value 58 corresponding to the full deflection by modifying the transition function 54 after the specified latency period At_delay has expired. This represents a modification of the previous case in that the operator actuates the manual control lever 14 at the time t1 when the device for hand recognition 36 responds with the clear intention of calling up the functional state stored by the operator and associated with the full deflection of the manual control lever 14.

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Abstract

Bei einem Steuerverfahren für einen zur Bedienung einer Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion vorgesehenen Handbedienhebel (14) umfasst der Handbedienhebel (14) eine Einrichtung zur Handerkennung (36), die eine Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion erst dann freigibt, wenn durch sensorische Auswertung der Positionierung einer an einem Griffstück (16) des Handbedienhebels (14) anliegenden Handfläche auf das Vor-liegen einer Betätigungsabsicht eines Bedieners geschlossen wird. Im Falle einer Auslenkung des Handbedienhebels (14) aus einer Neutral- bzw. Ruhestellung (20) heraus wird ein dem aktuellen Auslenkungszustand entsprechender Bedienbefehl (48) erzeugt, wobei von einer Kontrolleinheit (38) ein zur Ausfüh-rung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion vorgesehener Steuerbefehl (50) nach Maßgabe einer vorgegebenen Übergangsfunktion (54) an den sich aus dem Auslenkungszustand ergebenden Bedienbefehl (48) angeglichen wird, sobald die Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion seitens der Einrichtung zur Handerkennung (36) freigegeben wird.

Description

Steuerverfahren für einen zur Bedienung einer Betriebsund/oder Arbeits funktion vorgesehenen Handbedienhebel
Die Erfindung betri f ft ein Steuerverfahren für einen zur Bedienung einer Betriebs- und/oder Arbeits funktion vorgesehenen Handbedienhebel , wobei der Handbedienhebel eine Einrichtung zur Handerkennung umfasst , die eine Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion erst dann freigibt , wenn durch sensorische Auswertung der Positionierung einer an einem Gri f fstück des Handbedienhebels anliegenden Handfläche auf das Vorliegen einer Betätigungsabsicht eines Bedieners geschlossen wird .
Ein derartiger Handbedienhebel in Gestalt eines Joysticks geht zum Beispiel aus der DE 10 2014 214 989 Al hervor, wobei dieser ein Handstück zur manuellen Betätigung des Joysticks sowie eine das Handstück in einem Gri f fbereich überdeckende Sensormatrix mit einer Viel zahl berührungserfassender Sensorelemente aufweist . Eine Auswerteeinheit erzeugt ein auf eine Betätigungsabsicht eines Bedieners hinweisendes Handpräsenzsignal , wenn diese auf Grundlage von seitens der berührungserfassenden Sensorelemente bereitgestellten Sensorsignalen erkennt , dass der Gri f fbereich in für das Vorliegen einer Bedienabsicht charakteristischer Art und Weise mit der Handfläche bzw . den Fingern berührt wird .
Um eine für den Bediener unerwartete Reaktion von zur Aus führung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion vorgesehenen Aggregaten zu verhindern, wird deren Bedienung üblicherweise nur dann freigegeben, wenn sich der Handbedienhebel zugleich in seiner Neutral- bzw . Ruhestellung befindet . Sollte der Bediener den Handbedienhebel bereits ausgelenkt haben, so ist dieser zunächst wieder in die Neutral- bzw . Ruhestellung zurück zu verbringen . Dies ist umständlich und führt zu einem entsprechenden Verlust an Bedienkomfort .
Angesichts dessen ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Steuerverfahren der eingangs genannten Art bezüglich seines Bedienkomforts zu verbessern .
Diese Aufgabe wird durch ein Steuerverfahren für einen Handbedienhebel zur Bedienung einer Betriebs- und/oder Arbeits funktion mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst .
