JP2014237418A - ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】洗浄液を噴射する範囲を担保しつつ、噴射した洗浄液と下反転位置でのワイパブレードとの干渉を回避可能なワイパ装置を提供する。【解決手段】ワイパ制御回路２２は、ワイパ動作選択スイッチの操作時にワイパブレード２８、３０をフロントウィンドウ１２下方の第２下反転位置Ｐ２又は第３下反転位置Ｐ３で反転させ、ウオッシャスイッチの操作時にワイパブレード２８、３０を第２下反転位置Ｐ２よりもフロントウィンドウ１２の下方にある第１下反転位置Ｐ１で反転させるようにワイパモータ１８を制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイパ装置に関する。

車両には、フロントウィンドウに対して洗浄液を噴射すると共に、ワイパブレードを回動させてフロントウィンドウ表面の汚れを払拭するワイパ装置が設けられている。かかるワイパ装置は、回動しているワイパブレードがフロントウィンドウ下部の反転位置に達した時も洗浄液をフロントウィンドウに噴射するが、その際に噴射した洗浄液が反転位置にあるワイパブレードと干渉するという問題があった。

特許文献１には、洗浄液を噴射する範囲を狭めることにより、噴射した洗浄液と反転位置でのワイパブレードとの干渉を回避する車両用ウオッシャ装置が開示されている。

特開２００５−０５９６５１号公報

特許文献１に記載の技術によれば、噴射した洗浄液が下反転位置にあるワイパブレードとの干渉を回避することが可能となる。しかしながら、洗浄液を噴射する範囲が狭く、フロントウィンドウ表面に十分な量の洗浄液を噴射することが困難になるという問題点があった。

本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、洗浄液を噴射する範囲を担保しつつ、噴射した洗浄液と下反転位置でのワイパブレードとの干渉を回避可能なワイパ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために請求項１に記載のワイパ装置は、所定の回転角で正回転及び逆回転してワイパアームを介して連結されたワイパブレードを窓ガラス上で回動させるワイパモータと、ワイパスイッチと、ウオッシャスイッチと、前記ワイパスイッチ操作時に前記ワイパブレードを反転位置で反転させ、前記ウオッシャスイッチ操作時に前記ワイパブレードを前記反転位置よりも窓ガラスの下方にある洗浄反転位置で反転させるように前記ワイパモータを制御する制御手段と、を備えている。

本発明によれば、制御手段はワイパブレードが窓ガラス上の所定の位置で反転するようにワイパモータを制御する。所定の位置には、窓ガラスの下部に設けられた反転位置と、当該反転位置よりもさらに下方に設けられた洗浄反転位置とがある。ウオッシャスイッチの操作によりウオッシャモータを作動させて洗浄液を噴射する場合に制御手段は、洗浄反転位置でワイパブレードが反転するようにワイパモータを制御できる。

また請求項２に記載の発明のように、前記洗浄反転位置は、前記ノズルが噴射した前記洗浄液が前記窓ガラスに着水する領域よりも下方に位置している。これによって、ウオッシャモータを作動させて洗浄液を噴射する場合に、ワイパブレードが噴射される洗浄液と干渉することを防止できる。

また請求項３に記載の発明のように、前記制御手段は、前記ワイパブレードが前記洗浄反転位置に近づくにつれて減速するように前記ワイパモータを制御する。これによって、ウオッシャモータを作動させて洗浄液を噴射する場合にワイパブレードが洗浄反転位置を越える、いわゆるオーバーランを防止できる。

以上説明したように請求項１に記載の発明によれば、ウオッシャモータを作動させて洗浄液を噴射する場合に制御手段は、通常の反転位置よりも下に位置する洗浄反転位置でワイパブレードが反転するようにワイパモータを制御する。かかる制御により、洗浄液を噴射する範囲を担保しつつ、噴射した洗浄液と下反転位置でのワイパブレードとの干渉を回避できる、という効果がある。

