(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のウインドシールドガラス上でワイパブレードの往復のワイパ払拭動作を行うためのワイパモータと、
前記ワイパブレードを低速で動作させる低速作動モード、高速で動作させる高速作動モード、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード、及び障害物除去を行う障害物除去モードが選択可能とされ、選択されたモードで前記ワイパモータの動作指示を行うワイパスイッチと、  
前記ワイパスイッチによって前記ワイパモータの動作指示が行われた場合に、前記ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角センサの検出結果をフィードバックして前記ワイパモータの駆動電圧を決定して前記ワイパ払拭動作を行うように前記駆動電圧を制御する制御部と、
前記ワイパスイッチによって前記障害物除去モードが選択された場合に、前記ワイパモータ、前記ワイパモータに設けられた減速機構、前記減速機構の出力軸、前記出力軸に接続されたリンク機構、前記リンク機構に接続されたワイパアーム、前記ワイパブレードの順に振動を伝達して前記ワイパ払拭動作中の前記ワイパブレードを振動させる予め定めた共振信号を前記駆動電圧に重畳する重畳部と、
を備えた車両用ワイパ制御装置。
【請求項２】
前記共振信号は、前記ワイパブレード及びワイパアームを少なくとも含む車両用ワイパ装置の固有振動数に対応した信号である請求項１に記載の車両用ワイパ制御装置。
【請求項３】
前記ワイパスイッチは、前記障害物除去モードとして、自動障害物除去モード及び手動障害物除去モードが更に選択可能とされ、
前記重畳部は、前記自動障害物除去モードが選択されて前記動作指示が行われた際に、前記駆動電圧と、当該駆動電圧で駆動したときの前記検出結果から算出される電圧との偏差が予め定めた値以上の場合に、前記共振信号を前記駆動電圧に重畳し、前記手動障害物除去モードが選択されて前記動作指示が行われた場合に、前記共振信号を前記駆動電圧に重畳する請求項１又は請求項２に記載の車両用ワイパ制御装置。
【請求項４】
コンピュータを、請求項１〜３の何れか１項に記載の車両用ワイパ制御装置の前記制御部及び前記重畳部として機能させるための車両用ワイパ制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用ワイパ制御装置及び車両用ワイパ制御プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
雪溜まりなどの障害物により、ワイパモータが過負荷の状態で連続通電されるのを抑制するために、過負荷を検出した場合に停止することが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１では、ワイパモータのアーマチュア軸の回転に伴い回転パルス信号を発生する各出力軸センサと、回転パルス信号の積算値と目標位置とを比較するデータ比較部と、データ比較部により積算値が目標位置を超えたと判定した場合に、積算値を目標位置に近づけるようにアーマチュア軸を制御する停止位置保持駆動部とを備え、停止位置保持駆動部が、アーマチュア軸の制御中において、積算値が目標位置に近づかない場合に、アーマチュア軸の制御を停止するワイパ制御装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−５２８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、雪溜まり等の障害物を除去できない場合に、最低限の視界を確保できないことがあるため、改善の余地がある。
【０００６】
本発明は、上記事実を考慮して成されたもので、障害物の除去力を向上させることが可能な車両用ワイパ制御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】
【０００７】