Bei dem Steuerverfahren für einen zur Bedienung einer Betriebs- und/oder Arbeits funktion vorgesehenen Handbedienhebel umfasst der Handbedienhebel eine Einrichtung zur Handerkennung, die eine Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion erst dann freigibt , wenn durch sensorische Auswertung der Positionierung einer an einem Gri f fstück des Handbedienhebels anliegenden Handfläche auf das Vorliegen einer Betätigungsabsicht eines Bedieners geschlossen wird . Im Falle einer Auslenkung des Handbedienhebels aus einer Neutral- bzw . Ruhestellung heraus wird ein dem aktuellen Auslenkungs zustand entsprechender Bedienbefehl erzeugt , wobei von einer Kontrolleinheit ein zur Aus führung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion vorgesehener Steuerbefehl nach Maßgabe einer vorgegebenen Übergangsfunktion an den sich aus dem Auslenkungs zustand ergebenden Bedienbefehl angeglichen wird, sobald die Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion seitens der Einrichtung zur Handerkennung freigegeben wird . Funktional wird somit unterschieden zwischen dem Bedienbefehl einerseits , der den durch den j eweiligen Auslenkungs zustand des Handbedienhebels repräsentierten Bedienerwunsch wieder- gibt , und dem Steuerbefehl andererseits , der der eigentlichen Betätigung der zur Aus führung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion vorgesehenen Aggregate zugrunde liegt . Grundsätzlich kann die Angleichung zwischen Steuer- und Bedienbefehl von der Kontrolleinheit zwischen analogen oder digitalen Werten erfolgen .
Durch entsprechende Wahl der Übergangs funktion, die insbesondere den Verlauf einer Rampe aufweisen kann, die sich ausgehend von einem der Neutral- bzw . Ruhestellung des Handbedienhebels entsprechenden Ausgangswert an den aktuellen Wert des Bedienbefehls annähert und sich dabei an diesen angleicht , ist es möglich, mit Ansprechen der Einrichtung zur Handerkennung die Betriebs- und/oder Arbeits funktion sukzessive in den vom Bediener gewünschten Zustand zu versetzen, ohne dass weitere Maßnahmen bzw . Aktionen von dessen Seite erforderlich wären . Hierdurch ergibt sich ein maßgeblicher Gewinn an Bedienkomfort .
Ferner erlaubt es der sukzessive und damit vergleichsweise langsame Angleichvorgang dem Bediener, durch Loslassen bzw . Neutralstellen des Handbedienhebels die Aufnahme der Betriebs- und/oder Arbeits funktion vorzeitig abzubrechen .
Bei dem Handbedienhebel kann es sich um einen gängigen Joystick handeln, wobei die verfahrensgemäß verwirklichte Funktion für j eden der Bedienfreiheitsgrade des Joysticks oder aber lediglich für ausgewählte Betätigungs- bzw . Auslenkungsrichtungen vorgesehen sein kann . Insofern besteht auch die Möglichkeit der freien Konfigurierbarkeit seitens des Bedieners , unter anderem abhängig von der j eweils aus zuführenden Betriebs- und/oder Arbeits funktion . Der in einer Fahrerkabine des landwirtschaftlichen Traktors unterbrachte Handbedienhebel dient typischerweise der Bedienung von Betriebs- und/oder Arbeits funktionen, die mit einem an dem landwirtschaftlichen Traktor befindlichen Frontlader, einem Dreipunkt-Kraftheber, einem an dem Dreipunkt-Kraftheber angebrachten Anbaugerät , oder einer Fahrfunktion des landwirtschaftlichen Traktors selbst in Verbindung stehen .
Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens gehen aus den Unteransprüchen hervor .
Vorzugsweise wird der Steuerbefehl von der Kontrolleinheit nur dann ausgeführt , wenn die Freigabe seitens der Einrichtung zur Handerkennung innerhalb einer vorgegebenen Ausschluss zeit nach Verlassen der Neutral- bzw . Ruhestellung erfolgt . Dies stellt weitgehend sicher, dass ein kausaler Zusammenhang zwischen der Betätigung des Handbedienhebels ( durch Auslenken aus der Neutral- bzw . Ruhestellung heraus ) und der tatsächlichen Absicht , die zugehörige Betriebs- und/oder Arbeits funktion zu bedienen, besteht . In der Regel ist die Ausschluss zeit hierzu im Bereich von 0 , 5 bis 1 , 0 Sekunden vorgegeben, wobei j e nach zu bedienender Betriebs- und/oder Arbeits funktion j edoch auch ein beliebiger anderer Wert zweckmäßig sein kann .
