JP2016064698A - ワイパシステム - Google Patents

Abstract

【課題】簡素な構成でありながら、ワイパブレードの位置を的確に検出し得るワイパ装置の制御技術を提供し、もってシステムコストの低減を図ることにある。
【解決手段】電動モータ６ａ,６ｂは、回転軸３４の回転に伴って信号を出力する第１センサ部１４と、ウォームホイール３６の回転に伴って信号を出力する第２センサ部１５を有する。第２センサ部１５は、ウォームホイール３６に取り付けられた第２センサマグネット３２と、２個の第２磁気センサ４４,４５とを備える。第２磁気センサ４４,４５は対向する第２センサマグネット３２の極性によって異なる信号を出力する。ワイパ制御装置１０ａ,１０ｂは、第２磁気センサ４４,４５からの出力信号の組み合わせに基づいて、払拭面上においてワイパブレード２ａ,２ｂが存在するエリア（１）〜（４）を検出する。
【選択図】図３

Description

本発明は、自動車等に搭載される車両用ワイパ装置の制御技術に関し、特に、ワイパブレードが通常の停止位置以外の場所で停止した場合における再起動動作に適用して有効な制御技術に関する。

自動車等の車両には、雨天時等における運転者の視界を確保するため、ウインドシールド（フロントガラス）に付着した雨や、前車からの飛沫を拭き取るワイパ装置が設けられている。ワイパ装置は、ワイパ駆動装置によって揺動制御されるワイパアームを有しており、ワイパアームの先端には、ウインドシールドに当接するワイパブレードが装着されている。ワイパアームは、リンク機構によってモータの回転運動を往復運動に変えることにより揺動し、ワイパアームが往復運動することにより、ウインドシールド上にてワイパブレードが払拭動作を行う。

自動車等のワイパ装置では、従来より、ガラス面上におけるワイパアームの現在位置を検出し、この検出データに基づいて、ワイパブレードを上下反転位置間にて往復払拭動作させるシステムが知られている（例えば、特許文献１）。このようなワイパ装置では、ワイパアームの動作制御に際し、ワイパアームの角度位置に対応して、アームの目標速度が設定されている。ワイパ制御装置は、ワイパアームの現在位置を検出すると共に、検出したアーム現在位置と前記目標速度に基づいてワイパモータをフィードバック制御し、ワイパブレードは、フィードバック制御の下、上下反転位置間にて往復払拭動作を行う。

特開２００７−１２６１４９号公報 特開２００９−１１３５５５号公報

一方、ワイパ装置では、作動中にイグニッションスイッチがオフされると、ワイパアームが通常の停止位置ではない場所に停止してしまう場合がある。このような場合、運転者側（ＤＲ側）と助手席側（ＡＳ側）をそれぞれ別個のモータを用いて同期動作させるワイパ装置では、ブレード位置を認識できないままワイパ装置を再起動させて通常動作を始めると、ブレード同士が干渉してしまうおそれがある。特に、ＤＲ側とＡＳ側のブレードが入れ替わってしまっている場合、再起動直後にブレード同士が干渉し、システムが停止してしまうおそれがある。また、１モータ駆動型のタンデム式ワイパ装置においても、再起動時のブレード位置が把握できない場合、再起動後の動きが不安定になるおそれがある。

従って、ワイパ装置では、ワイパブレードの現在位置を知り、ブレードの入れ替わりの有無を認識することが、再起動後の干渉発生を防止するためには必要となる。このため、従来のワイパ装置では、モータの作動角度を検出するため、ＭＲセンサ等の絶対角度センサが使用されているが、かかるセンシング方式は、非常に高価な素子を使用する必要があり、システムコストが増大するという問題があった。

本発明の目的は、簡素な構成でありながら、ワイパブレードの位置を的確に検出し得るワイパ装置の制御技術を提供し、もってシステムコストの低減を図ることにある。

本発明のワイパシステムは、払拭面上にて往復払拭動作を行う２つのワイパブレードと、前記ワイパブレードを往復払拭動させるための電動モータと、前記電動モータの動作を制御する制御手段と、を有してなるワイパシステムであって、前記電動モータは、回転軸と、該回転軸に形成されたギヤ部と噛合する減速ギヤと、前記回転軸の回転に伴って信号を出力する第１センサ部と、前記減速ギヤの回転に伴って信号を出力する第２センサ部と、を備え、前記第１センサ部は、前記回転軸に取り付けられた第１センサマグネットと、該第１センサマグネットの回転に伴い所定の信号を出力する第１磁気センサと、を備え、前記第２センサ部は、前記減速ギヤに取り付けられた第２センサマグネットと、該第２センサマグネットの回転に伴い所定の信号を出力する第２磁気センサと、を備え、前記第１センサマグネットはリング状に形成され、周方向に沿って複数の磁極が配置されており、前記回転軸と共に回転し、前記第１磁気センサは、前記第１センサマグネットと対向して配置され、対向する前記第１センサマグネットの磁極の極性の変化に伴ってパルス信号を出力し、前記第２センサマグネットは円板状に形成され、周方向に沿って不等ピッチにて磁極が配置されており、前記減速ギヤと共に回転し、前記第２磁気センサは、前記第２センサマグネットと対向して２個配置され、対向する前記第２センサマグネットの磁極の極性によって異なる信号を出力し、前記制御手段は、前記第２磁気センサからの出力信号に基づいて、前記払拭面上において前記ワイパブレードが存在するエリアを検出することを特徴とする。

