【発明の詳細な説明】
自動車のへッドライト及びワイパの制御システム発明の分野
本発明は、自動車のイグニッションスイッチ、あるいはフロントガラスのワイ
パ、光センサや湿度センサのスイッチのオンオフと関連してへッドライト及びパ
ーキングライトのオンオフを制御する電気的システムに関する。先行技術の沿革
視界が悪いときに自動車のへッドライトを点けるのは安全策の一つである。降
雨時など、フロントガラスのワイパを作動させているときはへッドライトも点け
ておくことが州によっては法令で定められている。
フロントガラスのワイパ（以下、単にワイパと言うことがある）を作動させて
いるときはヘッドライトを自動的にオンするシステムが既に従来技術の中にみら
れる。例えばCarterらの米国特許第4,656,363号ではトランジスタ回路がワイパ
をオンオフすればへッドライトもオンオフするようにしている。同様にRosenblu
mの米国特許第4,236,099号は同じ目的のためのトランジスタ回路について開示し
ている。いずれの場合もその動作はパワートランジスタの確実な動作に依存する
ものとなっている。類似のあるいは関連する技術を開示する上記以外の米国特許
としてはPriceの第3,500,119号特許，Schultzの第3,500,120号特許、Nolinらの
第3,519,837号特許、Vanderpoelの第3,591,845
号特許、Aloisantoniの第3,600,596号特許、Glazeの第3,824,405号特許、Binega
rの第4,057,742号特許、及びLesiacの第4,097,839号特許がある。
このほかにもワイパ制御のヘッドライト装置についての米国特許には、Earle
の第4,301,390号特許、Hahnの第4,337,400号特許、Knieslyらの第3,909,619号特
許、及びPapillonの第4,667,129号特許がある。発明の概要
本発明は、デジタル論理回路を含み、その入力は低電圧リードであり、これら
は自動車のイグニッションスイッチ、ワイパスイッチ、環境変化対応光センサ（
以下単に光センサということがある）及び湿度センサスイッチに接続されている
。これらの入力が論理回路にフィードされると論理回路はヘッドライト、パーキ
ングライト及びワイパへの出力回路を制御する。出力回路は種々の部品を介して
作用する。例えばパルス駆動のメカニカルなラッチ継電器とか、連続したメカニ
カルな継電器とか、あるいはソリッドステートスイッチなどである。次の入力の
組合せが存在する場合にはへッドライトとパーキングライトが点灯されその点灯
を維持される。すなわち、
a）イグニッション、ワイパ、光センサ及び湿度センサ
b）イグニッション、ワイパ及び光センサ
c）イグニッション、ワイパ、及び湿度センサ
d）イグニッション、ワイパ
e）イグニッション、光センサ及び湿度センサ
f）イグニッション、光センサ
g）イグニッション、及び湿度センサ
論理回路を通して作用している光センサは、周囲の光が十分 に高いレベルに
達していることを検出しているときにはへッドライトを消灯するよう回路を動作
させる。
ＲＣまたは時定数回路が、日中ワイパが間欠的に作動しているときライトが点
いたり消えたりすることを防止するために組み込まれている。
誤動作を少なくするため、この論理回路はヘッドライトを操作する継電器回路
を起動する複数の並列の同一な回路を有していることが好ましい。こうした回路
の重複性および各部の配列ゆえに、系の誤動作のおそれは減少させられる。
その他の安全策としては並列論理回路各々の中に、部分的に故障が発生したと
き補償的な論理回路が働くようにしてあることがある。
ラッチ継電器回路における安全策は直列に接続された２つの並列の同一回路が
、両方とも継電器を正しい位置にラッチするよう動作するようにされていること
である。連続的な継電器と共に並列に接続された２つの並列接続の同一回路があ
る。こうしておけば、一方の回路が誤って切れても他方の回路が電流を維持する
から継電器を作動し続けることができる。
ヘッドライトおよびパーキングライトが組合せられているソリッドステート回
路の場合は、２つの並列の同一回路各々が２
つの別々のソリッドステートトランジスタを制御する。一方の回路が故障してそ
