專利名稱：具有操作者存在檢測策略的工程機械的制作方法
技術領域：
本發(fā)明整體上涉及基于檢測操作者是否存在而允許啟動和禁止 啟動工程機械，更具體而言，涉及一種操作者存在檢測策略，通過 評估多個獨立的操作者存在指示器來確定允許啟動還是禁止啟動所 述工程機械。
背景技術：
工程機械通常設有操作站，所述操作站配置有座椅，在該座椅處 能夠很好地觀察到工程機械周圍的區(qū)域，同時能夠保持容易地接近 工程機械和例如操縱桿、方向盤、按鈕等控制設備。扶手和座椅開 關通常被用作工程機械的操作狀態(tài)傳感器，所述工程機械例如是割 草機、滑移轉向裝載機、集成刀架、材料搬運機、反鏟裝載機等。 這樣，這些開關通常用來感應和檢測在允許所述一幾械運動之前，枳』 械的操作者何時適合進入機械，和/或允許啟動或禁止啟動與工程才幾 械相關聯(lián)的多種執(zhí)行系統(tǒng)。這種類型的 一種典型的開關/傳感器裝置
例如在美國專利No. 5711391中公開。在其它工程機械中，諸如那些 與農業(yè)生產相關聯(lián)的工程機械，操作者有時可能會在穿越工作場地 時在操作站中站起來，以獲得更好的視野。美國專利5048273教導 了一種用于摘棉機的操作者存在電路，當座椅開關打開時，例如當 操作者站立時，如果傳輸處于驅動模式，例如脫離空檔，則所述操 作者存在電^各保持工程機械處于啟動狀態(tài)。
盡管這些操作者存在策略常常可以避免由于錯誤地檢測到操作 者的缺席所帶來的惱人的中斷，但是包含不同操作模式的不同工程 機械需要更為復雜的用于檢測操作者存在的裝置。如果工程機械被 適當地操作，但互鎖控制系統(tǒng)不管操作者的存在而關閉工程機械，
那么就會出現高代價且惱人的延遲。例如，諸如自動平地機之類的 一些工程機械具有一種操作模式，操作者存在且站立，同時變速器 具有零輸出速度并處于空檔。這種狀態(tài)例如可能存在于當操作者在 精確的平土操作過程中利用緩動踏板平穩(wěn)地轉換到運動模式時。

發(fā)明內容
本發(fā)明用于解決上述提到的一個或多個問題。
在 一 個方面， 一 種用于操作工程機械的方法包括^企測所述工程才幾 械中的操作者存在指示器，這種檢測包括檢測座椅傳感器、變速器 輸出速度傳感器和輸送齒輪傳感器。如果所述指示器中的至少 一個 指示操作者在所述工程機械中，就允許啟動所述工程機械。但是， 如果所述指示器中沒有一個指示操作者在所述工程機械中，就禁止 所述工程積4戒啟動。
在另 一 個方面， 一 種工程機械包括具有操作站的工程機械主體。 電子控制器連接到所述工程機械主體上。變速器輸出速度傳感器、 輸送齒輪傳感器和座椅傳感器都與所述電子控制器聯(lián)通。至少一個 執(zhí)行器械也與所述電子控制器聯(lián)通。所述電子控制器包括一種操作 者存在算法，基于座椅傳感器的指示、變速器輸出速度傳感器的指 示和輸送齒輪傳感器的指示中的任何一個通過執(zhí)行所述操作者存在 算法能夠允許啟動所述工程機械。但是，基于所有的所述座椅傳感 器的指示、所述變速器輸出速度傳感器的指示和所述輸送齒輪傳感 器的指示的結合通過執(zhí)行所述操作者存在算法能夠使禁止啟動所述 工程機械。


圖1是根據本發(fā)明的一個方面的工程機械的側面示意圖；和 圖2是根據本發(fā)明的操作者存在算法的軟件流程圖。
具體實施例方式
參考圖1,被顯示為自動平地機的工程機械10包括工程機械主
體12、操作站14和被顯示為刮土4產的執(zhí)行器械16。與現代的許多 工程機械類似，自動平地機IO是電子控制的，操作者的指令通過一 個或多個電子控制器18解譯，然后所述控制器與工程機械的各控制 子系統(tǒng)聯(lián)通。然而，本發(fā)明在電子控制水平較低的工程機械中也找 到了潛在的應用，并且在操作者的指令經由液壓和/或機械連接直接 提供給致動器的沒有電子控制的情況下也可能有潛在的應用。從而， 本領域技術人員可以理解，本發(fā)明教導的構思可以經由軟件在如圖 所示的電子控制器中或者在具有部分電子控制的工程機械的電路中 實現，或者經由采用本發(fā)明的操作者存在檢測邏輯的機械和/或液壓 裝置實現，或者經由這些軟件/硬件裝置的任意組合實現。
