JP2013199244A - ワイパ装置 - Google Patents

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貴史 夏目
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Abstract

【課題】途中停止したワイパアームを再作動させる場合に、ワイパアームが急速度でスタートすることを防止するワイパ装置を低コストで提供する。
【解決手段】ワイパ装置10は、メモリ60にワイパモータ18の回転速度を通常のワイパ動作に係る目標速度マップよりも低く規定した再作動目標速度マップを記憶し、マイクロコンピュータ58は、ワイパブレード28及び30が上反転位置P1及び下反転位置P2の間で停止した状態からワイパモータ18が作動を開始した場合は、再作動目標速度マップに従ってワイパモータ18の回転速度を制御する。
【選択図】図1

Description

本発明は、ワイパ装置に関する。
特許文献1には、ワイパ装置が途中停止した場合の再始動時に、ワイパアームが急速度でスタートしてしまうのを防止し、急なワイパ動作によるユーザの違和感を解消するワイパ装置が開示されている。
特開2011−218998号公報
しかしながら、上記特許文献1に記載のワイパ装置は、再始動時に通常の動作に係る基準モータ速度よりも遅い起動速度でワイパモータを駆動して、ワイパモータの回転速度が基準モータ速度に達した後は、当該基準モータ速度で動作するようにしているので、複雑な制御が必要であり、高価なマイクロコンピュータを要するという問題点があった。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、ワイパブレードが窓ガラス上で途中停止したワイパアームを再作動させる場合に、ワイパアームが急速度でスタートすることを防止するワイパ装置を低コストで提供することを目的とする。
上記目的を解決するために請求項1記載の発明に係るワイパ装置は、ワイパアームを介して連結されたワイパブレードを窓ガラス上の上反転位置及び下反転位置の間で往復回動させるワイパモータと、前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパブレードの位置に応じて前記ワイパモータの回転速度を規定した目標速度マップ、並びに前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパモータの回転速度を前記目標速度マップよりも低く規定した再作動目標速度マップを記憶した記憶手段と、前記ワイパモータの回転角を検知する検知手段と、前記ワイパモータの作動又は停止に係る指令が入力されるワイパスイッチと、前記検知手段が検知した前記ワイパモータの回転角から前記ワイパブレードの前記窓ガラス上の位置を算出し、前記ワイパスイッチから前記ワイパモータを作動させる指令が入力されたときに、前記ワイパブレードの前記窓ガラス上の停止位置が前記上反転位置及び前記下反転位置の間の場合は、前記ワイパブレードが該停止位置から前記上反転位置又は前記下反転位置に最初に到達するまでは前記再作動目標速度マップに従って前記ワイパモータの回転速度を制御すると共に、前記ワイパブレードが前記上反転位置又は前記下反転位置に到達した後は前記目標速度マップに従って前記ワイパモータの回転速度を制御する制御手段と、を有している。
請求項1に記載のワイパ装置は、窓ガラス上で途中停止したワイパアームを再作動させる場合に、途中停止したワイパブレードが最初に上反転位置又は下反転位置に到達するまでは再作動目標速度マップに従ってワイパモータの回転速度を低く制御している。また、再作動目標速度マップから目標速度マップへの切り替えは、ワイパブレードが上反転位置又は下反転位置に到達したか否かという廉価なマイクロコンピュータでも可能な簡易な制御によって行われる。従って、ワイパブレードが窓ガラス上で途中停止したワイパアームを再作動させる場合に、ワイパアームが急速度でスタートすることを防止するワイパ装置を低コストで提供することができる。