請求項２に記載の発明によれば、洗浄反転位置は、ノズルが噴射した洗浄液が窓ガラスに着水する領域よりも下方に位置している。これによって、洗浄液を噴射する範囲を担保しつつ、噴射した洗浄液と下反転位置でのワイパブレードとの干渉を回避できる、という効果がある。

請求項３に記載の発明によれば、制御手段は、ワイパブレードが洗浄反転位置に近づくにつれて減速するようにワイパモータを制御する。これによって、洗浄液を噴射する範囲を担保し、噴射した洗浄液と下反転位置でのワイパブレードとの干渉を回避しつつ、ウオッシャモータを作動させて洗浄液を噴射する場合にワイパブレードが洗浄反転位置を越える、いわゆるオーバーランを防止できる。

本発明の実施の形態に係るワイパ装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置の車両搭載状態の概略側面図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置のタイミングチャートの一例を示す図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置のワイパ制御回路の処理の一例を示すフローチャートである。

図１は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の構成を示す概略図である。ワイパ装置１０は、例えば、乗用自動車等の車両に備えられたフロントウィンドウ１２を払拭するためのものであり、一対のワイパ１４、１６と、ワイパモータ１８と、リンク機構２０と、ワイパ制御回路２２とを備えている。

ワイパ１４、１６は、それぞれワイパアーム２４、２６とワイパブレード２８、３０とにより構成されている。ワイパアーム２４、２６の基端部は、後述するピボット軸４２、４４に各々固定されており、ワイパブレード２８、３０は、ワイパアーム２４、２６の先端部に各々固定されている。

ワイパ１４、１６は、ワイパアーム２４、２６の回動に伴ってワイパブレード２８、３０がフロントウィンドウ１２上を往復回動し、ワイパブレード２８、３０がフロントウィンドウ１２を払拭する。

ワイパモータ１８は、主にウォームギアで構成された減速機構５２を介して、正逆回転可能な出力軸３２を有し、リンク機構２０は、クランクアーム３４と、第１リンクロッド３６と、一対のピボットレバー３８、４０と、一対のピボット軸４２、４４と、第２リンクロッド４６とを備えている。

クランクアーム３４の一端側は、出力軸３２と固定されており、クランクアーム３４の他端側は、第１リンクロッド３６の一端側と回動可能に連結されている。また、第１リンクロッド３６の他端側は、ピボットレバー３８のピボット軸４２を有する端とは異なる端寄りのカ所に回動可能に連結されており、ピボットレバー３８のピボット軸４２を有する端とは異なる端及びピボットレバー４０におけるピボットレバー３８の当該端に対応する端には、第２リンクロッド４６の両端がそれぞれ回動可能に連結されている。

また、ピボット軸４２、４４は、車体に設けられたピボットホルダによって回動可能に支持されており、ピボットレバー３８、４０におけるピボット軸４２、４４を有する端は、ピボット軸４２、４４を介してワイパアーム２４、２６が各々固定されている。

本実施の形態に係るワイパ装置１０は、出力軸３２が回動範囲θで正逆回転されると、この出力軸３２の回転力がリンク機構２０を介してワイパアーム２４、２６に伝達される。その結果、ワイパアーム２４、２６が回動し、かかる回動に伴ってワイパブレード２８、３０がフロントウィンドウ１２上における第１下反転位置Ｐ１と上反転位置Ｐ４との間で往復回動をする。

本実施の形態に係るワイパ装置１０は、出力軸３２がθからθ１の角度を減じた回動範囲で正逆回転されると、ワイパブレード２８、３０がフロントウィンドウ１２上における第２下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ４との間で往復回動をする。また、本実施の形態に係るワイパ装置１０は、出力軸３２がθからθ１及びθ２の角度を減じた回動範囲θ３で正逆回転されると、ワイパブレード２８、３０がフロントウィンドウ１２上における第３下反転位置Ｐ３と上反転位置Ｐ４との間で往復回動をする。

ワイパモータ１８には、ワイパモータ１８の回転を制御するためのワイパ制御回路２２が接続されている。

本実施の形態に係るワイパ制御回路２２は、例えば、ワイパモータ１８を作動させるための電流をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御によって生成してワイパモータ１８に供給する駆動回路を有している。

