JP3428644B2 - 車輌用水滴感知ワイパ制御システム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 産業上の利用分野 本発明は、車輌用ウインドシールドワイパシステムに
用いる制御回路に関し、特に、従来のシステムに適合す
る回路を備え、かつ従来のシステムと同じワイヤリング
ハーネスを用いる、従来のウインドシールド間欠ワイパ
システムの制御に使用することを容易にするウインドシ
ールドの水滴を感知するワイパ制御システムのインタフ
ェース回路に関する。水滴感知システムの回路構成及び
アルゴリズムによって従来の間欠ワイパシステムのスイ
ッチを使用することが可能になる。

従来技術 水滴を感知し、水滴の状態が変化したときにワイパの
動作を再調整するウインドシールドワイパ制御システム
は、運転者が常にワイパシステムを手動で調整する必要
を除去するので、非常に好ましいものである。ウインド
シールドの水滴の存在を光学的に感知し、ワイパのモー
タを駆動させ、降水量に応じてモータの速度を調整する
システムが開発されてきた。本発明の発明者が共同発明
者である米国特許第4,620,141号の明細書は、予め決め
られたデューティーサイクルで点滅するLED等の複数の
発光源と、ウインドシールドの外側表面で光を伝達する
チャネルが交差するように、チャネルに沿った方向に向
けられたフォトトランジスタ等の複数の光学素子とを有
するウインドシールドワイパモータ用の電子制御回路を
開示している。複数のセンサがブリッジの構成に接続さ
れ、雨粒がウインドシールドに衝突したとき、光源から
の光が屈折してブリッジを不平衡にする。不平衡になっ
たブリッジからの信号がウインドウ比較器に印加され、
積分された二進信号を生み出し、その信号がウインドシ
ールドワイパリレー回路に機能的に接続された電圧制御
された発振器に印加され、降水量に応じた速度でワイパ
を駆動する。

本発明の発明者による米国特許第5,059,877号の明細
書は、降水量に応じた速度でワイパブレードを駆動し、
周囲の光によってワイパブレードがシフトするというノ
イズの問題を解決するように設計されたウインドシール
ドワイパシステム用の制御回路を開示している。前者の
雨粒に応答するワイパシステムでは、例えば電柱などの
陰がウインドシールドを横切ることによって発生するセ
ンサモジュールにあたる周囲の光のレベルの突然のまた
はパルス状の変化が、降雨に無関係にワイパを駆動する
ことになる。後者の発明は、周囲の光の変化による感知
システムへの外乱を拒絶するようにマイクロプロセッサ
によって制御されたバンドパスフィルタと差動増幅器と
共に、サンプルホールドの集合を用いることによって、
そのような問題を効果的に処理し、システムを外乱の影
響を受けないものにする。

大規模な自動車製造業者は、多種類の車輌に共通の設
計のワイパシステムを用いている。例えばゼネラルモー
ター社では、多種類の車輌に対して２種類の基本的なワ
イパを用いている。これらは、２つの決められた速度の
何れかの速度でワイパを駆動できる標準的なシステム
と、２つの速度でワイパを駆動するだけでなく、払拭動
作の間に可変長の時間に亘って一時停止することのでき
るワイパシステムである。両方のシステムは、霧サイク
ルと洗浄サイクルとを備え、同じワイヤリングハーネス
を含む多くの共通の部品を用いている。

そのようなシステムが図１に模式的に描かれており、
標準的なシステム及び間欠払拭システムは、一部異なる
多重位置のワイパ制御スイッチ10と、両方のシステムと
等しいコネクタと、電源及びグランド14を伴ったワイヤ
リングハーネス12とを有する。ブレード停止機構及び他
のリンク仕掛を含むワイパ及びワッシャモータアセンブ
リ16は、部分的には異なるがワイパ及びワッシャモータ
アセンブリ16との等しいインタフェースコネクタを有す
る異なる制御回路基板18を用いること以外は、両方のシ
ステムに共通している。このことから、標準的なシステ
ムと間欠ワイパシステムとの間の実質的な相違点は、ワ
イパ制御スイッチ10と回路基板18の相違であって、その
両方は接続部が等しいので極めて容易に交換可能なこと
がわかる。この交換可能性及び共通性によって、両方の
システムを任意の車輌に装備することが容易となり、自
動車のディーラーが後付け式に改造することによって標
準システムを間欠ワイパシステムへ改良することが容易
になる。

上述された２つの特許だけでなく、水滴感知ワイパ制
御システムを含む他の参考文献の発明の変形が発明さ
れ、それらは雨を感知しワイパの動作を制御する種々の
手段を用いている。しかし、これらのシステムのほぼ全
ては、従来の自動車車輌システムとの完全性及び適合性
にほとんど注意していない。適合性がないために、また
そのようなシステム用の特別なワイヤリングハーネスを
提供する必要性のために、製造業者がそのようなシステ
ムを車輌のオプションとして組み入れることが困難にな
る。そのような水滴感知ワイパ制御システムを、ゼネラ
ルモーター社によって製造された間欠ワイパシステムの
ような従来のワイパシステムに組み込むことが可能であ
れば、非常に有益である。そのようなシステムは、組立
工程でのオプションとして、または適合性を有するウイ
ンドシールドワイパ制御システムを備えた新型車輌及び
従来の車輌を後付け式に改造するために役立つ。

目的 本発明の第１の目的は、製造過程にほとんど影響を及
ぼさず、最小の後付け式改造によって従来の設計のワイ
パシステムに組み入れることのできる水滴感知ワイパ制
御システムを製造する手段を提供することである。

本発明の第２の目的は、ゼネラルモーター社によって
製造された独自のウインドシールドワイパ制御システム
を用いた車輌に、水滴感知ワイパシステムを容易に組み
入れる手段を提供することである。