請求項2記載のワイパ装置は、前記目標速度マップは、前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパモータの回転速度を規定した高速作動用目標速度マップ並びに前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパモータの回転速度が前記高速作動用目標速度マップよりも低く規定された低速作動用目標速度マップからなり、前記再作動目標速度マップは、前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパモータの回転速度が前記低速作動用目標速度マップよりも低く規定されている。
このワイパ装置によれば、ワイパモータの回転速度を、高速作動用目標速度マップと低速作動用目標速度マップとに基づいて制御することができると共に、途中停止したワイパモータの回転速度を最も低速な再作動目標速度マップに従って制御することにより、ワイパアームが急速度でスタートすることを防止することができる。
請求項3記載のワイパ装置は、前記ワイパスイッチは、前記ワイパモータを作動させる指令として、前記ワイパモータを高速で作動させる指令及び前記ワイパモータを低速で作動させる指令が入力可能で、前記制御手段は、前記ワイパブレードの前記窓ガラス上の停止位置が前記上反転位置及び前記下反転位置の間にある場合に前記ワイパスイッチから前記ワイパモータを作動させる指令が入力されたときは前記ワイパブレードが該停止位置から最初に前記上反転位置又は前記下反転位置に到達するまでは前記再作動目標速度マップに従って前記ワイパモータの回転速度を制御すると共に、前記ワイパブレードが前記上反転位置又は前記下反転位置に到達した後は、前記入力された指令が前記ワイパモータを高速で作動させる指令の場合は前記高速作動用目標速度マップに従って、前記入力された指令が前記ワイパモータを低速で作動させる指令の場合は前記低速作動用目標速度マップに従って、前記ワイパモータの回転速度を各々制御する構成とされている。
このワイパ装置によれば、窓ガラス上で途中停止したワイパアームを再作動させる場合に、ワイパスイッチが高速作動用の位置であっても、低速作動用の位置であっても、途中停止した位置から最初に上反転位置又は下反転位置に到達するまでは、最も低速な目標速度マップに従ってワイパモータの回転速度が制御されるので、ワイパアームが急速度でスタートすることを防止することができる。
本発明の実施の形態に係るワイパ装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置の目標速度マップ及び再作動目標速度マップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置の再作動目標速度マップの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置におけるワイパモータの回転速度の増加の許容範囲を示す図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置の再作動時の制御を示すフローチャートである。
図1は、本実施の形態に係るワイパ装置10の構成を示す概略図である。ワイパ装置10は、例えば、乗用自動車等の車両に備えられたフロントガラス12を払拭するためのものであり、一対のワイパ14及び16と、ワイパモータ18と、リンク機構20と、ワイパ制御回路22とを備えている。
ワイパ14及び16は、それぞれワイパアーム24及び26とワイパブレード28及び30とにより構成されている。ワイパアーム24及び26の基端部は、後述するピボット軸42及び44に各々固定されており、ワイパブレード28及び30は、ワイパアーム24及び26の先端部に各々固定されている。
ワイパ14及び16は、ワイパアーム24及び26の回動に伴ってワイパブレード28及び30がフロントガラス12上を往復移動し、ワイパブレード28及び30がフロントガラス12を払拭する。
ワイパモータ18は、主にウォームギアで構成された減速機構52を介して、正逆回転可能な出力軸32を有し、リンク機構20は、クランクアーム34と、第1リンクロッド36と、一対のピボットレバー38及び40と、一対のピボット軸42及び44と、第2リンクロッド46とを備えている。
クランクアーム34の一端側は、出力軸32と固定されており、クランクアーム34の他端側は、第1リンクロッド36の一端側と回動可能に連結されている。また、第1リンクロッド36の他端側は、ピボットレバー38のピボット軸42を有する端とは異なる端寄りのカ所に回動可能に連結されており、ピボットレバー38のピボット軸42を有する端とは異なる端及びピボットレバー40におけるピボットレバー38の当該端に対応する端には、第2リンクロッド46の両端がそれぞれ回動可能に連結されている。
