JP4158104B2 - 車両用ワイパ制御装置 - Google Patents

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本発明は、車両に装備されるワイパ装置の制御をする装置、すなわち、車両用ワイパ制御装置に関する。
車両には、雨や埃等で前方の視認性が損なわれることを防止するための機構として、ワイパ装置が設けられている。ワイパ装置は、車窓ガラス部材の表面に沿って往復摺動運動するワイパブレード部材と、このワイパブレード部材を駆動する直流モータ装置とを備えており、リンク機構を介して駆動させるリンク方式と、これらリンク機構を介することなく駆動させるダイレクトドライブ方式(特許文献1参照)との2つの方式に大きく区分される。
特開平11−20619号報
ここで、車窓ガラス部材が部分的に汚れる場合がある。具体的には、鳥の糞や、猫の足跡、霜、虫その他の不純物が車窓ガラス部材に付着した場合が挙げられる。特に霜が付着した場合には、視認性が大きく損なわれることもある。しかしながら、従来技術のワイパ制御装置においては(特に、リンク方式のワイパ制御装置においては)、かかる汚れ部分のみを選択して集中的に払拭することができなかった。言い換えれば、車窓ガラス部材の一部分にこびり付いた(強固に付着した)汚れを落とすために、車窓ガラス全体を何回も払拭しなければならず、その分、汚れを落とすための(必要十分な視認性を確保できる程度に、また美観を確保することができる程度にきれいにするための)時間がかかるし、消費電力量も大きかった。
また、ダイレクトドライブ方式のワイパ装置においても、特許文献1記載の従来技術のように、直流モータ装置とワイパブレード部材との連結(動力伝達)部分に、ワイパブレード部材の摺動方向を正逆(往行方向(展開方向)又は復行方向(返戻方向))に切り替えるための機械的な機構(部材)を別途設ける必要があり、その分、製造コスト(材料費、組立費)が高くついていた。
更に、ワイパブレード部材が往復摺動運動する場合に、風切り音が発生したり、ワイパブレード部材がばたつく(びびる)ことがあった。風切り音は、高速走行時や風が強い場合に顕著に大きくなり、キャビンルーム内の静粛性を阻害する原因でもあった。同様に、ワイパブレード部材がばたつくと、乗車空間内(車室内)の静粛性を阻害することは勿論のこと、ばたついた箇所の汚れや水分を払拭できないという問題点があった。これは、従来技術のワイパ装置においては、車窓ガラス部材の払拭領域の如何にかかわらず、速度(スピード)が一定であることも関係があるものと思われる。
以上、従来技術の問題点をまとめると、従来技術のワイパ装置においては、払拭部分を選択することができないという不便さがあり、製造コストが高くつくという問題点があり、車室内の静粛性を阻害することがあり、また、ばたつき等により払拭できない部分が発生するという不具合があった。
そこで、案出されたのが本発明であって、本発明は、汚れ部分等を選択的かつ集中的に払拭することができるとともに、払拭性および静粛性を向上することができる車両用ワイパ装置の制御装置、すなわち、車両用ワイパ制御装置を安価に提供することを目的としている。
(請求項1)
この目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、車窓ガラス部材の表面に沿ってワイパブレード部材を往復摺動させるための直流モータ装置と、
前記直流モータ装置へ給電するためのブリッジ回路状に組まれた給電線と
前記直流モータ装置の回転を制御するモータ回転制御手段と、
前記ワイパブレード部材の摺動中に給電線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段による検出値の単位時間当たりの変位量が所定閾値を超えたことを検出する電流変位検出手段と、
を備えており、
前記モータ回転制御手段は、前記給電線のブリッジ辺部に前記直流モータ装置が配設されるとともに、前記給電線の非ブリッジ辺部にそれぞれ電流検出手段およびスイッチング手段を有するインテリジェントパワースイッチ装置が配設されることにより構成されて、前記スイッチング手段を切替えることにより前記直流モータ装置の回転方向を切替えることが可能であり、
前記モータ回転制御手段は、前記電流検出手段による検出値の単位時間当たりの変位量が所定閾値を超えたことを検出した部分をワイパブレード部材が繰返し摺動するように、直流モータ装置の回転方向を切替えることを特徴とする車両用ワイパ制御装置である。
