JP2010514614A - ワイパ装置の駆動ユニットを駆動制御するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、ワイパ装置を駆動制御するための装置に関する。この装置は少なくとも１つのワイパアーム（４）を駆動させる駆動ユニット（２）と制御ユニット（６）を有する。制御ユニット（６）は、ワイパアーム（４）の払拭頻度を、払拭時に駆動ユニット（２）によって供給されるトルクに依存する負荷量に依存して調整するよう構成されている。

Description

本発明は、ワイパ装置、殊に自動車のガラスワイパ装置のための駆動ユニットを駆動制御するための装置に関する。さらに本発明はその種の駆動ユニットを駆動制御するための方法に関する。

例えば自動車のフロントガラス用のワイパ装置は１つまたは複数のワイパアームを有し、このワイパアームにはガラス表面における曇りなどの形で現われる水分または水滴をフロントガラスから除去するための複数のワイパブレードが設けられている。ワイパアームの運動に関しては、フロントガラスが曇っているか否か、またどのように曇っているかに応じて、ワイパブレードとフロントガラスの表面との間の摩擦に基づき異なるトルクが必要とされる。トルクはワイパアームの駆動に際し、ワイパ装置のための相応の駆動ユニットによって提供されなければならない。殊に、乾いたガラスにおいてワイパアームが駆動される場合には、ワイパブレードとフロントガラスの表面との間の摩擦は表面が湿っている場合に比べて著しく高いので、ドライバによって設定された速度でワイパアームを動かすためには高いトルクが必要とされる。

駆動ユニットによって提供されなければならない比較的高いトルクは、その駆動ユニットにおいて相応に高い電流消費量を惹起し、これによって駆動ユニットが加熱される。高い電流消費量に起因する過熱によって駆動ユニットが損傷することを回避するために、その種の駆動ユニットはサーモスイッチによって保護されていることが多い。サーモスイッチは、ワイパ装置の駆動ユニットを過熱またこの過熱によって惹起される損傷から保護するために、所定の閾値温度に達した際または閾値温度を越えた際に駆動ユニットを遮断する。駆動ユニットが閾値温度以下まで冷却された後に漸く、ワイパ機能を再び使用することができる。

サーモスイッチの代わりに、ワイパモータ、例えば反転モータにおいて、モータの瞬時温度またはモータの負荷を計算モデルに基づき求め、求められた温度または負荷が相応の閾値を上回る場合には相応の駆動ユニットを遮断することができる。しかしながらこれにより、駆動ユニットが相応に冷却されるまでの所定の期間にわたりドライバはワイパ機能を使用することができなくなる。状況によっては、雨天に際しその期間中はフロントガラスを通した十分な視界を保証することができず、これによってその種の遮断が走行中に行われる場合には、ドライバが危険に曝される可能性がある。

本発明の課題は、駆動ユニットを過熱から確実に保護し、且つワイパ装置のより良好な使用可能性を提供する、ワイパ装置のための駆動ユニットを駆動制御するための装置を提供することである。さらに本発明の課題は、ワイパ装置の駆動ユニットを駆動制御するための方法を提供することである。

これらの課題は、請求項１に記載されているワイパ装置のための駆動ユニットを駆動制御するための駆動制御装置、並びに従属請求項に記載されているワイパ装置のための駆動ユニットを駆動制御するためのワイパシステムおよび方法によって解決される。

従属請求項には本発明の有利な実施形態が記載されている。

１つの態様によれば、ワイパ装置を駆動制御するための装置が提供される。装置は、少なくとも１つのワイパアームを駆動制御するための駆動ユニットおよび制御ユニットを有する。制御ユニットは、ワイパアームの払拭頻度を、払拭時に駆動制御ユニットによって供給されるトルクに依存する負荷量に依存して調整するよう構成されている。

本発明による装置により、負荷量に基づき、ワイパ装置の駆動ユニットにおける温度上昇に関する前提条件が何時存在するかを識別することができる。例えば、駆動ユニットの駆動制御パラメータに基づいて求めることができる負荷量に依存して、払拭周期、払拭頻度または払拭速度が相応に適合され、駆動ユニットの過熱または温度超過に依存して実施される緊急遮断に起因する駆動ユニットの動作の中断が阻止される。駆動ユニットにける負荷の上昇は乾いたガラス表面とワイパ装置のワイパブレードとの間の高い摩擦に基づき頻繁に惹起されるので、払拭を遮断する代わりに払拭頻度を低減することによってドライバの視界が損なわれることはなくなる。負荷量に基づいた払拭頻度の適合は、駆動ユニットにおける過剰な温度上昇を前もって回避できるという利点を有する。

