(57)【要約】【課題】ワイパアームの角度を精度良く検出し、ワイパアームの角度を補正することができる。【解決手段】ワイパアーム１４が取り付けられている減速機２０の入力軸２２の回転角度を検出するための精度の高い相対角センサ３０から検出される相対角度（θ１）と、減速機２０の出力軸２８の回転角度を検出するための絶対角センサ３２から検出される絶対角度（θ２）とから、ワイパアーム１４の作動時の角度を精度良く検出することができる。さらに、予め無負荷状態での相対角度（θ１）と絶対角度（θ２）を検出し、検出結果に基づいて補正値或いは補正演算式を作成しておくことで、ワイパアーム１４の角度を補正することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、
前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、
前記絶対角センサの絶対角度を前記相対角センサの相対角度を用いて補正する補正手段と、
を有するモータ制御装置。
【請求項２】
前記補正手段が、前記絶対角センサと、前記相対角センサとのそれぞれの検出値の相関関係に基づいて、前記絶対角センサによる検出値の補正データを生成することを特徴とする請求項１記載のモータ制御装置。
【請求項３】
前記補正データを、予め記憶する記憶手段をさらに有することを特徴とする請求項２記載のモータ制御装置。
【請求項４】
モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、
前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、
前記モータへの通電情報、並びに前記絶対角センサで検出した絶対角度又は前記相対角センサで検出した相対角度に基づいて、前記絶対角センサ又は前記相対角センサの不具合を判断することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項５】
前記絶対角センサ又は前記相対角センサのいずれかが不具合を生じた場合、不具合の生じていない方を用いて前記出力軸の絶対角度を得ることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項記載のモータ制御装置。
【請求項６】
モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、
前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、
前記モータへの通電情報、並びに前記絶対角センサで検出した絶対角度又は前記相対角センサで検出した相対角度に基づいて、前記減速機の異常を検出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項７】
モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、
前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、
前記減速機の弾性変形の係数を予め求めておき、当該係数と、前記絶対角センサの絶対角度と前記相対角センサの相対角度との差から、前記減速機の弾性変形分を許容した前記出力軸の負荷トルクを算出することを特徴とするモータ制御装置。
【請求項８】
前記出力軸には、出力軸の駆動負荷として車両ウィンドウガラスを払拭するワイパアームが取り付けられ、前記モータの正転及び逆転により、前記ワイパアームが車両ウィンドウを往復移動することを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項記載のモータ制御装置。
【請求項９】
前記出力軸には、出力軸の駆動負荷として車両ウィンドウガラスを払拭するワイパアームが取り付けられ、前記モータの正転及び逆転により、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウガラスを往復移動し、算出される前記負荷トルクから前記ワイパアームにかかる摩擦状態を判断することを特徴とする請求項７記載のモータ制御装置。
【請求項１０】
前記摩擦状態に応じて前記相対角センサにより検出される前記相対角を補正する相対角補正手段をさらに有する請求項９記載のモータ制御装置。
【請求項１１】
前記摩擦状態に応じて、前記ワイパアームの位置に対応させて前記モータへ供給する電力を変更することを特徴とする請求項１０記載のモータ制御装置。
【請求項１２】
前記摩擦状態から摩擦係数が高い場合には、前記モータの正転及び逆転の位置が、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウを往復移動する所定の範囲よりも拡幅する方向に制御することを特徴とする請求項１０記載のモータ制御装置。
