JP2019043159A - ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワイパブレードの位置検出用センサに係るコストを抑制可能なワイパ装置を提供する。【解決手段】出力軸３２に従って回転し、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１の手前の上反転許容位置Ｐ５に到達した際及びワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２の手前の下反転許容位置Ｐ４に到達した際に位置決め用ホールセンサ５４が磁界の変化を検出するように着磁されたセンサマグネットを備え、マイクロコンピュータ５８は、位置決め用ホールセンサ５４が磁界の変化を検出した際に出力軸３２の回転が反転する回転制御を行う。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイパ装置に関する。

ワイパ装置は、ワイパモータを正回転及び逆回転させることによりワイパアームを揺動させ、ワイパアームの先端部に連結されたワイパブレードで車両のウィンドシールドガラスの上反転位置と下反転位置との間を往復して払拭する。ワイパブレードを上反転位置及び下反転位置で反転させるには、ウィンドシールドガラス上のワイパブレードの位置を検出する必要がある。多くのワイパモータでは、出力軸の端部に設けたセンサマグネットの磁界を検出するＭＲセンサ（磁気抵抗センサ）等のセンサ類によりワイパモータの出力軸の回転角度を検出し、検出した回転角度からワイパブレードの位置を算出している。

しかしながら、ＭＲセンサは高価であり、ワイパ装置の製造コストが嵩む要因となる。特許文献１には、出力軸の端部に設けられたセンサマグネットの磁界をＭＲセンサよりも安価なホールセンサで検出するブラシレスワイパモータを用いたワイパ装置の発明が開示されている。

特開２０１３−２２３３１７号公報

しかしながら、ホールセンサは、１個のみでは回転方向を検出することが困難である。特許文献１に記載のブラシレスワイパモータは、２個のホールセンサにより、出力軸の回転角度及び回転方向を検出しているので、依然としてワイパ装置の製造コストが嵩むという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、ワイパブレードの位置検出用センサに係るコストを抑制可能な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、ワイパアームの先端に連結されたワイパブレードがウィンドシールド上の上反転位置と下反転位置との間を払拭動作するように前記ワイパアームを揺動させる出力軸と、磁界の変化を検出する磁界検出部と、前記出力軸に従って回転し、前記ワイパブレードが前記上反転位置の手前の上反転許容位置に到達した際及び前記ワイパブレードが前記下反転位置の手前の下反転許容位置に到達した際に前記磁界検出部が磁界の変化を検出するように着磁されたセンサマグネットと、前記磁界検出部が磁界の変化を検出した際に前記出力軸の回転が反転する回転制御を行う制御部と、を含んでいる。

このワイパ装置によれば、ワイパブレードが上反転位置の手前の上反転許容位置に到達した際及びワイパブレードが下反転位置の手前の下反転許容位置に到達した際に磁界検出部が磁界の変化を検出するように着磁されたセンサマグネットを用いることで、高価なＭＲセンサ以外の単一の磁気検出センサによってワイパブレードが上反転位置及び下反転位置に到達したことを検出できるので、ワイパブレードの位置検出用センサに係るコストの抑制が可能になる。

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、前記センサマグネットは、前記ワイパブレードが前記上反転許容位置に到達した際に前記磁界検出部と対向する磁極と、前記ワイパブレードが前記下反転許容位置に到達した際に前記磁界検出部と対向する磁極とを、他の箇所と異なる磁極に着磁されている。

このワイパ装置によれば、ワイパブレードが上反転許容位置に到達した際に磁界検出部と対向する磁極と、ワイパブレードが下反転許容位置に到達した際に磁界検出部と対向する磁極と、を、同じ極性にしたセンサマグネットを用いることにより、ＭＲセンサ以外の磁気検出センサによってワイパブレードが上反転位置及び下反転位置に到達したことを検出できるので、ワイパブレードの位置検出用センサに係るコストの抑制が可能になる。

請求項３に記載のワイパ装置は、請求項１または２に記載のワイパ装置において、回転子の回転数を検出する回転検出部を含み、前記制御部は、前記上反転位置と前記下反転位置との間の前記ワイパブレードの位置を前記回転検出部で検出した前記回転子の回転数と前記出力軸の減速比とに基づいて算出する。

