JP2008174177A - ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】払拭動作時にワイパアームのそれぞれの位置を検出して入れ替わりがないことを確認できるようにする。
【解決手段】ワイパ装置は、一対のワイパモータ５，８を有し、それぞれのワイパアームの揺動制御が可能になっている。ワイパモータ５，８内には、ウォームホイール４５でモータ部５Ａ，８Ｂの回転を減速させる構成を有し、ウォームホイール４５に固定された第１のセンサマグネット５２と、制御回路側の第一のセンサ２６で原点位置を検出できるようになっている。原点位置に移動するまでに必要なモータ部５Ａ，８Ｂの回転量は、第二のセンサ２５で検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、複数のワイパアームのそれぞれを揺動制御可能なワイパ装置に関する。

自動車の前面ガラスなどを払拭するワイパ装置には、近年の前面ガラスの大型化に伴う払拭面積増大や横方向の視界向上のため、前面ガラスの左右両端側、すなわち運転者席側と助手席側のそれぞれにワイパモータを配置し、１つのワイパモータで１本のワイパアームを揺動制御するものがある。この場合、ワイパアームは前面ガラスの左右両端から前面ガラス中央に向けて配置されるいわゆる対向払拭型に形成される。
ワイパアームを独立に揺動制御できるワイパ装置では、それぞれのワイパアームの先端に取り付けたワイパブレードが払拭面上で干渉しないように、各ワイパブレードの位置を調節する必要がある。そこで、従来のワイパ装置では、第１のワイパモータと第２のワイパモータを信号線で接続し、第１のワイパモータに電気制御ユニットを設け、第２のワイパモータに回転位置及び相対回転位置を検知するセンサを１つ設けたものがある（例えば、特許文献１参照）。制御ユニットは、センサが検出した第２のワイパモータの回転軸の位置についての情報を通信線に通じて取得し、第１のワイパモータの回転制御を行う。
特表２００４−５２１００４号公報

特許文献１に開示されているような対向払拭型のワイパ装置では、それぞれのワイパブレードの払拭範囲が前面ガラス中央部である、払拭範囲全体の中央位置にて一部重複する。さらに、一対のワイパワームが機械的に連結されていないので、外的な要因でドライバ席側のワイパアームの位置と、助手席側のワイパアームの位置が入れ替わることがあった。
しかしながら、ワイパアームの位置検出にモータ部の回転軸に取り付けたホールＩＣ（Integrated Circuit）を使用した場合、ワイパアームの位置は相対位置として検出されるだけなので、イグニッションスイッチをＯＦＦにしてホールＩＣの出力が一端リセットされると、ワイパワームの入れ替わりを検出することができなかった。
この発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、払拭動作時にワイパアームのそれぞれの位置を検出して入れ替わりがないことを確認できるようにすることを主な目的とする。

上記の課題を解決する本発明の請求項１に係る発明は、ワイパアームを上反転位置と下反転位置の間で揺動させる減速機構付きのワイパモータを複数有し、それぞれの前記ワイパモータの制御装置が互いに通信可能に構成され、前記減速機構は、前記ワイパモータのモータ部の回転軸に連結されたウォームと、前記ウォームに噛み合わされ、前記ワイパアームを揺動させるリンクに連結されるウォームホイールとを有するワイパ装置において、
前記ウォームホイールの回転位置を検出する第一のセンサを有し、前記複数のワイパアームを作動させるときに、それぞれの前記ウォームホイールの回転位置を停止位置から予め定められた原点位置まで移動させるように構成したことを特徴とするワイパ装置とした。
このワイパ装置では、ワイパアームを作動させるときに、ウォームホイールの回転位置を検出する第一のセンサを用いて、ウォームホイールを原点位置まで回転移動させてから通常の払拭動作を実施する。第一のセンサは、ウォームホイールが原点位置まで移動したことを確認するために使用される。原点位置に移動させるまでに必要な回転量は、ワイパアームの位置がずれていた場合には通常状態と異なるので、ワイパアームが通常の配置に対して入れ替わっているか否かを判定できる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載のワイパ装置において、前記停止位置は、前記下反転位置から前記上反転位置に向かう方向の反対側に設定されていることを特徴とする。
このワイパ装置では、払拭領域に対してワイパアームが、ワイパ未使用時にはワイパ払拭動作時の下反転位置より下側に離間して配置されるため、車体外観を損なうことなくワイパアームを配置することができる。

