JP2017159908A - Wiper device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ワイパ装置に関する。 The present invention relates to a wiper device.
ワイパ装置は、車両のフロントウィンドウ又はリアウィドウ等の窓ガラス上をワイパブレードを往復回動させてガラス表面を払拭する。ワイパ装置が、ワイパブレードを所定の位置で反転させ、ワイパブレードを窓ガラス上の位置に応じた所定の速度で回動させるには、ワイパブレードの窓ガラス上での位置とワイパブレードを回動させるワイパモータの出力軸の回転速度とを検出する必要がある。 The wiper device wipes the glass surface by reciprocatingly rotating a wiper blade on a window glass such as a front window or a rear window of a vehicle. In order for the wiper device to reverse the wiper blade at a predetermined position and rotate the wiper blade at a predetermined speed according to the position on the window glass, the position of the wiper blade on the window glass and the wiper blade are rotated. It is necessary to detect the rotational speed of the output shaft of the wiper motor.
特許文献１には、ワイパモータの出力軸と同軸の２つの円軌道に各々複数個の永久磁石を等間隔に配置し、これら永久磁石の磁界をホールセンサで検知してワイパブレードの位置とワイパモータの出力軸の回転速度とを検出するワイパ装置が開示されている。 In Patent Document 1, a plurality of permanent magnets are arranged at equal intervals on two circular tracks coaxial with the output shaft of the wiper motor, and the magnetic field of these permanent magnets is detected by a hall sensor to determine the position of the wiper blade and the wiper motor. A wiper device that detects the rotational speed of an output shaft is disclosed.
特許文献１の記載のワイパ装置は、出力軸と同軸の２つの円軌道に各々配置された永久磁石のうち、内側の円軌道に配置された永久磁石の磁界を検知することでワイパブレードの位置を検出し、外側の円軌道に配置された永久磁石の磁界を検知することで出力軸の回転速度を検出する。内側の円軌道及び外側の円軌道は、ワイパブレードの位置の検出及び出力軸の回転速度の検出のために、各々配置される永久磁石の間隔が異なっている。 In the wiper device described in Patent Document 1, the position of the wiper blade is detected by detecting the magnetic field of the permanent magnet arranged on the inner circular orbit among the permanent magnets arranged on two circular orbits coaxial with the output shaft. And the rotational speed of the output shaft is detected by detecting the magnetic field of the permanent magnet disposed on the outer circular orbit. The inner circular track and the outer circular track have different intervals between the permanent magnets arranged for the detection of the position of the wiper blade and the detection of the rotational speed of the output shaft.
しかしながら、上記特許文献１に記載のワイパ装置は、内側の円軌道の永久磁石の磁界を検知するホールセンサと、外側の円軌道の永久磁石の磁界を検知するホールセンサとを別個に備える必要があり、装置の構成が複雑になるという問題点があった。また、上記特許文献１に記載のワイパ装置は、内側の永久磁石の磁界を検知するホールセンサが外側の永久磁石の磁界を、外側の永久磁石の磁界を検知するホールセンサが内側の永久磁石の磁界を各々誤検知するおそれがあった。かかる誤検知を回避するには、各円軌道に配置される永久磁石の磁界、及び各ホールセンサの位置等を最適化する必要があり、製品の設計及び製造が煩雑になるという問題点があった。 However, the wiper device described in Patent Document 1 must include a hall sensor that detects the magnetic field of the permanent magnet on the inner circular orbit and a hall sensor that detects the magnetic field of the permanent magnet on the outer circular orbit. There is a problem that the configuration of the apparatus becomes complicated. Further, in the wiper device described in Patent Document 1, the Hall sensor that detects the magnetic field of the inner permanent magnet uses the magnetic sensor of the outer permanent magnet, and the Hall sensor that detects the magnetic field of the outer permanent magnet uses the inner permanent magnet. There was a risk of erroneous detection of each magnetic field. In order to avoid such erroneous detection, it is necessary to optimize the magnetic field of the permanent magnets arranged in each circular orbit, the position of each Hall sensor, etc., and there is a problem that the design and manufacture of the product becomes complicated. It was.
また、上記特許文献１に記載のワイパ装置では、ワイパブレードの位置をより正確に検出するには、円軌道上にさらの多くの永久磁石を設ける必要がある。限られた円軌道上に多数の永久磁石を実装するには限界があるので、上記特許文献１に記載のワイパ装置では、ワイパブレードの位置の検出の精度の向上は困難であるという問題点もあった。 Further, in the wiper device described in Patent Document 1, in order to detect the position of the wiper blade more accurately, it is necessary to provide many more permanent magnets on the circular orbit. Since there is a limit to mounting a large number of permanent magnets on a limited circular orbit, the wiper device described in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to improve the accuracy of detecting the position of the wiper blade. there were.