また、ピボット軸42及び44は、車体に設けられた図示しないピボットホルダによって回動可能に支持されており、ピボットレバー38及び40におけるピボット軸42及び44を有する端は、ピボット軸42及び44を介してワイパアーム24及び26が各々固定されている。
本実施の形態に係るワイパ装置10では、出力軸32が回動範囲θで正逆回転されると、この出力軸32の回転力がリンク機構20を介してワイパアーム24及び26に伝達され、このワイパアーム24及び26の往復回動に伴ってワイパブレード28及び30がフロントガラス12上における下反転位置P2と上反転位置P1との間で往復移動をする。
本実施の形態に係るワイパ装置10では、図1に示されるように、ワイパブレード28及び30が下反転位置P2に位置された場合には、クランクアーム34と第1リンクロッド36とが直線状をなす構成とされている。
また、本実施の形態に係るワイパ装置10は、リンク機構20の各レバーの長さ及び各リンクの位置を変更することにより、出力軸32が1回転する毎にワイパブレード28及び30が下反転位置P2と上反転位置P1との間を1往復するようにしてもよい。
ワイパモータ18には、ワイパモータ18の回転を制御するためのワイパ制御回路22が接続されている。
本実施の形態に係るワイパ制御回路22は、例えば、ワイパモータ18の出力軸32の回転速度及び回転角を検知するセンサ54、ワイパモータ18を作動させるための電流をPWM制御によって生成してワイパモータ18に供給する駆動回路56を有している。
ワイパモータ18がブラシレスDCモータであれば、駆動回路56は、スイッチング素子にMOSFETを使用したインバータ回路を含み、後述するマイクロコンピュータ58の制御によって、所定のデューティ比の電流を出力する。
本実施の形態に係るワイパモータ18は、前述のように減速機構52を有しているので、出力軸32の回転速度及び回転角は、ワイパモーター本体の回転速度及び回転角と同一ではない。しかしながら、本実施の形態では、ワイパモータ本体と減速機構52は一体不可分に構成されているので、以下、出力軸32の回転速度及び回転角を、ワイパモータ18の回転速度及び回転角とみなすものとする。
センサ54は、ワイパモータ18の減速機構52内に設けられ、出力軸32に連動して回転するマグネットの磁界(磁力)を検出するための素子(例えばホールIC)を含んで構成されている。
また、本実施の形態に係るワイパ制御回路は、センサ54が検知した出力軸32の回転角からワイパブレード28及び30のフロントガラス12上における位置を算出可能で当該位置に応じて出力軸32の回転速度が変化するように駆動回路56を制御するマイクロコンピュータ58及び駆動回路56の制御に用いるデータを記憶したメモリ60を有して構成され、マイクロコンピュータ58には、ワイパスイッチ50が接続されている。
メモリ60は、上反転位置P1及び下反転位置P2の間のワイパブレード28及び30の位置に応じてワイパモータ18の回転速度を規定した目標速度マップを記憶している。
また、メモリ60は、上反転位置P1及び下反転位置P2の間のワイパモータ18の回転速度を前述の目標速度マップよりも低く規定した再作動目標速度マップを記憶している。
マイクロコンピュータ58は、ワイパスイッチ50がオンになった場合に、メモリ60に記憶されている目標速度マップ又は再作動目標速度マップに従って駆動回路56を制御する。
ワイパスイッチ50は、車両のバッテリからワイパモータ18に供給される電力をオン又はオフするスイッチである。
ワイパスイッチ50は、ワイパブレード28及び30を、低速で回動させる低速作動モード選択位置、高速で回動させる高速作動モード選択位置、一定周期で間欠的に回動させる間欠作動モード選択位置、格納(停止)モード選択位置に切替可能である。また、各モードの選択位置に応じた信号をマイクロコンピュータ58に出力する。
ワイパスイッチ50から各モードの選択位置に応じて出力された信号がワイパ制御回路22に入力されると、ワイパ制御回路22がワイパスイッチ50からの出力信号に対応する制御をメモリ60に記憶されている目標速度マップに従って行うようになっている。