請求項３に係る発明は、請求項１又は請求項２に記載のワイパ装置において、前記原点位置は、停止位置から上反転位置に向かう方向の反対側に設定されていることを特徴とする。
このワイパ装置では、通常の払拭動作時と反対側に移動させることで、ワイパアームが干渉することなく入れ替わりを検知する。

請求項４に係る発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のワイパ装置において、前記回転軸の回転を検出してパルス信号を出力する第二のセンサをそれぞれの前記ワイパモータに有し、前記ウォームホイールが原点位置に移動するまでの間に前記第二のセンサから出力されるパルス信号をカウントし、それぞれのパルス数の差から前記複数のワイパアームの位置の入れ替わりを検出するように構成したことを特徴とする。
このワイパ装置では、第二センサから出力されるパルスをカウントしてパルス数の大小を比較する。例えば、原点位置が停止位置に対して上反転位置と反対側に設定されているときは、パルス数が多い方のワイパアームが上側に位置するので、パルス数を比較することでワイパアームの入れ替わりを判定できる。

請求項５に係る発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のワイパ装置において、前記制御装置は、前記複数のワイパアームの位置の入れ替わりを検出したら、上側にある前記ワイパアームを先に上反転位置まで移動開始させ、その後に下側にある前記ワイパアームを上反転位置まで移動開始させるように構成したことを特徴とする。
このワイパ装置では、ワイパアームが入れ替わり状態にあるときに、上側のワイパアームから移動させることで、干渉を防止する。

本発明によれば、ワイパアームの作動時にウォームホイールを予め設定されている原点位置まで移動させるようにしたので、原点位置に移動するまでに要する回転量からワイパアームの入れ替わりの有無を確実に判定できる。絶対位置を検出するセンサが不要になるので、低コスト化が図れる。

図１に示すように、ワイパ装置１は、車室内に設けられたワイパスイッチ２に通信線３で接続された第１の制御装置４及び第１のワイパモータ５と、第１の制御装置４に通信線６を介して接続された第２の制御装置７及び第２のワイパモータ８とを有し、各ワイパモータ５，８には、クランクアーム２８などのリンク機構を介してワイパアーム９，１０が１つずつ連結されている。なお、第１のワイパモータ５及びワイパアーム９は、運転席側に配置され、第２のワイパモータ８及びワイパアーム１０は、助手席側に配置されている。

ワイパスイッチ２は、運転者の操作を受け付ける入力装置であり、ワイパ装置１をＯＮ−ＯＦＦさせる信号と、ワイパアーム９，１０の動作（間欠作動や、揺動速度）を制御する信号が入力可能になっている。ワイパスイッチ２と第１の制御装置４の間の通信は、車内ＬＡＮ、例えば、ＣＡＮ（Controller Area Network）やＬＩＮ（Local Interconnect Network）を用いたシリアル通信が使用されている。

第１の制御装置４は、ワイパスイッチ２からの信号が入力されるＣＰＵ（中央演算装置）２１を有し、第１のモータ５の回転制御に必要な固定データを格納したメモリ２２Ａと、一時的にデータを保管可能なメモリ２２Ｂを有する。さらに、第１のワイパモータ５のドライバ回路２３（駆動制御手段）と、第２の制御装置７と通信をする際に使用する通信回路２４を有する。ここで、ＣＰＵ２１は、ワイパアーム９，１０の通常の払拭動作を制御する払拭制御手段３１と、ワイパアーム９，１０の入れ替わりを判定する判定手段３２と、入れ替わりが生じていたときに処理を実行する入れ替わり解除手段３３とに機能分割できる。

第１のワイパモータ５は、ブラシモータやブラシレスモータなどからなるモータ部５Ａと、モータ部５Ａの回転を減速させる減速部５Ｂとを有する。モータ部５Ａは、第１の制御装置４から入力される通電パターンに従ってアーマチュアを回転させる。第１のワイパモータ５には、回転軸４１の回転を検出するモータ回転検出センサ２５（以下、第二のセンサ２５という）と、回転位置を検出する回転位置検出センサ２６（以下、第一のセンサ２６という）が取り付けられている。

図２に示すように、モータ部５Ａのアーマチュアの回転軸４１は、減速部５Ｂに挿入されている。減速部５Ｂは、回転軸４１の回転数を減速させてからクランクアーム２８に伝達する減速機構４２を有し、第１の制御装置４の基板４３が内蔵されている。
減速機構４２としては、回転軸４１に連結されるウォーム４４と、ウォーム４４に噛み合うウォームホイール４５とを有する。ウォームホイール４５には出力軸４６が固定されている。図１に示すように、出力軸４６は、減速部５Ｂの外に突出しており、クランクアーム２８に固定される。

