JP2004189197A - Wiper controlling method, wiper, and motor with speed reducer - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、正逆転駆動されるモータ及びその制御方法に関し、特に、自動車用ワイパ装置のモータに適用して有効な技術に関する。
【0002】
【従来の技術】
自動車などの車両用ワイパ装置の駆動源には、車両に搭載されたバッテリなどの電源により作動する電動モータが用いられている。このような電動モータは、出力軸の回転数を所要の回転数に減速するための減速機構が取り付けられ、減速機構付き電動モータとして一つのユニットとなっている。ワイパ装置にはこのモータユニットが1個又は2個使用され、それを駆動源としてワイパアームが上反転位置と下反転位置との間で揺動運動する。モータユニットを1個使用する場合には、運転席側と助手席側のワイパアームをリンクにて結合し、同期駆動させる。モータユニットを2個使用する場合には、運転席側、助手席側の各ワイパアームにモータユニットを取り付け、アマチュア軸や出力軸の回転を検出しつつ両ワイパアームを同期駆動させる。
【0003】
一方、ワイパーシステムの取り付けスペースは、エンジンの大型化、ブレーキのマスターパワーの大型化により、年々小さくなって来ている。このため、近年では、モータを180°以内で正逆転させることにより、リンクの作動面積を半分以下に抑え、ワイパを小さなスペースで駆動可能とした方式も実用化されている。このモータ正逆転方式では、払拭角度内の任意の場所で反転動作可能なことから、下反転位置を設定した上でさらにその下方に格納位置を設定できる。そこで、高級車などでは、この方式を採用しワイパ格納機能を盛り込んだものも多く見受けられる。
【0004】
ワイパシステムにおいてモータ正逆転を行うには、任意の位置でモータ正逆転を行わせるため、ワイパアーム位置の検出が必要となる。ワイパアーム位置検出は、モータの回転に連動して発生するパルス数の加減算によって行われる。モータ回転軸には多極着磁マグネットが取り付けられ、その回転に伴う磁極変化を捉えてパルス信号を出力するホールIC等のセンサがマグネットに対向して配置される。パルスのカウントは、モータユニット出力軸の回転位置の基準となる1点(原点位置)でリセットされパルスずれの発生を防止している。出力軸にもまたマグネットが取り付けられ、所定の位置に磁極が差し掛かると基準信号が出力されるようにセンサが配置される。
【0005】
リセットからのパルス加減算により、基準位置からのモータ回転角度が算出され、減速比やリンク比等を考慮すれば現在のワイパアーム位置が検出できる。また、モータ回転パルスの周期から、ワイパアーム移動速度も検出できる。モータの制御系には、FETを用いたHブリッジ回路等の正逆転回路や、モータの速度や回転角度を制御するCPU等の制御手段が設けられ、ワイパアームの位置や速度に基づいてモータの駆動制御が行われる。
【0006】
【特許文献1】特開平11−301409号公報
【特許文献2】特開2002−262515号公報
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなモータ正逆転によるワイパシステムでは、払拭途中で電源が遮断されるなどの異常事態が発生すると、ワイパアーム位置を示すパルスカウントなども消失し、再起動時にワイパアーム位置を認識することができなくなる。このため、再起動直後の第1回目の動作において、ブレードがオーバーランしフロントガラス端部にてピラーに衝突したり、モータユニット内やリンク機構等に設けた機械的なストッパに機構部品が当接したりする場合があった。
【0008】
そこで、出力軸の回転位置を検出するセンサを、原点位置のみならず、上下反転位置や格納位置にも設け、ワイパアーム位置を認識できない状態で再起動した場合でも、ワイパアーム位置を早期に把握しオーバーランを防止する構成が採られている。しかしながら、かかる構成においては、1個のモータユニットに高価なセンサを少なくとも4個取り付ける必要があり、ユニット価格が増大しコストアップの要因となるという問題があった。
【0009】
本発明の目的は、少ないセンサ数でワイパアームの位置を確実に検出し得る構成を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】
本発明のワイパ装置の制御方法は、ワイパアームが基準位置にあるときを基点としてその位置検出を行い、前記ワイパアームを上反転位置と下反転位置との間で往復払拭動作させるワイパ装置の制御方法であって、前記ワイパアームが動作中に前記上反転位置と下反転位置との間で停止した場合、再始動時に前記ワイパアームを常に前記基準位置に向かって始動させることを特徴とする。
【0011】
本発明にあっては、ワイパアームが電源遮断等により上反転位置と下反転位置の間で異常停止した場合でも、再始動時に必ず基準位置を通過させるようにしたので、ワイパアームの位置を正確に把握することができる。
【0012】
前記ワイパ装置の制御方法において、前記下反転位置よりも下方に前記ワイパアームの格納位置を設け、前記ワイパアームが動作中に前記格納位置以外の位置で停止した場合、再始動時に前記ワイパアームを常に前記基準位置に向かって始動させるようにしても良い。
【0013】
本発明のワイパ装置は、回転軸を有するモータ本体と、前記回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構とを有する減速機構付き電動モータによって駆動されるワイパ装置であって、前記出力軸に接続され、上反転位置と下反転位置との間で往復払拭動作を行うワイパアームと、前記ワイパアームが基準位置にあるとき前記出力軸の所定位置と対向するように配置された第1磁気検出素子と、前記第1磁気検出素子と所定角度離れた位置に配置された第2磁気検出素子と、前記出力軸に設けられ、周方向に沿って互いに極性の異なる第1磁極と第2磁極を有し、前記ワイパアームが前記基準位置に対し上反転位置側にあるとき前記第1及び第2磁気検出素子が共に前記第2磁極に対向し、前記ワイパアームが前記基準位置に対し下反転位置側にあるとき前記第1及び第2磁気検出素子の少なくとも一方が前記第1磁極に対向するセンサマグネットとを有することを特徴とする。