本発明の車両用ワイパ装置は、車両のウインドシールドガラス上でワイパブレードの往復のワイパ払拭動作を行うためのワイパモータと、前記ワイパブレードを低速で動作させる低速作動モード、高速で動作させる高速作動モード、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード、及び障害物除去を行う障害物除去モードが選択可能とされ、選択されたモードで前記ワイパモータの動作指示を行うワイパスイッチと、前記ワイパスイッチによって前記ワイパモータの動作指示が行われた場合に、前記ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角センサの検出結果をフィードバックして前記ワイパモータの駆動電圧を決定して前記ワイパ払拭動作を行うように前記駆動電圧を制御する制御部と、前記ワイパスイッチによって前記障害物除去モードが選択された場合に、前記ワイパモータ、前記ワイパモータに設けられた減速機構、前記減速機構の出力軸、前記出力軸に接続されたリンク機構、前記リンク機構に接続されたワイパアーム、前記ワイパブレードの順に振動を伝達して前記ワイパ払拭動作中の前記ワイパブレードを振動させる予め定めた共振信号を前記駆動電圧に重畳する重畳部と、を備えている。
【０００８】
上記構成の車両用ワイパ装置によれば、ワイパモータにより車両のウインドシールドガラス上の往復のワイパ払拭動作が行われる。
【０００９】
ワイパスイッチでは、ワイパブレードを低速で動作させる低速作動モード、高速で動作させる高速作動モード、一定周期で間欠的に動作させる間欠作動モード、及び障害物除去を行う障害物除去モードが選択可能とされ、選択されたモードでワイパモータの動作指示される。また、制御部では、ワイパスイッチによってワイパモータの動作指示が行われた場合に、ワイパモータの出力軸の回転角度を検出する回転角センサの検出結果をフィードバックしてワイパモータの駆動電圧を決定してワイパモータの駆動電圧が制御され、これによりワイパブレードの往復のワイパ払拭動作が行われる。
【００１０】
そして、重畳部では、ワイパスイッチによって障害物除去モードが選択された場合に、ワイパモータ、ワイパモータに設けられた減速機構、減速機構の出力軸、出力軸に接続されたリンク機構、リンク機構に接続されたワイパアーム、ワイパブレードの順に振動を伝達してワイパ払拭動作中のワイパブレードを振動させる予め定めた共振信号が駆動電圧に重畳される。すなわち、共振信号がワイパモータの駆動電圧に重畳されることで、ワイパ払拭動作中のワイパブレードが共振して振動し、雪溜り等の障害物を除去することができる。従って、共振信号を駆動電圧に重畳しない場合に比べて障害物の除去性能を向上することが可能となる。
【００１１】
また、本発明の車両用ワイパ制御装置は、前記共振信号は、前記ワイパブレード及びワイパアームを少なくとも含む車両用ワイパ装置の固有振動数に対応する信号である。
【００１２】
上記構成の車両用ワイパ制御装置によれば、ワイパ払拭動作中にワイパブレード及びワイパアームを含めて共振によって振動させることができる。
【００１３】
また、本発明の車両用ワイパ制御装置は、前記重畳部は、前記駆動電圧と、当該駆動電圧で駆動したときの前記検出結果から算出される電圧との偏差が予め定めた値以上の場合、または前記共振信号の発生を指示するための操作部が操作された場合に、前記共振信号を前記駆動電圧に重畳する。
【００１４】
上記構成の車両用ワイパ制御装置によれば、雪溜り等の障害物が発生した場合に、自動または手動で共振信号を駆動電圧に重畳することができる。
【００１５】
また、本発明の車両用ワイパ制御プログラムは、コンピュータを、上記車両用ワイパ制御装置の前記制御部及び前記重畳部として機能させる。
【００１６】
上記構成の車両用ワイパ制御プログラムによれば、共振信号を駆動電圧に重畳しない場合に比べて障害物の除去性能を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本実施形態に係る車両用ワイパ制御装置を含む車両用ワイパ装置の構成を示す概略図である。
【図２】ワイパ払拭動作中に雪溜り等の障害物が発生している様子を示す図である。
【図３】（Ａ）はワイパの周波数応答例を示す図であり、（Ｂ）はワイパモータの駆動電圧に印加する信号の周波数応答例を示す図である。
【図４】本実施形態に係る車両用ワイパ装置における制御ブロック図の一例を示す概略図である。
【図５】本実施形態に係る車両用ワイパ制御装置におけるマイクロコンピュータで行われる処理の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本実施形態の一例を詳細に説明する。図１は、本実施形態に係る車両用ワイパ制御装置を含む車両用ワイパ装置の構成を示す概略図である。
【００１９】
車両用ワイパ装置１１は、例えば、乗用自動車等の車両に備えられたウインドシールドガラス１２を払拭するためのものであり、一対のワイパ１４、１６と、ワイパモータ１８と、リンク機構２０と、車両用ワイパ制御装置１０とを備えている。
【００２０】