本発明の第３の目的は、独自の車輌用ワイヤリングハ
ーネス及びプラグを従来のコネクタで用いて、水滴感知
ワイパ制御システムを多種類の車輌に容易に組み入れる
手段を提供することである。

本発明の第４の目的は、既に組み込まれている標準的
なシステムまたは間欠ワイパシステムの動作を妨げるこ
となしに、車輌内に水滴感知ワイパ制御システムを容易
に組み入れる手段を提供することである。

本発明の第５の目的は、従来のスイッチの特別な電気
的構成を用いることによって、水滴感知ワイパ制御シス
テムを容易に一体化する手段を提供し、それによって、
新しいスイッチの開発及び製造に関するコストと、従来
の車輌を水滴感知ワイパシステムを備えるように後付け
式に改造する労力とを解消することである。

本発明の第６の目的は、水滴感知システムのコンピュ
ータが何らかの理由によって機能を停止したときでさ
え、手動モードでの従来のワイパ制御システムの動作を
妨げることがないように、水滴感知ワイパ制御システム
を車輌に容易に組み入れる手段を提供することである。

本発明のその他の特徴及び目的は、添付の図面及び以
下の説明から同業者には容易に思い至るものである。

発明の開示 上述された本発明の特徴及び目的は、そのシステムが
組み込まれるシステム、例えばゼネラルモーター社の間
欠ワイパシステムと適合する構成要素及び等しい電気回
路構成を用いた、自動水滴感知ワイパ制御システムを提
供することによって達成される。本発明に基づけば、水
滴感知ワイパシステムユニットが従来のコネクタに接続
可能である。OFF、LOW、HIGH、及びMISTの手動モードで
のシステムの動作は、水滴感知制御ユニットの存在によ
って影響を受けることはない。自動水滴感知モードの動
作は、“AUTO"と呼ばれるかまたは“AUTO"と同じ意味の
ワイパ制御スイッチに並べられた間欠DELAY動作または
パルス動作に置き換えられるように設計されている。も
ちろん、そのスイッチを従来の車輌に動作可能に組み込
むために調整する必要はない。そのシステムは更に、間
欠加減抵抗器または遅れ回路または可変抵抗器によっ
て、感度を調節することができる。

システムを自動水滴感知ワイパ制御モードで動作させ
るためには、運転者は単に制御スイッチをAUTOまたはDE
LAY位置に移動させるだけでよい。その制御回路に基づ
いて、ワイパは一度駆動され、そしてその点から、水滴
の状態に基づく指示によって、高速、低速、または間欠
的に駆動される。AUTO位置の調節範囲は、ウインドシー
ルド上の水滴に対するシステムの感度を調整する。ワイ
パは、ウインドシールド上において自動車ボンネットの
下に隠れるパーク位置（隠れた位置）又は該パーク位置
よりは上方ではあるが運転者の視界の下方の払拭待機位
置（目視可能な位置）に停止するように構成され、水滴
感知モードにおいて、ウインドシールド上に水滴が感知
されない場合には、払拭待機位置に停止するように設計
されている。これによって、運転者はワイパがオフモー
ドではなく自動または水滴感知制御モードで動作してい
ることが分かる。イグニションスイッチのターンオフに
よって、ワイパの位置は影響を受けず、ワイパスイッチ
がDELAY位置またはAUTO位置にあるときのイグニション
スイッチのターンオンによって、ワイパが単発の動作を
起こし、そして水滴感知モードの動作に戻る。

図面の簡単な説明 第１図は、水滴感知システムが組み込まれる従来のウ
インドシールドワイパ及びワッシャ制御システムの模式
図である。

第２図は、本発明に基づく水滴感知システムを組み込
まれた第１図の制御システムの模式図である。

第3A図は、第3B図、第3C図、及び第3D図の位置関係を
示す図である。

第3B図は、本発明に基づく制御システムの回路図であ
る。

第3C図は、本発明に基づく制御システムの回路図であ
る。

第3D図は、本発明に基づく制御システムの回路図であ
る。

第4A図は、ワイパを停止位置から移動させるための他
の回路図を表している。

第4B図は、他の洗浄回路を表している。

第５図は、幾つかのワイパの位置の模式図である。

第６図は、本発明に基づく払拭エラーアルゴリズムを
表す論理ブロック図である。

発明の詳細な記述 添付の図面では等しい部分には等しい符号が付されて
いる。

上述したように本発明に基づけば、自動水滴感知ワイ
パ制御システムが、既設のワイパ制御システムの従来の
接続コネクタに接続される。例示された実施例は、ゼネ
ラルモーター社によって製造された車輌に関する間欠払
拭システムとの組合せのためのものであるが、本発明の
システムは、当業者によって他の同様のシステムに組合
わされることも可能であり、ここで示された好適な実施
例は説明のためのものであり、限定を意図するものでは
ない。

第２図は、従来の間欠払拭制御システム内に組み込ま
れた水滴感知制御ユニットの模式的なブロック図を表し
ている。第２図は、ウインドシールドに取り付けられた
水滴センサ22をワイヤリングハーネス12及び従来のワイ
パ及びワッシャモータアセンブリ16に接続する水滴感知
制御ユニット20を示している。ワイパ制御スイッチ24
は、ワイパ制御スイッチ10と等しいかまたは多少の変更
を施されており、制御回路基板18は第１図の制御回路基
板と等しい。グランドシステム26は、従来のグランド14
では用いられていない新たに接続されたグランドワイヤ
を含む。