【0014】
本発明にあっては、第1及び第2磁気検出素子における第1及び第2磁極の極性判定により、ワイパアームが基準位置に対し上反転位置側にあるか下反転位置側にあるかを判断することができる。これにより、ワイパアームが電源遮断等により上反転位置と下反転位置の間で異常停止した場合でも、再始動時に必ずワイパアームを基準位置方向に始動することができる。
【0015】
前記ワイパ装置において、前記ワイパアームが前記基準位置を通過するとき、前記第1磁気検出素子が前記第1磁極と前記第2磁極との境界に対向するようにしても良い。また、前記ワイパ装置において、前記ワイパアームが前記下反転位置にあるとき、前記第1及び第2磁気検出素子が共に前記第1磁極に対向するようにしても良い。さらに、ワイパ装置において、前記下反転位置よりも下方に前記ワイパアームの格納位置を設け、前記ワイパアームが前記格納位置にあるとき、前記第1磁気検出素子が前記第1磁極に対向し、前記第2磁気検出素子が前記第2磁極に対向するようにしても良い。
【0016】
前記ワイパ装置において、前記ワイパアームが動作中に前記上反転位置と下反転位置との間で停止した場合、前記ワイパアームは再始動時に常に前記基準位置に向かって始動するようにしても良い。また、前記ワイパアームが動作中に前記格納位置以外の位置で停止した場合、前記ワイパアームは再始動時に常に前記基準位置に向かって始動するようにしても良い。これにより、ワイパアームが電源遮断等により異常停止した場合でも、ワイパアームが再始動時に必ず基準位置を通過するので、2個の磁気検出素子でワイパアームの位置を正確に把握することが可能となる。
【0017】
前記ワイパ装置において、前記ワイパ装置は前記回転軸の回転角度を検出するセンサをさらに有し、前記ワイパアームが前記基準位置となった時を基点として前記回転軸の回転角度の検出を開始するようにしても良い。
【0018】
一方、本発明の減速機構付き電動モータは、回転軸を有するモータ本体と、前記回転軸の回転を減速して出力軸に伝達する減速機構とを有する減速機構付き電動モータであって、前記出力軸が所定状態にあるとき前記出力軸の所定部位が対向する基準位置に配置された第1磁気検出素子と、前記第1磁気検出素子と所定角度離れた位置に配置された第2磁気検出素子と、前記出力軸に設けられ、周方向に沿って互いに極性の異なる第1磁極と第2磁極を有し、前記出力軸が前記基準位置に対し一方向側にあるとき前記第1及び第2磁気検出素子が共に前記第2磁極に対向し、前記出力軸が前記基準位置に対し他方向側にあるとき前記第1及び第2磁気検出素子の少なくとも一方が前記第1磁極に対向するセンサマグネットとを有することを特徴とする。
【0019】
本発明にあっては、第1及び第2磁気検出素子における第1及び第2磁極の極性判定により、出力軸が基準位置に対し何れの回転方向側にあるかを判断することができる。これにより、モータが電源遮断等により異常停止した場合でも、再始動時に必ず出力軸の所定部位が最短角度で基準位置に対向するように始動することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図1は本発明の一実施の形態である減速機構付きの電動モータを駆動源としたワイパ装置の概略を示す説明図、図2は図1の電動モータの構造を示す断面図である。図3は、図2に示すウォームギヤの噛み合い状態を示す一部切欠断面図である。
【0021】
図1に示すワイパ装置は、車体に揺動自在に設けられた運転席側のワイパアーム1aと助手席側のワイパアーム1bとを有している。各ワイパアーム1a,1bには、運転席側のワイパブレード2aと助手席側のワイパブレード2bが取り付けられている。ワイパブレード2a,2bはワイパアーム1a,1b内に内装された図示しないばね部材等によりフロントガラス3に弾圧的に接触している。車体には2つのワイパ軸4a,4bが設けられており、ワイパアーム1a,1bはその基端部でワイパ軸4a,4bにそれぞれ取り付けられている。
【0022】
ワイパブレード2a,2bが、下反転位置Aと上反転位置Bとの間、つまり図中一点鎖線で示す払拭範囲5を揺動運動することにより、フロントガラス3に付着した雨や雪などが払拭される。ワイパブレード2a,2bは、ワイパ休止時には下反転位置Aよりも下側に位置する格納位置Cへ移動して格納部6に格納される。格納部6は図示しない車体のボンネットの内部に設けられている。ワイパブレード2a,2bを格納部6に格納することにより、車両の前方視界が向上する。なお、ワイパブレード2a,2bには、制御上の基準位置として、下反転位置Aよりも15°ほど上方に原点位置(基準位置)Oが設定されている。
【0023】
ワイパアーム1a,1bを揺動運動させるため、このワイパ装置には2つの減速機構付き電動モータ7a,7b(以下、モータ7a,7bと略記する)が設けられている。図2に示すように、モータ7a,7bは、モータ本体8と減速機構9とで構成されている。モータ本体8のモータハウジング10は、底付き円筒状に形成されている。減速機構9のケーシング11は、モータハウジング10とほぼ同寸法の円筒状に形成された軸受部11aと歯車室11bおよび通信部11cとを有している。これらの部材は、モータハウジング10の開口端10aとケーシング11の軸受部11aとを接した状態で、図示しない締結部材により連結されている。
【0024】
モータハウジング10の内周面には、互いに異なる磁極を向かい合わせて配置された2つの永久磁石12,13が設けられており、モータハウジング10の内部に磁界を形成している。モータハウジング10の内部には、この磁界内に位置してアマチュア14が設けられている。アマチュア14の回転軸15は、自動調心形の軸受16,17に回転自在に支持されている。軸受16,17は、モータハウジング10の底部10bと軸受部11aに設けられている。
