以下、図面を参照して本実施形態の一例を詳細に説明する。図1は、払拭範囲拡大ワイパ装置(以下、「ワイパ装置」と称する)2を含むワイパシステム100の一例を示した概略図である。図1に示したワイパシステム100は、例えば、乗用自動車等の車両に備えられた払拭面としてのウィンドシールドガラス1を払拭するためのものであり、一対のワイパアーム(後述する運転席側ワイパアーム17及び助手席側ワイパアーム35)と、第1モータ11と、第2モータ12と、制御回路52と、駆動回路56と、ウォッシャ装置70と、を含んで構成されている。
図1は、右ハンドル車の場合を示しているので、車両の右側(図1の左側)が運転席側、車両の左側(図1の右側)が助手席側である。車両が左ハンドル車の場合には、車両の左側(図1の右側)が運転席側、車両の右側(図1の左側)が助手席側になる。また、車両が左ハンドル車の場合には、ワイパ装置2の構成が左右反対になる。
第1モータ11は、出力軸が所定の回転角度の範囲で正回転及び逆回転することにより、運転席側ワイパアーム17及び助手席側ワイパアーム35の各々をウィンドシールドガラス1上で往復動作させるための駆動源である。本実施形態では、第1モータ11が正回転した場合に、運転席側ワイパアーム17は運転席側ワイパブレード18が下反転位置P2Dから上反転位置P1Dを払拭するように動作し、助手席側ワイパアーム35は助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pから上反転位置P1Pを払拭するように動作する。また、第1モータ11が逆回転した場合には、運転席側ワイパアーム17は運転席側ワイパブレード18が上反転位置P1Dから下反転位置P2Dを払拭するように動作し、助手席側ワイパアーム35は助手席側ワイパブレード36が上反転位置P1Pから下反転位置P2Pを払拭するように動作する。
ウィンドシールドガラス1の外縁部は、可視光及び紫外線を遮るため、セラミックス系の黒色顔料が塗布された遮光部1Aとなっている。黒色顔料は、ウィンドシールドガラス1の車室内側の外縁部に塗布された後、所定温度で加熱されることにより溶融し、ウィンドシールドガラス1の車室側表面に定着される。ウィンドシールドガラス1は、外縁部に塗布された接着剤により車体に固定されるが、図1に示したように、紫外線を透過させない遮光部1Aを外縁部に設けることにより、紫外線による当該接着剤の劣化を抑制する。
後述する第2モータ12が動作しない場合には、第1モータ11の出力軸(後述する第1出力軸11A)が0°から所定の回転角度(以下、「第1所定回転角度」と称する)までの回転角度で正回転及び逆回転することにより、運転席側ワイパブレード18は払拭範囲H1を、助手席側ワイパブレード36は払拭範囲Z1を、各々払拭する。
第2モータ12は、当該第2モータ12の出力軸(後述する第2出力軸12A)が0°から所定の回転角度(以下、「第2所定回転角度」と称する)までの回転角度で正回転及び逆回転することにより、助手席側ワイパアーム35を見かけ上伸長させる駆動源である。前述の第1モータ11が動作中に第2モータ12が動作することにより、助手席側ワイパアーム35は助手席側上方に見かけ上伸長され、助手席側ワイパブレード36は払拭範囲Z2を払拭する。また、第2所定回転角度の大きさを変更することにより、助手席側ワイパアーム35が伸長する範囲を変更することが可能となる。例えば、第2所定回転角度を大きくすれば、助手席側ワイパアーム35が伸長する範囲は大きくなり、第2所定回転角度を小さくすれば、助手席側ワイパアーム35が伸長する範囲は小さくなる。
第1モータ11及び第2モータ12は、各々の出力軸の回転方向を正回転及び逆回転に制御可能であると共に、各々の出力軸の回転速度も制御可能なモータであり、一例としてブラシ付きDCモータ及びブラシレスDCモータのいずれかである。
第1モータ11及び第2モータ12には、各々の回転を制御するための制御回路52が接続されている。本実施の形態に係る制御回路52は、例えば、第1モータ11及び第2モータ12の各々の出力軸末端付近に設けられた絶対角センサ(図示せず)が検知した第1モータ11及び第2モータ12の各々の出力軸の回転方向、回転位置、回転速度及び回転角度に基づいて、第1モータ11及び第2モータ12の各々に印加する電圧のデューティ比を算出する。
本実施形態では、第1モータ11及び第2モータ12の各々に印加する電圧を、電源である車載バッテリの電圧(略12V)をスイッチング素子によってオンオフしてパルス状の波形に変調するパルス幅変調(PWM)によって生成する。本実施の形態でデューティ比は、PWMによって生成される電圧の波形の1周期間に対する前述のスイッチング素子がオンになったことで生じる1のパルスの時間の割合である。また、PWMによって生成される電圧の波形の1周期は、前述の1のパルスの時間と前述のスイッチング素子がオフになりパルスが生じない時間との和である。駆動回路56は、制御回路52によって算出されたデューティ比に従って駆動回路56内のスイッチング素子をオンオフさせて第1モータ11及び第2モータ12の各々に印加する電圧を生成し、生成した電圧を第1モータ11及び第2モータ12の各々の巻線の端子に印加する。
本実施の形態に係る第1モータ11及び第2モータ12の各々は、ウォームギアで構成された減速機構を有しているので、各々の出力軸の回転方向、回転速度及び回転角度は、第1モータ11本体及び第2モータ12本体の各々の回転速度及び回転角度と同一ではない。しかしながら、本実施の形態では、各モータと各減速機構とは、一体不可分に構成されているので、以下、第1モータ11及び第2モータ12の各々の出力軸の回転速度及び回転角度を、第1モータ11及び第2モータ12の各々の回転方向、回転速度及び回転角度とみなすものとする。
