(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
二つの折返し位置（ＷＬ）の間でワイパアーム（１２０）を振り子運動で運動させるワイパモータ（１３０）を駆動制御するためのワイパモータ制御部（１３５）であって、
前記ワイパモータ制御部（１３５）は、前記ワイパアーム（１２０）の速度を該ワイパアーム（１２０）の位置に依存して制御するよう構成されている、ワイパモータ制御部（１３５）において、
前記ワイパアーム（１２０）の前記速度の経過（２１０，３１０，３２０）は、前記折返し位置（ＷＬ）を含む複数の折返し領域（ＷＢ）においては、正弦関数（２１０）に従い、前記折返し領域（ＷＢ）の間においては、前記正弦関数（２１０）の極大値よりも小さい極大値を有する正弦関数に従うことを特徴とする、ワイパモータ制御部（１３５）。
【請求項２】
前記ワイパモータ（１３０）はクランク機構（１２５）によって前記ワイパアーム（１２０）と連結されており、
前記ワイパモータ制御部（１３５）は、前記ワイパアーム（１２０）が折返し領域（ＷＢ）の内の一方に存在している間に、前記ワイパモータ（１３０）の回転速度を一定に維持するように構成されている、請求項１に記載のワイパモータ制御部（１３５）。
【請求項３】
前記折返し領域（ＷＢ）の間での前記ワイパモータ（１３０）の回転速度は、前記折返し領域（ＷＢ）における回転速度よりも低い速度で一定に維持される、請求項２に記載のワイパモータ制御部（１３５）。
【請求項４】
前記ワイパモータ（１３０）は連続的な伝動装置（１６０）を用いて前記ワイパアーム（１２０）と連結されている、請求項１に記載のワイパモータ制御部（１３５）。
【請求項５】
二つの折返し位置（ＷＬ）の間でワイパアーム（１２０）を振り子運動で運動させるワイパモータ（１３０）を制御する方法において、
前記折返し位置（ＷＬ）を含む二つの折返し領域（ＷＢ）の内の一方に前記ワイパアーム（１２０）が存在していることを検出するステップと、
前記ワイパアーム（１２０）の速度の経過（２１０，３１０，３２０）が、前記折返し位置（ＷＬ）を含む前記二つの折返し領域（ＷＢ）においては正弦関数（２１０）に従い、前記折返し領域（ＷＢ）の間においては前記正弦関数（２１０）の極大値よりも小さい極大値を有する正弦関数に従うように前記ワイパモータ（１３０）を駆動制御するステップとを備えていることを特徴とする、ワイパモータ（１３０）を制御する方法。
【請求項６】
コンピュータプログラムが処理装置（１３５）において実行される場合に、請求項５に記載の方法を実施するためのプログラムコード手段を備えているコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
例えば自動車に使用されるようなワイパ装置は、透視ガラスの湿りや汚れを除去するために使用される。そのために通常の場合は、ワイパアームに取り付けられているワイパブレードが透視ガラス上を案内される。ワイパアームは振り子のように回転の中心点を軸にして移動し、それによりワイパブレードが透視ガラスのほぼ扇形の領域を移動する。
【０００２】
ワイパアーム用の駆動モータを制御するための種々の方式が公知である。DE 10 2006 061 679 A1においては、払拭頻度が駆動モータの負荷量に依存するように駆動モータを制御することが提案されている。そのようにして、透視ガラスがほぼ乾燥している場合には、ワイパブレードによる透視ガラスの払拭の頻度が低減される。
【０００３】
DE 10 2005 048 343 A1においては、透視ガラスの下側の領域が上側の領域よりも高速にワイパブレードによって払拭されることが提案されている。それによって、透視ガラスの視界領域における払拭の有用性を高めることができる。
【０００４】
DE 100 24 255 A1においては、ワイパブレードによって払拭される透視ガラスの領域が一定に維持されるように、ワイパブレードの領域における風力に依存して駆動モータの反転位置を制御することが開示されている。
【０００５】
本発明が基礎とする課題は、払拭頻度が低いときに改善された払拭を可能にするワイパ制御部を提供することである。
【０００６】
発明の概要
本発明によればこの課題は、請求項１に記載されているワイパモータ制御部、請求項９に記載されている方法及び請求項１０に記載されているコンピュータプログラム製品によって解決される。
【０００７】
二つの折返し位置の間でワイパアームを振り子運動で運動させるワイパモータを駆動制御するために、ワイパモータ制御部は、ワイパアームの速度をワイパアームの位置に依存して制御するよう構成されており、その際に、ワイパアームの速度は折返し位置を含む折返し領域においては、折返し領域の間のワイパアームの速度に依存せずに所定の経過に従う。