クランクアーム２８の先端は、駆動レバー２９を介してワイパアーム９に連結されている。第１のワイパモータ５の回転運動は、クランクアーム２８及び駆動レバー２９からなるリンク機構を介してワイパアーム９に伝達可能になっている。ワイパアーム９は、ピボット軸９Ａを支点として揺動可能に支持されている。ワイパアーム９の先端には、ワイパブレード３０が取り付けられている。ワイパブレード３０には、ガラス面の水滴等を払拭するラバー部材が装着されている。

ここで、第１のワイパモータ５の回転軸４１には、第２のセンサマグネット５１が固定されている。第２のセンサマグネット５１は、回転軸４１の周方向にＮ極とＳ極が交互に着磁されている。第１の制御装置４の基板４３には、第２のセンサマグネット５１から所定距離だけ離れた位置に第二のセンサ２５が配置されている。第二のセンサ２５の位置は、第２のセンサマグネット５１で形成される磁界の変化を検出できる位置である。第二のセンサ２５には、例えば、ホールＩＣなど、磁極の変化に応じてパルス信号を出力し、回転軸４１の回転量を相対的に検出可能なセンサが用いられる。したがって、判定手段３２が第二のセンサ２５のパルス信号をカウントし、払拭動作の往路（例えば、正転）ではパルス信号をインクリメントし、払拭動作の復路（例えば、反転）ではパルス信号をデクリメントすれば、ワイパアーム９，１０の相対的な位置を検出できる。

ウォームホイール４５には、環状の第１のセンサマグネット５２が出力軸４６を囲むように固定されている。第１のセンサマグネット５２は、周方向にＮ極とＳ極が１つ着磁されており、Ｎ極は半周よりも小さくなっている。第１の制御装置４の基板４３には、第一のセンサ２６が第１のセンサマグネット５２から所定距離だけ離れた位置に、第１のセンサマグネット５２が形成する磁界の変化を検出可能に配置されている。第一のセンサ２６には、例えば、ホールＩＣが用いられる。

なお、第２のワイパモータ８及び第２の制御装置７の構成は、第１のワイパモータ５及び第１の制御装置４と同様である。また、ワイパアーム９及びリンク機構の構成は、ワイパアーム１０側と対称に配置されている他は、同様の構成になっている。

第１の制御装置４と第２の制御装置７を繋ぐ通信線６は、第１の制御装置４をマスタとし、第２の制御装置７をスレーブとして２つのワイパモータ５，６を同期制御するための専用の通信線である。通信プロトコルとしては、例えば、ＵＡＲＴ（Universal Asynchronous Receiver Transmitter：調歩同期式シリアル通信）プロトコルがあげられる。図２に示すように、通信されるデータ構成としては、位置情報やワイパのＬｏ／Ｈｉ動作情報などを示すデータが含まれ、それぞれが複数のビットから構成されるデータＤとして構成される。この場合は、１フレームに５つのデータＤ１〜Ｄ５が連続した構成を有している。なお、この実施の形態では、各データＤ１〜Ｄ５におけるＩＤビット（データ順）を省略している。このようにすることで、通信速度を高めると共にＣＰＵ２１の負担を低減している。

図３に第１のセンサマグネット５２と第一のセンサ２６の配置を示す。図３は、入れ替わりが生じていない通常時の配置を示すもので、運転席側（Ｄｒ側）と、助手席側（Ａｓ側）で回転方向における第１のセンサマグネット５２と第一のセンサ２６の配置は同じになっている。
第１のセンサマグネット５２のＮ極とＳ極の境界の一方が原点位置ＯＰに設定されており、原点位置から反時計周りに所定角度だけ進んだ位置が格納位置ＳＰになっている。図３では、格納位置ＳＰに第一のセンサ２６があるので、ワイパアーム９，１０は格納位置にある。さらに、格納位置ＳＰから反時計周りに所定角度だけ進んだ位置が払拭動作時の下反転位置ＢＰになっている。下反転位置ＢＰから反時計周りに進んで、Ｎ極とＳ極の境界を越えた後、上反転位置ＴＰが設定されている。なお、ワイパアーム９，１０の停止位置は、格納位置ＳＰ又は下反転位置ＢＰになる。

これに対して、ワイパアーム９，１０が入れ替わったときには、助手席側のワイパアーム１０が運転席側のワイパアーム９より上側にいる。この場合に、格納位置ＳＰまで移動させたときの第１のセンサマグネット５２と第一のセンサ２６の配置を図４に示す。助手席側のウォームホイール４５が戻りきれていないので、第一のセンサ２６の位置には、格納位置ＳＰより手間側になる。