ワイパ１４、１６は、それぞれワイパアーム２４、２６とワイパブレード２８、３０とにより構成されている。ワイパアーム２４、２６の基端部は、後述するピボット軸４２、４４に各々固定されており、ワイパブレード２８、３０は、ワイパアーム２４、２６の先端部に各々固定されている。
【００２１】
ワイパ１４、１６は、ワイパアーム２４、２６の動作に伴ってワイパブレード２８、３０がウインドシールドガラス１２上を往復動作し、ワイパブレード２８、３０がウインドシールドガラス１２を払拭する。
【００２２】
ワイパモータ１８は、主にウォームギアで構成された減速機構５２を介して、正逆回転可能な出力軸３２を有する。リンク機構２０は、クランクアーム３４と、第１リンクロッド３６と、一対のピボットレバー３８、４０と、一対のピボット軸４２、４４と、第２リンクロッド４６とを備えている。
【００２３】
クランクアーム３４の一端側は、出力軸３２に固定されており、クランクアーム３４の他端側は、第１リンクロッド３６の一端側に動作可能に連結されている。また、第１リンクロッド３６の他端側は、ピボットレバー３８のピボット軸４２を有する端とは異なる端寄りの箇所に動作可能に連結されている。ピボットレバー３８のピボット軸４２を有する端とは異なる端及びピボットレバー４０におけるピボットレバー３８の当該端に対応する端には、第２リンクロッド４６の両端がそれぞれ動作可能に連結されている。
【００２４】
また、ピボット軸４２、４４は、車体に設けられた図示しないピボットホルダによって動作可能に支持されている。ピボットレバー３８、４０におけるピボット軸４２、４４を有する端は、ピボット軸４２、４４を介してワイパアーム２４、２６が各々固定されている。
【００２５】
車両用ワイパ装置１１では、出力軸３２が所定の範囲の回転角θ１で正逆回転されると、この出力軸３２の回転力がリンク機構２０を介してワイパアーム２４、２６に伝達される。このワイパアーム２４、２６の往復動作に伴ってワイパブレード２８、３０がウインドシールドガラス１２上における下反転位置Ｐ２と上反転位置Ｐ１との間で往復動作をする。θ１の値は、ワイパ装置のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施形態では、一例として１４０°とする。
【００２６】
本実施形態に係る車両用ワイパ装置１１では、図１に示されるように、ワイパブレード２８、３０が格納位置Ｐ３に位置された場合には、クランクアーム３４と第１リンクロッド３６とが直線状をなす構成とされている。
【００２７】
格納位置Ｐ３は、下反転位置Ｐ２の下方に設けられている。ワイパブレード２８、３０が下反転位置Ｐ２にある状態から、出力軸３２がθ２回転することにより、ワイパブレード２８、３０は格納位置Ｐ３に動作する。θ２の値は、ワイパ装置のリンク機構の構成等によって様々な値をとり得るが、本実施形態では、一例として１０°とする。
【００２８】
なお、θ２が「０」の場合は、下反転位置Ｐ２と格納位置Ｐ３は一致し、ワイパブレード２８、３０は、下反転位置Ｐ２で停止し、格納される。
【００２９】
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車両用ワイパ制御装置１０が接続されている。すなわち、ワイパモータ１８の駆動により、ウインドシールドガラス１２上の往復のワイパ払拭動作が行われる。本実施形態に係る車両用ワイパ制御装置１０は、例えば、ワイパモータ１８の出力軸３２の回転速度及び回転角度を検知する回転角センサ５４及び電流センサ５５を有している。また、車両用ワイパ制御装置１０は、ワイパモータ１８を作動させるための電流をＰＷＭ制御によって生成してワイパモータ１８に供給する駆動回路５６を有している。
【００３０】
本実施形態に係るワイパモータ１８は、上述のように減速機構５２を有しているので、出力軸３２の回転速度及び回転角度は、ワイパモータ本体の回転軸の回転速度及び回転角度と同一ではない。しかしながら、本実施形態では、ワイパモータ本体と減速機構５２は一体不可分に構成されているので、以下、出力軸３２の回転速度及び回転角度を、ワイパモータ１８の回転軸の回転速度及び回転角度とみなすものとする。
【００３１】
回転角センサ５４は、ワイパモータ１８の減速機構５２内に設けられ、出力軸３２に連動して回転する励磁コイル又はマグネットの磁界（磁力）を電流に変換して検出する。電流センサ５５は、回転しているワイパモータ１８の電流を検知する。
【００３２】
