JP2011512285A - ウィンドウワイパ装置のための電子的セルフストップ装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、車両用ウィンドウワイパ装置に関する。このウィンドウワイパ装置には、少なくとも１つのワイパと、ワイパ駆動部（１）と、このワイパ駆動部（１）を駆動制御する電子的な制御装置（２）と、ワイパの角度位置を検出する第１のセンサと、この第１のセンサによって検出された角度位置の信号を制御装置（２）に供給可能な第１の制御線路（７）とが設けられている。本発明によれば、ワイパの角度変化を検出するための第２のセンサが設けられ、第２のセンサによって検出された角度変化信号を制御装置（２）に供給可能な第２の制御線路（８）が設けられるように構成されている。本発明によるウィンドウワイパ装置には、少なくとも１つのワイパのために永続的なセルフストップ機能を備えているという利点が示されている。

Description

本発明は、車両用ウィンドウワイパ装置に関する。このウィンドウワイパ装置には、少なくとも１つのワイパと、ワイパ駆動部と、このワイパ駆動部を駆動制御する電子式制御装置と、ワイパの角度位置を検出する第１のセンサと、この第１のセンサによって検出される角度位置の信号を制御装置に供給可能な第１の制御線路とが設けられている。

ウィンドウワイパ装置は、車両工学のような種々の適用分野で大きな意味を持ち、例えば自動車、航空機、船舶または鉄道車両のリアウィンドウガラスまたはフロントウィンドウガラスを払拭するために用いられる。

従来技術からは、ウィンドウワイパ装置の種々の形態が公知である。こうしたウィンドウワイパ装置の多くは、１つまたは複数の駆動部を有する。たいていの場合、ワイパを直接またはロッドを介して駆動する電気的なワイパ駆動部が使用される。１つのウィンドウガラスのために、一般には１つから３つのワイパが使用される。これらのワイパにはゴムから成るワイパブレードが装着されており、このワイパは、ガラスの面上を円弧の軌道で運動するか、または稀に線形状にも運動する。ワイパの払拭領域では視界が開かれた状態に保たれる。

ドイツ特許出願公開公報ＤＥ１０２００５０５０７７４からは、電子的に実現されるセルフストップ装置が設けられているウィンドウワイパ装置が公知である。これによって、ワイパ駆動部の機械的なセルフストップ手段を放棄できる。ここで説明されているウィンドウワイパ装置には、セルフストップ装置に対する要求すなわちワイパの回転が視野に入り込んで運転者の視界が妨げられてしまうことに対抗したいという要求があるが、ここでは、ワイパの回転後視認特性の妨害がほとんど生じない程度にすぐにワイパを再び戻し回転させれば、この要求に対応可能であるということを着想の基礎としている。ここで説明されているウィンドウワイパ装置では、制御装置が、駆動部の静止状態の間、位置が変化しているか否か位置センサ信号を評価することによってワイパを監視する。位置監視に応答して、制御装置は、駆動部を駆動制御し、ワイパを目標位置に戻し回転する。

ここで説明されているウィンドウワイパ装置の実施形態によって可能となるのは、電子的セルフストップ機能が、電流供給に無論依存するものの、車両バッテリを可能な限り保護しつつ、イグニッション回路がスイッチオフされている場合、例えば車体洗浄時にも作用できることである。そのために制御装置は内部ウェイクアップ能力を備えた電子回路として構成されており、この電子回路は、自動車のイグニッション回路がスイッチオフされている間車両バッテリに接続され、基本的には電子的セルフストップ機能の働かないスタンバイ状態（休眠状態）にとどまる。この場合、制御装置はスタンバイ状態において周期的に自己ウェイクアップし、その都度の覚醒フェーズの間電子的セルフストップ機能が働く動作状態をとり、再びスタンバイ状態に移行する。このようにして、それ以前に生じていたか、または持続している覚醒フェーズの間に生じるワイパの位置変化に対して対抗措置がとられる。

当該の構造並びに従来技術から公知である他の構造には、スタンバイ状態において効果的な電子的セルフストップ機能が備わっていない。スタンバイ状態の間、誤用によってまたは別の外部作用（例えば車体洗浄の作用）によってワイパアームが停止位置から払拭フィールドに入り込んでしまう可能性がある。

