JP5766072B2 - ワイパ制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワイパモータを正逆方向に回転駆動し、ワイパブレードをウィンドシールド上の所定の払拭範囲で往復払拭動作させるワイパ制御装置に関する。

従来、自動車等の車両には、運転者の視界を確保するために、ウィンドシールドに付着した雨水等を払拭するワイパ制御装置が搭載されている。このワイパ制御装置は、運転席側および助手席側にそれぞれ対応させて一対のワイパ部材を備えており、各ワイパ部材は、ワイパブレードとワイパアームとをそれぞれ有している。各ワイパブレードは、各ワイパアームの先端側に装着され、ウィンドシールド上の所定の払拭範囲を往復払拭動作するようになっている。

ワイパ制御装置は、駆動源としての１つのワイパモータと、各ワイパアームを同期駆動するためのリンク機構とを備えている。そして、ワイパスイッチをオン操作してワイパモータを回転駆動することで、リンク機構を介して各ワイパアームが同期駆動され、これにより各ワイパブレードがウィンドシールド上の所定の払拭範囲を往復払拭動作する。

このようなワイパ制御装置としては、例えば、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載されたワイパ制御装置は、駆動源として正逆方向に回転し得るワイパモータを用い、ウィンドシールドに対する各ワイパブレードの停止位置（反転位置や格納位置等）を制御するようにしている。具体的には、ワイパモータを構成する回転軸およびウォームホイールの回転状態（回転速度や回転角度等）を検出する回転センサを設け、この回転センサからの矩形パルス信号を積算することで、ウィンドシールドに対する各ワイパブレードの停止位置を制御するようにしている。

特開２００９−１１３５５５号公報

しかしながら、上述の特許文献１に記載されたワイパ制御装置によれば、ワイパモータを正逆方向に回転制御して各ワイパブレードの停止位置を制御するため、例えば、小雨時において各ワイパブレードを間欠動作させる際には、各ワイパブレードを下反転位置で所定時間保持する位置保持制御を行う。これにより、ウィンドシールド上の下反転位置付近に雪溜まり（障害物）がある場合等においては、ワイパモータは、各ワイパブレード，各ワイパアームおよびリンク機構を撓ませつつ、各ワイパブレードを下反転位置に位置させるよう位置保持制御を行う。また、高速走行時等においては、各ワイパブレードが走行風により上反転位置側に押圧されるため、雪溜まりの時と同様の位置保持制御を行う。

したがって、特許文献１に記載されたワイパ制御装置においては、ワイパモータが過負荷の状態で連続通電されることがあり、これがワイパモータを早期に劣化させたり故障させたりする原因となっていた。

本発明の目的は、ワイパモータが過負荷の状態で連続通電されるのを抑制して、ワイパモータの長寿命化を図ることができるワイパ制御装置を提供することにある。

本発明のワイパ制御装置は、ワイパモータを正逆方向に回転駆動し、ワイパブレードをウィンドシールド上の所定の払拭範囲で往復払拭動作させるワイパ制御装置であって、前記ワイパモータに正逆方向に回転自在に設けられる回転軸と、前記回転軸の回転により揺動し、先端側に前記ワイパブレードが装着されたワイパアームと、前記回転軸の回転に伴い回転パルス信号を発生する回転パルス発生手段と、前記回転パルス信号の積算値と、前記ワイパブレードの停止位置を示す停止位置閾値とを比較する位置比較手段と、ワイパスイッチの操作により動作を開始し、目標位置にある前記ワイパブレードが外力により押し上げられて前記目標位置から離れ、前記位置比較手段により前記積算値が前記停止位置閾値を超えたと判定した場合に、前記積算値を前記停止位置閾値に近づけるよう前記回転軸を制御する停止位置保持手段とを備え、前記停止位置保持手段は、前記回転軸の制御中において、前記積算値が前記停止位置閾値に近づかない場合に、前記回転軸の制御を停止することを特徴とする。

本発明のワイパ制御装置は、前記停止位置保持手段は、前記ワイパモータの出力値を最大としても前記積算値が前記停止位置閾値に近づかない場合に、前記回転軸の制御を停止することを特徴とする。

本発明のワイパ制御装置は、前記停止位置保持手段は、前記出力値を最大としてから所定時間経過しても前記積算値が前記停止位置閾値に近づかない場合に、前記回転軸の制御を停止することを特徴とする。

本発明のワイパ制御装置によれば、ワイパモータの回転軸の回転に伴い回転パルス信号を発生する回転パルス発生手段と、回転パルス信号の積算値と停止位置閾値とを比較する位置比較手段と、位置比較手段により積算値が停止位置閾値を超えたと判定した場合に、積算値を停止位置閾値に近づけるよう回転軸を制御する停止位置保持手段とを備え、停止位置保持手段は、回転軸の制御中において、積算値が停止位置閾値に近づかない場合に、回転軸の制御を停止する。したがって、雪溜まりによってリンク機構等が撓んだ場合や車両が高速走行している場合等において、位置保持制御が継続されるのを抑制、つまりワイパモータが過負荷状態で連続通電されるのを抑制することができ、ひいてはワイパモータの焼き付き等を未然に防いでワイパモータを保護することができる。

本発明のワイパ制御装置によれば、停止位置保持手段は、ワイパモータの出力値を最大としても積算値が停止位置閾値に近づかない場合に、回転軸の制御を停止するので、ワイパモータの出力値が最大となるのを抑制できる。したがって、ワイパモータの焼き付き等を確実に防いで、ワイパモータをより確実に保護することができる。この場合、ワイパモータの仕様等により、停止位置保持手段は、出力値を最大としてから所定時間経過しても積算値が停止位置閾値に近づかない場合に、回転軸の制御を停止することもできる。