ワイパモータ１８がブラシレスＤＣモータであれば、駆動回路は、スイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを使用したインバータ回路を含み、ワイパ制御回路２２内に設けられたマイクロコンピュータの制御によって、所定のデューティ比の電流を出力する。

本実施の形態に係るワイパモータ１８は、前述のように減速機構５２を有しているので、出力軸３２の回転速度及び回転角は、ワイパモータ本体の回転速度及び回転角と同一ではない。しかしながら、本実施の形態では、ワイパモータ本体と減速機構５２は一体不可分に構成されているので、以下、出力軸３２の回転速度及び回転角を、ワイパモータ１８の回転速度及び回転角とみなすものとする。

ワイパモータ１８の減速機構５２内にはセンサ６２が設けられている。センサ６２は出力軸３２に連動して回転するマグネットの磁界（磁力）を検出するための素子（例えばホールＩＣ）を含んで構成されている。センサ６２からのセンサ信号は、ワイパ制御回路２２に入力される。

また、本実施の形態に係るワイパ制御回路２２は、前述のセンサ信号に含まれているセンサ６２が検知した出力軸３２の回転角からワイパブレード２８、３０のフロントウィンドウ１２上における位置を算出可能である。

また、本実施の形態に係るワイパ装置１０は、ウオッシャタンク内の洗浄液をウオッシャタンクと所定の配管を介して連通されたウオッシャノズル５８、６０からフロントウィンドウ１２上に噴射させるウオッシャモータ５６を備えている。ウオッシャモータ５６は、ワイパモータ１８ほど厳密に回転速度を制御する必要はないので、小型化が可能なＤＣブラシ付モータでよい。ウオッシャモータ５６が作動すると、ウオッシャノズル５８、６０から洗浄液が噴射され、フロントウィンドウ１２上には噴射領域Ｑ１、Ｑ２が形成される。

ワイパスイッチ５０は、電源５４からワイパモータ１８及びウオッシャモータ５６に供給される電力をオン又はオフするための複数のスイッチを備えた装置である。

ワイパスイッチ５０は、以下のように、ワイパ動作選択スイッチとウオッシャスイッチとを備えている。ワイパ動作選択スイッチは、ワイパブレード２８、３０を、低速で回動させる低速作動モード選択位置、高速で回動させる高速作動モード選択位置、一定周期で間欠的に回動させる間欠作動モード選択位置、格納（停止）モード選択位置に切替可能である。ワイパスイッチ５０は、ワイパ動作選択スイッチの各モードの選択位置に応じた信号又はウオッシャスイッチがオンになった信号をワイパ制御回路２２に出力する。

ワイパ動作選択スイッチが低速作動モード選択位置又は間欠作動モード選択位置の場合、ワイパモータ１８の出力軸３２はθ２+θ３の回動範囲で往復回動し、ワイパブレード２８、３０は第２下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ４との間を往復回動する。また、ワイパ動作選択スイッチが高速作動モード選択位置の場合、ワイパモータ１８の出力軸３２はθ３の回動範囲で往復回動し、ワイパブレード２８、３０は第３下反転位置Ｐ３と上反転位置Ｐ４との間を往復回動する。

ワイパ動作選択スイッチが低速作動モード選択位置又は高速作動モード選択位置の場合に第２下反転位置Ｐ２又は第３下反転位置でワイパブレード２８、３０を反転させるのは、ワイパブレード２８、３０のオーバーランを防止するためである。回動するワイパブレード２８、３０には慣性がある上に風圧の影響もある。かかる慣性又は風圧によりワイパブレード２８、３０が所定の反転位置を越えて、フロントウィンドウの下部と干渉するおそれがあるので、本実施の形態では第２下反転位置Ｐ２又は第３下反転位置でワイパブレード２８、３０を反転させる。