【請求項１３】
前記モータの正転位置及び反転位置付近で前記トルクの算出を行うことを特徴とする請求項１２記載のモータ制御装置。
【請求項１４】
前記摩擦状態が、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウガラスを払拭するのに必要な慣性トルクと摩擦トルクとの合計であることを特徴とする請求項９乃至請求項１３の何れか１項記載のモータ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、モータの回転駆動力を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機を備えたモータ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば、車両用のウィンドウを払拭するために、ワイパブレードが取り付けられた一対のワイパアームには、互いに独立して駆動される構造がある（車両用対向式ワイパシステム）。
【０００３】
車両用対向式ワイパシステムでは、一般的には、ワイパアームが払拭範囲を同一方向に同一周期で下反転位置から上反転位置まで往復移動しながら払拭している。このとき、ワイパアームが互いに接触しないように、また、視界の妨げにならないように、ワイパアームの位置によってワイパアームの速度を変化させて作動させている。このため、ワイパアームの角度を検出する必要がある。
【０００４】
ワイパアームの角度の検出には、ワイパアームを駆動させるための減速機の出力軸に２極のマグネットを取り付け、その磁場の方向を磁気センサで検出するものが知られている（ホールセンサ等）。この場合、マグネットと磁気センサの位置関係や、マグネットの着磁状態によって、実際のワイパアームの角度と検出される角度とに誤差が生じることがある。言い換えれば、精度はあまり良い方ではない。
【０００５】
この精度の悪さを解消するため、払拭領域をいくつか（例えば４つ）のゾーンに分け、各ワイパアームがどのゾーン内に位置するかを検出するために、ワイパアームを駆動させるための減速機の出力軸にセンサを取り付けることが提案されている（特許文献１参照）。この特許文献１では、各ワイパアームが前記センサ（絶対角センサ）により検出された範囲のどこに位置するのかを検出するために、減速機を駆動させるためのモータのモータ軸に相対角センサを取り付けて、ワイパアームの位置を検出している。
【特許文献１】特表２００５−５３５５１２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来のモータ制御装置では、車両の種類等によって払拭領域が変わると、ワイパアームがどの範囲に位置するかを検出するために用いるプレートを変更する必要があり、検出するためのセンサの検出精度によって、ワイパアームの角度を精度良く検出できない。
【０００７】
また、相対角センサ、絶対角センサの何れかが故障するとワイパアームの作動も不能となる。
【０００８】
本発明は上記事実を考慮し、ワイパアームの角度を精度良く検出し、ワイパアームの角度を補正することができるモータ制御装置を提供することが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の発明は、モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、前記絶対角センサの絶対角度を前記相対角センサの相対角度を用いて補正する補正手段と、を有している。
【００１０】
請求項１に記載の発明によれば、絶対角センサの検出値を、相対角センサを用いて補正することで、比較的精度の低い絶対角センサであっても精度の高い角度認識が可能となる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、前記請求項１に記載の発明において、前記補正手段が、前記絶対角センサと、前記相対角センサとのそれぞれの検出値の相関関係に基づいて、前記絶対角センサによる検出値の補正データを生成することを特徴としている。
【００１２】
請求項２に記載の発明によれば、補正手段は、絶対角センサと相対角センサとのそれぞれの検出値の相関関係に基づいて補正データを生成する。これにより、精度の高い相対角センサの角度検出を絶対角センサの検出値に反映させることができる。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、前記請求項２に記載の発明において、前記補正データを、予め記憶する記憶手段をさらに有することを特徴としている。
【００１４】
請求項３に記載の発明によれば、絶対角センサの補正の実施態様として、予め補正データを記憶しておくことで、演算処理に遅れがなく、常に精度の高い角度の認識が可能である。
