作业车辆的集成开关装置及具有集合开关装置的作业车辆的制作方法

本发明涉及设置有多个开关的集成开关装置、以及具有集成开关装置的作业车辆；特别是涉及能够以简单的结构来减轻对车身控制器的负荷的同时执行各种功能的作业车辆的集成开关装置、以及具有集成开关装置的作业车辆。

背景技术：

一直以来，轮式装载机等作业车辆中，在驾驶室内设有多个用于进行各种操作的开关，与开关的操作对应的信号经由车载网络被传送给车身控制器等。近年来的作业车辆中，功能扩展或功能追加的进展，使得在操作人员或维修人员操作的开关数增加的同时，对各开关的功能分配也变得复杂。此外，还需要在驾驶席附近的有限的空间里配置众多的开关。

非专利文献1中公开了在轮式装载机中，在驾驶室内配置将使用频率较高的开关组集中配置的集成开关装置的技术方案。

非专利文献1：三富亮治著，《最新型轮式装载机》日本建设机械施工协会杂志(「最新型ホイールローダ」，日本建設機械施工協会誌)，Vol.69，No.1，2017年1月，14-18页。

技术实现要素：

然而，与集成开关装置的各开关操作对应的信号，若全部经由车载网络向车身控制器输出，则执行对应于与各开关操作对应的信号的处理的车身控制器的负荷会增大。为了应对对车身控制器的负荷增大，需要搭载处理能力高且具有耐热性能的高性能车身控制器，成本会增大。此外，根据搭载于作业车辆的设备，也存在不通过车身控制器也能够接收来自集成开关装置的开关操作的驱动信号而动作的设备。

本发明是鉴于上述问题而完成的，其目的在于提供一种能够以简单的结构来减轻对车身控制器的负荷并执行各种功能的作业车辆的集成开关装置、以及具有集成开关装置的作业车辆。

为了解决上述问题，实现本发明目的，本发明涉及的作业车辆的集成开关装置，包括：开关操作部，其设置有多个开关；网络侧信号输出部，其向与上述集成开关装置连接的车载网络侧输出开关状态信号；驱动信号输出部，其输出针对与上述集成开关装置连接的直连设备的驱动信号；以及控制部，其根据上述多个开关中的任一个的开关操作，基于开关分配信息，输出与上述开关操作对应的指令信号，上述开关分配信息是预先分配了从上述驱动信号输出部输出上述驱动信号或从上述网络侧信号输出部输出开关状态信号的信息。

根据本发明，包括：开关操作部，其设置有多个开关；网络侧信号输出部，其向与集成开关装置连接的车载网络侧输出开关状态信号；以及驱动信号输出部，其输出针对与集成开关装置连接的直连设备的驱动信号；控制部根据多个开关中的任一个的开关操作，基于预先分配了从驱动信号输出部输出驱动信号或从网络侧信号输出部输出开关状态信号的开关分配信息，输出与开关操作对应的指令信号；即使增加开关数，由于设置有对直连设备的开关，因此能够减轻对车身控制器的负荷并执行各种功能。

