JP6338178B2 - ワイパ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイパ装置に関する。

車両の車速が上がると、当該車両のウィンドシールドガラスへの風量が増大し、ウィンドシールドガラス上を払拭するワイパブレードの動きが妨げられる場合がある。特許文献１には、風による負荷に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラスを払拭するために作動する速度を変更するウィンドウ払拭装置が開示されている。

特表２００２−５１２９１９号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のウィンドウ払拭装置は、風による負荷を算出して、さらに算出した負荷をワイパモータの回転の制御にフィードバックする処理が煩雑であるという問題点があった。

また、特許文献１に記載のウィンドウ払拭装置以外にも、ワイパブレードがウィンドシールドガラスを往復作動に要する時間を、車速に応じて、高速作動モード（Ｈｉ）の場合よりも短縮することにより、ウィンドシールドガラスを迅速に払拭する技術が提案されている。しかしながら、車速に応じてワイパブレードが往復作動に要する時間を短縮する技術では、ワイパブレードがウィンドシールドガラスを払拭する範囲を狭めることにより、ワイパブレードが往復に要する時間を短縮している場合があ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、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を変更できるワイパ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のワイパ装置は、ウィンドシールドガラスを払拭するワイパブレードが取り付けられたワイパアームに連結され、正回転及び逆回転してウィンドシールドガラスの下反転位置と上反転位置との間でワイパアームを往復動作させるワイパモータと、車速を検知して該車速に応じた信号を出力する車速検知部と、前記ワイパモータの回転角を検知して該回転角に応じた信号を出力する回転角検知部と、前記回転角検知部から出力された信号に基づいて定まるワイパモータの回転角に対応するワイパブレードの位置、及び前記車速検知部から出力された信号に基づいて定まる車速に基づいて、ワイパブレードの位置に応じて定められると共に、車両が停止している状態では予め定められ速度に定められ、かつ車両が停止している状態から車速が高くなるに従って前記予め定められた速度から連続的に速くなるように定められた回転速度で回転するように前記ワイパモータを制御する制御部と、を備えている。

このワイパ装置によれば、ウィンドシールドガラス上でのワイパブレードの位置に応じて変化するワイパモータの回転速度を、車速検知部が検知した車速が０よりも高くなるに従って連続的に速くなるように制御する。かかる制御により、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を円滑に変更することができる。

請求項２に記載のワイパ装置は、請求項１に記載のワイパ装置において、ワイパブレードの位置に応じて定められた前記回転速度は、上反転位置及び下反転位置から上反転位置と下反転位置との間の地点まで徐々に高くなり、前記地点から上反転位置及び下反転位置まで徐々に低くなり、上反転位置及び下反転位置で０となるように定められている。

このワイパ装置によれば、ワイパブレードの位置に応じてワイパモータの回転速度を定めることにより、下反転位置と上反転位置との間で、ワイパブレードを円滑に払拭動作させることができる。

請求項３に記載のワイパ装置は、請求項２に記載のワイパにおいて、ワイパブレードの位置に応じて定められた前記回転速度は、所定の閾値で区分された車速範囲毎に定められ、前記制御部は、前記車速検知部が出力した信号に基づいて定まる車速が属する車速範囲に対応した回転速度で回転するように前記ワイパモータを制御する。

このワイパ装置によれば、ワイパブレードの位置に応じて定められた回転速度を、所定の閾値で区分された車速範囲毎に定めることで、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を段階的に変更することができる。

請求項４に記載のワイパ装置は、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のワイパ装置において、前記ワイパブレードの位置に応じて定めた回転速度を記憶した記憶部を備えている。

このワイパ装置によれば、ワイパブレードの位置に応じて定められた回転速度を記憶部に予め記憶し、記憶した回転速度を参照することで、回転角検知部から出力された信号に基づいて定まるワイパモータの回転角に対応するワイパブレードの位置に応じた回転速度を決定できる。