【００１５】
請求項４に記載の発明は、モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、前記モータへの通電情報、並びに前記絶対角センサで検出した絶対角度又は前記相対角センサで検出した相対角度に基づいて、前記絶対角センサ又は前記相対角センサの不具合を判断することを特徴としている。
【００１６】
請求項４に記載の発明によれば、絶対角センサ又は相対角センサの何れかの不具合がわかる。
【００１７】
請求項５に記載の発明は、前記請求項１乃至請求項４の何れか１項記載の発明において、前記絶対角センサ又は前記相対角センサのいずれかが不具合を生じた場合、不具合の生じていない方を用いて前記出力軸の絶対角度を得ることを特徴としている。
【００１８】
請求項５に記載の発明によれば、何れかのセンサが故障した場合は、直ちに使用不能とせず、故障していないセンサを代用することで、非定常的ではあるが継続使用が可能である。
【００１９】
請求項６に記載の発明は、モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、前記モータへの通電情報、並びに前記絶対角センサで検出した絶対角度又は前記相対角センサで検出した相対角度に基づいて、前記減速機の異常を検出することを特徴としている。
【００２０】
請求項６に記載の発明によれば、入力軸に相対角センサ、出力軸に絶対角センサがあるため、減速機の異常を判別することができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明は、モータの回転駆動を受け、所定の減速比で回転速度を減速する減速機の出力軸に対して、基準となる位置からの絶対角を検出する絶対角センサと、前記モータの回転軸に連結された前記減速機の入力軸に対して、基準位置を持たず回転状態を認識するための相対角を検出する相対角センサと、を有し、前記減速機の弾性変形の係数を予め求めておき、当該係数と、前記絶対角センサの絶対角度と前記相対角センサの相対角度との差から、前記減速機の弾性変形分を許容した前記出力軸の負荷トルクを算出することを特徴としている。
【００２２】
請求項７に記載の発明によれば、入力軸の相対角センサの検出値と、出力軸の絶対角センサの検出値との差は、負荷トルクに相関する。一方、減速機は、例えば歯車の噛み合い公差等による弾性変形が生じているため、この弾性変形の係数を求めておく。これにより、減速機の弾性変形分を許容した出力軸の負荷トルクを算出することができる。
【００２３】
請求項８に記載の発明は、前記請求項１乃至請求項７の何れか１項記載の発明において、前記出力軸には、出力軸の駆動負荷として車両ウィンドウガラスを払拭するワイパアームが取り付けられ、前記モータの正転及び逆転により、前記ワイパアームが車両ウィンドウを往復移動することを特徴としている。
【００２４】
請求項８に記載の発明によれば、ワイパアームは車両の走行状態、環境変化によって負荷が大きく変化する。この変化に対して精度の高い角度を得ることは、例えば、併設した２ユニットのワイパアームを同時に作動させる場合の互いの干渉を回避し、かつ広い払拭面積を確保することができる。
【００２５】
請求項９に記載の発明は、前記請求項７に記載の発明において、前記出力軸には、出力軸の駆動負荷として車両ウィンドウガラスを払拭するワイパアームが取り付けられ、前記モータの正転及び逆転により、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウガラスを往復移動し、算出される前記負荷トルクから前記ワイパアームにかかる摩擦状態を判断することを特徴としている。
【００２６】
請求項９に記載の発明によれば、入力軸の相対角センサの検出値と、出力軸の絶対角センサの検出値との差から算出される負荷トルクを用いて摩擦状態を判断することができる。
【００２７】
請求項１０に記載の発明は、前記請求項９に記載の発明において、前記摩擦状態に応じて前記相対角センサにより検出される前記相対角を補正する相対角補正手段をさらに有している。
【００２８】
請求項１０に記載の発明によれば、摩擦状態に応じて相対角を補正することにより、ワイパアームが払拭範囲を正確に往復移動することができる。
【００２９】
請求項１１に記載の発明は、前記請求項１０に記載の発明において、前記摩擦状態に応じて、前記ワイパアームの位置に対応させて前記モータへ供給する電力を変更することを特徴としている。
【００３０】
請求項１１に記載の発明によれば、摩擦が大きい場合に、モータへ供給する電力を増すことにより、摩擦が小さい場合と同様にワイパアームを作動させることができる。
【００３１】