絶対角センサは、例えば第1モータ11及び第2モータ12の各々の減速機構内に設けられ、各々の出力軸に連動して回転する励磁コイル又はマグネットの磁界(磁力)を電流に変換して検出するセンサであり、一例として、MRセンサ等の磁気センサである。
制御回路52は、第1モータの出力軸末端付近に設けられた絶対角センサが検出した第1モータ11の出力軸の回転角度から運転席側ワイパブレード18のウィンドシールドガラス1上での位置を算出可能なマイクロコンピュータ58を備えている。マイクロコンピュータ58は、算出した位置に応じて第1モータ11の出力軸の回転速度が変化するように駆動回路56を制御する。
また、マイクロコンピュータ58は、第1モータの出力軸末端付近に設けられた絶対角センサが検出した第1モータ11の出力軸の回転角度から助手席側ワイパブレード36のウィンドシールドガラス1上での位置を算出し、算出した位置に応じて第2モータ12の出力軸の回転速度が変化するように駆動回路56を制御する。また、マイクロコンピュータ58は、第2モータ12の出力軸末端付近に設けられた絶対角センサが検出した第2モータ12の出力軸の回転角度から助手席側ワイパアーム35の伸長の程度を算出する。
制御回路52には、駆動回路56の制御に用いるデータ及びプログラムを記憶した記憶装置であるメモリ60が設けられている。メモリ60は、運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36のウィンドシールドガラス1上の位置を示す第1モータ11の出力軸の回転角度に応じて第1モータ11及び第2モータ12の各々の出力軸の回転速度等(回転角度を含む)を算出するためのデータ及びプログラムを記憶している。
また、マイクロコンピュータ58には、車両のエンジン等の制御を統括する車両ECU(Electronic Control Unit)90が接続されている。また、車両ECU90には、ワイパスイッチ50、ウォッシャスイッチ62、及びレインセンサ76が接続されている。
ワイパスイッチ50は、車両のバッテリから第1モータ11に供給される電力をオン又はオフするスイッチである。ワイパスイッチ50は、運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36を、低速で動作させる低速作動モード選択位置、中速で動作させる中速作動モード選択位置、高速で動作させる高速作動モード選択位置、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード選択位置、レインセンサ76が雨滴を検知した場合に動作させるAUTO(オート)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。また、各モードの選択位置に応じた信号を、車両ECU90を介してマイクロコンピュータ58に出力する。なお、本実施形態では、運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36の動作させる速度は、予め定めた速度の中から選択可能な例として説明するが、無段階で速度変更可能としてもよい。
ワイパスイッチ50から各モードの選択位置に応じて出力された信号が車両ECU90を介してマイクロコンピュータ58に入力されると、マイクロコンピュータ58がワイパスイッチ50からの出力信号に対応する制御をメモリ60に記憶されたデータ及びプログラムを用いて行う。
本実施の形態では、ワイパスイッチ50には、助手席側ワイパブレード36の払拭範囲を払拭範囲Z2に変更する拡大モードスイッチが別途設けられていてもよい。拡大モードスイッチがオンになると、所定の信号が車両ECU90を介してマイクロコンピュータ58に入力される。マイクロコンピュータ58は、所定の信号が入力されると、例えば、助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pから上反転位置P1Pに動作する場合に、払拭範囲Z2を払拭するように第2モータ12を制御する。
ウォッシャスイッチ62は、車両のバッテリからウォッシャモータ64、第1モータ11及び第2モータ12に供給される電力をオン又はオフするスイッチである。ウォッシャスイッチ62は、例えば、前述のワイパスイッチ50を備えたレバー等の操作手段に一体に設けられ、当該レバー等を乗員が手元に引く等の操作によりオンになる。マイクロコンピュータ58は、ウォッシャスイッチ62がオンになると、ウォッシャモータ64及び第1モータ11を作動させる。マイクロコンピュータ58は、助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pから上反転位置P1Pまで払拭する場合には、払拭範囲Z2を払拭するように、助手席側ワイパブレード36が上反転位置P1Pから下反転位置P2Pまで払拭する場合には、払拭範囲Z1を払拭するように第2モータ12を各々制御する。かかる制御により、ウィンドシールドガラス1の助手席側を広く払拭することが可能となる。
ウォッシャスイッチ62がオンになっている間は、ウォッシャ装置70が備えるウォッシャモータ64の回転でウォッシャポンプ66が駆動される。ウォッシャポンプ66はウォッシャ液タンク68内のウォッシャ液を運転席側ホース72A又は助手席側ホース72Bに圧送する。運転席側ホース72Aは、ウィンドシールドガラス1の運転席側の下方に設けられた運転席側ノズル74Aに接続されている。また、助手席側ホース72Bは、ウィンドシールドガラス1の助手席側の下方に設けられた助手席側ノズル74Bに接続されている。圧送されたウォッシャ液は、運転席側ノズル74A及び助手席側ノズル74Bからウィンドシールドガラス1上に噴射される。ウィンドシールドガラス1上に付着したウォッシャ液は、動作している運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36によってウィンドシールドガラス1上の汚れと一緒に払拭される。