【０００８】
従って、折返し領域におけるワイパアームの過度に低い速度によって、ワイパアームに固定されているワイパブレードのビビリ又はチャタリングが生じることなく、折返し位置の間の領域におけるワイパアームの速度を低減させることができる。つまり連続的な払拭動作においては、雑音に煩わされること、払拭結果が悪いこと、透視ガラスの表面、ワイパブレード又はワイパシステムの他の部品がビビリ又はチャタリングによって早期に劣化することを甘受する必要なく、非常に低い払拭頻度を達成することができる。
【０００９】
折返し領域における速度の経過を実質的に正弦関数に対応させることができる。この速度経過はワイパシステムの一つ又は全ての部品の機械的な応力を僅かなものに維持することができる。
【００１０】
ワイパアームの速度を折返し領域の間では正弦関数の極大値よりも小さくすることができる。つまり、折返し領域における正弦波状の速度経過の利点を、折返し領域の間の低速度と組み合わせることができる。
【００１１】
ワイパモータをクランク機構によってワイパアームと連結することができ、また、ワイパアームが折返し領域の内の一方に存在している間に、ワイパモータの回転速度を一定に維持するようにワイパモータ制御部を構成することができる。このようにして、簡単なやり方でワイパアームの正弦波状の速度経過を支援するために、通常のワイパ機構を使用することができる。
【００１２】
折返し領域の間のワイパモータの回転速度を折返し領域における速度よりも低い速度で一定に維持するようにワイパモータ制御部を構成することができる。これによって、折返し領域の間の領域においては、正弦関数の延長された周期を有する正弦波状の速度経過が生じる。駆動制御のこの方式は簡単なものであって、廉価に実施することができ、また、ワイパシステムの機械的な負荷を最小限にすることに寄与することができる。
【００１３】
ワイパモータ制御部は更に、ワイパモータの電力消費量が所定の閾値を上回っていることを検出するための装置を含むことができる。従ってワイパアームの速度の制御を、例えばワイパブレードと透視ガラスとの間の高い摩擦に起因してビビリの具体的な危険性が生じたときに初めて、上述のやり方で実施することができる。
【００１４】
更にワイパモータ制御部は、一方の折返し位置から他方の折返し位置まで移動する際に経過した時間が所定の閾値を上回っていることを検出する装置を含むことができる。有利には、折返し領域における特別な速度制御は、前述の装置の検出結果に依存して、所定の時間に対応する所定の払拭頻度を下回ったときに初めて実施される。
【００１５】
また更に、ワイパモータ制御部は、ワイパアームの領域における風速が所定の値を上回っていることを検出するための装置を含むことができる。有利には、上述のワイパモータ制御部は風速に基づいて具体的なビビリ傾向を検出することができ、また、上述の速度制御を相応に実施することができる。
【００１６】
更には、二つの折返し位置の間でワイパアームを振り子運動で運動させるワイパモータを制御するための方法は、折返し位置を含む二つの折返し領域の内の一方にワイパアームが存在していることを検出するステップと、折返し領域におけるワイパアームの速度が折返し領域の間のワイパアームの速度に依存せずに固定の所定の経過に従うようにワイパモータを駆動制御するステップとを備えている。
【００１７】
本方法を有利には、例えば電子的なワイパモータ制御部において実施することができる。つまり、上述の技術の利点を廉価なやり方でワイパシステムの既存のコンポーネントによって実現することができる。
【００１８】
更に、コンピュータプログラム製品は、このコンピュータプログラム製品がコンピュータ読み出し可能なデータ担体に記憶されているか、又は処理装置において実行される場合に、上述の方法を実施するためのプログラムコード手段を備えている。
【００１９】
以下では添付の図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】自動車の透視ガラスのためのワイパシステムを示す。
【図１ａ】図１に示したクランク機構の択一的な実施の形態を示す。
【図２】図１に示したワイパアームの速度の経過を示す。
【図３】図１に示したワイパアームの速度の別の経過を示す。