附图说明

图1为表示作为应用本发明实施方式的作业车辆的一个示例的轮式装载机的整体结构的右侧视图。

图2为表示驾驶舱的驾驶室内的设备配置状态的一个示例的图。

图3为以集成开关装置为中心的表示作业车辆的内部结构的一个示例的框图。

图4为表示集成开关装置的结构的一个示例的俯视图。

图5为表示集成开关装置的结构的一个示例的仰视图。

图6为表示集成开关装置的控制结构及与外部的连接结构的框图。

图7为表示开关分配信息的一个示例的图。

图8为表示由控制部进行的开关控制处理步骤的一个示例的流程图。

图9为表示将多个集成开关装置与车载网络连接的系统结构的一个示例的框图。

符号说明

1 轮式装载机

2 作业机

2a 铲斗

2b 动臂

2c 动臂缸

2d 铲斗缸

3 车身

3a 前部车身

3b 后部车身

4 前轮

5 后轮

6 后车架

7 驾驶舱

8 液压油箱

9 发动机室

10 冷却室

12 梯子

20 驾驶席

21 方向盘

22 作业机操作杆

23 控制台

24 支柱

30，30a，30b 集成开关装置

31 控制部

32 驱动信号输出部

33 网络侧信号输出部

34 网络侧信号输入部

35，65 存储器

41～44 继电器开关

51～54 直连设备

60 车身控制器

71 传感器组

72 致动器组

D1 开关分配信息

D2 直连设备对应开关状态信息

D3 开关状态信息

I1～I12 指示灯

L 信号线

N 车载网络

SW 开关操作部

SW1～SW12 开关

T1，T2 连接器

具体实施方式

以下，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。另外在本发明中，作为作业车辆的一个示例，举轮式装载机为例来进行说明。

作业车辆的整体结构

图1为表示作为应用本发明实施方式的一个示例的轮式装载机1的整体结构的右侧视图。另外，在以下的说明中，“前”及“后”是指车身3的前后。即，图1中的右方为“前”，左方为“后”。此外，在以下的说明中，“右”、“左”、“上”及“下”是以从驾驶室向前方观察的方向为基准。

如图1所示，轮式装载机1具有作业机2、车身3、前轮4及后轮5。该轮式装载机1由于前轮4及后轮5被旋转驱动而能够自行行走，并利用作业机2进行期望的作业。

作业机2是通过由液压泵(省略图示)加压后的液压油驱动的装置，配置在车身3的前方。作业机2具有铲斗2a、动臂2b、动臂缸2c及铲斗缸2d。铲斗2a安装在动臂2b的前端。随着动臂2b的上升铲斗2a被举升，而动臂2b被安装在后述的前部车身3a的前部。动臂缸2c利用从液压泵排出的压力油对动臂2b进行驱动。铲斗缸2d利用从液压泵排出的压力油对铲斗2a进行驱动。

车身3具有前部车身3a及后部车身3b。前部车身3a与后部车身3b以相互能够在左右方向上摆动的方式连接。前部车身3a设有作业机2及前轮4，后部车身3b设有后轮5。

后部车身3b具有后车架6、驾驶舱7、液压油箱8、发动机室9及冷却室10。后车架6是构成后部车身3b的骨架的车架，对后轮5、驾驶舱7、液压油箱8、发动机室9内的发动机及冷却室10内的冷却单元等进行支承。

驾驶舱7在内部设有驾驶室，并且设有各种操作部件及操作盘。液压油箱8内贮存有用于驱动作业机2等的液压油，并通过液压泵向作业机2等供给液压油。本实施方式的作业车辆具有在内部形成有驾驶室的驾驶舱7，该驾驶室是在驾驶席20的周围由玻璃和支柱等围成的，但作业车辆也可以具有没有玻璃的顶棚式的驾驶舱。

驾驶舱7的右侧设有供操作人员进入/离开驾驶舱7用的梯子12。梯子12固定在后车架6，从驾驶舱7的下端部起延伸至地面附近。在驾驶舱7的上方等具备在夜间作业等时用于将前方照亮的前方作业灯51。

驾驶室内的概要

图2为表示驾驶舱7的驾驶室内的设备配置状态的一个示例的图。如图2所示，在驾驶室内配置有驾驶席20。驾驶席20的前面配置有方向盘21，在更前面还配置有控制台23。此外，控制台23的右侧配置有后视监视器28。后视监视器28例如显示轮式装载机1的后方图像。另一方面，驾驶席20的右侧配置有作业机操作杆22。进而，集成开关装置30例如配置在作为驾驶舱7的构成部件之一的支柱24。作业机操作杆22是用于操作铲斗2a及动臂2b的操作杆。

