JP2018111498A - ワイパ装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を変更できる装置を提供する。
【解決手段】マイクロコンピュータ58は、センサ54から出力された信号に基づいて定まる出力軸32の回転角に対応するワイパブレード28,30の位置、及び車速センサ62から出力された信号に基づいて定まる車速に基づいて、ワイパブレード28,30の位置に応じて定められた回転速度で回転するようにワイパモータ18を制御する。また、マイクロコンピュータ58は、車速が高くなった場合のワイパブレード28,30の位置に応じた回転速度が、ワイパブレード28,30の位置に応じて定められた回転速度より速い回転速度で回転するようにワイパモータ18を制御する。
【選択図】図1
【解決手段】マイクロコンピュータ58は、センサ54から出力された信号に基づいて定まる出力軸32の回転角に対応するワイパブレード28,30の位置、及び車速センサ62から出力された信号に基づいて定まる車速に基づいて、ワイパブレード28,30の位置に応じて定められた回転速度で回転するようにワイパモータ18を制御する。また、マイクロコンピュータ58は、車速が高くなった場合のワイパブレード28,30の位置に応じた回転速度が、ワイパブレード28,30の位置に応じて定められた回転速度より速い回転速度で回転す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。
車両の車速が上がると、当該車両のウィンドシールドガラスへの風量が増大し、ウィンドシールドガラス上を払拭するワイパブレードの動きが妨げられる場合がある。特許文献1には、風による負荷に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラスを払拭するために作動する速度を変更するウィンドウ払拭装置が開示されている。
しかしながら、上記特許文献1に記載のウィンドウ払拭装置は、風による負荷を算出して、さらに算出した負荷をワイパモータの回転の制御にフィードバックする処理が煩雑であるという問題点があった。
また、特許文献1に記載のウィンドウ払拭装置以外にも、ワイパブレードがウィンドシールドガラスを往復作動に要する時間を、車速に応じて、高速作動モード(Hi)の場合よりも短縮することにより、ウィンドシールドガラスを迅速に払拭する技術が提案されている。しかしながら、車速に応じてワイパブレードが往復作動に要する時間を短縮する技術では、ワイパブレードがウィンドシールドガラスを払拭する範囲を狭めることにより、ワイパブレードが往復に要する時間を短縮している場合があるという問題点があった。
本発明は上記に鑑みてなされたもので、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を変更できるワイパ装置を提供することを目的とする。
前記課題を解決するために、請求項1に記載のワイパ装置は、ウィンドシールドガラスを払拭するワイパブレードが取り付けられたワイパアームに連結され、正回転及び逆回転してウィンドシールドガラスの下反転位置と上反転位置との間でワイパアームを往復動作させるために、スイッチング素子で構成されたインバータ回路を含む駆動回路が生成する電圧で駆動されるブラシレスDCモータと、車速を検知して該車速に応じた信号を出力する車速検知部と、前記ブラシレスDCモータの回転角を検知して該回転角に応じた信号を出力する回転角検知部と、前記回転角検知部から出力された信号に基づいて定まる前記ブラシレスDCモータの回転角に対応するワイパブレードの位置、及び前記車速検知部から出力された信号に基づいて定まる車速に基づいて、ワイパブレードの位置に応じて定められると共に、車両が停止している状態では予め定められ速度に定められ、かつ前記ブラシレスDCモータが、車両が停止している状態から車速が高くなるに従って前記予め定められた速度から速くなるように定められた回転速度で回転するように、前記駆動回路が前記定められた回転速度に対応した所定のデューティ比の電圧を生成する制御をする制御部と、を備えている。
このワイパ装置によれば、ウィンドシールドガラス上でのワイパブレードの位置に応じて変化するブラシレスDCモータの回転速度を、車速検知部が検知した車速が0よりも高くなるに従って速くなるように制御する。かかる制御により、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を円滑に変更することができる。
請求項2に記載のワイパ装置は、請求項1に記載のワイパ装置において、前記定められた回転速度は、前記予め定められた速度から連続的に速くなるように定められている。
このワイパ装置によれば、車速に応じてブラシレスDCモータの回転速度を連続的に変化させることにより、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を円滑に変更することができる。
請求項3に記載のワイパ装置は、請求項1又は2に記載のワイパ装置において、ワイパブレードの位置に応じて定められた前記回転速度は、上反転位置及び下反転位置から上反転位置と下反転位置との間の地点まで徐々に高くなり、前記地点から上反転位置及び下反転位置まで徐々に低くなり、上反転位置及び下反転位置で0となるように定められている。
このワイパ装置によれば、ワイパブレードの位置に応じてワイパモータの回転速度を定めることにより、下反転位置と上反転位置との間で、ワイパブレードを円滑に払拭動作させることができる。
請求項4記載のワイパ装置は、請求項3に記載のワイパにおいて、ワイパブレードの位置に応じて定められた前記回転速度は、所定の閾値で区分された車速範囲毎に定められ、前記制御部は、前記車速検知部が出力した信号に基づいて定まる車速が属する車速範囲に対応した回転速度で回転するように前記ブラシレスDCモータを制御する。