本発明は上記に鑑みてなされたもので、１のセンサの検知結果からワイパブレードの位置及び出力軸の回転速度を検出可能なワイパ装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and an object thereof is to provide a wiper device capable of detecting the position of the wiper blade and the rotational speed of the output shaft from the detection result of one sensor.
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、往復回動して窓ガラス表面を払拭するワイパブレードと、リンク機構を介して出力軸に前記ワイパブレードが連結され、前記出力軸の回転により前記ワイパブレードを往復回動させるワイパモータと、前記出力軸の回転に連動して回転すると共に、底面の対称な位置にＳ極とＮ極とが設けられた単一の磁石と、前記磁石の底面に正対して設けられると共に、前記磁石の磁界を検知し、前記回転による前記磁石の磁界の変化を電圧の変化の信号として出力する単一のチップとして基板に実装され減速機構内に設けられる検知手段と、前記検知手段から出力された電圧と前記出力軸の回転角度との対応関係に基づいて、前記検知手段が出力した前記信号を所定サンプリング間隔でサンプリングした電圧値から前記ワイパブレードの前記窓ガラス上での位置を示す前記出力軸の回転角度を算出すると共に、所定時間を隔てて算出した前記出力軸の回転角度と前記所定時間とから前記出力軸の回転速度を算出し、前記算出した出力軸の回転角度及び回転速度に基づいて前記ワイパモータの回転を制御する制御手段と、を備えている。 In order to solve the above-mentioned object, a wiper device according to the first aspect of the present invention includes a wiper blade that reciprocates and wipes the surface of a window glass, and the wiper blade is connected to an output shaft via a link mechanism. A wiper motor that reciprocally rotates the wiper blade by rotation of the output shaft, a single magnet that rotates in conjunction with the rotation of the output shaft, and is provided with an S pole and an N pole at symmetrical positions on the bottom surface; The speed reduction mechanism mounted on the substrate as a single chip that is provided facing the bottom surface of the magnet, detects the magnetic field of the magnet, and outputs the change in the magnetic field of the magnet due to the rotation as a voltage change signal. The signal output from the detection means based on a correspondence relationship between the detection means provided in the sensor and the voltage output from the detection means and the rotation angle of the output shaft. The rotation angle of the output shaft indicating the position of the wiper blade on the window glass is calculated from the sampled voltage value, and the output is calculated from the rotation angle of the output shaft calculated over a predetermined time and the predetermined time. Control means for calculating the rotation speed of the shaft and controlling the rotation of the wiper motor based on the calculated rotation angle and rotation speed of the output shaft.
請求項１に記載のワイパ装置は、センサである検知手段が、出力軸に連動して回転する磁石の磁界の変化を電圧の変化として出力する。制御手段は、検知手段が出力した電圧を所定サンプリング間隔でサンプリングした電圧値からワイパブレードの窓ガラス上での位置を示す前記出力軸の回転角度を算出する。 In the wiper device according to the first aspect, the detection means that is a sensor outputs a change in the magnetic field of the magnet rotating in conjunction with the output shaft as a change in voltage. The control means calculates the rotation angle of the output shaft indicating the position of the wiper blade on the window glass from the voltage value obtained by sampling the voltage output by the detection means at a predetermined sampling interval.
また、制御手段は、所定の時間を隔てて算出した前記出力軸の回転角度と前記所定時間とから出力軸の回転速度を算出するので、１のセンサの検知結果からワイパブレードの位置及び出力軸の回転速度を検出できる。 Further, the control means calculates the rotation speed of the output shaft from the rotation angle of the output shaft calculated over a predetermined time and the predetermined time, so that the position of the wiper blade and the output shaft are detected from the detection result of one sensor. Rotational speed can be detected.
請求項２記載の発明は、請求項１に記載のワイパ装置において、前記出力軸の回転速度を前記出力軸の回転角度に応じて規定した速度マップを記憶した記憶手段をさらに備え、前記制御手段は、前記算出した前記出力軸の回転速度が、前記速度マップに規定した回転速度になるように前記ワイパモータの回転を制御する。 According to a second aspect of the present invention, in the wiper device according to the first aspect of the present invention, the wiper device further includes a storage unit that stores a speed map that defines a rotation speed of the output shaft according to a rotation angle of the output shaft, and the control unit Controls the rotation of the wiper motor so that the calculated rotation speed of the output shaft becomes the rotation speed defined in the speed map.
