JP5454465B2 - 車両用ワイパ交換報知装置 - Google Patents

Description

この発明は、車両のウインドシールドガラスを払しょくするワイパの性能低下時に交換を促すことができる車両用ワイパ交換報知装置に関する。

車両のウインドシールドガラス（フロントガラス）を払しょくするために使用されるワイパ装置は、往復回動可能なワイパアームと、ワイパアームに着脱可能に取付けられたワイパブレードと、前記ワイパアームを駆動する電動モータおよびリンク機構などを含んでいる。ワイパブレードには、ウインドシールドガラスのガラス面に接するゴム等の弾性部材からなるブレードラバーが設けられている。このブレードラバーは、ガラス面に常時接している。雨天時等にワイパスイッチをオンにして前記ワイパアームを駆動することにより、ブレードラバーがガラス面を払しょくする。ブレードラバーが劣化すると払しょく性能が低下し、拭きむらが生じることによってガラス面に雨滴水膜が残り、視界を妨げる原因となる。

このためワイパブレードは定期的に交換されることが望まれるが、ブレードラバー等の劣化が認められた場合には必要に応じて交換が行なわれる。払しょく性能が低下したまま使用を続けることもできなくはないが、拭きむらを生じたワイパブレードを使用すること自体好ましいことではなく、また雨天で使用している最中にブレードラバーの劣化が進むことによって拭きむらが拡大し、視界不良になるおそれもある。

払しょく性能が低下したワイパブレードの交換を促すための手段がいくつか提案されている。例えば下記の特許文献１に記載されているワイパ交換警告装置では、車載カメラによってウインドシールドガラスを室内側から撮影し、拭きむらが生じたか否かを画像処理によって判定し、一定レベルの拭きむらが生じたと判定されたときに、警告を発するようにしている。

特開２０１０−９６３号公報

雨中を運転する際の視界の良し悪しは、ワイパの払しょく性能以外の不可避的な要因も影響する。例えば雨量が多いときには、ワイパ速度を大きくしても、払しょく直後に雨滴がすぐにガラス面に付着して水膜を形成するため、視界は当然悪くなる。車両の速度が大きかったり、向かい風で降雨の中を走行したりする場合も、ガラス面に当る雨滴の量が増えるため視界が悪くなる。

前記特許文献１のワイパ交換警告装置では、単に拭きむらが生じたか否かを画像処理によって判定しているに過ぎないため、降雨の程度あるいは車両速度等によっては、誤ったワイパ交換警告を出す可能性がある。例えばワイパブレードの移動速度が遅くかつ雨量が比較的多い場合には、ワイパによって払しょくされた直後のガラス面に次の雨滴が多量に付着して雨滴水膜を形成するため、ワイパブレードが正常であっても拭きむらが多いと判断されてしまうおそれがある。

従って本発明の目的は、ワイパの払しょく性能が低下したか否かをより的確に判断してワイパの交換時期を促すことができるワイパ交換報知装置を提供することにある。

本発明に係るワイパ交換報知装置は、車室内からウインドシールドガラスのガラス面を撮影する車載カメラと、ワイパブレードによる払しょく動作後に前記車載カメラによって撮影された前記ガラス面の画像を処理することにより、前記ガラス面に付着した雨滴水膜量を算出する雨滴水膜量算出手段と、車両の状況に基づいて前記ガラス面に付着することが予想される雨滴水膜の予想付着量を算出する予想付着量算出手段と、前記ワイパブレードの交換時期であることを報知するために作動する報知手段とを備え、前記報知手段は、前記雨滴水膜量が前記予想付着量を越えかつ両者の差が所定値以上となった際に作動することを特徴とするものである。

本発明の実施形態では、前記予想付着量算出手段は、前記ワイパブレードの移動速度、前記ウインドシールドガラスに対する相対風速、前記車両の速度のうち少なくとも１つの情報に基づいて前記予想付着量を算出する。また前記予想付着量算出手段は、補正係数を乗算することにより前記予想付着量を算出する補正手段を有していてもよい。

前記補正係数は、例えば前記ワイパブレードの移動速度が大きくなるほど小さな値とされる。また前記補正係数は、前記車両の速度が大きくなるほど前記予想付着量を大きな値とされてもよい。また前記補正係数は、前記ウインドシールドガラスに対する相対風速が大きくなるほど大きな値とされてもよい。

前記車両が位置する地域の気象情報を受信する受信手段を備え、前記予想付着量算出手段は、前記受信手段により得られる予想雨量、風速、風向のうち少なくとも１つの情報に基づいて前記予想付着量を算出するようにしてもよい。