マイクロコンピュータ58は、ウォッシャスイッチ62がオンになっている間のみ動作するようにウォッシャモータ64を制御する。また、マイクロコンピュータ58は、ウォッシャスイッチ62がオフになっても運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2D、P2Pに達するまで動作を継続するように第1モータ11を制御する。さらにマイクロコンピュータ58は、運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36が上反転位置P1D、P1Pに向かって払拭している際にウォッシャスイッチ62がオフになった場合には、運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36が、第1モータ11の回転により上反転位置P1D、P1Pに達するまで、払拭範囲Z2を払拭するように第2モータ12を制御する。
レインセンサ76は、例えば、ウィンドシールドガラス1の車室内側に設けられる光学センサの一種であり、ウィンドシールドガラス1表面の水滴を検知する。レインセンサ76は、一例として、赤外線の発光素子であるLED、受光素子であるフォトダイオード、赤外線の光路を形成するレンズ及び制御回路を含んでいる。LEDから放射された赤外線はウィンドシールドガラス1で全反射するが、ウィンドシールドガラス1の表面に水滴が存在すると赤外線の一部が水滴を透過して外部に放出されるため、ウィンドシールドガラス1での反射量が減少する。その結果、受光素子であるフォトダイオードに入る光量が減少する。かかる光量の減少に基づいて、ウィンドシールドガラス1表面の水滴を検知する。
以下、図2〜8を用いて、本実施の形態に係るワイパ装置2の構成を説明する。図2、図4〜8に示したように、本実施の形態に係るワイパ装置2は、板状の中央フレーム3と、中央フレーム3に一端部が固定され、中央フレーム3から車両幅方向両側に延設された一対のパイプフレーム4、5とを備える。パイプフレーム4の他端部には、運転席側ワイパアーム17の運転席側ピボット軸15等を備えた第1ホルダ部材6が形成されている。また、パイプフレーム5の他端部には、助手席側ワイパアーム35の第2助手席側ピボット軸22等が設けられた第2ホルダ部材7が形成されている。ワイパ装置2は、中央フレーム3に設けられた支持部3Aで車両に支持されると共に、第1ホルダ部材6の固定部6A及び第2ホルダ部材7の固定部7Aの各々がボルト等により車両に締結されることにより、車両に固定される。
ワイパ装置2は、中央フレーム3の裏面(車室側に対向する面)に、ワイパ装置2を駆動させるための第1モータ11と第2モータ12とを備えている。第1モータ11の第1出力軸11Aは、中央フレーム3を貫通して中央フレーム3の表面(車両の外部側の面)に突出し、第1出力軸11Aの先端部には第1駆動クランクアーム13の一端が固定されている。第2モータ12の第2出力軸12Aは、中央フレーム3を貫通して中央フレーム3の表面に突出し、第2出力軸12Aの先端部には第2駆動クランクアーム14の一端が固定されている。
第1ホルダ部材6には、運転席側ピボット軸15が回転可能に支持され、運転席側ピボット軸15の基端部(図2の奥側)には運転席側揺動レバー16の一端が固定され、運転席側ピボット軸15の先端部(図2の手前側)には運転席側ワイパアーム17のアームヘッドが固定されている。図1に示したように、運転席側ワイパアーム17の先端部には、ウィンドシールドガラス1の運転席側を払拭するための運転席側ワイパブレード18が連結されている。
第1駆動クランクアーム13の他端と運転席側揺動レバー16の他端とは、第1連結ロッド19を介して連結されている。第1モータ11が駆動されると、第1駆動クランクアーム13は回転し、その回転力が第1連結ロッド19を介して運転席側揺動レバー16に伝達されて運転席側揺動レバー16を搖動させる。運転席側揺動レバー16が搖動されることにより運転席側ワイパアーム17も搖動し、運転席側ワイパブレード18が下反転位置P2Dと上反転位置P1Dとの間の払拭範囲H1を払拭する。
図3は、図2のA−A線に沿った第2ホルダ部材7の断面図である。図3に示したように、第2ホルダ部材7には、第1助手席側ピボット軸21が第1軸線L1を中心として回転可能に支持させると共に、第2助手席側ピボット軸22が第2軸線L2を中心として回転可能に支持されている。本実施の形態では、第1軸線L1と第2軸線L2とが同一直線L(同心)上に配置されている。なお、図3は、図2、図4〜8に示されている防水カバーKを外した状態を示している。
第2ホルダ部材7には、筒状部7Bが形成され、筒状部7Bの内周側には軸受23を介して第1助手席側ピボット軸21が回転可能に支持されている。第1助手席側ピボット軸21は筒状に形成され、第1助手席側ピボット軸21の内周側には軸受24を介して第2助手席側ピボット軸22が回転可能に支持されている。