Auch ist es denkbar, dass die Aus führung des Steuerbefehls entsprechend einer vorgegebenen Latenz zeit verzögert einsetzt . Die Latenz zeit dient der definierten Zurücksetzung des Steuerbefehls auf einen der Neutral- bzw . Ruhestellung des Handbedienhebels entsprechenden Ausgangswert (Reset ) . Hierzu liegt die Latenz zeit typischerweise in der Größenordnung eines einzelnen Taktzyklus der in der Regel mikroprozessorgesteuerten Kontrolleinheit .
Ferner besteht die Möglichkeit , dass bei Erkennung einer nach Freigabe der Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion erkannten singulären Vollauslenkung des Handbedienhebels der Ablauf der Übergangs funktion von der Kontrolleinheit dahingehend modi fi ziert wird, dass der Steuerbefehl unmittelbar auf einen der Vollauslenkung entsprechenden Wert eingestellt wird . Das Auftreten einer derartigen Vollauslenkung signalisiert der Kontrolleinheit , dass für die betref fende Betriebs- und/oder Arbeits funktion ein bestimmter, insbesondere vom Bediener abgespeicherter Funktions zustand abgerufen werden soll .
Im Falle einer auf einen Frontlader an einem landwirtschaftlichen Traktor bezogenen Arbeits funktion kann es sich bei dem abgespeicherten Funktions zustand zum Beispiel um eine vorgegebene Stellung einer hydraulisch heb- bzw . senkbaren Frontladerschwinge oder eines hydraulisch kippbaren Ladewerkzeugs handeln . Letzteres weist beispielsweise die Gestalt einer Schaufel oder einer Ladegabel auf . Dieser Funktions zustand wird solange beibehalten, bis der Bediener den Handbedienhebel in die Neutral- bzw . Ruhestellung zurückverbringt und daraus erneut auslenkt .
Als weiteres Beispiel seien die an landwirtschaftlichen Traktoren üblichen hydraulischen Steuerventile ( SCVs ) erwähnt . Diese dienen dem Anschluss hydraulischer Aggregate , die von an dem landwirtschaftlichen Traktor anbringbaren Anbaugeräten umfasst sind . Für bestimmte Betriebs- und/oder Arbeits funktionen lassen sich die Steuerventile in eine drucklose Schwimmstellung verbringen, in der ein freier Hydraulikfluss möglich ist . Der abgespeicherte Funktions zustand kann dementsprechend durch eine von dem Steuerventil umfasste Schwimmstellung gebildet sein .
Häufig dient der Handbedienhebel auch Betriebs funktionen wie der Steuerung der Fahrtgeschwindigkeit bzw . Fahrtrichtung des landwirtschaftlichen Traktors , wobei der abgespeicherte Funktions zustand in einem solchen Fall einer vorgebbaren Fahrtgeschwindigkeit oder Fahrtrichtung entsprechen kann .
Der Vollständigkeit halber sei angemerkt , dass die vorgenannten Betriebs- und/oder Arbeits funktionen lediglich beispielhafter Art sind, daneben ist auch eine Viel zahl anderer Anwendungen bei Nutz fahrzeugen aus dem Land- , Forst- oder Baumaschinenbereich denkbar .
Alternativ kann bei Erkennung einer vor Freigabe der Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion erkannten singulären Vollauslenkung des Handbedienhebels der Steuerbefehl durch Modi fikation der Übergangs funktion unmittelbar auf einen der Vollauslenkung entsprechenden Wert eingestellt werden . Diese Situation unterscheidet sich gegenüber der vorstehend geschilderten dadurch, dass der Bediener bereits vor dem Zeitpunkt des Ansprechens der Einrichtung zur Handerkennung die eindeutige Absicht erkennen lässt , den der Vollauslenkung des Handbedienhebels zugeordneten Funktions zustand für die betref fende Betriebs- und/oder Arbeits funktion abzurufen . Sollten hingegen mehrere singuläre Vollauslenkungen hintereinander am Handbedienhebel auftreten, so wird von einem Versehen des Bedieners ausgegangen und eine Modi fikation der Übergangs funktion unterbleibt .