このワイパ装置によれば、制御手段が、算出した出力軸の回転速度が、出力軸の回転速度を回転角度に応じて規定した速度マップの回転速度になるようにワイパモータの回転を制御する。かかる制御により、ワイパブレードの窓ガラス上での位置に応じた回転速度でワイパモータを回転させることができる。 According to this wiper device, the control means controls the rotation of the wiper motor so that the calculated rotation speed of the output shaft becomes the rotation speed of the speed map that defines the rotation speed of the output shaft according to the rotation angle. With this control, the wiper motor can be rotated at a rotational speed corresponding to the position of the wiper blade on the window glass.
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載のワイパ装置において、前記制御手段は、前記所定サンプリング間隔をより短縮して前記検知手段が出力した前記電圧をサンプリングする。 According to a third aspect of the present invention, in the wiper device according to the first or second aspect, the control means samples the voltage output from the detection means by shortening the predetermined sampling interval.
このワイパ装置によれば、所定サンプリング間隔を制御手段のプログラムを書き換える等で適宜変更することにより、所定サンプリング間隔をより短縮して検知手段が出力した前記電圧をサンプリングできる。所定サンプリング間隔をより短縮することによりワイパブレードの位置の検出の精度を向上できる。 According to this wiper apparatus, by changing the predetermined sampling interval as appropriate by rewriting the program of the control means, the predetermined sampling interval can be further shortened and the voltage output by the detecting means can be sampled. The accuracy of detecting the position of the wiper blade can be improved by further shortening the predetermined sampling interval.
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ウィンドウ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。 FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a wiper device 10 according to the present embodiment. The wiper device 10 is for wiping a front window 12 provided in a vehicle such as a passenger car, for example, and includes a pair of wipers 14 and 16, a wiper motor 18, a link mechanism 20, and a wiper control circuit 22. It has.
ワイパ１４，１６は、それぞれワイパアーム２４，２６とワイパブレード２８，３０とにより構成されている。ワイパアーム２４，２６の基端部は、後述するピボット軸４２，４４に各々固定されており、ワイパブレード２８，３０は、ワイパアーム２４，２６の先端部に各々固定されている。 The wipers 14 and 16 are constituted by wiper arms 24 and 26 and wiper blades 28 and 30, respectively. The base ends of the wiper arms 24 and 26 are fixed to pivot shafts 42 and 44, which will be described later, and the wiper blades 28 and 30 are fixed to the distal ends of the wiper arms 24 and 26, respectively.
ワイパ１４，１６は、ワイパアーム２４，２６の回動に伴ってワイパブレード２８，３０がフロントウィンドウ１２上を往復回動し、ワイパブレード２８，３０がフロントウィンドウ１２を払拭する。 In the wipers 14, 16, the wiper blades 28, 30 reciprocate on the front window 12 as the wiper arms 24, 26 rotate, and the wiper blades 28, 30 wipe the front window 12.
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３８，４０と、一対のピボット軸４２，４４と、第２リンクロッド４６とを備えている。 The wiper motor 18 has an output shaft 32 that can rotate forward and reverse via a speed reduction mechanism 52 mainly composed of a worm gear. The link mechanism 20 includes a crank arm 34, a first link rod 36, and a pair of pivots. The levers 38 and 40, a pair of pivot shafts 42 and 44, and a second link rod 46 are provided.
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。 One end side of the crank arm 34 is fixed to the output shaft 32, and the other end side of the crank arm 34 is rotatably connected to one end side of the first link rod 36. Further, the other end side of the first link rod 36 is rotatably connected to a position near the end different from the end having the pivot shaft 42 of the pivot lever 38, and the end of the pivot lever 38 having the pivot shaft 42 is connected. Both ends of the second link rod 46 are rotatably connected to the end different from the above and the end of the pivot lever 40 corresponding to the end of the pivot lever 38.
また、ピボット軸４２，４４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３８，４０におけるピボット軸４２，４４を有する端は、ピボット軸４２，４４を介してワイパアーム２４，２６が各々固定されている。 The pivot shafts 42 and 44 are rotatably supported by a pivot holder (not shown) provided on the vehicle body, and the ends of the pivot levers 38 and 40 having the pivot shafts 42 and 44 are connected to the pivot shafts 42 and 44. The wiper arms 24 and 26 are fixed to each other.
