JP2002511038A

JP2002511038A - 自動車用のウィンドワイパモータシステム

Info

Publication number: JP2002511038A
Application number: JP50470299A
Authority: JP
Inventors: リーメイ，フィリップ; モーエ，エッチ，ウィンストン
Original assignee: リア・オートモーティブ・ディアボーン・インコーポレイテッド
Priority date: 1997-06-20
Filing date: 1998-06-16
Publication date: 2002-04-09
Also published as: CA2293218A1; EP0988197A2; WO1998058825A3; US6111378A; WO1998058825A2

Abstract

(57)【要約】自動車用のウィンドワイパモータシステム（１４）は、増進ワイパ位置検出装置を有している。ウィンドワイパのフィードバックパターン（２３１）は、固定された回路基板（２０７）上に配置され、固定回路基板（２０７）は、その電子構成部品がメインギア（５５）に向かって内面するように、ギア筐体内に取付けられる。プリント回路基板に対する目立たないフリップチップ集積回路の付属物も提供するものである。

Description

【発明の詳細な説明】自動車用のウィンドワイパモータシステム技術分野本発明は、ウィンドワイパに係り、特に、自動車用のウィンドワイパモータシステムに関するものである。背景技術殆どの自動車は、１つ又は一対のウィンドシールド（フロントガラス）ワイパアッセンブリを有する。ウィンドシールドワイパアッセンブリは、伝統的に、爪付きブラケットに取り付けられたゴム製ワイパブレードを有する。爪付きブラケットは、回転軸に取り付けられたワイパアームに、旋回・揺動可能に設けられている。回転軸は、複数の電気モータにより直接駆動されるか、一連の若しくは平行連結された４本の棒状リンク機構を動かす１つの電気モータにより駆動される。また、ワイパシステムに洗浄装置を設け、自動車のヘッドランプ（ヘッドライト）をきれいにすることも公知である。ウィンドワイパアッセンブリを利用して、自動車のリアウィンドを清掃・洗浄することも公知である。典型的には、このようなタイプのリアウィンドワイパアッセンブリは、ワイパアームに連結されたブラケットに取り付けられたワイパブレードを有する。ワイパアームは、ヘリカルギアにより周期的に往復運動するように回転駆動されるワイパ軸に取り付けられる。反転可能な分数馬力直流電流電気モータが、アーマチュア（電機子）軸に取り付けられたウォームギアに噛み合うヘリカルギアを駆動する。このタイプのリアウィンドワイパアッセンブリは通常、ミニバン、ステーションワゴン、ワンボックスカー、ＲＶ、スポーツカー等の旋回リフトゲート（liftgatC）(ハッチバックドア)に取り付けられている。そのような例は、米国特許第5,519,258号（発明の名称「車両のリフトゲートウィンドワイパを制御するシステム及び方法」、特許権者Strovenその他、発行日１９９６年５月２１日）に開示されている。幾つかの従来の車両は、ソレノイドにより駆動されるリアウィンド開放ロックまたはラッチも備えている。これがロック解除されると、これ以外の場合静止しているリフトゲートに対してリアウィンドが上方に旋回運動できるようになる。これとの組み合わせにおいて、しばしば別個のリフトゲートロックがリフトゲートドアに取り付けられ、リフトゲートを車体に固定し、リアドア（リフトゲート）が不注意に・意図せずに旋回して開くことを防止している。このリフトゲートロックは伝統的には手動キーもしくはハンドルの回転により駆動されるか、別個の電気モータもしくはソレノイドにより駆動される。このような種々のロック及びワイパを駆動するには別個のモータまたはソレノイドが通常必要とされる。従来技術では上記のような複数の電磁装置が必要なので、自動車の重量が重くなりコストも高くなっていた。さらに、上記電磁装置を与えられたスペース（このスペースは小さいことが多い）に取り付けることも困難であった。ウィンドワイパ機構、リアウィンドロック、リフトゲートロック及びこれらの別個の電磁装置の全てが旋回するリフトゲート内に設けられる場合、電磁装置の重量が重いということは特に不利である。複数の電磁装置による部品コストの上昇だけでなく、アッセンブリ全体のコスト上昇、部品数の増加、取扱いにかかる費用の増加、電気配線費用の増加、好ましくないモータノイズ及び故障の確率の増大・多様化という問題が生ずる。さらに、米国特許第3,688,332号（発明の名称「隠されたウィンドシールドワイパシステムのカバーを開閉する機構」、特許権者Bellware、発行日１９７２年９月５日）には、電気モータと別個の電磁石により制御される断続（中断）可能な駆動連結部とにより駆動されるウィンドシールドワイパが開示されている。この装置はまた、レバーとピボットピンを用いてカバーを開閉している。