Darüber hinaus ist es möglich, dass bei Erkennung einer bei Freigabe der Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion vorliegenden Vollauslenkung des Handbedienhebels der Steuerbefehl durch Modi fikation der Übergangs funktion unmittelbar auf einen der Vollauslenkung entsprechenden Wert eingestellt wird . Dies stellt eine Abwandlung des vorhergehenden Falls dahingehend dar, dass der Bediener den Handbedienhebel bereits zum Zeitpunkt des Ansprechens der Einrichtung zur Handerkennung mit der eindeutigen Absicht betätigt , den für die betref fende Betriebs- und/oder Arbeits funktion abgespeicherten Funktionszustand abzurufen .
Das erfindungsgemäße Steuerverfahren für einen zur Bedienung einer Betriebs- und/oder Arbeits funktion vorgesehenen Handbedienhebel wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen veranschaulicht . Es zeigen :
Fig . 1 eine mittels des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens betriebene Anordnung mit einem als Joystick ausgebildeten Handbedienhebel für einen landwirtschaftlichen Traktor,
Fig . 2 ein die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens veranschaulichendes erstes Diagramm, Fig. 3 ein zweites Diagramm, in dem eine erste Sonderfunktion des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens wiedergegeben ist,
Fig. 4 ein drittes Diagramm, in dem eine zweite Sonderfunktion des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens wiedergegeben ist, und
Fig. 5 ein viertes Diagramm, in dem eine dritte Sonderfunktion des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens wiedergeben ist.
Fig. 1 zeigt eine mittels des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens betriebene Anordnung für einen (nicht dargestellten) landwirtschaftlichen Traktor.
Die Anordnung 10 umfasst einen als Joystick 12 ausgebildeten Handbedienhebel 14. Der Handbedienhebel 14 weist ein Griffstück 16 sowie eine Befestigungsbasis 18 auf, innerhalb derer das Griffstück 16 aus einer Neutral- bzw. Ruhestellung 20 heraus entlang unterschiedlicher Betätigungsgassen 22, 24 auslenkbar ist, sodass sich eine zugehörige Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion manuell bedienen lässt. Ein Betätigungssensor 26 dient der Erfassung des jeweiligen Auslenkungszustands des Griffstücks 16 sowie der Erzeugung damit korrespondierender Auslenkungssignale .
Das Griffstück 16 umfasst neben einer Vielzahl von Bedienelementen 28, 30 ein in eine Grif foberf läche 32 eingebettetes Sensorarray 34, das Bestandteil einer Einrichtung zur Handerkennung 36 ist. Schließt die Einrichtung zur Handerkennung 36 durch Auswertung der von dem Sensorarray 34 erfassten Positionierung einer an dem Gri f fstück 16 anliegenden Handfläche auf das Vorliegen einer Betätigungsabsicht eines Bedieners , so erzeugt diese ein die Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion freigebendes Handpräsenzsignal .
Das Handpräsenzsignal wird gemeinsam mit den Auslenkungssignalen einer mikroprozessorgesteuerten Kontrolleinheit 38 zur weiteren Verarbeitung zugeführt .
Dem Handbedienhebel 14 lassen sich j e nach Einsatz zweck unterschiedliche Betriebs- und/oder Arbeits funktionen zuweisen . Diese können sich auf den landwirtschaftlichen Traktor selbst oder aber einen an dem landwirtschaftlichen Traktor befindlichen Frontlader, einen Dreipunkt-Kraftheber, ein an dem Dreipunkt-Kraftheber angebrachtes Anbaugerät , und dergleichen beziehen . Im vorliegenden Fall dient der Handbedienhebel 14 der Steuerung einer Fahrfunktion des landwirtschaftlichen Traktors , genauer gesagt einer Fahrtgeschwindigkeit bzw . Fahrtrichtung . Die Fahrtgeschwindigkeit bzw . Fahrtrichtung wird hierbei auf Veranlassung der Kontrolleinheit 38 durch entsprechende Eingri f fe in einen Antriebsstrang 40 , mithin in eine Motor- und/oder Getriebesteuerung 42a, 42b des landwirtschaftlichen Traktors angepasst . Die Anpassung erfolgt dabei nach Maßgabe der von dem Betätigungssensor 26 zugeführten Auslenkungssignale .