ウオッシャスイッチはオンすることにより、ウオッシャモータ５６を作動させてフロントウィンドウ１２に洗浄液を噴射すると共に、ワイパブレード２８、３０が所定の回数にてフロントガラス上を往復回動するようにワイパモータ１８を作動させる。ウオッシャスイッチがオンになると、ワイパモータ１８の出力軸３２はθの回動範囲で往復回動し、ワイパブレード２８、３０は第１下反転位置Ｐ１と上反転位置Ｐ４との間を往復回動する。第１下反転位置Ｐ１は、ウオッシャスイッチがオンになった時にワイパブレード２８、３０が反転する洗浄反転位置である。洗浄液を噴射している時にワイパブレード２８、３０を第１下反転位置Ｐ１で反転することにより、ワイパブレード２８、３０が反転する時に噴射領域Ｑ１、Ｑ２と干渉することを防止できる。本実施の形態では、ウオッシャスイッチがオンになった場合には、ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１に近づくにつれて減速するようにワイパモータ１８の回転を制御することにより、ワイパブレード２８、３０のオーバーランを防止する。

ワイパ動作選択スイッチから各モードの選択位置に応じて出力された信号又はウオッシャスイッチがオンになった信号がワイパ制御回路２２に入力されると、ワイパ制御回路２２は、各々の信号に基づいて、ワイパモータ１８又はウオッシャモータ５６を制御する。

図２は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の車両搭載状態の概略側面図である。図２において、矢印ＦＲは車両前方側を示しており、矢印ＵＰは車両上方側を示している。

図２に示したように、本実施の形態に係るワイパ装置１０は、フロントウィンドウ１２の下縁側でかつフード６６の後端側に配置されている。一例として本実施の形態に係るワイパ装置１０は、エンジンルーム６８を隔てるカウルインナパネル７２とキャビン７０を隔てるカウル７４とに跨って固定され、ピボット軸４２は、ピボットホルダ６４によって回動可能に支持されている。また、ウオッシャノズル５８は、フード６６を支える隔壁に設けられ、洗浄液を噴射して、フロントウィンドウ１２上に噴射領域Ｑ１を形成する。

図２では第２下反転位置Ｐ２及び第３下反転位置Ｐ３は噴射領域Ｑ１と干渉するが、ウオッシャスイッチがオンになった場合にワイパブレード２８、３０が反転する第１下反転位置Ｐ１は噴射領域Ｑ１と干渉しない。

図３は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置１０のタイミングチャートの一例を示す図である。図３は、ワイパ動作選択スイッチがオフの状態、すなわちワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１で停止している状態でウオッシャスイッチがオンになった場合を示している。図３の上部にはワイパブレード２８、３０のフロントウィンドウ１２上での位置が記されている。

図３の下部には時間ｔ０〜ｔ８が示されているが、この時間は、例えばワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１から上反転位置Ｐ４に移動した場合、又はｔ１のようにワイパモータ１８が作動を開始した等の事象が変化した時点を示すものである。ｔ０〜ｔ８の各々の時間の間は等間隔ではないが、図３では、便宜上、略等間隔で描いている。

また、図３の「Ｎ１」は、本実施の形態において洗浄液が噴射される期間を表している。本実施の形態で、Ｎ１は、時間ｔ０でワイパブレード２８、３０が停止している状態から、時間ｔ１でワイパモータ１８が作動を開始し、時間ｔ２でワイパブレードが上反転位置Ｐ４で反転し、さらに時間ｔ３で第１下反転位置Ｐ１に戻るまでであるとする。

ワイパ制御回路２２は、時間ｔ０にウオッシャスイッチがオンになってから時間ｔ１でワイパモータ１８の作動を開始させる。ワイパモータ１８の作動をウオッシャモータ５６の作動よりも遅延させるのは、フロントウィンドウ１２上に洗浄席が適宜噴射された状態でワイパブレード２８、３０を往復回動させる必要があるからである。ワイパモータ１８の作動をウオッシャモータ５６の作動よりも遅延させるタイミングである時間ｔ０とｔ１の差分は、洗浄液の噴射が開始されてからフロントウィンドウ１２を十分に濡らす状態になるまでの時間である。ｔ０とｔ１の差分は洗浄液の単位時間での噴射量又はフロントウィンドウ１２の面積等の条件に左右されるので、過去の複数の事例に基づいたシミュレーション等によって推定し、さらには試験等を通じて実験的に決定することが好ましい。