車両に搭載されたワイパ制御装置を説明する説明図である。 図１のワイパ制御装置を形成するワイパモータの構造を説明する説明図である。 図１のワイパ制御装置のブロック図である。 （ａ）はワイパ制御装置の正常状態を、（ｂ），（ｃ）はワイパ制御装置の異常状態を説明する状態説明図である。 （ａ），（ｂ）は、図４の破線円Ａ部および破線円Ｂ部の拡大図である。 第１実施の形態に係るワイパ制御装置の制御内容を示すフローチャート図（上流側）である。 第１実施の形態に係るワイパ制御装置の制御内容を示すフローチャート図（下流側）である。 第１実施の形態に係るワイパ制御装置の動作内容を示すタイミングチャート図である。 第２実施の形態に係るワイパ制御装置の動作内容を示すタイミングチャート図である。 第２実施の形態に係るワイパ制御装置の制御内容を示すフローチャート図（下流側）である。

以下、本発明の第１実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は車両に搭載されたワイパ制御装置を説明する説明図を、図２は図１のワイパ制御装置を形成するワイパモータの構造を説明する説明図を、図３は図１のワイパ制御装置のブロック図を、図４（ａ）はワイパ制御装置の正常状態を、（ｂ），（ｃ）はワイパ制御装置の異常状態を説明する状態説明図を、図５（ａ），（ｂ）は図４の破線円Ａ部および破線円Ｂ部の拡大図をそれぞれ表している。

図１に示すように、自動車等の車両１０の前方側には、ウィンドシールドとしてのフロントガラス１１に付着した雨水等を払拭し、運転者の視界を確保するためのワイパ制御装置１２が搭載されている。

ワイパ制御装置１２は、車室内等に設けたワイパスイッチ（図示せず）をオン操作することで回転駆動されるワイパモータ１３と、車両１０に回動自在に設けられる一対のピボット軸１４と、各ピボット軸１４に基端側が固定され、先端側がフロントガラス１１上で揺動運動する一対のワイパアーム１５と、ワイパモータ１３と各ワイパアーム１５との間に設けられて各ワイパアーム１５を同期駆動するリンク機構１６とを備えている。

リンク機構１６は、各ワイパアーム１５を連結して同期駆動させる連結ロッド１６ａと、各ワイパアーム１５のうちの一方に一端側が連結された駆動ロッド１６ｂと、一端側が駆動ロッド１６ｂの他端側に連結され、他端側がワイパモータ１３の出力軸３６に連結されたクランクアーム１６ｃとから構成されている。

各ワイパアーム１５の先端側には、それぞれワイパブレード１７が装着され、各ワイパブレード１７は、各ワイパアーム１５の内側に設けた引っ張りスプリング（図示せず）の弾性力によって、フロントガラス１１に対して弾性接触するようになっている。

各ワイパブレード１７は、ワイパモータ１３を正逆方向に回転させることにより、フロントガラス１１上の二点鎖線で示す各払拭範囲１８を往復払拭動作するようになっている。つまりワイパ制御装置１２は、所謂リバーシングワイパ制御装置となっている。なお、図中符号ＬＲＰは、各ワイパブレード１７の下反転位置を、図中符号ＵＲＰは、各ワイパブレード１７の上反転位置をそれぞれ示している。

図２に示すように、ワイパモータ１３は、モータ部２０とこれに接続されるギヤ部３０とを備えている。モータ部２０は、磁性材料よりなる鋼板をプレス加工（深絞り加工）することで有底筒状に形成されたヨーク２１を備え、ヨーク２１の内側には複数の永久磁石２２（図示では２つみ示す）が装着されている。各永久磁石２２の内側には、所定の隙間を介してアーマチュア２３が回動自在に設けられ、アーマチュア２３にはコイル２４が巻装されている。

アーマチュア２３の回転中心にはアーマチュア軸（回転軸）２５が貫通して設けられ、アーマチュア軸２５の一端側（図中左側）は、ラジアル軸受２６を介してヨーク２１の底部に回動自在に支持されている。また、アーマチュア軸２５の他端側（図中右側）は、図示しない他のラジアル軸受に支持されて、ギヤ部３０のケース３１内に延出されている。

アーマチュア軸２５の他端側にはウォーム２７が一体に設けられ、ウォーム２７はウォームホイール３５の歯部３５ａに噛み合わされている。ここで、ウォーム２７およびウォームホイール３５は、アーマチュア軸２５の回転を減速して高トルク化するとともに、高トルク化された回転をウォームホイール３５の出力軸３６から外部に出力するようになっている。つまり、ウォーム２７およびウォームホイール３５は減速機構を構成している。

アーマチュア軸２５のアーマチュア２３に近接する位置には、整流子２８が一体に設けられ、整流子２８は複数の整流子片２８ａをモールド成形して略円筒状に形成されている。各整流子片２８ａにはコイル２４が電気的に接続され、整流子２８を介してコイル２４に駆動電流を供給することでアーマチュア２３に電磁力が発生し、これによりアーマチュア軸２５が正方向または逆方向に回転するようになっている。

アーマチュア軸２５のウォーム２７と整流子２８との間には、アーマチュア軸２５の回転方向に沿って複数極に着磁された多極着磁マグネット２９が設けられている。多極着磁マグネット２９は、アーマチュア軸２５の回転方向に沿って等間隔でＮ極，Ｓ極，Ｎ極・・・のように交互に着磁して形成されている（例えば６極）。