图3为以上述集成开关装置30为中心的表示作业车辆的内部结构的一个示例的框图。集成开关装置30、车身控制器60、传感器组71、致动器组72与CAN(Controller Area Network，控制器局域网)等车载网络N连接。车身控制器60是用于控制车身内的由驱动部、例如发动机驱动的斜盘式液压泵的斜盘的倾斜角度的控制器。另外，传感器组71包括发动机旋转传感器或车速传感器等。集成开关装置30具有多个开关，通过车载网络N与车身控制器60连接，并且通过继电器开关41～44分别与规定的直连设备51～54连接。例如，直连设备51～54是作为作业灯的前方作业灯51、后方作业灯、雾灯，或是作为警告灯或辅助灯的旋转灯(省略图示)。旋转灯或雾灯例如设置在驾驶舱7的上方。后方作业灯例如配置在冷却室10的外部后端。

集成开关装置的外观结构

图4为表示集成开关装置30的结构的一个示例的俯视图。此外，图5为表示集成开关装置30的结构的一个示例的仰视图。如图4所示，集成开关装置30的正面侧设置有多个开关SW1～SW12。此外，开关SW1～SW12各自的外缘侧，即，从如图4所示的集成开关装置30的正面侧观察到的外形中沿着作为长边的外缘的位置，设有由LED形成的、表示对应的开关SW1～SW12所分配到的功能的动作状态的指示灯I1～I12。

此外，如图5所示，集成开关装置30的背面侧设置有连接器T1及连接器T2；连接器T1与连向使各直连设备51～54发挥功能的各继电器开关41～44的信号线L连接，并且与车载网络N连接；连接器T2与电源连接。

具体来说，开关SW1是使设置在驾驶舱7的上方前部的用来照亮轮式装载机1的前方作业区域的前方作业灯51(直连设备51)打开/关闭的开关。开关SW2是使利用红色或黄色将规定的状态向外部告知的旋转灯(直连设备52)打开/关闭的开关。

开关SW3、SW4及SW5例如是使用于对作业机2进行自动控制的各功能启动/停止的开关。开关SW6是对将发动机输出设为动力(P)模式还是经济(E)模式进行选择设定的开关。E模式是在通常作业时抑制油耗的模式，P模式是在进行大作业量作业时能够得到最大输出的模式。开关SW6是用于执行作业能力变更功能的开关。

开关SW7是使用来照亮轮式装载机1的后方作业区域的、省略了图示的后方作业灯(直连设备53)打开/关闭的开关。开关SW8是使雾灯(直连设备54)打开/关闭的开关。即，开关SW1、开关SW2、开关SW7及开关SW8是使作为轮式装载机1的照明设备系统的直连设备51～54中的一个发挥功能(打开/关闭)的开关。

省略关于开关SW9～SW12的功能的说明，但设置于集成开关装置30的各开关，不被分配在操作人员操作用于使作业机2动作的作业机操作杆22来进行挖掘装载作业的情况下、或在操作人员操作未图示的油门或制动器以及方向盘21来进行行走作业的情况下、需要迅速反应的功能。设置于集成开关装置30的各开关，是在轮式装载机1处于停止的状态下，操作人员根据判断为其是在此时需要的功能的结果而任意地对其进行操作的开关。即，通过对设置于集成开关装置30的开关进行操作而执行的功能，分配的是没有迅速性或紧急性需求的功能。另外，关于设置于集成开关装置30的开关的个数，在本实施方式中示出的12个是一个示例，可以比这个数字多或少。

另外，作为通过对设置于集成开关装置30的开关进行操作而执行的功能，也可以分配有迅速性或紧急性需求的功能。例如可以是，为了使作业车辆紧急停车，而操作了开关SW中的任一个，就会将驱动信号向用于断开未图示的电池的电源供给线路的继电器开关输出，驱动该继电器开关来使作业车辆停车。或者可以是，为了使作业车辆紧急停车，而操作了开关SW中的任一个，就会将开关状态信号经由车载网络N向车身控制器60发送，进而例如车身控制器60停止从未图示的燃料喷射装置向发动机的燃料喷射来使作业车辆停车。

