JPH11514605A - ウィンドワイパーおよびウィンドワイパーを制御するための方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、特に乗用車用のウィンドスクリーンワイパーに関し、車両に固定されたベアリングシャフトを中心に回動するように取り付けられた第１のワイパーアーム部(１１)と、回動駆動部(８)と、前記第１のワイパーアーム部(１１)の長手方向に案内された第２のワイパーアーム部(１２)と、摺動駆動部(１０)と、ワイパーアームの回動によりウィンドスクリーンの両側縁間のほぼ全域を移動するワイパーブレードとを有している。回動駆動部(９)と、第２のワイパーアーム部のための摺動駆動部(１０)は、各々スライディングローターモータ(５２，５５)を有しており、第２のスライディングローターモータ(５５)は、第１のワイパーアーム部(１１)内に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】 ウィンドワイパーおよびウィンドワイパーを制御するための方法 本発明は、車両に固定した軸受軸を中心に回動自在に軸受けされた第１のワイ パーアーム部と、第１のワイパーアーム部内で縦方向に摺動自在に案内される第 ２のワイパーアーム部と、を有するような回動駆動部を備えるワイパーアーム付 きの特に乗用車用のウィンドワイパーであって、前記第２のワイパーアーム部の 自由端部にワイパーブレードが配設され、このワイパーブレードは前記ワイパー アームの回動駆動部によって誘導される回転駆動部を備え、この結果ワイパーア ームの回動中にウィンド側面縁部の間でワイパーブレードがほぼ全面にわたって 運動するようなウィンドワイパーに関する。 このようなワイパーアームは、例えばＷＯ−Ａ９０／１１２０９に開示されて いる。この文献のワイパー駆動は、通常のモータと、クランク駆動部と、ケーブ ルを備えた中間ギヤとを含み、このギヤはワイパーアームの回動運動を第２のワ イパーアーム部の摺動運動と、ワイパーブレードの回転運動とに変換する。ワイ パーアームの縦方向変化は直線ではなく、逆の余弦関数で回動角度に関係し、ま た各回動サイクル中に２つの摺動サイクルを行わなければならないので、中間ギ ヤにかなり費用がかかる。ワイパーブレードの回転を伴わない単なる長さ変化が ＤＥ−Ａ２４１７１２８またはＤＥ−Ａ３８２７８７０から既知である。ここで は、摺動はクランクギヤによって行われる。 さらに本発明は、特に乗用車のフロントまたはリヤワイパーについて、ワイパ ーブレードによってウィンドがほぼ全面にわたって側面縁部から側面縁部に拭き 払われるように、ウィンドワイパーを制御するための方法に関し、この場合、回 動自在に配設された第１のワイパーアーム部が回動駆動モータによって往復回動 され、また第２のワイパーアーム部が第１のワイパーアーム部で縦方向に摺動さ れ、またこの場合ワイパーアーム部の自由端部で回転自在に軸受けされたワイパ ーブレードが、回動するワイパーアームに関して回転される。 本発明に基づくウィンドワイパーは、ワイパーアームの回動駆動部が第１のモ ータを備え、また第２のワイパーアーム部の摺動駆動部が、第１のワイパーアー ム部内に配設された第２のモータを備えることによって、より簡単に制御できま たスペースを節約して構成される。 また、これによって、ウィンドワイパーの制御をすべての状況に簡単に適合さ せることができる。回動駆動モータと無関係に使用可能な専用駆動モータを配設 することによって、車両ウィンド上の所望のワイパー面を拭き払うのに必要な程 度で、ワイパーアームの摺動が常に可能となる。 可能な限りコンパクトで小さなスペースで済む駆動ユニットを達成するため、 好適な実施例では、少なくとも回動駆動モータがディスクアーマチュアモータと して形成される。ディスクアーマチュアモータは特に軸方向の延在部が非常に小 さいという長所を有し、この結果両方のモータがディスクアーマチュアモータと して形成される場合、両方のモータをほぼ共軸上に配設可能である。特にこの場 合、回動駆動モータはボデーまたはエンジンフード内部に、また摺動駆動モータ はボデーまたはエンジンフード外部に配設される。