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における通常時のワイパモータの回転速度のワイパブレードの位置に応じた変化を規定した速度マップの一例を示す概略図である。 （Ａ）は、車速に対する払拭回転速度の連続的な変化の一例を示す概略図であり、（Ｂ）は、速度マップにおける車速に応じたワイパモータの回転速度の連続的な変化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における車速に応じてワイパモータの回転速度を連続的に変化させる場合の制御の一例を示したフローチャートである。 （Ａ）は、車速に対する払拭回転速度の段階的な変化の一例を示す概略図であり、（Ｂ）は、速度マップにおける車速に応じたワイパモータの回転速度の段階的な変化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における車速に応じてワイパモータの回転速度を段階的に変化させる場合の制御の一例を示した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ウィンドシールドガラス１２を払拭するためのものであり、一対のワイパ１４、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、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。

ワイパ１４、１６は、ワイパアーム２４、２６の動作に伴ってワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２上を往復動作し、ワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス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、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。

クランクアーム３４の一端側は、出力軸３２に固定されており、クランクアーム３４の他端側は、第１リンクロッド３６の一端側に動作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箇所に動作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の両端がそれぞれ動作可能に連結されている。

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動作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。

本実施の形態に係るワイパ装置１０では、出力軸３２が所定の範囲の回転角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の往復動作に伴ってワイパブレード２８、３０がウィンドシールドガラス１２上における下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間で往復動作をする。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１４０°とする。

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、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。

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に動作する。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１０°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。

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圧をＰＷＭ制御によって生成してワイパモータ１８に印加する駆動回路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励磁コイル又はマグネットの磁界（磁力）を電流に変換して検出する。

ワイパ制御回路２２は、センサ５４が検出した出力軸３２の回転角からワイパブレードのウィンドシールドガラス１２上での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を有する。また、ワイパ制御回路２２には、駆動回路５６の制御に用いるデータ及びプログラムを記憶したメモリ６０があり、マイクロコンピュータ５８には、ワイパスイッチ５０及び車速センサ６２が接続されている。

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、３０を、低速で動作させる低速作動モード選択位置、高速で動作させる高速作動モード選択位置、一定周期で間欠的に動作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マイクロコンピュータ５８に入力されると、マイクロコンピュータ５８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に記憶されたデータ及びプログラムを用いて行う。

また、マイクロコンピュータ５８には、車速センサ６２から車両の速度を示す信号が入力される。マイクロコンピュータ５８は、車速センサ６２からの信号が示す車速と、センサ５４が検出した出力軸３２の回転角から算出したワイパブレード２８，３０のウィンドシールドガラス１２上での位置に応じて、ワイパモータ１８の回転速度を決定する。

メモリ６０には、ワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上の位置及び車速に応じてワイパモータ１８の回転速度を算出するためのデータ及びプログラムを記憶している。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に記憶されているデータ及びプログラムに基づいてワイパモータ１８の回転速度を算出し、算出した回転速度でワイパモータ１８が回転するように駆動回路５６を制御する。

図２は、本実施の形態に係るワイパ装置１０における通常時のワイパモータ１８の回転速度のワイパブレード２８，３０の位置に応じた変化を規定した速度マップの一例を示す概略図である。図２では、ワイパモータ１８が回転を始めると、ワイパモータの回転力によりワイパブレード２８，３０の位置が下反転位置Ｐ２から払拭動作を始める。ワイパモータ１８の回転速度は、ワイパブレード２８，３０の位置に応じて変更され、上反転位置Ｐ１及び下反転位置Ｐ２から上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との中間地点まで徐々に高くなり、中間地点から上反転位置Ｐ１及び下反転位置Ｐ２まで徐々に低くなり、上反転位置Ｐ１及び下反転位置Ｐ２で回転速度は０になる。また、ワイパモータ８の回転速度は、上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との中間地点で最大となる。

上記では、ワイパモータ１８の回転速度を上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との中間地点で最大とする例について説明したが、中間地点から一方の反転位置に所定角度ずれた位置であってもよい。

ワイパモータ１８の回転速度は、ワイパブレード２８，３０の位置が上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との中間地点において最大となり、その後は、ワイパブレード２８，３０が下反転位置Ｐ２に近づくにつれて減速される。

本実施の形態では、図２に示したように、ワイパブレード２８，３０が下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間を往復する動作を払拭回転とし、ワイパブレード２８，３０が下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間を往復する回数を払拭回転数とする。