組み合わされたシステムの全体が、第3A図に基づいて
連結される第3B図、第3C図、及び第3D図の模式的な接続
図に示されている。組み合わされたシステムは、OFF、L
OW、HIGH、及びMISTの手動モード及びDELAYまたはAUTO
水滴感知モードで動作するように設計されており、手動
モードでの動作が、自動水滴感知ワイパ制御システムが
存在することによって影響を受けないようになってい
る。組み合わされたシステムは、添付の図面を参照し
て、組み合わされたシステムの動作の異なる各モードを
検査することによって説明される。第3B図、第3C図、及
び第3D図の模式的接続図に関しては、破線30によって分
離された第3D図と第3B図の破線28の上の部分とが、従来
の間欠払拭システムすなわち手動制御される間欠払拭モ
ード設定を備えた既設のワイパ制御システム及び間欠払
拭導体を含む従来のワイヤリングハーネスの構成要素を
表し、第3B図の残りの部分と第3C図とが従来のハーネス
に適合するように接続された水滴感知ワイパ制御システ
ムの模式的な相互接続図を表している。

手動モードの動作（従来の設備） 1.OFF 添付の図面に示すように、本例での多重位置スイッチ
手段であるワイパ選択スイッチ32がOFF位置にあると
き、導体34は、導体36及び38を通してDC12Vの電源に接
続されている。このとき電流がブロッキングダイオード
40を通して流れる。OFF位置ではもちろん、ワイパは第
５図の200によって示されるパーク位置にあるように設
計されている。システムは更に、導体42に接続された停
止解除リレーコイル44を有する。このリレーコイル44
は、励磁されたときにワイパがパーク位置から移動する
ための“停止から出る”または停止解除リレーである。
OFFモードでは、導体42は接続されておらずかつ停止解
除リレー44は励磁されていないが、もしワイパブレード
がパーク位置になければ、ワイパモータアセンブリ内に
備えられた機械的なカム46が、停止解除リレーの接触部
48を閉じた状態に保ち、導体50及び52を導体34と接続
し、ワイパモータ54の低速巻線55を励磁する。これによ
って、停止解除リレーが励磁されモータ54が回転し、ワ
イパを充分に後退した位置またはパーク位置に移動させ
る。カム46が更に回転すると、停止解除リレーは再び開
いた状態となりモータを遮断状態にする。

OFFモードでの組み合わされたシステムの動作は、標
準的なシステムまたは間欠ワイパシステムのOFFモード
での動作と等しい。更に、マイクロプロセッサ56はOFF
モードにあるシステムの機能を干渉したり妨害すること
ができないようになっている。このことに関しては、本
例でのレベル変換手段であるレベル変換器58が備えられ
ており、導体34の電圧を感知し、AUTOライン60の出力電
圧を低状態（0V）にセットする。この状態に関するマイ
クロプロセッサのソフトウェアは、いかなる場所にある
センサによって検知された水滴の状態に関する情報が提
供されても、マイクロプロセッサがモータを駆動するよ
うな命令を発生することを禁止している。

2.手動LOW及びMIST 模式的接続図に示されるように、ワイパ選択スイッチ
32がLOW位置にあるとき、導体34及び42には電流が流
れ、停止解除リレー44がリレー接触部48を閉じ、モータ
54の低速巻線55を導体50及び52を通して励磁する。こう
して、ウインドシールドのウインドシールドワイパが低
速で動作する。

LOWモードでのシステムの動作は、OFF位置での動作と
同様に、自動水滴感知システムが存在しない場合の動作
とほぼ等しいものである。OFF位置にある場合と同様
に、導体34の電圧はライン60の信号を低状態にし、再び
マイクロプロセッサの割り込みを排除し、マイクロプロ
セッサのこのモードでの故障がワイパの動作に影響を及
ぼすことのないようにする。

MIST動作は、スイッチ32がMIST位置に保持されている
間は、LOW速度動作と基本的に等しい。ワイパ制御内に
備えられた機械的なバネ（図示されていない）が、スイ
ッチが解除されたときにセレクタをOFFにもどす。この
ようにして、ワイパは、動作シーケンスに基づいてスイ
ッチが解除された後にモメンタリMIST位置からOFF位置
へ移動し再び停止する。

3.手動HIGH速度 ワイパ選択スイッチ32がHIGH位置に動かされたとき、
電源が導体36を通して導体62に接続される。電流が抵抗
61を流れた後にトランジスタ64をターンオンし、リレー
68を励磁して接続部70を閉じ、高速モータ巻線71を励磁
して、モータ54を高速で回転させる。導体62の電流は、
ブロッキングダイオード72及び74を通してライン42を流
れ、再び停止解除リレー44を励磁し、モータはウインド
シールド上のワイパを高速で駆動する。もちろん、係合
したスイッチ接触部を通してダイオード72を流れる電流
は、導体34を流れ、レベル変換器58を駆動し、マイクロ
プロセッサ56による割り込みを排除するべくAUTO信号を
低状態に駆動する。導体34及び42に各々配置されたブロ
ッキングダイオード40及び74は、水滴感知モードのシス
テムの動作には必要であることが注意される。ブロッキ
ングダイオード40及び74は、モータによって発生させら
れた導体52の逆起電力がスイッチを通して流れ、停止解
除リレーを流れる電流を０にし、ワイパのブレードがパ
ーク位置から移動するのを妨げることを防止する。