ウィンド形状に応じた所望の ほぼ直線状のワイパーブレードの運動は、回動および摺動運動を組み合わせて行 われる。 ディスクアーマチュアモータの場合に特に当てはまるように、減速によって回 動駆動モータのより高い回転数を低くすることが有効である。このために、楕円 形のロータと、回転不動(verdrehfest)に案内される可撓性の伝動要素と、出力 ホイールとを備えるテンションシャフトギヤを回動駆動部が含むように好適に構 成される。 好適な実施例では、可撓性の伝動要素は一方でハウジングに固定した内部噛合 リング内に係合し、他方で同様に内部噛合出力ホイール内で展開し(abrollt)、 この場合出力ホイールとリングのギヤ数は、少なくとも１つだけ異なっている。 伝動要素は両方の内部噛合要素よりも少ない歯数を有する。テンションシャフト ギヤとディスクアーマチュアモータとを組合せ、回動駆動モータのアーマチュア ディスクがテンションシャフトギヤのロータと結合される時に、コンパクトな回 動駆動ユニットが得られる。さらに、テンションシャフトギヤの駆動ホイールの 上に第１のワイパーアーム部を配設するようにすることが好ましい。 ワイパーブレードの押圧力の制御を可能にするため、さらに好適な実施例にお いては、第１のワイパーアーム部が横軸を中心に回動自在であり、また車両ウィ ンドに向かって打ち付けられる(beaufschlagt)べく出力ホイール上に配設される ように好適に構成される。 第２のワイパーアーム部の縦方向摺動は引張り手段によって好適に行われ、こ の手段は第１のワイパーアーム部に設けられ、特に中間ギヤなしに摺動駆動モー タの出力シャフトを介して前部転換部に案内され、またこの手段に第２のワイパ ーアーム部が結合されている。 縦方向摺動のための第２の駆動モータによって本質的に単純化されたさらなる 実施例では、ワイパーアームは、それが最短の長さとなるほぼ中心の動作位置か ら下方ウィンド縁部の停止位置に回動されるように構成され、この場合ワイパー ブレードの位置はワイパーアームに対して変わらず、また第２の駆動モータは停 止される。 両方の駆動モータを制御するために、第１の実施例では、ワイパーアームの回 動速度がワイパー角度に基づき制御されるように構成され、この場合ワイパーア ームの位置は少なくとも１つの位置センサによって検出され、またこれから速度 が算出される。この実施例では、位置センサをワイパーアームの回動軸受部領域 に配設することができるので、構造的に最も簡単に実現することができる。代わ りの実施例では、位置センサはワイパーブレードの円弧と異なった行程上に配設 される。さらに好適な実施例では、第２のワイパーアーム部の摺動運動も制御さ れ、この場合第２のワイパーアーム部の位置は少なくとも１つのさらに別の位置 センサによって検出され、これから摺動行程(位置)が算出される。両方の駆動部 の調整はマイクロプロセッサ等によって行われることが好ましく、この場合偏差 (Abweichungen)は制御装置によって最少化され、制御装置によって両方の駆動モ ータの少なくとも１つが補正制御される。 回動角度または摺動行程の測定は種々の方法によって行われる。第１の実施例 では、回動角度または摺動行程は、能動回路の周波数応答算定要素(frequenzgan gbestimmendes Element eines aktiven Schaltkreises)として使用される可変容 量によって検出され、またこの振動周波数は制御装置に供給される。この場合、 可変容量は、隣接するコンデンサプレート対の第１の数ｎからなる直線または曲 線のスケールと、電気的に結合された連続するセルの数ｍとを含み、この場合ｍ ＝２ⁿであり、ならびに隣接するコンデンサプレートの第２の数ｎからなる測定 ゾンデを含むように構成されることが好ましく、この場合測定ゾンデはスケール に沿って接触することなく移動され、また電圧降下はコンデンサを介して、また は電流はコンデンサによって評価される。 さらなる実施例では、回動角度または摺動行程が、能動回路の周波数応答算定 要素として使用される可変インダクタンスによって検出され、またこの振動周波 数が制御装置に供給されるように構成される。 