請求項１２に記載の発明は、前記請求項１０に記載の発明において、前記摩擦状態から摩擦係数が高い場合には、前記モータの正転及び逆転の位置が、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウを往復移動する所定の範囲よりも拡幅する方向に制御することを特徴としている。
【００３２】
請求項１２に記載の発明によれば、摩擦係数が高い場合、払拭角度が狭くなるため、所定の反転位置よりも拡幅する方向に制御することにより、ワイパアームが払拭範囲を正確に往復移動することができる。
【００３３】
請求項１３に記載の発明は、前記請求項１２に記載の発明において、前記モータの正転位置及び反転位置付近で前記トルクの算出を行うことを特徴としている。
【００３４】
請求項１３に記載の発明によれば、ワイパアームが払拭すると払拭角度の中央付近と反転位置付近とでは摩擦状態が変化するために、反転位置付近でトルクを算出することにより、払拭角度を拡幅する方向に制御して、正確にワイパアームが払拭範囲を往復移動することができる。
【００３５】
請求項１４に記載の発明は、前記請求項９乃至請求項１３の何れか１項記載の発明において、前記摩擦状態が、前記ワイパアームが前記車両ウィンドウガラスを払拭するのに必要な慣性トルクと摩擦トルクとの合計であることを特徴としている。
【００３６】
請求項１４に記載の発明によれば、慣性トルクと摩擦トルクとの合計を演算することにより、摩擦状態を判断することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
（第１の実施の形態）
図１は、本実施の形態に係るワイパシステムの制御の流れを示す概略説明図である。
【００３８】
図１に示すように、ワイパスイッチ１０は、コントローラ１２に接続されている。ワイパスイッチ１０は、ワイパアーム１４の作動や作動速度等の作動信号をコントローラ１２に送出する。
【００３９】
コントローラ１２は、メモリ１６を備えている。コントローラ１２は、前記ワイパアーム１４の駆動源であるモータ１８に接続されている。コントローラ１２では、ワイパスイッチ１０からの作動信号に基づいて、モータ１８を駆動制御し、ワイパアーム１４を作動させる。
【００４０】
メモリ１６は、ワイパアーム１４の作動状態、すなわち、所定の基準位置（例えば、下反転位置）からの回転角度（図４に示す絶対角度（θ２））の補正情報が記憶されている。補正情報に関しては、後述する。
【００４１】
モータ１８の回転軸は、減速機２０に連結されている。減速機２０は、前記モータ１８の回転軸と同軸上に結合（共通でもよい）された入力軸２２と、この入力軸２２に取り付けられたウォームギヤ２４と、ウォームギヤ２４に噛み合っているウォームホイール２６と、を備えている。前記ウォームホイール２６の中心に出力軸２８が取り付けられている。モータ１８は、コントローラ１２から供給される電力に基づいて、入力軸２２を回転させ、入力軸２２に連動して作動するウォームギヤ２４、ウォームホイール２６を介して回転速度を減速し、出力軸２８に取り付けられたワイパアーム１４を作動させる。
【００４２】
減速機２０では、所定の減速比により、出力軸２８を３６０度の範囲で正転・逆転可能であるが、ワイパアーム１４が車両ウィンドウを払拭する払拭範囲に応じて回転角度範囲が決定される。言い換えれば、３６０度の位置を全て認識しておけば、全ての払拭範囲に対応できる。
【００４３】
ここで、前記入力軸２２には相対角センサ３０が設けられ、出力軸２８には絶対角センサ３２が設けられている。相対角センサ３０、絶対角センサ３２は、それぞれコントローラ１２に接続され、それぞれの検出値をコントローラ１２へ送出する。
【００４４】
相対角センサ３０は、モータパルスエンコーダで構成され、入力軸２２の回転状態（図４に示す相対角度（θ１））を検出し、検出結果をコントローラ１２へ送出する。
【００４５】
絶対角センサ３２は、マグネットと磁気センサの位置関係やマグネットの着磁状態によって誤差が生じるおそれのある出力軸パルスエンコーダで構成されている。具体的には、絶対角センサ３２は、出力軸２８が比較的粗い所定の角度を回転するとパルスを出力するホールＩＣ等で構成され、予め基準位置が設定され、当該基準位置からの出力軸２８の回転角度（図４に示す絶対角度（θ２））を検出し、検出結果をコントローラ１２へ送出する。
【００４６】
コントローラ１２のメモリ１６には、前述した補正情報が記憶されている。この補正情報は、予め、無負荷状態（すなわち、ワイパアーム１４の非装着状態）で測定した入力軸２２の相対角度（図４のθ１）の変化に対する出力軸２８の絶対角度（図４のθ２）の変化の値から、出力軸２８の１回転（３６０度）分の誤差に基づいて演算されるようになっている。なお、メモリ１６には、補正情報ではなく、補正情報を演算する補正演算式を記憶させてもよい。
【００４７】
（絶対角センサ３２の補正情報の作成根拠）