(請求項2)
請求項2に記載の発明は、車窓ガラス部材の表面に沿ってワイパブレード部材を往復摺動させるための直流モータ装置と、
前記直流モータ装置へ給電するためのブリッジ回路状に組まれた給電線と、
前記直流モータ装置の回転を制御するモータ回転制御手段と、
前記車窓ガラス部材の非透明部分を光学的方式により検出する光学検出手段と、
を備えており、
前記モータ回転制御手段は、前記給電線のブリッジ辺部に前記直流モータ装置が配設されるとともに、前記給電線の非ブリッジ辺部にそれぞれ電流検出手段およびスイッチング手段を有するインテリジェントパワースイッチ装置が配設されることにより構成されて前記スイッチング手段を切替えることにより前記直流モータ装置の回転方向を切替えることが可能であり、
前記モータ回転制御手段は、前記光学検出手段により検出された非透明部分をワイパブレード部材が繰返し摺動するように、直流モータ装置の回転方向を切替えることを特徴とする車両用ワイパ制御装置である。
(請求項3)
請求項3に記載の発明は、請求項1又は2に記載の発明において、ワイパブレード部材の摺動方向を検出する摺動方向検出手段を備えており、
モータ回転制御手段は、前記摺動方向検出手段により往行方向へ摺動していると検出された場合と復行方向へ動いていると検出された場合とで、ワイパブレード部材の摺動速度を変更することを特徴とするものである。
(請求項4)
請求項4に記載の発明は、請求項1から3のいずれか1項に記載の発明において、ワイパブレード部材の摺動角度を検出する摺動角度検出手段と、
モータ回転制御手段は、該摺動角度検出手段による検出の結果、ワイパブレード部材が収納位置近傍領域及び折返位置近傍領域にある場合に、ワイパブレード部材の摺動速度を遅くすることを特徴とするものである。
(請求項5)
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか1項に記載の発明において、モータ回転制御手段は、給電線に流れる電流を連続通電制御からPWM制御に、若しくはPWM制御から連続通電制御に制御を変更することにより、又はPWM制御のデューティ比を変更することによりワイパブレード部材の摺動速度を変更することを特徴とするものである。
(請求項6)
請求項6に記載の発明は、請求項1から5のいずれか1項に記載の発明において、スイッチング手段は、半導体スイッチング素子により構成されており、
モータ回転制御手段は、前記半導体スイッチング素子のオンオフの切替えを繰り返すことによりPWM制御を実行するとともに、電流検出手段により電流を検出することによりフィードバック制御を実行することを特徴とするものである。
(請求項1及び2)
請求項1および2に記載の車両用ワイパ制御装置によれば、車窓ガラス部材に汚れ等が部分的に付着している場合にも、その汚れ部分のみを選択的、且つ、集中的に払拭することができるという効果がある。
(請求項3)
請求項3記載の車両用ワイパ制御装置によれば、請求項1又は2の何れか1項に記載の車両用ワイパ制御装置の奏する効果に加え、風切り音を低減することができるという効果があり、ひいては、乗車空間内(車室内)の静粛性を向上することができる。
(請求項4)
請求項4記載の車両用ワイパ制御装置によれば、請求項1から3の何れか1項に記載の車両用ワイパ制御装置の奏する効果に加え、ワイパブレード部材の折返しに伴うばたつき音(びびり音)を低減することができるという効果があり、ひいては、乗車空間内の静粛性を向上することができる。
(請求項5)
請求項5記載の車両用ワイパ制御装置によれば、請求項1から4の何れかに記載の車両用ワイパ制御装置の奏する効果に加え、別途特別に機械的な機構を設けることなく、ワイパブレード部材の摺動速度を容易に変更することができるという効果がある。
(請求項6)
請求項6記載の車両用ワイパ制御装置によれば、オンオフの切替に対する耐久性を必要十分に確保することができるという効果があり、また、PWM制御のデューティ比を細密に制御することができるので、ワイパブレード部材の摺動速度を細密に制御することができるという効果もある。