第３の実施例では、回動角度または摺動行程は、アナログのホール(Hall-)ま たはパーマロイセンサを用いて、変動する磁気誘導を測定することによって検出 することができ、また発生電圧を評価することができる。 第４の好適な実施例においては、ピエゾアクチュエータ／センサを用いて定常 音波(stehenden Schallwelle)の圧力を測定することによって回動角度又は摺動 行程を検出するように意図され、この場合定常波(Stehwelle)が常に少なくとも １つ完全波長を有するように振動周波数は制御される。 回動角度と摺動行程の測定のために、上記４つの方法の他にさらに別の方法、 例えばポテンショメータによる方法または光電子工学的方法を利用することがで きる。 添付図面を参考にして、それに限定することなく本発明の実施例について以下 に詳細に説明する。 図１は、ウィンドワイパーを有する車両ウィンドの概略図である。 図２は、ウィンドワイパーの駆動部と制御部の概略側面図である。 図３は、第１の実施例の回路図である。 図４は、図３に基づく実施例の回路図である。 図５は、第２の実施例の回路図である。 図６は、第３の実施例の回路図である。 図７は、第４の実施例の回路図である。 図８と図９は、図７に基づく実施例の代替回路図である。 図１０は、図２に基づくウィンドワイパー装置の駆動部の斜視図である。 図１１は、図１０に基づく駆動部の軸方向図である。 図１では、ウィンドワイパー装置は車両ウィンド１３に配設された唯一のウィ ンドワイパーを備え、このワイパーは、回動軸１８を中心に往復回動する第１の ワイパーアーム部１１と、第１のワイパーアーム部１１内で摺動可能な第２のワ イパーアーム部１２とから構成され、第２のワイパーアーム部にはワイパーブレ ードが回転自在に配設されている。この場合第２のワイパーアーム部１２の摺動 とワイパーブレードの摺動は、車両ウィンド１３の形状にほぼ対応するワイパー 領域がワイパーアームによって拭き払われるように行われる。このために両方の 可動ワイパーアーム部１１、１２は、独立して切り替え可能な２つの駆動モータ ９、１０によって駆動され、モータの協働はマイクロプロセッサ２等を含む制御 部１４によって行われる。図２に概略的に示すように、回動駆動モータ９には、 回動位置センサ５が配設され、また軸１８を中心に回動する第１のワイパーアー ム部１１は摺動駆動モータ１０を備え、これに摺動位置センサ６が配設されてい る。制御部１４は、ライン１５を介してモータ９、１０に接続され、ライン１６ を介してセンサ５、６に接続されている。制御部１４は、別の評価回路３、４を 含み、この評価回路はセンサ５、６から来る信号を変換してマイクロプロセッサ ２に転送し、次にこのマイクロプロセッサによって出力部７、８を介してモータ ９、１０が制御される。通常のウィンドワイパーの段階および間隔スイッチ１は ダッシュボードに設けられ、このダッシュボードを介してワイパー速度を設定す ることができる。 図１０と図１１では駆動部が示され、この場合ウィンドワイパーはボデーに固 定取付け可能な基部プレート５１を備え、このプレートから中空の軸受軸６１が 突出して立設されている。基部プレート５１は、回動駆動モータとしての第１の ディスクアーマチュアモータ５２を備え、その出力シャフト６４は軸受軸６１上 に回転自在に軸受けされる。出力シャフト６４上には、モータ５２のアーマチュ アディスク６３が設けられ、基部ブレート５１内に配設されたブラシ８１と、カ バープレート８２に配設されたマグネット８０とが前記ディスクに配設されてい る。出力シャフト６４上には、テンションシャフトギヤ５３の楕円形のロータ６ ５が直接隣接して固定され、このロータは軸受軸リング６６を介して外部噛合の 可撓性伝動リング６７を駆動する。伝動リング６７はカバープレート８２でボデ ー固定された内部噛合のリング６８と、同様に軸受軸６１の中に軸受けされた出 力ディスクまたは出力ホイール５８の内部噛合のリング６９とに係合する。リン グ６８、６９のリングの内部噛合は少なくとも１枚の歯だけ異なり、また外歯よ りもさらに１枚少ない可撓性伝動リング６７は、ロータ８５の回転の際にリング ６８に係合し、その際にリング６９を回転させる。