第1助手席側ピボット軸21の基端部には、第1助手席側揺動レバー25の一端が固定され、第1助手席側ピボット軸21の先端部には、第1駆動レバー26の一端が固定されている。図2に示したように、第1助手席側揺動レバー25の他端と運転席側揺動レバー16の他端とは、第2連結ロッド27により連結されている。従って、第1モータ11が駆動されて運転席側揺動レバー16搖動すると、第2連結ロッド27が駆動力を第1助手席側揺動レバー25に伝達し、第1助手席側揺動レバー25と共に、第1駆動レバー26を第1軸線L1周りに揺動(回転)させる。
図3に示したように、第2助手席側ピボット軸22は、第1助手席側ピボット軸21よりも長く形成され、第2助手席側ピボット軸22の基端部及び先端部が第1助手席側ピボット軸21から軸方向に突出し、第2助手席側ピボット軸の基端部には、第2助手席側揺動レバー28の他端が固定され、第2助手席側ピボット軸22の先端部には、第2駆動レバー29の一端が固定されている。
第2駆動クランクアーム14の他端と第2助手席側揺動レバー28の他端とは、第3連結ロッド31によって連結されている。従って、第2モータ12が駆動されると、第2駆動クランクアーム14が回転し、第3連結ロッド31が第2駆動クランクアーム14の駆動力を第2助手席側揺動レバー28に伝達し、第2助手席側揺動レバー28と共に、第2駆動レバー29を揺動(回転)させる。前述のように第1助手席側ピボット軸21及び第2助手席側ピボット軸22は同軸に設けられているが、第1助手席側ピボット軸21及び第2助手席側ピボット軸22は互いには連動しておらず、第1助手席側ピボット軸21及び第2助手席側ピボット軸22は、各々独立して回転する。
図2、図4〜8に示したように、ワイパ装置2は、第1駆動レバー26の他端側にある第3軸線L3を中心として回転可能に基端部が連結された第1従動レバー32を備える。
ワイパ装置2は、第1従動レバー32の先端側にある第4軸線L4を中心として回転可能に基端部が連結されると共に、第2駆動レバー29の他端側にある第5軸線L5を中心として回転可能に先端側が連結された第2従動レバーであるアームヘッド33を備える。アームヘッド33は、当該アームヘッド33の先端に基端部が固定されるリテーナ34と共に助手席側ワイパアーム35を構成する。助手席側ワイパアーム35の先端部には、ウィンドシールドガラス1の助手席側を払拭するための助手席側ワイパブレード36が連結されている。
第1駆動レバー26、第2駆動レバー29、第1従動レバー32及びアームヘッド33は、第1軸線L1(第2軸線L2)から第3軸線L3までの長さと、第4軸線L4から第5軸線L5までの長さが同じになるように連結されている。第1駆動レバー26、第2駆動レバー29、第1従動レバー32及びアームヘッド33は、第3軸線L3から第4軸線L4までの長さと、第1軸線L1(第2軸線L2)から第5軸線L5までの長さが同じになるように連結されている。従って、第1駆動レバー26とアームヘッド33とが平行を保持し、かつ第2駆動レバー29と第1従動レバー32とが平行を保持することになり、第1駆動レバー26、第2駆動レバー29、第1従動レバー32及びアームヘッド33は、略平行四辺形状のリンク機構を構成する。
第5軸線L5は、助手席側ワイパアーム35が動作する際の支点であり、助手席側ワイパアーム35は、第1モータ11の駆動力により、第5軸線L5を中心として回転することによりウィンドシールドガラス1上を往復動作する。また、第2モータ12は、第1駆動レバー26、第2駆動レバー29、第1従動レバー32及びアームヘッド33で構成される略平行四辺形状のリンク機構を介して、第5軸線L5を、図4〜6に示したように、図2、図7及び図8の場合よりもウィンドシールドガラス1の上方に移動させる。かかる第5軸線L5の移動により、助手席側ワイパアーム35は見かけ上伸長される。従って、第1モータ11と共に第2モータ12が動作することにより、助手席側ワイパブレード36は払拭範囲Z2を払拭する。
第2モータ12が動作せずに第1モータ11のみが動作する場合には、第5軸線L5は図2、図7及び図8に示した位置(以下、「基準位置」と称する)から動かない。従って、助手席側ワイパアーム35は、位置が変化しない第5軸線L5を中心に略円弧状の軌跡を描きながら下反転位置P2Pと上反転位置P1Pの間を動作し、助手席側ワイパブレード36は略扇形の払拭範囲Z1を払拭する。
本実施の形態では、ウィンドシールドガラス1を広く払拭することを要する場合には、助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pから上反転位置P1Pに動作する往動時に、払拭範囲Z2を払拭するように第1モータ11及び第2モータ12を各々制御する。そして、上反転位置P1Pで反転した助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pに向かって動作する復動時に、払拭範囲Z1を払拭するように第1モータ11及び第2モータ12を各々制御する。助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pと上反転位置P1Pとの間を往復する際に、往動時には払拭範囲Z2を、復動時には払拭範囲Z1を、各々払拭することにより、ウィンドシールドガラス1の幅広い範囲を払拭できる。または、助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pと上反転位置P1Pとの間を往復する際に、往動時には払拭範囲Z1を、復動時には払拭範囲Z2を、各々払拭することによっても、ウィンドシールドガラス1の幅広い範囲を払拭できる。または、往動時及び復動時に、払拭範囲Z2を払拭するようにしてもよい。