図４に示される如く、ｘ−ｙ軸のｘ軸を相対角センサ３０による検出角度θ１、ｙ軸を絶対角センサ３２による検出角度θ２とすると、本来であれば、同一系統の駆動軸（入力軸２２と出力軸２８）であるため、θ１とθ２とは正比例の関係であり、図４（Ａ）の実線のように直線状に右上がりの特性曲線となる。
【００４８】
しかし、θ２を検出する絶対角センサ３２は、マグネットと磁気センサの位置関係や、マグネットの着磁状態によって、実際のワイパアーム１４の角度と検出される角度とに誤差が生じるため、絶対角センサ３２と相対角センサ３０との検出値には検出差が生じ、図４（Ａ）の鎖線のような相関関係となる。
【００４９】
そこで、相対角センサ３０の検出値θ１を信頼して、絶対角センサ３２の必要な角度での誤差ｅを検出する（ｅ＝θ１−θ２）。
【００５０】
この誤差を、コントローラ１２のメモリ１６に予め記憶させておき、絶対角センサ３２で検出した検出値θ２を補正するようにすれば、相対角センサ３０で正確なワイパアーム１４の払拭動作角度を得ることができる（θ２’＝θ１）。なお、上記補正は、コントローラ１２のメモリ１６に、絶対角センサ３２での検出値に対する補正値のマップを記憶しておいてもよいし、絶対角センサ３２での検出値をパラメータとした補正演算式を記憶しておいてもよい。
【００５１】
また、上記相対角センサ３０と絶対角センサ３２とは、それぞれ入力軸２２と出力軸２８とに取り付けられているため、これら相対角センサ３０と絶対角センサ３２との検出状態によって、様々な不具合が判別可能である。なお、この不具合判別については、第２の実施の形態で詳細に説明する（表１参照）。
【００５２】
図４（Ａ）では、モータ１８が反転したときのウォームギヤ２４とウォームホイール２６との歯部の噛み合い公差に基づくガタをθｂで示している。このガタを認識すると、減速機２０内での弾性変形分が確定されるため、コントローラ１２のメモリ１６にこれを弾性係数ｋとして記憶しておき、相対角センサ３０と絶対角センサ３２との検出値に基づいて、ワイパアーム１４作動中の外的負荷によるトルクを監視することが可能となる。
【００５３】
以下、第１の実施の形態の作用を説明する。
【００５４】
ワイパスイッチ１０からワイパアーム１４を作動するための作動信号がコントローラ１２に送出されると、コントローラ１２はモータ１８を駆動制御する。モータ１８は、コントローラ１２によって供給される電力に基づいて入力軸２２を回転させる。入力軸２２の回転に伴って、ウォームギヤ２４、ウォームホイール２６が回転することにより、出力軸２８に取り付けられたワイパアーム１４が作動する。これにより、ワイパアーム１４が車両ウィンドウの払拭領域を下反転位置から上反転位置まで払拭する。ワイパアーム１４が下反転位置もしくは上反転位置に回転したことを検出すると、コントローラ１２は、モータ１８を正転・逆転させ、これを繰り返すことによりワイパアーム１４が車両ウィンドウの払拭領域を往復移動する。
【００５５】
相対角センサ３０と絶対角センサ３２とからワイパアーム１４の回転角度を検出し、目標値と比較して角度にずれが生じている場合は、モータ１８へ供給する電力を制御して角度を補正する。
【００５６】
図２に補正情報を作成する流れを示す。
【００５７】
図２に示される如く、外的負荷トルクがない無負荷状態、つまり出力軸２８にワイパアーム１４が取り付けられていない状態で、相対角センサ３０による回転角度の検出と、絶対角センサ３２による回転角度の検出を行う。
【００５８】
ステップ１００では、絶対角センサ３２の初期設定として、減速機２０の出力軸２８の回転角度を検出するための基準位置を決定する。この基準位置から、出力軸２８が回転した回転角度（図４に示す絶対角度（θ２））が検出される。基準位置を決定すると、ステップ１０２へ移行する。
【００５９】
ステップ１０２では、相対角センサ３０の初期設定として、入力軸２２の回転状態（図４に示す相対角度（θ１））を検出するモータパルスエンコーダのカウント値をリセット、つまり「０」にして、ステップ１０４へ移行する。
【００６０】
ステップ１０４では、モータ１８の回転を開始し、ステップ１０６へ移行する。
【００６１】
ステップ１０６では、出力軸２８を、ステップ１００で決定した基準位置から１回転（３６０度）させ、ステップ１０８へ移行する。
【００６２】
図３に示される如く、絶対角センサ３２は、出力軸２８がステップ１００で決めた基準値から回転する所定の角度毎にパルスが検出される。相対角センサ３０は、ステップ１０２でモータパルスエンコーダのカウント値をリセットした時点からの回転状態（図４に示す相対角度（θ１））が検出される。
【００６３】
ステップ１０８では、出力軸２８が３６０度回転する間の出力軸２８の所定の回転角度（図４に示す絶対角度（θ２））に対する、入力軸２２の回転状態（図４に示す相対角度（θ１））、つまりモータパルスエンコーダのパルスカウント値ＭＣを読み取り、ステップ１１０へ移行する。