自動平地才幾10包括位于才喿作站14中的座椅20和經由通信線^各 31連接到電子控制器18上的座椅傳感器30。因此，如果一位有足 夠重量的操作者坐在座椅20上，那么"操作者存在，，信號將提供給 電子控制器18。另一方面，如果操作者站立或特別輕地坐在座椅20 上，所述座椅傳感器20將提示"操作者不存在"信號，并且同樣經 由通信線路31將其傳輸到電子控制器18。緩動踏板24同樣位于操 作站14中，該緩動踏板24的位置由緩動踏板傳感器34檢測，該緩 動踏板傳感器34經由通信線路35與電子控制器18聯(lián)通。緩動踏板 傳感器34可以是任何傳統(tǒng)的傳感器，諸如可以檢測緩動踏板被壓下 的程度并經由通信線路3 5將該信息傳輸到電子控制器18的傳感器。 另一方面，緩動踏板傳感器34的一種替代方式可以不那么復雜，而 是在踏板被按壓超過某個臨界位置時簡單地提供少量信息。未給出 標記的多種工程機械和執(zhí)行控制器也位于操作站14中并以傳統(tǒng)的方 式經由通信線路(未示出)與電子控制器18聯(lián)通。那些控制器的輸 入指令被電子控制器18解譯后，傳輸到各輸送和執(zhí)行致動器，以控 制運動和/或執(zhí)行操作，例如以本領域公知的方式調整刮土伊16的位 置。例如，來自操作站14的適當的指令將發(fā)送到電子控制器18,并 經由通信線路17傳輸到與刮土伊16相關聯(lián)的各個致動器，以執(zhí)行
對應于操作者指令的一些調整。另外，電子控制器18也可以本領域 公知的方式經由通過通信線路23傳輸的適當的信號致動駐車制動器 22。
自動平地機IO還包括變速器輸出速度傳感器36,其經由通信線 路37將指示變速器輸出速度的信號傳輸到電子控制器18。另外，自 動平地機10包括輸送齒輪傳感器38,其經由通信線路39將當前齒 輪傳輸給電子控制器18。
優(yōu)選地，電子控制器18包括操作者存在算法，該算法在多個指 示器中的至少一個指示操作者位于工程機械的操作站14中的情況下 允許啟動工程機械。另一方面，在所有的指示器都指示操作者未在 工程機械的操作站14中的情況下，優(yōu)選操作所述操作者存在算法以 使禁止啟動該工程機械。在本發(fā)明中，這些操作者指示傳感器包括 座椅傳感器30、緩動踏板傳感器34、變速器輸出速度傳感器22以 及輸送齒輪傳感器36。如在本發(fā)明中的使用，如果所述工程機械能 夠通過所述操作站14的控制而在自身動力的作用下移動并且利用其 一個或多個執(zhí)行器械至少部分地或完全地執(zhí)行一些工作任務，則認 為是允許啟動所述工程機械。根據本發(fā)明的內容，如果工程機械不 能移動和/或操作站14發(fā)出指令鎖定工程器械的執(zhí)行器械的運動或 動作，則認為是禁止啟動該工程機械。
工業(yè)實用沖生
本發(fā)明通?？梢詰玫饺魏喂こ虣C械，特別是那些具有多種不 同的可以接受的操作模式的工程機械。本發(fā)明具體描述了自動平地 機，但其也能夠應用到包括農業(yè)機械在內的其他的工程機械，所述 工程機械具有多種操作模式，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勢。因此，通過首先辨別工程機械的不 同操作模式中的每一個以及在該單個模式的最小控制輸入方面可能 從操作站將哪些控制輸入發(fā)送至U控制器來在工程機械中實現本發(fā)明。
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在自動平地機的情況下，操作者可以處于傳統(tǒng)的駕駛模式并坐
在座椅20中，這樣座椅傳感器30傳送"操作者存在"信號到電子 控制器18,從而允許啟動工程機械或使已經啟動的工程才幾械保持啟 動狀態(tài)。此外，操作者的存在也可以通過變速器輸出速度傳感器的 輸出非零和/或輸送齒輪傳感器指示不處于空檔來指示。即使輸送齒