【0025】
アマチュア14は、複数のスロットが形成されたアマチュアコア18を有している。スロットにはそれぞれ銅線が巻き付けられてアマチュアコイル19が形成されている。アマチュアコア18の図中左側にはコミュテータ20が軸着されている。コミュテータ20は、回転軸15に固定された樹脂製の胴部20aと、その外周に互いに絶縁されて放射状に配置された複数の整流子片20bを備えている。各整流子片20bはアマチュアコイル19に接続されている。
【0026】
軸受部11aの内部にはブラシホルダ21が設けられている。ブラシホルダ21には2つのブラシ22,23が取り付けられている。ブラシ22,23は整流子片20b方向に向けて付勢されており、その状態で整流子片20bと接触する。通信部11cには、配線24によりブラシ22,23と接続された電源端子25が設けられている。電源端子25に対し図示しない制御部から電流を供給することにより、ブラシ22,23にそれぞれ逆向きの電流が供給される。
【0027】
アマチュアコイル19は磁界中に位置しているため、アマチュアコイル19にコミュテータ20を介して整流された電流を流すと、フレミングの左手の法則に基づきアマチュア14に回転力が発生する。従って、アマチュアコイル19に流れる電流を制御することにより、回転軸15の回転角度や回転方向もしくは回転速度などを制御できる。
【0028】
歯車室11bの内部には回転軸15が突出している。回転軸15の先端部15aは、歯車室11bのモータ本体8とは反対側に位置する壁面26の近傍に位置している。図3に示すように、回転軸15の歯車室11bの内部に位置する外周面には、それぞれねじ方向が逆向きに形成された2つのウォーム27,28が形成されている。歯車室11bの内部には、ウォーム27,28と噛み合うように2つのウォームホイル29,30が設けられてウォームギヤ31が構成されている。ウォームホイル29,30にはそれぞれピニオンギヤ32,33が同軸に設けられている。ピニオンギヤ32,33には、減速機構9の出力軸34と一体に形成された回転体としての駆動歯車35が噛み合う。回転軸15の回転は、ウォームギヤ31と各ピニオンギヤ32,33および駆動歯車35とにより減速されて出力軸34へ伝達される。
【0029】
モータ7a,7bの出力軸34は、それぞれワイパ軸4a,4bに機械的に連結されている。ワイパ軸4a,4bは、出力軸34と一体に回転するようになっている。回転軸15が回転するとウォーム27,28はウォームホイル29,30により回転軸15の軸方向に働くスラスト力を受ける。このとき、各ウォーム27,28はねじ方向が逆向きに形成されていることから、このスラスト力は互いに逆方向に働く。これにより、回転軸15のスラスト方向の移動が抑制され、回転軸15にはスラスト軸受等を設ける必要がない。なお、本実施の形態では、減速機構9としてウォームギヤ31とピニオンギヤ32,33および駆動歯車35とによる2段減速機構を用いているが、これに限らず、ウォームギヤのみを用いた1段減速のものや、遊星歯車機構などを用いたものでも良い。
【0030】
ケーシング11の壁面26には、回転軸15に垂直にプリント基板36が取り付けられている。プリント基板36には、通信部11cに位置する接続端子40が取り付けられている。接続端子40より、図示しない制御部からの電源供給や検出信号の伝達が行われる。
【0031】
プリント基板36上には、第1のセンサとして2個の絶対位置検出用のホールIC37a,37bと、第2のセンサとして相対位置検出用のホールIC38,39が取り付けられている。この場合、ホールIC37a,37bには、磁極変化と共に磁極の種類、すなわち、被検出対象がN極かS極かを判定可能なものが使用される。なお、本実施の形態では、相対位置検出用センサとしてホールICを用いているが、これに限らず、フォトダイオードなどを用いた光学式のエンコーダや赤外線センサなど、他の方式のセンサを用いても良い。
【0032】
ホールICは磁界の変化を電流に変換することによりパルス信号を発信するセンサであり、ホールICの被検出部材としては磁石が必要である。絶対位置検出用のホールIC37a,37bの被検出部材としては、駆動歯車35の側面の図中下側の外周部にリング状のセンサマグネット41が取り付けられている。センサマグネット41は駆動歯車35と一体に回転するようになっており、回転方向に向けて2極に着磁されている。また、相対位置検出用のホールIC38,39の被検出部材としては、回転軸15の先端部15aに多極着磁マグネット42(以下、マグネット42と略記する)が取り付けられている。マグネット42は回転軸15と一体に回転するようになっており、回転方向に向けて6極に着磁されている。
【0033】
図4は、ホールIC37a,37bとセンサマグネット41との関係を示す説明図である。図4に示すように、センサマグネット41は1極(ここではS極)の着磁角度が他極(ここではN極)よりも大きくなっている。駆動歯車35が回転すると、それに伴ってホールIC37a,37bの前を通過する磁極が変化する。そして、後述するように、その変化の組み合わせによりワイパアーム1a,1bの位置が認識できるようになっている。
【0034】
一方、ホールIC38,39は、プリント基板36の面上にマグネット42と対向する位置に、それぞれマグネット42の回転方向に対して位相を90ーずらして取り付けられている。回転軸15が回転すると、ホールIC38,39は、回転軸15が1回転するにつき6周期分のパルスが出力される。このパルスは、接続端子40を介して図示しない制御部に向けて発信され、これをカウントすることにより回転軸15の回転角度が検出できる。また、ホールIC38,39の位相が90ーずれているため、ホールIC38,39が発信するパルスの出現順序は回転軸15の回転方向により相違する。従って、このパルスの出現順序により、回転軸15の回転方向が検出できる。さらに、ホールIC38,39により検出されるパルスの周期により回転軸15の回転速度を検出することもできる。