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θ１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２４，２６に伝達され、このワイパアーム２４，２６の往復回動に伴ってワイパブレード２８，３０がフロントウィンドウ１２上における下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間で往復回動をする。θ１の値は、ワイパ装置のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施の形態では、一例として１２０°である。 In the wiper device 10 according to the present embodiment, when the output shaft 32 rotates forward and backward within the rotation range θ1, the rotational force of the output shaft 32 is transmitted to the wiper arms 24 and 26 via the link mechanism 20, and this As the wiper arms 24 and 26 reciprocate, the wiper blades 28 and 30 reciprocate between the lower inversion position P2 and the upper inversion position P1 on the front window 12. The value of θ1 can take various values depending on the configuration of the link mechanism of the wiper device, etc., but is 120 ° as an example in the present embodiment.
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２８，３０が格納位置Ｐ３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。 In the wiper device 10 according to the present embodiment, as shown in FIG. 1, when the wiper blades 28 and 30 are positioned at the storage position P3, the crank arm 34 and the first link rod 36 are linear. It is configured to be made.
格納位置Ｐ３は、下反転位置Ｐ２の下方に設けられている。ワイパブレード２８，３０が下反転位置Ｐ２にある状態から、出力軸３２がθ２回転することにより、ワイパブレード２８，３０は格納位置Ｐ３に回動する。θ２の値は、ワイパ装置のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施の形態では、一例として５°とする。なお、θ２が「０」の場合は、下反転位置Ｐ２と格納位置Ｐ３は一致し、ワイパブレード２８，３０は、下反転位置Ｐ２で停止し、格納される。 The storage position P3 is provided below the lower inversion position P2. The wiper blades 28 and 30 are rotated to the retracted position P3 by rotating the output shaft 32 by θ2 from the state where the wiper blades 28 and 30 are in the lower inversion position P2. The value of θ2 can take various values depending on the configuration of the link mechanism of the wiper device, but in the present embodiment, it is set to 5 ° as an example. When θ2 is “0”, the lower inversion position P2 coincides with the storage position P3, and the wiper blades 28 and 30 are stopped and stored at the lower inversion position P2.
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。ワイパモータ１８がブラシレスＤＣモータであれば、ワイパ制御回路２２は、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と、駆動回路５６を制御するマイクロコンピュータ５８とを有する。また、ワイパ制御回路２２は、ワイパブレード２８，３０のフロントウィンドウ１２上の位置に応じて出力軸３２の回転速度を規定した速度マップ等のマイクロコンピュータ５８が駆動回路５６の制御に用いるデータを記憶したメモリ６０をさらに有している。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、当該インバータ回路によって所定のデューティ比の電流を出力する。 A wiper control circuit 22 for controlling the rotation of the wiper motor 18 is connected to the wiper motor 18. If the wiper motor 18 is a brushless DC motor, the wiper control circuit 22 generates a current for operating the wiper motor 18 by PWM control and supplies the current to the wiper motor 18. A microcomputer 58 controls the drive circuit 56. And have. The wiper control circuit 22 stores data used by the microcomputer 58 for controlling the drive circuit 56 such as a speed map that defines the rotational speed of the output shaft 32 according to the position of the wiper blades 28 and 30 on the front window 12. The memory 60 is further included. The drive circuit 56 includes an inverter circuit using a MOSFET as a switching element, and outputs a current having a predetermined duty ratio by the inverter circuit.
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度は、ワイパモータ本体の回転速度及び回転角度と同一ではない。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度を、ワイパモータ１８の回転速度及び回転角度とみなすものとする。 Since the wiper motor 18 according to the present embodiment has the speed reduction mechanism 52 as described above, the rotation speed and rotation angle of the output shaft 32 are not the same as the rotation speed and rotation angle of the wiper motor main body. However, in the present embodiment, since the wiper motor main body and the speed reduction mechanism 52 are inseparably configured, hereinafter, the rotation speed and rotation angle of the output shaft 32 are regarded as the rotation speed and rotation angle of the wiper motor 18. .
回転角度センサ５４は、ワイパモータ１８の減速機構５２内又は出力軸３２の先端付近に設けられ、出力軸３２に連動して回転するマグネット６２の磁界（磁力）の変化を検知して電圧の変化に変換して出力する。本実施の形態に係るワイパ制御回路２２は、マイクロコンピュータ５８が、回転角度センサ５４が検知した出力軸３２の回転角度からワイパブレード２８，３０のフロントウィンドウ１２上における位置及び出力軸３２の回転速度を算出する。また、ワイパ制御回路２２は、算出した位置において、出力軸３２の回転速度が前述の速度マップに規定された回転速度となるように駆動回路５６を制御する。 The rotation angle sensor 54 is provided in the speed reduction mechanism 52 of the wiper motor 18 or in the vicinity of the tip of the output shaft 32, and detects a change in the magnetic field (magnetic force) of the magnet 62 that rotates in conjunction with the output shaft 32 to change the voltage. Convert and output. In the wiper control circuit 22 according to the present embodiment, the microcomputer 58 determines the position of the wiper blades 28 and 30 on the front window 12 and the rotational speed of the output shaft 32 from the rotational angle of the output shaft 32 detected by the rotational angle sensor 54. Is calculated. Further, the wiper control circuit 22 controls the drive circuit 56 so that the rotation speed of the output shaft 32 becomes the rotation speed defined in the above-described speed map at the calculated position.