本発明にあっては、第２センサ部の第２センサマグネットに周方向に沿って不等ピッチにて磁極を配置し、第２センサマグネットと対向して配置した２個の第２磁気センサからの出力信号の組み合わせに基づいて、ワイパブレードが存在する払拭面上のエリアを検出する。これにより、高価なセンサ類を用いることなく、安価な構成によってワイパブレードの位置を把握できる。従って、簡素な構成でありながら、異常停止から通常制御への復帰を確実に行うことができ、システムコストの低減が図られる。

前記ワイパシステムにおいて、前記２つのワイパブレードは前記払拭面に対向して配置されると共に、前記ワイパブレードの払拭領域を４つのエリアに分割し、前記第２センサマグネットを、前記４つのエリアごとに前記第２磁気センサに対向する磁極の極性の組み合わせが異なるように着磁された２極構成とし、前記制御手段は、２つの前記第２センサマグネットからの出力信号の組み合わせに基づいて、前記ワイパブレードが前記４つのエリアのうち何れのエリアに存在するのかを検出するようにしても良い。

この場合、前記制御手段は、前記２つのワイパブレードについて、各々の前記ワイパブレードが存在すると検出された前記エリアに基づいて、前記ワイパブレードの前後関係を検出し、該ワイパブレードの入れ替わりの有無を判定しても良い。また、前記制御手段は、前記２つのワイパブレードが同じ前記エリア内に存在すると検出された場合は、前記ワイパブレードを上反転位置方向に作動させ、前記電動モータがロック状態となったとき、前記ワイパブレードの入れ替わりにより、前記ワイパブレード同士が当接したと判断し、通常制御時は後行側となる前記ワイパブレードを先行させて上反転位置方向に向かって作動させるようにしても良い。

さらに、前記制御手段は、前記ワイパブレードが存在する前記エリアに基づいて、前記ワイパブレードの入れ替わりが検出された場合は、通常制御時は後行側となる前記ワイパブレードを先行させて上反転位置方向に向かって作動させるようにしても良い。加えて、前記制御手段は、前記ワイパブレードが存在する前記エリアに基づいて、前記ワイパブレードの入れ替わりが検出された場合であっても、前記ワイパブレード同士が干渉しない前記エリア内に前記ワイパブレードが存在する場合は、通常制御時と同様の順序にて前記ワイパブレードを上反転位置方向に向かって作動させるようにしても良い。

一方、前記ワイパシステムにおいて、前記第２センサマグネットに、線対称に設けられた２つの磁極群を設け、前記磁極群を、磁極幅が徐々に狭まるように複数個の磁極が不等ピッチで交互に配列し、前記第２磁気センサを、前記第２センサマグネットの周方向に沿って１８０°離れた位置に対称に配置し、前記制御手段は、２つの前記第２センサマグネットにて検出される前記第２センサマグネットの磁極の切り替わり時間の差に基づいて、前記ワイパブレードが存在する位置を検出するようにしても良い。

この場合、前記制御手段は、前記第２センサマグネットの磁極が切り替わる間に前記第１磁気センサから出力されるパルス信号を用いて、前記磁極の切り替わり時間の差を検出するようにしても良い。また、前記制御手段は、前記第２センサマグネットの磁極の切り替わり時間の差に所定の角度算出係数を乗じることにより前記第２センサマグネットの回転角度を算出し、前記ワイパブレードの位置を検出するようにしても良い。

本発明のワイパシステムにあっては、モータ回転軸の回転に伴って信号を出力する第１センサ部と、減速ギヤの回転に伴って信号を出力する第２センサ部を設け、第２センサ部の第２センサマグネットに周方向に沿って不等ピッチにて磁極を配置し、第２センサマグネットと対向して配置した２個の第２磁気センサからの出力信号に基づいて、ワイパブレードが存在する払拭面上のエリアを検出するようにしたので、高価なセンサ類を用いることなく、安価な構成によってワイパブレードの位置を把握でき、システムコストの低減を図ことが可能となる。

本発明の一実施形態であるワイパシステムの全体構成を示す説明図である。 電動モータの構成を示す説明図である。 磁気センサからの出力（極性判定）とワイパブレードが存在するエリアとの関係を示す表である。 各ワイパブレードが存在するエリアの組み合わせを示す表である。 ワイパ制御装置の制御系の構成を示すブロック図である。 実施の形態１のワイパシステムにおける制御手順を示すフローチャートである。 （ａ）は、本発明の実施の形態２であるワイパシステムに使用されるセンサマグネットの構成を示す説明図、（ｂ）は（ａ）の状態からウォームホイールが９０°回転した状態を示す説明図である。 実施の形態２のワイパシステムにおける制御手順を示すフローチャートである。

（実施の形態１）
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は本発明の一実施形態であるワイパシステムの全体構成を示す説明図である。図１のワイパシステムは対向払拭型の装置構成となっており、運転席側（ＤＲ側）のワイパアーム１ａと、助手席側（ＡＳ側）のワイパアーム１ｂが対向するように配置されている。各ワイパアーム１ａ,１ｂには、ワイパブレード２ａ,２ｂ（以下、ブレード２ａ,２ｂと略記する)がそれぞれ取り付けられている。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（ピボット軸）４ａ,４ｂが設けられている。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。なお、符号における「ａ,ｂ」は、それぞれ運転席側と助手席側に関連する部材や部分等であることを示している。ワイパアーム１ａ,１ｂを揺動運動させるため、当該システムにはＰＷＭ duty制御される２つ電動モータ６ａ,６ｂ（以下、モータ６ａ,６ｂと略記する）が設けられている。モータ６ａ,６ｂは、モータ本体７と減速機構８とによって構成されている。