より最近にあっては、国際公開番号第ＷＯ 96/33891号(発明の名称「間欠運動機構を用いた多機能装置」)、国際公開番号第ＷＯ 96/33893号（発明の名称「電磁装置を用いた多機能装置」）及び国際公開番号第ＷＯ 96/33892号（発明の名称「自動車用多機能装置の制御システム」）(全て１９９６年１０月３１日に公開) に、１つの電磁装置により、ウィンドワイパ、ドアロック、ウィンド開放ロック等に連結された間欠運動機構を選択的に駆動することができるという、非常に改良されたシステムが開示されている。多くの従来のウィンドワイパモータ装置は、ウィンドワイパ軸を駆動させるメインギアに取り付けられ、かつ、一緒に回転する導電性フィードバックディスクを用いている。複数のフィンガ（指形のもの）又は固定接触子（接点）は、メインギアの拭取り終端位置を示すために、固定したプリント回路基板又はギアハウジングに据え付けられる。そのような装置は、米国特許第4,259,624号（発明の名称「自動車窓を拭取るための装置」、特許権者Seibicke、発行日１９８１年３月３１日）に記載されている。このリミットスイッチ型の装置は、単に、ワイパおよび駆動ギアが機械的に予め決められ、かつ、固定された動程終端に達しているかどうかを確認するためのオン／オフスイッチとして作用するに過ぎず、中間の増進ワイパ位置は、ワイピングの拭取範囲内で確認することができない。その結果、仮に、拭取り動程の距離又は範囲が車両間で異なるのであれば、回転する導電性ディスクは、機械的に長さを変え、取り替えなければならない。このことは、パーツ数の増加と製造コストの上昇を招く。発明の概要本発明に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムの好適な実施形態は、増進ワイパ位置検出装置を有している。本発明の他の形態によれば、ウィンドワイパのフィードバックパターンは、固定回路基板上に配置される。また、本発明の他の形態によれば、プリント回路基板は、その電子構成部品がメインギアに向かって内方に向けられ、ギア筐体内に取付けられる。さらに、本発明の他の形態によれば、回路基板は、１つの部品として、ワイパモータ内のギア筐体に付設される。また、本発明の他の形態によれば、プリント回路基板に対する目立たない（ a low profile）フリップチップ集積回路の付属物も提供する。本発明のウィンドワイパモータシステムの操作方法も、また、提供する。本発明の増進ワイパ位置の感知機能は、本発明が、再プログラム可能なソフトウェアの変数を用いることにより、異なる車両間のワイパ拭取り角度又は範囲の終端距離を調整可能にしているので、従来技術のフィードバックディスク装置と比較して有利である。したがって、同じ機械構成部品を、たくさんの異なる車両のワイパ動程距離に対して用いることができ、その結果、コスト削減とアッセンブリの複雑化を防ぐと同時に、適用の順応性を大幅に増進する。さらに、そのような増進感知は、例えば速度や速さといったワイパの移動角距離のレートの判定を可能にしていることから、任意の動きのプロファイルは、リアルタイムの定常のフィードバック方法で自動的に調節することができる。したがって、ワイパ速度は、ワイパ動程の異なるポイントにおいて変えることができる。これは、ウェット対ドライといったウィンド状態のため、氷の除去又はワイパ移動速度（レート）の検知のための局地的な振動を与えることに使用することができ、そのようなウェット／ドライの感知および制御は、自動的にオン／オフする拭取り機能及び雨感知機能に用いることができる。本発明のシステムは、長期間の使用により生ずる電気モータおよび電気機構のスピードの低下をモニターし、保証するために用いることもできる。本発明は、通常のワイパモータと比較して、大幅に薄いパッケージを提供していることによって、さらに有利である。本発明のフリップチップ集積回路付属物、内側に向かって突き出ている電子部品、Ｈ−ブリッジＭＯＳＦＥＴ半導体および集積ヒートシンク装置を用いると、従来技術の表面実装電子部品、後付け型のヒートシンク、および外側に向かって延びるリレーと比較して、部品の厚さを３／４インチ（約１．９ｃｍ）薄くするということを見出した。本発明は、回路基板への集積を通じて、ギアハウジングをヒートシンクとして直接使用することによって、別の利点を提供する。したがって、本発明は、低い電子操作温度およびより高いパッケージ密度を達成する。本発明の別の利点は、たくさんの異なる機能を１つの電子コントロールユニットに兼務させることである。１つの電気モータは、本発明によってコントロールされ、その結果、従来別個であったリアワイパモータ、リフトゲートロックモータおよびリアウィンドロックソレノイドの代わりとして用いることができる。１つの電気モータを操作するためには、電子コントロールユニットが必要とされるため、この電子コントロールユニットを、リフトゲートリアウィンドワイパシステムのための複合リアノードとして使用することは、コスト的にも効果のあることである。よって、本発明は、非複合および複合的な電磁装置からなる構成と比較して、部品コスト、アッセンブリ（装置全体の）コスト、部品数、部品取扱いコスト、および配線コストを、大幅に低減させる。本発明のその他の利点および特徴は、添付図面と共に下記の説明および請求の範囲を読み理解することにより、明らかになるであろう。