【0035】
次に、当該モータの動作を説明する。図示しないワイパスイッチをオンすると、制御部からブラシ22,23にそれぞれ逆向きの電流が供給され、コミュテータ20によって整流された電流がアマチュアコイル19に流れる。この電流によりアマチュアコイル19に回転力が発生して回転軸15が回転する。回転軸15の回転は、減速機構9のウォームギヤ31とピニオンギヤ32,33および駆動歯車35とにより減速されて出力軸34に伝達される。出力軸34が回転すると、それに伴って、ワイパ軸4a,4bに取り付けられたワイパアーム1a,1bが作動する。
【0036】
ここで、ワイパアーム1a,1bが格納位置のときには、ホールIC37a,37bには、センサマグネット41のS極とN極がそれぞれ対向する。従って、その検知信号は、図4(a)に示すように「37a:S,37b:N」となる。出力軸34が回転し、ワイパアーム1a,1bが下反転位置に来ると、ホールIC37aもセンサマグネット41のN極が対向するようになり、ホールIC37a,37bの検知信号は、図4(b)に示すように「37a:N,37b:N」となる。さらに出力軸34が回転し、ワイパアーム1a,1bが原点位置に来ると、ホールIC37aがセンサマグネット41のN極からS極に移動する。このとき、ホールIC37a,37bの検知信号は、図4(c)に示すように「37a:N→S,37b:S」となる。そして、ワイパアーム1a,1bが上反転位置に来ると、ホールIC37a,37bにセンサマグネット41のS極が共に対向し、ホールIC37a,37bの検知信号は、図4(d)に示すように「37a:S,37b:S」となる。
【0037】
一方、上反転位置から下反転位置に向かうときには、ワイパアーム1a,1bが原点位置に来ると、ホールIC37aがセンサマグネット41のS極からN極に移動する。このとき、ホールIC37a,37bの検知信号は、図4(c)に示すように「37a:S→N,37b:S」となる。これらの推移をまとめたものが図5の表である。図5に示すように、各制御ポイントにおいてホールIC37a,37bで検出される磁極の組み合わせが異なっており、その組み合わせを判定することにより、現在のワイパアーム1a,1bの位置を概ね知ることができる。また、原点通過時の磁極変化を捉えることにより、ワイパアーム1a,1bの移動方向も検出できる。つまり、ここでは2個のホールIC37a,37bにより4カ所の位置を認識できる。なお、センサマグネット41の磁極は、SとNの部位がそれぞれ逆の極性であっても良い。
【0038】
そこで、ワイパアーム1a,1bが上反転位置と下反転位置の間にあるとき電源が切られた場合を考える。このときワイパアーム1a,1bのパルスカウントは消滅し、再起動時にはワイパアーム1a,1bの位置は不明な状態となる。従って、このままモータを駆動すると前述のようにワイパアーム1a,1bの正確な位置は把握できず、オーバーランの恐れもある。これに対し、当該モータでは、ともかくワイパアーム1a,1bの位置を把握するため、まずワイパアーム1a,1bを原点位置Oの方向へ駆動する。この際、ワイパアーム1a,1bが上反転位置と原点位置Oの間にあるときは、ホールIC37a,37bからの信号は「37a:S,37b:S」となる。一方、ホールIC37a,37bからの信号が「37a:S,37b:S」以外の組み合わせのときには、ワイパアーム1a,1bは原点位置Oよりも下反転位置側にある。
【0039】
従って、ホールIC37a,37bの信号が「37a:S,37b:S」のときには、ワイパアーム1a,1bを下反転位置側に向けて作動すれば必ず原点位置Oを通過する。また、ホールIC37a,37bの信号が「37a:S,37b:S」以外のときには、ワイパアーム1a,1bを上反転位置側に向けて作動すれば必ず原点位置Oを通過する。すなわち、2個のホールIC37a,37bからの信号の組み合わせを吟味することにより、ワイパアーム1a,1bが原点位置Oに対してどちら側に位置するのかが判定できる。そして、それに合わせてワイパアーム1a,1bを原点位置Oに向けて起動すれば、やがてワイパアーム1a,1bは必ず原点位置Oを通過し、その時点でその位置が確定する。
【0040】
ワイパアーム1a,1bの位置を原点位置通過によって確認した後は、通常のパルスカウント制御を行う。すなわち、原点位置Oを基点として、制御部はホールIC38,39のパルスのカウントを開始し、カウントされたパルス数により出力軸34の回転角度を検出する。例えば、ワイパアーム1a,1bが上反転位置Bに向けて作動する場合、ホールIC38,39が発信するパルスの出現順序、あるいは、原点位置OにおけるホールIC37aの信号変化により、ワイパアーム1a,1bが上反転位置Bに向けて作動していること、つまりワイパアーム1a,1bの作動方向が検出される。そして、出力軸34の回転角度と回転方向とによりワイパアーム1a,1bの絶対位置が検出される。
【0041】
ワイパアーム1a,1bが作動を続け、予め定められた所定のパルス数がカウントされると、制御部はワイパアーム1a,1bが上反転位置Bであることを認識する。これに伴い、ブラシ22,23に供給する電流の向きが変更される。ブラシ22,23に逆向きの電流が供給されると、アマチュアコイル19に生じる回転力の方向が逆向きとなりモータが逆転する。モータ逆転により、ワイパアーム1a,1bは上反転位置Bにおいて作動方向を逆向きに変更し、下反転位置Aに向けて作動する。
【0042】
そして、ワイパアーム1a,1bが原点位置Oを通過すると、ホールIC37aの信号がS→Nとなり、ホールIC38,39のパルスのカウントがリセットされる。その後、下反転位置Aへ向けてパルスカウントが行われ、予め定められた所定のパルス数がカウントされると、制御部はワイパアーム1a,1bが下反転位置Aであることを認識する。これに伴い再びモータが逆転され、ワイパアーム1a,1bは上反転位置Bに向けて作動する。これらの動作を繰り返すことにより、ワイパアーム1a,1bが下反転位置Aと上反転位置Bとの間で揺動運動し、ワイパブレード2a,2bによる払拭動作が行われる。