ロータが楕円形の構造である ため、１８０°ずれた２つの係合領域が得られる。回動角度センサ５は例えば基 部プレート５１の下方に、軸受軸６１によって案内されて下方に突出する出力ホ イール５８の軸受ジャーナルに配設することができる。 出力ホイール５８の上には、横軸５７を中心に第１のワイパーアーム部１１の ハウジングプレート６０が限定回動可能に配設されている。このハウジングプレ ートは、同様にディスクアーマチュアモータ５５として形成された、第２のワイ パーアーム部１２の摺動駆動部の第２のモータ１０を保持する。出力ホイール５ ８と共に回動されるハウジングプレート６０から軸受軸７１が立設され、第２の ディスクアーマチュアモータ５５を坦持し、このモータの出力シャフト５９は軸 受軸７１上に回転自在に軸受けされる。出力シャフト５９上には第２のモータ５ ５のアーマチュアディスク７３が設けられ、ハウジングプレート６０または挿入 ディスク８３に配設されたブラシ７２とマグネット７４が前記ディスクに割り当 てられる(zugeordnet)。第２のモータ５５の制御は、例えば基部プレート５１の 下側に配設された制御部１４から第１のディスクアーマチュアモータ５２の中空 軸受軸６１を通して案内されるライン１５を介して行われる。第２のモータ５５ の出力シャフト５９を中心に、引張り要素５６、例えば図示した無限の歯付きベ ルトが、第１のワイパーアーム部１１の前端部の転換ホイールまで延在する。引 張り要素５６には、一箇所で、第１のワイパーアーム部１１内で縦方向に摺動可 能な第２のワイパーアーム部１２のドッグが結合され、その自由端部でワイパー ブレードが回転自在に軸受けされる。 ワイパーブレードの回転駆動は例えば伸縮式のシャフト７９によって行われ、 その内端部において、噛合部７７内で回転接触するクラウンギヤのピニオン２８ が保持され、前記噛合部は、基部プレート５１にも結合されたボデー固定要素７ ６に形成される。これによって、回動するワイパーアームと基部プレート５１と の間の相対運動がシャフト７９を介して前方にワイパーブレードまで伝達され、 ワイパーブレードはこれによってワイパーアームに関して回転され、またディス クの両方の側面縁部に対しほぼ平行位置を維持する。 次に回動および／または摺動運動を制御する場合に、常に回転角度と伸長につ いてそれぞれ完全な測定値を利用できるように、種々の検出方法と測定原理を応 用することができる。図３では、容量測定原理による第１の実施例の回路図が示 されている。振動回路３２の周波数応答算定要素として、この実施例では可変容 量が使用される。振動周波数は、周波数電圧変換器３３によって選択的にまたは 増幅器３４を介して直接に制御装置に供給され、制御装置は出力部７、８を介し てマイクロプロセッサ２によりモータ９、１０を制御して速度および／または位 置偏差を修正する。可変容量は、図４に示したように容量スケール２４と、スケ ール２４に沿って接触せずに案内される測定ゾンデ２５とによって形成すること ができる。スケール２４はワイパーハウジング内の測定経路に沿って延在し、こ の経路はワイパー角度を検出するための円弧上の切片(Kreissegment)として、ま た回動自在なワイパーアーム部内では摺動運動を検出するための線形成分として 形成される。スケール２４は行を形成する隣接コンデンサプレート対の数ｎと、 列を形成する相互に電気的に結合された隣接するセルの数ｍとから構成され、こ の場合ｍ＝２ⁿである。プレート対の配設は、巡回２進コード(einschrittiger， ワイパーアーム部１２に配設された容量測定ゾンデ２５の通過は容量の段階的な 変化を生じ、この場合振動回路２２と励起回路２３とを通過するすべてのコード トレースの励起による行程に基づくコード、およびコンデンサの電圧降下または コンデンサを通過する電流の評価は、整流器レベル検出回路２６によって検出さ れる。このように検出された行程情報は選択的にデジタルのｎビットの並列また はｎビットの直列データセットとして、あるいは電圧または電流信号として再処 理のために制御装置に供給することができる。 図５は、第２の実施例の回路図であり、この回路図が図３の回路図と異なるの は、振動回路３２の周波数応答算定要素３１の方式であり、本図の実施例の要素 は可変インダクタンスによって形成される。