(57)【要約】【課題】振動の制振に最適化された位置に加速度センサを実装したワイパ装置を提供する。【解決手段】ワイパモータ１８の回転に従って先端部４０Ａに連結されたワイパブレード３６Ａをウィンドシールドガラス１２の表面の上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間を払拭動作させるように揺動されるワイパアーム１６Ａの内部に加速度センサ５２を実装する。ワイパ制御回路１０は、加速度センサ５２によって検出された加速度の加速度の変化を小さくする電圧がワイパモータ１８に印加されるように駆動回路を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ワイパモータの回転に従って先端部に連結されたワイパブレードをウィンドシールドガラスの表面で払拭動作させるように揺動され、凹部を有するワイパアームと、
前記ワイパアームの前記凹部に実装された加速度センサと、
前記ワイパモータに印加する電圧を生成する駆動回路と、
前記加速度センサによって検出された加速度の変化を小さくする電圧が前記ワイパモータに印加されるように前記駆動回路を制御する制御回路と、
を含むワイパ装置。
【請求項２】
前記制御回路は、前記加速度センサによって検出された加速度の変化の波形とは逆位相の波形を有する電圧が前記ワイパモータに印加されるように前記駆動回路を制御する請求項１記載のワイパ装置。
【請求項３】
前記凹部は、前記ウィンドシールドガラスに面した側に前記ワイパアームの長手方向に沿って開口している請求項１又は２記載のワイパ装置。
【請求項４】
前記凹部の開口部を閉塞する部材を備えた請求項３記載のワイパ装置。
【請求項５】
前記加速度センサは、前記ワイパアームの長手方向と交差する方向に発生する加速度を検出するように実装される請求項１〜４のいずれか１項記載のワイパ装置。
【請求項６】
前記加速度センサに接続された信号線は弾性体で構成された保護部材に被覆された状態で前記凹部に配設されると共に、前記ワイパブレードの揺動時の支点となる基部で前記保護部材に被覆された状態で前記凹部の外に延設され、前記制御回路に接続される請求項１〜５のいずれか１項記載のワイパ装置。
【請求項７】
前記ワイパアームは、前記基部と前記先端部との間に折り曲げ可能なヒンジ部を有し、
前記加速度センサは、前記凹部の前記基部と前記先端部との間に実装され、
前記保護部材及び前記信号線は、前記加速度センサから前記ヒンジ部及び前記基部を介して前記凹部の外に延設されると共に、前記ヒンジ部の折り曲げ及び前記ワイパアームの揺動に対応可能な長さを各々有する請求項６記載のワイパ装置。
【請求項８】
前記信号線の全長は、前記保護部材の全長よりも長い請求項６又は７記載のワイパ装置。
【請求項９】
前記保護部材に被覆された前記信号線は、端部に前記制御回路から延設された信号線と接続されるコネクタを有し、該コネクタは、前記保護部材の内部に連通された空気穴を備え、該空気穴を介して前記保護部材の内部が通気可能に構成された請求項６〜８のいずれか１項記載のワイパ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイパ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ウィンドシールドガラスをワイパブレードで払拭するワイパ装置は、ガラス面の摩擦負荷変動や電源であるバッテリの電圧変動によって、払拭動作中のワイパブレードが小刻みに振動する、いわゆる「びびり振動」が生じる場合がある。
【０００３】
びびり振動は、ウィンドシールドガラス表面の払拭を阻害するのみならず、車両の乗員にとって不快な現象なので、ワイパ装置では、極力発生させないことが望まれる。過去においては、対策部品の追加、実機の調整等の試行錯誤の繰り返し又はワイパモータに印加される電圧を高めて払拭速度を上げてびびり振動の抑制又は除去を行ってきた。
【０００４】
しかしながら、上記のような試行錯誤では、望ましい結果が得られるまでに手間と時間がかかり、ワイパモータに印加される電圧を引き上げると、払拭動作が不自然になる上に、ワイパブレードが反転位置からオーバーランする等の問題があった。
【０００５】
特許文献１〜３には、加速度センサによってびびり振動を検出し、びびり振動の大きさに応じて、ワイパモータの回転速度を制御してびびり振動を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２９０７５６号公報
【特許文献２】特開平１０−１９４０９０号公報
【特許文献３】特表２００３−５１３８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された技術は、加速度センサの取り付け位置はワイパブレードの先端とされているが、当該センサの取付方向が明確でない上、実際には、ワイパブレード先端への加速度センサの取り付け及び当該センサからの配線処理は困難であるという問題があった。