図面の簡単な説明図１は、本発明の自動車用ウィンドワイパモータシステムの好適な実施形態を示す正面図である。図２は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムからカバーを取り外した状態の後面図である。図３は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムに使用される第１の回路基板の層およびカバーを示す正面図である。図４は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムに使用される第２の回路基板の層およびカバーを示す正面図である。図５は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムに使用される電子構成部品およびカバーを示す正面図である。図６は、図５の６−６線での矢視断面概略図であり、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムに使用される回路基板の層および電子構成部品を示す。図７は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムに使用される回路層およびマイクロプロセッサを示す断片斜視概略図である。図８は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムの断片斜視展開図である。図９は、図８の９−９線での矢視断面図であり、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムを示す。図１０は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムに使用されるメインギアを示す正面概略図である。図１１は、図１０の１１−１１線での矢視断面図であり、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムに使用されるメインギアと回路基板層との間のインターフェイスを示す。図１２は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムの電気配線略図である。図１３〜図１５は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムで使用されるメインマイクロプロセッサのソフトウェアプログラムのフローチャートである。図１６〜図１９は、上記好適な実施の形態に係る自動車用ウィンドワイパモータシステムで使用される典型的なワイパ運動プロファイルのグラフである。図２０は、自動車用ウィンドワイパモータシステムの第１の代替実施形態に使用されるアナログ回路基板のフィードバックパターンを示す正面概略図である。図２１は、自動車用ウィンドワイパモータシステムの第２の代替実施形態に使用される完全なデジタル回路基板のフィードバックパターンを示す正面概略図である。発明を実施するための形態自動車、例えば、ミニバン等は、自動車ボディー構造に結合された１対の上部ヒンジを中心に旋回可能なリアリフトゲートドアを有する。このリフトゲートが旋回されて開位置に移動されると、荷物（積荷）用スペースに自動車の後方からアクセスできる。そのようなリフトゲートは図１に示されている。リフトゲート３１は、リアウィンド又はバックライト３３を有し、リアウィンド３３は、閉位置（リフトゲート３１の外面と略同一平面になる位置）と、開位置（略上部ヒンジの辺り）との間で旋回可能である。リアウィンド３３の下部が開放されると、一対のエアーシリンダ３５が、リアウィンド３３を開位置に向かって押す。本発明の多機能ウィンドワイパモータシステム４１は、リフトゲート３１の内面に取り付けられており、上記好適な実施の形態に係る本発明のコントロールシステムによって操作される。このシステム４１の大部分は、内装パネル（図示せず）によって隠されている。システム４１は、中央駆動・動力伝達装置ユニット４３と、ウィンドワイパアッセンブリ４５と、ウィンド開放ラッチ又はロック４７と、リフトゲートロック４９とを有しており、それら全てはリフトゲート３１に取り付けられている。そのようなロック（別個のソレノイド又はモータを備え、本発明と共に使用するためのロック機構を結合するために取り外される）の例は、下記の米国特許第5,222,775号(発明の名称「自動車後部ドア用の電動ラッチ装置」、特許権者Kato、発行日１９９３年６月２９日)、米国特許第4,422,522号(発明の名称「自動車ドアラッチ用の慣性ロック」、特許権者Slavin他、発行日１９８３年１２月２７日)、米国特許第3,917,330号（発明の名称「電気ロック開放装置」、特許権者Quantz、発行日１９７５年１１月４日）内に開示されており、全ての特許は、本明細書に組み込まれたものとする。第１の実施の形態の中央駆動・動力伝達装置ユニット４３の構造は、図２に示されている。電気モータ５１のような電磁装置は、従来の分数馬力直流電流電磁式であり、金属製のモータハウジングを有している。