モータ６ａ,６ｂは、ワイパ制御装置（制御手段）１０ａ,１０ｂによって駆動制御され正逆回転する。モータ６ａを駆動制御するワイパ制御装置１０ａは、車両側のコントローラであるＥＣＵ１１と車載ＬＡＮ１２を介して接続されている。ＥＣＵ１１からワイパ制御装置１０ａに対しては、ワイパスイッチのＯＮ／ＯＦＦや、Ｌｏ,Ｈｉ,ＩＮＴ（間欠作動）などのスイッチ情報やエンジン起動情報などがＬＡＮ１２を介して入力される。ワイパ制御装置１０ａ,１０ｂ同士の間は通信線１３にて接続されている。

図１のワイパシステムでは、ブレード２ａ,２ｂの位置情報に基づいてモータ６ａ,６ｂがフィードバック制御（ＰＩ制御）される。ここでは、ブレード２ａ,２ｂの位置に対応して、両ブレードの目標速度が設定されており、予めマップ等の形でワイパ制御装置１０ａ,１０ｂ内に格納されている。ワイパ制御装置１０ａ,１０ｂは、ブレード２ａ,２ｂの現在位置を検出すると共に、ワイパ軸４ａ,４ｂの回転速度からブレード２ａ,２ｂの移動速度を検出する。そして、現在のブレード２ａ,２ｂの速度と、当該位置におけるブレード２ａ,２ｂの目標速度とを比較し、目標速度と現在速度との差に応じて、適宜、モータ６ａ,６ｂを制御する。

このようなフィードバック制御を行うため、モータ６ａ,６ｂには、第１センサマグネット３１を有する第１センサ部１４と、第２センサマグネット３２を有する第２センサ部１５が設けられている（以下、第１センサマグネット３１はマグネット３１、第２センサマグネット３２はセンサマグネット３２と略記する）。図２は、モータ６ａの構成を示す説明図である。なお、モータ６ｂも同様の構成となっている。図２に示すように、モータ６ａのモータ本体７には、ロータ３３が回転自在に配されている。ロータ３３の回転軸３４には、ウォーム３５が形成されている。ウォーム３５は、減速機構８に配されたウォームホイール(減速ギヤ)３６と噛合している。ウォームホイール３６は、ワイパアーム１ａに接続されたワイパ軸４ａに取り付けられている。

第１センサ部１４のセンサマグネット３１はリング状に形成されており、回転軸３４に取り付けられている。センサマグネット３１には、周方向に沿って、複数個の磁極（Ｎ,Ｓ極）が等分に形成されている。第１センサ部１４では、センサマグネット３１の外周近傍に、径方向に離間して２個の第１磁気センサ３７,３８（以下、磁気センサ３７,３８と略記する）が配置されている。磁気センサ３７,３８は、センサマグネット３１の周方向に沿って、９０°離れた位置に設けられている。磁気センサ３７,３８には、交番磁界検出用のホールＩＣが使用され、両センサからは９０°位相のずれたパルス信号が送信される（Ａ相・Ｂ相）。磁気センサ３７,３８から出力されるパルスのカウント数からは、ワイパアーム１ａ,１ｂの作動量（作動角度）が算出される。また、信号の出力順序からは、回転軸３４の回転方向が検出され、ワイパアーム１ａ,１ｂ（ブレード２ａ,２ｂ）の動作方向（往路か復路か）が把握される。

第２センサ部１５のセンサマグネット３２もまたリング状に形成されており、ウォームホイール３６に取り付けられている。センサマグネット３２には、周方向に沿って、２個の磁極３２Ｎと３２Ｓが形成されている。センサマグネット３２は不等ピッチに着磁されており、磁極３２Ｎが３００°、磁極３２Ｓが６０°に形成されている。第２センサ部１５では、センサマグネット３２の端面近傍に、軸方向に離間して、２個の第２磁気センサ３９,４０（以下、磁気センサ３９,４０と略記する）が配置されている。磁気センサ３９,４０は、センサマグネット３２の周方向に沿って３０°離れた位置に設けられている。磁気センサ３９,４０には、一方向磁界検出用のホールＩＣが使用され、例えば、Ｓ極が近接したとき所定の検出信号が出力される。ウォームホイール３６が回転すると、それと共にセンサマグネット３２も回転し、磁気センサ３９,４０に対向するセンサマグネット３２の磁極が変化する。磁気センサ３９,４０からはその極性（Ｎ極orＳ極）に応じた信号が出力される（Ｃ相・Ｄ相）。

当該ワイパシステムでは、磁気センサ３９,４０から出力されるＣ相・Ｄ相の信号の組み合わせにより、両モータ６ａ,６ｂのセンサマグネット３２の回転位置、すなわち、ブレード２ａ,２ｂが存在する位置（エリア）が検出される。図３は、磁気センサ３９,４０からの出力（極性判定）とブレード２ａ,２ｂが存在するエリアとの関係を示す表である。図３に示すように、磁気センサ３９,４０による極性判定の組み合わせには、（Ｎ,Ｓ）,（Ｓ,Ｓ）,（Ｓ,Ｎ）,（Ｎ,Ｎ）の４組が存在する。前述のように、ウォームホイール３６はワイパ軸４ａに取り付けられており、センサマグネット３２はワイパ軸４ａと共に回転する。すなわち、センサマグネット３２の回転角度は、ワイパアーム１ａ,１ｂ（ブレード２ａ,２ｂ）の動作角度に対応している。