集成开关装置的控制结构

图6为表示集成开关装置30的控制结构及与外部的连接结构的框图。如图6所示，集成开关装置30具有控制部31、驱动信号输出部32、网络侧信号输出部33、网络侧信号输入部34、存储器35、开关操作部SW(开关SW1～SW12)以及指示灯I1～I12。控制部31与驱动信号输出部32、网络侧信号输出部33、网络侧信号输入部34、存储器35、开关操作部SW以及指示灯I1～I12连接。驱动信号输出部32与将其与各直连设备51～54通过继电器开关41～44连接的信号线L连接。网络侧信号输出部33及网络侧信号输入部34与车载网络N连接。

控制部31例如可以采用微型计算机。控制部31读取存储或保存在存储器35中的信息，并根据开关操作部SW的操作来使指示灯I1～I12点亮或闪烁。此外，控制部31对开关操作部SW是否被操作或被操作的开关操作部SW是哪一个开关进行判断，并向驱动信号输出部32或网络控制侧信号输出部33输出指令信号。

驱动信号输出部32基于从控制部31接收到的指令信号，输出使各继电器开关41～44打开/关闭的驱动信号。驱动信号输出部32生成与开关操作部SW对直连设备51～54的操作对应的驱动信号。驱动信号例如是施加于继电器开关41～44的螺线管上的电压信号。这样，驱动信号输出部32生成该电压信号。另外，驱动信号也可以是驱动继电器开关41～44的控制信号。

网络侧信号输出部33基于从控制部31接收到的指令信号，将与开关操作部SW对直连设备51～54的操作以外的操作对应的开关状态信号经由车载网络N向车身控制器60输出。

网络侧信号输入部34接收从车载网络N输入的信号并向控制部31输入指令信号。基于从车载网络N输入的信号的指令信号包括用于控制对直连设备51～54进行驱动操作的控制信号及用于更新集成开关装置30内的各种设定信息等的控制信号。

存储器35存储或保存开关分配信息D1及直连设备对应开关状态信息D2。关于开关分配信息D1，如图7所示，对于各开关SW1～SW12，预先设定并存储下述信息：是否使用于使直连设备51～54发挥功能的驱动信号从驱动信号输出部32的输出有效的信息、以及是否使经由车载网络N使开关状态信号从网络侧信号输出部33的输出有效的信息。另外，图7中“〇”标志表示有效，“×”标志表示无效。

如图7所示的开关分配信息D1是一个示例，使开关SW1、SW2、SW7及SW8的驱动信号的输出有效，并且使除开关SW8以外的全部开关(开关SW1～SW7及开关SW9～SW12)的向网络侧的开关状态信号的输出有效。也可以仅使驱动信号的输出为无效的开关SW3～SW6及SW9～SW12的向网络侧的开关状态信号的输出有效。对于开关SW1、SW2及SW7，尽管也可以使向网络侧的开关状态信号的输出无效，但通过全部设为有效，可以使控制部31及网络侧信号输出部33的处理控制单纯化，并且可以无需按照驱动信号输出的开关分配的每次改变而改变设定，使设定处理变得简单。另外，即使与驱动信号的输出同时地输出向网络侧的开关状态信号，驱动信号的输出也没有问题，车身控制器60基于被传送的开关状态信号，更新与车身控制器60连接的存储器65内的开关状态信息D3。

直连设备对应开关状态信息D2中，保存有作为与直连设备对应的开关的开关SW1、SW2、SW7及SW8的当前的动作状态。该信息的保存可以使用触发器(flip-flop)电路，也可以使用软件来更新信息。另外，与车身控制器60连接的存储器65内的开关状态信息D3，更新并保存全部的开关SW1～SW12的当前的动作状态。该信息的保存同样可以使用触发器电路，也可以使用软件来更新信息。

另外，指示灯I1～I12可以使用LED(Light-Emitting Diode，发光二极管)等，通过使LED点亮或闪烁来显示与开关SW1～SW12的操作内容对应的功能的当前的动作状态。

本实施方式中，开关SW1～SW12例如是位置保持型开关(交替开关，alternate switch)。另外，开关SW1～SW12也可以是自恢复型开关(瞬时开关，momentary switch)。此外，开关操作部SW例如可以使用薄膜开关(membrane switch)类型的部件。另外，开关操作部SW也可以是钮子(toggle)式的开关，也可以是按钮式的开关或拨盘式的开关。