例えばコイルによって形成されるイ ンダクタンスは、有効コイル面積またはコイル長と、巻数または有効透磁率の変 化量とによって変化する。振動回路３２の振動周波数はこの実施例においても増 幅器３４を介して直接、または周波数電圧変換器３３を介して制御装置に供給さ れ、駆動モータ９、１０を制御する。 図６においても同種の測定原理が利用され、この場合振動回路３２の周波数応 答算定要素３１はピエゾアクチュエータ／センサ装置によって形成される。この 場合振動周波数は、ピエゾアクチュエータ／センサと、測定すべき対象物、すな わち回動する第１のワイパーアーム部１１または摺動可能な第２のワイパーアー ム部１２との間の距離が、それぞれ完全な波長に対応するように制御される。定 常波の周波数はこれによって回動または摺動運動に比例する。この場合にも、信 号は周波数電圧変換器３３を介して、または直接増幅器３４を介して制御装置に 供給された。 図７はさらに別の実施例である。本図では、ホールまたはパーマロイセンサ４ ４が使用され、円弧状または線形の測定経路に沿って電気または永久マグネット がセンサ４４に関して動く時に、磁気誘導の変化が前記センサを用いて検出され る。このことは図８と図９に示されているように、片側または両側のマグネット ４５、４６のセンサ４４への接近によって行うことができる。センサがアナログ のホールセンサによって形成される場合、磁気誘導の変化はローレンツ力を利用 して検出される。センサ４４がパーマロイセンサによって形成される場合、測定 は、特殊な鉄とニッケルの合金、例えばネオジム合金の磁気感度を利用すること により磁気誘導の変化に基づいて行われる。両方の例では、センサ４４によって 出力される電圧は評価装置４７によってフィルタ処理され、校正され、また最後 に制御装置に供給される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ， ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，Ｌ Ｕ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＪＰ，ＵＳ (72)発明者 プフィフネル ギドー スイス国 ツェーハー−8887 メルス プ ラツ ５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．車両に固定した軸受軸（１１）を中心に回動自在に軸受けされた第１のワ イパーアーム部（４）と、第１のワイパーアーム部（４）内で縦方向に摺動自在 に案内される第２のワイパーアーム部と、を有するような回動駆動部を備えるワ イパーアーム付きの特に乗用車用のウィンドワイパーであって、前記第２のワイ パーアーム部の自由端部にワイパーブレードが配設され、該ワイパーブレードは 前記ワイパーアームの回動駆動部によって誘導される(abgeleiteten)回転駆動部 を備え、この結果ワイパーアームの回動中にウィンド側面縁部の間でワイパーブ レードがほぼ全面にわたって運動するようなウィンドワイパーにおいて、ワイパ ーアームの回動駆動部が第１のモータ（２）を備え、また第２のワイパーアーム 部の摺動駆動部が、第１のワイパーアーム部（４）の中に配設された第２のモー タ（５）を備えることを特徴とするウィンドワイパー。 ２．少なくとも前記回動駆動モータ（２）がディスクアーマチュアモータとし て形成されることを特徴とする請求項１に記載のウィンドワイパー。 ３．前記回動駆動部が、共軸配設で楕円形のロータ（１５）と、回転不動に案 内される可撓性の伝動要素（１７）と、出力ホイール（８）とを備えるテンショ ンシャフトギヤ（３）を含むことを特徴とする請求項１または２に記載のウィン ドワイパー。 ４．前記回動駆動モータ（２）のアーマチュアディスク（１３）がテンション シャフトギヤ（３）のロータ（１５）に結合されることを特徴とする請求項２と ３項に記載のウィンドワイパー。 ５．前記テンションシャフトギヤ（３）の出力ホイール（８）上に第１のワイ パーアーム部（４）が配設されることを特徴とする、請求項３または４に記載の ウィンドワイパー。 ６．前記第１のワイパーアーム部（４）が横軸（７）中心に回動自在に出力ホ イール（８）上に配設されることを特徴とする請求項５に記載のウィンドワイパ ー。 ７．前記摺動駆動モータ（５）の出力シャフト（９）が、第１のワイパーアー ム部（４）内で案内される引張り手段（６）を駆動し、該手段に第２のワイパー アーム部が結合されることを特徴とする、請求項１に記載のウィンドワイパー。 ８．前記引張り手段（６）が歯付きベルトとして形成されることを特徴とする 請求項７に記載のウィンドワイパー。 ９．前記車両固定の軸受軸（１１）が中空に形成され、また摺動駆動モータ（ ５）への電源ライン（１２）が中空軸受軸（１１）によって案内されることを特 徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のウィンドワイパー。 １０．特に乗用車のフロントまたはリヤワイパーについて、ワイパーブレード によってウィンドがほぼ全面にわたって側面縁部から側面縁部に拭き払われるよ うに、ウィンドワイパーを制御するための方法であって、この場合回動自在に配 設された第１のワイパーアーム部が回動駆動モータによって往復回動され、また 第２のワイパーアーム部が第１のワイパーアーム部で縦方向に摺動され、またこ の場合ワイパーアーム部の自由端部で回転自在に軸受けされたワイパーブレード が、回動するワイパーアームに関して回動されるような方法において、第２のワ イパーアーム部が第２の駆動モータによって摺動されることを特徴とする方法。 １１．前記ワイパーアームが最短の長さとなるほぼ中心の動作位置がら下方ウ ィンド縁部の停止位置に回動されるように前記ワイパーアームが構成され、この 場合ワイパーブレードの位置がワイパーアームに対して変わらず、また第２の駆 動モータが停止されることを特徴とする請求項１０に記載の方法。 １２．前記ワイパーアームの回動速度がワイパー角度に基づき制御されるよう に構成され、この場合ワイパーアームの位置が少なくとも１つの位置センサによ って検出され、また該検出によって速度が算出されることを特徴とする請求項１ ０または１１に記載の方法。 １３．前記第２のワイパーアーム部の摺動運動がワイパー角度に基づき制御さ れ、この場合第２のワイパーアーム部の位置が少なくとも１つの位置センサによ って検出され、該検出によって摺動行程が算出されることを特徴とする請求項１ ０から１２のいずれか１項に記載の方法。 １４．偏差が制御装置によって最少化され、該制御装置によって両方の駆動モ ータの少なくとも１つが補正制御されることを特徴とする請求項１２または１３ に記載の方法。 １５．前記回動角度又は摺動行程が、能動回路の周波数応答算定要素として使 用される可変容量によって検出され、またこの振動周波数が制御装置に供給され ることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。 １６．前記可変容量が、隣接するコンデンサプレート対の第１の数ｎからなる 直線又は曲線のスケールと、電気的に結合された連続するセルの数ｍとを含み、 この場合ｍ＝２ⁿであり、ならびに隣接するコンデンサプレートの第２の数ｎか らなる測定ゾンデを含み、この場合測定ゾンデはスケールに沿って接触すること なく移動され、また電圧降下がコンデンサを介して、または電流がコンデンサに よって評価されることを特徴とする請求項１５に記載の方法。 １７．前記回動角度又は摺動行程が、能動回路の周波数応答算定要素として使 用される可変インダクタンスによって検出され、またこの振動周波数が制御装置 に供給されることを特徴とする請求項１２項または１３項に記載の方法。 １８．前記回動角度又は摺動行程が、アナログのホールまたはパーマロイセン サを用いて、変動する磁気誘導を測定することによって検出され、また発生電圧 が評価されることを特徴とする請求項１２または１３に記載の方法。 １９．前記回動角度又は摺動行程が、ピエゾアクチュエータ／センサを用いて 定常音波の圧力を測定することによって検出され、この場合定常波が常に完全波 長を有するように振動周波数が制御されることを特徴とする、請求項１２または １３に記載の方法。