ギヤ部３０は有底のケース３１を備え、ケース３１は、溶融したアルミ材料等を鋳造成形することで所定形状に形成されている。ケース３１のヨーク２１側には、プラスチック等の樹脂材料よりなるブラシホルダ３２が装着され、ブラシホルダ３２には一対のブラシ３３が径方向に移動自在に設けられている。各ブラシ３３は整流子２８に摺接するようになっており、各ブラシ３３は、整流子２８に駆動電流を安定して供給するために、各スプリング３４の弾性力により整流子２８に向けて所定圧で押圧されている。

ケース３１には、ウォームホイール３５が回転自在に収容されている。ウォームホイール３５の歯部３５ａにはウォーム２７が噛み合わされ、これによりウォーム２７の回転がウォームホイール３５に伝達される。ウォームホイール３５の回転中心には出力軸３６が一体回転可能に設けられ、出力軸３６の一端側はケース３１のボス部（図示せず）を介して外部に延出されている。出力軸３６の外部に延出された部分には、リンク機構１６を形成するクランクアーム１６ｃの他端側（図１参照）が連結されている。

ウォームホイール３５における出力軸３６の周囲には、リングマグネット３７が一体回転可能に設けられている。リングマグネット３７は、ウォームホイール３５の回転方向に沿って２極（Ｎ極，Ｓ極）を有するよう着磁して形成されている。なお、Ｓ極に着磁された部分は周方向に沿って略３／４を占めており、残りの略１／４はＮ極に着磁されている。

ケース３１には、当該ケース３１の開口部分を閉塞するカバー（図示せず）が装着され、カバーの内側にはウォーム２７およびウォームホイール３５と対向する回路基板３８（図中二点鎖線）が設けられている。回路基板３８には、コントローラ５０や、トランジスタ，抵抗等の複数の電子部品（図示せず）が装着されている。

回路基板３８の多極着磁マグネット２９と対向する部位には、回転パルス発生手段としての第１回転軸センサ３９ａおよび第２回転軸センサ３９ｂが設けられている。各回転軸センサ３９ａ，３９ｂは、それぞれ多極着磁マグネット２９の回転方向に沿って所定間隔で設けられている。各回転軸センサ３９ａ，３９ｂは、多極着磁マグネット２９（アーマチュア軸２５）の回転に伴う磁極の切り替わりにより、矩形波形状の回転パルス信号（電圧信号）をそれぞれ発生し、各回転パルス信号はコントローラ５０に送出される。各回転軸センサ３９ａ，３９ｂを多極着磁マグネット２９の回転方向に沿って所定間隔で設けることにより、回転パルス信号を異なるタイミングで出現させるようにしている。

多極着磁マグネット２９，第１回転軸センサ３９ａおよび第２回転軸センサ３９ｂは、アーマチュア軸２５の回転状態を検出する相対位置検出センサを形成し、コントローラ５０により回転パルス信号を積算（加減算）することで、各ワイパブレード１７（各ワイパアーム１５）の揺動角度を検出し、これに基づきモータ部２０を正逆方向に回転させるのに用いられる。

一方、回路基板３８のリングマグネット３７と対向する部位には、第１出力軸センサ４０ａおよび第２出力軸センサ４０ｂが設けられている。各出力軸センサ４０ａ，４０ｂは、それぞれリングマグネット３７の回転方向に沿って所定間隔で設けられている。各出力軸センサ４０ａ，４０ｂは、リングマグネット３７の回転に伴う磁極の切り替わりにより、矩形波形状の回転パルス信号（電圧信号）をそれぞれ発生し、各回転パルス信号はコントローラ５０に送出される。各出力軸センサ４０ａ，４０ｂをリングマグネット３７の回転方向に沿って所定間隔で設けることにより、回転パルス信号を異なるタイミングで出現させるようにしている。

リングマグネット３７，第１出力軸センサ４０ａおよび第２出力軸センサ４０ｂは、各ワイパブレード１７のフロントガラス１１に対する位置を検出する絶対位置検出センサを形成し、各ワイパブレード１７の停止位置等を検出するために用いられる。ここで、第１出力軸センサ４０ａおよび第２出力軸センサ４０ｂにおいても、本発明における回転パルス発生手段を構成しており、各出力軸センサ４０ａ，４０ｂは、アーマチュア軸２５の回転に伴い、ウォーム２７およびウォームホイール３５を介して回転パルス信号を発生するようになっている。

図２および図３に示すように、回路基板３８に設けたコントローラ５０には、各回転軸センサ３９ａ，３９ｂ，各出力軸センサ４０ａ，４０ｂ，ワイパスイッチ５１および電源５２がそれぞれ配線（詳細図示せず）を介して電気的に接続されている。また、コントローラ５０とモータ部２０との間には、コントローラ５０からモータ部２０の各ブラシ３３に向けて駆動電流を供給する給電線（詳細図示せず）が電気的に接続され、コントローラ５０はモータ部２０をＤｕｔｙ制御するようになっている。

なお、上記のようにワイパスイッチ５１をコントローラ５０に直接接続し、ワイパスイッチ５１のオン／オフ操作によりワイパモータ１３を直接駆動しなくとも、例えば、車両１０に車載ＬＡＮが構築されているのであればこれを用いることもできる。つまり、コントローラ５０をＬＡＮケーブルに接続し、マスタコントローラ（車載コントローラ）からのワイパスイッチ情報によりワイパモータ１３を駆動することもできる。