以下、図面を参照して、本発明の実施例(実施の形態の例示)について説明する。勿論、下記実施例は、本発明の好ましい実施例を示すに過ぎず、本発明の技術的範囲は、下記実施例に何ら限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施例である車両用ワイパ制御装置(以下、単に、「ワイパ制御装置」)100の構成概略図である。図2は、ワイパ制御装置100が配設された車両1000の概略図である。図1に示すように、ワイパ制御装置100は、直流モータ装置110と、モータ回転制御装置120と、給電線(給電線部材)130と、エンコーダ140とを備えている。
直流モータ装置110は、ワイパブレード部材1010を往復摺動運動させるものであり、モータ回転制御装置120は、直流モータ装置110の回転を制御するためのものであり、給電線130は、直流モータ装置110へ給電するためのブリッジ回路状に組まれたものである。
かかるモータ回転制御装置120は、給電線130のブリッジ辺部131に直流モータ装置110が配設されるとともに、給電線130の各非ブリッジ辺部132にそれぞれインテリジェントパワースイッチ装置(以下、便宜上、単に「IPS」と称する。)121,122,123,124が配設されることにより構成されている(IPSに関する先行技術文献としては、特開2002−353404号公報等が挙げられる。)。また、モータ回転制御装置120は、各IPS121,122,123,124と信号線126を介して接続された、制御装置であるエレクトリック・コントロール・システム(以下、便宜上「ECS」と称する。)125を備えている。
全てのIPS、具体的にはIPS(1)121、IPS(2)122、IPS(3)123およびIPS(4)124は、夫々、電流検出手段の一種である電流検出センサ121aと、スイッチング手段の一種である半導体スイッチング素子121bとによって構成されている。電流検出センサ121aは、給電線130の各非ブリッジ辺部132に流れる電流値を検出するためのものであり、半導体スイッチング素子121bは、各非ブリッジ辺部132を接続状態又は切断状態へ切り替えるためのものであり、例えば、MOSFETなどの半導体素子によって構成されている。このように、電流検出センサ121aと半導体スイッチング素子121bとがインテリジェントパワースイッチ装置により構成されているので、すなわち両部品を元々具備する一部品により構成されているので、電流検出手段およびスイッチング手段を給電線130の各非ブリッジ辺部132に配設する作業(組立作業)を簡素化することができる。また、IPS121〜124により、ワイパブレード部材1010の摺動方向を検出することもできる。具体的には、いずれの半導体スイッチング素子121bがオン又はオフとされているか、又は、給電線130のうちのいずれの非ブリッジ辺部132に電流が流れているか否かにより検出可能である。
エンコーダ140は、直流モータ装置110の回転量(回転角度)を検出するためのものであり、直流モータ装置110の回転軸(図示せず)に連結されている。すなわち、これにより、ワイパブレード部材1010の摺動角度を検出することができる。
ECS125は、図示しないA/D変換器、メモリ、CPU、D/A変換器、タイマ、カウンタ等によって構成されており、本車両用ワイパ制御装置を制御(コントロール)するための処理を実行するものである。以下、本発明の実施に特に関係のある処理について説明する。
まず、図2及び図3に示すように、電流検出センサ121aの検出値の変位量が所定の閾値超えた場合に、その超えた部分を繰返し払拭するための処理(部分集中払拭処理)を実行する。具体的には、まず電流検出センサ121aの検出値が再度元の値に戻るまで検出値が閾値を超えた部分を摺動しつづけ、元に戻った位置で給電線130の各非ブリッジ辺部131に夫々配設されている半導体スイッチング素子121bのうち、一方の給電経路に配設された半導体スイッチング素子121bをオフ状態とし、他方の給電経路に配設された半導体スイッチング素子121bをオン状態とする。同様に、再度電流検出センサ121aの検出値が元の値に戻る位置において、他方の給電経路側の半導体スイッチング素子121bをオフ状態とし、一方の給電経路側の半導体スイッチング素子121bをオン状態とする(即ち、IPS(1)121及びIPS(4)124側の半導体スイッチング素子121bと、IPS(2)122及びIPS(3)123側の半導体スイッチング素子121bとを交互にオンオフする。)。