金属製のモータハウジング内部に、固定永久磁石と、ワイヤを巻いてなる回動可能なアーマチャーと、アーマチャーに連結された回動可能なアーマチャー軸と、ワイヤを巻いたものと電気的に接続されており、アーマチャー軸と共に回動可能な整流器と、ブラシカードアッセンブリと、様々な電子構成部品、ブッシュ、およびリテーナとが設けられている。上記に示した電気モータ構造の代わりに、別の電気モータ構造を用いることができることは容易であり、当業者にとって明らかであろう。ウォーム歯車セグメント５３は、モータハウジングを越えて延びるアーマチャー軸の一部に設けられている。ヘリカルメインギア５５は、ギア筐体のギアハウジング区画内のウォーム歯車セグメント５３に噛合されている。さらに、ドライブピン５７は、３つの回動可能な間欠運動機構又はカム７１，７３，７５の内の１つのチャンネル５９内に選択的に係合するために、メインギア５５の表面から突き出ている。カム７１は、ピニオンギア７７と駆動的に噛合する平歯車（spur gear）部分を有しており、この平歯車が、リベット、インサートモールディング、きざみ付け圧力ばめ等によりピニオンギア７７に連結されたリアワイパシャフト７９を回転させる。リフトゲートドアロック結合アッセンブリ１３５は、図１および図２で観察できるように、カム７３の運動をリフトゲートロック４９の運動に結合している。同様に、リアウィンドロック結合アッセンブリ１４１は、カム７５の運動をウィンド開放ロック４７の運動に機械的に結合している。第２の実施の形態の中央駆動・動力伝達装置ユニットは、間欠的なスプリットシャフトクラッチ機構（図示せず）を有している。図３〜図７は、プリント回路基板２０１を図示しており、ギア筐体のアルミニウム製のギアカバー２０３の上に貼合わせられている。回路基板２０１は、カバー２０３の最も近くに位置し、かつ、カバー２０３の面に平行な第１の回路基板層２０５と、平行な第２の回路基板層２０７とを有している。層２０５，２０７の両方が、高い熱電導率の誘電体基板上に、エッチングされた銅箔回路を備えている。この裏面を金属で覆った回路基板アッセンブリは、１つの部品、集積ヒートシンクとして働き、その結果、大きなアルミニウム製のキアカバー２０３が、第２回路基板層２０７上に搭載された様々なトランジスタおよび他の電子構成部品２０９によって発生した熱を、効率良く、かつ、直接に放散させることができる。回路基板層２０５，２０７は、一般的に、カバー２０３上に貼付けされる前まで、可撓性を有している。セラミックが満たされたＢ−ステージポリマーは、熱伝導率を提供するために、回路基板層２０５，２０７の間に使用されている。金属が取り付けられた回路基板アッセンブリは、米国特許第4,810,563号、発明の名称「熱伝導可能な電気絶縁積層板」、特許権者Degree他、発行日１９８９年３月７日に従って構成可能であり、この特許は、本明細書に組み込まれたものとする。図３を参照すると、回路基板層２０５は、接地面２２１、様々なトレースパターン（配線パターン）２２３、および一連の端子パッド２２５を有している。図４は、複数の陽極電源パッド２２４、複数の接地パッド２２７、端子パッド２２５、および多数の導体トレース２２９を示している。付け加えて、導電性のフィードバックパターン２３１は、回路基板層２０７上に配置されている。フィードバックパターン２３１は、ＰＯＳ４として示された環状で丸みを帯びたショーティングリング２３３と、ＰＯＳ１として示された第１のアーチ形のトレース２３５と、ＰＯＳ２として示された第２のアーチ形のトレース２３７と、ＰＯＳ３として示された第３，第４のアーチ形のトレース２３９，２４１と、ＰＯＳ５として示されたインターバルポジションリング２４３とを有している。一連の放射状に延びる導電性のチック（tics）２４５同士が、円形の導電性のトレース２４７によって結合され、インターバルポジションリング２４３が構成される。チック２４５は、等間隔をなして、かつ、全周に亘って配置されている。アーチ形のトレース２３５〜２４１は、メインギア５５（図２参照）が予め決められたウィンド拭取り、ドアロック作動、ウィンドロック開放又はドエルの位置範囲内にあるかどうかを表示する進路に関する絶対オン／オフ信号を提供する。しかしながら、チック２４５は、メインギア５５の正確な位置を示す増進信号を提供すると共に、メインギア５５の位置から駆動される装置（例えば、ウィンドワイパ、ドアロック、ウィンド開放装置又は間欠運動機構(それぞれの位置範囲内にある))の位置を示す増進信号を提供する。メインマイクロプロセッサ２７１および比較的小さなトランジスタが駆動させている集積回路２７３は、図７に示すように、アンパッケージのシリコン集積回路および導電性の粘着性付属物を用いる“フリップチップ”方法によって、回路基板層２０７上に搭載される。一体化されたシリコン集積回路は、金製のスタッドバンプを造るために、サーモソニックボンディングされる。その後、スタッドバンプは、プレスによって平面化される。次に、スタッドバンプは、導電性のエポキシの中に浸され、その後、シリコン集積回路は回路パターンに整列させられる。導電性のエポキシは硬化させられ、その後、非導電性の欠肉補充材料が供給され、硬化させられる。ボンディングには、パナソニック製のフリップチップボンダである“パナサートＦＣＢ−Ｓ”が用いられる。