コントローラ５０は、演算部５３およびデータ格納部５４を備えている。演算部５３は、コントローラ５０に入力される種々の入力信号（ワイパスイッチ信号，センサ信号，積算値，種々の閾値等）に基づいて、モータ部２０への最適な駆動電流（最適なＤｕｔｙ比）を演算するようになっている。

データ格納部５４は、各回転軸センサ３９ａ，３９ｂおよび各出力軸センサ４０ａ，４０ｂからの回転パルス信号を積算処理（加減算処理）し、それを記憶保持するようになっている。また、データ格納部５４は、各ワイパブレード１７（図１参照）のフロントガラス１１に対する停止位置を示す停止位置閾値や、その他の種々の閾値を記憶保持している。これらの閾値は、車両１０の仕様、つまりフロントガラス１１の形状やワイパモータ１３の搭載位置等に応じて決定されている。

演算部５３は、データ格納部５４に記憶保持された回転パルス信号の積算値と、データ格納部５４に記憶保持された種々の閾値とを比較するデータ比較部（位置比較手段）５３ａを備えている。また、演算部５３は、データ比較部５３ａの比較結果に応じて、各ワイパブレード１７をフロントガラス１１に対する所定の停止位置で停止させるための駆動電流を算出し、当該駆動電流をワイパモータ１３に出力する停止位置保持駆動部（停止位置保持手段）５３ｂを備えている。

なお、図３における「駆動力」の矢印は、ギヤ部３０から各ワイパブレード１７に伝達される伝達トルクを表し、「反力」の矢印は、各ワイパブレード１７からギヤ部３０に伝達される負荷を表している。各ワイパブレード１７からギヤ部３０に伝達される「反力」としては、各ワイパブレード１７とフロントガラス１１との摺動抵抗による負荷，各ワイパブレード１７に加わる雪等の重さによる負荷，ワイパブレード１７に加わる車両１０の走行風による負荷などが挙げられる。

ここで、上述のような種々の負荷（反力）が各ワイパブレード１７に負荷された場合におけるリンク機構１６等の状態について、図面を用いて詳細に説明する。

〔正常状態〕
図４（ａ）は、フロントガラス１１上に雪溜まり等の障害物が無く、さらに車両１０が低速走行（例えば６０ｋｍ／ｈ未満）する等して走行風が弱い場合を示している。

正常状態においては、各ワイパブレード１７は所定の停止位置（下反転位置ＬＲＰ）に停止される。このとき、図５（ａ）に示すように、リンク機構１６の駆動ロッド１６ｂの中心線Ｃ１と、クランクアーム１６ｃの中心線Ｃ２とは一致した状態となっている。したがって、例えば、各ワイパブレード１７が強い走行風を受けて上反転位置ＵＲＰ側（図１参照）に押圧されたとしても、その押圧力Ｆ１（反力）によってクランクアーム１６ｃが破線矢印（×矢印）の方向に揺動し難くなっている。つまり、正常状態においては、走行風等の反力によって各ワイパブレード１７がフロントガラス１１の停止位置からずれ難くなっており、コントローラ５０の演算部５３に設けた停止位置保持駆動部５３ｂ（図３参照）が動作することは殆ど無い。

〔異常状態I（雪溜まりＳが有る場合）〕
図４（ｂ）は、例えば、車両１０のルーフ等に降り積もった雪がフロントガラス１１上に落雪し、フロントガラス１１の前端部分に雪溜まりＳが形成された場合を示している。

異常状態Iにおいては、雪溜まりＳが障害物となり、これにより各ワイパブレード１７は下反転位置ＬＲＰに到達できなくなる。このとき、ワイパモータ１３は、停止位置保持駆動部５３ｂの動作により、各ワイパブレード１７を下反転位置ＬＲＰに位置させようとして継続して回転駆動される。その後、リンク機構１６等を撓ませながらワイパモータ１３は回転し、雪溜まりＳの量が少ない等、場合によっては、各ワイパブレード１７が下反転位置ＬＲＰに到達したと認識し、ワイパモータ１３が停止することがある。

ここで、ワイパモータ１３には、比較的大きな反力が負荷されているため、図５（ｂ）に示すように、駆動ロッド１６ｂの中心線Ｃ１とクランクアーム１６ｃの中心線Ｃ２とは、所定角度ずれた状態となっている。したがって、リンク機構１６の撓みが元に戻ろうとする復元力Ｆ２（反力）によって、クランクアーム１６ｃ（ワイパモータ１３）が実線矢印（○矢印）の方向に回転し易くなっている。復元力Ｆ２によりワイパモータ１３が回転すると、停止位置保持駆動部５３ｂが動作するようになり、ひいてはワイパモータ１３の停止（オフ）と回転（オン）とが繰り返されるチャタリング現象が発生することになる。

〔異常状態II（強い走行風Ｗを受けた場合）〕
図４（ｃ）は、例えば、車両１０が高速走行中（例えば１５０ｋｍ以上）に、各ワイパブレード１７が走行風Ｗを受けた場合を示している。このような異常状態IIにおいても、ワイパモータ１３は、図４（ｂ）で示した異常状態Iと同様の挙動を示し、チャタリング現象が発生することになる。

本実施の形態に係るワイパ制御装置１２においては、〔異常状態I〕および〔異常状態II〕に示したワイパモータ１３のチャタリング現象の発生を抑制し、ワイパモータ１３が過負荷の状態で連続通電されるのを防止するようにしている。以下、第１実施の形態に係るワイパ制御装置１２の動作について、図面を用いて詳細に説明する。