【図４】図１に示したワイパシステムのワイパモータの負荷に依存する制御のグラフを示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図１は、自動車１０５内に配置されているワイパシステム１００を示す。ワイパシステム１００は、自動車１０５の透視ガラス１１０を清掃するために使用される。透視ガラス１１０には自動車１０５のフロントウィンドウ又はリアウィンドウが含まれていても良い。
【００２２】
ワイパブレード１１５はワイパアーム１２０に固定されており、このワイパアーム１２０は回転の中心点を軸にして、ワイパブレードを振り子運動のように透視ガラス上で運動させる。これによって、ワイパブレード１１５は扇形の領域において湿り及び異物を両側へと押し出し、それにより透視ガラスが清掃される。透視ガラス１１０の別の領域を清掃するために、同一のクランク機構１２５に連結させることができる別のワイパブレード１１５を備えている別のワイパアーム１２０は図１には図示されていない。
【００２３】
ワイパアーム１２０はクランク機構１２５を用いてワイパモータ１３０によって駆動される。ワイパモータ１３０は回転運動を提供し、この回転運動はクランク機構１２５によって振り子運動に変換される。ワイパモータ１３０として例えば、減速装置を備えているか、又は減速装置を備えていない、整流直流モータ又はブラシレス直流モータが考えられる。ワイパモータ１３０はワイパモータ制御部１３５によって電気的に駆動制御される。ワイパモータ制御部１３５は例えば、ワイパモータ１３０のパルス制御された電流供給の時間的なデューティ比、電圧又は電流を制御することができる。特に、ワイパモータ制御部１３５は、ワイパモータ１３０の電気的なパラメータを制御することができ、且つ、ワイパモータ１３０の一つ又は複数の別の電気的なパラメータをサンプリングすることができる。例えば、ワイパモータ制御部１３５は、ワイパモータ１３０の電圧を制御し、その際にワイパモータ１３０の電流消費量をサンプリングすることができる。
【００２４】
ワイパモータ制御部１３５は選択スイッチ１４０と接続されており、この選択スイッチ１４０を用いることにより、自動車１０５のドライバはワイパシステム１００の機能又は機能モードを選択することができる。例えば選択スイッチ１４０は、ワイパシステム１００をスイッチオフするための第１の位置、間欠運転での払拭のための第２の位置、緩慢な継続運転のための第３の位置、高速な継続運転のための第４の位置及び自動運転のための第５の位置を有することができる。
【００２５】
更に、ワイパモータ制御部１３５はレインセンサ１４５又はレインセンサ１４５へのインタフェースと接続することができる。ワイパモータ制御部１３５がレインセンサ１４５から受信する信号は例えば、払拭動作の経過、特にワイパスイッチ１４０の第２の位置（間欠運転）及び第５の位置（自動運転）における経過に影響を及ぼすことができる。択一的又は付加的に、レインセンサ１４５から受信した信号は、選択スイッチ１４０を用いて選択可能な運転モード間の移行を制御することができる。
【００２６】
ワイパモータ制御部１３５は速度センサ１５０又は速度センサ１５０へのインタフェースとも接続されている。例えば、ワイパモータ制御部１３５をデータバス又は自動車１０５の一部の統合された制御部と接続し、自動車１０５の速度信号を受信することができる。速度センサ１５０から受信した信号は、ワイパシステム１００の払拭動作を自動車１０５の速度と関連付けられた、ワイパアーム１２０の領域における風速に依存して制御するために、ワイパモータ制御部１３５によって使用される。
【００２７】
最後に、ワイパモータ制御部１３５は、ワイパモータ１３０の位置、クランク機構１２５の位置又はワイパアーム１２０の位置の内の少なくとも一つをサンプリングする位置センサ１５５と接続されている。位置センサ１５５から受信した信号に基づき、ワイパモータ制御部１３５はワイパアーム１２０の種々の位置に応じてワイパモータ１３０を駆動制御する。
【００２８】
図１ａは、図１におけるクランク機構１２５の代替的な実施の形態としての、減速装置１６０の形態の連続的な伝動装置を示す。この図１ａにおいても、ワイパモータ１３０、ワイパアーム１２０及び位置センサ１５５が示されている。減速装置１６０はワイパアーム１２０を直接的に操作し、一つの実施の形態においてはワイパアーム１２０の回転軸が減速装置１６０の駆動軸と一致している。ワイパモータ１３０の角度位置はワイパアーム１２０の角度位置に直接的に比例している。その種の装置は直接駆動装置又は「ダイレクトドライブ」と称され、制限無く本発明に適したものである。
【００２９】