このワイパ装置によれば、ワイパブレードの位置に応じて定められた回転速度を、所定の閾値で区分された車速範囲毎に定めることで、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を段階的に変更することができる。
請求項5に記載のワイパ装置は、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のワイパ装置において、前記ワイパブレードの位置に応じて定めた回転速度を記憶した記憶部を備えている。
このワイパ装置によれば、ワイパブレードの位置に応じて定められた回転速度を記憶部に予め記憶し、記憶した回転速度を参照することで、回転角検知部から出力された信号に基づいて定まるブラシレスDCモータの回転角に対応するワイパブレードの位置に応じた回転速度を決定できる。
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ウィンドシールドガラス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の動作に伴ってワイパブレード28、30がウィンドシールドガラス12上を往復動作し、ワイパブレード28、30がウィンドシールドガラス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に固定されており、クランクアーム34の他端側は、第1リンクロッド36の一端側に動作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箇所に動作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の両端がそれぞれ動作可能に連結されている。
また、ピボット軸42、44は、車体に設けられた図示しないピボットホルダによって動作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では、出力軸32が所定の範囲の回転角θ1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、このワイパアーム24、26の往復動作に伴ってワイパブレード28、30がウィンドシールドガラス12上における下反転位置P2と上反転位置P1との間で往復動作をする。θ1の値は、ワイパ装置のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施の形態では、一例として140°とする。
本実施の形態に係るワイパ装置10では、図1に示されるように、ワイパブレード28、30が格納位置P3に位置された場合には、クランクアーム34と第1リンクロッド36とが直線状をなす構成とされている。
格納位置P3は、下反転位置P2の下方に設けられている。ワイパブレード28、30が下反転位置P2にある状態から、出力軸32がθ2回転することにより、ワイパブレード28、30は格納位置P3に動作する。θ2の値は、ワイパ装置のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施の形態では、一例として10°とする。
なお、θ2が「0」の場合は、下反転位置P2と格納位置P3は一致し、ワイパブレード28、30は、下反転位置P2で停止し、格納される。
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の出力軸32の回転速度及び回転角を検知するセンサ54、ワイパモータ18を作動させるための電圧をPWM制御によって生成してワイパモータ18に印加する駆動回路56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56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、後述するマイクロコンピュータ58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。
センサ54は、ワイパモータ18の減速機構52内に設けられ、出力軸32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。
ワイパ制御回路22は、センサ54が検出した出力軸32の回転角からワイパブレードのウィンドシールドガラス12上での位置を算出可能で当該位置に応じて出力軸32の回転速度が変化するように駆動回路56を制御するマイクロコンピュータ58を有する。また、ワイパ制御回路22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メモリ60があり、マイクロコンピュータ58には、ワイパスイッチ50及び車速センサ62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ワイパモータ18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、ワイパブレード28、30を、低速で動作させる低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、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マイクロコンピュータ58に出力する。
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。