図５および図１２を参照すると、電子構成部品２０９は、全て、回路基板２０１のトレース上に搭載されている。より詳しく言えば、４つのトランジスタＵ２〜Ｕ５は、リードＭ１を介して電気モータ５１を駆動させるために用いられる。ダイオードＤ４は、バッテリー逆電圧からトランジスタＵ２〜Ｕ５を保護するために設けられる。別のトランジスタＵ６は、加熱バックライト機能を切り換えるために使用されている。さらに、バリスターＶＡＲ１、接頭辞Ｃによって表示される様々なコンデンサ、接頭辞Ｌによって表示されるインダクタ、および接頭辞Ｊによって示されるジャンパも、また、使用されている。Ｘ１は、正しい振動数（周波数）を整定するためのクリスタルを示している。これらの電子構成部品は、スペースを低減するために、メインギアに向かって内側に突き出ている。しかしながら、生産型配置段階で、ＪＵ１およびＪＵ４のＰ２〜Ｐ４を閉にし、ＪＵ２、ＪＵ３、ＪＵ４のＰ１〜Ｐ３を開にすることが望ましい。さらに、開示されているソフトウェアを用いて加熱バックライトを操作するために、ＪＵ１は開に、Ｊ２は閉に、ＪＵ４のＰ２〜Ｐ４は開に、およびＪＵ４のＰ１〜Ｐ３は閉にされるべきである。その上、開示されているソフトウェアを用いてＵ１ディスエイブル（不能）機能を発揮させるために、ＪＵ３は閉にされるべきである。ここで、図５、図６、図８、図９を参照すると、１４本の９０°端子３０１は、ボディーワイヤハーネスと結び合せるために回路基板２０１の端子パッド２２５上に搭載されている。端子３０１は、望ましくは、オートスプライス社から購入したリン青銅金属合金を打ち抜いたものであり、平刃構造を有している。端子１〜７は、回路基板２０１に対する複脚の締結具を有しているのに対して、端子８〜１４は単脚の締結具を有している。最初に、キアカバー２０３に、ブラインドホールが孔開けされる。次に、そのブラインドホールは、後に挿入される端子がギアカバー２０３に接して短絡することを防ぐために、非導電性の材料で埋められる。３番目に、回路基板２０１がギアカバー２０３に貼付けされ、その後、回路基板２０１に、端子孔が孔開けされ、充填材で埋められる。最後に、端子が回路基板２０１に搭載される。しかしながら、端子を表面実装すると、貼付け工程より前にギアカバーのドリル工程および充填工程不要になるので、好ましい。雌型の電気コネクタ３３１は、ギアハウジング２０２の矩形のノッチ３３５内に差し込まれ、周辺に溝が設けられたエラストマー状のシール３３３を有している。端子３０１の遠方側端は、雌型の電気コネクタ３３１の矩形のスロット３３７を通って突き出ている。したがって、端子３０１は、中央駆動・動力伝達装置ユニット４３（図２参照）の薄肉側から接近可能であり、その結果として、パッケージ厚さを大幅に低減するのに役立っている。メインギア５５と回路基板２０１のフィードバックパターン２３１との間のインターフェイスは、参照するに、図１０〜図１２に最も良く示されているだろう。Ｂｅ−Ｃｕ合金の打抜き材である短絡バー４０１は、重合体のギア５５に熱的に固定されたベース４０３と、ＰＯＳ５，ＰＯＳ３，ＰＯＳ２，ＰＯＳ１，ＰＯＳ４のそれぞれに対応する５本の曲がったフィンガー４０５，４０７，４０９，４１１，４１３とを有している。それぞれのフィンガーに設けられるＡｇ被覆の接点ボール４１５又はＡｇ打抜きドームは、対応する導電性のトレース又はチック２４５に接して載置され、かつ、そのトレースを介して電流を導くという役割を果たす。図１２はさらに、メインマイクロプロセッサ２７１、例えば、モトローラ社製のMC68HC705V8マイクロプロセッサと、トランジスタ駆動集積回路２７３、例えば、３つの高位側および低位側のドライバを用いた３位相ハリスHIP4086構成部品とを示している。さらに、リフトゲートロックＡＣＴは、旧来のアクチュエータリードからセンサ入力を受ける(リフトゲートモータ又はソレノイドは、本発明では削除されているためである)。また、リフトゲートアジャー、リフトグラスアジャー、リフトグラス開放スイッチ、リフトゲートロック制限位置および加熱バックライトスイッチは、全て標準的なオン／オフタイプのスイッチであり、接地されている。その上、電気コネクタ３０１は、SAE J1850多重通信（ＭＵＸ）プロトコル、SAE J2178多重通信メッセージ戦略、およびSAE J2190リアノード回路内の多重通信診断規格を使用する（ＣＡＮ又は他のＭＵＸプロトコルも、又、使用できる）多重通信方法によって、メインボディーコントローラ又はマイクロプロセッサに電気的に接続されている。また、本発明は、信頼性を向上させるため、様々なスピードモータコントロールを提供するため、およびパッケージサイズを小さくするために、リレーを用いるのではなく、半導体およびＨ− ブリッジMOSFETを使用するということが重要である。トランジスタは、全て、２０ｍｍΩのＮ−チャンネルハリスMOSFETである。コーテシランプ（コーテシ・ライト；図示せず）は、また、リアノード回路によってコントロールでき、リアリフトゲートを閉めた時から所定時間の経過後、又は所定時間の間、ランプが偶然に灯けたままの場合、自動的に遅延ランプオフ機能を提供するために、リアノードメインマイクロプロセッサをプログラムすることができる。