【０００８】
上記特許文献２に開示された技術は、ワイパモータの巻線の電流であるモータ電流及び振動センサからの信号に基づいてびびり振動成分を検出しているが、どの方向の振動成分を検出しているのかが明確でないという問題があった。
【０００９】
上記引用文献３に開示された技術は、加速度センサをワイパアームまたはワイパリンケージに取り付けるものの、加速度センサは、取り付けた態様によって出力信号が大きく変化することを考慮しておらず、どのようにして加速度センサからの出力信号をワイパモータの制御信号として使用するかが明確でないという問題があった。
【００１０】
本発明は上記に鑑みてなされたもので、振動の制振に最適化された位置に加速度センサを実装したワイパ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために、請求項１記載のワイパ装置は、ワイパモータの回転に従って先端部に連結されたワイパブレードをウィンドシールドガラスの表面で払拭動作させるように揺動され、凹部を有するワイパアームと、前記ワイパアームの前記凹部に実装された加速度センサと、前記ワイパモータに印加する電圧を生成する駆動回路と、前記加速度センサによって検出された加速度の変化を小さくする電圧が前記ワイパモータに印加されるように前記駆動回路を制御する制御回路と、を含んでいる。
【００１２】
このワイパ装置によれば、ワイパアーム内の凹部に加速度センサを実装し、加速度センサが検出した加速度の変化を小さくする電圧を生成してワイパモータに印加することにより、びびり振動を抑制する。ワイパアーム内の凹部は、外部から隔絶され、かつワイパアームの振動による加速度の変化を容易に検出できる位置なので、振動の制振に最適化された位置に加速度センサを実装することができる。
【００１３】
請求項２記載のワイパ装置は、請求項１記載のワイパ装置において、前記制御回路は、前記加速度センサによって検出された加速度の変化の波形とは逆位相の波形を有する電圧が前記ワイパモータに印加されるように前記駆動回路を制御する。
【００１４】
このワイパ装置によれば、加速度センサが検出した加速度の変化の波形と逆位相の波形を有する電圧を生成してワイパモータに印加することにより、びびり振動を抑制することができる。
【００１５】
請求項３記載のワイパ装置は、請求項１又は２記載のワイパ装置において、前記凹部は、前記ウィンドシールドガラスに面した側に前記ワイパアームの長手方向に沿って開口している。
【００１６】
このワイパ装置によれば、加速度センサは、車両進行方向（前方）及び側面が閉ざされた凹部に実装されることにより、外部から防護される。
【００１７】
請求項４記載のワイパ装置は、請求項３記載のワイパ装置において、前記凹部の開口部を閉塞する部材を備えている。
【００１８】
このワイパ装置によれば、加速度センサを実装した凹部を閉塞することにより、加速度センサを風雨等から保護することができる。
【００１９】
請求項５記載のワイパ装置は、請求項１〜４のいずれか１項記載のワイパ装置において、前記加速度センサは、前記加速度センサは、前記ワイパアームの長手方向と交差する方向に発生する加速度を検出するように実装される。
【００２０】
このワイパ装置によれば、加速度センサの加速度の検出方向がワイパアームが搖動する方向に並行して実装することができ、振動の制振に最適化された位置に加速度センサを実装することができる。
【００２１】
請求項６記載のワイパ装置は、請求項１〜５のいずれか１項記載のワイパ装置において、前記加速度センサに接続された信号線は弾性体で構成された保護部材に被覆された状態で前記凹部に配設されると共に、前記ワイパブレードの揺動時の支点となる基部で前記保護部材に被覆された状態で前記凹部の外に延設され、前記制御回路に接続される。
【００２２】
このワイパ装置によれば、加速度センサの信号線は、保護部材で被覆されることにより、外界から保護される。
【００２３】
請求項７記載のワイパ装置は、請求項６記載のワイパ装置において、前記ワイパアームは、前記基部と前記先端部との間に折り曲げ可能なヒンジ部を有し、前記加速度センサは、前記凹部の前記基部と前記先端部との間に実装され、前記保護部材及び前記信号線は、前記加速度センサから前記ヒンジ部及び前記基部を介して前記凹部の外に延設されると共に、前記ヒンジ部の折り曲げ及び前記ワイパアームの揺動に対応可能な長さを各々有する。
【００２４】
このワイパ装置によれば、いわゆるロックバックを行うためのヒンジ部を備えたワイパアームにおいて、当該ヒンジ部の折り曲げ及びワイパアームの揺動によっても加速度センサの信号線が断線しないように最適化された長さで信号線と保護部材とが配設される。