Der Handbedienhebel 14 lässt sich entlang einer primären Betätigungsgasse 22 in beiden Auslenkungsrichtungen unter Überwindung einer fühlbaren Rastung in eine obere vollausgelenkte Position 44 bzw . untere vollausgelenkte Position 46 verbringen . Die primäre Betätigungsgasse 22 dient der Vorgabe der Fahrtgeschwindigkeit , wozu sich die Bewegung des landwirtschaftlichen Traktors durch Auslenken des Handbedienhebels 14 ausgehend von der Neutral- bzw . Ruhestellung 20 nach oben beschleunigen und nach unten verzögern lässt . Der vollausgelenkten Position 44 , 46 des Handbedienhebels 14 ist hierbei ein bestimmter, insbesondere vom Bediener abgespeicherter Funktions zustand des Antriebsstrangs 40 zugeordnet . Beispielsgemäß handelt es sich um eine Fahrtgeschwindigkeitsvorgabe in Gestalt einer vom Bediener vorgebbaren Maximalgeschwindigkeit bzw . eines „aktiven" Stillstands des landwirtschaftlichen Traktors , in dem dieser ohne Bremsbetätigung in seiner aktuellen Position gehalten wird .
Eine Fahrtrichtungswahl wie auch eine Feineinstellung der Fahrtgeschwindigkeit in der Art eines „Geschwindigkeits zooms" ist in einer sekundären Betätigungsgasse 24 des Handbedienhebels 14 möglich .
Die Funktionsweise des Steuerverfahrens soll nun anhand des in Fig . 2 dargestellten ersten Diagramms erläutert werden .
Bezüglich der in Fig . 2 dargestellten Kurven wird funktional unterschieden zwischen einem Bedienbefehl 48 einerseits , der den durch den j eweiligen Auslenkungs zustand des Handbedienhebels 14 repräsentierten Bedienerwunsch wiedergibt , und einem Steuerbefehl 50 andererseits , der der eigentlichen Betätigung der zur Aus führung der Betriebs- und/oder Arbeits funktion vorgesehenen Aggregate , hier der Motor- und/oder Getriebesteuerung 42a, 42b des landwirtschaftlichen Traktors , nach Maßgabe der an die Kontrolleinheit 38 übermittelten Auslenkungssignale zugrunde liegt . Beispielsgemäß lenkt der Bediener den Handbedienhebel 14 zum Zeitpunkt tO ausgehend von der Neutral- bzw . Ruhestellung 20 entlang der primären Betätigungsgasse 22 nach oben aus . Hierbei wird von der Kontrolleinheit 38 in Abhängigkeit der von dem Betätigungssensor 26 zugeführten Auslenkungssignale ein dem Auslenkungs zustand entsprechender Wert für den Bedienbefehl 48 erzeugt . Aufgrund der noch ausstehenden Freigabe seitens der Einrichtung zur Handerkennung 36 wird der Bedienbefehl 48 von der Kontrolleinheit 38 j edoch zunächst nicht in entsprechende Eingri f fe in die Motor- und/oder Getriebesteuerung 42a, 42b umgesetzt . Genauer gesagt folgt der Wert des Steuerbefehls 50 in Fig . 2 zwar demj enigen des Bedienbefehls 48 , bleibt aber bis zum Ansprechen der Einrichtung zur Handerkennung 36 inaktiv .
Erkennt die Einrichtung zur Handerkennung 36 das Vorliegen einer Betätigungsabsicht seitens des Bedieners , was vorliegend zum Zeitpunkt tl der Fall ist , so wird der Steuerbefehl 50 von der Kontrolleinheit 38 zunächst auf einen der Neutral- bzw . Ruhestellung 20 des Handbedienhebels 14 entsprechenden Ausgangswert 52 zurückgesetzt (Reset ) . Die Aus führung des Steuerbefehls 50 setzt dabei entsprechend einer vorgegebenen Latenzzeit At_delay verzögert ein . Hierzu liegt die Latenz zeit At_delay typischerweise in der Größenordnung eines einzelnen Taktzyklus der Kontrolleinheit 38 .