図１のワイパアーム１２０の振り子の動作方式はワイパモータ１３０の回転方向を制御することによって達成される。ワイパモータ１３０の速度制御によってワイパアーム１２０の調和の取れた速度経過がもたらされ、この速度経過は図１のクランク機構１２５の使用によって形成される実質的に正弦波状の速度経過に少なくとも近似している。減速装置１６０は円筒車伝動装置、遊星歯車伝動装置、ウォーム伝動装置又はベルト伝動装置、もしくは、ワイパモータ１３０の回転運動のワイパアーム１２０の回転運動への回転角に依存しない変換係数を生じさせる任意の他の伝動装置を含むことができる。
【００３０】
ワイパシステム１００の別の実施の形態においては、レインセンサ１４５、速度センサ１５０及び／又は位置センサ１５５も省略することができる。更には、駆動モータ１３０は回転式伝動装置、例えば円筒歯車伝動装置又は遊星歯車伝動装置を用いてワイパアーム１２０に作用を及ぼすことができ、この場合にはクランク機構１２５が省略される。その種のワイパシステムは直接駆動装置又は「ダイレクトドライブ」とも称される。
【００３１】
図２は、図１に示したワイパシステム１００のワイパアーム１２０の速度の経過を示す。垂直方向においては速度ｖが定性にプロットされている。相応のやり方で、速度ｖは図１に示した透視ガラス１１０に関するワイパアーム１２０の角速度又は図１に示した透視ガラス１１０に対するワイパブレード１１５の任意の点の角速度を表すことができる。水平方向においては時間ｔが定性にプロットされている。以下に説明する関係においては、速度ｖとワイパアーム１２０の位置との関係が重要であることから、時間ｔの代わりにワイパアーム１２０の位置を基準量として使用しても良い。ワイパアーム１２０の位置と時間ｔとの関係が一義的に定義された後に（しかしながら線形の関係であることは必ずしも必要ではない）、より容易な理解のために時間ｔが基準量として使用される。
【００３２】
第１の経過２１０は連続的な通常運転時のワイパアーム１２０の速度経過を表す。速度経過２１０は正弦波の形状を有しているが、ここでは完全な一周期しか示していない。ワイパアーム１２０の折返し位置ＷＬにおいては速度が０である。第１の経過２１０は例えば、図１においてワイパモータ１３０が一定の回転速度で駆動し、且つ、クランク機構１２０がこの等速回転運動からワイパアーム１２０の振り子運動を提供する場合に生じる。第１の経過２１０が水平方向の軸と交差する位置においては、ワイパアーム１２０は折返し位置、即ち、図１に示した透視ガラス１１０における到達可能な最上位位置又は最下位位置にある。
【００３３】
第２の経過２２０は図１に示したワイパシステム１００の最も緩慢な動作を表す。第１の経過２１０に応じて、速度経過２２０も正弦波の形状を有しており、ここでもまた完全な一周期しか示していない。第２の経過２２０の周期は第１の経過２１０の周期よりも長く、また第２の経過２２０の振幅は第１の経過２１０の振幅よりも小さい。
【００３４】
クリティカルな速度２３０は一組の水平な直線によって表されている。速度ｖの値がクリティカルな速度２３０の値を下回る場合、即ち、二つの直線間に位置する場合、ワイパブレード１１５にビビリ運動が生じる傾向にある。ビビリが生じるとワイパブレード１１５は透視ガラス１１０上で均一に移動せず、それによって払拭結果に悪影響が及ぼされる。また、ビビリが生じた際にはワイパブレード１１５が振動運動する可能性があり、この振動運動はワイパアーム１２０を備えたワイパブレード１１５の固定点付近に生じるものである。その種のビビリ運動は、透視ガラス１１０上のワイパブレード１１５の最下位点を通る経路が、ワイパブレード１１５の最上位点を通る透視ガラス１１０の領域の経路よりも遙かに短くなることによって助長される。更に、ビビリの傾向は透視ガラス１１０上のワイパブレード１１５の摩擦係数に依存している。摩擦係数はワイパブレード１１５と透視ガラス１１０との間の領域における湿気、並びに、透視ガラス１１０に対するワイパブレード１１５の速度に依存している。透視ガラス１１０に関してワイパブレード１１５の速度が低下すると、摩擦係数は指数的に上昇する。
【００３５】
第１の経過２１０は、第２の経過２２０の時間ｔ２よりも実質的に短い時間ｔ１内でクリティカルな速度２３０の領域を通過する。第２の経過２２０の最も緩慢な動作時には、透視ガラス１１０上でのワイパブレード１１５のビビリの確率が相応に高くなる。換言すれば、ワイパモータ１３０の回転が遅くなればなるほど、上側及び下側の反転位置ＷＬ付近の領域においてワイパブレード１１５のビビリが生じる確率がいっそう高くなる。二つの速度経過２１０又は２２０の内の一方がクリティカルな速度２３０の領域内にある領域は折返し領域ＷＢとして表されている。折返し領域ＷＢの大きさはクリティカルな速度２３０の選択に依存する。