そこで、ブレード２ａ,２ｂの動作角度に対応して４つのエリアを設け、各エリアごとに磁気センサ３９,４０によって検出される極性の組み合わせが変化するようセンサマグネット３２の磁極を設定する。図３はその対応関係を示したものである。図１に示すように、ここでは、ブレード２ａ,２ｂが存在するエリアとして次の４つの領域が設定されている。
（１）格納位置Ｓ〜下反転位置Ｌ
（２）下反転位置Ｌ〜中央位置Ｃ
（３）中央位置Ｃ〜上反転手前位置ＰＵ
（４）上反転手前位置ＰＵ〜上反転位置Ｕ
この場合、エリア（１）,（２）では、ブレード２ａ,２ｂの払拭範囲が重複しており、両者が干渉する可能性がある。これに対し、エリア（３）（４）では、ブレード２ａ,２ｂの払拭範囲は重複しておらず、両者は干渉しない。また、エリア（３）（４）の境界には、ブレード２ａ,２ｂの絶対位置を検出するため、リセットポジションＲが設けられている。

各エリア（１）〜（４）では、センサマグネット３２にて検出される極性の組み合わせが異なっている。図３に示すように、エリア（１）では（Ｎ,Ｓ）、同（２）では（Ｓ,Ｓ）、同（３）では（Ｓ,Ｎ）、同（４）では（Ｎ,Ｎ）が磁気センサ３９,４０にて検出される。従って、磁気センサ３９,４０の出力信号を見ることにより、ブレード２ａ,２ｂが現在どのエリアにいるのかを把握することができる。これにより、当該システムでは、システム再起動時などにおいても、ブレード２ａ,２ｂの存在位置を把握でき、ブレード２ａ,２ｂが通常の停止位置（格納位置，下反転位置，上反転位置）に止まっているか否かを推定することができる。

一方、ブレード２ａ,２ｂは、ワイパシステムが正常に作動している状態では、両者が同じエリアに存在するか、ＡＳ側がＤＲ側よりも下（格納位置側）に存在する。そこで、ブレード２ａ,２ｂのそれぞれがどのエリアに存在するかを検出し、ブレードの入れ替わりが生じていないかどうかを検知する。図４は、各ブレード２ａ,２ｂが存在するエリアの組み合わせを示す表であり、図４においてハッチングが施されている関係の場合、ＤＲ側とＡＳ側のブレード２ａ,２ｂが入れ替わっていることになる。

モータ６ａ,６ｂの制御情報は、通信線１３を介してワイパ制御装置１０ａ,１０ｂの間で交換され、双方のブレードの位置関係に基づいて、モータ６ａ,６ｂが同期制御される。すなわち、ワイパ制御装置１０ａ,１０ｂは、まず、自身の側のブレード位置に基づきモータ６ａ,６ｂを正逆転制御する。同時にワイパ制御装置１０ａ,１０ｂは、両ブレード２ａ,２ｂのブレード位置情報に基づいてモータ６ａ,６ｂを制御し、ブレード同士が干渉したり、角度差が拡大したりしないようにワイパシステムを制御する。これにより、ブレード２ａ,２ｂが、払拭範囲５内の下反転位置Ｌと上反転位置Ｕとの間を揺動運動し、フロントガラス３に付着した雨や雪などが払拭される。

図５は、本発明によるワイパ制御装置１０の制御系の構成を示すブロック図である。なお、ワイパ制御装置１０ａ,１０ｂは同一構成となっているため、図５及び以下の記載では、ワイパ制御装置１０ａについてのみ説明する。図５に示すように、ワイパ制御装置１０ａには、ＣＰＵ２１と、データ送受信部２２が設けられている。ワイパ制御装置１０ａは、ＬＡＮ１２を介してＥＣＵ１１と接続されている。ワイパ制御装置１０ａには、ＥＣＵ１１から、ワイパスイッチの設定状態（ＯＮ／ＯＦＦやＬｏ,Ｈｉ,ＩＮＴ等の動作モード設定）、エンジン起動信号等の各種車両情報が入力される。ワイパ制御装置１０ａ内にはさらに、制御プログラムや各種制御情報が格納されたＲＯＭ２３と、モータ回転数やブレード現在位置などの制御上のデータを格納しておくＲＡＭ２４が設けられている。

ＣＰＵ２１は中央演算処理装置であり、ここでは、ＥＣＵ１１と接続されたＣＰＵ２１がマスタ側となっており、図示しないワイパ制御装置１０ｂのＣＰＵがスレーブ側となっている。ワイパ制御装置１０ａのＣＰＵ２１は、データ送受信部２２と通信線１３を介してワイパ制御装置１０ｂのＣＰＵと接続されている。両ＣＰＵは、通信線１３を通じて位置情報や動作指示を互いにやり取りしている。マスタ側のＣＰＵ２１は、ワイパスイッチの状態に従って、ワイパ制御装置１０ｂから送られてきたブレード２ｂの位置情報や自ら（ブレード２ａ）の位置情報に基づいてモータ６ａの動作を制御する。スレーブ側のＣＰＵは、ワイパ制御装置１０ａからの指示に従って、ワイパ制御装置１０ａから送られてきたブレード２ａの位置情報や自ら（ブレード２ｂ）の位置情報に基づいてモータ６ｂの動作を制御する。