図３の、（Ａ）は、車速に対する払拭回転速度の連続的な変化の一例を示す概略図であり、（Ｂ）は、速度マップにおける車速に応じたワイパモータ１８の回転速度の連続的な変化を示す概略図である。図３（Ａ）に示すように、単位時間当たりの払拭回転数である払拭回転速度は、車速に比例して増大する。車速に対する払拭回転速度の変化の態様は、払拭回転速度が下に凸の二次曲線に従って変化するような、車速が高速になるにつれて、払拭回転速度がより大きくなるようであってもよい。

図３（Ｂ）は、車速に応じた払拭回転速度の変化に対応して、ワイパモータ１８の回転速度が変化する態様を示している。払拭回転速度の変化に対応してワイパモータ１８の回転速度を変化させるには、例えば、図３（Ａ）を参照して、車速センサ６２が検知した車速での払拭回転速度と、所定の車速における払拭回転速度との比を求める。求めた比を、図２に示した速度マップのワイパモータの回転速度に乗算することにより、車速の変化に対応したワイパモータ１８の回転速度を算出する。

一例として、所定の車速を０とすれば、車両が停止している場合は図２に示した速度マップでワイパモータの回転速度を制御する。車両が走行を開始した場合は、車速センサ６２が検知した車速での払拭回転速度と、停止時の払拭回転速度との比を、図２に示した速度マップのワイパモータの回転速度に乗算してワイパモータ１８の回転速度を算出する。

また、図３（Ａ）に示したように、車速に対して払拭回転速度が比例するのであれば、より単純に、車速センサ６２からの信号が示す車速と所定の車速との比に基づいて、図２に示した速度マップの速度を変更してもよい。

図４は、本実施の形態に係るワイパ装置１０における車速に応じてワイパモータ１８の回転速度を連続的に変化させる場合の制御の一例を示したフローチャートである。ワイパスイッチ５０が操作され、ワイパ装置１０が作動を開始した後、ステップ４００では、ワイパモータ１８の回転速度を、作動開始時の車速に応じて制御する。

ステップ４０２では、車速センサ６２が検知した車速に変化があったか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ４０４でワイパモータ１８の回転速度を変化後の車速に応じて制御する。ステップ４０２で否定判定の場合には、現状の回転速度を維持するようにワイパモータ１８を制御する。

ステップ４０６では、ワイパスイッチ５０がオフになったか否かが判定され、肯定判定の場合には処理を終了する。ステップ４０６で否定判定の場合には、手順をステップ４０２に戻し、ワイパモータ１８の回転速度を車速に応じて制御することを継続する。

図５の、（Ａ）は、車速に対する払拭回転速度の段階的な変化の一例を示す概略図であり、（Ｂ）は、速度マップにおける車速に応じたワイパモータ１８の回転速度の段階的な変化を示す概略図である。図５（Ａ）に示すように、単位時間当たりの払拭回転数である払拭回転速度は、車速が第１の速度閾値７２以上になると一段階大きくなり、さらに車速が第２の速度閾値７４以上になると、さらにもう一段階大きくなる。第１の速度閾値７２及び第２の速度閾値７４は各々任意であるが、一例として、第１の速度閾値７２は４０ｋｍ／ｈ、第２の速度閾値７４は８０ｋｍ／ｈである。なお、図５（Ａ）において、払拭回転速度を３段階で変化させているが、第３の所定の速度閾値、第４の所定の速度閾値を設定して、より多段階で払拭回転速度を変化させるようにしてもよい。

図５（Ｂ）は、図５（Ａ）に示した３段階での車速に応じた払拭回転速度の変化に対応して、ワイパモータ１８の回転速度が３段階で変化する態様を示している。図５（Ｂ）の第１の速度マップ９２は、図５（Ａ）の第１の払拭回転速度８２に対応したもので、車速が第１の速度閾値７２までの場合に適用される。図５（Ｂ）の第２の速度マップ９４は、図５（Ａ）の第２の払拭回転速度８４に対応したもので、車速が第１の速度閾値７２以上かつ第２の速度閾値までの場合に適用される。図５（Ｂ）の第３の速度マップ９６は、図５（Ａ）の第３の払拭回転速度８６に対応したもので、車速が第２の速度閾値７４以上の場合に適用される。