【0043】
また、図示しないワイパスイッチをオフの位置とすると、ワイパアーム1a,1bがワイパスイッチをオフしてから最初に下反転位置Aとなったことが検出されると、制御部はワイパアーム1a,1bを下反転位置Aから格納部6に向けて作動させる。このときもホールIC38,39のパルスのカウントは続行され、所定のパルス数がカウントされた時点で制御部はワイパアーム1a,1bが格納位置Cに達したことを認識し、ブラシ22,23に供給する電流を停止させる。
【0044】
このように当該モータでは、電源遮断等により異常停止が生じても、異常停止位置からの復帰の際に、ワイパアーム1a,1bを必ず原点位置Oを通過する方向に作動させる。そして、原点位置Oの通過によりデータのリセットを行った後、上又は下反転位置に到達するように動作させる。このため、異常停止後の再起動時に現在位置が認識できず、オーバーランやストッパとの当接などの事態が生じるのを防止でき、スムーズな再起動動作が実現できる。しかも、そのために要するセンサ数はホールIC37a,37bの2個で足り、センサ数を削減し、製品コストの低減を図ることが可能となる。
【0045】
本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施の形態においては、当該モータを自動車のワイパ装置に適用した場合について説明したが、これに限らず、パワーウインドなどの他の車両電装品や、家電製品等に用いることも可能である。また、本実施の形態では、両方のワイパアームを各々個別のモータ7a,7bで駆動しているが、本発明は、単一のモータとリンク機構により両方のワイパアーム1a,1bを作動させる形式のものにも適用できる。さらに、前述の実施の形態では、本発明を並行払拭型ワイパ装置に適用した場合について説明したが、本発明は対向払拭型ワイパ装置(オポジットタイプ)にも適用可能である。なお、リング状センサマグネット41の磁極(N,S)は逆でも良く、その場合にはホールIC37a,37bにて検知される磁極は図4,5の逆となる。
【0046】
【発明の効果】
本発明のワイパ装置の制御方法によれば、ワイパアームが基準位置にあるときを基点としてその位置検出を行い、ワイパアームを上反転位置と下反転位置との間で往復払拭動作させるワイパ装置の制御方法において、ワイパアームが動作中に上反転位置と下反転位置との間で停止した場合、再始動時にワイパアームを常に基準位置に向かって始動させるようにしたので、ワイパアームが電源遮断等により上反転位置と下反転位置の間で異常停止した場合でも、再始動時に必ず基準位置を通過し、ワイパアームの位置を正確に把握することができる。従って、再始動時にブレードがオーバーランしたり、ストッパに機構部品が当接したりするのを防止でき、払拭フィーリングの向上を図ることができる。
【0047】
本発明のワイパ装置は、ワイパアームが基準位置に対し上反転位置側にあるとき第1及び第2磁気検出素子が共に第2磁極(例えばS極)に対向し、ワイパアームが基準位置に対し下反転位置側にあるとき第1及び第2磁気検出素子の少なくとも一方が第1磁極(例えばN極)に対向するセンサマグネットを設けたので、第1及び第2磁気検出素子における第1及び第2磁極の極性判定により、ワイパアームが基準位置に対し上反転位置側にあるか下反転位置側にあるかを判断することができる。これにより、ワイパアームが電源遮断等により上反転位置と下反転位置の間で異常停止した場合でも、再始動時に必ずワイパアームを基準位置方向に始動することができ、2個の磁気検出素子によってワイパアームの位置を正確に把握することが可能となる。従って、磁気検出素子の数を削減することができ、装置コストの低減を図ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態である減速機構付きの電動モータを駆動源としたワイパ装置の概略を示す説明図である。
【図2】図1の電動モータの構造を示す断面図である。
【図3】図2に示すウォームギヤの噛み合い状態を示す一部切欠断面図である。
【図4】ホールICとセンサマグネットとの関係を示す説明図である。
【図5】各制御ポイントにおいてホールICが検出する磁極の組み合わせを示す表である。
【符号の説明】
1a,1b ワイパアーム
2a,2b ワイパブレード
3 フロントガラス
4a,4b ワイパ軸
5 払拭範囲
6 格納部
7a,7b 減速機構付き電動モータ
8 モータ本体
9 減速機構
10 モータハウジング
10a 開口端
10b 底部
11 ケーシング
11a 軸受部
11b 歯車室
11c 通信部
12,13 永久磁石
14 アマチュア
15 回転軸
15a 先端部
16,17 軸受
18 アマチュアコア
19 アマチュアコイル
20 コミュテータ
20a 胴部
20b 整流子片
21 ブラシホルダ
22 ブラシ
24 配線
25 電源端子
26 壁面
27,28 ウォーム
29,30 ウォームホイル
31 ウォームギヤ
32,33 ピニオンギヤ
34 出力軸
35 駆動歯車
36 プリント基板
37a,37b ホールIC
38,39 ホールIC
40 接続端子
41 センサマグネット
42 多極着磁マグネット
A 下反転位置
B 上反転位置
C 格納位置
O 原点位置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a forward-reversely driven motor and a control method thereof, and more particularly, to a technique that is effective when applied to a motor of an automobile wiper device.