また、マイクロコンピュータ58には、車速センサ62から車両の速度を示す信号が入力される。マイクロコンピュータ58は、車速センサ62からの信号が示す車速と、センサ54が検出した出力軸32の回転角から算出したワイパブレード28,30のウィンドシールドガラス12上での位置に応じて、ワイパモータ18の回転速度を決定する。
メモリ60には、ワイパブレード28、30のウィンドシールドガラス12上の位置及び車速に応じてワイパモータ18の回転速度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。マイクロコンピュータ58は、ワイパスイッチ50がオンになった場合に、メモリ60に記憶されているデータ及びプログラムに基づいてワイパモータ18の回転速度を算出し、算出した回転速度でワイパモータ18が回転するように駆動回路56を制御する。
図2は、本実施の形態に係るワイパ装置10における通常時のワイパモータ18の回転速度のワイパブレード28,30の位置に応じた変化を規定した速度マップの一例を示す概略図である。図2では、ワイパモータ18が回転を始めると、ワイパモータの回転力によりワイパブレード28,30の位置が下反転位置P2から払拭動作を始める。ワイパモータ18の回転速度は、ワイパブレード28,30の位置に応じて変更され、上反転位置P1及び下反転位置P2から上反転位置P1と下反転位置P2との中間地点まで徐々に高くなり、中間地点から上反転位置P1及び下反転位置P2まで徐々に低くなり、上反転位置P1及び下反転位置P2で回転速度は0になる。また、ワイパモータ8の回転速度は、上反転位置P1と下反転位置P2との中間地点で最大となる。
上記では、ワイパモータ18の回転速度を上反転位置P1と下反転位置P2との中間地点で最大とする例について説明したが、中間地点から一方の反転位置に所定角度ずれた位置であってもよい。
ワイパモータ18の回転速度は、ワイパブレード28,30の位置が上反転位置P1と下反転位置P2との中間地点において最大となり、その後は、ワイパブレード28,30が下反転位置P2に近づくにつれて減速される。
本実施の形態では、図2に示したように、ワイパブレード28,30が下反転位置P2と上反転位置P1との間を往復する動作を払拭回転とし、ワイパブレード28,30が下反転位置P2と上反転位置P1との間を往復する回数を払拭回転数とする。
図3の、(A)は、車速に対する払拭回転速度の連続的な変化の一例を示す概略図であり、(B)は、速度マップにおける車速に応じたワイパモータ18の回転速度の連続的な変化を示す概略図である。図3(A)に示すように、単位時間当たりの払拭回転数である払拭回転速度は、車速に比例して増大する。車速に対する払拭回転速度の変化の態様は、払拭回転速度が下に凸の二次曲線に従って変化するような、車速が高速になるにつれて、払拭回転速度がより大きくなるようであってもよい。
図3(B)は、車速に応じた払拭回転速度の変化に対応して、ワイパモータ18の回転速度が変化する態様を示している。払拭回転速度の変化に対応してワイパモータ18の回転速度を変化させるには、例えば、図3(A)を参照して、車速センサ62が検知した車速での払拭回転速度と、所定の車速における払拭回転速度との比を求める。求めた比を、図2に示した速度マップのワイパモータの回転速度に乗算することにより、車速の変化に対応したワイパモータ18の回転速度を算出する。
一例として、所定の車速を0とすれば、車両が停止している場合は図2に示した速度マップでワイパモータの回転速度を制御する。車両が走行を開始した場合は、車速センサ62が検知した車速での払拭回転速度と、停止時の払拭回転速度との比を、図2に示した速度マップのワイパモータの回転速度に乗算してワイパモータ18の回転速度を算出する。
また、図3(A)に示したように、車速に対して払拭回転速度が比例するのであれば、より単純に、車速センサ62からの信号が示す車速と所定の車速との比に基づいて、図2に示した速度マップの速度を変更してもよい。
図4は、本実施の形態に係るワイパ装置10における車速に応じてワイパモータ18の回転速度を連続的に変化させる場合の制御の一例を示したフローチャートである。ワイパスイッチ50が操作され、ワイパ装置10が作動を開始した後、ステップ400では、ワイパモータ18の回転速度を、作動開始時の車速に応じて制御する。
ステップ402では、車速センサ62が検知した車速に変化があったか否かを判定し、肯定判定の場合には、ステップ404でワイパモータ18の回転速度を変化後の車速に応じて制御する。ステップ402で否定判定の場合には、現状の回転速度を維持するようにワイパモータ18を制御する。
ステップ406では、ワイパスイッチ50がオフになったか否かが判定され、肯定判定の場合には処理を終了する。ステップ406で否定判定の場合には、手順をステップ402に戻し、ワイパモータ18の回転速度を車速に応じて制御することを継続する。
図5の、(A)は、車速に対する払拭回転速度の段階的な変化の一例を示す概略図であり、(B)は、速度マップにおける車速に応じたワイパモータ18の回転速度の段階的な変化を示す概略図である。図5(A)に示すように、単位時間当たりの払拭回転数である払拭回転速度は、車速が第1の速度閾値72以上になると一段階大きくなり、さらに車速が第2の速度閾値74以上になると、さらにもう一段階大きくなる。第1の速度閾値72及び第2の速度閾値74は各々任意であるが、一例として、第1の速度閾値72は40km/h、第2の速度閾値74は80km/hである。なお、図5(A)において、払拭回転速度を3段階で変化させているが、第3の所定の速度閾値、第4の所定の速度閾値を設定して、より多段階で払拭回転速度を変化させるようにしてもよい。
