JP4650125B2 - 車両用ウォッシャー装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、自動車等の車両のウインドウガラス面に洗浄液を噴射する車両用ウォッシャー装置及びその制御方法に関する。

一般に、ウインドウガラス面に対する洗浄液の噴射位置を固定した場合、高速走行時には洗浄液の供給領域が走行風圧によってウインドウガラス面の上部方向に移動する等、車速の大きさに応じて、洗浄液の供給領域が変化し、ウインドウガラス全面に洗浄液が行き渡らなくなる。このような背景から、車速の大きさに応じて洗浄液を噴射する噴射ノズルの噴射角度をアクチュエータによって変化させることにより、車速の大きさに応じてウインドウガラス面に対する洗浄液の噴射位置を変化させる車両用ウォッシャー装置が提案されている（特許文献１を参照）。

具体的には、このウォッシャー装置は、低速走行時、アクチュエータによって噴射ノズルの噴射角度をウインドウガラス面の上部方向に調整することにより、洗浄液がウインドウガラス面の上部領域から下部領域方向に向かって流れ落ちる特性を利用してウインドウガラスの全面に洗浄液を行き渡らせる。一方、高速走行時には、ウォッシャー装置は、アクチュエータによって噴射ノズルの噴射角度をウインドウガラス面の下部方向に調整することにより、洗浄液が走行風圧によってウインドウガラス面の下部領域から上部領域方向に向かって吹き上がる特性を利用してウインドウガラスの全面に洗浄液を行き渡らせる。
特開昭６１−２５３２４９号公報

しかしながら、従来の車両用ウォッシャー装置は、上述の通り、アクチュエータによって洗浄液の噴射位置を変化させる構成になっているために、装置の大型化及び製造コスト増加の要因となっていた。

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、車速の大きさに応じて洗浄液の噴射位置を小型、且つ、安価な装置構成により変化させることが可能な車両用ウォッシャー装置及びその制御方法を提供することにある。

上述の課題を解決するために、本発明に係る車両用ウォッシャー装置及びその制御方法は、噴射ノズルに洗浄液を圧送するウォッシャーポンプを駆動するモータの目標駆動電圧値を車両の車速が大きくなるほど小さくなるように決定し、モータに駆動電圧を供給する電源ラインの電圧値と目標駆動電圧値とに基づいてモータと電源ラインの接続／非接続を切り換える切換部のオン／オフ状態をＰＷＭ制御する。

本発明に係る車両用ウォッシャー装置及びその制御方法によれば、アクチュエータを用いることなく、車速に応じてモータの駆動電圧を変化させることにより、車速の大きさに応じて洗浄液の噴射位置を変化させるので、車速の大きさに応じて洗浄液の噴射位置を小型、且つ、安価な装置構成により変化させることができる。

以下、図面を参照して、本発明の実施形態となる車両用ウォッシャー装置の構成及び動作について説明する。

［車両用ウォッシャー装置の構成］
本発明の実施形態となる車両用ウォッシャー装置は、自動車等の車両内に設けられ、図１に示すように、駆動系として、洗浄液タンク１内の洗浄液をウインドウガラス面に向けて噴射する噴射ノズル２ａ，２ｂと、洗浄液タンク１内に設けられた図示しないウォッシャーポンプを駆動することにより噴射ノズル２ａ，２ｂに洗浄液を圧送供給するウォッシャーポンプモータ３と、電源ライン４を介してウォッシャーポンプモータ３に電力を供給する１２Ｖバッテリ電源５及び発電機６を備える。なお、この実施形態では、噴射ノズル２ａ，２ｂは、図２に示すように、フロントウインドウガラス面１０の中心軸に対し左右対称に配置され、フロントウインドウガラス面１０の下部方向からフロントウインドウガラス面１０に向けて洗浄液を噴射する。

また、このウォッシャー装置は、制御系として、電源ライン４の電圧値を検出する電圧検出部７と、制御部９によるオン／オフ制御に従ってウォッシャーポンプモータ３と電源ライン４の接続／非接続を切り替える半導体スイッチ８と、電圧検出部７の検出結果と車速信号及びウォッシャースイッチ（ＳＷ）信号に従って半導体スイッチ８のオン／オフ状態をＰＷＭ（Pulse Wide Modulation）制御するマイクロプロセッサ等の制御部９とを備える。そして、車両用ウォッシャー装置は、噴射ノズル２ａ，２ｂを介して洗浄液タンク１内の洗浄液をウインドウガラス面に噴射し、洗浄液を噴射してから所定時間後に図示しないワイパーアームを作動させることにより、ウインドウガラス表面を洗浄する。