[0002]
[Prior art]
As a drive source of a wiper device for a vehicle such as an automobile, an electric motor operated by a power supply such as a battery mounted on the vehicle is used. Such an electric motor is provided with a reduction mechanism for reducing the number of rotations of the output shaft to a required number of rotations, and forms one unit as an electric motor with a reduction mechanism. One or two motor units are used in the wiper device, and the wiper arm swings between an upper reversing position and a lower reversing position by using the motor unit as a driving source. When using one motor unit, the wiper arms on the driver's seat side and the passenger's seat side are connected by a link and driven synchronously. When two motor units are used, the motor units are attached to the wiper arms on the driver's seat side and the passenger's seat side, and both wiper arms are driven synchronously while detecting the rotation of the amateur shaft and the output shaft.
[0003]
On the other hand, the installation space for the wiper system has been reduced year by year due to the enlargement of the engine and the master power of the brake. For this reason, in recent years, a method has been put to practical use in which the operating area of the link is reduced to less than half by rotating the motor forward and backward within 180 °, and the wiper can be driven in a small space. In this motor forward / reverse rotation method, since the reversing operation can be performed at an arbitrary position within the wiping angle, the storage position can be set further below the lower reversal position after setting the lower reversal position. Therefore, many luxury cars adopt this method and incorporate a wiper storage function.
[0004]
In order to perform forward / reverse rotation of the motor in the wiper system, it is necessary to detect the position of the wiper arm in order to perform forward / reverse rotation of the motor at an arbitrary position. The detection of the wiper arm position is performed by adding or subtracting the number of pulses generated in conjunction with the rotation of the motor. A multipolar magnetized magnet is attached to the motor rotation shaft, and a sensor such as a Hall IC that captures a change in magnetic pole accompanying the rotation and outputs a pulse signal is arranged to face the magnet. The pulse count is reset at one point (origin position) serving as a reference for the rotational position of the motor unit output shaft, thereby preventing the occurrence of a pulse shift. A magnet is also attached to the output shaft, and a sensor is arranged so that a reference signal is output when the magnetic pole approaches a predetermined position.
[0005]
The motor rotation angle from the reference position is calculated by pulse addition and subtraction from the reset, and the current wiper arm position can be detected by considering the reduction ratio, the link ratio, and the like. Also, the wiper arm moving speed can be detected from the cycle of the motor rotation pulse. The motor control system includes a forward / reverse rotation circuit such as an H-bridge circuit using an FET, and control means such as a CPU for controlling the speed and rotation angle of the motor. The motor is driven based on the position and speed of the wiper arm. Control is performed.
[0006]
[Patent Document 1] JP-A-11-301409
[Patent Document 2] JP-A-2002-262515
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a wiper system based on the forward / reverse rotation of the motor, if an abnormal situation such as power being shut off during wiping occurs, the pulse count indicating the wiper arm position also disappears, and the wiper arm position may be recognized at the time of restart. become unable. For this reason, in the first operation immediately after the restart, the blade overruns and collides with the pillar at the end of the windshield, or mechanical components hit the mechanical stopper provided in the motor unit or the link mechanism. And sometimes touched.
[0008]
Therefore, a sensor that detects the rotational position of the output shaft is provided not only at the home position but also at the upside down position and the storage position. A configuration to prevent run is adopted. However, in such a configuration, it is necessary to attach at least four expensive sensors to one motor unit, and there has been a problem that the unit price increases and causes a cost increase.
[0009]
An object of the present invention is to provide a configuration capable of reliably detecting the position of a wiper arm with a small number of sensors.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The control method of the wiper device according to the present invention is a control method of a wiper device that detects a position of the wiper arm based on a time when the wiper arm is at a reference position and performs the reciprocal wiping operation of the wiper arm between an upper reversing position and a lower reversing position. When the wiper arm is stopped between the upper reversing position and the lower reversing position during operation, the wiper arm is always started toward the reference position when restarting.
[0011]
According to the present invention, even when the wiper arm is abnormally stopped between the upper inverted position and the lower inverted position due to power interruption or the like, the wiper arm always passes through the reference position when restarting, so that the position of the wiper arm can be accurately grasped. can do.
[0012]
In the control method of the wiper device, a storage position of the wiper arm is provided below the lower reversing position, and when the wiper arm is stopped at a position other than the storage position during operation, the wiper arm is always set to the reference position at restart. You may make it start toward a position.
[0013]
The wiper device of the present invention is a wiper device driven by an electric motor with a reduction mechanism having a motor main body having a rotation shaft, and a reduction mechanism for reducing the rotation of the rotation shaft and transmitting the rotation to an output shaft, A wiper arm connected to the output shaft for performing a reciprocating wiping operation between an upper reversing position and a lower reversing position, and a first magnetic member arranged to face a predetermined position of the output shaft when the wiper arm is at a reference position. A detection element, a second magnetic detection element arranged at a predetermined angle away from the first magnetic detection element, and a first magnetic pole and a second magnetic pole provided on the output shaft and having different polarities along a circumferential direction. Wherein the first and second magnetic detecting elements are both opposed to the second magnetic pole when the wiper arm is on the upper reversing position side with respect to the reference position, and the wiper arm is inverted downward with respect to the reference position. At least one of the first and second magnetic detecting element when in 置側 is characterized in that it comprises a sensor magnet which faces the first magnetic pole.
[0014]
In the present invention, it is determined whether the wiper arm is on the upper reversing position side or the lower reversing position side with respect to the reference position by determining the polarities of the first and second magnetic poles in the first and second magnetic detecting elements. be able to. Thus, even when the wiper arm is abnormally stopped between the upper reversing position and the lower reversing position due to power interruption or the like, the wiper arm can always be started in the reference position direction when restarting.