好適な実施の形態に係る本発明のコントロールシステムを操作するために用いられる操作およびプログラム可能なソフトウェア論理の詳細をこれから説明する。好適な実施の形態に係る本発明のコントロールシステムのリアノードメインマイクロプロセッサは、図１３のフローチャートに示された部分のメインソフトウェアプログラムによって、操作される。点火スイッチを介して電圧を供給した時、リアノードメインマイクロプロセッサは、最初に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）のテストおよびクリアを行い、読取り専用メモリ（ＲＯＭ）のテストを行い、チェックサム機能を実行し、J1850ハードウェアの初期化を行い、および入力・出力ポートのクリアと同時に、入力・出力方向の設定を行う。次に、メインマイクロプロセッサは、タイマを起動して割り込みを可能にし、低電圧ストップモードへ入り、次に、外部割り込みが検出されるかどうかを判定する。もし、外部割り込みが検出されたら、メインマイクロプロセッサはシステムタイマを初期化し、入力タスクを可能にすると共にJ1850タスクを可能にする。リアノードメインマイクロプロセツサは、次に、J1850のサブルーチンを実行する必要があるかどうかを判定し、ｙｅｓの場合、J1850のサブルーチンが実行される。ｎｏの場合、メインマイクロプロセッサは、次に、電気モータのサブルーチンを実行する必要があるかどうかを判定し、ｙｅｓの場合、電気モータのサブルーチンが実行される。ｎｏの場合、リアノードメインマイクロプロセッサは、ランプのサブルーチンを実行する必要があるかどうかを判定し、ｙｅｓの場合、ランプのサブルーチンが実行される。ｎｏの場合、リアノードメインマイクロプロセッサは、次に、加熱バックライトのサブルーチンを実行する必要があるかどうかを判定し、ｙｅｓの場合、加熱バックライトのサブルーチンが実行される。ｎｏの場合、メインマイクロプロセッサは、入力のサブルーチンを実行する必要があるかどうかを判定し、ｙｅｓの場合、メインマイクロプロセッサは、入力のサブルーチンを実行する。ｎｏの場合又は上記入力のサブルーチンが完了した場合、リアノードメインマイクロプロセッサは、J1850のサブルーチンを実行する必要があるかどうかの判定に戻る。図１４は、図１３のランモータサブルーチン内に示された増進フィードバックパターンおよびコードに起因する新たな特徴のためのソフトウェアループを示している。増進フィードバックコード用のランモータサブルーチンが、先ず初期化され、次に、図１６〜図１９の選択された動作プロファイルがロードされる。次に、適切な電気信号がコマンドモータ操作の一部として電気ワイパモータに与えられ、その結果、モータが、メインギア、間欠運動機構、およびワイパ軸を、所望の速度及び／又は拭取り距離で駆動する。許容範囲を超えた動作プロファイルが検出されると、故障検出決定がなされる。もし、ｙｅｓならば、故障を明らかに又は修正するために、診断ルーチンが実行される。未修正故障状態は、フォルト（故障）フラッグをセットする。フォルトフラッグ決定が、その後なされ、もし、フォルトフラッグが見つからなかった場合、ループは、ロード動作プロファイルという操作に戻る。フォルトフラッグが見つかった場合、サブルーチンが故障を報告し、モータ停止命令を発する。図１５は、診断ステップを初期化し、診断動作プロファイルをロードし、およびコマンドモータステップを実行するという診断ルーチンを開示している。次に、故障状態判定の操作が開始され、ログフォルトステップが採用される。その後、操作を続行するかどうかの決定がなされ、ｙｅｓの場合、フォルトフラッグのクリアというステップが実行され、ｎｏの場合、フォルトフラッグのセットという操作が実行される。図１６は、典型的なソフトスタート動作プロファイルを図示している。回路基板上のフィードバックパターンのチックは、短絡バーを介して導電し、リアノードメインマイクロプロセッサによってカウントされる電気パルスを発生させる。これによって、ワイパ間欠運動機構が駆動される時、マイクロプロセッサはメインギア回転の移動角距離又は角速度のレートを判定することができると共に、これに対応するワイパの運動を判定することができる。その結果、マイクロプロセッサは、この増進フィードバックコードを、右回り及び左回りの両方向のワイパ拭取り動程の開始点及び終止点におけるモータ速度をゆっくりと立ち上げると共に、右回り及び左回りの両拭取り方向の動きの中間レンジを略フラットな定常状態速度に維持するために用いる。この速度変更機能は、モータが逆方向に回転され、ワイパ拭取り動程の終止点を過ぎていても、ワイパ機構の慣性が続行しようとしている時において、偶然の歯故障およびワイパブレードからアームに亘る故障を防ぐ。これは又、ワイパアッセンブリの慣性および駆動系が、ワイパ拭取りの終止点において塗装された車両ボディー又は外装片（strips）に対してワイパブレードが強く接触されることを防ぐという役割を果たしている。図１７は、ほぼ、瞬間的にオン／オフが立上がり・立ち下がり、逆方向への拭取り間に不意の間欠ドエル時間を伴う右回り及び左回りのワイパ速度を用いる普通の、定速のワイパプロファイルを開示している。