のトランジスタをオフにしたときは他方がヘッドライトの点灯を維持する。しか
しこれは、ヘッドライト・パーキングライト分離型構造において、もし回路の一
方が故障したらヘッドライトもパーキングライトも消灯しないということを意味
するのではない。
下記の入力組合せがあるとき、すなわち、a）イグニッション、ライトセンサ
および湿度センサ、または b）イグニッションおよび湿度センサ がオンにさ
れているときは、たとえ手操作でワイパスイッチがオフにされてもワイパは出力
部中でオンにされる。
逆に、手操作でワイパスイッチがオンにされたら、ワイパ制御はワイパスイッ
チで行われるのであって出力部の継電器で行われるのではない。図面の簡単な説明
図１（Ａ，Ｂ）は本発明の好ましい１実施例の概略図で、出力はメカニカルな
ラッチ継電器を有している。
図１（Ｃ、Ｄ）は図１と同様な実施例の概略図で、変形された出力部を示す。
図２は出力が連続継電器を含む変形例の概略図である。
図３（Ａ、Ｂ）は図１と同様な実施例の概略図で、別の変形された入力部を有
する。
図４（Ａ、Ｂ）は図１と同様な実施例の概略図で、別の変形
された入力部を有する。好ましい実施例
概要
ここに記載の実施例の各々は次の４つのブロックに要約することができる。第
１のブロックは手動および状況対応の入力、第２ブロックは安定化電源、第３ブ
ロックは上記入力を受ける論理回路、そして第４ブロックは出力回路である。
ここで論理回路は次の２つの部分に分けて考察される。すなわち１つはへッド
ライトとパーキングライト、２つ目はワイパである。出力回路は（a）へッドラ
イトとパーキングライトのリレー用、（b）ワイパのリレー用という別々のセグ
メントをもっている。
入力と安定化電源はいずれの実施例の場合も同じである。論理回路は図１、図
３及び図４では同じだが、図２では簡略化されている。出力は自動車のライト及
びワイパをオンオフする手段によって異なる。手動入力と状況対応入力
入力部１０にはイグニッションスイッチ接続端子１５、ワイパスイッチ接続端
子１６、光センサー１７、及び湿度センサー１８がある。上からイグニッション
スイッチ２０、ライン２１、保護抵抗２２、光アイソレータ２３、及びイグニッ
ションスイッチトランクライン２５に接続しているライン２４である。イ
グニッションがオフにされた後に接続のイグニッション論理回路で高レベルの電
圧を維持するところの加減遅延回路を実現するため、ライン２４は、可変抵抗２
７、コンデンサ２８を含む遅延回路２６を有している。コンデンサはまた過渡サ
プレッサとしてとしても機能する。
次のラインに進んで、ワイパスイッチ３０はライン３１で保護抵抗３２に接続
され、光アイソレータ３３は出力ライン３４に接続されている。この出力ライン
３４はワイパトランクライン３５に接続されている。ライン３４は抵抗３７およ
びコンデンサ３８のある遅延回路３６に接続され、ワイパスイッチが間欠的位置
にあるときワイパ論理回路ラインの電圧を高く維持する。コンデンサ３８はまた
過渡サプレッサとしても機能する。間欠的位置とは、殆どの最近の自動車がオプ
ショナルに装備しているワイパが一時的に動かない時間を意味する。コンデンサ
３８の値は最長の間欠的遅延ができるように選択される。コンデンサはまた過渡
サプレッサとしても機能する。
光センサー１７の感度は抵抗４０によって調節される。光センサースイッチは
光アイソレータ４１を介してライン４２、光センサートランクライン４３に接続
される。ライン４２に接続されている抵抗４７はサージから論理ゲートを保護し
、自動車が光の暗い地帯に入ってから出るまでライト消灯を抑制する。
湿度センサー１８も同様に光アイソレータ４４、ライン４５を経て湿度センサ
ートランクライン４６に接続される。抵抗４８は自動車が霧などの湿度が高い地
域を通過するときオフとな
ることを抑制する。
ライン４３、４６に接続されているのはコンデンサ５０、５１で、これらは上
記諭理ゲートの過渡抑制デバイスとして機能する。コンデンサ２８、３８の下の
抵抗５４、５５は各々、コンデンサが短略したときの安全装置となっている。コ
ンデンサが短略したとき抵抗がなかったとしたら高レベル電圧がアースに短略し
てへッドライトを、オンの状態にあっても消してしまうことになる。しかしこの