かかる処理は、電流検出センサ121aの検出値の変位量が所定の閾値内となるまでの間、繰返し実行される。これにより、車窓ガラス部材1020が部分的に汚れている場合にも、その汚れている部分を選択的かつ集中的に払拭することができる。勿論、部分集中払拭処理は、汚れている部分全体をいっぺんに払拭しなくても、汚れている部分を更に複数の領域に区分して払拭するようにしても良い(こびり付いた汚れ部分が広範囲の場合に有効であると思われる)。
また、図4及び図5に示すように、ワイパブレード部材1010が収納位置近傍領域A1及び折返位置近傍領域A2にある場合(言い換えれば、ワイパブレード部材1010が折返す領域に侵入した場合)に、給電線130に流れる電流、すなわち直流モータ装置110へ流れる電流を連続通電制御からPWM制御に変更するための処理(両折返領域速度減速処理)を実行する。このPWM制御は、給電中の給電経路に配設された半導体スイッチング素子121bのオンオフ(オン状態又はオフ状態)を切替えを繰返すことにより実行される。これにより、収納位置近傍近傍領域A1及び折返位置近傍領域A2におけるワイパブレード部材1010の摺動速度を両領域A1,A2の間の中間領域A3における摺動速度に比べて低減することができ、ひいては、収納位置近傍および折返位置近傍におけるワイパブレード部材1010の折返し時におけるワイパブレード部材1010のばたつき(びびり)を防止することができるのである。なお、図面中における収納位置近傍領域A1及び折返位置近傍領域A2の大きさは、発明の理解を容易とするために大きめに記載されている。
更に、図6及び図7に示すように、ワイパブレード部材1010が復行している場合の摺動速度を往行している場合に比べて減速する処理(復行速度減速処理)を実行する。この処理は、上記両折返領域速度減速処理と同様に復行時に給電線130に流れる電流をPWM制御することにより実行される。これにより、ワイパブレード部材1010の往復摺動運動に伴う風切り音を低減することができる。
ここで、復行速度低減処理において実行されるPWM制御のデューティ比は、両折返領域速度減速処理で実行するPWM制御のデューティ比よりも大きくされている。すなわち、給電線130に流れる電流実効値の大きさ(つまり、ワイパブレード部材1010の摺動速度)は、往行時の中間領域A3における通常制御(連続通電制御)時が一番大きく、次いで復行時の中間領域A3におけるPWM制御時が大きく、収納位置近傍領域A1及び折返位置近傍領域A2におけるPWM制御時が最も小さいのである(往行時、復行時とも)。もちろん、復行時における両折返領域速度減速処理のPWM制御のデューティ比を往行時における両折返領域速度減速処理のPWM制御のデューティ比よりも小さくするようにしても良いが、その分、ワイパブレード部材1010の一往復(一周期)の時間が長くなるので、デューティ比を同じとする方が好ましいと思われる。
以上、実施例に基づき本発明を説明したが、上記実施例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることはいうまでもなく、本発明の技術的範囲には、それらの改良変形も含まれる。
例えば、本実施例によれば、ワイパ制御装置100は、電流検出センサ121aの大きさに基づいて部分集中払拭処理を実行するように構成されているが、別途、光学的検出手段(例えば、光電センサ等。図示せず。)を設けて、この光学センサにより車窓ガラス部材1020の汚れ部分が検出された場合に部分集中払拭処理を実行するように構成されても良い。
また、本実施例によれば、ワイパ制御装置100は、部分集中払拭処理、両折返領域速度減速処理および復行速度減速処理が実行するように構成されているが、何れか一つ又は二つを組み合わせた処理を実行するように構成されても良い。この場合、組合せによっては、PWM制御のデューティ比を多段階に変更しても良いし、変更しなくても良い。
更に、本実施例によれば、通常制御時には、給電線130に流れる電流を連続通電制御するが、通常制御時においてもPWM制御としても良い。この場合、両折返領域速度減速処理および復行速度減速処理におけるPWM制御のデューティ比を通常制御時よりも小さくすれば良い。
更に、本実施例によれば、両折返領域速度減速処理において、収納位置近傍領域A1と折返位置近傍領域A2におけるPWM制御のデューティ比は同じ値とされているが、もちろん、異なる値としても良い。
