(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
前記払拭速度制御部は、モードが変更された時点から切替時間経過後の変更後の速度マップより定まる払拭速度と、モードが変更された時点での変更前の速度マップより定まる払拭速度との差分を前記切替時間で除算した変化率に従ってモードが変更された時点の払拭速度から払拭速度を徐々に変化させる請求項1に記載のワイパ装置。
【発明を実施するための形態】
【0020】
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100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、ワイパ装置10の中核に相当するワイパ制御回路22とを備えている。
【0021】
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。
【0022】
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がウィンドシールドガラス12上を往復移動し、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。また、ウィンドシールドガラス12の下部には高速払拭時下反転位置P2、低速払拭時下反転位置P3及び格納位置P4が設けられている。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
本実施の形態に係るワイパ装置10では、出力軸32が正逆回転されると、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がウィンドシールドガラス12上で往復移動をする。例えば、出力軸32が回転角度θ
Aの範囲で正逆転されると、ワイパブレードは、高速払拭時下反転位置P2と上反転位置P1との間を往復移動する。出力軸32が回転角度θ
Bの範囲で正逆転されると、ワイパブレードは、低速払拭時下反転位置P3と上反転位置P1との間を往復移動する。また、出力軸32が回転角度θ
Cの範囲で正逆転されると、ワイパブレードは、格納位置P4と上反転位置P1との間を往復移動する。出力軸32が回転角度θ
Aの範囲で正逆転される場合は、後述するワイパスイッチ50が高速作動モード選択位置の場合である。また、出力軸32が回転角度θ
Bの範囲で正逆転される場合は、後述するワイパスイッチ50が低速作動モード選択位置又は間欠作動モード選択位置の場合である。
【0027】
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P4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。
【0028】
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は、絶対角センサ54が検知した出力軸32の回転角からワイパブレード28、30のウィンドシールドガラス12上における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。
【0029】
メモリ60は、ワイパブレード28、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。
図3の目標速度マップ90、92は、本実施の形態における目標速度マップの一例である。
図3に示したように、目標速度マップは、開始位置θ
0(上反転位置P1)、目標払拭位置θ
1(高速払拭時下反転位置P2)及び目標払拭位置θ
2(低速払拭時下反転位置P3)でワイパモータ18の回転速度は0に定められ、上反転位置P1と高速払拭時下反転位置P2との間でワイパモータ18の回転速度が最大になるように、上の凸の曲線を描いている。
図3の横軸は、ワイパモータ18の出力軸32の回転角度であり、θ
1とθ
0との差分は、出力軸32の回転角度θ
Aに、θ
2とθ
0との差分は、出力軸32の回転角度θ
Bに各々相当する。本実施の形態では、出力軸32の回転角度がワイパブレード28、30の位置と対応することに鑑み、出力軸32の回転角度でワイパブレード28、30の位置を規定する。
【0030】
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と、絶対角センサ54によって検出されたワイパモータ18の出力軸32の回転角度に従って駆動回路56を制御する。
【0031】
絶対角センサ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の回転角度を検出するセンサである。絶対角センサは、一例として、磁気抵抗効果素子を用いたMRセンサであり、出力軸32の末端に設けられたセンサマグネット(図示せず)の磁界を検出する。絶対角センサ54は、出力軸32の回転によるセンサマグネットの磁界の変化に応じた信号をシリアル通信で出力し、マイクロコンピュータ58は、絶対角センサ54から入力された信号から出力軸32の回転角度を算出する。
【0032】
マイクロコンピュータ58は、メモリ60に記憶された目標速度マップを参照し、目標速度マップにお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抽出し、ワイパモータ18の出力軸32の回転角度が目標速度マップから抽出した回転速度になるように駆動回路56を制御する。
【0033】