本発明によれば、ワイパの払しょく性能が低下したか否かをより的確に判断してワイパの交換時期を促すことができる。

本発明の１つの実施形態に係るワイパ交換報知装置を備えた車両の一部の側面図。 図１に示された車両のウインドシールドガラスを車室内側から見た正面図。 ワイパブレードの正面図。 ワイパ交換報知装置の動作の一例を示すフローチャート。 ワイパ速度と補正係数との関係を示す図。 雨量と補正係数との関係を示す図。 車両の相対風速と補正係数との関係を示す図。 車両進行方向に対する風向の相対角度と補正係数との関係を示す図。 車両速度と補正係数との関係を示す図。 風速と補正係数との関係を示す図。

以下に本発明の１つの実施形態に係るワイパ交換報知装置について、図１から図１０を参照して説明する。
図１は、車両（自動車）１０の前部を、フロントドアを省略した状態で描いた側面図である。この車両１０は、ウインドシールドガラス１２の外側のガラス面を払しょくするためのワイパ装置２０と、車載カメラ２１とを有している。車載カメラ２１は、例えばフロントシート２２の上部に配置され、車室１１の内側からウインドシールドガラス１２を透かして車両１０の前方を撮影し、撮影の目的に応じて画像処理をしたり、メモリに記憶したりするようになっている。なお、車載カメラ２１がダッシュボード２５上に配置されていてもよい。

車載カメラ２１は、常時はウインドシールドガラス１２の前方を監視するために遠距離撮影用に焦点位置が設定されている。またこの車載カメラ２１は、後述するワイパ交換報知方法のステップＳ３（図４に示す）において、ウインドシールドガラス１２に付着する雨滴や水膜等を撮影するために、近距離撮影用に焦点位置を変化させることができるようになっている。

図２は車室１１の内側からウインドシールドガラス１２を見た正面図であり、ウインドシールドガラス１２に付着した雨滴水膜Ｗが模式的に示されている。ワイパ装置２０は、軸３０，３１を中心に矢印Ｒ１，Ｒ２で示す方向に往復回動可能なワイパアーム３２，３３と、各ワイパアーム３２，３３の先端に着脱可能に取付けられたワイパブレード３５と、ワイパアーム３２，３３を駆動するモータ３６と、モータ３６の回転をワイパアーム３２，３３に伝えるリンク機構３７などを有している。

モータ３６は、ステアリングホイール３８付近に配置されたワイパスイッチ３９によって、ワイパブレード３５の移動速度を少なくとも２種類に切換えることができるように、回転数を変化させることができるようになっている。例えば雨量の多いときにはワイパブレード３５の移動速度を早くし、雨量の少ないときにはワイパブレード３５の移動速度を遅くするといった使い方がなされる。

図３に示すようにワイパブレード３５は、弾性を有する板状のバッキング部材４０と、バッキング部材４０に設けられたブレードラバー４１とを有している。ブレードラバー４１は、ウインドシールドガラス１２の外側のガラス面に接しているため、払しょく性能を保つために交換される。一般に「ワイパ交換」とはワイパブレード３５を交換することを意味するが、場合によってはブレードラバー４１のみが交換されることもある。

この車両１０は、制御演算手段として機能するコントローラ５０と、車両１０に対する降雨量に応じた信号を出力する雨滴センサ５１と、運転室の計器盤等に配置されたインジケータランプ等の報知器（報知手段）５２などを備えている。これら車載カメラ２１と、コントローラ５０と、雨滴センサ５１と、報知器５２等によってワイパ交換報知装置７０が構成されている。なお、オプション装備として、ウインドシールドガラス１２に対する相対風速を検出するための風速センサ６０と、気象情報を受信可能な受信器（受信手段）６１が設けられていてもよい。また、図示しない車載ナビゲーション装置が搭載され、この車載ナビゲーション装置の画面に、受信した気象情報を表示させてもよい。

車載カメラ２１によって撮影されたガラス面の画像は、光の屈折状態あるいは画像の輪郭状態などに基づいて画像処理される。コントローラ５０に含まれる雨滴水膜量算出手段は、ワイパの払しょく領域の一部（例えば図２に２点鎖線で囲んだ領域Ａ，Ｂ）の単位面積当りに付着している雨滴水膜量（雨滴水膜Ｗの面積の割合）を算出する。

こうして算出された雨滴水膜量がコントローラ５０のメモリに記憶される。また、ワイパブレード３５の移動速度（ワイパ速度）に関する信号と、雨滴センサ５１によって検出された雨量信号などがコントローラ５０に入力される。風速センサ６０と受信器６１とを備えている場合には、風速センサ６０によって検出された相対風速の情報と、受信器６１によって受信された気象情報（雨量、風速、風向等）がコントローラ５０に入力される。