図６は第１実施の形態に係るワイパ制御装置の制御内容を示すフローチャート図（上流側）を、図７は第１実施の形態に係るワイパ制御装置の制御内容を示すフローチャート図（下流側）を、図８は第１実施の形態に係るワイパ制御装置の動作内容を示すタイミングチャート図をそれぞれ表している。

図６および図７に示すフローチャート図は、演算部５３の停止位置保持駆動部５３ｂの動作内容、つまりワイパ制御装置１２の停止位置保持機能の動作内容を示している。この停止位置保持機能は、例えばワイパスイッチ５１をオフ操作することにより動作を開始し、各ワイパブレード１７を下反転位置ＬＲＰに位置させるよう動作するものである。

ステップＳ１では、ワイパスイッチ５１がオフ操作され、停止位置保持機能がオンの状態であるか否かを判定する。ステップＳ１でＮｏと判定した場合には、ステップＳ２に進み、当該ステップＳ２においては、ワイパスイッチ５１がオフ操作されたか否か、つまりワイパスイッチ５１の切り替えがあったか否かを判定する。

ステップＳ２でＹｅｓと判定した場合、つまりワイパスイッチ５１がオフ操作されたと判定した場合にはステップＳ３に進み、当該ステップＳ３では停止位置保持機能をオンにする。ここで、停止位置保持機能をオンにすると、各ワイパブレード１７を下反転位置ＬＲＰに位置させるべく、停止位置保持駆動部５３ｂが動作を開始する。この停止位置保持駆動部５３ｂの動作開始タイミングは、図８に示す時間ｔ１となる。

ステップＳ２でＮｏと判定した場合にはステップＳ１に戻り、ワイパスイッチ５１がオフ操作されるまで、ステップＳ２およびステップＳ１の処理を繰り返す。この間、ワイパ制御装置１２は、別の制御ロジック（図示せず）に基づいて通常の制御（往復払拭動作）を行い、つまり演算部５３において最適のＤｕｔｙ比を決定し、この決定したＤｕｔｙ比に基づきアーマチュア軸２５を回転駆動（ＰＩ制御）するようになっている。ステップＳ３で停止位置保持機能をオンにするとステップＳ１でＹｅｓ判定となり、ステップＳ４に進む。

ステップＳ４では、演算部５３のデータ比較部５３ａによって、各出力軸センサ４０ａ，４０ｂの回転パルス信号の積算値、および停止位置閾値としての目標位置（積算値３０）をデータ格納部５４から呼び出し、呼び出した積算値と目標位置とを比較する比較処理を実行する。ここで、目標位置から若干ずれたとしても目標位置とするために、データ格納部５４には所定の許容範囲（積算値２７〜３１）が格納されている。つまり、この許容範囲は不感帯となっており、例えば、回転パルス信号の積算値が２７〜３１の範囲内にある場合は、データ比較部５３ａは、各ワイパブレード１７は目標位置にあると判定するようになっている。

ステップＳ４で、積算値が許容範囲に入っていないか否か、つまり各ワイパブレード１７の停止位置が大きくずれているか否かを判定し、許容範囲内である場合（Ｎｏ判定）にはステップＳ５に進む。一方、積算値が許容範囲外である場合、つまり積算値が目標位置を超えたと判定（Ｙｅｓ判定）した場合には、ステップＳ６に進む。

ステップＳ５では、積算値が許容範囲内にあるため、各ワイパブレード１７は所定の停止位置にあるとして、ワイパモータ１３への駆動電流のＤｕｔｙ比を「０」、つまりワイパモータ１３への駆動電流の供給を停止（非通電）する。ここで、各ワイパブレード１７が所定の停止位置にある場合には、リンク機構１６は図５（ａ）に示す状態、すなわち制動状態にあるため、停止位置保持機能をオンにしておく必要が無い。これにより、ワイパモータ１３への駆動電流の供給を停止して省エネルギ化を実現している。

なお、このときのワイパ制御装置１２の動作状態は図８に示す時間ｔ１〜ｔ２の間となるが、時間ｔ１で非通電としてから積算値が減算されている。これは、ワイパモータ１３の慣性力に起因するものである。つまり、非通電とした直後は、ワイパモータ１３はその慣性力により継続して回転しており、これにより積算値が減算されている。

ステップＳ６では、停止位置保持駆動部５３ｂの動作により積算値が目標位置に近づいたか否かを判定する。ステップＳ６で積算値が目標位置に近づいていないと判定（Ｎｏ判定）した場合にはステップＳ７に進み、積算値が目標位置に近づいたと判定（Ｙｅｓ判定）した場合にはステップＳ８に進む。

ステップＳ７では、ステップＳ６とは逆に積算値が目標位置から離れたか否かを判定する。ステップＳ７で積算値が目標位置から離れていないと判定（Ｎｏ判定）した場合には、ステップＳ９に進み、積算値が目標位置から離れたと判定（Ｙｅｓ判定）した場合にはステップＳ１０に進む。

ステップＳ８では、演算部５３で設定済みの現在のＤｕｔｙ比が、下限以下であるか否かを判定する。ステップＳ８で比較する比較値（下限Ｄｕｔｙ比）は、例えば１０％に設定され、この比較値はデータ格納部５４に予め記憶保持されている。ステップＳ８で下限以下であると判定（Ｙｅｓ判定）した場合は、ステップＳ１１に進み、ステップＳ８で下限以下でないと判定（Ｎｏ判定）した場合には、ステップＳ１２に進む。