また、この実施形態では、噴射ノズル２ａ，２ｂの噴射角度及びウォッシャーポンプモータ３の動作特性は、車速が０［ｋｍ／ｈ］であり、且つ、ウォッシャーポンプモータ３への供給電圧が１２Ｖバッテリ電源５の下限電圧値（例えば１０［Ｖ］）である時に、図２の斜線領域に示すように、洗浄液がフロントウインドウガラス面１０の全面に行き渡り、洗浄液の最適な分布状態が得られるように予め調整されている。なお、図２に示す分布状態では、洗浄液は、噴射ノズル２ａ，２ｂから距離Ｌ０離れたフロントウインドウガラス１０面上の位置に噴射された後、噴射位置Ｌ０から上部方向に距離Ｌ１離れた範囲まで放射線状に吹き上がると共に、噴射位置Ｌ０から下部方向に距離Ｌ２離れた範囲まで流れ落ちる。

そして、このような構成を有する車両用ウォッシャー装置では、制御部９が以下に示す噴射位置制御処理を実行することにより、車速の大きさに応じて洗浄液の噴射位置を小型、且つ、安価な装置構成により変化させる。以下、図３に示すフローチャートを参照してこの噴射位置制御処理を実行する際の制御部９の動作について説明する。

〔噴射位置制御処理〕
図３に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオン状態になった段階で開始となり、噴射位置制御処理はステップＳ１の処理に進む。なお、この噴射位置制御処理は、後述するＰＷＭ制御処理に影響を与えない範囲内で設定された所定制御周期（例えば１０［ｍＳ］）毎に繰り返し実行されるものとする。

ステップＳ１の処理では、制御部９が、車両用ウォッシャー装置の起動を指示するウォッシャーＳＷ信号の入力を待機する。そして、ウォッシャーＳＷ信号が入力された段階において、制御部９は、車両用ウォッシャー装置の起動が指示されたと判断し、噴射位置制御処理をステップＳ２の処理に進める。

ステップＳ２の処理では、制御部９が、図示しない車速センサにより検出された車速値を読み込む。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、噴射位置制御処理はステップＳ３の処理に進む。

ステップＳ３の処理では、制御部９が、図４に示すような車速とウォッシャーポンプモータ３の目標電圧の関係を示すテーブルデータからステップＳ２の処理により読み込まれた車速値に対応する目標電圧ＶＴを読み出し、読み出された目標電圧をウォッシャーポンプモータ３の目標電圧に決定する。

なお、図４に示すテーブルデータは、噴射ノズル２ａ，２ｂから噴射された洗浄液が最適な分布領域を形成した時のウォッシャーポンプモータ３の駆動電圧を車速及び車種毎にシミュレーションや実験によって算出することにより得られる。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、噴射位置制御処理はステップＳ４の処理に進む。

ステップＳ４の処理では、制御部９が、電圧検出部７により電源ライン４の電圧値ＶＢを検出し、検出された電圧値を読み込む。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、噴射位置制御処理はステップＳ５の処理に進む。

ステップＳ５の処理では、制御部９が、ステップＳ４の処理により検出された電源ライン４の電圧値ＶＢをステップＳ３の処理により決定されたウォッシャーポンプモータ３の目標電圧値ＶＴで除算した値（ＶＢ／ＶＴ）が１以上であるか否かを判別することにより、電源ライン４の電圧値ＶＢ、すなわち、ウォッシャーポンプモータ３への供給電圧がモータ３の目標電圧値ＶＴ以下であるか否かを判別する。

そして、判別の結果、除算値が１以上である場合、制御部９は、電源ライン４の電圧値ＶＢがウォッシャーポンプモータ３の目標電圧値ＶＴ以下であると判断し、噴射位置制御処理をステップＳ６の処理に進める。一方、除算値が１以上でない場合には、制御部９は、電源ライン４の電圧値ＶＢはウォッシャーポンプモータ３の目標電圧値ＶＴ以下でないと判断し、噴射位置制御処理をステップＳ７の処理に進める。

ステップＳ６の処理では、制御部９が、ウォッシャーポンプモータ３の目標電圧値ＶＴを電源ライン４の電圧値ＶＢで除算した値の二乗値（ＶＴ／ＶＢ）^２をオン／オフ制御のデューティ（Duty）比として半導体スイッチ８をＰＷＭ制御し、ウォッシャーポンプモータ３に電力を供給することにより、ウォッシャーポンプモータ３を駆動して噴射ノズル２ａ，２ｂから噴射液を噴射させる。