更に、好適な実施例では、モータへ電流を供給するた
めに、スイッチとモータを直接接続する導体62ではな
く、リレー68を用いている。これは、導体62によってス
イッチとモータを直接接続することによって、ダイオー
ド72及び74及び導体42によって高速巻線から停止解除リ
レーへの電流路が形成され、逆起電力の発生によってモ
ータに電流が流れ込む状態を生みだし、一方高速巻線が
停止解除リレーを係合し、ワイパが停止することを不可
能にするためである。リレーはまた、モータを高速で回
転させるための充分な容量を備えたダイオードよりも十
分に低価格であり、かつダイオードの電圧降下は、ワイ
パの高速動作を許容できないほどに低下させることにな
る。この状態は運転者を悩ませるだけでなく、更に車輌
の安全性を低下させるような、ウインドシールドワイパ
がウインドシールドから水滴を除去する速度を低下させ
る。リレーはまた、以下に説明されるように自動水滴感
知モードで用いられる。

自動水滴感知モード 1.LOW速度 選択された遅延時間をおいてワイパを間欠的に作動し
てウインドシールドの払拭を行う従来のワイパ制御シス
テムの間欠払拭モードは、本発明では、自動水滴感知モ
ードに切り替えられる。この自動水滴感知モードでは、
ウインドシールドに設置された水滴センサによって決定
される降雨の発生が検知される。水滴センサはブロック
22によって表されており、本例でのマイクロプロセッサ
・コントローラ手段であるマイクロプロセッサ56に接続
されている。本例での自動水滴感知ワイパコントロール
には、前記マイクロプロセッサ56のほか、電源160、セ
ンサ駆動及びデモジュール回路162、ポテンショメータ
読み取り回路164、及び論理によって構成された種々の
診断回路デバイス166が含まれている。本出願の発明を
理解するためには、水滴感知センサの詳しい動作の説明
が省略される。水滴感知センサ及びマイクロプロセッサ
とのインタフェースの動作に関する詳細な説明と、自動
水滴感知ワイパ制御システムの構造及び動作に関する情
報は、上述された米国特許第4,620,141号及び第5,059,8
77号の明細書に記載されている。本出願の目的のために
必要な記述及び記載を完全にするために、そのような詳
細な説明を必要とするので、上述された特許明細書はこ
こで言及したことによって本出願の一部とされたい。

図に示されているように、ワイパ選択スイッチ32をDE
LAYまたはAUTO位置へ配置することによって、電圧12Vが
スイッチを通して導体42に加えられ、ダイオード74を通
して停止解除リレー44を励磁する。これによって、ライ
ン34の電圧は、レベル変換器58から瞬間的に取り除か
れ、レベル変換器58はマイクロプロセッサへのライン60
のAUTO信号を高状態（5V）にセットする。これによっ
て、ワイパ制御スイッチが水滴感知制御またはAUTO位置
にあるという情報がマイクロプロセッサに与えられる。

マイクロプロセッサ56は、入力ライン60のHIGH信号を
受け取ったときに、ワイパ制御が実際にAUTOまたは水滴
感知位置にあることを検知する。その後にマイクロプロ
セッサはワイパの単発の払拭動作を命令する。この命令
は、マイクロプロセッサのSLOW出力に接続された通常は
5Vの導体76（第3C図）の信号を0Vに変化させ、そしてイ
ンバータ78がこの信号を5Vまたは高状態の出力に変換す
ることによって完了する。これによって、水滴感知制御
ユニット内のダイオード80、抵抗82及び連続するライン
84に電圧降下が生ずる。抵抗86を流れる電流が、キャパ
シタンス90を迅速に充電する。トランジスタ92がターン
オンし、リレー94が励磁され、それによって接続部96が
閉じ、ダイオード40を通って導体34に再び電流が流れ
る。停止解除リレー44の接続部48が閉じ、ワイパブレー
ドがウインドシールドの上で移動し始める。接触部104
及びカムスイッチ106と共にリレー102を通してワッシャ
モータ100を駆動させるタイミング回路98が、AUTOモー
ドで励磁されないような値に抵抗値が選択される。

ダイオード40の下にある導体34に12Vの電圧が発生す
ることよって、ライン108上に対応する電圧が発生し、
この電圧によってSTOPPEDライン112上のレベル変換器11
0の出力が低状態（0V）になる。ライン112上の信号は、
マイクロプロセッサ内のアルゴリズムに、ワイパモータ
が実際に動作していることを伝達する。このフィードバ
ックは、STOPPEDラインの信号が低状態にならない限
り、有益な診断情報を提供し、マイクロプロセッサ内の
アルゴリズムが診断結果を適切に決定し、ハードウェア
のエラーが発生したことを示す。

払拭サイクルが進行中であることを指示するSTOPPED
ライン112上のフィードバック信号がマイクロプロセッ
サに受け取られたとき、マイクロプロセッサは払拭命令
を終了させる。しかしこのときまでに、ワイパはウイン
ドシールド上に存在し、タイミング回路98のカム（図示
されていない）は、ワイパが払拭サイクルの終わりに到
着するまでリレー接触部96を閉じた状態に保つ係合した
リレー94を保持し続ける。この時点でタイミング回路の
カムはリレー94の接触部を解除し、モータアセンブリへ
の導体34上の電位を０に降下させる。一方これによって
モータが停止し、レベル変換器110がSTOPPEDライン112
の信号を高状態（5V）にする。次にマイクロプロセッサ
はこの情報を払拭間の停止時間を正確にセットするため
に用い、ワイパブレードが、第５図の202に示される払
拭待機位置に留まることになる。

このようにして少ない水滴が存在するときには、マイ
クロプロセッサは、降雨の密度によって決定される数秒
の間隔で、上述された信号の動作を繰り返すことにな
る。降水量によって、ワイパの動作が払拭間の一時停止
を伴わずに一定の低速度で動作するために、マイクロプ
ロセッサはSLOWライン76に論理低の信号を送り続ける。
このようにして、各払拭サイクルの終わりには、キャパ
シタンス90が放電され、次に迅速に再び充電され、払拭
サイクルが繰り返される。これによって払拭間には数ｍ
秒の遅れが存在するが、それは運転者には知覚できず、
ワイパは一定の速度で連続的に移動しているように見え
る。この遅れは気になるものではないが、導体88のキャ
パシタンス90と直列に新しい抵抗を接続することによっ
て減少させることができる。あるモータでは、ウインド
シールドを横切るワイパの移動と移動との間の一時停止
を伴わない滑らかな動作を生み出すために270Ωの抵抗
が用いられている。