ステップＳ１１では、現在のＤｕｔｙ比を下限Ｄｕｔｙ比（１０％）に設定し、これにより、アーマチュア軸２５を小さい駆動トルクで駆動（省電力駆動）し、この状態のもとで各ワイパブレード１７を下反転位置ＬＲＰに近づける。ステップＳ１２では、現在のＤｕｔｙ比（例えば２０％）を減少させ、例えば１５％に設定する。これにより、アーマチュア軸２５を小さい駆動トルクで駆動し、この状態のもとで各ワイパブレード１７を下反転位置ＬＲＰに近づける。

このように、ステップＳ１１およびステップＳ１２においては、ステップＳ６でのＹｅｓ判定、つまり積算値が目標位置に近づいているとの判定に基づいて、ワイパモータ１３を省電力駆動するようにしている。

ステップＳ９では、ステップＳ３で停止位置保持機能をオンとしてからＤｕｔｙ比を変更し、その後一定時間経過したか否かを判定する。ここで、ステップＳ９で比較する比較値は１０ｍｓ（図８参照）に設定され、この比較値は、データ格納部５４に予め記憶保持されている。ステップＳ９で一定時間経過したと判定（Ｙｅｓ判定）した場合にはステップＳ１０に進み、ステップＳ９で一定時間経過していないと判定（Ｎｏ判定）した場合にはステップＳ１３に進む。

ステップＳ１０では、ステップＳ７でのＹｅｓ判定、つまり積算値が目標位置から離れた場合や、ステップＳ９でのＹｅｓ判定、つまり積算値が目標位置に近づきもせず離れもしない状態で一定時間経過した場合を受けて、まず、演算部５３で設定済みの現在のＤｕｔｙ比が、上限以上であるか否かを判定する。

ステップＳ１０で比較する比較値（上限Ｄｕｔｙ比）は、例えば４０％に設定され、この比較値はデータ格納部５４に予め記憶保持されている。ステップＳ１０で上限以上であると判定（Ｙｅｓ判定）した場合は、ステップＳ１４に進み、ステップＳ１０で上限以上でないと判定（Ｎｏ判定）した場合には、ステップＳ１５に進む。ここで、上限Ｄｕｔｙ比を４０％としているが、これは、ワイパモータ１３の仕様等によって設定され、また、車両１０が中速走行（６０ｋｍ／ｈ以上１５０ｋｍ／ｈ未満）する際の走行風（風圧）により、各ワイパブレード１７を上反転位置ＵＲＰ側に移動させないために、ワイパモータ１３に必要な回転トルクを出力させるためのＤｕｔｙ比となっている。

ステップＳ１４では、現在のＤｕｔｙ比を上限Ｄｕｔｙ比（４０％）に設定し、これにより、アーマチュア軸２５を大きい駆動トルクで駆動（戻し駆動）する。また、ステップＳ１５では、現在のＤｕｔｙ比（例えば２０％）を増加させ、例えば３０％に設定する。これにより、下反転位置ＬＲＰから離れていく各ワイパブレード１７を下反転位置ＬＲＰに近づけたり、下反転位置ＬＲＰから離れた位置で停止している各ワイパブレード１７を下反転位置ＬＲＰに近づけたりすることができる。

なお、このときのワイパ制御装置１２の動作状態は、図８に示す時間ｔ２で各ワイパブレード１７が徐々に押し上げられていき、その後、時間ｔ３で積算値が許容範囲２７〜３１を超えた（目標位置を超えた）場合の動作状態となる。具体的には、例えば、フロントガラス１１の前端部分の雪溜まりＳ（図４（ｂ）参照）によってリンク機構１６等が撓み、リンク機構１６等に蓄えられた復元力（図５（ｂ）のＦ２参照）によって各ワイパブレード１７が押し上げられ、その後、積算値が許容範囲２７〜３１を超えてしまうような動作状態である。

ステップＳ１３では、ステップＳ３で停止位置保持機能をオンにしてから、停止位置保持のための駆動電流のワイパモータ１３への供給が、初回であるか否かを判定する。そして、ステップＳ１３で初回であると判定（Ｙｅｓ判定）した場合にはステップＳ１６に進み、ステップＳ１３で初回でないと判定（Ｎｏ判定）した場合にはステップＳ１７に進む。

ステップＳ１６では、停止位置保持のための初期Ｄｕｔｙ比として、例えば２０％に設定する。一方、ステップＳ１７では、停止位置保持のための駆動電流のワイパモータ１３への供給が初回では無く、前回出力のＤｕｔｙ比を一定時間（１０ｍｓ）保持するために、前回出力のＤｕｔｙ比と同じＤｕｔｙ比のままとする。

図７のステップＳ１８では、図６のステップＳ１４で設定した上限Ｄｕｔｙ比（４０％）が所定時間継続して出力されているか否かを判定する。つまり、前回出力で図６のステップＳ７→ステップＳ１０→ステップＳ１４を辿って上限Ｄｕｔｙ比に設定したにも関わらず、今回出力でも図６のステップＳ７→ステップＳ１０→ステップＳ１４を辿って上限Ｄｕｔｙ比に設定するような場合は、前回出力開始から今回出力開始までが一定時間以内（例えば１０ｍｓ以内）となり、ステップＳ１８においてＹｅｓ判定となる。

一方、前回出力に対して今回出力のＤｕｔｙ比が変更されるような場合、つまり、図８の時間ｔ３〜ｔ４の間に示すように、徐々にＤｕｔｙ比を増加させ、積算値を目標位置に戻す出力、つまり各ワイパブレード１７を下反転位置ＬＲＰに戻す戻し出力（復路側）を実行している間は、ステップＳ１８においてＮｏ判定となる。そして、ステップＳ１８でＹｅｓと判定された場合にはステップＳ１９に進み、ステップＳ１８でＮｏと判定された場合にはステップＳ２０に進む。