このワイパ装置によれば、ワイパモータの回転制御用のセンサで検出した回転子の回転数と出力軸の減速比から上反転位置と下反転位置との間のワイパブレードの位置を算出することにより、ワイパブレードの位置検出用センサに係るコストの抑制が可能になる。

請求項４に記載のワイパ装置は、請求項３に記載のワイパ装置において、前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭速度が高速の場合、前記磁界検出部が磁界の変化を検出した際に前記出力軸の回転を即時停止して反転させる回転制御を行い、前記ワイパブレードの払拭速度が低速の場合、前記磁界検出部が磁界の変化を検出した際に前記回転検出部で前記出力軸が所定回数回転したことを検出した後に前記出力軸の回転を停止して反転させる回転制御を行う。

このワイパ装置によれば、払拭速度が高速の場合は、磁界検出部が磁界の変化を検出した際に前記出力軸の回転を即時停止して反転させる回転制御を行うことにより、ワイパブレードのオーバーランを防止することができる。

本発明の実施の形態に係るワイパモータを含む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制御装置の構成の一例の概略を示すブロック図である。 本発明の実施の形態に係るワイパモータのセンサの位置を示す概略図である。 図３に示されたＡ−Ａ線に沿ってワイパモータを切断した断面を示す断面図である。 本発明の実施の形態に係るワイパモータのセンサマグネットの磁極と位置決め用ホールセンサとの位置関係を示す説明図であり、（Ａ）はセンサマグネットの格納対応位置が位置決め用ホールセンサに接近した状態を示し、（Ｂ）はセンサマグネットの下反転対応位置が位置決め用ホールセンサに接近し、かつセンサマグネットの下反転許可対応範囲が位置決め用ホールセンサと対向した状態を示し、（Ｃ）はセンサマグネットの上反転対応位置が位置決め用ホールセンサに接近し、かつセンサマグネットの上反転許可対応範囲が位置決め用ホールセンサと対向した状態を示している。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置の払拭動作の一例を示した説明図であり、（Ａ）はワイパブレードが格納位置に到達した状態を示し、（Ｂ）はワイパブレードが上反転位置から格納位置に払拭動作するＣＬＯＳＥ動作によってワイパブレードが下反転位置に到達した状態を示し、（Ｃ）はＯＰＥＮ動作によりワイパブレードが上反転位置に到達した状態を示している。 本発明の実施の形態に係るワイパモータの上反転位置と下反転位置との間の往復払拭動作での反転処理の一例を示した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モータ１８を含むワイパ装置１００の構成を示す概略図である。ワイパ装置１００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（ウィンドシールド）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、ワイパ制御装置１０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、永久磁石で構成されたロータの周方向に、印加される電圧の制御により回転磁界を生成する電磁石であるステータを備えたブラシレスＤＣモータである。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制御装置１０を含むワイパ装置１００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°である。

下反転位置Ｐ２の手前には下反転許可位置Ｐ４が設けられており、下反転位置Ｐ２と下反転許可位置Ｐ４の間の領域をワイパブレード２８、３０の停止及び反転が許容される下反転許可範囲Ｒ１としている。

上反転位置Ｐ１の手前には上反転許可位置Ｐ５が設けられており、上反転位置Ｐ１と上反転許可位置Ｐ５の間の領域をワイパブレード２８、３０の停止及び反転が許容される上反転許可範囲Ｒ２としている。

ワイパブレード２８、３０が反転する場合、上反転位置Ｐ１又は下反転位置Ｐ２で正確に停止することが理想的である。しかしながら、実際のワイパブレード２８、３０を所定の位置で正確に停止させることは困難である。本実施の形態では、上反転位置Ｐ１又は下反転位置Ｐ２でワイパブレード２８、３０が正確に停止しなくても、上反転許可範囲Ｒ２内又は下反転許可範囲Ｒ１内でワイパブレード２８、３０が停止し、反転すればよい。