2.HIGH速度での動作 大量の降雨がウインドシールドのセンサによって検知
されることにより、ユニットはワイパをHIGH速度すなわ
ち高速度で動作させる。これは、ウインドシールドのセ
ンサからの入力がある予め設定された閾値を上回ったと
き、HIGH速度での動作が必要であることを指示するマイ
クロプロセッサ内のアルゴリズムに基づいている。この
状態が発生したとき、マイクロプロセッサ56はFASTライ
ン114の電位を低状態（0V）にする。この信号はレベル
変換器116によって反転され、抵抗118を通過した後に、
トランジスタ64をターンオンさせてリレー68を励磁し、
接触部70を閉じ、12Vの電圧が導体63を通してモータの
高速度巻線に印加される。もちろん既に述べられたよう
に、AUTOまたは水滴感知モードでは、導体42にはダイオ
ード74から電流が流れ、リレー44を励磁し、ワイパをパ
ーク位置から解除するように接触部48を係合させる。

ブロッキングダイオード40及び74によって、スイッチ
がAUTOまたは水滴感知位置にあるときに、モータがHIGH
速度で回転することが可能になる。モータが高速巻線に
よって励磁されているとき、モータの低速巻線には20V
以上の逆起電力が発生し、この逆起電力が導体52に現れ
るので、ブロッキングダイオード40及び74が必要とな
る。払拭サイクルのある期間では、タイミング回路98の
カム（図示されていない）が、リレー94の接触部96を閉
じ、導体42にこの高い逆起電力が印加される。ダイオー
ド40またはダイオード74の何れかが存在しなければ、こ
の逆起電力は導体42及びスイッチを通して12V入力に直
接接続され、モータの高速巻線及び低速巻線を短絡させ
ることになる。このような状態になるとモータの速度が
低下し、モータのブラシに修復不可能な損傷を与える大
電流が流れるので、このような状態はモータにとって好
ましいものではない。ブロッキングダイオードはこのよ
うな状態を回避する。

ブロッキングダイオード40はまた、スイッチがAUTO位
置にあるという正確な情報をマイクロプロセッサが受け
取るために必要である。もしダイオード40がなければ、
導体34はモータが回転しているとき常に高い電位を有す
ることになる。このような状態では、マイクロプロセッ
サがHIGH速度を選択しているときに、例えば運転者が手
動LOW速度を選択したことを検知することができない。
ダイオード40を接続することによって、アルゴリズムを
備えたマイクロプロセッサに運転者が水滴感知モードを
選択したことを確実に伝達する単一の入力AUTOをマイク
ロプロセッサが備えることになる。

3.定常SLOWからの解除 これまで説明されてきたシステムの動作を注意深く検
討することによって、ウインドシールド上の払拭待機位
置外側の、第５図の符号204によって示されるエラー位
置にワイパを停止した時に、低速ライン76への命令を除
去することが可能なことが分かる。ワイパが払拭待機位
置202から離れた後で、かつワイプカム93（第3D図）が
接触部95を係合させる前に、導体76から命令を除去する
ことができるために、このような状態が起こる。このよ
うな状態は常に起こるものではないが、ワイパはウイン
ドシールド上のエラー位置に停止することがある。もち
ろん、次のワイパの動作によってワイパはこのエラー位
置から移動することになるが、しかし運転者の視界内に
一時的にワイパが停止することによって、運転者の注意
を散らし運転者を不快にする。

従って、このシステムは払拭カム93が制御されている
間のみに低速命令が除去されるように設計されている。
これは、導体76上の低速命令を除去するときに、ワイパ
の速度の低下を感知することによって実行される。モー
タの速度低下を迅速に感知することは、抵抗124と接地
された抵抗126とに並列に接続された抵抗120及びキャパ
シタンス122を含む差動回路によって実現される。

このシステムで用いられるアルゴリズムは、ブロック
224、226、228及び230を含む論理ループを通して定常的
な低速払拭220から間欠払拭222への動作モードの変化を
行う第６図に示された模式的な流れ図に描かれたワイパ
のエラー状態を防止するために用いられる。ブロック22
6の200ミリ秒の回路遅れの後に、モータがブロック228
で停止していなければ、ワイパがエラー位置に留まる可
能性はなく、所望の休止時間222へ前進することにな
る。もしモータがブロック228で停止していたならば、
ワイパがポーズサイクル222の払拭待機位置に戻るため
に充分な時間である0.5秒の間にモータがブロック230で
再スタートする。

水滴感知制御のためのDELAY自動モードに対応する間
欠払拭制御スイッチの遅れ時間の調節手段に関する本例
での可変抵抗デバイス又は可変抵抗抵抗手段であるポテ
ンショメータ130（第3B図）は、水滴感知モード制御の
感度の設定に用いられる。この点に関しては、感度調整
制御の機械的な位置に比例するソフトウェアの値を発生
する感度ポテンショメータリーダーを提供することが好
ましい。ポテンショメータの位置の読みは、電源電圧ま
たは周囲温度に影響されないことが好ましく、ポテンシ
ョメータの設定値の微少な差を検知できる良好な分解能
を有することが好ましい。