【００２５】
請求項８記載のワイパ装置は、請求項６又は７記載のワイパ装置において、前記信号線の全長は、前記保護部材の全長よりも長い。
【００２６】
信号線の長さを保護部材よりも長くすることにより、保護部材が折り曲げられても内部の信号線が断線されることを防止する。
【００２７】
請求項９記載のワイパ装置は、請求項６〜８のいずれか１項記載のワイパ装置において、前記保護部材に被覆された前記信号線は、端部に前記制御回路から延設された信号線と接続されるコネクタを有し、該コネクタは、前記保護部材の内部に連通された空気穴を備え、該空気穴を介して前記保護部材の内部が通気可能に構成されている。
【００２８】
このワイパ装置によれば、信号線及び保護部材の末端のコネクタに保護部材内部に連通した空気穴を設けることにより、保護部材の曲げ伸ばし、又は温度の変化による内部圧力の変化を抑制し、保護部材が内部の圧力変化で保護部材が損傷することを防止する。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態に係るワイパ装置の構成を示す概略図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るワイパ装置を動作させた場合の構成図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るワイパ制御回路の構成の一例の概略を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態に係る運転席側のワイパアームの構成の一例を示した概略図である。
【図５】図４に示した運転席側のワイパアームを矢印Ａの方向から俯瞰した場合の概略図である。
【図６】（Ａ）は、加速度センサの加速度検出方向が、ウィンドシールドガラス表面と平行になるように加速度センサを実装した場合の一例を示し、（Ｂ）は、加速度センサの加速度検出方向が、ウィンドシールドガラス表面と垂直になるように加速度センサを実装した場合の一例を示し、（Ｃ）は、加速度センサの加速度検出方向が、ウィンドシールドガラス表面に対して角度ηで斜めになるように加速度センサを実装した場合の一例を示している。
【図７】センサ信号線を内蔵した保護カバー、コネクタの一例を示した概略図である。
【図８】びびり振動の波形と当該びびり振動を抑制するためのワイパモータに印加される電圧の波形の一例を示した概略図である。
【図９】本発明の実施の形態に係るワイパ装置のびびり振動抑制の処理の一例を示したフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
図１は、本実施の形態に係るワイパ装置１００の構成を示す概略図である。ワイパ装置１００は、例えば、乗用自動車等の車両に備えられたウィンドシールドガラス１２をワイパブレード３６Ａ、３６Ｂによって払拭するためのものである。
【００３１】
同図に示されるようにワイパ装置１００は、不図示の回転軸を回転駆動させて不図示のウォームギア等で構成された減速機構を介して出力軸１１を回転駆動させるワイパモータ１８と、出力軸１１の回転駆動を後述する２つのリンクロッド３４Ａ、３４Ｂの往復移動に変換するリンク機構１４と、リンクロッド３４Ａ、３４Ｂの往復移動に連動して回転する回転軸２６に基部４２Ａ、４２Ｂが連結され、回転軸２６の回転によって搖動し、先端部４０Ａ、４０Ｂに各々連結されたワイパブレード３６Ａ、３６Ｂをウィンドシールドガラス１２上の上反転位置Ｐ１と下反転位置Ｐ２との間を往復移動させる２つのワイパアーム１６Ａ、１６Ｂと、を備えている。なお、以下、ワイパアーム１６Ａ、１６Ｂを特に区別しない場合はワイパアーム１６と記載し、ワイパブレード３６Ａ、３６Ｂを特に区別しない場合はワイパブレード３６と記載する。
【００３２】
ワイパアーム１６Ａ、１６Ｂは、回転軸２６の近くに、ロックバックを可能にするヒンジ部３８Ａ、３８Ｂを各々備えている。本実施の形態では、ワイパアーム１６Ａ、１６Ｂは、ヒンジ部３８Ａ、３８Ｂにより、車両に対して外側に折り曲げることが可能になっている。また、運転席側に設けられたワイパアーム１６Ａの内側の凹部には、ワイパアーム１６Ａの加速度を検出する加速度センサ５２が設けられ、加速度センサ５２は、後述するワイパ制御回路１０に接続されている。
【００３３】
ワイパアーム１６Ａ、１６Ｂは、各々ピボットホルダ２０Ａ、２０Ｂに回転可能に保持されたピボット２２Ａ、２２Ｂに各々連結されており、ピボットホルダ２０Ａ、２０Ｂは、保持部材２４によって連結されて保持されている。なお、以下、ピボットホルダ２０Ａ、２０Ｂを特に区別しない場合はピボットホルダ２０と記載し、ピボット２２Ａ、２２Ｂを特に区別しない場合はピボット２２と記載する。
【００３４】