本実施の形態に係るワイパモータ１８を含むワイパ装置１００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装置１０が接続されている。本実施の形態に係るワイパ制御装置１０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５６、ワイパモータ１８のロータの位置を検出するためのホールセンサ７２を有している。また、ワイパ制御装置１０の基板には、基板の温度を検知するためのサーミスタ１０２が実装されている。

本実施の形態ではワイパモータ１８はブラシレスＤＣモータなので、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圧を生成する。

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。本実施の形態のワイパ制御装置１０のマイクロコンピュータ５８は、ホールセンサ７２で検出したロータの回転数（及び回転角度）に減速機構５２の減速比を乗算して出力軸３２の回転角度を算出し、算出した出力軸３２の回転角度からワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上の位置を算出する。

しかしながら、ロータの位置検出用のホールセンサ７２で検出可能なワイパブレード２８、３０の位置は、基準位置からの相対的な位置である。本実施の形態では、出力軸３２の端部に設けたセンサマグネットの磁界の変化を検出する位置決め用ホールセンサ５４を備えている。本実施の形態に係るセンサマグネットは、後述するように、出力軸３２の回転角度が上反転許可範囲Ｒ２及び下反転許可範囲Ｒ１に相当する箇所の範囲の磁極（例えばＮ極）が他の範囲の磁極（例えばＳ極）と異なるように構成されている。位置決め用ホールセンサ５４は、センサマグネットの磁極がＳ極からＮ極に変化した際に、ワイパブレード２８、３０を反転させる基準位置である上反転位置Ｐ１または下反転位置Ｐ２にワイパブレード２８、３０が近づいたまたは到達したと判定する。

ワイパ制御装置１０のマイクロコンピュータ５８は、ホールセンサが検出したロータの回転数からワイパブレード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。また、ワイパ制御装置１０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４８があり、ワイパ制御装置１０のマイクロコンピュータ５８には、上位ＥＣＵ(Electronic Control Unit)９０を介してワイパスイッチ５０が接続されている。メモリ４８は、例えば、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）又はフラッシュメモリ等の不揮発性の記憶装置である。

マイクロコンピュータ５８は、ホールセンサ７２が出力した信号に基づいてワイパモータ１８のロータの位置を算出する。また、マイクロコンピュータ５８は、算出したロータの位置に基づいた位相を有する電圧を生成するように駆動回路５６を制御する。

ワイパスイッチ５０は、電源である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Ｌｏモード選択位置、高速で動作させるＨｉモード選択位置、一定周期で間欠的に動作させるＩＮＴ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回転速度の指令の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はワイパスイッチ５０からの出力信号に対応する制御を行う。

図２は、本実施の形態に係るワイパ制御装置１０の構成の一例の概略を示すブロック図である。また、図２示したワイパモータ１８は、一例として、三相６極のＤＣブラシレスモータである。ワイパモータ１８のロータ８８は、各々３つのＳ極及びＮ極の永久磁石で構成されている。ロータ８８の磁界は、ホールセンサ７２によって検知される。ホールセンサ７２は、ロータ８８の永久磁石の極性に対応してロータ８８とは別に設けられたセンサマグネットの磁界を検知してもよい。ホールセンサ７２は、ロータ８８又はセンサマグネットの磁界を、ロータ８８の位置を示す磁界として検知する。

ホールセンサ７２が出力した信号は、制御回路である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、集積回路であり、スタンバイ回路６０によって電源８０から供給される電力が制御されている。

ホールセンサ７２からマイクロコンピュータ５８に入力される信号は、正弦波状のアナログ信号であるが、マイクロコンピュータ５８内のホールセンサエッジ検出部６６で矩形波状のデジタル信号に変換される。また、ホールセンサエッジ検出部６６では、デジタル信号がハイレベルからローレベルへ、又はローレベルからハイレベルへ変化する箇所であるエッジが検出される。

デジタル信号及びエッジの情報はモータ位置推定部６４に入力され、モータ位置推定部６４でロータ８８の位置が算出される。算出されたロータ８８の位置の情報は、通電制御部６８に入力される。