このために、感度読み取り回路が提供され、ライン13
2及び133の線形な抵抗131に関する感度ポテンショメー
タの調節手段に対応する値を発生する。このシステム
は、タイミングキャパシタ又はタイミングキャパシタン
スCt、一組の抵抗Ra及びRb、及び出力ライン136を備え
た充電回路の比較器134を有する。最大放電信号ライン1
38と、比較器140と、ポテンショメータ130と直列接続さ
れた共通ライン132に接続された抵抗142とを備えた放電
回路が提供されている。

はじめに、タイミングキャパシタンスCtが充電されて
いないならば、回路の動作は以下のようになる。感度調
整ポテンショメータ130を流れる電流は、ライン132を通
ってキャパシタンスCtを充電し、このときのキャパシタ
ンスの電圧Vcapは、次の式で表される。

Vcap＝Ｖ（１−exp（−T/Rpot×Ct）） ここでRpotはポテンショメータの調節点であり、Ｔは
時間（秒）を表している。こうして、比較器134は、タ
イミングキャパシタンスの電圧が次の式で表される閾値
電圧Vthに達したことをマイクロプロセッサにライン136
の信号で知らせる。

Vth＝Rb/（Ra＋Rb）×Ｖ 即ち、タイミングキャパシタンスCtの電圧が閾値電圧
に達する時間は、Ｖ＝Vthを時間について解くことによ
って求められ、 Ｔ＝Rpot×Ct（−ln（１−Ｋ）） という式で与えられる。Ct（−ln（１−Ｋ））は一定値
なので、タイミングキャパシタンスの電圧が閾値電圧に
達するまでの時間は、感度ポテンショメータの調節値に
比例する。この時間は、電源電圧及び温度によって変化
しない。マイクロプロセッサは、この時間を測定するこ
とで感度ポテンショメータの調節値を知ることができ
る。

逆に言えば、マイクロプロセッサはVcapがVthに達す
る時間を測定した後に、導体138のDISCHARGE信号を高状
態にセットし、比較器140のオープンコレクタがキャパ
シタンスCtを放電する。マイクロプロセッサは、この放
電のために充分な時間だけ遅れ、次に充電サイクルを再
びスタートさせる。このようにして、感度ポテンショメ
ータ、感度読み取り回路、及びマイクロプロセッサから
なるシステムは、感度調節の調節値を読み込み、水滴感
知ワイパ制御システムを制御するための調節値を与える
発振器を形成している。

システムの感度を調節することに加えて、スイッチか
らの導体132は、運転者がWASHボタン150を押したとき、
導体151を通してライン36の入力電圧に直接接続され
る。これによって、ダイオード152、154、及びツェナー
ダイオード156を含む洗浄動作ネットワークが動作し、
電流がダイオード152、154、ツェナーダイオード156及
び抵抗158とワイパモータアセンブリと、カム99を備え
たワッシャタイミング回路98を通して流れ、タイミング
回路がタイムアウトするときにウインドシールド洗浄機
能を実行する。この手動機能は、間欠ワイパシステムに
関連する他の手動機能と同様に、マイクロプロセッサの
割り込みなしに再度実行される。このように、マイクロ
プロセッサは、DISCHARGEライン138が充電ライン136を
低状態にしないことを監視することで洗浄状態を検知す
る。ダイオード152、ツェナーダイオード156、抵抗157
及び158によって、感知読み取り回路がかなり高いVcap
（即ち約5.4V）の回路によって影響されないことに注意
するべきである。第4B図に示された他の回路は、4.7Vツ
ェナーダイオード170及び抵抗172を用いている。回路要
素の値は、運転者がWASHボタン150を押すことなしにこ
の状態が起こることのないような値に選択されている。
更に、SLOW命令発生器もまた影響を受けない。

これまで説明されてきた実施例は、制御ノブがDELAY
またはAUTO位置にあるとき常に、パーク位置ではなく払
拭待機位置にワイパが停止するように動作する。これに
よって、隠れていたワイパブレードが、ある意識的なス
イッチの操作に応答するだけでなく水滴の検知に応答し
て突然ウインドシールドを横切る可能性を回避すること
ができる。

これまで説明された実施例の変形実施例では、このシ
ステムは別個の安全解除ボタンを備えている。安全解除
ボタンはスイッチがOFFモードにあるときのみ機能し、
かつワイパ制御ユニットがAUTOモードでの後続のシステ
ムの動作中に、ワイパを一度だけ払拭待機位置に配置す
る単発の再配置シーケンスを開始する。このように、安
全解除ボタンを操作することによって、そのボタンを用
いずにシステムをAUTOモードにした場合と同じ効果が得
られる。システムを遮断し、降雨が感知されない予め決
められた時間、例えば15秒間の後にワイパをパーク位置
に戻す信号を発生させるために、マイクロプロセッサ内
の更なるタイミング回路及びプログラムが使用される。
このように、安全解除ボタンに関連する水滴感知モード
は、遅れ機能またはポテンショメータを含む感度調整及
び従来のソフトウェアをそのまま維持する。

上述された変形実施例では、ワイパ制御スイッチが安
全解除（ARMING）モードの実施中にOFFモードに留まっ
た状態で、パーク位置にワイパを配置するように設備を
調整するためにインタフェースの配線を変更することが
必要となる。そのような変形実施例が第4A図に示されて
おり、この変形実施例ではダイオード40及び74がシステ
ム内の停止解除リレーの付近にダイオード240及び274と
して接続され、新たにOFF検出レベル変換器276が追加さ
れている。