【００３６】
図３は、図１に示した透視ガラス１１０に関するワイパアーム１２０の速度の別の経過を示す。図示されているグラフ３００は第１の経過２１０及びクリティカルな速度２３０を含めて図２に示したグラフに対応している。ここではさらに第３の経過３１０及び第４の経過３２０がプロットされている。
【００３７】
図示されている三つの経過２１０，３１０及び３２０においては、経過２１０，３１０及び３２０の値がクリティカルな速度２３０を下回っている時間ｔ１は同一の長さである。時間ｔ１によって決定される折返し領域ＷＢ内では、経過２１０，３１０及び３２０が第１の経過２１０の正弦関数に相当する。折返し領域ＷＢの外側では、第３の経過及び第４の経過３２０は第１の経過に比べて異なるレベルに低下している。このレベルの低下によって、透視ガラス１１０に関するワイパアーム１２０又はワイパブレード１１５の速度は、クリティカルな速度２３０の境界近くまで低減され、それによって透視ガラス１１０においてワイパブレード１１５のビビリが生じる危険はさらに低下される。経過３１０及び３２０の周期時間又は周期長は、時間単位当りの払拭周期が少ない場合であっても透視ガラス１１０の清掃が依然としてワイパシステム１００の連続的な動作において実施できることによって延長される。その種の要求は例えば霧が生じている際、又は非常に弱い雨が降っている際に生じる。
【００３８】
図４は、図１に示したワイパシステム１００のワイパモータ制御部１３５の負荷に依存する制御のグラフ４００を示す。水平方向においては時間ｔが秒単位で示されており、垂直方向においては毎分の払拭サイクル数及び払拭負荷（単位無し）がプロットされている。払拭周期は経過２１０，２２０，３１０又は３２０の内の一つの完全な一周期に対応する。
【００３９】
時点Ａと時点Ｂの間では透視ガラス１１０が湿っている。時点Ｂと時点Ｃの間では透視ガラス１１０が徐々に乾燥していき、その後は時点Ｄまでほぼ乾燥した状態にある。時点Ｄにおいては透視ガラス１１０が再び急激に湿り、図示されている経過の終了まで湿った状態にある。
【００４０】
定性の経過４１０は、図１に示したワイパモータ１３０の平均的な機械的な負荷を表している。負荷経過４１０を例えば、電圧を一定に維持した状態でのワイパモータ１３０の電流測定に基づき決定することができる。透視ガラス１１０が乾燥すればするほど、負荷経過４１０において負荷はいっそう大きくなるので、電流測定に基づき透視ガラス１１０の湿り度合いを検出し、払拭頻度をその湿り度合いに適合させることができる。
【００４１】
負荷経過４１０に依存して制御されているワイパシステム１００では払拭サイクル経過４２０が生じる。時点Ｃにワイパモータ制御部１３５によって、透視ガラス１１０は乾燥していることが検出された後には、分当りサイクル（ｃｐｍ）４０の払拭サイクルの周波数が連続的に低下される。特に図３に関連させて説明した上述の構成によって、連続的な払拭を分当りサイクル約２０の下側限界値まで維持することが可能である。このことは、透視ガラス１１０の湿り度合いが非常に低い場合であっても、間欠モードに切り替える必要なく、ワイパシステム１００を依然として連続的なモードにおいて駆動させることができることを意味している。図２に示した経過２２０に応じた払拭速度の低下を実施する従来のワイパシステム１００においては、透視ガラス１１０上のワイパブレード１１５のビビリ傾向が是認できる場合であっても、通常の場合は分当りサイクル４０のサイクル数を下回ることはない。図１に示したワイパスイッチ１４０の第３の位置に対応する緩慢な連続運転は公知のシステムにおいて通常の場合は約４０ｃｐｍから４５ｃｐｍであり、図１に示したワイパスイッチ１４０の第４の位置に対応する高速な連続運転では約６０ｃｐｍから７０ｃｐｍである。
【００４２】
時点Ｄにおいて透視ガラス１１０に湿りが生じた後には、払拭サイクル経過４２０は相応に高速に分当りサイクル約４０の値に上昇する。図示されている絶対的なサイクル数は例示的なものであって、制限的なものであると解するべきではない。
【００４３】
本発明は、有利には車両１０５に搭載されているワイパモータの駆動制御に適しているが、船舶又は飛行のような他の移動手段への使用又は静的な動作における使用も同様に可能である。
【図１】
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【図１ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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