【００６４】
ステップ１１０では、所定の角度（図４に示す絶対角度（θ２））に対応した３６０度分の各位置の誤差（差分）を演算する。誤差（差分）は、出力軸２８の角度（図４に示す絶対角度（θ２））に対応して検出される角度（図４に示す相対角度（θ１））から、補正配列ｅ＝θ１−θ２を作成する。補正値をθ２’＝θ２＋ｅとすることで、θ２’＝θ１となる。誤差を演算して、ステップ１１２へ移行する。
【００６５】
ステップ１１２では、誤差が解消する補正値或いは、出力軸パルスエンコーダのカウント値をパラメータとする補正演算式をメモリ１６に記憶して、このルーチンは終了する。
【００６６】
図４は、相対角度（θ１）と絶対角度（θ２）とから補正配列、補正値との関係を示すグラフである。
【００６７】
入力軸２２が回転する相対角度（θ１）に比例して、出力軸２８が回転（絶対角度（θ２））することを目標としているが、実際には図４（Ａ）の鎖線に示されるように回転する。そこで、図４（Ｂ）に示される如く、補正配列ｅ＝θ１−θ２に対する相対角度（θ１）を演算し、図４（Ａ）に示される如く、補正値（θ２’）を演算することができる。
【００６８】
さらに、図４（Ａ）に示される如く、モータ１８を逆回転すると、入力軸２２の相対角度（θ１）に対して出力軸２８の相対角度（θ２）が変化するまでの差を検出できる。これにより、減速機２０が逆回転するときのガタ（θｂ）も検出することができる。
【００６９】
補正データを演算するために、出力軸２８を３６０度回転させているが、ワイパアーム１４で車両ウィンドウを払拭するには、搭載される車両によってワイパアーム１４の回転角度が異なる。そこで、コントローラ１２では、図３に示される如く、出力軸２８の回転角度（θ２）のうち、下反転位置の角度と上反転位置の角度とを検出すると、位置に応じてモータ１８を正転又は逆転するように制御する。
【００７０】
出力軸２８の絶対角度（θ２）より、ワイパアーム１４の位置を検出でき、補正値（θ２’）を用いて補正できることから、ワイパアーム１４の動作中に電源が切断されたような状態から電源が復帰した場合でも、ワイパアーム１４の正確な角度を検出して、入力軸２２の相対角度（θ１）の初期値を決定し、モータ１８を制御することができる。
【００７１】
精度の高いモータパルスエンコーダから検出される相対角度（θ１）に基づいて、出力軸パルスエンコーダから検出される絶対角度（θ２）に対する補正データ（θ２’）を予め作成しておくことで、ワイパアーム１４の角度検出の精度を上げることができる。
【００７２】
（第２の実施の形態）
以下に本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、この第２の実施の形態において、前記第１の実施の形態と同一構成部分について、同一の符号を付してその構成の説明を省略する。
【００７３】
第２の実施の特徴は、第１の実施の形態で、ワイパアーム１４の角度を精度良く検出し、角度を補正するために相対角センサ３０と絶対角センサ３２とを併用したことにより、表１に示される如く不具合のセンサや原因等の特定がし易くなり、トルクの演算が可能となることである。
【００７４】
【表１】
2008148412.tif 000003
【００７５】
モータ１８へ電力を供給している状態で、入力軸２２の相対角度（θ１）に変化があり、出力軸２８の絶対角度（θ２）にも変化があって、絶対角度（θ２）と相対角度（θ１）との角度差が小さい場合は、正常と判断される。正常と判断された場合は、相対角度（θ１）を優先に制御し、後述する負荷トルクを検出することができる。
【００７６】
モータ１８へ電力を供給している状態で、入力軸２２の相対角度（θ１）には変化はあるが、出力軸２８の絶対角度（θ２）には変化が無い場合は、出力軸２８の絶対角度（θ２）を検出する絶対角センサ３２に不具合が生じたと判断し、入力軸２２の相対角度（θ１）のみを用いて制御する。
【００７７】
逆に、モータ１８へ電力を供給している状態で、出力軸２８の絶対角度（θ２）に変化はあるが、入力軸２２の相対角度（θ１）に変化が無い場合には、入力軸２２を検出する相対角センサ３０に不具合が生じたと判断し、補正値（θ２’）のみを用いて制御する。
【００７８】
また、相対角センサ３０、絶対角センサ３２の何れかに不具合が生じたと判断した場合は、上位のエレクトロニック・コントロール・ユニット（ＥＣＵ）に対して不具合情報を伝達する。
【００７９】
モータ１８への電力の供給が所定のデューティ以下で、入力軸２２の相対角度（θ１）に変化があるが、出力軸２８の絶対角度（θ２）に変化が無い場合には、出力軸２８の負荷がモータ１８に伝わっていないと判断できるため、減速機２０の異常を検出できる。
【００８０】