動作中には、全ての手動モードの動作のために、マイ
クロプロセッサは停止解除リレーを電圧が加えられてい
ない状態に保つ。ワイパスイッチのDELAYまたはAUTOモ
ードは、レベル変換器58によって検知され、OFF検出レ
ベル変換器276は、ワイパスイッチがOFF位置に留まって
いることを表示する低状態の信号の入力を待つ。運転者
がAUTOボタンを押すことによって水滴感知モードを選択
したとき、マイクロプロセッサは停止解除リレーに電圧
を加える。この後の動作は、既に説明されたインタフェ
ースの好適な実施例の動作と等しい。水滴を感知せずに
約15分が経過した後に、マイクロプロセッサは停止解除
リレーへの電圧の印加を停止し、ワイパはパーク位置に
戻り、システムの機能が停止する。従って、本発明に基
づく自動水滴感知ウインドシールドワイパ制御システム
は、従来の間欠ワイパ制御システムの電気的要素を変更
せずに、一体形成された簡単な接続部を従来のワイヤリ
ングハーネスに接続することによって、従来の間欠払拭
ウインドシールドワイパ制御システムに組み込むことが
できる。このシステムは適合性を有し、わずかな電気的
及び機械的な接続を後付け式に改造することのみが必要
である。

本発明は、特許法に従い、かつ当業者が本発明の新規
な原理を応用し、本発明の実施例を必要に応じて組み立
てかつ使用するために必要な情報を提供するように充分
詳しく説明された。しかし、本発明は異なる装置で実施
することも可能であり、本発明の技術的視点を逸脱する
ことなしに種々変形及び変更が可能なことは明らかであ
る。