本実施の形態では、図５（Ｂ）に示した車速に応じた３種類の速度マップを予めメモリ６０に記憶しておく。又は、図５（Ａ）を参照して、車速センサ６２が検知した車速に対応した払拭回転速度と、第１の速度閾値まで適用される第１の払拭回転速度８２との比を求める。求めた比を、図２に示した速度マップのワイパモータの回転速度に乗算することにより、車速に応じたワイパモータの回転速度を算出する。

一例として、所定の車速を０とすれば、車両が停止している場合は図２に示した速度マップでワイパモータの回転速度を制御する。そして、車両が走行を開始し、車速が上がるにつれて、車速センサ６２が検知した車速での払拭回転速度と、停止時の払拭回転速度との比を、図２に示した速度マップのワイパモータの回転速度に乗算してワイパモータ１８の回転速度を算出する。

図６は、本実施の形態に係るワイパ装置１０における車速に応じてワイパモータ１８の回転速度を段階的に変化させる場合の制御の一例を示したフローチャートである。ワイパスイッチ５０が操作され、ワイパ装置１０が作動を開始した後、ステップ６００では、ワイパモータ１８の回転速度を、作動開始時の車速に応じて制御する。

ステップ６０２では、車速センサ６２が検知した車速の変化が第１の速度閾値７２又は第２の速度閾値７４以上の変化があったか否かを判定する。ステップ６０２で肯定判定の場合には、ステップ６０４でセンサ５４の検知結果に基づいて算出したワイパブレード２８，３０の位置が下反転位置Ｐ２又は上反転位置Ｐ１であるか否かを判定する。ステップ６０２で否定判定の場合には、現状の回転速度を維持するようにワイパモータ１８を制御する。

ステップ６０６では、ワイパモータ１８の回転速度を変化後の車速に応じた回転速度に制御する。ステップ６０８では、ワイパスイッチ５０がオフになったか否かが判定され、肯定判定の場合には処理を終了する。ステップ６０８で否定判定の場合には、手順をステップ６０２に戻し、ワイパモータ１８の回転速度を車速に応じて制御することを継続する。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、車速センサ６２が検知した車速に応じて、ワイパモータ１８の回転速度を規定した速度マップの速度値を変更することにより、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を変更できる。

１０…ワイパ装置、１２…ウィンドシールドガラス、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、６２…車速センサ、７２…第１の速度閾値、７４…第２の速度閾値、８２…第１の払拭回転速度、８４…第２の払拭回転速度、８６…第３の払拭回転速度、９２…第１の速度マップ、９４…第２の速度マップ、９６…第３の速度マップ、Ｐ１…上反転位置、Ｐ２…下反転位置、Ｐ３…格納位置、θ１…回転角

Claims (4)

1. ウィンドシールドガラスを払拭するワイパブレードが取り付けられたワイパアームに連結され、正回転及び逆回転してウィンドシールドガラスの下反転位置と上反転位置との間でワイパアームを往復動作させるワイパモータと、
   車速を検知して該車速に応じた信号を出力する車速検知部と、
   前記ワイパモータの回転角を検知して該回転角に応じた信号を出力する回転角検知部と、
   前記回転角検知部から出力された信号に基づいて定まるワイパモータの回転角に対応するワイパブレードの位置、及び前記車速検知部から出力された信号に基づいて定まる車速に基づいて、ワイパブレードの位置に応じて定められると共に、車両が停止している状態では予め定められ速度に定められ、かつ車両が停止している状態から車速が高くなるに従って前記予め定められた速度から連続的に速くなるように定められた回転速度で回転するように前記ワイパモータを制御する制御部と、
   を備えたワイパ装置。
2. ワイパブレードの位置に応じて定められた前記回転速度は、上反転位置及び下反転位置から上反転位置と下反転位置との間の地点まで徐々に高くなり、前記地点から上反転位置及び下反転位置まで徐々に低くなり、上反転位置及び下反転位置で０となるように定められている請求項１に記載のワイパ装置。
3. ワイパブレードの位置に応じて定められた前記回転速度は、所定の閾値で区分された車速範囲毎に定められ、
   前記制御部は、前記車速検知部が出力した信号に基づいて定まる車速が属する車速範囲に対応した回転速度で回転するように前記ワイパモータを制御する請求項２に記載のワイパ装置。
4. 前記ワイパブレードの位置に応じて定めた回転速度を記憶した記憶部を備えた請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載のワイパ装置。
   

Images