ワイパアーム１４は車両の走行状態、環境変化などにより、通常よりも出力軸２８に負荷が加わると、出力軸２８の絶対角度（θ２）または補正した角度（θ２’）と、減速機２０の入力軸２２の相対角度（θ１）との間に差が生じる。予め、減速機２０の弾性変形の係数（ｋ）を求めておくことにより、出力軸２８の負荷トルク（Ｔ）は、角度差（θ２’−θ１）に減速機２０の弾性係数（ｋ）を掛けたＴ＝ｋ×（θ２’−θ１）を用いて演算することができる。
【００８１】
特に、角度差から負荷トルクを検出し、減速機２０に異常を来たす可能性のある所定以上のトルクが掛かった後に、減速機２０の入力軸２２の相対角度（θ１）に変化はあるが出力軸２８の絶対角度（θ２）に変化が無い場合には、減速機２０が異常を来たしたと判断できる。もし、相対角度（θ１）と絶対角度（θ２）との間に、ウォームギヤ１枚分の角度差が生じた場合には、ウォームギヤが１枚破損したと判断し、補正データ（θ２’）を基準として制御する。
【００８２】
出力軸２８の負荷トルクが検出できることにより、減速機２０に異常を来たす可能性のある所定のトルクを検出した場合、減速機２０を強制的に停止させ、ウォームギヤの破損等を防止することができる。
【００８３】
なお、減速機２０の入力軸２２の相対角度（θ１）を検出する相対角センサ３０は、リングマグネットとホールＩＣの様に、信号をカウントするものでよい。
【００８４】
また、出力軸２８の絶対角度（θ２）を検出する絶対角センサ３２は、出力軸２８と結合されたマグネットと、その磁場の方向を検出するホール素子の組み合わせ又は磁気抵抗素子の組み合わせ、レゾルバ、２進数化された絶対角形のロータリーエンコーダでもよい。
【００８５】
（第３の実施の形態）
以下に本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、この第３の実施の形態において、前記第１の実施の形態、前記第２の実施の形態と同一構成部分について、同一の符号を付してその構成の説明を省略する。
【００８６】
第３の実施の特徴は、第２の実施の形態で、ワイパアーム１４の払拭角度を補正するために相対角センサ３０と絶対角センサ３２とを併用したことにより負荷トルクの演算が可能となり、その算出された負荷トルクからワイパブレードの摩擦状態に応じてワイパアーム１４を精度良く制御できることである。
【００８７】
図５は、第３の実施の形態に掛かるワイパシステムの制御の流れを示す概略説明図である。
【００８８】
ゴム製のワイパブレード３４は、ワイパアーム１４に連結されている。ワイパブレード３４は、ワイパアーム１４の作動に応じて、ウィンドウガラスに接触して払拭する。
【００８９】
図５に示される如く、ワイパアーム１４には、減速機２０の出力軸２８の負荷トルクと、ウィンドウガラスとワイパブレード３４との摩擦負荷とがかかり、ワイパアーム１４は変形する。
【００９０】
ウィンドウガラスとワイパブレード３４の摩擦係数は、ウィンドウガラスが濡れている状態と乾いている状態とでは大きく変化し、その摩擦係数の変化に伴いワイパアーム１４に加わる力も変化する。ウィンドウガラスが乾いているときは摩擦係数が大きく、仮に濡れているときに適正な払拭角度に設定してあった場合、ワイパアーム１４と減速機２０を接続する減速機２０の出力軸２８が、設定された払拭角度で作動したとしても、ウィンドウガラスとワイパブレード３４との摩擦力によってワイパアーム１４が変形し、設定された払拭角度より狭い範囲で作動する。従って、ウィンドウガラスが乾いているか濡れているかによって、ワイパアーム１４の動作状態が異なる。
【００９１】
そこで、演算される負荷トルク（Ｔ）に基づいて、ワイパアーム１４にかかる摩擦係数を推定し、当該摩擦係数に基づく摩擦状態の変化に対応してワイパアーム１４を制御する。
【００９２】
ここで、出力軸２８には、慣性トルク（Ｔ１）と摩擦トルク（Ｔ２）とを合わせた合計トルク（Ｔ１＋Ｔ２）が発生する。
【００９３】
慣性トルク（Ｔ１）は、ワイパアーム１４を加減速するためにワイパアーム１４の角加速度をαとすると、イナーシャ（Ｊ）に基づき、Ｔ１＝Ｊ・α[Ｎ・ｍ]により演算される。
【００９４】
摩擦トルク（Ｔ２）は、ウィンドウガラスとワイパブレード３４との摩擦係数（μ）、ワイパアーム１４がワイパブレード３４を抑える力をＦ[Ｎ]、ワイパアーム１４の長さをｒ[ｍ]とすると、Ｔ２＝μ・Ｆ・ｒ[Ｎ・ｍ]により演算される。
【００９５】
摩擦係数以外の値は大きく変化しないが、摩擦係数（μ）は、ウィンドウガラスが濡れている状態（Ｗｅｔ時）では０．１〜０．３程度であるのに対し、乾いた状態（Ｄｒｙ時）では１．０〜１．３程度となる。このため、Ｗｅｔ時に比べてＤｒｙ時では、出力軸２８の摩擦トルク（Ｔ２）は上昇する。
【００９６】