輪處于空檔，當操作者站立但變速器輸出速度非零時，也可以指示 操作者存在。在另一種可能的操作模式中，機械不動，操作者站立 并通過踩壓緩動踏板24預備平穩(wěn)過渡到運動。在這種情況下，緩動 踏板將使輸送齒輪處于空檔，機械將不移動，這樣變速器輸出速度 為零并且座椅傳感器3 0也由于操作者站立而未檢測到操作者存在。 但是，因為緩動踏板傳感器34檢測到緩動踏板24被壓下并將該信 息經由通信線路35傳送到電子控制器18，所以能夠指示操作者存 在，因此可以保持工程機械IO處于啟動狀態(tài)。
現在參考圖2，圖2顯示了操作者存在算法50的軟件流程圖的 一個例子。在橢圓框51處，開始本流程。在方框52處，允許啟動 所述工程機械。這反映了本發(fā)明的一個方面，除非所有操作者存在 指示器的組合指示操作者不存在，否則假定或默認操作者存在。在 方框53處，讀取傳感器的輸入。換句話說，電子控制器18讀取座 椅傳感器的指示、緩動踏板傳感器的指示、變速器輸出速度傳感器 的指示和輸送齒輪傳感器的指示。在解算框54處，邏輯上確定座椅 傳感器是否指示"操作者存在"信號。如果是，邏輯上進行到方框 60，保持所有系統(tǒng)處于啟動狀態(tài)，或者允許啟動工程機械。在橢圓 框59中，邏輯上再次返回到讀取傳感器輸入的方框53處。如果座 椅傳感器指示為否，表明操作者不在座椅20中，則下一個解算框確 定變速器輸出速度是否為零。如果變速器輸出速度不為零，則邏輯 上再次進行到方框60，以保持或允許啟動所述工程機械，然后再次 返回到方框53讀取傳感器。如果變速器輸出速度為零，則邏輯上確 定輸送齒輪是否處于空檔。如果不是，則再次表明操作者存在并且 工程機械處于啟動狀態(tài)。如果輸送齒輪為空檔，則邏輯上進行到解
算框57,確定緩動踏板是否被壓下。例如，可以期望確定緩動^^板 被壓下的程度是否超過預定百分比，例如90°。如果是，邏輯上再次 進行到方框60,以允許啟動所述工程機械或保持現有的啟動狀態(tài)。 然后，邏輯上經由返回橢圓框59返回到方框53，以再次讀取傳感器 的輸入。如果所有四個傳感器指示的結合指示搮作者不存在，那么 邏輯上將進行到方框58，禁止所述工程機械啟動。在具體的實施方 式中，通過操作站將執(zhí)行器械刮土伊16、控制器鎖定，所述駐車制 動器2 2通過經由通信線路2 3從電子控制器18傳輸的適當信號而接 合。然后，邏輯上再次返回并再次讀取傳感器的輸入，如果傳感器 輸入中的至少 一個指示操作者存在，則將重新允許啟動系統(tǒng)。
本領域技術人員將會理解，本發(fā)明能夠檢測何時操作者最可能 在操作站14中，而不會由于操作者調整其座椅位置、在顛簸狀態(tài)下 行駛、機械移動而操作者站立或者任何其它操作者仍然存在且不希 望使工程機械停止的各種情況下引起不期望的操作中斷。
在不一定會出現的座椅開關30失效的情況下，因此電子控制器 可以包括后備邏輯控制器，操作者在座椅中的狀態(tài)通過操作站14中 的執(zhí)行控制器與電子控制器18之間的通信來確定。本發(fā)明同樣考慮 了在例如所描述的當座椅傳感器30失效的情況下允許進行部分啟 動。例如，如果座椅傳感器30失效，并且操作站14中的執(zhí)行控制 器與所述電子控制器18之間的數據通信狀態(tài)無效，則所述電子控制 器18可以在如上所述的所有其它不存在狀態(tài)都滿足時復位待被禁止 啟動的所述工,呈^14成的>|犬態(tài)。
應當理解，上述說明僅出于示例性的目的，并不意于以任何方 式限制本發(fā)明的保護范圍。因此，本領域技術人員將會理解，本發(fā) 明的其它方面、目標和優(yōu)點可以從對附圖、公開的內容和所附權利 要求書的研讀中獲得。
權利要求
1. 一種用于操作工程機械(10)的方法，包括以下步驟檢測所述工程機械(10)中的操作者存在指示器，包括檢測座椅傳感器(30)、變速器輸出速度傳感器(36)和輸送齒輪傳感器(38)；如果所述指示器中的至少一個指示操作者在所述工程機械(10)中，則允許啟動所述工程機械(10)；并且如果所述指示器中沒有一個指示操作者在所述工程機械(10)中，則禁止啟動所述工程機械(10)。