ように抵抗を配列しておけば、たとえコンデンサが短略しても高レベル電圧は高
いまま維持される。安定化電源
枠１１で示される安定化電源は、枠１３で示される出力部中のソリッドステー
ト素子を過渡電圧および高電圧または低電圧から保護するためのものである。
ソリッドステート素子の保護および光アイソレータ２３、３３、４１、４４に
よる入力部の保護については既に記載した。
これらは回路に供給されるトランジスタ出力と入力電圧とを隔絶する。前述した
ライン２４、３４上のＲＣ回路２６、３６は、１２ＶＤＣ電源ラインから光駆動
トランジスタに入ってくる電圧スパイクを吸収する。
安定化電源部１１では、抵抗６０、ツェナーダイオード６１、コンデンサ６２
、６３およびダイオード６４が、１２ＶＤＣ電源からの過渡サージおよび大きな
電圧サージを阻止し出力部１３のパワートランジスタを保護する。論理回路
次に枠１２、１３内の論理回路について述べる。イグニッション入力トランク
ライン２５はブランチ７０、７１、７２およびその他（後述）をもっている。ワ
イパトランクライン３５はブランチ７３、７４をもっている。光センサートラン
クライン４３はブランチ７５、７６をもっている。湿度センサートランクライン
４６はブランチ７７、７８をもっている。
イグニッションブランチライン７０およびフロントガラスウオッシャブランチ
ライン７３がハイ（高レベル）であるときは、ＡＮＤゲート８０のＯＲゲート８
１への出力はハイになり、ライン８３につながるＯＲゲート８２への出力はハイ
になり、こうしてトランジスタＳ１を抵抗８４を介してオンにする。
イグニッションブランチ７１がハイで、光センサーブランチ７５がハイのとき
は、ＡＮＤゲート８７をハイにし、ＯＲゲート８１への出力８６をハイ、そして
ＯＲゲート８２の出力をハイ、トランジスタＳ１をオンにする。
イグニッションブランチ７２および湿度センサーブランチ７７がハイのときは
、ＡＮＤゲート８９をハイにし、これはリード９１を介してＯＲゲート８２の出
力にハイを発生させ、Ｓ１をオンにする。
リード９１からブランチ９２がＡＮＤゲート１８０の入力に接続している。他
方の入力ライン１８１はインバータ１８２の出力に接続している。その入力ライ
ン３５がワイパスイッチの
トランクラインである。こうしてワイパスイッチがオフのときは、ＡＮＤゲート
１８０はライン１８３および抵抗Ｒ１４を介して正の出力をトランジスタＳ３に
与えそれをオンにする。こうしてイグニッションブランチ７２および湿度センサ
ーブランチ７７がハイのときＡＮＤゲート８９およびその出力９１、９２にハイ
を供給し、Ｓ３をオンにする。このような状態は光センサー１７がオンかオフか
に拘わらず継続する。
上記のイグニッションスイッチからのブランチのほかにも、出力９６を有する
インバータ９５に接続されたもう一本のブランチ９４がある。こうしてイグニッ
ションからのブランチ９４がロー（低レベル）のとき、出力９９を有するＯＲゲ
ート９８につながるインバータ９５からの出力９６をハイにする。したがってト
ランジスタＳ２につながる出力１０１を有するＡＮＤゲート１００を正にする。
Ｓ１への入力ライン８３がローのとき、これはインバータ１０２の出力をハイに
し、ＡＮＤゲート１００につながる入力１０３をハイにして、ＡＮＤゲート１０
０の出力をハイにしＳ２をオンにする。
Ｓ２も次のようにしてオンにされる。インバータ１１０につながるワイパブラ
ンチライン７４がローのとき、ＯＲゲート９８へとつながる出力１１５を有する
ＡＮＤゲート１１４に接続された出力１１３を有するＡＮＤゲート１１２への入
力として接続された出力１１１にハイをもたらす。同時にインバータ１１８につ
ながる湿度センサーブランチライン７８がローのときは、ＡＮＤゲート１２０に
つながる出力１１９をハイにする。
同時にまたインバータ１２０につながる光センサーブランチ７６がローのとき、
ＡＮＤゲート１２２につながる出力１２１にハイをもたらす。両方の入力がハイ
のとき、ＡＮＤゲート１１４の出力にハイを、またＯＲゲート９８の出力にもハ
イをもたらす。また、両方の入力がハイのときはＡＮＤゲート１００の出力をハ
イにし、それによってＳ２をオンにする。
Ｓ４は次のようにしてオンにされる。イグニッションブランチ９４がローであ