間欠ドエルは、しかしながら、ソフトウェアおよび時間の関数としての増進フィードバックコードを単に用いるだけで、容易に変更することができる。図１８は、窓に付着した氷を壊すために用いられるジョグ／ジャムプロファイルを示している。モータの急激な上向き及び下向きの立上がり・立ち下がり励磁は、急激に、かつ、局所的に、感知エリア全域で、ワイパの拭取りを振動させるために用いられる。氷は、氷のあるエリアにおける予定を超えたワイパの減速のため、リアルタイム法で感知される。局所的な振動機能が完了した後、普通の右回り及び左回りの定常状態が用いられる。ガラス状態および故障偏差（fault deviation）のプロファイルが、図１９に図示されている。線（ａ）は、普通の可変速度の立上がり状態のための、所望の開始勾配である。拘束的又は失速状態は、性能が低下した開始勾配を示す線（ｂ）によって表されている。実線５０１は湿ったガラス状態を、高速側の点線５０３は乾いたガラス状態を、一方、低速側の点線５０５は性能が低下したシステム状態を、経過時間と共に示している。そのような寿命性能低下は、モータ内のベアリングの潤滑不足又は破損により引き起こされる。図１９のプロファイルは、リアルタイムに、自動的に、かつ、連続的に、ワイパの性能を感知するために用いられる。自動休止の選択は、乾いた状態（ｔ₃−ｔ₁）又は湿った状態（ｔ₂−ｔ₁）からのワイパの拭取時間の変化に基いて行うことができる。ｔ_dry＝ｔ₃−ｔ₁の場合、およびｔ_wet＝ｔ₂−ｔ₁の場合、ｔ_wet≦ｔ_wipe≦ｔ_dry（ｔ_wipeは有界(bo undcd))、およびｔ_interval＝ｆ（ｔ_wipe）となる(インターバル（休止時間）はｔ_wipeの関数)。代替実施の形態のフィードバックパターンは、図２０において観察できる。抵抗性フィードバックリング５５１は、その端部が欠けた形状の円環状を呈している。フィードバックパターン５５１は、端部５５３から反対の端部５５５にかけて抵抗が増加している。一連の放射状に外側に向いたチック５５７は、フィードバックパターン５５１に接続されている。この増進抵抗性フィードバックループ５５１には、別々のステップの変数感知、速度コントロールおよびプログラム可能な距離コントロールを可能にするアナログコントロール回路を用いることができる。特定の位置で確認された感知抵抗は、計測されたチック数全域での最大抵抗の関数である。チックではなく、抵抗性材料に直接接触することにより、無限可変（変数）計測が可能になるであろう。図２１の参照によれば、別の代替実施の形態のフィードバックパターン５７１は、完全デジタルエンコーダーと共に用いるために、プリント回路基板５７３上で用いられる。３つ又は４以上の同心円の断続的チックリング５７５，５７７，５７９は、お互いに僅かにオフセットされたチックを有している。環状の接地リング５８１も、また、用いられる。このことにより、アナログ計測の必要無しで、高精度位置感知、速度感知およびワイパコントロールすることができる。本ウィンドワイパモータシステムの上記好適実施の形態が開示されている一方、本発明から逸れることなく様々な変形が可能であることが認められるであろう。例えば、フィードバックパターンは、配置、形状、および大きさにおいて違っていてもよい。増進フィードバックパターンおよびソフトウェアは、上記間欠運動機構を用いない、より従来のウィンドワイパモータにおいても、また、用いることができる。セラミックに漬けられ、コンダクタ上に遮蔽体を有する低炭素鋼製のギアカバーは、開示された貼付集積プリント回路基板およびギアカバーアッセンブリの代わりに用いることができる。上記電子構成部品及び電気回路は、また、開示された機能が達成される限り、他のアナログおよびデジタルコントロール装置に変えてもよい。さらに、ホール効果センサ又は電位差計を、また、貼付された回路基板およびカバー装置と共に用いることができるる。様々な材料が開示されたが、多様な他の材料も用いることができる。添付の請求の範囲により、上記実施形態に記載されたもの及びそれ以外のものであっても、本発明の精神・技術思想の範囲内に入るものは本発明に包含される。

Claims

【特許請求の範囲】１．自動車用ウィンドワイパモータシステムであって、上記システムは、ギア筐体と、上記ギア筐体内に配置された回転可能なギアと、上記ギア筐体内に配置されており、上記ギアの角位置を検知するための増進フィードバックパターンとで構成されることを特徴とする自動車用ウィンドワイパモータシステム。２．上記ギア筐体内に配置されている回路基板をさらに備え、増進フィードバックパターンは上記回路基板上に固定されて配置されている請求項１記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。３．上記ギア上に配置されており、ギアと一緒に回転する接点をさらに備え、該接点が上記増進フィードバックパターンに接して載置されている請求項２記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。４．