本実施の形態に係るリンク機構１４は、ワイパアーム１６Ａ、１６Ｂの先端部４０Ａ、４０Ｂに各々連結された２つのワイパブレード３６Ａ、３６Ｂを同時に同一方向に平行移動させるために平行運動型リンク機構とされている。
【００３５】
リンク機構１４は、出力軸１１に一端が連結されて当該出力軸１１と一体に回転するクランクアーム３０と、クランクアーム３０の他端に一端が回転可能に各々連結され、他端が接続部材３２を介して各々ピボット２２Ａ、２２Ｂに連結された２つのリンクロッド３４Ａ、３４Ｂと、を備えている。なお、以下、リンクロッド３４Ａ、３４Ｂを特に区別しない場合はリンクロッド３４と記載する。
【００３６】
ワイパモータ１８には、ワイパモータ１８の回転を制御するためのワイパ制御回路１０が接続されている。本実施の形態に係るワイパ制御回路１０は、後述するワイパスイッチ５０の各モードの選択位置に応じた回転速度の指令の信号に基づいてワイパモータ１８の回転速度を制御する。
【００３７】
本実施の形態に係るワイパモータ１８は、前述のように減速機構を有しているので、出力軸１１の回転速度及び回転角は、ワイパモータ本体の回転速度及び回転角と同一ではない。しかしながら、本実施の形態では、ワイパモータ本体と減速機構は一体不可分に構成されているので、以下、出力軸１１の回転速度及び回転角を、ワイパモータ１８の回転速度及び回転角とみなすものとする。
【００３８】
ワイパ制御回路１０には、電源である車両のバッテリからワイパモータ１８に供給される電力をオン又はオフするワイパスイッチ５０が接続されている。ワイパスイッチ５０は、ワイパブレード３６Ａ、３６Ｂを、低速で動作させる低速作動モード選択位置、高速で動作させる高速作動モード選択位置、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード選択位置、格納（停止）モード選択位置に切替可能である。また、各モードの選択位置に応じた回転速度の指令の信号をワイパ制御回路１０に出力する。
【００３９】
ワイパスイッチ５０から各モードの選択位置に応じて出力された信号がワイパ制御回路１０に入力されると、ワイパ制御回路１０がワイパスイッチ５０からの出力信号に対応する制御を用いて行う。また、ワイパ制御回路１０は、ワイパアーム１６Ａに設けられた加速度センサ５２が出力した信号からワイパブレード３６Ａのびびり振動を検出し、びびり振動が検出された場合には、当該びびり振動を抑制するようにワイパモータ１８へ供給する電圧を制御する。
【００４０】
図２（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施の形態に係るワイパ装置１００を動作させた場合の構成図である。図２（Ａ）〜（Ｄ）に示されるように、クランクアーム３０は、出力軸１１の回転と一体に回転する。リンクロッド３４Ａ、３４Ｂの他端は、クランクアーム３０の回転に伴い往復移動し、クランクアーム３０が１回転すると１回往復移動する。ピボット２２Ａ、２２Ｂは、リンクロッド３４Ａ、３４Ｂの往復移動によって各々回転軸２６を中心として往復回動する。ワイパブレード３６Ａ、３６Ｂは、ピボット２２Ａ、２２Ｂの往復回動に連動して、往復移動する。
【００４１】
なお、本実施の形態に係るリンク機構１４では、クランクアーム３０が水平になる回転角度でクランクアーム３０とリンクロッド３４Ａ、３４Ｂが直線状になるため、リンクロッド３４Ａ、３４Ｂの移動方向が反転する反転位置となる。
【００４２】
ワイパブレード３６は、図２（Ａ）に示されるように、クランクアーム３０が出力軸１１に対して左側で水平になる回転角度の場合に下反転位置Ｐ２に位置し、図２（Ｃ）に示されるように、クランクアーム３０が出力軸１１に対して右側で水平になる回転角度の場合に上反転位置Ｐ１に位置する。なお、本実施の形態では、図２（Ａ）に示されるように、クランクアーム３０が出力軸１１に対して左側で水平になる回転角度を規準（θ＝０°）として、クランクアーム３０の回転角度θを示す。
【００４３】
上述のように、本実施の形態では、ワイパ装置１００は、ワイパモータ１８の出力軸１１が１回転すると、ワイパブレード３６が下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間を往復移動する構成とした。しかしながら、ワイパモータ１８がワイパ制御回路１０の制御により、所定の回転角度で正回転及び逆回転が可能で、出力軸１１が所定の回転角度で正回転した場合にワイパブレード３６が下反転位置Ｐ２から上反転位置Ｐ１に移動し、出力軸１１が所定の回転角度で正回転した後、所定の回転角度で逆回転した場合にワイパブレード３６が上反転位置Ｐ１から下反転位置Ｐ２に移動する構成であってもよい。
【００４４】