更に、本実施例によれば、電流検出センサ121aの検出値の変位量が所定の閾値内となるまでの間、部分集中払拭処理を実行するようにされている。しかしながら、かかる部分集中払拭処理の終了の契機を決定する方式は、上記の方式に限られるものではなく、所定数又は所定時間実行したら終了するようにしても良い。
更に、本実施例によれば、ワイパブレード部材1010の摺動方向を何れのIPS121〜124の半導体スイッチング素子121bがオン(オフ)しているかを検知することにより検出するようにされている。しかしながら、ワイパブレード部材1010の摺動方向の検出は、かかる方式に当然限られるものではなく、直流モータ装置110に流れる電流の方向を検知することにより検出するようにしても良いし、エンコーダ140の回転方向を検知することにより検出するようにしても良い。
なお、特許請求の範囲の解釈に疑義が生じないように念のために付言すると、給電線のブリッジ辺部に配設される直流モータ装置には、直流モータ装置本体そのものは勿論のこと、モータドライバ(駆動)装置であっても良い。
本発明には、以下の発明が含まれる。
車窓ガラス部材の表面に沿ってワイパブレード部材を往復摺動させるための直流モータ装置と、
前記直流モータ装置へ給電するためのブリッジ回路状に組まれた給電線と
前記直流モータ装置の回転を制御するモータ回転制御手段と、
前記ワイパブレード部材の摺動中に給電線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
前記電流検出手段による検出値の単位時間当たりの変位量が所定閾値を超えたことを検出する電流変位検出手段と、
を備えており、
前記モータ回転制御手段は、前記給電線のブリッジ辺部に前記直流モータ装置が配設されるとともに、前記給電線の非ブリッジ辺部にそれぞれ電流検出手段およびスイッチング手段を有するインテリジェントパワースイッチ装置が配設されることにより構成されて、前記スイッチング手段を切替えることにより前記直流モータ装置の回転方向を切替えることが可能であり、
前記モータ回転制御手段は、前記電流検出手段による検出値の単位時間当たりの変位量が所定閾値を超えたことを検出した部分をワイパブレード部材が繰返し摺動するように、直流モータ装置の回転方向を切替えることを特徴とする車両用ワイパ制御装置。
車窓ガラス部材の表面に沿ってワイパブレード部材を往復摺動させるための直流モータ装置と、
前記直流モータ装置へ給電するためのブリッジ回路状に組まれた給電線と、
前記直流モータ装置の回転を制御するモータ回転制御手段と、
前記車窓ガラス部材の非透明部分を光学的方式により検出する光学検出手段と、
を備えており、
前記モータ回転制御手段は、前記給電線のブリッジ辺部に前記直流モータ装置が配設されるとともに、前記給電線の非ブリッジ辺部にそれぞれ電流検出手段およびスイッチング手段を有するインテリジェントパワースイッチ装置が配設されることにより構成されて前記スイッチング手段を切替えることにより前記直流モータ装置の回転方向を切替えることが可能であり、
前記モータ回転制御手段は、前記光学検出手段により検出された非透明部分をワイパブレード部材が繰返し摺動するように、直流モータ装置の回転方向を切替えることを特徴とする車両用ワイパ制御装置。
また、この車両用ワイパ制御装置に、請求項3から6の何れかに記載の発明を従属するようにしても良い。
本発明の一実施例である車両用ワイパ制御装置の基本ブロック図(配線図)である。 上記車両用ワイパ制御装置の部分集中払拭処理実行時におけるワイパブレード部材の動作を示す図である。 部分集中払拭処理実行時における半導体スイッチング素子のオンオフのタイミングチャートである。 上記車両用ワイパ制御装置の両折返領域速度減速処理実行時におけるワイパブレード部材の動作を示す図である。 両折返領域減速処理実行時における半導体スイッチング素子のオンオフのタイミングチャートである。 上記車両用ワイパ制御装置の復行速度減速処理実行時におけるワイパブレード部材の動作を示す図である。 復行速度減速処理実行時における半導体スイッチング素子のオンオフのタイミングチャートである。
符号の説明
100 車両用ワイパ制御装置
110 直流モータ装置
120 モータ回転制御装置
121 インテリジェントパワースイッチ装置(IPS)(1)
121a 電流検出センサ
121b 半導体スイッチング素子
122 IPS(2)