駆動回路56は、ワイパモータ18に印加する電圧をPWM(pulse width modulation)によって生成する。駆動回路56は、スイッチング素子にFET(電界効果トランジスタ)を使用したHブリッジ回路を含み、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圧を出力する。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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換可能である。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。
【0037】
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。
【0038】
図2は、本実施の形態に係るワイパ装置10の構成の概略の一例を示すブロック図である。また、
図2示したワイパモータ18は、一例として、ブラシ付きDCモータである。
【0039】
図2に示したワイパ装置10は、ワイパモータ18の巻線の端子に印加する電圧を生成する駆動回路56と、駆動回路56を構成するスイッチング素子のオン及びオフを制御するワイパ制御回路22のマイクロコンピュータ58とを含んでいる。マイクロコンピュータ58には、ダイオード66を介してバッテリ80の電力が供給されると共に、供給される電力の電圧は、ダイオード66とマイクロコンピュータ58との間に設けられた電圧検出回路62によって検知され、検知結果はマイクロコンピュータ58に出力される。また、ダイオード66とマイクロコンピュータ58との間に一端が接続され、他端(−)が接地された電解コンデンサC1が設けられている。電解コンデンサC1は、マイクロコンピュータ58の電源を安定化するためのコンデンサである。電解コンデンサC1は、例えば、サージ等の突発的な高電圧を蓄え、接地領域にバイパスすることにより、マイクロコンピュータ58を保護する。
【0040】
マイクロコンピュータ58には信号入力回路64を介してワイパスイッチ50からワイパモータ18の回転速度を指示するための指令信号が入力される。ワイパスイッチ50から出力された指令信号がアナログ信号の場合には、当該信号は信号入力回路64においてデジタル化されてマイクロコンピュータ58に入力される。
【0041】
また、マイクロコンピュータ58には、出力軸32の回転に応じて変化するセンサマグネット70の磁界を検知する絶対角センサ54が接続されている。マイクロコンピュータ58は、絶対角センサ54が出力した信号に基づいて、出力軸32の回転角度を算出することにより、ワイパブレード28、30のウィンドシールドガラス12上での位置を特定する。また、マイクロコンピュータ58は、単位時間での出力軸32の回転角度の変化から、出力軸32の回転速度を算出する。
【0042】
さらに、マイクロコンピュータ58は、メモリ60に記憶されているワイパブレード28、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参照して、ワイパモータ18の回転が、特定したワイパブレード28、30の位置に応じた回転速度になるように駆動回路56を制御する。絶対角センサ54で検出された回転角度から算出された出力軸32の回転速度と、ワイパブレード28、30の位置に応じた回転速度とに偏差が生じている場合には、当該偏差を解消するようにして、出力軸32の回転速度を制御する。
【0043】
駆動回路56は、
図2に示すように、スイッチング素子にN型のFETであるトランジスタTr1、Tr2、Tr3、Tr4を用いたHブリッジ回路56Aを備えている。トランジスタTr1及びトランジスタTr2は、ドレインがノイズ防止コイル76を介してバッテリ80に各々接続されており、ソースがトランジスタTr3及びトランジスタTr4のドレインに各々接続されている。また、トランジスタTr3及びトランジスタTr4のソースは接地されている。
【0044】
また、トランジスタTr1のソース及びトランジスタTr3のドレインは、ワイパモータ18の巻線の一端に接続されており、トランジスタTr2のソース及びトランジスタTr4のドレインは、ワイパモータ18の巻線の他端に接続されている。
【0045】
トランジスタTr1及びトランジスタTr4の各々のゲートにハイレベル信号が入力されることにより、トランジスタTr1及びトランジスタTr4がオンになり、ワイパモータ18には例えばワイパブレード28、30を車室側から見て時計回りに動作させるCW電流72が流れる。さらに、トランジスタTr1及びトランジスタTr4の一方をオン制御しているとき、他方をPWM制御により、小刻みにオンオフ制御することにより、CW電流72の電圧を変調できる。
【0046】
また、トランジスタTr2及びトランジスタTr3の各々のゲートにハイレベル信号が入力されることにより、トランジスタTr2及びトランジスタTr3がオンになり、ワイパモータ18には例えばワイパブレード28、30を車室側から見て反時計回りに動作させるCCW電流74が流れる。さらに、トランジスタTr2及びトランジスタTr3の一方をオン制御しているとき、他方をPWM制御により、小刻みにオンオフ制御することにより、CCW電流74の電圧を変調できる。
【0047】
本実施の形態では、電源であるバッテリ80と駆動回路56との間には逆接続保護回路68及びノイズ防止コイル76が設けられると共に、駆動回路56に対して並列になるように電解コンデンサC2が設けられている。ノイズ防止コイル76は、駆動回路56のスイッチングによって発生するノイズを抑制するための素子である。
【0048】
電解コンデンサC2は、駆動回路56から生じるノイズを緩和すると共に、サージ等の突発的な高電圧を蓄え、接地領域にバイパスすることにより、当該高電圧の駆動回路56に過大な電流が入力されるのを防止するための素子である。
【0049】
逆接続保護回路68は、バッテリ80の正極と負極が
図2に示した場合とは逆に接続された場合に、ワイパ制御回路22を構成する素子を保護するための回路である。逆接続保護回路68は、一例として、自身のドレインとゲートを接続した、いわゆるダイオード接続されたFET等で構成される。