ステップＳ１９では、一定時間内に上限Ｄｕｔｙ比が繰り返し出力され、チャタリング現象が発生しているとする処理、つまり「チャタリング中」のフラグを立てる。ステップＳ２０では、連続で一定時間「チャタリング中」が発生したか否かを判定する。ステップＳ２０でＹｅｓと判定した場合にはステップＳ２１に進み、ステップＳ２０でＮｏと判定した場合にはステップＳ１に進む。

ステップＳ２１では停止位置保持機能をオフにし、これによりワイパモータ１３への駆動電流の供給を停止、つまり図８に示す時間ｔ４以降は積算値を目標位置に戻すことを諦めて、停止位置保持のためのワイパモータ１３の制御を停止（制御停止）して非通電とする。これにより、アーマチュア軸２５が上限Ｄｕｔｙ比で繰り返し回転駆動されるのを防止（チャタリング現象を防止）し、ワイパモータ１３の焼き付き等が防止される。

以上詳述したように、第１実施の形態に係るワイパ制御装置１２によれば、ワイパモータ１３のアーマチュア軸２５の回転に伴い回転パルス信号を発生する各出力軸センサ４０ａ，４０ｂと、回転パルス信号の積算値と目標位置とを比較するデータ比較部５３ａと、データ比較部５３ａにより積算値が目標位置を超えたと判定した場合に、積算値を目標位置に近づけるようアーマチュア軸２５を制御する停止位置保持駆動部５３ｂとを備え、停止位置保持駆動部５３ｂは、アーマチュア軸２５の制御中において、積算値が目標位置に近づかない場合に、アーマチュア軸２５の制御を停止する。したがって、雪溜まりＳによってリンク機構１６等が撓んだ場合や車両１０が高速走行している場合等において、位置保持制御が継続されるのを抑制、つまりワイパモータ１３が過負荷状態で連続通電されるのを抑制することができ、ひいてはワイパモータ１３の焼き付き等を未然に防いでワイパモータ１３を保護することができる。

また、第１実施の形態に係るワイパ制御装置１２によれば、停止位置保持駆動部５３ｂは、ワイパモータ１３の出力値を最大（上限Ｄｕｔｙ比４０％）としても積算値が目標位置に近づかない場合に、アーマチュア軸２５の制御を停止するので、ワイパモータ１３の出力値が最大となるのを抑制できる。したがって、ワイパモータ１３の焼き付き等を確実に防いで、ワイパモータ１３をより確実に保護することができる。

次に、本発明の第２実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。なお、上述した第１実施の形態と同様の部分には同一の記号を付し、第１実施の形態と異なる部分についてのみ説明する。

図９は第２実施の形態に係るワイパ制御装置の動作内容を示すタイミングチャート図を、図１０は第２実施の形態に係るワイパ制御装置の制御内容を示すフローチャート図（下流側）をそれぞれ表している。

第１実施の形態では、各出力軸センサ４０ａ，４０ｂの回転パルス信号の積算値を用い、これを目標位置（積算値）と比較するようにした。また、第１実施の形態では、アーマチュア軸２５を上限Ｄｕｔｙ比（４０％）で駆動し、上限Ｄｕｔｙ比で繰り返し駆動されるチャタリング現象が一定時間発生した場合に、ワイパモータ１３の制御を停止するようにした。

これに対し、第２実施の形態では、各回転軸センサ３９ａ，３９ｂの回転パルス信号の積算値（モータ角度）を用い、これを目標位置（モータ角度）と比較するようにしている（図９参照）。また、第２実施の形態では、上述したチャタリング現象を検出する［チャタリング検出ロジック］に加え、ワイパモータ１３に対して上限Ｄｕｔｙ比（４０％）を連続して一定時間出力し、それでも積算値が目標位置に近づかない場合に、ワイパモータ１３の制御を停止する［最大出力継続ロジック］を設けている。

第２実施の形態においては、データ格納部５４（図３参照）は、停止位置閾値としての目標位置（図９のモータ角度１５．０°）を格納している。さらに、データ格納部５４は、停止位置保持駆動部５３ｂを動作させるための戻し開始閾値（図９のモータ角度１６．０°）と、停止位置保持駆動部５３ｂを停止させるための戻し終了閾値（図９のモータ角度１５．５°）とを格納している。

つまり、目標位置（１５．０°）から各ワイパブレード１７が徐々に上反転位置ＵＲＰ（図１参照）側に移動し、戻し開始閾値（１６．０°）を超えたら停止位置保持駆動部５３ｂを動作させる（図９の時間ｔ３）。また、停止位置保持駆動部５３ｂを動作させた後、各ワイパブレード１７が徐々に目標位置１５．０°つまり下反転位置ＬＲＰ（図１参照）側に戻り、戻し終了閾値（１５．５°）を超えたら停止位置保持駆動部５３ｂを停止させる。このように、目標位置から若干ずれたとしても目標位置とするために、第２実施の形態においても不感帯を設けている。

第２実施の形態においては、図１０に示すように、ステップＳ１８からステップＳ２１に示す［チャタリング検出ロジック］に引き続き、ステップＳ３０からステップＳ３２に示す［最大出力継続ロジック］を行うようになっている。

ステップＳ３０では、ステップＳ２０で「チャタリング中」が連続で一定時間発生していないとの判定（Ｎｏ判定）に基づき、現在のＤｕｔｙ比が上限Ｄｕｔｙ比（４０％）であるか否かを判定する。ステップＳ３０で上限Ｄｕｔｙ比であると判定（Ｙｅｓ判定）した場合は、ステップＳ３１に進み、ステップＳ３０で上限Ｄｕｔｙ比でないと判定（Ｎｏ判定）した場合は、ステップＳ１に進む。