123 IPS(3)
124 IPS(4)
125 エレクトリック・コントロール・システム(ECS)
126 信号線
126a 操作信号伝達線
126b 電流信号線
130 給電線
131 ブリッジ辺部
132 非ブリッジ辺部
140 エンコーダ
1010 ワイパブレード部材
1020 車窓ガラス部材

Claims (6)

  1. 車窓ガラス部材の表面に沿ってワイパブレード部材を往復摺動させるための直流モータ装置と、
    前記直流モータ装置へ給電するためのブリッジ回路状に組まれた給電線と
    前記直流モータ装置の回転を制御するモータ回転制御手段と、
    前記ワイパブレード部材の摺動中に給電線に流れる電流を検出する電流検出手段と、
    前記電流検出手段による検出値の単位時間当たりの変位量が所定閾値を超えたことを検出する電流変位検出手段と、
    を備えており、
    前記モータ回転制御手段は、前記給電線のブリッジ辺部に前記直流モータ装置が配設されるとともに、前記給電線の非ブリッジ辺部にそれぞれ電流検出手段およびスイッチング手段を有するインテリジェントパワースイッチ装置が配設されることにより構成されて、前記スイッチング手段を切替えることにより前記直流モータ装置の回転方向を切替えることが可能であり、
    前記モータ回転制御手段は、前記電流検出手段による検出値の単位時間当たりの変位量が所定閾値を超えたことを検出した部分をワイパブレード部材が繰返し摺動するように、直流モータ装置の回転方向を切替えることを特徴とする車両用ワイパ制御装置。
  2. 車窓ガラス部材の表面に沿ってワイパブレード部材を往復摺動させるための直流モータ装置と、
    前記直流モータ装置へ給電するためのブリッジ回路状に組まれた給電線と、
    前記直流モータ装置の回転を制御するモータ回転制御手段と、
    前記車窓ガラス部材の非透明部分を光学的方式により検出する光学検出手段と、
    を備えており、
    前記モータ回転制御手段は、前記給電線のブリッジ辺部に前記直流モータ装置が配設されるとともに、前記給電線の非ブリッジ辺部にそれぞれ電流検出手段およびスイッチング手段を有するインテリジェントパワースイッチ装置が配設されることにより構成されて前記スイッチング手段を切替えることにより前記直流モータ装置の回転方向を切替えることが可能であり、
    前記モータ回転制御手段は、前記光学検出手段により検出された非透明部分をワイパブレード部材が繰返し摺動するように、直流モータ装置の回転方向を切替えることを特徴とする車両用ワイパ制御装置。
  3. ワイパブレード部材の摺動方向を検出する摺動方向検出手段を備えており、
    モータ回転制御手段は、前記摺動方向検出手段により往行方向へ摺動していると検出された場合と復行方向へ動いていると検出された場合とで、ワイパブレード部材の摺動速度を変更することを特徴とする請求項1又は2に記載の車両用ワイパ制御装置。
  4. ワイパブレード部材の摺動角度を検出する摺動角度検出手段と、
    モータ回転制御手段は、該摺動角度検出手段による検出の結果、ワイパブレード部材が収納位置近傍領域及び折返位置近傍領域にある場合に、ワイパブレード部材の摺動速度を遅くすることを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の車両用ワイパ制御装置。
  5. モータ回転制御手段は、給電線に流れる電流を連続通電制御からPWM制御に、若しくはPWM制御から連続通電制御に制御を変更することにより、又はPWM制御のデューティ比を変更することによりワイパブレード部材の摺動速度を変更することを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の車両用ワイパ制御装置。
  6. スイッチング手段は、半導体スイッチング素子により構成されており、
    モータ回転制御手段は、前記半導体スイッチング素子のオンオフの切替えを繰り返すことによりPWM制御を実行するとともに、電流検出手段により電流を検出することによりフィードバック制御を実行することを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の車両用ワイパ制御装置。
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