上記増進フィードバックパターンが、上記ギアの上記角位置に対応している増進デジタル信号を提供する請求項１記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。５．上記ギアの位置レンジに対応している第２の信号を提供する上記増進フィードバックパターンのアーチ形のオン／オフトレースを、さらに備えた請求項４記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。６．上記フィードバックパターンが、上記ギアの上記角位置に対応しているアナログ信号を提供する請求項１記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。７．上記フィードバックパターンが、第１の端部から第２の端部にかけて電気抵抗が増加する抵抗性被覆を含んでいる請求項６記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。８．上記ギアによって回転可能に動かされているウィンドワイパアッセンブリと、上記ギアを駆動する電気モータと、上記電気モータの励磁を電気的にコントロールしている電子コントロールユニットとをさらに備え、上記電子コントロールユニットは、上記増進フィードバックパターンからのワイパ拭取り範囲の両端間の感知位置信号を受けていると共に、上記感知位置信号の関数としての上記電気モータの速度を変えている請求項１記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。９．自動車用ウィンドワイパモータシステムであって、上記システムは、ギア筐体と、上記ギア筐体内に配置されたギアと、上記ギア筐体のある部分に、１部品として、固定されている回路基板と、上記回路基板上に搭載されており、上記ギアに向かって内側に延びる複数の電子構成部品とで構成され、上記ギア筐体がヒートシンクとして作用することを特徴とする自動車用ウィンドワイパモータシステム。 10．上記回路基板が熱電導性基板を含んでおり、上記ギア筐体が金属製である請求項９記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。 11．上記回路基板を上記ギア筐体に固定している粘着性材料をさらに備えた請求項９記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。 12．自動車用システムであって、上記システムは、電気モータと、ギア筐体と、上記ギア筐体内に配置されており、上記電気モータの励磁に反応して回転するギアと、上記ギア筐体内に配置されている回路基板と、フリップチップ形式で上記回路基板上に取り付けられ、上記電気モータの励磁をコントロールしているマイクロプロセッサと、上記ギアによって回転可能に駆動されているウィンドワイパ軸とで構成されることを特徴とする自動車用ウィンドワイパモータシステム。 13．上記マイクロプロセッサは、多重ノードとして作用している請求項１２記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。 14．上記ギアが第１の位置レンジにある時、該ギアによって選択的に駆動されている第１の間欠運動機構と、上記ギアが第２の位置レンジにある時、該ギアによって選択的に駆動されている第２の間欠運動機構とをさらに備え、上記マイクロプロセッサは、上記レンジ間の上記ギアを回転するための上記電気モータの励磁をコントロールしている請求項１２記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。 15．上記電気モータと電気的に結合されていると共に、電気モータをコントロールしている半導体Ｈ−ブリッジをさらに備え、上記マイクロプロセッサが、半導体Ｈ−ブリッジを電気的に駆動している請求項１２記載の自動車用ウィンドワイパモータシステム。 16．ウィンドワイパモータシステムの操作方法であって、上記操作方法が、（ａ）ワイパ拭取り動程の終端間においてウィンドワイパと共に移動する部材の増進位置を感知するステップと、（ｂ）上記部材の移動速度を判定するステップと、（ｃ）上記部材を駆動している電気モータの励磁の変動を通じて、０よりも大きい値で上記部材の速度を自動的に変化させるステップとで構成されることを特徴とするウィンドワイパモータシステムの操作方法。 17．ウィンドワイパモータシステムの操作方法であって、上記操作方法が、（ａ）ウィンドワイパと共に移動する部材位置を感知するステップと、（ｂ）上記ウィンドワイパのための所望の拭取り動程距離を判定するステップと、（ｃ）上記部材の上記感知された位置と予め決められた拭取り動程の終端位置との比較を行っているマイクロプロセッサの使用によって、上記ワイパの上記動程距離を制限するステップとで構成されることを特徴とするウィンドワイパモータシステムの操作方法。 18.上記ワイパのための新しい予め決められた動程の終端位置を提供するために、上記マイクロプロセッサを再プログラミングするステップと、上記ワイパの上記動程距離を上記新しい動程の終端位置に制限するステップとをさらに備えた請求項１７記載のウィンドワイパモータシステムの操作方法。