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】手動自動切換え可能な多機能ワイパ制御を
   有する既設のワイパ制御システムを、ウインドシールド
   水滴の感知に基づいて作動する自動水滴感知ワイパ制御
   システムと組み合わせることにより一体化された手動自
   動切換え可能なウインドシールド・ワイパ制御システム
   を作成する方法であって、 OFF位置と少なくとも１つの手動払拭位置の機能を有す
   る前記既設ワイパ制御システムに電力を供給する直流電
   源と有効グランドを含み、時間可変間欠払拭システムに
   対する有効な選択的接続を備えた既設のワイヤリングハ
   ーネスを提供する段階と、 前記既設のワイパ制御システムへの後付けが可能な自動
   水滴感知ワイパコントロールを提供する段階と、 前記自動水滴感知ワイパコントロールを前記既設のワイ
   ヤリングハーネスの前記間欠払拭システムに代えて接続
   する段階と、 前記既設のワイパ制御システムが手動位置にあるとき前
   記自動水滴感知ワイパコントロールが前記既設のワイパ
   制御システムの手動操作を妨げるのを防止するインター
   フェース回路手段を前記既設のワイヤリングハーネスの
   回路内に提供する段階とからなる方法。
2. 【請求項２】前記既設のワイパ制御システムはシステム
   を作動するための多重位置スイッチ手段を含み、前記方
   法は、さらに、前記既設のワイパ制御システムを制御す
   る前記多重位置スイッチ手段を水滴感知位置を有する１
   個のスイッチ手段に切り替える段階を有する請求項１に
   記載の方法。
3. 【請求項３】一体化された手動自動切換え可能なウイン
   ドシールド・ワイパ制御システムであって、 既設のワイパ制御システムと、 前記既設のワイパ制御システムに後付け可能な自動水滴
   感知ワイパコントロールとより成り、 前記既設のワイパ制御システムは、 ワイパブレードを有する１以上のウインドシールドワイ
   パを含むワイパセットと、 OFF位置と少なくとも１つの手動設定可能なON位置を有
   する多重位置スイッチ手段と、 前記ワイパセットを駆動するように機械的に接続したワ
   イパ駆動モータと、ここで、前記多重位置スイッチ手段
   が少なくとも１つの手動設定可能なON位置に設定された
   とき前記多重位置スイッチ手段は前記ワイパ駆動モータ
   の回転速度を制御し、 前記多重位置スイッチ手段がOFF位置にあるときには全
   てのワイパブレードをパーク位置に停止し、前記多重位
   置スイッチ手段が前記少なくとも１つの手動設定可能な
   ON位置にあるときには全てのワイパブレードをパーク位
   置から解放するブレード停止機構と、 前記ワイパ駆動モータと前記多重位置スイッチ手段と直
   流電源を電気的に相互接続する複数の導体を有するワイ
   ヤリングハーネスであって、間欠払拭モードにおいて前
   記ワイパ駆動モータの作動を選択的に可能とする接続で
   構成された間欠払拭導体を含む該ワイヤリングハーネス
   と、 前記既設のワイパ制御システムと関連する回路要素とよ
   り成り、 前記自動水滴感知ワイパコントロールは前記既設のワイ
   パ制御システムの前記多重位置スイッチ手段と前記ワイ
   パ駆動モータの間の前記ワイヤリングハーネスに直接電
   気的に接続されており、この接続が前記既設のワイパ制
   御システムの間欠払拭モードを切り替えており、前記既
   設のワイパ制御システムが前記ワイヤリングハーネス及
   び前記既存の回路要素の変更なしに前記自動水滴感知ワ
   イパコントロールを適合して受け入れることを特徴とす
   るシステム。
4. 【請求項４】前記自動水滴感知ワイパコントロールが、
   間欠払拭モード以外の全てのモードにおいて既設のワイ
   パ制御システムの通常の作動を妨げないようにインター
   フェース回路要素手段を含むことを特徴とする請求項３
   に記載のシステム。
5. 【請求項５】前記自動水滴感知ワイパコントロールはマ
   イクロプロセッサ・コントローラを含み、前記インター
   フェース回路要素手段は、前記マイクロプロセッサ・コ
   ントローラが、間欠払拭モード以外の全てのモードにお
   いて前記既設のワイパ制御システムの作動を妨げるのを
   防止する手段を含むことを特徴とする請求項４に記載の
   システム。
6. 【請求項６】前記インターフェース回路要素手段は、前
   記既設のワイパ制御システムの手動作動の間マイクロプ
   ロセッサ制御入力信号を制御するレベル変換手段と該レ
   ベル変換手段への入力電圧及び前記ワイパ駆動モータか
   らの逆起電力を制御するブロッキングダイオード手段を
   さらに含むことを特徴とする請求項５に記載のシステ
   ム。
7. 【請求項７】前記インターフェース回路要素手段は、高
   速作動中の前記ワイパ駆動モータに係合可能なリレーで
   あって、前記多重位置スイッチ手段に作動的に接続し前
   記自動水滴感知ワイパコントロールの手動による作動中
   断を可能とするリレーをさらに含むことを特徴とする請
   求項６に記載のシステム。
8. 【請求項８】既設のワイパ制御システムと該既設のワイ
   パ制御システムに後付け可能な自動水滴感知ワイパコン
   トロールとよりなる一体化された手動自動切換え可能な
   ウインドシールド・ワイパ制御システムであって、 前記既設のワイパ制御システムは、 ワイパブレードを有する１以上のウインドシールドワイ
   パを含むワイパセットと、 OFF位置と、手動設定可能な複数のON位置と、MIST位置
   と、間欠払拭位置とを有する多重位置スイッチ手段と、 前記ワイパセット駆動のため機械的に接続されたワイパ
   駆動モータと、ここで、前記多重位置スイッチ手段は、
   該多重位置スイッチ手段が手動設定可能なON位置に設定
   されたとき、前記ワイパ駆動モータの回転速度を制御
   し、 前記多重位置スイッチ手段がOFF位置にあるときには全
   てのワイパブレードのパーク位置での停止を生起し、前
   記多重位置スイッチ手段が手動設定可能なON位置にある
   ときには全てのワイパブレードをパーク位置から解放す
   るブレード停止機構と、 前記ワイパ駆動モータと前記多重位置スイッチ手段と直
   流電源を電気的に相互接続する複数の導体を有するワイ
   ヤリングハーネスであって、該ワイヤリングハーネスは
   間欠払拭モードにおいて前記ワイパ駆動モータの作動を
   選択的に可能とする接続で構成された間欠払拭導体を含
   む該ワイヤリングハーネスと、 前記既設のワイパ制御システムに関連する回路要素とよ
   り成り、 前記自動水滴感知ワイパコントロールは、前記既設のワ
   イパ制御システムの前記ワイパ駆動モータと前記多重位
   置スイッチ手段との間の前記ワイヤリングハーネスへ直
   接電気的に接続された水滴感知モードにおいて、作動を
   可能とし、この接続が前記既設のワイパ制御システムの
   間欠払拭モードを切り替え、 前記既設のワイパ制御システムはワイヤリングハーネス
   の変更は必要なく、既存の前記回路要素が前記自動水滴
   感知ワイパコントロールを適合して受け入れるように前
   記自動水滴感知ワイパコントロールは構成されており、 前記自動水滴感知ワイパコントロールは、さらに該水滴
   感知ワイパコントロールの作動を制御する制御入力信号
   を生ずるマイクロプロセッサ・コントローラを含み、 間欠払拭モード以外の全てのモードにおいて前記マイク
   ロプロセッサ・コントローラを含む前記水滴感知ワイパ
   コントロールが、前記既設のワイパ制御システムの通常
   作動を妨げないように、前記自動水滴感知ワイパコント
   ロールがインターフェース回路要素手段を含むことを特
   徴とするシステム。
9. 【請求項９】前記インターフェース回路要素手段は、前
   記既設のワイパ制御システムの手動作動の間マイクロプ
   ロセッサ・コントローラ制御入力信号を制御するレベル
   変換手段と該レベル変換手段への入力電圧及び前記ワイ
   パ駆動モータからの逆起電力を制御するブロッキングダ
   イオード手段をさらに含むことを特徴とする請求項８に
   記載のシステム。
10. 【請求項１０】水滴感知モードでの作動において、ウイ
    ンドシールド上でエラー位置にあるワイパの停止を防止
    する手段をさらに備えた請求項９に記載のシステム。
11. 【請求項１１】エラー位置にあるワイパの停止を防止す
    る前記手段がワイパ駆動モータの制御アルゴリズムを含
    むことを特徴とする請求項10に記載のシステム。
12. 【請求項１２】エラー位置にあるワイパの停止を防止す
    る前記手段が、前記モータの停止を検知する接触閉鎖カ
    ムと差動回路を含むことを特徴とする請求項10に記載の
    システム。
13. 【請求項１３】水滴感知モードが励起された時に、ワイ
    パブレードを隠れた位置から目視可能な位置へと駆動す
    る手段をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の
    システム。
14. 【請求項１４】ワイパを駆動して再配置し前記水滴感知
    ワイパコントロールが励起されたことを示す別個の安全
    解除コントロールをさらに有することを特徴とする請求
    項13に記載のシステム。
15. 【請求項１５】前記水滴感知ワイパコントロールの感度
    を調節する手段を更に有することを特徴とする請求項９
    に記載のシステム。
16. 【請求項１６】前記自動水滴感知ワイパコントロールの
    感度を調節する前記手段は、前記既設のワイパ制御シス
    テムの間欠払拭モードに関連した手動調節可能な可変抵
    抗手段と、前記マイクロプロセッサ・コントローラと共
    に前記可変抵抗手段の設定を連続して監視し、これを適
    用して制御入力信号を調整して前記水滴感知ワイパコン
    トロールを制御する感度読み取り回路を有することを特
    徴とする請求項15に記載のシステム。