Der Steuerbefehl 50 wird von der Kontrolleinheit 38 zudem nur dann ausgeführt , wenn die Freigabe der Einrichtung zur Handerkennung 36 innerhalb einer vorgegebenen Ausschluss zeit At_enable nach Verlassen der Neutral- bzw . Ruhestellung 20 er- folgt . Dies stellt weitgehend sicher, dass ein kausaler Zusammenhang zwischen der Betätigung des Handbedienhebels 14 ( durch Auslenken aus der Neutral- bzw . Ruhestellung 20 heraus ) und der tatsächlichen Absicht , die Fahrtgeschwindigkeit bzw .
Fahrtrichtung zu ändern, besteht . Die Ausschluss zeit At_enable ist hierzu im Bereich von 0 , 5 bis 1 , 0 Sekunden vorgegeben .
I st diese Bedingung erfüllt , so wird von der Kontrolleinheit 38 der Steuerbefehl 50 nach Maßgabe einer vorgegebenen Übergangs funktion 54 an den Bedienbefehl 48 angeglichen .
Durch entsprechende Wahl der Übergangs funktion 54 , die in Fig . 2 beispielhaft den Verlauf einer Rampe aufweist , die sich ausgehend von dem der Neutral- bzw . Ruhestellung 20 des Handbedienhebels 14 entsprechenden Ausgangswert 52 an den aktuellen Wert 56 des Bedienbefehls 48 annähert und sich dabei an diesen angleicht , ist es möglich, mit Ansprechen der Einrichtung zur Handerkennung 36 die Fahrfunktion sukzessive in den vom Bediener gewünschten Zustand zu versetzen, ohne dass weitere Maßnahmen bzw . Aktionen von dessen Seite erforderlich sind . Hierdurch ergibt sich ein maßgeblicher Gewinn an Bedienkomfort .
Fig . 3 bis 5 veranschaulichen Sonderfunktionen des erfindungsgemäßen Steuerverfahrens anhand weiterer Diagramme . Diese sind j e nach zu bedienender Betriebs- und/oder Arbeits funktion optional . Die folgenden Erläuterungen beziehen sich daher lediglich beispielhaft auf die vorstehend beschriebene Fahrfunktion des landwirtschaftlichen Traktors .
Erste Sonderfunktion Entsprechend einer in Fig . 3 veranschaulichten ersten Sonderfunktion wird bei Erkennung einer nach Freigabe der Bedienung der Fahrfunktion zu einem Zeitpunkt t2 > tl erkannten singulären Vollauslenkung des Handbedienhebels 14 der Ablauf der Übergangs funktion 54 von der Kontrolleinheit 38 dahingehend modi fi ziert , dass der Steuerbefehl 50 unter der Voraussetzung, dass die vorgegebene Latenz zeit At_delay bereits abgelaufen ist , unmittelbar auf einen der Vollauslenkung entsprechenden Wert 58 eingestellt wird . Das Auftreten der Vollauslenkung am Handbedienhebel 14 signalisiert der Kontrolleinheit 38 , dass der vom Bediener abgespeicherte Funktions zustand abgerufen werden soll .
Vorliegend wird der Handbedienhebel 14 entlang der primären Betätigungsgasse 22 unter Überwindung der fühlbaren Rastung in die obere vollausgelenkte Position 44 verbracht , sodass die Fahrtgeschwindigkeit auf die vom Bediener vorgegebene Maximalgeschwindigkeit eingeregelt wird . Wird der Handbedienhebel 14 hingegen entlang der primären Betätigungsgasse 22 unter Überwindung der fühlbaren Rastung in die untere vollausgelenkte Position 46 verbracht , so erfolgt die Einregelung des „aktiven" Stillstands .
Zweite Sonderfunktion
Alternativ wird im Rahmen einer in Fig . 4 gezeigten zweiten Sonderfunktion bei Erkennung einer vor Freigabe der Bedienung der Fahrfunktion erkannten singulären Vollauslenkung des Handbedienhebels 14 der Steuerbefehl 50 durch Modi fikation der Übergangs funktion 54 mit Ablauf der vorgegebenen Latenz zeit At_delay unmittelbar auf den der Vollauslenkung entsprechenden Wert 58 eingestellt . Diese Situation unterscheidet sich gegenüber der vorstehend geschilderten dadurch, dass der Bediener bereits vor dem Zeitpunkt tl des Ansprechens der Einrichtung zur Handerkennung 36 die eindeutige Absicht erkennen lässt , den der Vollauslenkung des Handbedienhebels 14 zugeordneten, vom Bediener abgespeicherten Funktions zustand abzurufen .