マイクロコンピュータ５８の指令値算出部６２には、ワイパスイッチ５０から上位ＥＣＵ９０を介してワイパモータ１８（ロータ８８）の回転速度を指示するための信号が入力される。指令値算出部６２は、ワイパスイッチ５０から入力された信号からワイパモータ１８の回転速度に係る指令を抽出して、通電制御部６８に入力する。通電制御部６８は、ホールセンサ７２の信号からワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上での反転位置からの相対的な位置を算出する。また、通電制御部６８には、位置決め用ホールセンサ５４の信号も入力される。通電制御部６８は、位置決め用ホールセンサ５４の信号からワイパブレード２８、３０が上反転許可範囲Ｒ２または下反転許可範囲Ｒ１に到達したことを検出する。

通電制御部６８は、モータ位置推定部６４で算出されたロータ８８の位置及びワイパブレード２８、３０の位置に応じて変化する電圧の位相を算出すると共に、算出した位相及びワイパスイッチ５０により指示されたロータ８８の回転速度に基づいて駆動デューティ値を決定する。また、通電制御部６８は、駆動デューティ値に応じたパルス信号であるＰＷＭ信号を生成して駆動回路５６に出力するＰＷＭ制御を行う。

駆動回路５６は、三相（Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相）インバータにより構成されている。図２に示すように、駆動回路５６は、各々が上段スイッチング素子としての３つのＮチャンネル電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ（以下、「ＦＥＴ７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ」と言う）、各々が下段スイッチング素子としての３つのＮチャンネル電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗ（以下、「ＦＥＴ７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗ」と言う）とを備えている。なお、ＦＥＴ７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ及びＦＥＴ７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗは、各々、個々を区別する必要がない場合は「ＦＥＴ７４」、「ＦＥＴ７６」と総称し、個々を区別する必要がある場合は、「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」の符号を付して称する。

ＦＥＴ７４、ＦＥＴ７６のうち、ＦＥＴ７４Ｕのソース及びＦＥＴ７６Ｕのドレインは、コイル８６Ｕの端子に接続されており、ＦＥＴ７４Ｖのソース及びＦＥＴ７６Ｖのドレインは、コイル８６Ｖの端子に接続されており、ＦＥＴ７４Ｗのソース及びＦＥＴ７６Ｗのドレインは、コイル８６Ｗの端子に接続されている。なお、コイル８６Ｕ、８６Ｖ、８６Ｗは、各々、個々を区別する必要がない場合は「コイル８６」と総称し、個々を区別する必要がある場合は、「Ｕ」、「Ｖ」、「Ｗ」の符号を付して称する。

ＦＥＴ７４及びＦＥＴ７６のゲートは通電制御部６８に接続されており、ＰＷＭ信号が入力される。ＦＥＴ７４及びＦＥＴ７６は、ゲートにＨレベルのＰＷＭ信号が入力するとオン状態になり、ドレインからソースに電流が流れる。また、ゲートにＬレベルのＰＷＭ信号が入力されるとオフ状態になり、ドレインからソースへ電流が流れない状態になる。

本実施の形態では、スイッチング素子であるＦＥＴ７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ、７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗで構成された駆動回路５６の近くにサーミスタ１０２を実装している。サーミスタ１０２は温度によって抵抗値が変化する素子であり、抵抗１０４と共に分圧回路を構成する。抵抗１０４とサーミスタ１０２によって分圧された電圧は通電制御部６８に入力される。通電制御部６８は、入力された電圧に基づいて、ＦＥＴ７４Ｕ、７４Ｖ、７４Ｗ、７６Ｕ、７６Ｖ、７６Ｗが実装されている基板の温度を検知し、基板の温度が所定の閾値以上になった場合は、ワイパモータ１８の回転速度を低下させることにより、基板等の過熱を解消する。

また、本実施の形態のワイパ制御装置１０には、電源８０、ノイズ防止コイル８２、及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂ等が構成されている。電源８０、ノイズ防止コイル８２及び平滑コンデンサ８４Ａ、８４Ｂは略直流電源を構成している。