デューティ比を通常のデューティ比（この実施形態では１）から二乗値（ＶＴ／ＶＢ）^２に変更することにより、電源ライン４の電圧値がウォッシャーポンプモータ３の目標電圧値以下であったとしても、ウォッシャーポンプモータ３は、目標電圧が連続的に印加された時と同等の回転数を維持し、噴射ノズル２ａ，２ｂからの洗浄液の噴射圧を目標電圧が連続的に印加された時と同等にすることができるので、噴射ノズル２ａ，２ｂから噴射された洗浄液は最適な分布領域を形成する。

なお、ＰＷＭ制御における半導体スイッチ８のスイッチング周波数は、例えば２０［ｋＨｚ］程度等の半導体スイッチ８が機能的に満足できる動作をする範囲内で設定されるものとする。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、噴射位置制御処理はステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ７の処理では、制御部９が、デューティ比を通常時の値（この実施形態では１）として半導体スイッチ８をＰＷＭ制御し、ウォッシャーポンプモータ３に電力を供給することにより、モータ３を駆動して噴射ノズル２ａ，２ｂから噴射液を噴射させる。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、噴射位置制御処理はステップＳ８の処理に進む。

ステップＳ８の処理では、制御部９が、ウォッシャーＳＷ信号が入力されているか否かを判別する。そして、判別の結果、ウォッシャーＳＷ信号が入力されている場合、制御部９は、車両用ウォッシャー装置のスイッチがオン状態のままであると判断し、噴射位置制御処理をステップＳ２の処理に戻す。一方、ウォッシャーＳＷ信号が入力されていない場合には、制御部９は、車両用ウォッシャー装置のスイッチがオフ状態になったと判断し、一連の噴射位置制御処理を終了する。

以上の説明から明らかなように、本発明の実施形態となる車両用ウォッシャー装置によれば、制御部９が、アクチュエータを用いることなく、車速に応じてウォッシャーポンプモータ３に供給する電圧を変化させることにより、車速の大きさに応じて洗浄液の噴射位置を変化させるので、車速の大きさに応じて洗浄液の噴射位置を小型、且つ、安価な装置構成により変化させ、車速の大きさに関係なく洗浄液の供給領域を最適な位置に保つことができる。

また、従来の車両用ウォッシャー装置は、噴射ノズルの噴射角度を任意の角度に変更できない構成になっているために、車速の大きさに応じて洗浄液の噴射位置を細かく調整することはできなかったが、本発明の実施形態となる車両用ウォッシャー装置によれば、制御部９が、ウォッシャーポンプモータ３に供給する電圧を変化させることにより洗浄液の噴射位置を変化させるので、車速の大きさに応じて洗浄液の噴射位置を細かく調整することができる。

また、従来の車両用ウォッシャー装置によれば、電源ライン４の電圧値ＶＢが変動した場合、噴射ノズル２ａ，２ｂの噴射圧が変化することにより洗浄液の供給領域が変化し、ウインドウガラス面の洗浄特性が均一にならなかったり、ワイパーによって拭き取れない領域まで洗浄液が供給されて洗浄液が無駄になったりすることがあったが、本発明の実施形態となる車両用ウォッシャー装置によれば、制御部９が、電源ライン４の電圧値ＶＢに応じて半導体スイッチ８のオン／オフ制御のデューティを変化させ、ウォッシャーポンプモータ３の回転数を目標電圧が連続的に印加された時と同等の回転数に維持するので、電源ライン４の電圧値ＶＢが変動した場合であっても、洗浄液を無駄にすることなく洗浄液の供給領域を最適な位置に保つことができる。

最後に、本発明の実施形態となる車両用ウォッシャー装置の幾つかの具体的な動作について説明する。

〔具体例〕
上記車両用ウォッシャー装置では、車速が０［ｋｍ／ｈ］である場合、制御部９は、電源ライン４の電圧値ＶＢを検出し、図４に示すテーブルデータを参照してウォッシャーポンプモータ３への供給電圧が１０［Ｖ］程度になるように半導体スイッチ８をＰＷＭ制御する。既述の通り、噴射ノズル２ａ，２ｂの角度及びモータ３の動作特性は車速が０［ｋｍ／ｈ］であり、且つ、ウォッシャーポンプモータ３への供給電圧が１０［Ｖ］程度である時に洗浄液の最適な分布状態が得られるように予め調整されているので、ウォッシャーポンプモータ３への供給電圧が１０［Ｖ］程度になるように半導体スイッチ８をＰＷＭ制御することにより、洗浄液の最適な分布状態が得られる。