2. 根據權利要求1所述的方法，其中，所述檢測步驟包括檢測緩動踏板傳感器(34)。
3. 根據權利要求2所述的方法，包括以下步驟 當檢測到的變速器輸出速度非零時，指示操作者存在； 當檢測到的輸送齒輪不處于空檔時，指示操作者存在； 當所述座椅傳感器(30)檢測到操作者位于座椅中時，指示操作者存在；并且當檢測到的緩動踏板(24)的位置大于預定的臨界位置時，指 示操作者存在。
4. 根據權利要求3所述的方法，其中，所述預定的臨界位置是 90%的位置。
5. 根據權利要求4所述的方法，其中，所述禁止啟動的步驟包 括以下步驟鎖定所述工程機械(10)的執(zhí)行器械(16);并且 接合所述工程機械(10)的駐車制動器(22)。
6. 根據權利要求5所述的方法，其中，所述工程機械(10)的 執(zhí)行器械包括刮土妒(16)。
7. —種工程枳』械(10)，包括具有操作站(14)的工程機械主體(12); 連接到所述工程機械主體(12)上的電子控制器(18);與所述電子控制器(18)聯(lián)通的變速器輸出速度傳感器(36);與所述電子控制器(18)聯(lián)通的輸送齒輪傳感器(38);與所述電子控制器(18)聯(lián)通的座椅傳感器(30);并且所述電子控制器(18)具有一種操作者存在算法(50),所述算 法能夠基于座椅傳感器(30)的指示、變速器輸出速度傳感器(36) 的指示和輸送齒輪傳感器(38)的指示中的任何一個來允許啟動所 述工程機械(10)，并能夠基于所有的所述座椅傳感器(30)的指 示、所述變速器輸出速度傳感器(36)的指示和所述輸送齒輪傳感 器(38)的指示的結合來禁止啟動所述工程機械(10)。
8. 根據權利要求7所述的工程機械(10),'包括緩動踏板傳感 器(34)，其與所述電子控制器(18)聯(lián)通；并且所述操作者存在算法(50)能夠單獨基于緩動踏板傳感器(34) 的指示來允許啟動所述工程機械(10)，能夠基于所述緩動踏板傳 感器(34)的指示、所述座椅傳感器(30)的指示、所述變速器輸 出速度傳感器(36)的指示和所述輸送齒輪傳感器(38)的指示的 結合來禁止啟動所述工程機械(10)。
9. 根據權利要求8所述的工程機械(10),其中，所述工程機 械(10)的主體是自動平地機主體；所述至少一個執(zhí)行器械包括刮土伊(16); 駐車制動器(22)與所述電子控制器(18)聯(lián)通；并且 所述操作者存在算法(50)能夠使所述駐車制動器(22)接合， 并作為禁止所述工程機械(10)啟動的一部分。
10. 根據權利要求9所述的工程機械(10),其中，如果所述座 椅傳感器(30)指示操作者在座椅上，或所述變速器輸出速度傳感 器(36)指示非零，或所述輸送齒輪傳感器(38)指示不處于空檔， 或所述緩動踏板傳感器(34)指示被壓下，則所述操作者存在算法(50)能夠允許啟動所述工程機械(10);如果所述座椅傳感器(30)指示操作者不在座椅中，并且所述變 速器輸出速度傳感器(36)指示為零，并且所述輸送齒輪傳感器(38) 指示在空檔，并且所述緩動踏板傳感器(34)指示未被壓下，則所述操作者存在算法能夠禁止所述工程機械(10)啟動。
全文摘要
一種工程機械(10)，其采用操作者存在檢測策略來允許啟動或禁止啟動該工程機械(10)。多個傳感器提供了操作者存在的獨立的指示。這些傳感器可以包括座椅傳感器(30)、緩動踏板傳感器(34)、變速器輸出速度傳感器(36)以及輸送齒輪傳感器(38)。如果至少一個傳感器指示操作者存在，那么允許啟動所述工程機械(10)；但是，如果沒有一個傳感器指示操作者存在，那么禁止啟動工程機械(10)。
文檔編號E02F9/20GK101389504SQ200780006340
公開日2009年3月18日 申請日期2007年1月24日 優(yōu)先權日2006年2月24日
發(fā)明者A·J·維塔萊, B·G·芬克 申請人:卡特彼勒公司