さらには、駆動ユニットを駆動制御し、調整量に応じて払拭頻度を調整するためのドライバユニットを設けることができる。

別の実施形態によれば、駆動ユニットによって供給されるトルクに依存して負荷量を提供するための負荷量検出器が設けられている。殊に、負荷量検出器は、負荷量を駆動ユニット内に存在するパラメータ、すなわち駆動電圧、駆動電流および回転数のうちの少なくとも１つに依存して決定するために設けられている。

有利には、制御ユニットは負荷量が負荷閾値を超過するとワイパアームの払拭頻度を第１の払拭頻度から低減された第２の払拭頻度に低減する。

さらに制御ユニットは、負荷量が負荷閾値を超過した後のワイパアームの払拭頻度を所定の期間の経過後または所定の払拭周期数に達した後に低減することができる。

制御ユニットはワイパアームの払拭頻度の第２の払拭頻度への低減を、払拭頻度を継続的に低減させることにより実施することができる。

さらに制御ユニットは、第２の負荷閾値を下回った後に、払拭頻度を第１の払拭頻度まで直接的に上昇させることができるか、所定量で連続的に上昇させることができる。

有利には、調整された払拭頻度に依存せずに払拭頻度を所定の払拭頻度に調整するために手動で操作可能なスイッチが設けられている。

別の態様によれば、ワイパ装置を駆動制御するための方法が提供される。ワイパアームの駆動時に、払拭のためにワイパアームによって供給されるトルクに依存して払拭頻度が調整される。

以下では、添付の図面を参照しながら本発明の有利な実施形態を詳細に説明する。

本発明の実施形態によるワイパシステムのブロック図を示す。 負荷トルクと調整された払拭頻度のグラフに基づく駆動装置の機能を説明するための時間ダイアグラムを示す。

図１は、本発明の実施形態によるワイパシステム１を示す。ワイパシステム１は、ドライバユニット３によって駆動制御される駆動ユニット２を備えたワイパ装置を含む。駆動ユニット２は回転式モータまたは反転ワイパモータを有し、直接的に、または適切な伝動装置（図示せず）を介してワイパアーム４と接続されている。ワイパアーム４にはワイパブレード５が取り付けられている。動作時に駆動ユニット２は、自動車のフロントガラス８の表面上の曇り、雨滴、汚れなどを除去するためにワイパブレード５がフロントガラス８の表面を拭うようにワイパアームを駆動させる。

ドライバユニット３は駆動ユニット２をパルス幅変調された信号により駆動制御し、ワイパ装置を所望の動作状態で駆動させる。このためにドライバユニット３には制御ユニット６を介して調整量が供給される。調整量は例えば１つまたは複数の電圧または電圧パルスであり、これらは所定の駆動トルクおよび／または所定の回転数を提供するために、ドライバユニット３から駆動ユニット２に供給される。択一的に、調整量は単に払拭頻度を表すだけでもよく、この払拭頻度からドライバユニット３は駆動ユニット２に関する相応の駆動制御量を求め、ワイパアーム４が所定の払拭頻度で駆動されるように駆動ユニット２を駆動制御する。

制御ユニット６は選択された動作状態に応じた調整量を、制御ユニット６において受信されたユーザ設定ＢＶまたは、例えばレインセンサからのその他の検出器設定ＤＶに基づき求める。ユーザ設定ＢＶはストークスイッチの位置に対応するものでよく、このストークスイッチの位置によって例えばワイパ装置の払拭頻度およびスイッチオン・オフが決定される。

調整量はワイパ装置の機能、すなわち払拭頻度を決定する。払拭頻度は一般的に、時間単位毎の払拭周期の数を表す。この払拭頻度を、一方では一払拭周期におけるワイパアームの速度、すなわち一払拭周期に必要とされる時間によって決定することができ、他方では払拭間隔によって決定することができる。払拭間隔は２階のワイパ運動の間の中断時間（払拭周期）を表し、その払拭間隔中にワイパアームは所定の位置、有利には下側の引き返し位置に留まっている。その種の払拭間隔を、駆動ユニット２における負荷低減のために、ガラス表面においてワイパブレード５が音を立てることなく、ワイパアーム４の速度をそれ以上低減できない場合に設けることができる。