ステップＳ３１では、上限Ｄｕｔｙ比でアーマチュア軸２５が大きい駆動トルクを発生している駆動状態が、一定時間連続で経過したか否かを判定する（図９の時間ｔ４〜ｔ５）。ここで、ステップＳ３１の比較で用いる一定時間は、本発明における所定時間を構成しており、例えば５０ｍｓに設定されて、データ格納部５４に予め格納されている。

ステップＳ３１でＹｅｓと判定した場合は、ワイパモータ１３が焼き付き等の不具合を発生する虞があるとしてステップＳ３２に進む。ステップＳ３２では、停止位置保持機能をオフにし、これによりワイパモータ１３への駆動電流の供給を停止する。一方、ステップＳ３１でＮｏと判定した場合は、アーマチュア軸２５を大きい駆動トルクでさらに駆動できるとして、ステップＳ１に進む。つまり、アーマチュア軸２５を大きい駆動トルクで継続して駆動し、ワイパモータ１３に対して戻し出力（復路側）を試みる。

以上詳述したように、第２実施の形態においても、上述した第１実施の形態と略同様の作用効果を奏することができる。これに加え、第２実施の形態においては、停止位置保持駆動部５３ｂは、チャタリング現象が発生していない場合において、出力値を最大（上限Ｄｕｔｙ比４０％）としてから一定時間（５０ｍｓ）経過しても積算値が目標位置に近づかない場合に、アーマチュア軸２５の制御を停止する。したがって、第１実施の形態に比して、ワイパモータ１３の焼き付きをより確実に防止することができ、ワイパ制御装置の信頼性をより向上させることが可能となる。

本発明は上記各実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば、上記各実施の形態においては、ワイパ制御装置１２を、自動車等の車両１０のフロントガラス１１を払拭するものとして説明したが、本発明はこれに限らず、車両１０のリヤガラスを払拭するものにも適用できる。

さらに、上記各実施の形態においては、ワイパ制御装置１２を、自動車等の車両１０に搭載されるものとして説明したが、本発明はこれに限らず、鉄道車両，建設機械，船舶，航空機等に搭載されるものにも適用できる。

１０ 車両
１１ フロントガラス（ウィンドシールド）
１２ ワイパ制御装置
１３ ワイパモータ
１４ ピボット軸
１５ ワイパアーム
１６ リンク機構
１６ａ 連結ロッド
１６ｂ 駆動ロッド
１６ｃ クランクアーム
１７ ワイパブレード
１８ 払拭範囲
２０ モータ部
２１ ヨーク
２２ 永久磁石
２３ アーマチュア
２４ コイル
２５ アーマチュア軸（回転軸）
２６ ラジアル軸受
２７ ウォーム
２８ 整流子
２８ａ 整流子片
２９ 多極着磁マグネット
３０ ギヤ部
３１ ケース
３２ ブラシホルダ
３３ ブラシ
３４ スプリング
３５ ウォームホイール
３５ａ 歯部
３６ 出力軸
３７ リングマグネット
３８ 回路基板
３９ａ 第１回転軸センサ（回転パルス発生手段）
３９ｂ 第２回転軸センサ（回転パルス発生手段）
４０ａ 第１出力軸センサ（回転パルス発生手段）
４０ｂ 第２出力軸センサ（回転パルス発生手段）
５０ コントローラ
５１ ワイパスイッチ
５２ 電源
５３ 演算部
５３ａ データ比較部（位置比較手段）
５３ｂ 停止位置保持駆動部（停止位置保持手段）
５４ データ格納部
ＬＲＰ 下反転位置
ＵＲＰ 上反転位置
Ｓ 雪溜まり
Ｗ 走行風

Claims (3)

1. ワイパモータを正逆方向に回転駆動し、ワイパブレードをウィンドシールド上の所定の払拭範囲で往復払拭動作させるワイパ制御装置であって、
   前記ワイパモータに正逆方向に回転自在に設けられる回転軸と、
   前記回転軸の回転により揺動し、先端側に前記ワイパブレードが装着されたワイパアームと、
   前記回転軸の回転に伴い回転パルス信号を発生する回転パルス発生手段と、
   前記回転パルス信号の積算値と、前記ワイパブレードの停止位置を示す停止位置閾値とを比較する位置比較手段と、
   ワイパスイッチの操作により動作を開始し、目標位置にある前記ワイパブレードが外力により押し上げられて前記目標位置から離れ、前記位置比較手段により前記積算値が前記停止位置閾値を超えたと判定した場合に、前記積算値を前記停止位置閾値に近づけるよう前記回転軸を制御する停止位置保持手段とを備え、
   前記停止位置保持手段は、前記回転軸の制御中において、前記積算値が前記停止位置閾値に近づかない場合に、前記回転軸の制御を停止することを特徴とするワイパ制御装置。
2. 請求項１記載のワイパ制御装置において、前記停止位置保持手段は、前記ワイパモータの出力値を最大としても前記積算値が前記停止位置閾値に近づかない場合に、前記回転軸の制御を停止することを特徴とするワイパ制御装置。
3. 請求項２記載のワイパ制御装置において、前記停止位置保持手段は、前記出力値を最大としてから所定時間経過しても前記積算値が前記停止位置閾値に近づかない場合に、前記回転軸の制御を停止することを特徴とするワイパ制御装置。

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