出力軸２８に負荷が加わると、第２の実施の形態で既述したように、出力軸２８の絶対角度（図４では検出データθ２と補正データθ２’を記載したが、ここではθ２という）と、入力軸２２の相対角度（図４に示すθ１）との間に差が生じ、予め、弾性変形の係数（ｋ）を求めておくことにより、出力軸２８の負荷トルク（Ｔ）はＴ＝ｋ×（θ２−θ１）を用いて演算される。
【００９７】
図６は、ｘ−ｙ軸のｘ軸を時間（ｔ）、ｙ軸を絶対角度と相対角度との差（θ２−θ１）としたときの、摩擦係数の変化を表わしたグラフである。
【００９８】
時間の経過に伴って変化する出力軸２８の絶対角度（図４に示すθ２）と、入力軸２２の相対角度（図４に示すθ１）との差（θ２−θ１）によって表わされる出力軸２８の負荷トルク（Ｔ）の変化により、摩擦状態が、鎖線で示されるＷｅｔ時であるのか、実線で示されるＤｒｙ時であるのかを推定することができる。
【００９９】
この摩擦状態（Ｗｅｔの場合、並びにＤｒｙの場合）から摩擦トルク（Ｔ２）の摩擦係数（μ）を推定することができる。この摩擦係数（μ）に応じてモータ１８を制御する。
【０１００】
図７は、ｘ−ｙ軸のｘ軸を時間（ｔ）、ｙ軸を電圧（ｖ）としたときの、電力の増減を表わすグラフである。なお、電力の増減は、モータ駆動電圧のゲイン（例えば、デューティ制御）によって実行される。
【０１０１】
摩擦により出力軸２８に対する負荷が増すと、モータ１８の回転数が低下するため、ウィンドウガラスを払拭するのに要する作動時間が長くなる。そこで、摩擦状態（図６参照）から摩擦係数を推定し、その摩擦係数に応じて制御量を変化させ、モータ１６に供給する電力を増減させる。これにより、ワイパアーム１４の動作角度位置に拘らず、安定した動作が可能となる。また、Ｗｅｔ時（鎖線）からＤｒｙ時（実線）等、大きく摩擦状態が変化しても摩擦係数に応じて電力をその分増加することにより、ワイパアーム１４の動作時間を安定させ、払拭することができる。
【０１０２】
なお、第３の実施の形態では、摩擦状態に応じてモータ１６へ供給する電力を変更することにより一定の払拭時間を維持しているが、出力軸２８の絶対角度（図４に示すθ２）を変更することにより、一定の払拭角度を維持するようにしてもよい。
【０１０３】
図８は、ｘ−ｙ軸のｘ軸を時間（ｔ）、ｙ軸を絶対角度（θ２）としたときの、払拭角度の変化を表わすグラフである。
【０１０４】
出力軸２８の負荷トルクの反力は、ワイパアーム１４に係る。従って、Ｗｅｔ時に比べてＤｒｙ時では、ワイパアーム１４により大きな摩擦がかかる。そのため、Ｄｒｙ時では、Ｗｅｔ時で設定していた払拭角度よりも狭い払拭角度で作動することになる。
【０１０５】
摩擦係数が高いＤｒｙ時（実線）では、Ｗｅｔ時（鎖線）に比べて、目標となる払拭角度を広く設定することにより、摩擦状態が変化してもワイパアーム１４が所定の払拭角度を維持し、安定した払拭角度で払拭することができる。
【０１０６】
ワイパアーム１４の払拭動作により、下反転位置付近と上反転位置付近には、ワイパブレード３４が払拭した水分が堆積し易く、その部分は、他の払拭範囲と摩擦係数が異なることがある。そのため、制御量を変化させて制御することにより安定した作業時間で払拭するには、払拭角度のほぼ全域で摩擦係数の推定を行うほうがよい。一方、払拭角度が拡大するように変更して、安定した払拭角度で払拭するためには、反転位置付近で摩擦係数の推定を行うほうがよい。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】第１の実施の形態に係るワイパシステムの概略説明図である。
【図２】第１の実施の形態に係る補正データを演算する流れを示すフローチャートである。
【図３】相対角度と絶対角度とを検出するタイミングを示す概略図である。
【図４】相対角度と絶対角度とから、補正配列と補正値との関係を示すグラフである。
【図５】第３の実施の形態に係るワイパシステムの概要説明図である。
【図６】第３の実施の形態に係る摩擦係数の変化を表わしたグラフである。
【図７】第３の実施の形態に係る電力の増減を表わすグラフである。
【図８】第３の実施の形態に係る払拭角度の変化を表わすグラフである。
【符号の説明】
【０１０８】
１２・・コントローラ、１４・・ワイパアーム、１８・・モータ、２０・・減速機、２２・・入力軸、２８・・出力軸、３０・・相対角センサ、３２・・絶対角センサ
【図１】
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【図２】
2008148412.tif 000005
【図３】
2008148412.tif 000006
【図４】
2008148412.tif 000007
【図５】
2008148412.tif 000008
【図６】
2008148412.tif 000009
【図７】
2008148412.tif 000010
【図８】
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