ドライバユニット３は駆動ユニット２における負荷トルクを検出するために負荷検出器７を有し、この負荷検出器７は負荷量ＬＧを制御ユニット６に通知することができる。負荷量はワイパ装置のワイパアーム４に目下作用している負荷トルクに関する情報に相当する。負荷量を、駆動ユニット２内に存在する物理的なデータに基づき求めることができる。その種の物理的なデータは駆動ユニット２のモータの端子電圧、駆動電流ならびに駆動ユニット２のモータの目下の回転数を含んでいてもよい。一般的に負荷量は、フロントガラス８の表面におけるワイパアーム４の移動がどの程度「困難」または「容易」であるかを表す。

この負荷量ＬＧに基づき制御ユニット６において高い負荷の存在が識別されると、払拭頻度を第１の払拭頻度ＷＨ１から所定のより低い第２の払拭頻度ＷＨ２に低減するために調整量が適合される。このことは図２に示された時間ダイアグラムに基づき、払拭頻度の経過（払拭周期／分）が負荷量に依存していることが見て取れる。時点Ｔ１での高い負荷が存在するという識別は、例えば目下の負荷量を所定の第１の負荷閾値ＬＳ１と比較することによって実施することができる。目下の負荷量ＬＧが第１の負荷閾値ＬＳ１を上回る場合には高い負荷が存在し、このことは例えばフロントガラス８が乾燥している際に発生する可能性がある。払拭頻度の適合が行われるべきことを例えば、制御ユニット６に供給されるスイッチング信号によって示すことができる。負荷量の短時間の上昇によって払拭頻度が即座に低減されることを排除するために、負荷量が第１の負荷閾値を所定の期間にわたり上回ったときに初めてスイッチング信号を形成することができる。負荷量と第１の負荷閾値との差に関する積分素子を設けることもでき、この積分素子は積分値に達した際に初めてスイッチング信号を形成する。

制御ユニット６はスイッチング信号に依存して、ドライバユニット３に伝送された調整量を用いて、払拭頻度を第１の払拭頻度ＷＨ１から所定の、または求められた負荷量に依存する第２の払拭頻度ＷＨ２へと低減する。

払拭頻度を、直接的に第２の払拭頻度まで跳躍的に変化させて低減することができるか、所定の低減量で第２の払拭頻度まで連続的に低減することができるので、ワイパ装置において突然生じた状態変化によってドライバが妨害されるか、ドライバの気が逸らされることが回避される。

さらには、第１の負荷閾値ＬＳ１を上回った後に先ず、払拭頻度を第２の払拭頻度ＷＨ２に低減する前に、制御ユニット６において調整可能な複数回の払拭周期を本来の払拭頻度でもって、すなわち高い負荷が発生する前に所望された払拭頻度でもって、または所定の期間ＤＴにわたり継続することができる。このことは同様に、スイッチング信号を求めるための負荷量の上述の積分と同様に、負荷の短時間の上昇によって払拭頻度が即座に低減されないようにするために使用される。

払拭頻度を第２の払拭頻度ＷＨ２へと連続的に低減する場合には、低減量を制御ユニット６における適切なパラメータによって調整することができる。もちろん、第２の払拭頻度ＷＨ２への低減の経過のプロフィールを複数のパラメータに従い規定することもできる。

第２の時点Ｔ２において第１の負荷閾値を下回ると、または第１の負荷閾値ＷＨ１とは異なる第２の負荷閾値ＬＳ２を下回ると、拭き取りを本来の第１の払拭頻度ＷＨ１で継続することができる。直接的に第１の払拭頻度ＷＨ１まで払拭頻度を高めることができるか、パラメータによって決定可能な連続的な増分量で連続的に払拭頻度を高めることができる。しかしながら有利には、払拭頻度の増大の勾配は払拭頻度の低減の勾配よりも大きい。何故ならば、負荷トルクの低減は突然降り始める雨によって惹起される可能性があり、その結果、払拭頻度を可能な限り迅速に現在の雨の状況に適合させ、ドライバにとって十分な視界を保証させることが必要とされるからである。