図2は、本実施の形態に係るワイパ装置の目標速度マップ及び再作動目標速度マップの一例を示す図である。図2の縦軸はワイパモータ18の回転速度であり、横軸は時間であるが、横軸の時間は、絶対的な時間ではなく、ワイパブレード28及び30が反転位置であるP1又はP2に到達したタイミングを時間として横軸に表現したものである。
図2には、上反転位置P1及び下反転位置P2の間のワイパモータ18の回転速度が最も高く規定された高速作動用目標速度マップ64と、上反転位置P1及び下反転位置P2の間のワイパモータ18の回転速度が高速作動用目標速度マップ64よりも低く規定された低速作動用目標速度マップ66と、上反転位置P1及び下反転位置P2の間のワイパモータ18の回転速度が低速作動用目標速度マップ66よりも低く規定された再作動目標速度マップ68と、が記載されている。
図2で、高速作動用目標速度マップ64及び低速作動用目標速度マップ66は、ワイパブレード28及び30が下反転位置P2(又は上反転位置P1)から上反転位置P1(又は下反転位置P2)に移動するまでのワイパモータ18の回転速度が下反転位置P2と上反転位置P1との中間点で最大となるような略半楕円状の軌跡で構成されている。
ワイパブレード28及び30が下反転位置P2又は上反転位置P1に位置する場合は、ワイパモータ18の回転速度は0である。また、下反転位置P2又は上反転位置P1から下反転位置P2と上反転位置P1との中間点にワイパブレード28及び30が移動するに従ってワイパモータ18の回転速度は増加するようになっている。
このように、下反転位置P2から上反転位置P1への移動、又は上反転位置P1から下反転位置P2への移動に際して、ワイパモータ18の回転速度を0から増速させて下反転位置P2と上反転位置P1との中間点で最大速度になるようする。当該中間点を通過した後はワイパモータ18の回転速度を減速させることにより、上反転位置P1又は下反転位置P2でワイパブレード28及び30がオーバーランすることを防止できる。
なお、本実施の形態では、ワイパモータ18の回転速度が最大となるのが、下反転位置P2と上反転位置P1との中間点でなくてもよく、下反転位置P2と上反転位置P1との間の任意の位置でワイパモータ18の回転速度が最大となるようにしても良い。
ワイパモータ18の回転速度が最大となる位置は、フロントガラス12の形状、ワイパブレード28及び30の長さ又はワイパアーム24及び26の長さ等によって適宜変更し得るものである。
なお、再作動目標速度マップ68は、低速作動用目標速度マップ66よりも低速に規定してあればよく、上反転位置P1と下反転位置P2との間でワイパモータ18の回転速度が最大となる位置に特に限定はない。
本実施の形態でマイクロコンピュータ58は、ワイパスイッチ50が低速作動モード選択位置の場合は、ワイパモータ18の回転速度が低速作動用目標速度マップ66に従った速度になるように駆動回路56を制御する。また、ワイパスイッチ50が高速作動モード選択位置の場合は、ワイパモータ18の回転速度が高速作動用目標速度マップ64に従った速度になるように駆動回路56を制御する。
なお、ブラシレスDCモータは、電圧に比例して回転速度が大きくなる。従って、本実施の形態でワイパモータ18がブラシレスDCモータの場合は、ワイパモータ18に供給される電流のデューティ比を大きくすることにより、ワイパモータ18の回転速度を大きくすることができる。
本実施の形態では、ワイパスイッチ50が、ワイパブレード28及び30を一定周期で間欠的に回動させる間欠作動モード選択位置の場合は、既知の制御方法に基づいて、ワイパモータ18に間欠的に電流が供給されるようにする。
又は、高速作動用目標速度マップ64、低速作動用目標速度マップ66及び再作動目標速度マップ68とは別に、ワイパブレード28及び30が下反転位置P2に到達したときから所定時間、ワイパモータ18に電力を供給しないように規定した間欠作動用の目標速度マップをメモリ60に予め記憶し、この間欠作動用の目標速度マップに従ってワイパモータ18の回転速度を制御するようにしてもよい。
図3は、本実施の形態に係るワイパ装置の再作動目標速度マップの一例を示す図である。図3の縦軸はワイパモータ18の回転速度であり、横軸は時間であるが、絶対的な時間ではなく、ワイパブレード28及び30が停止位置であるP0又は反転位置であるP1若しくはP2に到達したタイミングを時間として横軸に表現したものである。