図３は、本実施の形態に係るワイパ制御回路１０の構成の一例の概略を示すブロック図である。また、図３に示したワイパモータ１８は、一例として、ブラシ付きＤＣモータである。
【００４５】
図３に示したワイパ制御回路１０は、ワイパモータ１８の巻線の端子に印加する電圧を生成する駆動回路５６と、駆動回路５６を構成するスイッチング素子のオン及びオフを制御するマイクロコンピュータ５８とを含んでいる。マイクロコンピュータ５８には、ダイオード６８を介してバッテリ８０の電力が供給されると共に、供給される電力の電圧は、ダイオード６８とマイクロコンピュータ５８との間に設けられた電圧検出回路６０によって検知され、検知結果はマイクロコンピュータ５８に出力される。また、ダイオード６８とマイクロコンピュータ５８との間に一端が接続され、他端（−）が接地された電解コンデンサＣ１が設けられている。電解コンデンサＣ１は、マイクロコンピュータ５８の電源を安定化するためのコンデンサである。電解コンデンサＣ１は、例えば、サージ等の突発的な高電圧を蓄え、接地領域にバイパスすることにより、マイクロコンピュータ５８を保護する。
【００４６】
マイクロコンピュータ５８には信号入力回路６２を介してワイパスイッチ５０からワイパモータ１８の回転速度を指示するための信号が入力される。ワイパスイッチ５０から出力された信号はアナログ信号なので、当該信号は信号入力回路６２においてデジタル化されてマイクロコンピュータ５８に入力される。
【００４７】
さらに、マイクロコンピュータ５８は、メモリ４８に記憶されているプログラムにより駆動回路５６を制御して、ワイパモータ１８に印加する電圧を、びびり振動を抑制するように変化させる。
【００４８】
駆動回路５６は、図３に示すように、スイッチング素子にＮ型のＦＥＴ（電界効果トランジスタ）であるトランジスタＴｒ１、Ｔｒ２、Ｔｒ３、Ｔｒ４を用いている。トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ２は、ドレインがノイズ防止コイル６６を介してバッテリ８０に各々接続されており、ソースがトランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４のドレインに各々接続されている。また、トランジスタＴｒ３及びトランジスタＴｒ４のソースは接地されている。
【００４９】
また、トランジスタＴｒ１のソース及びトランジスタＴｒ３のドレインは、ワイパモータ１８の巻線の一端に接続されており、トランジスタＴｒ２のソース及びトランジスタＴｒ４のドレインは、ワイパモータ１８の巻線の他端に接続されている。
【００５０】
トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ４の各々のゲートにハイレベル信号が入力されることにより、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ４がオンになり、ワイパモータ１８には図２（Ａ）〜（Ｄ）に示したようにクランクアーム３０を出力軸１１の回転と共に回転させるＣＷ電流７０が流れる。さらに、トランジスタＴｒ１及びトランジスタＴｒ４の一方をオン制御しているとき、他方をＰＷＭ（Pulse Width Modulation）制御により、小刻みにオンオフ制御することにより、ＣＷ電流７０の電圧を変調できる。
【００５１】
上述のように、本実施の形態では、ワイパモータ１８の出力軸１１が１回転すると、ワイパブレード３６Ａ、３６Ｂは下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間を往復移動する。しかしながら、出力軸１１が所定の回転角度で正回転した場合にワイパブレード３６が下反転位置Ｐ２から上反転位置Ｐ１に移動し、出力軸１１が所定の回転角度で正回転した後、所定の回転角度で逆回転した場合にワイパブレード３６が上反転位置Ｐ１から下反転位置Ｐ２に移動する構成では、図２（Ａ）〜（Ｄ）に示した場合とは逆方向に出力軸１１及びクランクアームを回転させるＣＣＷ電流７２も生成することを要する。
【００５２】
ＣＣＷ電流７２は、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３の各々のゲートにハイレベル信号が入力されることにより生成される。さらに、トランジスタＴｒ２及びトランジスタＴｒ３の一方をオン制御しているとき、他方をＰＷＭ制御により、小刻みにオンオフ制御することにより、ＣＣＷ電流７２の電圧を変調できる。
【００５３】
本実施の形態では、電源であるバッテリ８０と駆動回路５６との間には逆接続保護回路６４及びノイズ防止コイル６６が設けられると共に、駆動回路５６に対して並列になるように電解コンデンサＣ２が設けられている。ノイズ防止コイル６６は、駆動回路５６のスイッチングによって発生するノイズを抑制するための素子である。
【００５４】