発明の開示
従来技術に対して、本発明によるウィンドウワイパ装置は、少なくとも１つのワイパのために永続的なセルフストップ機能を備えているという利点を有する。

本発明によればこのことは、少なくとも１つのワイパと、ワイパ駆動部と、このワイパ駆動部を駆動制御する電子的な制御装置と、ワイパの角度位置を検出するための第１のセンサと、この第１のセンサによって検出された角度位置信号を制御装置に供給する第１の制御線路とが設けられた車両用ウィンドウワイパ装置において、ワイパの角度変化を検出するための第２のセンサが設けられており、第２のセンサによって検出された角度変化信号を制御装置に供給する第２の制御線路が設けられていることを特徴とする車両用ウィンドウワイパ装置によって実現される。

このように、本発明には第２のセンサが設けられており、このセンサは、角度変化信号を、すなわち有利には測定された角度変化量が所定の閾値を上方超過したことを検出し、第２の制御線路を介して制御装置に供給する。基本的には、当該の閾値を例えばセンサの機械的な製造公差として予め設定することができる。しかし本発明の有利な実施形態によれば、閾値を調整可能であり、当該の閾値が例えばワイパの回転角度の数パーセントの値となるように調整される。基本的には、角度変化をワイパの任意の位置で検出することができる。特に有利には、ワイパの目標位置有利にはワイパの停止位置からの角度変化が、例えば払拭角度の下方端部で、または下方端部の直前で検出されることである。

ウィンドウワイパ装置の有利な実施形態ではセンサ磁石が設けられ、このセンサ磁石は有利にはワイパ駆動部の被駆動側に配置され、第２のセンサは磁界に依存するスイッチング素子として構成される。磁界に依存するスイッチング素子は、センサ磁石の磁界を評価し、角度変化量が前述の閾値を超過すると角度変化信号を発生させる。

基本的には、第２のセンサを、例えばホールセンサ、誘導センサ、光学センサ、トランジスタおよび／または電界効果トランジスタのような任意のスイッチング素子として構成することができる。ただし、本発明の有利な実施形態によれば、磁界に依存するスイッチング素子はリードスイッチコンタクト部として構成されている。このリードスイッチコンタクト部は、角度変化量が前述の閾値を超過すると角度変化信号を発生させる。

本発明の有利な実施形態では、第１のセンサが磁界に依存する位置センサとして構成される。この磁界に依存する位置センサは、センサ磁石の磁界を評価することによってワイパの角度位置を求め、検出された角度位置信号を第１の制御線路を介して制御装置に供給する。磁界に依存する位置センサは例えばホールセンサとして構成されている。

またウィンドウワイパ装置の有利な実施形態では、イグニッション回路がスイッチオフされている間制御装置が車両バッテリと接続されている。このようにすれば、制御装置には永続的に、例えば機関が遮断されている車体洗浄時にもエネルギが供給され、制御装置はワイパ駆動部を介してワイパを駆動制御することができる。

さらに本発明は、ワイパの角度位置が検出される、少なくとも１つのワイパを備えた車両用ウィンドウワイパ装置の作動方法にも関しており、本発明によればさらにワイパの角度変化が検出される。有利にはワイパの角度変化は、ワイパの予め設定可能な１つまたは複数の目標位置または停止位置に対して検出される。ここで角度変化は予め設定可能な閾値を超過してはじめて検出される。

本発明の有利な実施形態では、ワイパの角度位置およびワイパの角度変化が電子的な制御装置に供給される。有利には、電子的な制御装置への供給は電気的なシグナリングによって第１ないし第２の制御線路を介して行われる。

特に有利には、制御装置がワイパの静止状態においてセルフストップを実行し、ワイパの目標位置からのワイパの角度位置の差がワイパ駆動部の駆動制御によって補償される。換言すると、例えばワイパの回転が視野に入り込んで運転者の視界が妨げられてしまう場合、ワイパは、ワイパ駆動部の駆動制御によって非正規位置から目標位置例えば停止位置へ回転されるのである。

基本的には、セルフストップを、永続的に、つまり、自動車のイグニッション回路がスイッチオンされている場合にもスイッチオフされている場合にも実行することができる。しかし、本発明の有利な実施例によれば、例えば自動車のイグニッション回路がスイッチオフされている場合には制御装置をスタンバイ状態に移行可能に構成されている。このスタンバイ状態では、ウィンドウワイパ装置の電気部品へのエネルギ供給は低減または遮断されるが、ワイパの角度変化は検出され、この測定された角度変化量が所定の閾値を超過すると、ワイパのセルフストップ装置が作動される。換言すると、スタンバイ状態の間、ワイパの角度変化を検出し測定された角度変化量が所定の閾値を超過すると、電子的な制御装置が覚醒フェーズに移行され、セルフストップが実行される。これによって、セルフストップ装置の電流消費量は、特に自動車のイグニッション回路がスイッチオフされている場合に低減される。