ＣＰＵ２１には、磁気センサ３７,３８や磁気センサ３９,４０からのセンサ信号に基づいて、ブレード２ａの現在位置を検出するブレード位置検出部２５が設けられている。また、ＣＰＵ２１には、ブレード位置検出部２５の結果に基づき、ブレード２ａが、通常の停止位置に停止しているか否かを判定するブレード停止位置判定部２６と、ブレード２ｂとの位置関係を検討し、ブレード２ａ,２ｂの入れ替わりを判断するブレード順判定部２７が設けられている。さらに、ＣＰＵ２１には、モータ６ａの駆動電流に基づき、モータロック発生の有無を判断するモータロック判定部２８と、モータ６ａに対し回転方向やDuty等を指示し、ブレード２ａを上下反転位置間で適宜動作させる駆動制御指示部２９が設けられている。

このような構成を備えた本発明によるワイパシステムでは、ワイパスイッチをオンした後、最初の上方向への動作の際に、ブレード２ａ,２ｂの停止位置やブレードの入れ替わりを判定し、以後の動作にてブレードの干渉が生じないようにシステムを制御する。図６は、最初の上方向動作における制御手順を示すフローチャートである。図６に示すように、ここではまず、モータロック判定部２８により、モータ６ａ,６ｂのロック判定が行われる（ステップＳ１）。ブレード２ａ,２ｂがエリア（１）,（２）に存在しており、そこでブレードの入れ替わりが生じていると、先に作動したＤＲ側ブレード２ａが、ＡＳ側ブレード２ｂに当たり、モータ６ａがロック状態となる。モータロック状態は、モータの駆動電流値によって判断され、電流値が所定値を超えた場合は、モータロック発生と判断する。

ステップＳ１にてモータロックが検出された場合、それは、ブレード２ａ,２ｂがエリア（１）,（２）に存在し、しかも、ブレードの入れ替わりが生じていることを意味する。そこで、その場合はステップＳ２に進み、駆動制御指示部２９により、ＡＳ側ブレード２ｂを先行作動させて上反転位置に退避させ、その後、ＤＲ側ブレード２ａを上反転位置に移動させ、ルーチンを抜ける。上反転位置に両ブレード２ａ,２ｂを退避させた後は、通常の制御を行い、通常動作に復帰させる。

ステップＳ１にてモータロックが検出されなかった場合はステップＳ３に進み、ブレードの入れ替わりが生じているかどうかを判断する。Ｓ３の判断は、ブレード順判定部２７により、ＤＲ側とＡＳ側にて、図４のハッチング部分のような関係が生じているかどうかを見ることによって行われる。例えば、ＤＲ側がエリア（１）のとき、ＡＳ側がエリア（３）と検出された場合、先行するはずのＤＲ側よりもＡＳ側が先に存在しており、「入れ替わり」と判断される。この場合、ブレード干渉によるモータロックが生じるエリア（（１）,（２））での入れ替わりは既にＳ１にて判定されており、ここでは、エリア（３）,（４）での入れ替わりや、ＤＲ側とＡＳ側の差が大きい場合（例えば、ＤＲ側：（１）；ＡＳ側：（３））の入れ替わりが判断される。なお、同エリア内でのブレードの入れ替わりは、エリア（３）,（４）の場合は、ブレードの干渉を生じないため特に判断しなくとも支障はなく、（１）,（２）の場合は、ロック検出によって判定される。

ステップＳ３にて、ブレードの入れ替わりが生じている、と判断された場合はステップＳ４に進み、Ｓ２と同様に、ＡＳ側ブレード２ｂを先行作動させて上反転位置に退避させ、その後、ＤＲ側ブレード２ａを上反転位置に移動させる。上反転位置に両ブレード２ａ,２ｂを退避させた後は、通常の制御を行い、通常動作に復帰させる。これに対し、ステップＳ３にて、ブレードの入れ替わりが生じていない、と判断された場合はステップＳ５に進み、ブレード停止位置判定部２６により停止位置の適否が判断される。

ブレード２ａ,２ｂがエリア（３）内で停止している場合、それは、ブレードが通常停止位置（格納位置，下反転位置，上反転位置）以外の場所で停止していることを意味する。そこで、ステップＳ５では、ブレード２ａ,２ｂがエリア（３）に存在しているか否か、すなわち、最初の上方向動作にて当初からブレード２ａ,２ｂがエリア（３）にいるかどうかが確認される。Ｓ５にて、ブレード２ａ,２ｂがエリア（３）にいる場合は、異常停止位置での停止と判断し、ステップＳ６に進む。この場合、Ｓ１→Ｓ３→Ｓ５と進み、ステップＳ６に進んでいるため、ブレードの入れ替わりは発生していない。従って、ここでは、通常動作と同様に、ＤＲ側ブレード２ａを先行作動させて上反転位置に退避させ、その後、ＡＳ側ブレード２ｂを上反転位置に移動させる。上反転位置に両ブレード２ａ,２ｂを退避させた後は、通常の制御を行い、通常動作に復帰させる。