図5(B)は、図5(A)に示した3段階での車速に応じた払拭回転速度の変化に対応して、ワイパモータ18の回転速度が3段階で変化する態様を示している。図5(B)の第1の速度マップ92は、図5(A)の第1の払拭回転速度82に対応したもので、車速が第1の速度閾値72までの場合に適用される。図5(B)の第2の速度マップ94は、図5(A)の第2の払拭回転速度84に対応したもので、車速が第1の速度閾値72以上かつ第2の速度閾値までの場合に適用される。図5(B)の第3の速度マップ96は、図5(A)の第3の払拭回転速度86に対応したもので、車速が第2の速度閾値74以上の場合に適用される。
本実施の形態では、図5(B)に示した車速に応じた3種類の速度マップを予めメモリ60に記憶しておく。又は、図5(A)を参照して、車速センサ62が検知した車速に対応した払拭回転速度と、第1の速度閾値まで適用される第1の払拭回転速度82との比を求める。求めた比を、図2に示した速度マップのワイパモータの回転速度に乗算することにより、車速に応じたワイパモータの回転速度を算出する。
一例として、所定の車速を0とすれば、車両が停止している場合は図2に示した速度マップでワイパモータの回転速度を制御する。そして、車両が走行を開始し、車速が上がるにつれて、車速センサ62が検知した車速での払拭回転速度と、停止時の払拭回転速度との比を、図2に示した速度マップのワイパモータの回転速度に乗算してワイパモータ18の回転速度を算出する。
図6は、本実施の形態に係るワイパ装置10における車速に応じてワイパモータ18の回転速度を段階的に変化させる場合の制御の一例を示したフローチャートである。ワイパスイッチ50が操作され、ワイパ装置10が作動を開始した後、ステップ600では、ワイパモータ18の回転速度を、作動開始時の車速に応じて制御する。
ステップ602では、車速センサ62が検知した車速の変化が第1の速度閾値72又は第2の速度閾値74以上の変化があったか否かを判定する。ステップ602で肯定判定の場合には、ステップ604でセンサ54の検知結果に基づいて算出したワイパブレード28,30の位置が下反転位置P2又は上反転位置P1であるか否かを判定する。ステップ602で否定判定の場合には、現状の回転速度を維持するようにワイパモータ18を制御する。
ステップ606では、ワイパモータ18の回転速度を変化後の車速に応じた回転速度に制御する。ステップ608では、ワイパスイッチ50がオフになったか否かが判定され、肯定判定の場合には処理を終了する。ステップ608で否定判定の場合には、手順をステップ602に戻し、ワイパモータ18の回転速度を車速に応じて制御することを継続する。
以上、説明したように、本実施の形態によれば、車速センサ62が検知した車速に応じて、ワイパモータ18の回転速度を規定した速度マップの速度値を変更することにより、車速に応じてワイパブレードがウィンドシールドガラス上を往復作動する速度を変更できる。
10…ワイパ装置、12…ウィンドシールドガラス、14…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、34…クランクアーム、36…リンクロッド、38…ピボットレバー、40…ピボットレバー、42,44…ピボット軸、46…リンクロッド、50…ワイパスイッチ、52…減速機構、54…センサ、56…駆動回路、58…マイクロコンピュータ、60…メモリ、62…車速センサ、72…第1の速度閾値、74…第2の速度閾値、82…第1の払拭回転速度、84…第2の払拭回転速度、86…第3の払拭回転速度、92…第1の速度マップ、94…第2の速度マップ、96…第3の速度マップ、P1…上反転位置、P2…下反転位置、P3…格納位置、θ1…回転角
Claims (5)
- ウィンドシールドガラスを払拭するワイパブレードが取り付けられたワイパアームに連結され、正回転及び逆回転してウィンドシールドガラスの下反転位置と上反転位置との間でワイパアームを往復動作させるために、スイッチング素子で構成されたインバータ回路を含む駆動回路が生成する電圧で駆動されるブラシレスDCモータと、
車速を検知して該車速に応じた信号を出力する車速検知部と、
前記ブラシレスDCモータの回転角を検知して該回転角に応じた信号を出力する回転角検知部と、
前記回転角検知部から出力された信号に基づいて定まる前記ブラシレスDCモータの回転角に対応するワイパブレードの位置、及び前記車速検知部から出力された信号に基づいて定まる車速に基づいて、ワイパブレードの位置に応じて定められると共に、車両が停止している状態では予め定められ速度に定められ、かつ前記ブラシレスDCモータが、車両が停止している状態から車速が高くなるに従って前記予め定められた速度から速くなるように定められた回転速度で回転するように、前記駆動回路が前記定められた回転速度に対応した所定のデューティ比の電圧を生成する制御をする制御部と、
を備えたワイパ装置。 - 前記定められた回転速度は、前記予め定められた速度から連続的に速くなるように定められた請求項1に記載のワイパ装置。
- ワイパブレードの位置に応じて定められた前記回転速度は、上反転位置及び下反転位置から上反転位置と下反転位置との間の地点まで徐々に高くなり、前記地点から上反転位置及び下反転位置まで徐々に低くなり、上反転位置及び下反転位置で0となるように定められている請求項1又は2に記載のワイパ装置。
- ワイパブレードの位置に応じて定められた前記回転速度は、所定の閾値で区分された車速範囲毎に定められ、
前記制御部は、前記車速検知部が出力した信号に基づいて定まる車速が属する車速範囲に対応した回転速度で回転するように前記ブラシレスDCモータを制御する請求項3に記載のワイパ装置。 - 前記ワイパブレードの位置に応じて定めた回転速度を記憶した記憶部を備えた請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載のワイパ装置。
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