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。ワイパスイッチ５０は、ワイパブレード２８，３０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。マイクロコンピュータ５８はワイパスイッチ５０からの出力信号に対応する制御をメモリ６０に記憶されている速度マップに従って行う。 A wiper switch 50 is connected to the microcomputer 58. The wiper switch 50 includes a low-speed operation mode selection position for rotating the wiper blades 28 and 30 at a low speed, a high-speed operation mode selection position for rotation at a high speed, an intermittent operation mode selection position for intermittent rotation at a constant period, Switching to the (stop) mode selection position is possible. Further, a signal corresponding to the selected position of each mode is output to the microcomputer 58. The microcomputer 58 performs control corresponding to the output signal from the wiper switch 50 according to the speed map stored in the memory 60.
図２は、本実施の形態に係る回転角度センサ５４の一例を示す図である。図２に示した回転角度センサ５４は、基板６４に実装可能なワンチップ型のセンサで、減速機構５２内における出力軸３２の末端、すなわち、クランクアーム３４が取り付けられている端とは別の端に設けられたマグネット６２の磁界を検出する。マグネット６２は、クランクアーム３４が取り付けられている側の端に設けてもよい。また、マグネット６２は、歯車等を介して出力軸３２に連動して回転する部材に設けてもよい。 FIG. 2 is a diagram illustrating an example of the rotation angle sensor 54 according to the present embodiment. The rotation angle sensor 54 shown in FIG. 2 is a one-chip type sensor that can be mounted on the substrate 64, and is different from the end of the output shaft 32 in the speed reduction mechanism 52, that is, the end to which the crank arm 34 is attached. The magnetic field of the magnet 62 provided at the end is detected. The magnet 62 may be provided at the end where the crank arm 34 is attached. The magnet 62 may be provided on a member that rotates in conjunction with the output shaft 32 via a gear or the like.
回転角度センサ５４は、マグネット６２に正対して設けられ、マグネット６２の磁界を検知して、磁界の変化に応じた電圧を出力するセンサであり、例えばホール素子又は磁気抵抗変換（ＭＲ）素子を用いたものである。 The rotation angle sensor 54 is provided to face the magnet 62, detects the magnetic field of the magnet 62, and outputs a voltage corresponding to the change of the magnetic field. For example, a Hall element or a magnetoresistive conversion (MR) element is used. It is what was used.
図３は、本実施の形態に係る回転角度センサ５４上でのマグネット６２の回転の一例を示す図である。図３は、図２の矢印Ｚの方向からマグネット６２及び回転角度センサ５４を見た図であり、マグネット６２が図３（Ａ）の状態から矢印Ｒの方向に９０度回転して図３（Ｂ）の状態になった場合を示している。図３に示したマグネット６２は、円柱状で、中心を通り、かつ底面に垂直な平面に対して対称な位置にＳ極とＮ極とが設けられている。本実施の形態では、マグネット６２は、底面に垂直な平面に対して対称な位置にＳ極とＮ極とが設けられているのであれば、円柱状以外の形状、例えば、棒状、角柱状又は楕円柱状でもよい。 FIG. 3 is a diagram illustrating an example of rotation of the magnet 62 on the rotation angle sensor 54 according to the present embodiment. 3 is a view of the magnet 62 and the rotation angle sensor 54 viewed from the direction of the arrow Z in FIG. 2, and the magnet 62 rotates 90 degrees in the direction of the arrow R from the state of FIG. A case where the state of B) is reached is shown. The magnet 62 shown in FIG. 3 has a cylindrical shape, and is provided with an S pole and an N pole at positions symmetrical to a plane passing through the center and perpendicular to the bottom surface. In the present embodiment, the magnet 62 has a shape other than a cylindrical shape, for example, a rod shape, a prism shape, or the like, as long as the S pole and the N pole are provided at positions symmetrical to a plane perpendicular to the bottom surface. An elliptic cylinder may be used.