【0050】
以下、本実施の形態に係るワイパ装置10の作用及び効果について説明する。
図3(A)は、本実施の形態に係るワイパ装置10において、低速払拭時に対応した目標速度マップ92で定められた目標速度から高速払拭時に対応した目標速度マップ90で定められた目標速度に変更する場合の一例を示し、
図3(B)は、高速払拭時に対応した目標速度マップ90で定められた目標速度から低速払拭時に対応した目標速度マップ92で定められた目標速度に変更する場合の一例を示している。
【0051】
図3(A)に示したように、目標速度マップ92で定められた目標速度から目標速度マップ90で定められた目標速度に変更される場合は、時間t1に、ワイパスイッチ50が低速作動モード選択位置から高速作動モード選択位置に切り替えられた場合である。本実施の形態では、時間t1から時間t2までの切替時間94の間に、目標速度マップ92で定められた目標速度から目標速度マップ90で定められた目標速度に徐々に近付ける。
【0052】
図3(B)に示したように、目標速度マップ90で定められた目標速度から目標速度マップ92で定められた目標速度に変更される場合は、時間t3に、ワイパスイッチ50が高速作動モード選択位置から低速作動モード選択位置に切り替えられた場合である。本実施の形態では、時間t3から時間t4までの切替時間96の間に、目標速度マップ90で定められた目標速度から目標速度マップ92で定められた目標速度に徐々に近付ける。
【0053】
本実施の形態では、払拭速度の目標速度は、
図3に示したように線形的に変化し、目標速度の変化率は一定である。例えば、
図3(A)において時間t1での目標速度(切替前の目標速度)がS
1で、時間t2での目標速度(切替後の目標速度)がS
2で、切替時間94がT
1の場合、目標速度の変化率αは下記の式(1)で算出される。
α=(S
2−S
1)/T
1 …(1)
【0054】
また、
図3(B)において時間t3での目標速度(切替前の目標速度)がS
3で、時間t4での目標速度(切替後の目標速度)がS
4で、切替時間96がT
2の場合、目標速度の変化率βは下記の式(2)で算出される。
β=(S
4−S
3)/T
2 …(2)
【0055】
図4(A)は、切替時間94、96の算出の一例を示した説明図である。本実施の形態では、一例として、ワイパスイッチ50が操作された時点での目標速度マップ90と目標速度マップ92の速度差ΔSに基づいて決定する。ΔSが大きければ、切替時間94、96を長くすることにより、目標速度マップ90と目標速度マップ92との間での目標速度の変更を円滑に行えるようにする。
【0056】
例えば、ΔSと切替時間94、96とには比例関係が成立するとみなし、下記の式(3)によって切替時間94、96を算出してもよい。下記の式(3)においてTは切替時間94、96である。Kは実機試験等を通じて決定される係数であり、正の実数である。
T=K・ΔS …(3)
【0057】
図4(B)は、上記の式(3)を用いずに切替時間Tを算出する場合の一例を示した説明図である。
図4(B)に示したようなΔSと切替時間Tとの対応関係を定めた対応表をメモリ60に予め記憶し、当該対応表を参照して、時間t1におけるΔSの値に対応する切替時間Tを決定する。
図4(B)に示した対応表でも、速度差ΔSが大きいほど切替時間Tは長くする。
【0058】
図5は、切替時間Tの算出の他の例を示した説明図である。
図5(A)に示したように、開始位置θ
0から目標払拭位置θ
2までのワイパブレード28、30の位置を複数のゾーンZ
k(n=1、2、3、…、n)に分割し、ワイパスイッチ50が操作された時間t1でのワイパブレード28、30の位置がゾーンZ
kのどこに該当するかを判定し、
図5(B)に示したメモリ60に予め記憶された対応表を参照して切替時間Tを決定する。
【0059】
図5(B)において、切替時間Tは、ワイパブレード28、30の位置が開始位置θ
0に近い場合及び目標払拭位置θ
2に近い場合は前記切替時間を短くし、ワイパブレード28、30の位置が開始位置θ
0と目標払拭位置θ
2との中間に近いほど前記切替時間を長くする。ワイパブレード28、30の位置が開始位置θ
0と目標払拭位置θ
2との中間に近いほど、目標速度マップの速度差が大きくなるからである。
【0060】
図6は、本実施の形態に係る払拭速度変更処理の一例を示したフローチャートである。
図6に示した払拭速度変更処理は、ワイパスイッチ50が操作されると開始される。
【0061】
ステップ600では、上述の式(3)、
図4の対応表、又は
図5の対応表を用いて切替時間Tを算出する。ステップ602では、払拭速度変化率を算出する。本実施の形態では、払拭速度の目標速度は、
図3に示したように線形的に変化するので、上述の式(1)、(2)を用いて目標速度の変化率を算出する。
【0062】
ステップ604では、算出した変化率に従って払拭速度の目標速度を変更し、変更した目標速度となるようにワイパモータ18の回転速度を制御する。ステップ606では、絶対角センサ54によって検出された出力軸32の回転角度の変化から、変更後の払拭速度に達したか否かを判定し、肯定判定の場合には処理をリターンし、否定判定の場合には、手順をステップ604に戻し、払拭速度の目標速度を変更し、変更した目標速度となるようにワイパモータ18の回転速度を制御する処理を継続する。
【0063】
以上説明したように、本実施の形態によれば、切替時間内で変更前の払拭速度から変更後の払拭速度まで払拭速度を徐々に変化させている。切替時間は、変更前と変更後の払拭速度差に応じて、又はワイパスイッチ50が操作された時点でのワイパブレード28、30の位置に応じて最適値が決定されるので、ワイパブレードの払拭速度を円滑に変更できる。