ればインバータ９５の出力９６をハイにする。
するとこれはＯＲゲート１３１からの出力１３５をハイにする。
Ｓ３につながる人力ライン１８３がローなら、入力１３２を介してインバータ１
３３をハイにする。ＡＮＤゲート１３６への両方の入力１３４、１３５がハイな
ら、出力１３７は素子Ｓ４に対してハイになる。 Ｓ４をオンにするもう一つの
方法は次の通りである。湿度センサーブランチライン７８がローのとき、インバ
ータ１１８からのライン１１９、ＯＲゲート１３１につながるライン１４０をハ
イにする。Ｓ３がローのときは、インバータ１３３の出力をハイにする。両方の
入力がハイならＡＮＤゲート１３６の出力をハイにしＳ４をオンにする。
論理システムを通じてワイパの動作を制御するＳ３とＳ４への入力は上述の通
りである。
この回路のワイパ部がトランジスタＳ３、Ｓ４ならびに回路の上述の部分を含
むものであること明らかである。このように回路全体はライト、ワイパ、あるい
はライトとワイパの両方をオンオフするだけに使われる。
本願の論理回路は２つの同一部分に分割することができ、一方が適正に機能す
ることができなくなったときのために二重の機能が施されている。
さらにこれら重複する部分には各々安全装置が備えられている。このように一
方の論理回路はゲート８０、８７、８９、８１および８２を有する。ゲート１１
０、１２０、１１８、１１２、１２２、１１４および９８を含む隣りの回路は前
の回路の補償である。論理ゲート１０２から出てくる論理状態はゲート９８から
出てくる論理状態と同じである。この回路はスイッチＳ２への入力としての論理
ゲート１０２だけを使うように設計することができるが、部品故障が発生したと
きはＳ２はへッドライトをオフにするようにトリガーすることができる。補償回
路を準備しておき、それを論理ゲート１０２の出力と比較することによって、Ｓ
２をオンにする前に両方の信号が同一であることを確保することができる。
図２において、この論理回路も上述の論理ゲート８０、８７、８９、８１、８
２、１８０、および１８２と同じ論理ゲートを有しており、同様な入力を有して
いるが、図１の論理回路で記載されたようなインバータのある補償回路は有して
いない。しかし図２の安全装置も２つの同一回路が並列に接続されたものとなっ
ている。どちらか一方の回路が誤ってオフになっても他方がオンを維持するから
継電器は作動し続けることができる。ワイパスイッチオーバーライド
ワイパスイッチがオンにされるとワイパモータ制御をオーバーライドする。こ
れはまた湿度スイッチを作動させるときももたらされる。
こうしてワイパスイッチがオンされると、イグニッションスイッチに加えて、
ワイパスイッチライン３４とトランクライン３５がＡＮＤゲート１７０に接続さ
れる（図１Ａの最下部近辺）。イグニッションがオンであれば、イグニッション
トランクライン２５もゲート１７０に接続される。ゲート１７０からの正の出力
はライン１７１を通ってΛＮＤゲート１３６にバイパスし、Ｓ４をオンにする。
こうしてワイパ制御を完全に手操作のスイッチにする。出力回路
図１Ｂの枠１４、１５はラッチ継電器の出力回路を示す。この回路にはトラン
ジスタスイッチＳ１，Ｓ２，Ｓ３，Ｓ４と、メカニカル継電器Ｋ１，Ｋ２がある
。Ｋ１，Ｋ２は出願番号第07/409,612号に記載のようなステップスイッチでもよ
い。
こうしてスイッチＳ１からライン１５０、１５１が継電器コイル１５３によっ
て制御されているスイッチコンタクト１５２に接続され、ステップスイッチをオ
ン位置にラッチし、ライン１５７経由でバッテリから＋１２ＶＤＣをスイッチコ
ンタク卜１５８、１５９、１５８’、１５９’、そしてへットライト（ＨＬ）お
よびパーキングライト（ＰＬ）へ印加する回路となっている。
スイッチＳ２がオンになると、ライン１５４、１５５が他の継電器コンタクト
１５６に接続され、継電器をオフ位置にラッチする。このオフ位置はヘッドライ
トとパーキングライトを制御するためダッシュボードのスイッチをオンにする。
Ｓ３がオンになると、ライン１６０、１６１が継電器Ｋ２のコンタクト１６２
に接続され、それによって継電器がオフ位買にラッチされ、ワイパモータヘバッ
テリから＋１２ＶＤＣが印加される。
図１Ｃ、図１Ｄはトランジスタスイッチへのライン１９０でのパルス発生器１