以下、本実施の形態に係るワイパ装置2の動作について説明する。本実施の形態では、運転席側ワイパアーム17及び運転席側ワイパブレード18は、第1モータ11の回転に従い、運転席側ピボット軸15を中心として動作するのみなので、以下では、助手席側ワイパアーム35及び助手席側ワイパブレード36の動作について詳述する。
図2は、助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pに位置している状態であり、助手席側ワイパアーム35が停止位置にある状態を示している。かかる状態で、前述のウォッシャスイッチ62又は拡大モードスイッチがオンになると、制御回路52の制御により第1モータ11の第1出力軸11Aが図4に示した回転方向CC1で回転することにより、第1駆動レバー26が回転を開始し、助手席側ワイパアーム35は、第5軸線L5を中心として回転動作を開始する。同時に、第2モータ12の第2出力軸12Aも、図4に示した回転方向CC2での回転を開始する。なお、本実施の形態では、第1出力軸11Aの回転方向CC1での回転、及び第2出力軸12Aの回転方向CC2での回転を、各々の出力軸における正回転とする。
図4は、助手席側ワイパブレード36がウィンドシールドガラス1を途中(往動行程の略1/4)まで払拭した状態を示している。本実施の形態では、第1モータ11が回転方向CC1での回転を開始すると、第2モータ12の回転方向CC2での回転による駆動力が第2駆動レバー29に伝達される。第2モータ12の駆動力が伝達された第2駆動レバー29は、動作方向CW3に動作し、助手席側ワイパアーム35の支点である第5軸線L5をウィンドシールドガラス1の助手席側の上方に向けて移動させる。
図5は、第1出力軸11Aが0°と第1所定角度との間の中間回転角度まで回転したことにより、第1駆動レバー26がさらに回転され、助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pと上反転位置P1Pとの間の行程(往動行程)の略中間点に達した場合を示している。図5では、第2モータ12の第2出力軸12Aは、図4で示した回転方向CC2で第2所定回転角度まで回転した状態でもある。第2出力軸12Aの正回転での回転角度が最大となったことにより、助手席側ワイパアーム35の支点である第5軸線L5は、第2駆動クランクアーム14、第3連結ロッド31、第2助手席側揺動レバー28及び第2駆動レバー29により、最も上方の位置(拡大位置)まで持ち上げられる。その結果、助手席側ワイパブレード36は、図1に示したように、ウィンドシールドガラス1の助手席側の上方の角に近い位置まで移動される。なお、前述の中間回転角度は、第1所定回転角度の半分程度であるが、ウィンドシールドガラス1の形状等に応じて、個別に設定する。なお、拡大位置は、各々の拡大率において第5軸線L5が最も上方に配置される位置である。詳説すると、拡大位置は、助手席側ワイパブレード36が払拭範囲Z1より広い範囲(例えば、払拭範囲Z2)を払拭する際に、第1出力軸11Aが0°と第1所定角度との間の中間回転角度まで回転した時の第5軸線L5が配置される位置である。
図6は、第1駆動レバー26がさらに回転されたことにより、助手席側ワイパブレード36が下反転位置P2Pと上反転位置P1Pとの間の行程(往動行程)の略3/4に達した場合を示している。図6では、第1モータ11の第1出力軸11Aの回転方向は図4、5の場合と同じだが、第2モータ12の第2出力軸12Aは、図4、5の場合とは逆の回転方向CW2で回転する(逆回転)。第2出力軸12Aが回転方向CW2で回転することにより、第2駆動レバー29は動作方向CC3で動作し、助手席側ワイパアーム35の支点である第5軸線L5は拡大位置から下方へ移動される。その結果、助手席側ワイパブレード36は、その先端部が図1に示した払拭範囲Z2上方の破線で示された軌跡を描きながらウィンドシールドガラス1上を移動し、払拭範囲Z2を払拭する。
図7は、第1モータ11の第1出力軸11Aが第1所定回転角度まで正回転し、かつ第2モータ12の第2出力軸12Aが第2所定回転角度で逆回転した場合を示している。第1モータ11の第1出力軸11Aの正回転での回転角度が最大となったことにより、運転席側ワイパアーム17及び運転席側ワイパブレード18は、上反転位置P1Dに達する。また、第2モータ12の第2出力軸12Aは、図5の示した状態(第2出力軸12Aが正回転にて第2所定回転角度に達した状態)から、第2所定回転角度で逆回転したことにより、助手席側ワイパアーム35の支点である第5軸線L5は、図2に示した第2モータ12の第2出力軸12Aが正回転を開始する前の位置である基準位置に戻っている。その結果、助手席側ワイパアーム35及び助手席側ワイパブレード36は、第2モータ12を駆動しない場合の払拭範囲Z1と同じ上反転位置P1Pに達する。
図8は、運転席側ワイパアーム17及び運転席側ワイパブレード18並びに助手席側ワイパアーム35及び助手席側ワイパブレード36が上反転位置P1D、P1Pから下反転位置P2D、P2Pに移動する復動時の状態(復動行程)を示している。復動時では、第1モータ11の第1出力軸11Aは逆回転し、図2、図4〜7の場合とは逆方向の回転方向CW1で回転する。しかしながら、第2モータ12の第2出力軸12Aは回転せず、従って助手席側ワイパアーム35の支点である第5軸線L5は基準位置から移動しないので、第1モータ11の第1出力軸11Aが逆回転することにより、助手席側ワイパアーム35は略円弧状の軌跡を描く。その結果、助手席側ワイパアーム35の先端に連結された助手席側ワイパブレード36は、払拭範囲Z1を払拭する。
このように、本実施形態に係るワイパシステム100では、助手席側ワイパブレード36の払拭範囲を拡大することが可能とされ、払拭範囲を拡大することにより、助手席側の払拭不能領域を縮小することができる。