ワイパ制御回路２２は、時間ｔ１でワイパモータ１８の作動を開始しワイパブレード２８、３０を回動させる。ワイパ制御回路２２は、ワイパモータ１８の減速機構５２内に設けられたセンサ６２によってフロントウィンドウ１２上でのワイパブレード２８、３０の位置を検出し、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ４で反転して第１下反転位置Ｐ１に戻ってきた時間ｔ３でウオッシャモータ５６の作動を停止して、洗浄液の噴射を停止する。

ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ４で反転して第１下反転位置Ｐ１に近づくにつれて、出力軸３２の回転速度が減速するようにワイパモータ１８の回転を制御する。かかる制御では、一例として、ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１に達した時にワイパブレード２８、３０が一時的に停止するようにしてもよい。

ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１に近づくにつれて、出力軸３２の回転速度が減速する態様は、車速に応じて変化させてもよい。例えば、車速が高いほど、ワイパブレード２８、３０をフロントウィンドウ１２の上部に移動させる風圧が高くなるのであれば、車速が高い場合には車速が低い場合に比して、ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１に近づくにつれての出力軸３２の減速を少なくする。なお、車速の情報は、車載のＥＣＵ（Electronic Control Unit）等から取得できる。

ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１に近づくにつれて、出力軸３２の回転速度を減速させるには、一例として、フロントウィンドウ１２上でのワイパブレード２８、３０の位置と出力軸３２の回転速度とを予め対応付けた回転速度マップを用いる。具体的には、センサ６２の検知結果に基づいて算出したワイパブレード２８、３０の位置を回転速度マップに照合し、当該位置に対応する回転速度マップの回転速度となるようにワイパモータ１８を制御する。

さらに、回転速度マップを車速に応じて予め複数用意すれば、ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１に近づくにつれて、出力軸３２の回転速度が減速する態様を車速に応じて変化させることが可能となる。

また、ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１から上反転位置Ｐ４に向かって回動する時の速度も上述の回転速度マップで規定することができる。例えば、第１下反転位置Ｐ１からワイパブレード２８、３０が回動を始めた時は、第２下反転位置Ｐ２又は第３下反転位置Ｐ３から回動を開始する時よりも出力軸３２の回転速度を遅くする又は速くする等の制御が可能となる。

ワイパ制御回路２２は、時間ｔ３でウオッシャモータ５６の作動を停止した後もワイパモータ１８の制御を続行する。図３に示したように、ワイパブレード２８、３０が、時間ｔ４で上反転位置Ｐ４に達し、時間ｔ５で第１下反転位置Ｐ１に戻り、時間ｔ６で上反転位置Ｐ４に達し、時間ｔ７で第１下反転位置Ｐ１に戻ってくるまでワイパモータ１８を作動させる。そして、時間ｔ７でワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１に戻ってきた時にワイパモータ１８を停止して、ウオッシャスイッチがオンになったことをトリガとする一連の処理を終了する。

以上、説明したように、図３では、ワイパ制御回路２２は、ワイパブレード２８、３０の位置を減速機構５２内に設けられたセンサ６２によって検出し、ウオッシャモータ５６を停止させるタイミング及びワイパモータ１８を停止させるタイミングを決定している。図３では、ワイパブレード２８、３０が最初に往復回動する間は洗浄液を噴射するようにウオッシャモータ５６を作動させ、洗浄液の噴射が停止した後も、ワイパブレード２８、３０を第１下反転位置Ｐ１と上反転位置Ｐ４とを２往復させている。

図３に示したように、ワイパブレード２８、３０を第１下反転位置Ｐ１で反転させることにより、洗浄液を噴射する範囲を担保しつつ、噴射した洗浄液と第１下反転位置Ｐ１でのワイパブレードとの干渉を回避できる。