９０の使用およびライトとワイパ（ＷＷ）への簡略化された出力の使用を示す。
こうしたパルス発生器は公知のものである。これら発生器の出力はパワートラン
ジスタをトリガーし、継電器コイルを駆動する。
こうしてスイッチＳ１から、ライン１５０、１５１が継電器コイル２０１に接
続しているライン２００に接続され、この継電器コイル２０１はパーキングライ
トとへッドライトの継電器スイッチ２０２、２０３を作動させる。スイッチＳ２
からのライン１５４、１５５は継電器コイル入力ライン２００に接続されている
。コイル２０１は前述のタイプのステッピングコイルなので、Ｓ１からのパルス
は継電器をオン位置に動かし、Ｓ２からのパルスがそれをオフ位置に動かすまで
継電器をオン状態に保つ。
スイッチＳ３，Ｓ４も同様に継電器的な動作をする。こうしてスイッチＳ３か
らライン１６０、１６１は継電器コイル２０
６に接続するライン２０５に接続され、この継電器コイル２０６はワイパを作動
させるため継電器スイッチ２０７を作動させる。
図３および図４の出力スイッチを作動させるのに所望ならパルス発生器を用い
てもよい。
図２において、そこに示した連続継電器出力は、トランジスタスイッチＳ１，
Ｓ２および継電器Ｋ１，Ｋ２からなる継電器回路を有している。したがってＳ１
がオンにされると、ライン１７０、１７１は継電器Ｋ１に接続され、継電器Ｋ１
はそれをオン位置に保持されるから、へッドライトとパーキングライトにバッテ
リから１２ＶＤＣが印加される。Ｓ１がオフにされると継電器Ｋ１はオフ位置に
なり、これによってダッシュボードからヘッドライトおよびパーキングライトへ
のスイッチが制御される。
Ｓ２がオンになると、これがライン１７４、１７５経由で継電器Ｋ２をオン位
置に動かすから、継電器はバッテリからワイパモータに１２ＶＤＣを印加する。
Ｓ２がオフにされると、継電器Ｋ２をオフにしダッシュボードからワイパモータ
へのワイパスイッチ制御をオフ位置にする。
図３Ｂにおいて、ＧＴＯまたはＴＭＯＳの出力回路が示されているが、これは
トランジスタスイッチＳ１，Ｓ２、Ｓ３，Ｓ４およびゲートターンオフ（ＧＴＯ
）またはトライアック金属酸化膜半導体（ＴＭＯＳ）Ｇ３，Ｇ４，Ｇ５，Ｇ６，
Ｇ７，Ｇ８のようなソリッドステートスイッチからなる。スイッチＧ３
〜Ｇ８は公知のものである。このように図示された回路において、Ｓ１からの１
２ＶＤＣパルスはライン１７６ａ〜ｄ経由でＧ３，Ｇ８、Ｇ４，Ｇ７，の入力に
印加される。これはＤ２からの１２ＶＤＣがライン１７７経由でブランチライン
１７８ａ〜ｄ、そしてパーキングライトとヘッドライトに印加されることを可能
にする。これはＳ１がオフでＳ２がオンになってスイッチへのバイアスが無くな
らない限り１７６ａ〜ｄの入力が止まっても継続する。
こうして図示の組合せられたヘッドライトとパーキングライト構成は、Ｓ１が
オンにされれは、Ｇ３，Ｇ４，Ｇ７，Ｇ８をオンにし、これはバッテリからへッ
ドライトとパーキングライトヘ１２ＶＤＣを印加させる。
Ｓ１がオフでＳ２がオンのとき、ライン１７９ａ，１７９ｂ経由でスイッチか
らのバイアスを取り去り、パーキングライトとへッドライトから１２ＶＤＣを取
り除く。
Ｓ３がオンにされると、Ｇ５，Ｇ６はオンになり、バッテリから１２Ｖがワイ
パモータに印加される。
Ｓ４がオンにされるとＤ５，Ｄ６がオフになり、ワイパモータから１２ＶＤＣ
を取り除く。
さらに、Ｇ３，Ｇ４の機能はＧ８，Ｇ７によって重複して実現される。こうし
ていずれかの故障があってもライトを消さない。
図４Ｂの出力構成は図３Ｂのものと、Ｇ８、Ｇ７が省かれているほかは同様で
ある。しかしここでも２つの並列する同一回
路が別々の出力を制御している。こうしてたとえ１つの論理経路が故障しても、
ライトは消えない。
上記のシステムが装備された自動車では、ヘッドライトやパーキングライトを
手動でオンオフするマニュアルスイッチも備えていることが予想されるが、継電
器システムがそれらライトを消すように条件つけられていない限り、これらライ
トは消されない。
本願の論理回路の理解を深めるため真理値表を添付する。
ただし、ＩＧとはイグニッション、ＷＷとはワイパ、ＬＳとはライトスイッチ
、ＭＳとは湿度スイッチ、ＨＬとはへッドライトの略である。