此外，集成开关装置30也可以采用使用触控面板的图形用户界面(Graphical User Interface，GUI)，来代替机械式的开关SW1～SW12。

集成开关装置的开关控制处理

接下来，参照图8所示的流程图，对由控制部31执行的开关控制处理的一个示例进行说明。如图8所示，控制部31首先对开关SW1～SW12是否被操作进行判断(步骤S101)。开关SW1～SW12中的任一个被操作了的情况下(步骤S101，“是”)，进一步对被操作了的开关SW1～SW12是否是与直连设备对应的开关SW1、SW2、SW7或SW8进行判断(步骤S102)。该判断是由控制部31读取并参照存储器35的开关分配信息D1来进行的。

在被操作了的开关SW1～SW12是与直连设备对应的开关SW1、SW2、SW7或SW8的情况下(步骤S102，“是”)，从驱动信号输出部32对与被操作了的开关SW1、SW2、SW7或SW8对应的直连设备51～54的继电器开关41～44输出打开/关闭的驱动信号(步骤S103)，返回并重复进行上述处理。另外，与开关SW1、SW2、SW7或SW8对应的直连设备51～54的关系，如图7所示预先在存储器35中设定。另外，这种情况下，至少对于SW1、SW2及SW7，使从网络侧信号输出部33的开关状态信号的输出有效，并将开关状态信号作为假信号(dummy)向车身控制器60侧输出。

另一方面，在被操作了的开关SW1～SW12不是与直连设备对应的开关SW1、SW2、SW7或SW8的情况下(步骤S102，“否”)，即，在被操作了的开关操作部SW是与直连设备对应的开关SW1、SW2、SW7或SW8以外的开关操作部SW(SW3～SW6及SW9～SW12)的情况下，向车载网络N侧输出开关状态信号(步骤S104)，返回并重复进行上述处理。

在开关操作部SW没有被操作的情况下(步骤S101，“否”)，对是否对网络侧信号输入部34输入了指令信号进行判断(步骤S105)。在没有对网络侧信号输入部34输入指令信号的情况下(步骤S105，“否”)，返回并重复进行上述处理。

另一方面，在对网络侧信号输入部34输入了指令信号的情况下(步骤S105，“是”)，进一步对指令信号是否是与直连设备51～54中的任一个对应的信号进行判断(步骤S106)。在是与直连设备51～54中的任一个对应的信号的情况下(步骤S106，“是”)，使与直连设备51～54中的任一个对应的驱动信号从驱动信号输出部32输出(步骤S107)，控制部31将存储器35的直连设备对应开关状态信息D2更新(步骤S108)，然后返回并重复进行上述处理。在并非与直连设备51～54对应的指令信号的情况下(步骤S106，“否”)，执行与被输入了的信号内容对应的处理(步骤S109)，然后返回并重复进行上述处理。

作为在步骤S107中输出驱动信号的情况的一个示例，例如有下述情况：关于车身控制器60，作为传感器组71中的一个的加速度传感器对车身受到冲击等异常进行检测，检测到的信号被传送给车身控制器60，从车身控制器60侧使与集成开关装置30连接的旋转灯点亮。即，集成开关装置30不仅是对基于操作人员的操作的指示、对来自车身控制器60侧的指示也进行响应，而能够执行与集成开关装置30连接的直连设备的功能。

另外，也可以使车身控制器60与无线通讯设备连接，在接收到来自外部的无线通讯的情况下，车身控制器60向网络侧信号输入部34输出规定的指令信号，控制部31向驱动信号输出部32输出与该指令信号对应的驱动信号，而使与直连设备51～54对应的继电器开关41～44中的一个动作。