このように、本発明によるワイパシステムでは、ワイパ軸４ａ,４ｂ上に、不等ピッチに着磁されたエリア検出用のセンサマグネット３２を配し、その極性を２つの磁気センサ３９,４０によって検出する。その際に検出される４つの磁極の組み合わせと対応して、ブレード払拭領域を４エリアに分けることにより、ブレード２ａ,２ｂの停止位置（エリア）を検出でき、ブレードが通常の停止位置に止まっているか否かを推定できる。その際、ブレード２ａ,２ｂが通常の停止位置に停止していない場合は、ＤＲ側、ＡＳ側の順に上反転方向にブレードを一旦退避させた後、復路動作から通常の制御に戻す。これにより、異常位置に停止した場合も、違和感のないスムーズな動作で通常動作への復帰が図られる。

また、エリア認識により、ブレードの順序が入れ替わっていると判断された場合は、ＡＳ側、ＤＲ側の順に上反転方向にブレードを退避させる。そして、復路動作から通常の制御に戻す。これにより、ブレード同士の干渉を回避しつつ、通常動作への復帰が図られる。なお、通常停止位置の範囲で入れ替わりが発生していた場合は、モータロック検出により、ロック状態が検出された後、ＡＳ側、ＤＲ側の順に上反転方向にブレードを退避させ、ブレード同士の干渉を回避しつつ、通常動作への復帰を図る。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２として、エリア検出用のセンサマグネットとして、不等ピッチの磁極を複数対称に配したものを使用した構成について説明する。図７（ａ）は、本発明の実施の形態２であるワイパシステムに使用されるセンサマグネット４１の構成を示す説明図である。なお、センサマグネット４１関連の構成以外は実施の形態１のワイパシステムと同様であり、実施の形態１と同様の部材、部分については同一の符号を付し、その説明は省略する。

図７（ａ）に示すように、センサマグネット４１もまたリング状に形成されており、ウォームホイール３６に取り付けられている。１８０°ずつ左右等分に設けられた磁極群４２,４３を備えている。磁極群４２,４３は、複数個の磁極（Ｎ極とＳ極）が不等ピッチで交互に配列されており、中心線ＣＬに対し左右対称（線対称）となっている。磁極群４２は、Ｎ極から始まり、磁極幅が徐々に狭まる形で１８０°分設けられている。一方、磁極群４３は、Ｓ極から始まり、磁極幅が徐々に狭まる形で磁極群４２とは反対側に１８０°分設けられている。磁極群４２,４３にはそれぞれ８個ずつ磁極が形成されている。

センサマグネット４１の端面近傍には、軸方向に離間して、２個の第２磁気センサ４４,４５（以下、磁気センサ４４,４５と略記する）が配置されている。磁気センサ４４,４５は、センサマグネット４１の周方向に沿って１８０°離れた位置に設けられており、中心線ＣＬに沿って、センサマグネット４１の中心Ｏに対し対称に配置されている。磁気センサ４４,４５には、交番磁界検出用のホールＩＣが使用され、対向する磁極の極性が切り替わると検出信号が出力される。ウォームホイール３６が回転すると、それと共にセンサマグネット４１も回転し、磁気センサ４４,４５に対向するセンサマグネット３２の磁極が変化する。磁気センサ４４,４５からは、極性が変化するごとに検出信号が出力される（Ｃ相・Ｄ相）。

この場合、図７（ａ）のような、対称不等ピッチのセンサマグネット４１と、対称配置の磁気センサ４４,４５の組み合わせでは、磁気センサ４４側と磁気センサ４５側でセンサマグネット４１の極性変化のタイミングに差異が生じる。例えば、センサマグネット４１が図７（ａ）の状態でウォームホイール３６が回転すると（ワイパアームが作動すると）、磁気センサ４４側（Ｃ相側）よりも磁気センサ４５側（Ｄ相側）の方が極性の変化が早い。すなわち、Ｃ相側が切り替わらないタイミングで、Ｄ相側が切り替わる。一方、図７（ａ）の状態からウォームホイール３６が９０°回転し、図７（ｂ）のような状態となると、その近傍では、Ｃ相側とＤ相側はほぼ同タイミングにて切り替わる。

このように、ウォームホイール３６の回転角度（すなわち、ワイパアーム１ａ,１ｂの動作角度）と、Ｃ相側とＤ相側の切り替わり時間の組み合わせとの間には相関関係があり、Ｃ,Ｄ相が切り替わる時間はワイパアーム位置によって変化する。一方、磁気センサ３７,３８からのＡ相,Ｂ相のパルスは、モータ（ロータ３３）の回転に伴って出力される。従って、Ｃ,Ｄ相が切り替わる間に出力されるＡ,Ｂ相のパルス数もまた、ワイパアーム位置によって変化する。そこで、実施の形態２のシステムでは、Ｃ,Ｄ相それぞれの切替りに際し出力されるＡ相（又はＢ相）のパルス数を用いて、ワイパアーム１ａ,１ｂの現在位置を検出する。

実施の形態２のシステムでは、図７（ｂ）に示すように、ウォームホイール３６が９０°回転した状態では、Ｃ相とＤ相の範囲（角度）が等しく、Ｃ,Ｄ相の切り替わりの間に出力されるＡ相パルス数も等しい。これに対し、ウォームホイール３６の回転角度が９０°より小さい場合はＣ＞Ｄ、９０°より大きい場合はＣ＜Ｄとなり、相変化の間に検出されるＡ相パルス数も同様の関係となる。すなわち、ウォームホイール３６の回転角度と、磁気センサ４４,４５からの出力信号の時間間隔との間には一定の相関関係が存在する。従って、Ｃ相切り替わりの際に出力されるＡ相パルス数をα、Ｄ相切り替わりの際に出力されるＡ相パルス数をβとし、αとβの差を見ることにより、ウォームホイール３６の回転角度を検出することが可能となる。