矢印Ｒの方向の回転により、マグネット６２のＮ極及びＳ極の磁界も回転し、回転角度センサ５４はかかる磁界の変化に応じた電圧を出力する。図４は、本実施の形態における回転角度センサ５４が出力する電圧値の変化の一例を示す図である。図４では、マグネット６２が図３（Ａ）の状態から矢印Ｒの方向に回転した場合に回転角度センサ５４が出力する電圧値を実線で示している By rotating in the direction of the arrow R, the N-pole and S-pole magnetic fields of the magnet 62 also rotate, and the rotation angle sensor 54 outputs a voltage corresponding to the change in the magnetic field. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a change in the voltage value output from the rotation angle sensor 54 in the present embodiment. In FIG. 4, the voltage value output by the rotation angle sensor 54 when the magnet 62 rotates in the direction of the arrow R from the state of FIG.
例えば、回転角度センサ５４は、図３（Ａ）の状態での出力が０Ｖであり、マグネット６２が矢印Ｒの方向に回転するにつれて出力する電圧が上昇するのであれば、マグネット６２の回転角度と回転角度センサ５４が出力する電圧との関係は図４に示したようになる。本実施の形態では、図４に示した回転角度と電圧値の対応関係に基づいて、回転角度センサ５４が出力する電圧値からマグネット６２の回転角度、すなわち出力軸の回転角度を算出する。また、所定の時間を隔てて検知した電圧に基づいて各々算出した回転角度から出力軸３２の回転速度を算出する。 For example, if the rotation angle sensor 54 outputs 0 V in the state of FIG. 3A and the output voltage increases as the magnet 62 rotates in the direction of the arrow R, the rotation angle of the magnet 62 The relationship with the voltage output from the rotation angle sensor 54 is as shown in FIG. In the present embodiment, the rotation angle of the magnet 62, that is, the rotation angle of the output shaft is calculated from the voltage value output from the rotation angle sensor 54 based on the correspondence relationship between the rotation angle and the voltage value shown in FIG. Further, the rotation speed of the output shaft 32 is calculated from the rotation angles calculated based on the voltages detected at predetermined intervals.
図５は、本実施の形態における、電圧のサンプリングの一例を示す図である。本実施の形態では、所定の時間間隔（サンプリング間隔）で回転角度センサ５４が出力した電圧をサンプリングし、サンプリングした電圧値に対応する回転角度を算出する。 FIG. 5 is a diagram illustrating an example of voltage sampling in the present embodiment. In the present embodiment, the voltage output from the rotation angle sensor 54 is sampled at a predetermined time interval (sampling interval), and the rotation angle corresponding to the sampled voltage value is calculated.
回転角度センサ５４が出力した電圧の変化から、所定のサンプリング間隔で電圧値を抽出して出力軸３２の回転角度を算出する際に、所定のサンプリング間隔を短くすれば、出力軸３２の回転角度をより緻密に算出することができる。 When calculating the rotation angle of the output shaft 32 by extracting the voltage value at a predetermined sampling interval from the change in voltage output from the rotation angle sensor 54, the rotation angle of the output shaft 32 can be reduced by shortening the predetermined sampling interval. Can be calculated more precisely.
さらに本実施の形態では、ある時刻にサンプリングした電圧に基づいて算出した回転角度と、当該ある時刻から所定の時間が経過した時にサンプリングした電圧に基づいて算出した回転角度との差分を当該所定の時間で除算することにより、出力軸３２の回転速度を算出する。 Furthermore, in the present embodiment, the difference between the rotation angle calculated based on the voltage sampled at a certain time and the rotation angle calculated based on the voltage sampled when a predetermined time has elapsed from the certain time is calculated as the predetermined angle. By dividing by time, the rotational speed of the output shaft 32 is calculated.
例えば、図５の場合、時刻ｔαから所定の時間が経過した時刻ｔβでサンプリングした電圧値Ｖβに対応する回転角度βと時刻ｔαでサンプリングした電圧値Ｖαに対応する回転角度αとの差分を所定の時間で除算して出力軸の回転速度を算出する。 For example, in the case of FIG. 5, the difference between the rotation angle β corresponding to the voltage value Vβ sampled at the time tβ when a predetermined time has elapsed from the time tα and the rotation angle α corresponding to the voltage value Vα sampled at the time tα is predetermined. The output shaft rotation speed is calculated by dividing by this time.
算出する回転速度は単位をdeg/s 又は rad/s とする角速度だが、かかる角速度を、回転角度の単位が度の場合は３６０で、回転角度の単位がラジアンの場合は２πで、各々除算することによりｒｐｓ又はｒｐｍ単位の回転速度に変換できる。 The rotation speed to be calculated is an angular speed with a unit of deg / s or rad / s, but the angular speed is divided by 360 when the rotation angle is in degrees and by 2π when the rotation angle is in radians. Thus, the rotation speed can be converted into rps or rpm.