しかしながら、払拭速度においては、払拭範囲を拡大するほどアーム慣性などによりモータの出力が必要となり、かつ機械的強度も必要になってしまう。
そこで、本実施形態では、運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36を動作させる速度(以下、払拭速度という。)に応じて払拭範囲を可変するようになっている。具体的には、ワイパスイッチ50によって指示された払拭速度が遅いほど、払拭範囲を拡大するように制御回路52による制御が行われる。
詳細には、制御回路52は、低速作動モード選択位置にワイパスイッチ50が操作された場合に、払拭範囲最大の払拭範囲Z2に拡大して図9の点線に沿って助手席側ワイパブレード36が低速で移動するように制御回路52が第1モータ11及び第2モータ12を制御する。また、中速作動モード選択位置にワイパスイッチ50が操作された場合に、最大より小さい払拭範囲Z3に拡大して図9の一点鎖線に沿って助手席側ワイパブレード36が中速で移動するように制御回路52が第1モータ11及び第2モータ12を制御する。そして、高速作動モード選択位置にワイパスイッチ50が操作された場合に、拡大しない払拭範囲Z1として図9の二点鎖線に沿って助手席側ワイパブレード36が高速で移動するように制御回路52が第1モータ11及び第2モータ12を制御する。なお、間欠作動モード位置にワイパスイッチ50が操作された場合には、間欠作動モード時の払拭速度に応じて払拭範囲を変更するものとするが、以下では、間欠作動モード位置にワイパスイッチ50が操作された場合の説明は省略する。
次に、払拭速度(払拭サイクル)に応じて払拭範囲の変更制御を行う場合の制御回路52による第1モータ11及び第2モータ12の制御方法について説明する。
払拭範囲を最大に拡大する場合、第2モータ12(愛2出力軸12A)の回転角度は、第1モータ11(第1出力軸11A)の回転角度に応じて決定される。第1モータ11(第1出力軸11A)の回転角度をθ1、第2モータ12(第2出力軸12A)の回転角度をθ2とすると、図10(A)に示すように、第2モータ12の回転角度は、第1モータ11の回転角度の関数として表せる(θ2=f(θ1))。
また、払拭範囲を拡大しない場合の第2モータ12の回転角度をθ2=f’(θ1)とし、速度に応じて払拭範囲を最大と最小の間に変更する場合、第2モータ12の回転角度は、θ2={f(θ1)−f’(θ1)}*X+f’(θ1)で表せる。なお、Xは払拭速度で変わる変数とし、最大速度V_Hi、最低速度V_Lo、最大と最低の間の速度(中速度)をV_midとすると、X=(V_Hi−V_mid)/(V_Hi−V_Lo)で、例えば、図10(B)に示すようになる。
この関数を利用して本実施形態では、低速作動モード選択位置にワイパスイッチ50が操作された場合には、第1モータ11の速度(ワイパブレードの払拭速度)を予め設定された最低速度(V_Lo)で駆動し、第2モータ12の回転角度をθ2=f(θ1)となるように駆動を制御する。
また、中速作動モード選択位置にワイパスイッチ50が操作された場合には、第1モータ11の速度を予め設定された中速度(V_mid)で駆動し、変数Xを算出して算出した変数Xから第2モータ12の回転角度をθ2={f(θ1)−f’(θ1)}*X+f’(θ1)で算出し、第2モータを制御する。なお、本実施形態では、中速度は、予め定めた払拭速度として説明するが、払拭速度を無段階に変更可能として任意の払拭速度(V_Lo<V_mid<V_Hi)としても同様に制御することができる。
また、高速作動モード選択位置にワイパスイッチ50が操作された場合には、第1モータ11の速度を予め設定された最大速度(V_Hi)で駆動して、第2モータ12の回転角度をθ2=f’(θ1)となるように駆動を制御する。
なお、本実施形態では、払拭範囲を拡大しない場合には、第2モータ12を駆動しないよう(第2モータ12の回転角度θ2が常に0°になるよう)にしたが、ワイパ装置2のリンク機構の構成やレイアウトによっては第1モータ11の駆動力が拡大動作に干渉することがあるため、図10(A)に示すように、第2モータ12の回転角度はθ2=f’(θ1)として示した。
このように制御回路52が第1モータ11及び第2モータ12の駆動を制御することで、払拭速度に応じて払拭範囲を変更することが可能となる。
また、最大拡大時及び拡大しない場合の第1モータ11と第2モータ12の回転角度の設定だけをメモリ60等に記憶しておけば、可変拡大の範囲は上記数式から各回転角度を設定できるので、メモリ容量を節約することができる。
続いて、払拭速度に応じて払拭範囲を変更する際に、制御回路52で行われる処理の一部について説明する。図11は、本発明の実施形態に係る払拭範囲拡大ワイパ装置において、払拭速度に応じて払拭範囲を変更する際に、制御回路52で行われる処理の一部を示すフローチャートである。なお、図11の処理は、ワイパスイッチ50がオンされてワイパ装置2の作動が指示された場合に開始する。また、図11の処理は、説明を簡略化するために第2モータの制御に関わる部分を主に捉えた処理であり、第1モータ11の制御については一部省略して示す。
ステップ100では、制御回路52が、ワイパスイッチ50の払拭速度を取得してステップ102へ移行する。すなわち、制御回路52が、低速作動モード選択位置、中速作動モード選択位置、または高速作動モード選択位置の選択位置にワイパスイッチ50が操作されたかを検出する。
ステップ102では、制御回路52が、選択された払拭速度に第1モータ11の払拭速度を決定してステップ104へ移行する。