ここでは、下式のように、αとβの差に所定の角度算出係数γ（Ａ相のパルス幅（分解能）によって決まる定数）を乗じてセンサマグネット４１の動作角度を算出し、これを９０°から引くことにより、ブレード２ａ,２ｂの現在位置（途中停止の場合の初期角度Ｘ）を算出する。
Ｘ＝９０°―（α―β）×γ （式（１））
α：Ｃ相変化対応Ａ相パルス数
β：Ｄ相変化対応Ａ相パルス数
γ：角度算出係数
式（１）による算出値は、予めマップ化してＲＯＭ２３に格納しておいても良く、この場合、ＣＰＵ２１は、αとβの検出値からマップを参照して角度Ｘを決定する。

図８は、実施の形態２におけるエリア認識処理の手順を示すフローチャートである。図８に示すように、ここではまず、ステップＳ１１にてＣ相・Ｄ相の切り替わり状態を見る。Ｃ相・Ｄ相の何れか一方に切り替わりがなかった場合はルーチンを抜ける。これに対し、Ｃ相・Ｄ相共に切り替わりがあった場合には、ステップＳ１２に進み、Ｃ相の切り替わりの有無を見る。このとき、Ｃ相に切り替わりがあった場合は、ステップＳ１３に進み、Ｃ相切り替わりの間に出力されたＡ相（又はＢ相）のパルス数が検出される（α）。

一方、Ｃ相に切り替わりがなかった場合や、ステップＳ１３にてαを検出した後は、ステップＳ１４に進み、Ｄ相の切り替わりの有無を見る。このとき、Ｄ相に切り替わりがあった場合は、ステップＳ１５に進み、Ｃ相切り替わりの間に出力されたＡ相（又はＢ相）のパルス数が検出される（β）。この場合、ステップＳ１２以下の処理は、Ｃ相・Ｄ相共に切り替わりがあった状態で実行されるため、ステップＳ１４,Ｓ１５を経ることによりαとβが把握される。

αとβを取得した後、ステップＳ１６に進み、これらの値から式（１）に基づいて、ブレードの現在位置（角度Ｘ）を算出する。前述のように、ステップＳ１６の処理は、ＲＯＭ２３に格納された角度算出マップを参照して行われる。ウォームホイール３６の角度Ｘは、ワイパアーム１ａ,１ｂの動作角度と相関関係があり、これにより、ブレード２ａ,２ｂの移動量を算出でき、その現在位置を把握することが可能となる。

このように、実施の形態２のシステムでは、Ｎ極から始まり、１８０°の範囲でＮ極とＳ極の間隔が徐々に狭まる磁極を線対称に配置したリングマグネットを使用し、１８０°対称位置に配した磁気センサにてその磁束変化を検出する。そして、２つの磁気センサにて検出される極性の切り替わりタイミングに基づいて、ブレードの存在位置を検出する。従って、高価な角度センサ等を使用することなく、安価な素子や回路構成により、ワイパ再起動時におけるブレード初期位置の角度検出が可能となり、システムコストの低減が図られる。

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、前述の実施の形態では、２つの電動モータをフロントガラス３に対して左右対称に配置し、運転席側と助手席側のワイパアームを対向するよう払拭動作させる対向払拭型のワイパ装置に本発明を適用した例を示したが、運転席側と助手席側のワイパアームを略同一方向に払拭動作させるタンデム型のワイパ装置にも適用可能である。

また、前述の実施の形態では、モータ６ａ,６ｂの回転角度を検出する手段として、センサマグネットとホールＩＣの組み合わせを示したが、ロータリーエンコーダやＭＲセンサによって回転軸３４の回転角度を検出しても良い。さらに、ワイパ軸４ａ,４ｂの回転角度も、ロータリーエンコーダやＭＲセンサなどの回転角度センサを用いて検出しても良いが、前述のような不等ピッチ着磁のマグネットとホールＩＣの組み合わせの方が安価であり、故障も少ない。

一方、前述の実施の形態では、磁気センサ３７,３８を、センサマグネット３１の周方向に９０°離れた位置に設けたものを示したが、その角度は適宜変更可能である。また、前述の実施の形態では、磁極３２Ｎが３００°、磁極３２Ｓが６０°に不等ピッチに着磁されたセンサマグネット３２を示したが、その角度も適宜変更可能である。

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
６ａ,６ｂ 電動モータ
７ モータ本体
８ 減速機構
１０ａ,１０ｂ ワイパ制御装置（制御手段）
１１ ＥＣＵ
１２ 車載ＬＡＮ
１３ 通信線
１４ 第１センサ部
１５ 第２センサ部
２１ ＣＰＵ
２２ データ送受信部
２３ ＲＯＭ
２４ ＲＡＭ
２５ ブレード位置検出部
２６ ブレード停止位置判定部
２７ ブレード順判定部
２８ モータロック判定部
２９ 駆動制御指示部
３１ 第１センサマグネット
３２ 第２センサマグネット
３２Ｎ 磁極
３２Ｓ 磁極
３３ ロータ
３４ 回転軸
３５ ウォーム
３６ ウォームホイール
３７ 第１磁気センサ
３８ 第１磁気センサ
３９ 第２磁気センサ
４０ 第２磁気センサ
４１ センサマグネット
４２ 磁極群
４３ 磁極群
４４ 第２磁気センサ
４５ 第２磁気センサ
Ｓ 格納位置
Ｌ 下反転位置
Ｃ 中央位置
ＰＵ 上反転手前位置
Ｒ リセットポジション
Ｕ 上反転位置
ＣＬ センサマグネット中心線
Ｏ センサマグネット中心