前述したウィンドウワイパ装置は、有利には車両工学例えば自動車工学において適用される。さらに別の適用分野には、航空機、船舶または鉄道車両が挙げられる。

以下では本発明を、図面を参照して有利な実施例に基づき詳細に説明する。

本発明の有利な実施例による、ウィンドウワイパ装置の主要な機能ブロックを用いたウィンドウワイパ装置の概略図 自動車のイグニッション回路がスイッチオフされている場合のウィンドウワイパ装置のセルフストップ機能を説明するフローチャート

図１には、本発明の有利な実施例によるウィンドウワイパ装置の概略図が示されている。ウィンドウワイパ装置は、ワイパを駆動する電気式ワイパ駆動部１を制御するために用いられており、制御装置２を備えている。このワイパ駆動部１には、別に図示していない伝動装置を設けることができる。被駆動軸３を介して、ワイパ駆動部１に対して相対回動不能にセンサ磁石４が設けられている。

ワイパの目標位置例えば停止位置には、磁界に依存する位置センサ５および磁界に依存するスイッチング素子６が設けられている。これらの磁界に依存する位置センサ５および磁界に依存するスイッチング素子６は、センサ磁石４によって形成される磁界を評価する。この実施例によれば、磁界に依存するスイッチング素子６はリードスイッチコンタクト部として構成されている。

磁界に依存する位置センサ５は、実際位置信号である角度位置信号をワイパの第１の制御線路７を介して制御装置２へ送信する。実際位置がワイパの目標位置から偏差すると、磁界に依存するスイッチング素子６は角度変化信号を第２の制御線路８を介して制御装置２へ送信する。制御装置２は、電流源９有利には車両のバッテリと、アース点１０とに接続されている。さらに制御装置２を、最大払拭角度に対する位置変化量１１の閾値を予め設定するように構成することができる。

ワイパは、ワイパ駆動部１に通電が行われると、下方の反転位置と上方の反転位置との間で旋回運動を行う。さらに、ワイパが静止状態において位置する停止位置を拡張することができる。この停止位置は、有利には下方の反転位置の下方または上方に拡張されている。

車両が走行すると、走行風がワイパに影響を及ぼし、ガラスの傾斜に基づいてワイパを上方に押す。これによって、トルクが被駆動軸３に作用する。このときにワイパ駆動部１が通電されていなければ、機械的なセルフストップ機能が働かず始点からの回転を阻止するトルクが作用しないためにワイパが上方に動いてしまう。ワイパがこれによって運転者の視界に入ってくるため、この作用は望ましくない。

セルフストップを実行するために必要な条件は、ワイパ駆動部１を電気的に駆動制御するために必要な条件とほとんど同じである。有利には、マイクロコントローラによって制御される電子回路は、信号入力側例えばＬＩＮバス（ローカル相互接続ネットワーク）からの位置センサ信号ないし状態センサ信号を検出し、出力段（例えばＨブリッジ回路）を駆動制御するために使用される。

効果的な電子的セルフストップ装置のために、ワイパ駆動部１ないし制御装置２に連続的に電圧が給電される。それに関して、内部ウェイクアップ能力を備えた制御装置２（スタンバイ状態のコントローラ）が、システムの静止状態つまりイグニッション回路がスイッチオフされているときの電流消費量を低減するために使用される。この場合それ自体公知の手法で、制御装置２の一部つまりウェイクアップ回路にはスタンバイ状態でも車両バッテリからの電圧が給電される一方で、角度位置信号の監視や制御のようなより多くのエネルギを必要とする部分はスタンバイ状態に移行されている。

図２には、自動車のイグニッション回路がスイッチオフされていることに関するフローチャートが示されている。このイグニッション回路のスイッチオフに基づき電子的な制御装置２がエネルギを節約するスタンバイ状態に移行されており、この状態では制御装置２の主要部分特にマイクロコントローラが遮断されているか、または制限された動作状態に移行されている。次のプログラムステップ１２によれば、制御装置２は、ウェイクアップ回路を用いて行われる周期的なウェイクアップによって覚醒フェーズの持続時間中完全な動作状態に移行される。例えば覚醒フェーズの時間間隔を約１ｓとすることができる。

次のプログラムステップ１３によれば、制御装置２は、例えば１０ｍｓ持続する覚醒フェーズにおいて位置変化つまり目標位置に対するワイパの払拭角度の変化が起きているか否か検査する。この検査ステップ１３の結果に依存して、電子的なセルフストップアルゴリズムのプログラムフローへの分岐が生じる。