図６は、本実施の形態に係るワイパ装置における位置・回転速度検出処理の一例を示すフローチャートである。ステップ６００では、カウンタＮをリセットし、ステップ６０２では、ステップ６００でカウンタＮをリセットしてから所定のサンプリング間隔が経過したか否かを判定する。所定のサンプリング間隔は、一例として２ｍ秒であるが、マイクロコンピュータ５８のプログラムを書き換える等により適宜変更可能である。 FIG. 6 is a flowchart showing an example of position / rotation speed detection processing in the wiper apparatus according to the present embodiment. In step 600, the counter N is reset, and in step 602, it is determined whether or not a predetermined sampling interval has elapsed since the counter N was reset in step 600. The predetermined sampling interval is 2 ms as an example, but can be changed as appropriate by rewriting the program of the microcomputer 58 or the like.
ステップ６０２で肯定判定の場合には、ステップ６０４で回転角度センサ５４からの信号である電圧値をサンプリングし、ステップ６０６では、サンプリングした電圧値に対応する回転角度を算出して、メモリ６０に記憶する。ステップ６０８では、カウンタＮの値を１つ加算する。ステップ６１０では、カウンタＮの値が所定の値Ｍになったか否かを判定する。所定の値は一例として１０である。 If the determination in step 602 is affirmative, the voltage value, which is a signal from the rotation angle sensor 54, is sampled in step 604. In step 606, the rotation angle corresponding to the sampled voltage value is calculated and stored in the memory 60. To do. In step 608, the counter N is incremented by one. In step 610, it is determined whether or not the value of the counter N has reached a predetermined value M. The predetermined value is 10 as an example.
ステップ６１０で肯定判定の場合には、ステップ６１２で出力軸３２の回転速度を算出してリターンする。ステップ６１０では、カウンタがＮ＝Ｍとなる直前、すなわちカウンタがＮ＝Ｍ−１の時にサンプリングした電圧値に基づいて算出された回転角度と、カウンタがＮ＝０の時にサンプリングした電圧値に基づいて算出された回転角度の差分から出力軸の回転速度を算出する。上記の回転角度の差分を所定の時間で除算することで、出力軸３２の回転速度が角速度として算出される。所定の時間は、図６の場合では、所定のサンプリング時間とＭとの積であり、所定のサンプリング時間が２ｍ秒でＭ＝１０の場合、所定の時間は２０ｍ秒である。なお、角速度は、上述のように、必要に応じてｒｐｍ単位の回転速度に変換できる。 If the determination in step 610 is affirmative, the rotational speed of the output shaft 32 is calculated in step 612 and the process returns. In step 610, based on the rotation angle calculated based on the voltage value sampled when the counter is N = M, that is, when the counter is N = M-1, and based on the voltage value sampled when the counter is N = 0. The rotational speed of the output shaft is calculated from the difference between the calculated rotation angles. The rotational speed of the output shaft 32 is calculated as an angular speed by dividing the difference between the rotational angles by a predetermined time. In the case of FIG. 6, the predetermined time is the product of the predetermined sampling time and M. When the predetermined sampling time is 2 msec and M = 10, the predetermined time is 20 msec. As described above, the angular velocity can be converted into a rotation speed in rpm units as necessary.
ステップ６１０で否定判定の場合には、手順をステップ６０２に戻し、ステップ６０２でステップ６０８でのカウンタのセットから所定のサンプリング時間が経過したか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ６０４で再び信号のサンプリングを行う。 In the case of negative determination in step 610, the procedure is returned to step 602. In step 602, it is determined whether or not a predetermined sampling time has elapsed from the setting of the counter in step 608. At 604, the signal is sampled again.
図７は、本実施の形態におけるワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度を規定した速度マップの一例を示す図である。図７の縦軸は出力軸３２の回転速度であり、横軸はフロントウィンドウ１２上でのワイパブレード２８，３０の位置を示している。また、横軸には出力軸３２の回転角度をかっこ書きで示している。 FIG. 7 is a diagram showing an example of a speed map defining the rotational speed of the output shaft 32 of the wiper motor 18 in the present embodiment. In FIG. 7, the vertical axis represents the rotational speed of the output shaft 32, and the horizontal axis represents the positions of the wiper blades 28 and 30 on the front window 12. Further, the rotation angle of the output shaft 32 is shown in parentheses on the horizontal axis.