電解コンデンサＣ２は、駆動回路５６から生じるノイズを緩和すると共に、サージ等の突発的な高電圧を蓄え、接地領域にバイパスすることにより、当該高電圧の駆動回路５６に過大な電流が入力されるのを防止するための素子である。
【００５５】
逆接続保護回路６４は、バッテリ８０の正極と負極が図２に示した場合とは逆に接続された場合に、ワイパ制御回路１０を構成する素子を保護するための回路である。逆接続保護回路６４は、一例として、自身のドレインとゲートを接続した、いわゆるダイオード接続されたＦＥＴ等で構成される。
【００５６】
マイクロコンピュータ５８には、ワイパアーム１６Ａに設けられた加速度センサ５２が信号処理回路５４を介して接続されている。加速度センサ５２から出力された信号がアナログ信号の場合、当該信号は信号処理回路５４においてデジタル化されてマイクロコンピュータ５８に入力される。また、信号処理回路５４は、加速度センサ５２から出力された信号の通信プロトコルを、マイクロコンピュータ５８との通信に適合した通信プロトコルに変換する機能も備えている。マイクロコンピュータ５８は、加速度センサ５２によってびびり振動が検出された場合には、駆動回路５６に対するＰＷＭ制御により、ワイパモータ１８に印加する電圧を当該びびり振動を抑制するように変調させる。
【００５７】
図４は、本実施の形態に係る運転席側のワイパアーム１６Ａの構成の一例を示した概略図である。図４に示したように、加速度センサ５２は、ヒンジ部３８Ａと先端部４０Ａとの間のワイパアーム１６Ａの内側の空間に設けられている。加速度センサ５２からはセンサ信号線を内蔵した管状の保護カバーが、センサ信号線と共にワイパアーム１６Ａの搖動時の支点となる基部４２Ａまで延設され、末端にはワイパ制御回路１０側のコネクタ（図示せず）と接続されるコネクタ７６Ａが設けられている。
【００５８】
図５は、図４に示した運転席側のワイパアーム１６Ａを矢印Ａの方向から俯瞰した場合の概略図である。加速度センサ５２は、ヒンジ部３８Ａと先端部４０Ａとの間に設けられる。ワイパアーム１６Ａは、矢印Ｂで示した長手方向に直交する断面が略Ｕ字状を呈し、かつウィンドシールドガラス１２に面した側に開口した凹部になっており、当該凹部の底面は平坦であり、該底面がウィンドシールドガラス１２表面と並行するように回転軸２６に連結される。
【００５９】
本実施の形態では、加速度センサ５２及び保護カバー７４に被覆されたセンサ信号線が設けられるワイパアーム１６Ａの内側の空間はウィンドシールドガラス１２に面した側に開口した凹部となっているが、ウィンドシールドガラス１２に面した側が閉鎖された空間であってもよい。かかる空間を構成するワイパアーム１６Ａは、矢印Ｃで示した長手方向に直交する断面が略直方体を呈する管状構造となる。又は、加速度センサ５２が実装された凹部を覆う（閉塞する）部材を適用して、ウィンドシールドガラス１２に面した側が閉鎖された空間を構成してもよい。凹部を覆う部材を適用することにより、加速度センサ５２が風雨に直接曝されることを防止できる。
【００６０】
センサ信号線を内蔵した保護カバー７４は、センサ信号線と共にワイパアーム１６Ａの基部４２Ａで略Ｕ字状を呈するワイパアーム１６Ａ内側の凹部からワイパアーム１６Ａの外部に取り出され、コネクタ７６Ａがワイパ制御回路側ハーネス８８のコネクタ７６Ｂと接続可能に構成されている。
【００６１】
図６（Ａ）〜（Ｃ）は、ワイパアーム１６Ａを図５のＢ−Ｂ線で切断した断面図であり、加速度センサ５２の実装の各態様を示している。加速度センサ５２には、静電容量型、ピエゾ抵抗型及びガス温度分布型等の種々のタイプが存在するが、それらのいずれかを用いればよい。しかしながら、加速度センサ５２がいずれのタイプであっても、加速度を検出可能な方向には制限がある。例えば１軸加速度センサの場合には、センサ本体に対して、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸のいずれか１方向で加速度が検出可能に構成されている。従って、本実施の形態では、びびり振動を効果的に検出できる態様で加速度センサ５２を実装することを要する。
【００６２】
図６（Ａ）は、加速度センサ５２の加速度検出方向７８Ａが、ウィンドシールドガラス１２表面と平行になるように加速度センサ５２を実装した場合の一例を示している。図６（Ａ）に示した場合では、ワイパブレード３６Ａがウィンドシールドガラス１２を移動する方向と同じ方向に生じたびびり振動を検出できる。
【００６３】
図６（Ｂ）は、加速度センサ５２の加速度検出方向７８Ｂが、ウィンドシールドガラス１２表面と垂直になるように加速度センサ５２を実装した場合の一例を示している。図６（Ｂ）に示した場合では、ウィンドシールドガラス１２表面と垂直の方向に生じたびびり振動を検出できる。
【００６４】