[0015]
In the wiper device, when the wiper arm passes the reference position, the first magnetic detection element may face a boundary between the first magnetic pole and the second magnetic pole. In the wiper device, when the wiper arm is at the lower reversal position, the first and second magnetic detection elements may both face the first magnetic pole. Further, in the wiper device, a storage position of the wiper arm is provided below the lower reversing position, and when the wiper arm is in the storage position, the first magnetic detection element faces the first magnetic pole, and A magnetic detecting element may be opposed to the second magnetic pole.
[0016]
In the wiper device, when the wiper arm stops between the upper reversal position and the lower reversal position during operation, the wiper arm may always start toward the reference position when restarting. Further, when the wiper arm stops at a position other than the storage position during operation, the wiper arm may always start toward the reference position when restarting. Thus, even if the wiper arm is abnormally stopped due to power interruption or the like, the wiper arm always passes the reference position when restarting, so that the position of the wiper arm can be accurately grasped by the two magnetic detection elements.
[0017]
In the wiper device, the wiper device further includes a sensor that detects a rotation angle of the rotation shaft, and starts detecting the rotation angle of the rotation shaft with the wiper arm at the reference position as a base point. May be.
[0018]
On the other hand, an electric motor with a reduction mechanism of the present invention is an electric motor with a reduction mechanism having a motor main body having a rotating shaft, and a reduction mechanism for reducing the rotation of the rotating shaft and transmitting the rotation to an output shaft. A first magnetic detecting element disposed at a reference position where a predetermined portion of the output shaft faces when the shaft is in a predetermined state; and a second magnetic detecting element disposed at a position separated by a predetermined angle from the first magnetic detecting element. And a first magnetic pole and a second magnetic pole provided on the output shaft and having different polarities from each other along a circumferential direction, and the first and second magnetic poles are arranged when the output shaft is in one direction with respect to the reference position. A sensor magnet in which at least one of the first and second magnetic detecting elements is opposed to the first magnetic pole when both of the magnetic detecting elements are opposed to the second magnetic pole and the output shaft is on the other side with respect to the reference position. It is special to have To.
[0019]
According to the present invention, it is possible to determine in which rotational direction the output shaft is located with respect to the reference position by determining the polarities of the first and second magnetic poles in the first and second magnetic detecting elements. Thus, even when the motor is abnormally stopped due to power interruption or the like, it is possible to always start the motor such that a predetermined portion of the output shaft faces the reference position at the shortest angle when restarting.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a wiper device using an electric motor with a speed reduction mechanism as a drive source according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the electric motor shown in FIG. FIG. 3 is a partially cutaway sectional view showing an engaged state of the worm gear shown in FIG.
[0021]
The wiper device shown in FIG. 1 has a
[0022]
The
[0023]
In order to swing the
[0024]
Two
[0025]
The amateur 14 has an amateur core 18 in which a plurality of slots are formed. An amateur coil 19 is formed by winding a copper wire around each slot. A
[0026]
A
[0027]
Since the amateur coil 19 is located in the magnetic field, when a rectified current flows through the amateur coil 19 via the
[0028]
The rotating
[0029]
The
[0030]
A printed
[0031]
On the printed
[0032]
The Hall IC is a sensor that transmits a pulse signal by converting a change in a magnetic field into a current, and a magnet is required as a detected member of the Hall IC. As a member to be detected of the
[0033]
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the relationship between the
[0034]
On the other hand, the
[0035]
Next, the operation of the motor will be described. When a wiper switch (not shown) is turned on, currents in opposite directions are supplied from the control unit to the
[0036]
Here, when the
[0037]
On the other hand, when moving from the upper inversion position to the lower inversion position, when the
[0038]
Therefore, consider a case where the power is turned off when the
[0039]
Therefore, when the signals of the
[0040]
After confirming the positions of the
[0041]
When the
[0042]
When the
[0043]
When a wiper switch (not shown) is set to the off position, and when it is detected that the
[0044]
As described above, in the motor, even if an abnormal stop occurs due to power interruption or the like, the
[0045]
The present invention is not limited to the above embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the scope of the invention.
For example, in the above-described embodiment, a case has been described in which the motor is applied to a wiper device of an automobile. However, the present invention is not limited to this, and the motor can be used for other vehicle electric components such as a power window, a home appliance, and the like. It is. In the present embodiment, both wiper arms are driven by individual motors 7a and 7b, respectively. However, the present invention employs a type in which both wiper
[0046]
【The invention's effect】
According to the control method of the wiper device of the present invention, the position of the wiper arm is detected based on when the wiper arm is at the reference position, and the wiper arm is reciprocated between the upper reversing position and the lower reversing position. In the case where the wiper arm is stopped between the upper reversing position and the lower reversing position during operation, the wiper arm is always started toward the reference position when restarting. Even if the vehicle stops abnormally between the lower turning positions, it always passes the reference position at the time of restart, and the position of the wiper arm can be accurately grasped. Therefore, it is possible to prevent the blade from overrunning at the time of restarting, and to prevent the mechanical component from abutting against the stopper, thereby improving the wiping feeling.