図４は、本実施の形態に係るワイパ装置１０のワイパ制御回路２２の処理の一例を示すフローチャートである。図４では、ワイパスイッチ５０のウオッシャスイッチがオンになると、ステップ４００でウオッシャモータ５６が作動を開始する。

ステップ４０２では、図３で示したｔ１とｔ０の差分に相当する所定時間が経過したか否かが判定され、肯定判定の場合には、ステップ４０４でワイパモータ１８の作動を開始する。また、ステップ４０６では、ステップ４０４でのワイパモータ１８の作動の開始に応じてカウンタの数値ｎをＮにセットする。ｎ及びＮは正の自然数であり、ワイパブレード２８、３０が往復回動する回数を意味している。本実施の形態では一例として、Ｎ＝３とする。

ステップ４０８では、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ４にあるか否かが判定され、肯定判定の場合には、ステップ４１０でワイパモータ１８を逆転することにより、ワイパブレード２８、３０を反転する。

ステップ４１２では、ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１にあるか否かが判定され、肯定判定の場合にはステップ４１４でカウンタの数値ｎを１減じる。

ステップ４１６ではカウンタの数値ｎが所定の自然数であるＭと等しいか否かが判定される。自然数Ｍはウオッシャモータ５６が作動を停止する時のワイパブレード２８、３０の残りの往復回動の回数を意味している。本実施の形態では一例としてＭ＝２とする。

ステップ４１６で肯定判定の場合には、ステップ４１８でウオッシャモータ５６を停止する。ステップ４１６で否定判定の場合には、ステップ４１８を経由せずに手順をステップ４２０に移行する。

ステップ４２０では、カウンタの数値ｎが０になったか否かが判定され、肯定判定の場合には、ステップ４２２でワイパモータ１８を停止して処理を終了する。ステップ４２０で否定判定の場合には、ステップ４２４でワイパモータ１８を逆転することにより、ワイパブレード２８、３０を反転して、手順をステップ４０８に戻す。なお、ステップ４２４でワイパモータ１８を逆転させる際には、ワイパブレード２８、３０が第１下反転位置Ｐ１に近づくにつれてワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度を徐々に減速させる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ウオッシャスイッチがオンになった場合には、フロントウィンドウ１２において洗浄液が噴射される領域よりも下方に設けられた第１下反転位置Ｐ１でワイパブレード２８、３０を反転する制御をする。かかる制御により、洗浄液を噴射する範囲を担保しつつ、噴射した洗浄液と反転する位置でのワイパブレードとの干渉を回避できる。

１０ ワイパ装置
１２ フロントウィンドウ
１４、１６ ワイパ
１８ ワイパモータ
２０ リンク機構
２２ ワイパ制御回路
２４、２６ ワイパアーム
２８、３０ ワイパブレード
３２ 出力軸
５０ ワイパスイッチ
５４ 電源
５６ ウオッシャモータ
５８ ウオッシャノズル
６２ センサ
Ｐ１ 第１下反転位置
Ｐ２ 第２下反転位置
Ｐ３ 第３下反転位置
Ｐ４ 上反転位置
Ｑ１、Ｑ２ 噴射領域

Claims (3)

1. 所定の回転角で正回転及び逆回転してワイパアームを介して連結されたワイパブレードを窓ガラス上で回動させるワイパモータと、
   ワイパスイッチと、
   ウオッシャスイッチと、
   前記ワイパスイッチ操作時に前記ワイパブレードを反転位置で反転させ、前記ウオッシャスイッチ操作時に前記ワイパブレードを前記反転位置よりも窓ガラスの下方にある洗浄反転位置で反転させるように前記ワイパモータを制御する制御手段と、
   を備えるワイパ装置。
2. 前記洗浄反転位置は、前記ノズルが噴射した前記洗浄液が前記窓ガラスに着水する領域よりも下方に位置している請求項１に記載のワイパ装置。
3. 前記制御手段は、前記ワイパブレードが前記洗浄反転位置に近づくにつれて減速するように前記ワイパモータを制御する請求項１又は２に記載のワイパ装置。

Images