コントローラ５０に含まれる予想付着量算出手段は、これらの情報に基づいて、ウインドシールドガラス１２のガラス面に付着することが予想される雨滴水膜量を算出し、予想付着量を得る。さらにコントローラ５０には、この予想付着量と、車載カメラ２１の画像に基づいて得られた雨滴水膜量とを比較し、雨滴水膜量が予想付着量を越えかつ両者の差が所定値（しきい値）以上となったときに、ワイパブレード３５が不良であると判定するようなコンピュータプログラムが組込まれている。

図４は、本実施形態のワイパ交換報知装置７０によるワイパ交換報知方法の一例を示すフローチャートである。以下に、図４を参照してワイパ交換報知方法の一例について説明する。

車両１０において、雨天時等であればワイパスイッチ３９がオン操作される。図４のステップＳ１において、ワイパスイッチ３９がオンかオフかが判定される。ステップＳ１においてワイパスイッチ３９がオンであると判定されると、ステップＳ２に進む。

ステップＳ２では、ワイパの払しょく動作直後か否かが判断される。ここで、ワイパの払しょく動作直後のガラス面は、例えばワイパアーム３２，３３が一往復して初期位置に戻ったときの払しょくされたガラス面を意味するが、図２に示すようにワイパアーム３２，３３が上昇したのち方向が切換わる直前のガラス面であってもよい。要するにワイパブレード３５による払しょく動作が行われた直後のガラス面を意味する。ステップＳ２において払しょく動作直後であると判断されれば、ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、車載カメラ２１がウインドシールドガラス１２のガラス面を撮影する。このとき車載カメラ２１は近距離撮影用の焦点に切り換わり、ウインドシールドガラス１２の外側のガラス面に付着する雨滴や水膜等が撮影される。なお、ガラス面を撮影するとき以外は、車載カメラ２１は遠距離撮影用の焦点となっていてウインドシールドガラス１２の前方を撮影している。

ステップＳ４では、前記ステップＳ３で撮影された払しょく動作直後のガラス面の映像を画像処理することにより、ガラス面の単位面積当たりに占める雨滴水膜量が算出され、ステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、ワイパブレード３５の移動速度（ワイパ速度）、車両１０に対する降雨量、ウインドシールドガラス１２に対する相対風速、車両１０の速度、気象情報によって得られる予想雨量、風速、風向のうち少なくとも１つの情報に基づいて、ウインドシールドガラス１２に付着する雨滴水膜の予想付着量を求める。

例えば、ワイパブレード３５の移動速度が遅いときには、ワイパブレード３５が１往復する間に次の雨滴がガラス面に付着するため、雨滴の付着量が増加する。逆に、ワイパブレード３５の移動速度が大きくなると、ワイパブレード３５が１往復する間にガラス面に付着する雨滴の量が減少する。このため本実施形態では、図５に示すように、ワイパ速度が大きくなるほど予想付着量を小さくするような補正係数を補正手段として使用する。具体的には、コントローラ５０に含まれる補正手段がこの補正係数を乗算することにより、予想付着量を補正する。

また、車両１０に対する降雨量が大きくなるほど、ワイパブレード３５が１往復する間にガラス面に付着する雨滴の量が大きくなる。このため本実施形態では、図６に示すように、雨量が大きくなるほど予想付着量を大きくするような補正係数を補正手段として使用する。このように本実施形態では、ワイパ速度と雨量に基づいて雨滴水膜の予想付着量を補正することにより、単なる画像処理のみによってガラス面の拭き残しを判断する場合と比較して、的確な判定を行なうことが可能となる。

風速センサ６０によって検出される相対風速（ウインドシールドガラス１２に当る空気の速度）が大きい場合には、ワイパブレード３５が１往復する間にガラス面に付着する雨滴の量が増加する。このため、図７に示すように、相対風速が大きくなるほど予想付着量を大きくするような補正係数を補正手段として使用してもよい。

また、車両１０が走行している地域の気象情報を受信器６１によって受信し、気象情報に基づく雨量と風速とをコントローラ５０に入力することにより、雨滴水膜の予想付着量を補正してもよい。例えば車両１０の進行方向の正面から向かい雨と風が吹き付ける場合には、斜め方向から風と雨が吹き付ける場合と比較して、ガラス面に付着する雨滴量が増加する。車両１０の進行方向は、車両１０に搭載された電子コンパス等の方向センサによって得ることができる。図８は、車両１０の進行方向に対する風向の相対角度と補正係数との関係を示している。図９は、車両速度と補正係数との関係を示している。図１０は、風速と補正係数との関係を示している。これらの情報に基づいて、ウインドシールドガラス１２に付着する雨滴水膜の予想付着量を求める。