[0047]
According to the wiper device of the present invention, when the wiper arm is on the upper reversing position side with respect to the reference position, both the first and second magnetic detection elements face the second magnetic pole (for example, the S pole), and the wiper arm is inverted with respect to the reference position. At least one of the first and second magnetic detection elements is provided with a sensor magnet facing the first magnetic pole (for example, N pole) when it is on the position side, so the first and second magnetic poles in the first and second magnetic detection elements are provided. , It can be determined whether the wiper arm is on the upper reversing position side or the lower reversing position side with respect to the reference position. Thereby, even when the wiper arm is abnormally stopped between the upper reversing position and the lower reversing position due to power cutoff or the like, the wiper arm can always be started in the reference position direction at the time of restart, and the wiper arm can be started by the two magnetic detecting elements. The position can be accurately grasped. Therefore, the number of magnetic sensing elements can be reduced, and the cost of the device can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an explanatory view schematically showing a wiper device using an electric motor with a speed reduction mechanism as a drive source according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the electric motor of FIG.
FIG. 3 is a partially cutaway sectional view showing a meshing state of the worm gear shown in FIG. 2;
FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a Hall IC and a sensor magnet.
FIG. 5 is a table showing combinations of magnetic poles detected by a Hall IC at each control point.
[Explanation of symbols]
1a, 1b Wiper arm
2a, 2b Wiper blade
3 Windshield
4a, 4b Wiper shaft
5 Wiping range
6 Storage
7a, 7b Electric motor with reduction mechanism
8 Motor body
9 Speed reduction mechanism
10 Motor housing
10a Open end
10b bottom
11 Casing
11a Bearing
11b gear chamber
11c Communication unit
12,13 permanent magnet
14 Amateur
15 Rotation axis
15a Tip
16,17 bearing
18 Amateur Core
19 Amateur Coil
20 commutator
20a trunk
20b commutator piece
21 Brush holder
22 brushes
24 Wiring
25 Power supply terminal
26 wall
27,28 warm
29,30 Warm wheel
31 Worm gear
32,33 pinion gear
34 output shaft
35 Drive gear
36 Printed circuit board
37a, 37b Hall IC
38,39 Hall IC
40 connection terminal
41 Sensor magnet
42 multi-pole magnetized magnet
A Lower inversion position
B Top inversion position
C Storage position
O Origin position
Claims (10)
前記ワイパアームが動作中に前記上反転位置と下反転位置との間で停止した場合、再始動時に前記ワイパアームを常に前記基準位置に向かって始動させることを特徴とするワイパ装置の制御方法。A method for controlling a wiper device that detects a position of a wiper arm as a base point when the wiper arm is at a reference position and performs a reciprocating wiping operation of the wiper arm between an upper inverted position and a lower inverted position,
When the wiper arm is stopped between the upper reversing position and the lower reversing position during operation, the wiper arm is always started toward the reference position when restarting.
前記出力軸に接続され、上反転位置と下反転位置との間で往復払拭動作を行うワイパアームと、
前記ワイパアームが基準位置にあるとき前記出力軸の所定位置と対向するように配置された第1磁気検出素子と、前記第1磁気検出素子と所定角度離れた位置に配置された第2磁気検出素子と、
前記出力軸に設けられ、周方向に沿って互いに極性の異なる第1磁極と第2磁極を有し、前記ワイパアームが前記基準位置に対し上反転位置側にあるとき前記第1及び第2磁気検出素子が共に前記第2磁極に対向し、前記ワイパアームが前記基準位置に対し下反転位置側にあるとき前記第1及び第2磁気検出素子の少なくとも一方が前記第1磁極に対向するセンサマグネットとを有することを特徴とするワイパ装置。A motor body having a rotating shaft, and a wiper device driven by an electric motor with a speed reducing mechanism having a speed reducing mechanism that reduces the rotation of the rotating shaft and transmits the output to an output shaft,
A wiper arm connected to the output shaft and performing a reciprocating wiping operation between an upper reversing position and a lower reversing position;
A first magnetic detection element arranged to face a predetermined position of the output shaft when the wiper arm is at a reference position, and a second magnetic detection element arranged at a position separated by a predetermined angle from the first magnetic detection element When,
A first magnetic pole and a second magnetic pole provided on the output shaft and having different polarities from each other along a circumferential direction, wherein the first and second magnetic detections are performed when the wiper arm is on the upper reversing position side with respect to the reference position. A sensor magnet in which at least one of the first and second magnetic detection elements is opposed to the first magnetic pole when the elements are both opposed to the second magnetic pole and the wiper arm is on the lower inversion position side with respect to the reference position; A wiper device comprising:
前記出力軸が所定状態にあるとき前記出力軸の所定部位が対向する基準位置に配置された第1磁気検出素子と、前記第1磁気検出素子と所定角度離れた位置に配置された第2磁気検出素子と、
前記出力軸に設けられ、周方向に沿って互いに極性の異なる第1磁極と第2磁極を有し、前記出力軸が前記基準位置に対し一方向側にあるとき前記第1及び第2磁気検出素子が共に前記第2磁極に対向し、前記出力軸が前記基準位置に対し他方向側にあるとき前記第1及び第2磁気検出素子の少なくとも一方が前記第1磁極に対向するセンサマグネットとを有することを特徴とする減速機構付き電動モータ。An electric motor with a reduction mechanism having a motor body having a rotation shaft, and a reduction mechanism for transmitting rotation to the output shaft by reducing the rotation of the rotation shaft,
A first magnetic detection element disposed at a reference position where a predetermined portion of the output shaft faces when the output shaft is in a predetermined state, and a second magnetic detection element disposed at a position separated by a predetermined angle from the first magnetic detection element A detection element;
A first magnetic pole and a second magnetic pole provided on the output shaft and having different polarities along a circumferential direction, wherein the first and second magnetic detections are performed when the output shaft is in one direction with respect to the reference position. A sensor magnet in which at least one of the first and second magnetic detecting elements is opposed to the first magnetic pole when both of the elements are opposed to the second magnetic pole and the output shaft is on the other side with respect to the reference position; An electric motor with a speed reduction mechanism, comprising:
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