図3では、一例として、下反転位置P2(又は上反転位置P1)の手前の位置P0で停止したワイパブレード28及び30をP0から移動させるために、マイクロコンピュータ58が、再作動目標速度マップ68に従ってワイパモータ18の回転速度を制御している。
図3において、P0から下反転位置P2(又は上反転位置P1)までのワイパモータ18の回転速度は、急なワイパ動作を防止するために低く規定されている。
図3に示すように、ワイパモータ18の回転速度は下反転位置P2(又は上反転位置P1)に近づくにつれて減少し、ワイパブレード28及び30が下反転位置P2(又は上反転位置P1)に達したときは、ワイパモータ18の回転速度が0となる。
P0から下反転位置P2(又は上反転位置P1)に達した後は、低速作動用目標速度マップ66又は高速作動用目標速度マップ64に従ってワイパモータ18の回転速度が制御される。
なお、ワイパブレード28及び30がP0から下反転位置P2(又は上反転位置P1)に達した後に、低速作動用目標速度マップ66又は高速作動用目標速度マップ64のどちらでワイパモータ18の回転速度が制御されるかは、ワイパスイッチの位置による。
また、図3では、P0からの回転速度の増加は直線的であるが、図4の破線に示すように、多少、曲線状を呈してもよい。図4は、本実施の形態に係るワイパ装置におけるワイパモータの回転速度の増加の許容範囲を示す図である。
急なワイパ動作によるユーザの違和感を解消するには、図4の実線に示したように、回転を開始したワイパモータ18の回転速度が漸進的に増加していくことが好ましい。
しかしながら、ワイパモータ18の特性によってはワイパモータ18の回転速度が直線的に増加させることが容易ではない場合がある。
かかる場合は、反転位置までの復帰動作でユーザに違和感を覚知させない程度であれば、図4の破線で示した曲線のようにワイパモータ18の回転速度を変化させてもよい。
以下に、本実施の形態における再作動時の制御について説明する。図5は、本実施の形態に係るワイパ装置の再作動時の制御を示すフローチャートである。なお、図5は、ワイパスイッチ50が格納(停止)モード選択位置から低速作動モード選択位置に切り替わった場合とする。
ワイパスイッチ50がオンになると、マイクロコンピュータ58は、センサ54が検知した出力軸32の回転角に基づいて、ワイパブレード28及び30の停止位置が上反転位置P1及び下反転位置P2のいずれかであるか否かを判定する。ワイパブレード28及び30の停止位置が上反転位置P1又は下反転位置P2の場合は、ステップ502において、低速作動用目標速度マップ66を使用してワイパモータ18の回転速度を制御する。
ステップ500でワイパブレード28及び30の停止位置が上反転位置P1及び下反転位置P2のいずれでもない場合は、ステップ504で再作動目標速度マップを使用してワイパモータ18の回転速度を制御する。
ステップ506では、ワイパブレード28及び30が、上反転位置P1又は下反転位置P2に達したか否かを判定する。
ステップ506で肯定判定の場合は、手順はステップ502に移行し、以後は、低速作動用目標速度マップ66を使用してワイパモータ18の回転速度が制御される。
なお、ワイパスイッチ50が格納(停止)モード選択位置から高速作動モード選択位置に切り替わった場合も、ステップ502で高速作動用目標速度マップ64が使用される以外は、図5の場合と同じであるので、説明を省略する。
以上のように、本実施の形態では、フロントガラス12上で途中停止したワイパブレード28及び30を再作動させる場合に、ワイパモータ18を低速で回転させる再作動目標速度マップを使用してワイパモータ18の回転速度を制御している。ワイパブレード28及び30が上反転位置P1又は下反転位置P2に到達した後は、低速作動用目標速度マップ66等を使用した制御に切り替わるが、当該切り替えは、ワイパブレードが上反転位置又は下反転位置に到達したか否かに基づいて行われる。
ワイパブレードが上反転位置又は下反転位置に到達したか否かの判定は、廉価なマイクロコンピュータでも可能な処理である。従って、ワイパブレードが窓ガラス上で途中停止したワイパアームを再作動させる場合に、ワイパアームが急速度でスタートすることを防止するワイパ装置を低コストで提供することができる。