このワイパ装置１の動作について図５のフローチャートを参照して説明する。
車両の車室内でワイパスイッチ２がＯＮになったら（ステップＳ１０１でＹｅｓ）、ＣＰＵ２１が原点位置確認作動を実施させる（ステップＳ１０２）。
最初に、第１の制御装置４で払拭制御手段３１がドライバ回路２３を駆動させて運転席側の原点位置ＯＰを確認する（ステップＳ１０３）。このとき、第１の制御装置４のＣＰＵ２１の判定手段３２は、第１のワイパモータ５を格納位置ＳＰに相当する停止位置から通常の払拭動作開始時と反対の方向に回転駆動させる。そして、第一のセンサ２６が第１のセンサマグネット５２の磁極に切り替わりを検出したら、第１のワイパモータ５を停止させる。この間に、判定手段３２は第二のセンサ２５から出力されるパルス信号のパルス数をカウントし、第１のワイパモータ５の停止後にパルス信号のカウント値をメモリ２２ＡにＤｒ側パルス数として記憶させる。

次に、第２の制御装置７で払拭制御手段３１がドライバ回路２３を駆動させて助手席側の原点位置ＯＰを確認する（ステップＳ１０４）。このとき、第２の制御装置７のＣＰＵ２１の判定手段３２は、第２のワイパモータ８を格納位置ＳＰに相当する停止位置から通常の払拭動作開始時と反対の方向に回転駆動させる。そして、第一のセンサ２６が第１のセンサマグネット５２の磁極に切り替わりを検出したら、第２のワイパモータ８を停止させる。この間に、判定手段３２は第二のセンサ２５から出力されるパルス信号のパルス数をカウントし、第２のワイパモータ８の停止後にパルス信号のカウント値をメモリ２２ＡにＡｓ側パルス数として記憶させる。なお、ステップＳ１０３，Ｓ１０４の原点位置ＯＰの確認処理は、同時に行うことが好ましい。

第１の制御装置４の判定手段３２は、通信線６介してＡｓ側パルス数のデータを取得し、両パルス数を比較する。Ｄｒ側パルス数がＡｓ側パルス数以上であれば（ステップＳ１０５でＹｅｓ）、運転席側のワイパアーム９が上にあり、ワイパアーム９，１０の入れ替わりが生じていないので、それぞれの払拭制御手段３１で通常の払拭作動を実施する（ステップＳ１０７）。すなわち、第１、第２の制御装置４，７がそれぞれのワイパモータ５，８を同期して回転させる。一対のワイパアーム９，１０がそれぞれのピボット軸９Ａ，１０Ａを中心に上反転位置と下反転位置の間で揺動し、ガラス面の汚れ等を払拭する。なお、第２の制御装置７がマスタに設定される場合には、Ｄｒ側、Ａｓ側のパルス数の比較は第２の制御装置７側で行われる。

これに対して、Ａｓ側パルス数の方が多い場合は（ステップＳ１０５でＮｏ）、判定手段３２は、助手席側のワイパアーム１０が上にあって、ワイパアーム９，１０が入れ替わっていると判定する。図４に示すように、入れ替わり状態では、運転席側の第一のセンサ２６から原点位置ＯＰまでの回転方向の距離Ｌ１に対して、助手席側の第一のセンサ２６から原点位置ＯＰまでの回転方向の距離Ｌ２の方が長くなっている。このため、運転席側で原点位置ＯＰを第一のセンサ２６の位置まで移動するのに必要な距離の方が助手席側より短い。つまり、この間に各第二のセンサ２５から出力される信号のパルス数は、移動距離が大きい助手席側の方が多くなる。したがって、パルス数を比較することで入れ替わり状態を検知できる。

入れ替わり状態と判定されたときは、入れ替わり解除手段３３が入れ替わり解除作動を実施する（ステップＳ１０６）。入れ替わり解除動作としては、例えば、運転席側のワイパアーム９を停止した状態で助手席側のワイパアーム１０を作動させ、これに遅れてワイパアーム９を作動させることがあげられる。そして、入れ替わり解除動作を実施した後、通常の払拭作動を実施する（ステップＳ１０７）。