図３は、本実施の形態に係るワイパモータ１８のセンサの位置を示す概略図である。図３に示したように、ワイパモータ１８は、永久磁石で構成されたロータ８８の周方向に回転磁界を発生させるコイル８６が隣接しており、ロータ８８の軸方向には、ロータ８８の磁界を検出するホールセンサ７２が設けられている。ワイパモータ１８が三相のＤＣブラシレスモータであれば、ホールセンサ７２は、Ｕ相、Ｖ相、Ｗ相の三相の各々に対して設けられる。

また、ロータ８８から延びるロータシャフト８８Ａの端部にはウォーム５２Ａが形成され、ウォーム５２Ａは、出力軸３２と一体に形成されたウォームホイール５２Ｂと噛み合っている。本実施の形態では、ウォーム５２Ａとウォームホイール５２Ｂとで、減速機構５２を構成する。

出力軸３２のワイパアーム２６が取り付けられる端とは反対の端にはセンサマグネット７０が取り付けられており、センサマグネット７０に対向して位置決め用ホールセンサ５４が設けられている。

図４は、図３に示されたＡ−Ａ線に沿ってワイパモータ１８を切断した断面を示す断面図である。ウォーム５２Ａは、ロータシャフト８８Ａの軸方向に沿って螺旋状に形成されている。また、ウォームホイール５２Ｂは、円盤状に形成されていると共に、その周方向に沿って平歯状の歯溝が形成されている。ウォーム５２Ａの螺旋状の葉溝とウォームホイール５２Ｂの歯溝とが噛み合うことによって、ロータ８８の回転を所定の減速比で減速して出力軸３２に伝達することが可能となっている。なお、出力軸３２の端部に相当するウォームホイール５２Ｂの底面中心にはセンサマグネット７０が取り付けられている。

上部ハウジング７８Ａ内の減速機構５２の直下には、本実施の形態に係るワイパ制御装置１０の基板９２が設けられている。基板９２は、下部ハウジング７８Ｂによって覆われることにより保護され、基板９２には、マイクロコンピュータ５８、駆動回路５６を構成する素子等が実装されている。また、基板９２において、出力軸３２の端部に設けられたセンサマグネット７０に対向する部分には、出力軸３２の回転に従って変化するセンサマグネット７０の磁界を検知し、当該磁界の変化を示す信号を出力する位置決め用ホールセンサ５４が実装されている。

図５は、本実施の形態に係るワイパモータ１８のセンサマグネット７０の磁極と位置決め用ホールセンサ５４との位置関係を示す説明図であり、（Ａ）はセンサマグネット７０の格納対応位置１１０が位置決め用ホールセンサ５４に接近した状態を示し、（Ｂ）はセンサマグネット７０の下反転対応位置１１２が位置決め用ホールセンサ５４に接近し、かつセンサマグネット７０の下反転許可対応範囲１１６が位置決め用ホールセンサ５４と対向した状態を示し、（Ｃ）はセンサマグネット７０の上反転対応位置１１４が位置決め用ホールセンサ５４に接近し、かつセンサマグネット７０の上反転許可対応範囲１１８が位置決め用ホールセンサ５４と対向した状態を示している。

図６は、本実施の形態に係るワイパ装置１００の払拭動作の一例を示した説明図であり、（Ａ）はワイパブレード２８、３０が格納位置Ｐ３に到達した状態を示し、（Ｂ）はワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１から格納位置Ｐ３に払拭動作するＣＬＯＳＥ動作によってワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２に到達した状態を示し、（Ｃ）はＯＰＥＮ動作によりワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１に到達した状態を示している。

図５（Ａ）の状態は図６（Ａ）の状態に、図５（Ｂ）の状態は図６（Ｂ）の状態に、図５（Ｃ）の状態は図６（Ｃ）の状態に、各々対応している。図６（Ａ）に示したようにワイパブレード２８、３０が格納位置Ｐ３に到達した際には、図５（Ａ）に示したようにセンサマグネット７０の格納対応位置１１０が位置決め用ホールセンサ５４に接近する。図６（Ｂ）に示したようにワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１から格納位置Ｐ３に払拭動作するＣＬＯＳＥ動作によってワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２に到達した際には、図５（Ｂ）に示したようにセンサマグネット７０の下反転対応位置１１２が位置決め用ホールセンサ５４に接近し、かつセンサマグネット７０の下反転許可対応範囲１１６が位置決め用ホールセンサ５４と対向する。図６（Ｃ）に示したようにＯＰＥＮ動作によりワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１に到達した際には、図５（Ｃ）に示したようにセンサマグネット７０の上反転対応位置１１４が位置決め用ホールセンサ５４に接近し、かつセンサマグネット７０の上反転許可対応範囲１１８が位置決め用ホールセンサ５４と対向する。