図６（Ｃ）は、加速度センサ５２の加速度検出方向７８Ｃが、ウィンドシールドガラス１２表面に対して角度ηで斜めになるように加速度センサ５２を実装した場合の一例を示している。図６（Ｃ）に示した場合では、ワイパブレード３６Ａがウィンドシールドガラス１２を移動する方向と同じ方向に生じたびびり振動と、ウィンドシールドガラス１２表面と垂直の方向に生じたびびり振動と、の合成振動を検出できる。角度ηは０〜９０°の任意の角度であり、実機等の試験を通じて決定する。角度ηはワイパアーム１６Ａの形状及び加速度センサ５２の取付位置の制約等の諸要素にも影響されるので、かかる諸要素を考慮して決定することが望ましい。
【００６５】
加速度センサ５２は、ワイパブレード３６Ａに生じたびびり振動を効果的に検出できるのであれば、図６（Ａ）〜（Ｃ）に示した場合以外の態様で実装してもよいが、主に加速度センサ５２の保護のために、ワイパアーム１６Ａの内側の空間に加速度センサ５２を実装することが望ましい。加速度センサ５２が、例えば、ワイパアーム１６Ａの表面に実装された場合、紫外線及び風雨によって劣化するおそれがあるし、飛び石等で損傷するおそれがあるからである。また、ユーザが不用意に加速度センサ５２に触れた結果、加速度センサ５２が損傷するリスクも生じる上に、本来、ワイパアーム１６Ａの内部に実装されるべき加速度センサ５２が外部に露出していると、製品の美観上も好ましくないからである。
【００６６】
また、ワイパアーム１６Ａの内側の凹部であっても、加速度センサ５２を加速度検出方向が図５の矢印Ｃで示した長手方向と平行になるように実装すると、びびり振動を効果的に検出することが困難になる。かかる実装では、ワイパアーム１６Ａを長手方向に伸縮させる加速度を検出させることになるが、ワイパアーム１６Ａは回転軸２６に対してガタつきなく連結され、かつワイパアーム１６Ａ本体は長手方向に対する剛性が高い。従って、ワイパアーム１６Ａを長手方向に伸縮させる加速度はほとんど検出されないからである。従って、本実施の形態では、加速度センサ５２は、加速度検出方向がワイパアーム１６Ａの長手方向と交差する状態で実装されることを要する。
【００６７】
図７は、センサ信号線８２を内蔵した保護カバー７４、コネクタ７６Ａ、７６Ｂの一例を示した概略図である。保護カバー７４は、合成ゴム又は合成樹脂等の柔軟性を有する絶縁体で構成され、ヒンジ部３８Ａの屈曲に耐え得る強度と耐久性を有することを要する。
【００６８】
保護カバー７４内のセンサ信号線８２の全長は、保護カバー７４の全長よりも長くする。これは、ヒンジ部３８Ａの屈曲及びワイパアーム１６Ａの揺動によって断線しないようにするためである。保護カバー７４の全長も、ヒンジ部３８Ａの屈曲及びワイパアーム１６Ａの揺動を見越して、余裕ある寸法であることが望ましい。
【００６９】
センサ信号線８２は、コネクタ７６Ａの端子８６Ａに接続されている。コネクタ７６Ａがワイパ制御回路１０側のコネクタ７６Ｂと接続されると、端子８６Ａと端子８６Ｂとが電気的に接続され、その結果、加速度センサ５２とワイパ制御回路１０とが電気的に接続される。
【００７０】
コネクタ７６Ａには保護カバー７４内の空間に連通された空気穴８４Ａがあり、コネクタ７６Ａがコネクタ７６Ｂに接続されると、空気穴８４Ａは、コネクタ７６Ｂの空気穴８４Ｂとも連通する。その結果、保護カバー７４の内部は、空気穴８４Ａ、８４Ｂを介して外部に開放される。
【００７１】
ロックバックによってヒンジ部３８Ａが曲げ伸ばしされると、保護カバー７４内部の容積が変化するので、当該容積の変化に応じて保護カバー７４内の空気を放出又は外気を保護カバー７４の内部に導入することを要する。また、気温の上昇によって、保護カバー７４内部の空気が膨張する場合には保護カバー７４内の空気を放出する必要があるし、気温が低下した場合には、外気を保護カバー７４の内部に導入することを要する。本実施の形態では、コネクタ７６Ａ、７６Ｂに設けられた空気穴８４Ａ、８４Ｂを介して保護カバー７４内部を外気に開放させることにより、ヒンジ部３８Ａの屈曲、及び気温の変化による保護カバー７４内部の圧力の変化を抑制している。
【００７２】
以下、本実施の形態の作用について説明する。図８は、びびり振動の波形９０と当該びびり振動を抑制するためのワイパモータ１８に印加される電圧の波形９２の一例を示した概略図である。びびり振動の波形９０は、加速度センサ５２から出力された信号の波形に基づいている。
【００７３】