此外，作为根据开关操作部SW中的任一个的开关操作使与直连设备中的任一个对应的继电器开关动作的设定，可以预先对车身控制器60进行如下设定。例如，在开关分配信息D1中，设定为与任一个开关操作对应地，仅输出开关状态信号，并且在车身控制器60中，预先设定为使与对应于被进行了开关操作的开关的直连设备51～54中的任一个对应的继电器开关41～44动作。即，当该开关被操作时，开关状态信号被传送至车身控制器60，车身控制器60对是否可以使被设定为与该开关的操作对应地进行动作的直连设备(例如直连设备51)的继电器开关(例如继电器开关41)动作进行判断。作为判断的结果，判断为可以使直连设备51动作的情况下，车身控制器60向网络侧信号输入部34输出指示使直连设备51动作的指令信号。控制部31接收到被输入到网络侧信号输入部34的该指令信号后，向驱动信号输出部32输出驱动信号，使与直连设备51对应的继电器开关41动作。

在如此设定的情况下，开关状态信号不再作为假信号，而是被设为有效。即，集成开关装置30将用于操作直连设备中的任一个的开关操作作为触发，接收与其连接的处理装置即车身控制器60的判断而输出用于使直连设备动作的驱动信号。

多个集成开关装置

上述实施方式中，对1个集成开关装置30进行了说明，但如图9所示，也可以是将多个集成开关装置30(集成开关装置30a、30b)与车载网络N连接的系统结构。

这种情况下，集成开关装置30a、30b可以采用与集成开关装置30同样的结构，进行针对不同直连设备的开关操作；也可以是开关数或连接的直连设备数等不同的、不同规格的集成开关装置。另外，图12中的直连设备51～54、151～154是不同的设备。

另外，上述实施方式中，开关SW1、SW2、SW7及SW8是用来使包括警告灯、辅助灯、作业灯的照明设备系统发挥功能的开关，开关SW3～SW5是用来使作业机2的自动控制发挥功能的开关。开关可以归类为需要车辆信息的开关和不需要车辆信息的开关。车辆信息是指，车身控制器60经由传感器组71检测的发动机或液压泵的驱动状态、以及作业机系统及行走系统的状态信息。因此，开关SW1、SW2、SW7及SW8被分配为不需要车辆信息的开关组，开关SW3～SW6及SW9～SW12被分配为需要车辆信息的开关组。此外，对于开关SW1、SW2、SW7及SW8，由于执行对应功能的直连设备不需要车辆信息，因此作为这些开关的操作对象的直连设备51～54不经由如利用某些信息来进行判断处理的装置而与集成开关装置30连接。另外，如上述实施方式那样，即使是直连设备51～54，若设定为根据车辆状态，车身控制器60能够直接控制直连设备51～54中的任一个的话，就能够实现通过该车身控制器60执行直连设备51～54中的任一个的功能这样的控制。

另外，这些开关SW1～SW12的功能的分配是一个示例，也可以进行与上述分配不同的功能的分配。其中，集成开关装置30至少连接有一个不经过车载网络N而与其直连的直连设备51～54、且使直连设备51～54发挥功能的开关SW1、SW2、SW7及SW8中的至少一个混合存在于开关操作部SW内。

本实施方式中，为了实现设置有操作直连设备的开关的集成开关装置，针对直连设备的开关控制处理是不通过车载网络而执行的。此外，集成开关装置也可以使用于执行需要车辆信息的设备或功能的开关混合存在，而通过车载网络来执行开关控制处理。因此，即使为了启动作业车辆所需要的功能或设备而需要较多的开关数，也能够抑制施加于车身控制器60的处理负荷，不必准备具有高性能处理能力的车身控制器60，也能够执行各种功能。

此外，本实施方式中，针对直连设备51～54的开关控制处理，不仅限于通过开关SW1、SW2、SW7或SW8的操作来执行的情况，根据开关分配信息D1的设定也可以是车身控制器60通过车载网络N来执行直连设备51～54的功能，因此能够进行使直连设备51～54承担多种任务或功能的开关控制处理。

本实施方式不仅能够应用于作为作业车辆的轮式装载机，还可以应用于推土机或液压挖掘机、自卸车等其他作业车辆。