前述のように、本実施の形態では、ロータ８８の位置検出用のホールセンサ７２が検出したロータ８８の回転と減速機構５２の減速比とに基づいてワイパブレード２８、３０のウィンドシールドガラス１２上での位置を算出するが、ホールセンサ７２はＭＲセンサのように回転の絶対角を検出し得ないので、算出されるワイパブレード２８、３０は、基準位置に対する相対的な位置となる。

ワイパ装置１００の払拭動作は、走行風等に外力に影響されやすく、当該外力が払拭動作中のワイパ装置に作用した場合、算出された相対的な位置は、本来のワイパブレード２８、３０の位置からずれてくるおそれがある。

従って、ワイパブレード２８、３０の絶対的な位置を算出するには基準位置を検出する必要があり、本実施の形態では、ＯＰＥＮ動作時に位置決め用ホールセンサ５４がＳ極に着磁された範囲とＮ極に着磁された上反転許可対応範囲１１８との間の許可位置エッジ１１８Ａでの磁界の変化を検出したことに基づいてワイパブレード２８、３０が基準位置の１つである上反転位置Ｐ１に到達したと判定する。より具体的には、許可位置エッジ１１８Ａによる磁界の変化を検出した後、ワイパ装置１００がＬｏモード（低速）の場合は、ホールセンサ７２でロータ８８の所定回数（Ｎ回）の回転を検出した後にワイパモータ１８の回転を停止する。許可位置エッジ１１８Ａでの磁界の変化を検出した際、ワイパブレード２８、３０は上反転位置Ｐ１の手前に位置しているので、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１で停止するように、ロータ８８の所定回数（Ｎ回）の回転を検出した後にワイパモータ１８の回転を停止する。所定回数（Ｎ回）は、ワイパモータ１８の減速機構５２の減速比等により異なるので、ワイパモータ１８の仕様に応じて具体的に決定する。

ワイパ装置１００がＨｉモード（高速）の場合は、許可位置エッジ１１８Ａによる磁界の変化を検出した直後、即時にワイパモータ１８の回転を停止する。Ｈｉモードでは、ロータ８８の所定回転数での回転を待ったのでは、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１からオーバーランするおそれがあるからである。

本実施の形態では、ＣＬＯＳＥ動作時に位置決め用ホールセンサ５４がＳ極に着磁された範囲とＮ極に着磁された下反転許可対応範囲１１６との間の許可位置エッジ１１６Ａでの磁界の変化を検出したことに基づいてワイパブレード２８、３０が基準位置の１つである下反転位置Ｐ２に到達したと判定する。ＣＬＯＳＥ動作の場合も、上述のＯＰＥＮ動作の場合と同様に、許可位置エッジ１１６Ａによる磁界の変化を検出した後、ワイパ装置１００がＬｏモード（低速）の場合は、ホールセンサ７２でロータ８８の所定回数（Ｎ回）の回転を検出した後にワイパモータ１８の回転を停止し、ワイパ装置１００がＨｉモード（高速）の場合は即時にワイパモータ１８の回転を停止する。

本実施の形態では、ＯＰＥＮ動作時に位置決め用ホールセンサ５４がＮ極に着磁された上反転許可対応範囲１１８とＳ極に着磁された範囲との間の危険位置エッジ１１８Ｂでの磁界の変化を検出した場合には、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１をオーバーランするおそれありと判定してワイパモータ１８の回転を即時停止する。また、本実施の形態では、ＣＬＯＳＥ動作時に位置決め用ホールセンサ５４がＮ極に着磁された下反転許可対応範囲１１６とＳ極に着磁された範囲との間の危険位置エッジ１１６Ｂでの磁界の変化を検出したこと場合には、ワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２をオーバーランするおそれありと判定してワイパモータ１８の回転を即時停止する。危険位置エッジ１１６Ｂ、１１８Ｂは、図５の場合では、Ｎ極からＳ極への磁界の変化によって検出される。