図４に示されたステップＳ６では、前記ステップＳ４で求めた雨滴水膜量と、前記ステップＳ５で求めた予想付着量とが比較される。雨滴水膜量が予想付着量を越え、かつ、雨滴水膜量と予想付着量との差が所定値以上であると判断されると、ステップＳ７に進む。ステップＳ７では、車両１０の計器盤（インストルメントパネル）等に設けられたワイパ警告ランプ等の報知器５２に、ワイパの交換を促す表示あるいは警告音を出力する。この報知器５２は、ワイパブレードの交換時期であることを報知するために作動する報知手段として機能する。

このため車両１０の乗員等は、ワイパの性能が低下したことを知ることができるため、ワイパブレード３５またはブレードラバー４１を交換することにより、性能が低下したワイパブレード３５が使用され続けることを抑制でき、雨天時の視界を良好に保つことができる。

以上述べたように本実施形態に係るワイパ交換報知方法は下記の工程を具備している。

（１）ワイパスイッチがオンかオフかを判断すること（ステップＳ１）、
（２）ワイパによる払しょく動作後のガラス面を車載カメラによって撮影すること（ステップＳ２，Ｓ３）、
（３）車載カメラによって撮影された画像を処理することにより、ガラス面に占める雨滴水膜量を雨滴水膜量算出手段によって算出すること（ステップＳ４）、
（４）ワイパブレードの移動速度、ウインドシールドガラスに対する相対風速、車両の速度等の車両の状況に基づいて雨滴水膜の予想付着量を予想付着量算出手段によって算出すること（ステップＳ５）、
（５）雨滴水膜量と予想付着量とを比較すること（ステップＳ６）、
（６）雨滴水膜量が予想付着量を越え、かつ、両者の差が所定値以上となった状態において、ワイパの交換を促す報知をなすこと（ステップＳ７）。

本実施形態によれば、単にガラス面の拭きむらを検出するだけではなく、車両の走行状況あるいは気象状況などに応じて、拭きむらの判断基準となるガラス面の雨滴水膜の予想付着量を得るようにしているため、性能が低下したワイパの交換時期を誤って判断する可能性が抑制され、ワイパの交換時期をより正確に報知することができるものである。

なお本発明を実施するに当たり、ワイパ装置や車載カメラ、コントローラ、報知器をはじめとして、ワイパ交換報知装置を構成する各要素の具体的な形状や構造、配置等の態様を種々に変更して実施できることは言うまでもない。

１０…車両
１２…ウインドシールドガラス
２０…ワイパ装置
２１…車載カメラ
３５…ワイパブレード
５０…コントローラ

Claims (7)

1. 車両のワイパブレードの交換時期を報知するワイパ交換報知装置において、
   前記車両の車室内に設けられて前記車室内からウインドシールドガラスのガラス面を撮影する車載カメラと、
   前記ワイパブレードによる払しょく動作後に前記車載カメラによって撮影された前記ガラス面の画像を処理することにより、前記ガラス面に付着した雨滴水膜量を算出する雨滴水膜量算出手段と、
   前記車両の状況に基づいて前記ガラス面に付着することが予想される雨滴水膜の予想付着量を算出する予想付着量算出手段と、
   前記ワイパブレードの交換時期であることを報知するために作動する報知手段と、
   を備え、
   前記報知手段は、前記雨滴水膜量が前記予想付着量を越えかつ両者の差が所定値以上となった際に作動することを特徴とするワイパ交換報知装置。
2. 前記予想付着量算出手段は、前記ワイパブレードの移動速度、前記ウインドシールドガラスに対する相対風速、前記車両の速度のうち少なくとも１つの情報に基づいて前記予想付着量を算出することを特徴とする請求項１に記載のワイパ交換報知装置。
3. 前記予想付着量算出手段は、補正係数を乗算することにより前記予想付着量を算出する補正手段を有することを特徴とする請求項１または２に記載のワイパ交換報知装置。
4. 前記補正係数は、前記ワイパブレードの移動速度が大きくなるほど小さな値とされることを特徴とする請求項３に記載のワイパ交換報知装置。
5. 前記補正係数は、前記車両の速度が大きくなるほど前記予想付着量を大きな値とされることを特徴とする請求項３に記載のワイパ交換報知装置。
6. 前記補正係数は、前記ウインドシールドガラスに対する相対風速が大きくなるほど大きな値とされることを特徴とする請求項３に記載のワイパ交換報知装置。
7. 前記車両が位置する地域の気象情報を受信する受信手段を備え、
   前記予想付着量算出手段は、前記受信手段により得られる予想雨量、風速、風向のうち少なくとも１つの情報に基づいて前記予想付着量を算出することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のワイパ交換報知装置。

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