この実施の形態では、原点位置ＯＰに移動してから払拭動作を開始するように構成したので、原点位置ＯＰまで移動するのに要する距離に差からワイパアーム９，１０の入れ替わりを検知することが可能になる。第二のセンサ２５だけでは、相対的な位置しか分からないので、モータ電源がＯＦＦになったときは、現在位置がわからなくなるが、この実施の形態では第一のセンサ２６で原点位置ＯＰを確認するようにしたので、ワイパアーム９，１０の位置を確実に検出できるようになる。
原点位置ＯＰは、払拭動作を行うときの移動方向と逆方向に設定したので、入れ替わり検知を行うときに、ワイパアーム９，１０の位置が入れ替わっていても互いに干渉することなく検知ができる。
原点位置ＯＰを検出する第一のセンサ２６と、モータ部５Ａ，８Ａの回転軸４１の回転を検出する第二のセンサ２５とを組み合わせることで、相対位置を検出するセンサを使用した場合でも、一対のワイパアーム９，１０の絶対的な位置を検出でき、入れ替わりによるワイパアーム９，１０の干渉を確実に防止できる。

なお、本発明は、前記の実施の形態に限定されずに広く応用することができる。
例えば、通常状態を運転席側のワイパアーム９が下で助手席側のワイパアーム１０が上にしたが、運転席側のワイパアーム９と上にしても良い。
ウォームホイール４５が原点位置ＯＰに達するまでに要する回転量を検出する手段として、タイマを使用しても良い。それぞれのワイパモータ５，８で原点位置ＯＰに達するまでの時間を計測し、両者を比較することで入れ替わりを検出できる。
ウォームホイール４５が原点位置ＯＰに達するまでに要する回転量として、入れ替わりのないときの回転量を予めメモリしておき、第二のセンサ２５の実測値とメモリされている回転量とを比較してワイパアーム９，１０の入れ替わりを検出しても良い。制御装置４，７間の通信が不要になる。
３つ以上のワイパアームや、ワイパモータの制御に適用することも可能である。
また、本発明の実施例においては、モータの出力軸４６からクランクアーム２８および駆動レバー２９を介してピボット軸９Ａ、１０Ａに接続されたワイパアーム９、１０を揺動駆動させているが、これに限らず例えばモータがの出力軸４６が直接ワイパアーム９，１０を揺動駆動させても構わない。

本発明の実施の形態に係るワイパ装置の概略構成を示す図である。 ワイパモータの構成を示す図である。 運転席側及び助手席側のそれぞれにおけるウォームホイールの回転位置を説明する図であって、正常時の配置を示す図である。 ワイパアームが入れ替わった状態におけるウォームホイールの回転位置を説明する図である。 ワイパ装置における払拭動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１ ワイパ装置
４ 第１の制御装置
５ 第１のワイパモータ
５Ａ，８Ａ モータ部
５Ｂ，８Ｂ 減速機構
７ 第２の制御装置
８ 第２のワイパモータ
９，１０ ワイパアーム
２１ ＣＰＵ
２５ 第二のセンサ
２６ 第一のセンサ
４４ ウォーム
４５ ウォームホイール
５１ 第２のセンサマグネット
５２ 第１のセンサマグネット

Claims (5)

1. ワイパアームを上反転位置と下反転位置の間で揺動させる減速機構付きのワイパモータを複数有し、それぞれの前記ワイパモータの制御装置が互いに通信可能に構成され、前記減速機構は、前記ワイパモータのモータ部の回転軸に連結されたウォームと、前記ウォームに噛み合わされ、前記ワイパアームを揺動させるリンクに連結されるウォームホイールとを有するワイパ装置において、
   前記ウォームホイールの回転位置を検出する第一のセンサを有し、前記複数のワイパアームを作動させるときに、それぞれの前記ウォームホイールの回転位置を停止位置から予め定められた原点位置まで移動させるように構成したことを特徴とするワイパ装置。
2. 前記停止位置は、前記下反転位置から前記上反転位置に向かう方向の反対側に設定されていることを特徴とする請求項１に記載のワイパ装置。
3. 前記原点位置は、停止位置から上反転位置に向かう方向の反対側に設定されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のワイパ装置。
4. 前記回転軸の回転を検出してパルス信号を出力する第二のセンサをそれぞれの前記ワイパモータに有し、前記ウォームホイールが原点位置に移動するまでの間に前記第二のセンサから出力されるパルス信号をカウントし、それぞれのパルス数の差から前記複数のワイパアームの位置の入れ替わりを検出するように構成したことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載のワイパ装置。
5. 前記制御装置は、前記複数のワイパアームの位置の入れ替わりを検出したら、上側にある前記ワイパアームを先に上反転位置まで移動開始させ、その後に下側にある前記ワイパアームを上反転位置まで移動開始させるように構成したことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載に記載のワイパ装置。

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