ステップ104では、制御回路52が、第2モータ12の回転角度を算出するための速度の変数X(払拭速度で変わる変数X)を決定して、第1モータ11の駆動を開始するよう第1モータを制御してステップ106へ移行する。
ステップ106では、制御回路52が、第1モータ11の回転角度及び変数Xに基づいて第2モータ12の回転角度を算出してステップ108へ移行する。これにより、払拭速度に応じた払拭範囲で助手席側ワイパブレード36を移動させることが可能となる。
ステップ108では、制御回路52が、ステップ106で算出された第2モータ12の回転角度になるように第2モータ12を制御してステップ110へ移行する。
ステップ110では、制御回路52が、払拭速度の変更がないかを確認するために、ステップ100と同様に、ワイパスイッチ50の払拭速度を取得してステップ112へ移行する。
ステップ112では、制御回路52が、払拭速度の変更があるか否か判定する。該判定が肯定された場合にはステップ114へ移行し、否定された場合にはステップ118へ移行する。
ステップ114では、制御回路52が、第1モータ11の速度を変更された払拭速度に変更してステップ116へ移行する。
ステップ116では、制御回路52が、第2モータ12の回転角度を算出するための速度の変数Xを再決定してステップ106に戻って前述の処理が繰り返される。
一方、ステップ118では、制御回路52が、ワイパスイッチ50がオフされたか否かを判定する。該判定が否定された場合にはステップ106に戻って前述の処理が繰り返され、判定が肯定された場合にはステップ120へ移行する。
ステップ120では、制御回路52が、運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36が停止位置に移動するように第1モータ11及び第2モータ12を制御して一連の処理を終了する。なお、停止位置が下反転位置付近であり、ワイパブレードが下反転位置から上反転位置へ移動している場合は、上反転位置を経由してから停止位置に移動する。
このように制御回路52が制御することで、ワイパスイッチ50によって指示された払拭速度に応じた払拭範囲に変更することができる。本実施形態では、ワイパスイッチ50によって指示された払拭速度が遅いほど、払拭範囲を拡大するように制御することで、モータの出力の増大が不要となり、また機械的強度も抑えることができるので、モータの大型化が不要となりコストアップを抑制することができる。
なお、上記実施形態では、ワイパスイッチ50によって指示された払拭速度に応じて払拭範囲を変更する例を説明したが、雨量に応じて払拭速度を決定し、払拭速度に応じて払拭範囲を変更してもよい。例えば、ワイパスイッチ50によってAUTO作動モードが選択された場合に、雨量に応じて払拭速度を決定し、払拭速度に応じて払拭範囲を変更する。ここで、雨量に応じて払拭速度を決定し、払拭速度に応じて払拭範囲を変更する場合の制御回路52で行われる処理について説明する。図12は、本発明の実施形態に係る払拭範囲拡大ワイパ装置において、雨量に応じて払拭速度決定し、払拭速度に応じて払拭範囲を変更する場合の制御回路52で行われる処理の一部を示すフローチャートである。なお、図11の処理と同一処理については同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、図12の処理は、例えば、ワイパスイッチ50によってAUTO作動モードが選択された場合に開始する。
図12の処理の場合にはステップ100の代わりにステップ100Aを行う。ステップ100Aでは、制御回路52が、レインセンサ76の検出結果を取得することで、降水量(本実施形態では雨量)を検出し、雨量に応じた払拭速度を決定してステップ102へ移行する。例えば、少雨量、中雨量、多雨量とレインセンサ76の検出値の対応関係を予め定めると共に、雨量に応じた払拭速度を予め定めておく、例えば、少雨量の場合は低速、中雨量の場合は中速、多雨量の場合は高速として予め定めて、レインセンサ76の検出値に対応する雨量を検出して払拭速度を決定する。
また、ステップ110の代わりにステップ110Aを行う。ステップ110Aでは、制御回路52が、雨量の変化があるか否かを判断するために雨量を再度検出してステップ112Aへ移行する。
ステップ112Aでは、制御回路52が、雨量の変化があるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ114Aへ移行し、否定された場合には前述のステップ118へ移行する。
ステップ114Aでは、制御回路52が、雨量に応じた払拭速度に第1モータ11の速度を変更して前述のステップ116へ移行する。
これにより、雨量に応じて払拭速度を自動的に決定して払拭範囲を変更することが可能となる。
なお、上記の実施形態では、払拭速度に応じて払拭範囲を変更する例を説明したが、これに限るものではなく、払拭範囲に応じて払拭速度を変更するようにしてもよい。ここで、払拭範囲に応じて払拭速度を変更する場合の制御回路52で行われる処理について説明する。図13は、本発明の実施形態に係る払拭範囲拡大ワイパ装置において、払拭範囲に応じて払拭速度を変更する場合の制御回路52で行われる処理の一部を示すフローチャートである。なお、図11の処理と同一処理については同一符号を付して詳細な説明は省略する。また、図13の処理では、払拭範囲は、拡大しない払拭範囲Z1と、拡大した払拭範囲Z2に2種類にワイパスイッチ50の操作によって変更可能として、払拭速度がHIとHOWの2種類である場合を例として説明する。