払拭頻度を所定のスキーマに従い、先ず払拭間隔を短くし、払拭間隔が０まで低減された後に払拭速度を相応に速めることによって高めることができる。相応に、払拭速度が最小値にまで低減され、続いて払拭周期間に払拭間隔が設けられることによって払拭頻度を低減することができる。しかしながら、別のスキーマに従って、または払拭間隔と払拭速度を相互に依存させずに、払拭間隔を設け、払拭速度を調整することもできる。例えば、払拭頻度を第２の払拭頻度に低減するために、払拭速度を変更することなく払拭間隔のみを長くするか、反対に払拭間隔を変更することなく払拭速度のみを減速することができる。これは払拭頻度を第１の払拭頻度に高める場合にも同様に該当する。

ワイパ装置の払拭頻度に関する持続的な制御をドライバに与えるために、ストークレバー９のスイッチ位置の変更によって、高い負荷に起因する払拭頻度の低減を遮断し、それにより上述の機能をドライバによって何時でも制御することができる。このような制御を低減機能の永続的な遮断ならびに低減機能の時限的な遮断によって行うことができ、負荷が高いままの場合には、払拭頻度の低減がストークレバー９の操作後の所定の時間の経過後に上述の機能に従い実施される。

高い負荷が存在する場合に払拭頻度を低減する機能によって、駆動制御ユニット２の急速な加熱が予防されるにもかかわらず、例えば駆動ユニットへの負荷がさらに高いままである場合には、第２の払拭頻度ＷＨ２において駆動制御ユニット２の温度がクリティカルな温度を上回る可能性がある。しかしながらこのことは駆動ユニットにおける電圧および電流を監視することによって検出することができ、したがってワイパ装置の駆動ユニット２の緊急遮断機能を設けることができる。

第１の負荷閾値ＬＳ１および第２の負荷閾値ＬＳ２を同一の値または異なる値に調整することができる。有利には、第２の負荷閾値ＬＳ２は第１の負荷閾値ＬＳ１よりも低く、その結果スイッチングヒステリシスが形成され、通常動作モードと低減動作モードとの急速な切り替えが阻止される。

Claims (10)

1. 少なくとも１つのワイパアーム（４）を駆動させる駆動ユニット（２）と制御ユニット（６）とを備えたワイパ装置を駆動制御する装置において、
   前記制御ユニット（６）は、前記ワイパアーム（４）の払拭頻度を、払拭時に前記駆動ユニット（２）によって供給されるトルクに依存する負荷量に依存して調整するよう構成されていることを特徴とする、装置。
2. 前記駆動ユニット（２）を駆動制御し、調整量に応じて払拭頻度を調整するドライバユニット（３）が設けられている、請求項１記載の装置。
3. 前記駆動ユニット（２）によって供給される前記トルクに依存して前記負荷量を提供する負荷量検出器（７）が設けられている、請求項２記載の装置。
4. 前記負荷量検出器（７）は、前記負荷量を前記駆動ユニット（２）内に存在するパラメータである駆動電圧、駆動電流および回転数のうちの少なくとも１つに依存して決定する、請求項３記載の装置。
5. 前記制御ユニット（６）は前記負荷量が負荷閾値を超過すると前記ワイパアーム（４）の前記払拭頻度を第１の払拭頻度（ＷＨ１）から低減された第２の払拭頻度（ＷＨ２）に低減する、請求項１から４までのいずれか１項記載の装置。
6. 前記制御ユニット（６）は、前記負荷量が前記負荷閾値を超過した後の前記ワイパアーム（４）の前記払拭頻度を所定の期間（ＤＴ）の経過後または所定の払拭周期数に達した後に低減する、請求項５記載の装置。
7. 前記制御ユニット（６）は前記ワイパアーム（４）の前記払拭頻度の前記第２の払拭頻度（ＷＨ２）への低減を、払拭頻度の連続的な低下に応じて実施する、請求項５または６記載の装置。
8. 前記制御ユニット（６）は、第２の負荷閾値（ＬＳ２）を下回った後に、前記ワイパアーム（４）の払拭頻度を前記第１の払拭頻度（ＷＨ１）まで直接的に上昇させるか、所定量で連続的に上昇させる、請求項５から７までのいずれか１項記載の装置。
9. 調整された払拭頻度に依存せずに払拭頻度を所定の払拭頻度に調整する、手動で操作可能なスイッチ（９）が設けられている、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
10. ワイパ装置を駆動制御する方法において、
    ワイパアーム（４）の駆動時に、払拭のために前記ワイパアーム（４）によって供給されるトルクに依存して払拭頻度を調整することを特徴とする、方法。

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