位置変化つまり目標位置に対するワイパの角度位置の差が確認されると、ワイパはマイクロコントローラ内に設けられた位置調整機能によって目標位置へ戻るように位置決めされる。このステップ１４は実質的に電子的セルフストップ機能を示しており、閾値の導入によってつまり最小位置変化量の設定によって当該のステップ１４の構成を容易に変更可能である。位置変化量１１の閾値は、例えば最大払拭角度の３％である。目標位置へのワイパの戻し回転を行った後、制御装置２は次のプログラムステップ１５においてスタンバイ状態への復帰を準備する。続くプログラムステップ１６において、制御装置２は再びスタンバイ状態をとり、イグニッション回路をスイッチオンすることにより当該のプログラムフローが終了するまで、前述したフローチャートによるプログラムフローが周期的に繰り返される。その後イグニッション回路がスイッチオンされるステップ１９では、十分にエネルギを使用することができるため、図２のフローチャートからはずれて連続的なワイパの監視ないしセルフストップが行われる。

プログラムステップ１３において位置変化が確認されなければ、ステップ１４での戻し調整機能が行われず、通常の覚醒フェーズの終わりにプログラムステップ１５および１６によるスタンバイ状態への移行が行われる。

スタンバイ状態のステップ１６からは、ワイパの運動変化が生じたか否かを磁界に依存するスイッチング素子６を用いて連続的に検査するプログラムステップ１７へ移行する。運動変化が検出されない限りは、予め設定可能な周期時間の後にプログラムステップ１２に従う周期的なウェイクアップが行われる。

プログラムステップ１７において運動変化が検出されると、制御装置２はウェイクアップ回路を用いて行われるウェイクアップ１８によって覚醒フェーズの持続時間中に完全な動作状態へ移行する。プログラムステップ１８での覚醒フェーズの持続時間が、プログラムステップ１２での覚醒フェーズの持続時間から変化していてもよい。例えば、プログラムステップ１８での覚醒フェーズを、目標位置へのワイパの戻し回転に真に必要とされる時間の長さだけ行うことができる。

Claims (9)

1. 少なくとも１つのワイパと、
   ワイパ駆動部（１）と、
   前記ワイパ駆動部（１）を駆動制御する電子的な制御装置（２）と、
   前記ワイパの角度位置を検出するための第１のセンサと、
   前記第１のセンサによって検出された角度位置信号を前記制御装置（２）に供給する第１の制御線路（７）と
   が設けられた車両用ウィンドウワイパ装置において、
   前記ワイパの角度変化を検出するための第２のセンサが設けられており、
   前記第２のセンサによって検出された角度変化信号を前記制御装置（２）に供給する第２の制御線路（８）が設けられている
   ことを特徴とする車両用ウィンドウワイパ装置。
2. センサ磁石（４）が設けられており、該センサ磁石（４）は有利には前記ワイパ駆動部（１）の被駆動側に配置されており、前記第２のセンサは磁界に依存するスイッチング素子（６）として構成されている、請求項１記載の車両用ウィンドウワイパ装置。
3. 前記スイッチング素子（６）は、リードスイッチコンタクト部として構成されている、請求項２記載の車両用ウィンドウワイパ装置。
4. 前記第１のセンサは、磁界に依存する位置センサ（５）として構成されている、請求項１から３のいずれか１項記載の車両用ウィンドウワイパ装置。
5. 前記制御装置（２）は、イグニッション回路がスイッチオフされている場合に車両バッテリと接続される、請求項１から４のいずれか１項記載の車両用ウィンドウワイパ装置。
6. ワイパの角度位置が検出される、
   少なくとも１つのワイパを備えた車両用ウィンドウワイパ装置の作動方法において、
   さらに前記ワイパの角度変化が検出される
   ことを特徴とする車両用ウィンドウワイパ装置の作動方法。
7. 前記ワイパの角度位置および前記ワイパの角度変化が、電子的な制御装置（２）に供給される、請求項６記載の車両用ウィンドウワイパ装置の作動方法。
8. 前記制御装置（２）は、前記ワイパの静止状態においてセルフストップを実行し、前記ワイパの目標位置からの前記ワイパの角度位置の差がワイパ駆動部（１）の駆動制御によって補償される、請求項７記載の車両用ウィンドウワイパ装置の作動方法。
9. 前記制御装置（２）は、例えば自動車のイグニッション回路がスイッチオフされると、スタンバイ状態に移行され、
   該スタンバイ状態において前記ウィンドウワイパ装置の電気部品のエネルギ供給が低減または遮断され、
   前記スタンバイ状態において前記ワイパの角度変化が検出され、
   該測定された角度変化量が所定の閾値を超過すると、前記ワイパのセルフストップ装置が作動される、請求項８記載の車両用ウィンドウワイパ装置の作動方法。

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