図13の処理の場合には、ステップ100の代わりステップ100Bを行う。ステップ100Bでは、制御回路52が、ワイパスイッチ50の信号を取得することにより、払拭範囲の指示を検出してステップ101へ移行する。
ステップ101では、制御回路52が、ワイパスイッチ50の信号に基づいて払拭範囲を拡大するか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ102Aへ移行し、否定された場合にはステップ102Bへ移行する。
ステップ102Aでは、制御回路52が、第1モータ11の払拭速度を予め定めたLOW速度に設定してステップ104へ移行する。一方、ステップ102Bでは、制御回路52が、第1モータ11の払拭速度を予め定めたHI速度に設定してステップ104へ移行する。これにより、払拭範囲に応じて払拭速度を設定することが可能となる。
また、ステップ110の代わりにステップ110Bを行う。ステップ110Bでは、制御回路52が、払拭範囲の変更があるか否かを判断するためにワイパスイッチ50の信号を再度取得してステップ112Bへ移行する。
ステップ112Bでは、制御回路52が、払拭範囲の変更があるか否かを判定する。該判定が肯定された場合にはステップ114Bへ移行し、否定された場合には前述のステップ118へ移行する。
ステップ114Bでは、制御回路52が、変更された払拭範囲に応じて第1モータ11の速度を変更して前述のステップ116へ移行する。
これにより、払拭範囲を拡大するか否かをワイパスイッチ50により指示することで、払拭速度を自動的に変更することができる。すなわち、払拭範囲を拡大する場合には拡大しない場合よりも払拭速度を遅くすることで、モータの出力の増大が不要となり、また機械的強度も抑えることができるので、モータの大型化等が不要となりコストアップを抑制することができる。
また、払拭範囲を拡大する場合と拡大しない場合とで払拭速度が同じ場合は、助手席側のアームの動く軌跡が長くなるため、1往復での払拭速度が非常に速くなり、乗員に違和感を与えるが、払拭範囲に応じて払拭速度を変更するので、乗員の違和感を防止できる。
なお、上記の図11の処理、図12の処理、及び図13の処理は、各々個別に説明したが、これに限るものではなく、少なくとも2つ以上の処理を含むものとして、ワイパスイッチ50等によって切替可能としてもよい。
また、上記の実施形態では、助手席側ワイパブレード36の払拭範囲を拡大することにより、助手席側ワイパブレード36の車両下側の払拭軌跡が運転席側ワイパブレード18の払拭軌跡と重ならず、払拭不能領域が発生してしまう。そのため、払拭不能な領域をなくすために、払拭範囲を拡大する場合に往動時と復動時の助手席側ワイパブレード36を異なる軌跡として説明したが、これに限るものではない。例えば、図14に示すように、助手席側ワイパブレード36の長さが払拭範囲を拡大した際に払拭されない領域がない長さに設定して往動時及び復動時共に同じ払拭軌跡の払拭範囲Z2となるように制御してもよい。
また、本実施形態は、第1モータ11の第1出力軸11A及び第2モータ12の第2出力軸12Aが正逆(往復)回転可能に制御されていたが、これに限定されることはない。例えば、第1出力軸11A及び第2出力軸12Aの一方が一方向に回転するものでもよい。
また、本実施形態は、第1モータ11の第1出力軸11Aの回転により、運転席側ワイパブレード18及び助手席側ワイパブレード36を上反転位置P1D、P1Pと下反転位置P2D、P2Pとの間で移動させていたが、これに限定されることはない。例えば、第1モータ11として「運転席側第1モータ」と「助手席側第1モータ」とを備え、運転席側第1モータの回転によって運転席側ワイパブレード18を上反転位置P1Dと下反転位置P2Dとの間で移動させ、助手席側第1モータの回転によって助手席側ワイパブレード36を上反転位置P1Pと下反転位置P2Pとの間で移動させる構造でもよい。
また、本実施形態では、第1出力軸11Aの所定回転角度における中間角度付近までの間で助手席側ワイパアーム35(助手席側ワイパブレード36)を伸長させ、中間角度付近から所定回転角度までの間で助手席側ワイパアーム35(助手席側ワイパブレード36)を縮小させる制御を行ったが、これに限定されることはない。例えば、助手席側ワイパブレード35が下反転位置P2Pから上反転位置P1Pに向かって払拭する際(往動払拭時)に、助手席側ワイパアーム36が徐々に伸長するように制御してもよい。
また、本実施形態では、レインセンサ76で検出した雨量に応じて払拭速度を決定し、決定した払拭速度に応じた払拭範囲にて第1モータ11及び第2モータ12を制御していたが、これに限定されることはない。例えば、レインセンサ76で検出した雨量に応じて払拭範囲を決定し、決定した払拭範囲に応じた払拭速度にて第1モータ11及び第2モータ12を制御してもよい。また、雨の量に代えて雪の量に応じて第1モータ11及び第2モータ12を制御してもよい。
なお、本実施の形態では、第1モータ11の第1出力軸11Aの回転角度と第2モータ12の第2出力軸12Aの回転角度とを用いた実施の形態を説明したが、これに代えて第1出力軸11Aの回転位置と第2出力軸12Aの回転位置とを用いたものとしてもよい。
また、上記の実施形態における払拭範囲を変更可能にする構成は一例として説明したが、これに限るものではなく、他の構成を適用してもよい。
また、上記の実施形態では、助手席側ワイパブレード36の払拭範囲のみを変更可能な例を説明したが、これに限るものではなく、運転席側についても助手席側と同様の機構を設けて払拭範囲を変更可能としてもよい。
以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。