Claims (9)

1. 払拭面上にて往復払拭動作を行う２つのワイパブレードと、
   前記ワイパブレードを往復払拭動させるための電動モータと、
   前記電動モータの動作を制御する制御手段と、を有してなるワイパシステムであって、
   前記電動モータは、回転軸と、該回転軸に形成されたギヤ部と噛合する減速ギヤと、前記回転軸の回転に伴って信号を出力する第１センサ部と、前記減速ギヤの回転に伴って信号を出力する第２センサ部と、を備え、
   前記第１センサ部は、前記回転軸に取り付けられた第１センサマグネットと、該第１センサマグネットの回転に伴い所定の信号を出力する第１磁気センサと、を備え、
   前記第２センサ部は、前記減速ギヤに取り付けられた第２センサマグネットと、該第２センサマグネットの回転に伴い所定の信号を出力する第２磁気センサと、を備え、
   前記第１センサマグネットはリング状に形成され、周方向に沿って複数の磁極が配置されており、前記回転軸と共に回転し、
   前記第１磁気センサは、前記第１センサマグネットと対向して配置され、対向する前記第１センサマグネットの磁極の極性の変化に伴ってパルス信号を出力し、
   前記第２センサマグネットは円板状に形成され、周方向に沿って不等ピッチにて磁極が配置されており、前記減速ギヤと共に回転し、
   前記第２磁気センサは、前記第２センサマグネットと対向して２個配置され、対向する前記第２センサマグネットの磁極の極性によって異なる信号を出力し、
   前記制御手段は、前記第２磁気センサからの出力信号に基づいて、前記払拭面上において前記ワイパブレードが存在するエリアを検出することを特徴とするワイパシステム。
2. 請求項１記載のワイパシステムにおいて、
   前記２つのワイパブレードは前記払拭面に対向して配置されると共に、前記ワイパブレードの払拭領域を４つのエリアに分割し、
   前記第２センサマグネットを、前記４つのエリアごとに前記第２磁気センサに対向する磁極の極性の組み合わせが異なるように着磁された２極構成とし、
   前記制御手段は、２つの前記第２センサマグネットからの出力信号の組み合わせに基づいて、前記ワイパブレードが前記４つのエリアのうち何れのエリアに存在するのかを検出することを特徴とするワイパシステム。
3. 請求項２記載のワイパシステムにおいて、
   前記制御手段は、前記２つのワイパブレードについて、各々の前記ワイパブレードが存在すると検出された前記エリアに基づいて、前記ワイパブレードの前後関係を検出し、該ワイパブレードの入れ替わりの有無を判定することを特徴とするワイパシステム。
4. 請求項３記載のワイパシステムにおいて、
   前記制御手段は、前記２つのワイパブレードが同じ前記エリア内に存在すると検出された場合は、前記ワイパブレードを上反転位置方向に作動させ、前記電動モータがロック状態となったとき、前記ワイパブレードの入れ替わりにより、前記ワイパブレード同士が当接したと判断し、通常制御時は後行側となる前記ワイパブレードを先行させて上反転位置方向に向かって作動させることを特徴とするワイパシステム。
5. 請求項３記載のワイパシステムにおいて、
   前記制御手段は、前記ワイパブレードが存在する前記エリアに基づいて、前記ワイパブレードの入れ替わりが検出された場合は、通常制御時は後行側となる前記ワイパブレードを先行させて上反転位置方向に向かって作動させることを特徴とするワイパシステム。
6. 請求項３記載のワイパシステムにおいて、
   前記制御手段は、前記ワイパブレードが存在する前記エリアに基づいて、前記ワイパブレードの入れ替わりが検出された場合であっても、前記ワイパブレード同士が干渉しない前記エリア内に前記ワイパブレードが存在する場合は、通常制御時と同様の順序にて前記ワイパブレードを上反転位置方向に向かって作動させることを特徴とするワイパシステム。
7. 請求項１記載のワイパシステムにおいて、
   前記第２センサマグネットは、線対称に設けられた２つの磁極群を有し、
   前記磁極群は、磁極幅が徐々に狭まるように複数個の磁極が不等ピッチで交互に配列されており、
   前記第２磁気センサは、前記第２センサマグネットの周方向に沿って１８０°離れた位置に対称に配置されており、
   前記制御手段は、２つの前記第２センサマグネットにて検出される前記第２センサマグネットの磁極の切り替わり時間の差に基づいて、前記ワイパブレードが存在する位置を検出することを特徴とするワイパシステム。
8. 請求項７記載のワイパシステムにおいて、
   前記制御手段は、前記第２センサマグネットの磁極が切り替わる間に前記第１磁気センサから出力されるパルス信号を用いて、前記磁極の切り替わり時間の差を検出することを特徴とするワイパシステム。
9. 請求項７又は８記載のワイパシステムにおいて、
   前記制御手段は、前記第２センサマグネットの磁極の切り替わり時間の差に所定の角度算出係数を乗じることにより前記第２センサマグネットの回転角度を算出し、前記ワイパブレードの位置を検出することを特徴とするワイパシステム。

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