Sollten hingegen mehrere singuläre Vollauslenkungen hintereinander am Handbedienhebel 14 auftreten, so wird von einem Versehen des Bedieners ausgegangen und eine Modi fikation der Übergangs funktion 54 unterbleibt .
Dritte Sonderfunktion
Entsprechend einer in Fig . 5 wiedergegebenen dritten Sonderfunktion wird bei Erkennung einer bei Freigabe der Bedienung der Fahrfunktion zum Zeitpunkt tl vorliegenden Vollauslenkung des Handbedienhebels 14 der Steuerbefehl 50 durch Modi fikation der Übergangs funktion 54 mit Ablauf der vorgegebenen Latenzzeit At_delay unmittelbar auf einen der Vollauslenkung entsprechenden Wert 58 eingestellt . Dies stellt eine Abwandlung des vorhergehenden Falls dahingehend dar, dass der Bediener den Handbedienhebel 14 bereits zum Zeitpunkt tl des Ansprechens der Einrichtung zur Handerkennung 36 mit der eindeutigen Absicht betätigt , den der Vollauslenkung des Handbedienhebels 14 zugeordneten, vom Bediener abgespeicherten Funktions zustand abzurufen .

Claims

Patentansprüche Steuerverfahren für einen zur Bedienung einer Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion vorgesehenen Handbedienhebel (14) , bei dem der Handbedienhebel (14) eine Einrichtung zur Handerkennung (36) umfasst, die eine Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion erst dann freigibt, wenn durch sensorische Auswertung der Positionierung einer an einem Griffstück (16) des Handbedienhebels (14) anliegenden Handfläche auf das Vorliegen einer Betätigungsabsicht eines Bedieners geschlossen wird, dadurch gekennzeichnet, dass im Falle einer Auslenkung des Handbedienhebels (14) aus einer Neutral- bzw. Ruhestellung (20) heraus ein dem aktuellen Auslenkungszustand entsprechender Bedienbefehl (48) erzeugt wird, wobei von einer Kontrolleinheit (38) ein zur Ausführung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion vorgesehener Steuerbefehl (50) nach Maßgabe einer vorgegebenen Übergangsfunktion (54) an den sich aus dem Auslenkungszustand ergebenden Bedienbefehl (48) angeglichen wird, sobald die Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion seitens der Einrichtung zur Handerkennung (36) freigegeben wird. Steuerverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerbefehl (50) von der Kontrolleinheit (38) nur dann ausgeführt wird, wenn die Freigabe seitens der Einrichtung zur Handerkennung (36) innerhalb einer vorgegebenen Ausschlusszeit (t_enable) nach Verlassen der Neutral- bzw. Ruhestellung (20) erfolgt. Steuerverfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausführung des Steuerbefehls (50) entsprechend einer vorgegebenen Latenzzeit (t_delay) verzögert einsetzt. Steuerverfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung einer nach Freigabe der Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion erkannten singulären Vollauslenkung des Handbedienhebels (14) der Ablauf der Übergangsfunktion (54) von der Kontrolleinheit (38) dahingehend modifiziert wird, dass der Steuerbefehl (50) unmittelbar auf einen der Vollauslenkung entsprechenden Wert (58) eingestellt wird. Steuerverfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erkennung einer vor Freigabe der Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion erkannten singulären Vollauslenkung des Handbedienhebels (14) der Steuerbefehl (50) durch Modifikation der Übergangsfunktion (54) unmittelbar auf einen der Vollauslenkung entsprechenden Wert (58) eingestellt wird. Steuerverfahren nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dass bei Erkennung einer bei Freigabe der Bedienung der Betriebs- und/oder Arbeitsfunktion vorliegenden Vollauslenkung des Handbedienhebels (14) der Steuerbefehl (50) durch Modifikation der Übergangsfunktion (54) unmittelbar auf einen der Vollauslenkung entsprechenden Wert (58) eingestellt wird.
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