びびり振動を抑制するには、びびり振動の波形９０とは逆位相となるようにワイパモータ１８に印加する電圧を変調する。図８に示したように、びびり振動の波形９０に対してワイパモータ１８に印加する電圧の波形９２は、略逆位相となっている。図８において、びびり振動の波形９０が下に凸の状態では、ワイパブレード３６Ａには払拭動作を阻害する加速度（払拭動作方向の逆方向への加速度）が生じているので、ワイパモータ１８に印加する電圧を上げてワイパモータ１８の回転速度を増大させることにより、当該加速度による作用を相殺する。また、びびり振動の波形９０が上に凸の状態では、ワイパブレード３６Ａには払拭動作を加速する加速度（払拭動作方向と同方向への加速度）が生じているので、ワイパモータ１８に印加する電圧を下げてワイパモータ１８の回転速度を抑制することにより、当該加速度による作用を相殺する。
【００７４】
なお、びびり振動は、多くの場合、機器に固有の周波数及び振幅を有するので、びびり振動を抑制するための電圧の波形９２の周波数及び振幅は、コンピュータを用いたシミュレーションに加えて、実機を用いた実験によって固定値として決定し、所定の周波数及び振幅としてメモリ４８に予め記憶させる。
【００７５】
本実施の形態では、びびり振動が検出された場合には、波形９２を示す電圧をＰＷＭ制御によって駆動回路５６に生成させて、ワイパモータ１８に印加する。ＰＷＭ制御のタイミングは、びびり振動の波形９０が下に凸になった場合に、電圧の波形９２が上に凸になるようにする。しかしながら、ワイパ装置１００のリンク機構１４の作動の遅れ、駆動回路５６の各トランジスタのスイッチング動作の遅れ等により、電圧の波形９２を、びびり振動の波形９０と完全に逆位相とすることが容易ではない場合は、略逆位相となるような波形の電圧を生成してもよい。びびり振動の波形９０と略逆位相の波形の電圧であっても、びびり振動を抑制することは可能である。
【００７６】
図９は、本実施の形態に係るワイパ装置１００のびびり振動抑制の処理の一例を示したフローチャートである。ステップ９００では、ワイパスイッチ５０から入力された指令値に基づいた電圧を生成してワイパモータ１８に印加する。
【００７７】
ステップ９０２では、ワイパスイッチ５０がオフになったか否かを判定し、肯定判定の場合には処理を終了する。ステップ９０２で否定判定の場合には、ステップ９０４でびびり振動が検出されたか否かを判定する。ステップ９０４で肯定判定の場合には、手順をステップ９０６に移行させ、ステップ９０４で否定判定の場合には、手順をステップ９００に移行させる。
【００７８】
ステップ９０６では、図８に示したように、ワイパモータ１８に印加する電圧を変調して、変調した電圧をワイパモータ１８に印加する。ステップ９０８では、ワイパスイッチ５０がオフになったか否かを判定し、肯定判定の場合には処理を終了する。ステップ９０８で否定判定の場合には、手順をステップ９０４に移行させる。
【００７９】
以上説明したように、本実施の形態では、ワイパアーム１６Ａ内の空間に加速度センサ５２を実装し、加速度センサ５２が検出した加速度の変化の波形と逆位相の波形を有する電圧を生成してワイパモータ１８に印加することにより、びびり振動を抑制する。ワイパアーム１６Ａ内の空間は、外部から隔絶され、かつワイパアーム１６Ａの振動による加速度の変化を容易に検出できる位置なので、振動の制振に最適化された位置に加速度センサを実装することができる。
【００８０】
また、本実施の形態では、加速度センサ５２の加速度の検出方向を、びびり振動による加速度が生じる方向に合わせることによっても、振動の制振に最適化された位置に加速度センサを実装することができる。
【符号の説明】
【００８１】
１０…ワイパ制御回路、１１…出力軸、１２…ウィンドシールドガラス、１４…リンク機構、１６Ａ，１６Ｂ…ワイパアーム、１８…ワイパモータ、２０Ａ，２０Ｂ…ピボットホルダ、２２Ａ，２２Ｂ…ピボット、２４…保持部材、２６…回転軸、３０…クランクアーム、３２…接続部材、３４Ａ，３４Ｂ…リンクロッド、３６Ａ，３６Ｂ…ワイパブレード、３８Ａ，３８Ｂ…ヒンジ部、４０Ａ，４０Ｂ…先端部、４２Ａ，４２Ｂ…基部、４８…メモリ、５０…ワイパスイッチ、５２…加速度センサ、５４…信号処理回路、５６…駆動回路、５８…マイクロコンピュータ、６０…電圧検出回路、６２…信号入力回路、６４…逆接続保護回路、６６…ノイズ防止コイル、６８…ダイオード、７０…ＣＷ電流、７２…ＣＣＷ電流、７４…保護カバー、７６Ａ，７６Ｂ…コネクタ、７８Ａ、７８Ｂ，７８Ｃ…加速度検出方向、８０…バッテリ、８２…センサ信号線、８４Ａ，８４Ｂ…空気穴、８６Ａ，８６Ｂ…端子、８８…ワイパ制御回路側ハーネス、９０…びびり振動波形、９２…電圧波形、１００…ワイパ装置、η…角度、θ…回転角度、Ｃ１，Ｃ２…電解コンデンサ、Ｐ１…上反転位置、Ｐ２…下反転位置、Ｔｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３，Ｔｒ４…トランジスタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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