一方、車速が６０［ｋｍ／ｈ］である場合、制御部９は、電源ライン４の電圧値ＶＢを検出し、図４に示すテーブルデータを参照してウォッシャーポンプモータ３への供給電圧が９［Ｖ］程度になるように半導体スイッチ８をＰＷＭ制御する。ウォッシャーポンプモータ３への供給電圧を９［Ｖ］程度にすることにより、噴射ノズル２ａ，２ｂの噴射圧は車速が０［ｋｍ／ｈ］である時と比較して小さくなるために、洗浄液の噴射位置は、図５に示すように、車速が０［ｋｍ／ｈ］である時の噴射位置と比較して下方に移動する（Ｌ０→Ｌ３）が、洗浄液は走行風圧によって噴射位置Ｌ３から距離Ｌ４の範囲まで吹き上がるようになるので、図２に示す分布状態と同様の分布状態を得ることができる。

また、車速が１００［ｋｍ／ｈ］である場合には、制御部９は、電源ライン４の電圧値ＶＢを検出し、図４に示すテーブルデータを参照してウォッシャーポンプモータ３への供給電圧が８［Ｖ］程度になるように半導体スイッチ８をＰＷＭ制御する。ウォッシャーポンプモータ３への供給電圧を８［Ｖ］程度にすることにより、噴射ノズル２ａ，２ｂの噴射圧は車速が６０［ｋｍ／ｈ］である時と比較してさらに小さくなるために、洗浄液の噴射位置は、図６に示すように、車速が６０［ｋｍ／ｈ］である時の噴射位置と比較してさらに下方に移動する（Ｌ３→Ｌ６）が、走行風圧がさらに大きくなることによって洗浄液は噴射位置Ｌ６から距離Ｌ７の範囲まで吹き上がるようになるので、図２に示す分布状態と同様の分布状態を得ることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の一実施形態となる車両用ウォッシャー装置の構成を示す模式図である。 車速が０［ｋｍ／ｈ］の時の洗浄液の分布領域を示す図である。 本発明の一実施形態となる噴射位置制御処理の流れを示すフローチャート図である。 車速毎のモータの目標電圧値を示す図である。 車速が６０［ｋｍ／ｈ］の時の洗浄液の分布領域を示す図である。 車速が１００［ｋｍ／ｈ］の時の洗浄液の分布領域を示す図である。

符号の説明

１：洗浄液タンク
２ａ，２ｂ：噴射ノズル
３：ウォッシャーポンプモータ
４：電源ライン
５：１２Ｖバッテリ電源
６：発電機
７：電圧検出部
８：半導体スイッチ
９：制御部

Claims (3)

1. 車両のウインドウガラス面に向けて洗浄液を噴射する噴射ノズルと、
   前記噴射ノズルに洗浄液を圧送するウォッシャーポンプを駆動するモータと、
   前記モータに駆動電圧を供給する電源ラインと、
   オン／オフ制御に従って前記モータと前記電源ラインの接続／非接続を切り換える切換部と、
   前記車両の車速を検出する車速センサと、
   前記電源ラインの電圧値を検出する電圧検出部と、
   前記車速センサにより検出された車速が大きくなるほど目標駆動電圧値が小さくなるように前記モータの目標駆動電圧値を決定し、
   前記電圧検出部により検出された電圧値と目標駆動電圧値とに基づいて前記切換部のオン／オフ状態をＰＷＭ制御する制御部と
   を備えることを特徴とする車両用ウォッシャー装置。
2. 請求項１に記載の車両用ウォッシャー装置であって、
   前記制御部は、車速毎の前記モータの目標駆動電圧値を示すテーブルデータを備え、当該テーブルデータを参照してモータの目標駆動電圧値を決定することを特徴とする車両用ウォッシャー装置。
3. 車両のウインドウガラス面に向けて洗浄液を噴射する噴射ノズルと、噴射ノズルに洗浄液を圧送するウォッシャーポンプを駆動するモータと、モータに駆動電圧を供給する電源ラインと、オン／オフ制御に従ってモータと電源ラインの接続／非接続を切り換える切換部とを備える車両用ウォッシャー装置の制御方法であって、
   前記車両の車速を検出するステップと、
   前記電源ラインの電圧値を検出するステップと、
   前記車両の車速が大きくなるほど目標駆動電圧値が小さくなるように前記モータの目標駆動電圧値を決定するステップと、
   前記電源ラインの電圧値と目標駆動電圧値とに基づいて前記切換部のオン／オフ状態をＰＷＭ制御するステップと
   を有することを特徴とする車両用ウォッシャー装置の制御方法。

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