さらに、本実施の形態では、格納位置Ｐ３からのＯＰＥＮ動作時に位置決め用ホールセンサ５４がＳ極に着磁された範囲とＮ極に着磁された下反転許可対応範囲１１６の間の危険位置エッジ１１６Ｂでの磁界の変化を検出したことに基づいてワイパブレード２８、３０が基準位置の１つである下反転位置Ｐ２に到達したと判定する。

本実施の形態では、上反転位置Ｐ１及び下反転位置Ｐ２を基準位置として検出した後、各基準位置の間でのワイパブレード２８、３０の位置は、前述のようにホールセンサ７２が検出したロータ８８の回転に基づいて算出する。

図７は、本実施の形態に係るワイパモータ１８の上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間の往復払拭動作での反転処理の一例を示したフローチャートである。ステップ７００では、許可位置エッジ１１８Ａまたは許可位置エッジ１１６Ａによる磁界の変化（一例としてＳ極からＮ極）を位置決め用ホールセンサ５４が検出したか否かを判定する。ステップ７００で磁界の変化を検出した場合には手順をステップ７０２に移行し、ステップ７００で磁界の変化を検出しない場合には処理をリターンする。

ステップ７０２では、ワイパスイッチ５０のからの信号がＬｏモードを示すか否かを判定し、Ｌｏモードの場合には、手順をステップ７０４に移行し、Ｌｏモードでない場合には、手順をステップ７１０に移行する。

ステップ７０４では、ホールセンサ７２がロータ８８の回転を所定回転数であるＮ回検出した後に、ワイパモータ１８の減速及び停止をする減速制御を行う。

ステップ７０６では、動作方向の反転前、すなわちワイパモータ１８の回転が停止する前に危険位置エッジ１１６Ｂ、１１８Ｂによる磁界の変化を検出したか否かを判定し、危険位置エッジ１１６Ｂ、１１８Ｂによる磁界の変化を検出した場合には、ステップ７０８でワイパモータ１８の回転を即時減速により停止して処理をリターンする。ステップ７０６で危険位置エッジ１１６Ｂ、１１８Ｂによる磁界の変化を検出しない場合には、処理をリターンする。

ワイパ装置１００がＬｏモードでない場合、すなわちＨｉモードの場合には、ステップ７１０でワイパモータ１８の回転を即時減速により停止する。

ステップ７１２では、動作方向の反転前、すなわちワイパモータ１８の回転が停止する前に危険位置エッジ１１６Ｂ、１１８Ｂによる磁界の変化を検出したか否かを判定し、危険位置エッジ１１６Ｂ、１１８Ｂによる磁界の変化を検出した場合には、ステップ７１４でワイパモータ１８の回転を即時減速により停止して処理をリターンする。ステップ７１２で危険位置エッジ１１６Ｂ、１１８Ｂによる磁界の変化を検出しない場合には、処理をリターンする。

以上、説明したように、本実施の形態によれば、上反転位置Ｐ１及び下反転位置Ｐ２に対応する箇所の磁極を、その他の箇所と異なる磁極に着磁したセンサマグネット７０の磁界の変化を検出することにより、ワイパブレード２８、３０が上反転位置Ｐ１または下反転位置Ｐ２に到達したことを１つの位置決め用ホールセンサ５４で検出できる。

また、上反転位置Ｐ１または下反転位置Ｐ２からのワイパブレード２８、３０の相対的な位置は、ブラシレスＤＣモータであるワイパモータ１８のロータ８８の位置検出用のホールセンサ７２からの出力信号に基づいて算出可能なので、ワイパブレードの位置検出用センサに係るコストを抑制できる。