本実施の形態では、回転角度センサ５４の検知結果に基づいて算出した出力軸３２の回転角度に対応する回転速度を図７の速度マップから算出する。さらに本実施の形態では、回転角度センサ５４の検知結果に基づいて算出した回転角度から出力軸３２の回転速度を算出し、算出した回転速度が、速度マップから割り出した回転速度になるようにワイパモータ１８の回転を制御する。 In the present embodiment, the rotation speed corresponding to the rotation angle of the output shaft 32 calculated based on the detection result of the rotation angle sensor 54 is calculated from the speed map of FIG. Further, in the present embodiment, the rotation speed of the output shaft 32 is calculated from the rotation angle calculated based on the detection result of the rotation angle sensor 54, and the wiper motor is set so that the calculated rotation speed becomes the rotation speed calculated from the speed map. 18 rotations are controlled.
以上説明したように、本実施の形態によれば、１のセンサである回転角度センサ５４の検知結果からワイパブレード２８，３０の位置を示す回転角度及び出力軸３２の回転速度を検出できる。 As described above, according to the present embodiment, the rotation angle indicating the position of the wiper blades 28 and 30 and the rotation speed of the output shaft 32 can be detected from the detection result of the rotation angle sensor 54 as one sensor.
１０・・・ワイパ装置、１２・・・フロントウィンドウ、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、３８，４０・・・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・・・回転角度センサ、５６・・・駆動回路、５８・・・マイクロコンピュータ、６０・・・メモリ、６２・・・マグネット、６４・・・基板、Ｐ１・・・上反転位置、Ｐ２・・・下反転位置、Ｐ３・・・格納位置 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Wiper apparatus, 12 ... Front window, 14 ... Wiper, 18 ... Wiper motor, 20 ... Link mechanism, 22 ... Wiper control circuit, 24, 26 ... Wiper arm, 28 , 30 ... wiper blade, 32 ... output shaft, 34 ... crank arm, 36 ... link rod, 38, 40 ... pivot lever, 42, 44 ... pivot shaft, 46 ... Link rod 50 ... wiper switch 52 ... deceleration mechanism 54 ... rotation angle sensor 56 ... drive circuit 58 ... microcomputer 60 ... memory 62 ... Magnet, 64 ... substrate, P1 ... upper inversion position, P2 ... lower inversion position, P3 ... storage position
Claims (3)
リンク機構を介して出力軸に前記ワイパブレードが連結され、前記出力軸の回転により前記ワイパブレードを往復回動させるワイパモータと、
前記出力軸の回転に連動して回転すると共に、底面の対称な位置にＳ極とＮ極とが設けられた単一の磁石と、
前記磁石の底面に正対して設けられると共に、前記磁石の磁界を検知し、前記回転による前記磁石の磁界の変化を電圧の変化の信号として出力する単一のチップとして基板に実装され減速機構内に設けられる検知手段と、
前記検知手段から出力された電圧と前記出力軸の回転角度との対応関係に基づいて、前記検知手段が出力した前記信号を所定サンプリング間隔でサンプリングした電圧値から前記ワイパブレードの前記窓ガラス上での位置を示す前記出力軸の回転角度を算出すると共に、所定時間を隔てて算出した前記出力軸の回転角度と前記所定時間とから前記出力軸の回転速度を算出し、前記算出した出力軸の回転角度及び回転速度に基づいて前記ワイパモータの回転を制御する制御手段と、
を備えたワイパ装置。 A wiper blade that reciprocates and wipes the window glass surface;
A wiper motor connected to the output shaft via a link mechanism, and reciprocatingly rotating the wiper blade by rotation of the output shaft;
A single magnet that rotates in conjunction with the rotation of the output shaft and is provided with an S pole and an N pole at symmetrical positions on the bottom surface;
It is provided on the bottom surface of the magnet and is mounted on a substrate as a single chip that detects a magnetic field of the magnet and outputs a change in the magnetic field of the magnet due to the rotation as a voltage change signal. Detection means provided in the
Based on the correspondence relationship between the voltage output from the detection means and the rotation angle of the output shaft, a voltage value obtained by sampling the signal output from the detection means at a predetermined sampling interval on the window glass of the wiper blade. And calculating the rotational speed of the output shaft from the rotational angle of the output shaft calculated over a predetermined time and the predetermined time, and calculating the rotational speed of the output shaft. Control means for controlling the rotation of the wiper motor based on a rotation angle and a rotation speed;
Wiper device with
前記制御手段は、前記算出した前記出力軸の回転速度が、前記速度マップに規定した回転速度になるように前記ワイパモータの回転を制御する請求項１に記載のワイパ装置。 Storage means for storing a speed map defining the rotational speed of the output shaft in accordance with the rotational angle of the output shaft;
2. The wiper device according to claim 1, wherein the control unit controls the rotation of the wiper motor so that the calculated rotation speed of the output shaft becomes a rotation speed defined in the speed map.
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