なお、本実施の形態では、高速作動用目標速度マップ、低速作動用目標速度マップ及び再作動目標速度マップで、ワイパモータ18の回転速度を規定したが、各マップは、駆動回路56がPWM制御によって生成する電流のデューティ比の変化を規定したものであってもよい。
各種マップにおいて、生成する電流のデューティ比を直接に規定した場合、ワイパモータ18の回転速度を規定した場合よりも、電流の制御をより簡易なものとすることができる。
10・・・ワイパ装置、12・・・フロントガラス、14・・・ワイパ、18・・・ワイパモータ、20・・・リンク機構、22・・・ワイパ制御回路、24,26・・・ワイパアーム、28,30・・・ワイパブレード、32・・・出力軸、34・・・クランクアーム、36・・・リンクロッド、38・・・ピボットレバー、40・・・ピボットレバー、42,44・・・ピボット軸、46・・・リンクロッド、50・・・ワイパスイッチ、52・・・減速機構、54・・・センサ、56・・・駆動回路、58・・・マイクロコンピュータ、60・・・メモリ、64・・・高速作動用目標速度マップ、66・・・低速作動用目標速度マップ、P1・・・上反転位置、P2・・・下反転位置

Claims (3)

  1. ワイパアームを介して連結されたワイパブレードを窓ガラス上の上反転位置及び下反転位置の間で往復回動させるワイパモータと、
    前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパブレードの位置に応じて前記ワイパモータの回転速度を規定した目標速度マップ、並びに前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパモータの回転速度を前記目標速度マップよりも低く規定した再作動目標速度マップを記憶した記憶手段と、
    前記ワイパモータの回転角を検知する検知手段と、
    前記ワイパモータの作動又は停止に係る指令が入力されるワイパスイッチと、
    前記検知手段が検知した前記ワイパモータの回転角から前記ワイパブレードの前記窓ガラス上の位置を算出し、前記ワイパスイッチから前記ワイパモータを作動させる指令が入力されたときに、前記ワイパブレードの前記窓ガラス上の停止位置が前記上反転位置及び前記下反転位置の間の場合は、前記ワイパブレードが該停止位置から前記上反転位置又は前記下反転位置に最初に到達するまでは前記再作動目標速度マップに従って前記ワイパモータの回転速度を制御すると共に、前記ワイパブレードが前記上反転位置又は前記下反転位置に到達した後は前記目標速度マップに従って前記ワイパモータの回転速度を制御する制御手段と、
    を有するワイパ装置。
  2. 前記目標速度マップは、前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパモータの回転速度を規定した高速作動用目標速度マップ並びに前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパモータの回転速度が前記高速作動用目標速度マップよりも低く規定された低速作動用目標速度マップからなり、前記再作動目標速度マップは、前記上反転位置及び前記下反転位置の間の前記ワイパモータの回転速度が前記低速作動用目標速度マップよりも低く規定された請求項1に記載のワイパ装置。
  3. 前記ワイパスイッチは、前記ワイパモータを作動させる指令として、前記ワイパモータを高速で作動させる指令及び前記ワイパモータを低速で作動させる指令が入力可能で、
    前記制御手段は、前記ワイパブレードの前記窓ガラス上の停止位置が前記上反転位置及び前記下反転位置の間にある場合に前記ワイパスイッチから前記ワイパモータを作動させる指令が入力されたときは前記ワイパブレードが該停止位置から最初に前記上反転位置又は前記下反転位置に到達するまでは前記再作動目標速度マップに従って前記ワイパモータの回転速度を制御すると共に、前記ワイパブレードが前記上反転位置又は前記下反転位置に到達した後は、前記入力された指令が前記ワイパモータを高速で作動させる指令の場合は前記高速作動用目標速度マップに従って、前記入力された指令が前記ワイパモータを低速で作動させる指令の場合は前記低速作動用目標速度マップに従って、前記ワイパモータの回転速度を各々制御する請求項2に記載のワイパ装置。
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