本実施の形態に係るワイパモータ１８は、三相同期式モータの一種であるブラシレスＤＣモータであるが、ブラシ付きＤＣモータでもよい。ワイパモータ１８がブラシ付きＤＣモータの場合には、ワイパモータ１８の回転子または出力軸３２の回転を検出するホールセンサを別途要するが、ホールセンサはワイパモータ１８の出力軸３２の絶対的な回転角度を検出するＭＲセンサよりも安価なので、ワイパブレードの位置検出用センサに係るコストを抑制できる。

１０…ワイパ制御装置、１２…ウィンドシールドガラス、１４，１６…ワイパ、１８…ワイパモータ、２０…リンク機構、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、３８，４０…ピボットレバー、４２，４４…ピボット軸、４６…リンクロッド、４８…メモリ、５０…ワイパスイッチ、５２…減速機構、５２Ａ…ウォーム、５２Ｂ…ウォームホイール、５４…位置決め用ホールセンサ、５６…駆動回路、５８…マイクロコンピュータ、６０…スタンバイ回路、６２…指令値算出部、６４…モータ位置推定部、６６…ホールセンサエッジ検出部、６８…通電制御部、７０…センサマグネット、７２…ホールセンサ、７４（７４Ｕ，７４Ｖ，７４Ｗ），７６（７６Ｕ，７６Ｖ，７６Ｗ）…ＦＥＴ、７８Ａ…上部ハウジング、７８Ｂ…下部ハウジング、８０…電源、８２…ノイズ防止コイル、８４Ａ，８４Ｂ…平滑コンデンサ、８６（８６Ｕ，８６Ｖ，８６Ｗ）…コイル、８８…ロータ、８８Ａ…ロータシャフト、９０…上位ＥＣＵ、９２…基板、１００…ワイパ装置、１０２…サーミスタ、１０４…抵抗、１１０…格納対応位置、１１２…下反転対応位置、１１４…上反転対応位置、１１６…下反転許可対応範囲、１１６Ａ…許可位置エッジ、１１６Ｂ…危険位置エッジ、１１８…上反転許可対応範囲、１１８Ａ…許可位置エッジ、１１８Ｂ…危険位置エッジ、θ１…回転角、Ｐ１…上反転位置、Ｐ２…下反転位置、Ｐ３…格納位置、Ｐ４…下反転許可位置、Ｐ５…上反転許可位置、Ｒ１…下反転許可範囲、Ｒ２…上反転許可範囲

Claims (4)

1. ワイパアームの先端に連結されたワイパブレードがウィンドシールド上の上反転位置と下反転位置との間を払拭動作するように前記ワイパアームを揺動させる出力軸と、
   磁界の変化を検出する単一のホールセンサである磁界検出部と、
   前記出力軸に従って回転し、前記ワイパブレードが前記上反転位置の手前の上反転許容位置に到達した際及び前記ワイパブレードが前記下反転位置の手前の下反転許容位置に到達した際に前記磁界検出部が磁界の変化を検出するように着磁されたセンサマグネットと、
   前記磁界検出部が磁界の変化を検出した際に前記出力軸の回転が反転する回転制御を行う制御部と、
   を含むワイパ装置。
2. 前記センサマグネットは、前記ワイパブレードが前記上反転許容位置に到達した際に前記磁界検出部と対向する磁極と、前記ワイパブレードが前記下反転許容位置に到達した際に前記磁界検出部と対向する磁極とを、同じ極性にした請求項１に記載のワイパ装置。
3. 回転子の回転数を検出する回転検出部を含み、
   前記制御部は、前記上反転位置と前記下反転位置との間の前記ワイパブレードの位置を前記回転検出部で検出した前記回転子の回転数と前記出力軸の減速比とに基づいて算出する請求項１または２に記載のワイパ装置。
4. 前記制御部は、前記ワイパブレードの払拭速度が高速の場合、前記磁界検出部が磁界の変化を検出した際に前記出力軸の回転を即時停止して反転させる回転制御を行い、前記ワイパブレードの払拭速度が低速の場合、前記磁界検出部が磁界の変化を検出した際に前記回転検出部で前記出力軸が所定回数回転したことを検出した後に前記出力軸の回転を停止して反転させる回転制御を行う請求項３に記載のワイパ装置。