車両用ワイパ制御装置１０は、ワイパ払拭動作を制御するマイクロコンピュータ５８を備えている。マイクロコンピュータ５８は、回転角センサ５４が検出した出力軸３２の回転角度からワイパブレードのウインドシールドガラス１２上での位置を算出可能で当該位置に応じて出力軸３２の回転速度が変化するように駆動回路５６を制御する。車両用ワイパ制御装置１０には、駆動回路５６の制御に用いるデータ及びプログラムを記憶した記憶装置であるメモリ６０が設けられている。メモリ６０は、ワイパブレード２８、３０のウインドシールドガラス１２上の位置に応じて出力軸３２の回転速度を算出するためのデータ及びプログラムを記憶している。
【００３３】
また、マイクロコンピュータ５８には、ワイパスイッチ５０、車両のエンジン等の制御を統括する車両ＥＣＵ（Electronic Control Unit）９０、及びウォッシャスイッチ６２が接続されている。
【００３４】
ワイパスイッチ５０は、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スイッチである。ワイパスイッチ５０は、ワイパブレード２８、３０を、低速で動作させる低速作動（ＬＯ）モード選択位置、高速で動作させる高速作動（ＨＩ）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（ＩＮＴ）モード選択位置、及び格納（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マイクロコンピュータ５８に出力する。さらに、本実施形態では、雪溜り等の障害物除去を自動で行う自動障害物除去モード選択位置、及び障害物除去を手動で行う障害物除去モード作動選択位置を備えてそれぞれの動作指示が可能とされている。
【００３５】
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マイクロコンピュータ５８に入力されると、マイクロコンピュータ５８がワイパスイッチ５０からの出力信号に対応する制御をメモリ６０に記憶されたデータ及びプログラムを用いて行う。
【００３６】
ところで、本実施形態に係る車両用ワイパ装置１１は、雪溜り等の障害物がウインドシールドガラス１２上に存在する場合、ワイパ払拭動作により除去する。しかしながら、図２に示すように、ワイパ払拭動作中に雪溜り等の障害物によってワイパが拘束された場合、ワイパモータ１８が通電された状態で拘束されるので、高負荷がかかり発熱してしまう。
【００３７】
そこで、本実施形態に係る車両用ワイパ装置１１には、障害物の除去が必要な場合に、雪溜り等の障害物の払拭性能を向上させる共振制御を行う。共振制御は、具体的には、ワイパスイッチ５０が自動障害物除去モード選択位置または障害物除去モード作動選択位置にされた場合に行われる。
【００３８】
ワイパ１４、１６の周波数応答は、一例として図３（Ａ）に示すような特性となっており、車両用ワイパ装置１１の固有振動数に関する共振周波数を有している。そこで、共振制御では、図３（Ｂ）に示すような上記共振周波数を有する周波数応答の信号をワイパモータ１８の駆動電圧に重畳する。これにより、ワイパ１４、１６の共振により振動が発生して障害物を除去することができる。例えば、ワイパブレードを振動させる予め定めた共振信号として正弦波の電圧をワイパモータ１８の駆動電圧に重畳することで、ワイパ払拭動作中にワイパ１４、１６に振動を発生させ、振動によって障害物を除去する。
【００３９】
なお、共振周波数は、少なくとも運転席側のワイパアーム２４、２６及びワイパブレード２８、３０を含むシステムの固有振動数（周波数）を適用することができる。当該固有振動数に対応した信号の電圧をワイパモータ１８の駆動電圧に重畳することで、ワイパ１４、１６に振動を発生させて、雪溜り等の障害物の除去性能を向上することができる。
【００４０】
図４は、本実施形態に係る車両用ワイパ装置１１における制御ブロック図の一例を示す概略図である。
【００４１】
本実施形態では、ワイパブレード２８、３０をウインドシールドガラス１２で所望の回転角度で回動させるための指令値がマイクロコンピュータ５８内のＦＢ（Feedback）部６６に入力される。
【００４２】
ＦＢ（Feedback）部６６は、ワイパモータ１８のアーマチャ６６に印加する電圧をいわゆるＰＩ制御によって算出する。ＦＢ部６６は、指令値で算出される電圧と後述する出力値で算出される電圧との偏差の比例関係に基づいてワイパモータ１８に印加する電圧を算出する偏差比例部と、上記の比例関係のみでは残留偏差が生じる場合に、かかる残留偏差を偏差積分によって解消する偏差積分部とを含む。
【００４３】
ワイパモータ１８のアーマチャ６６にはＦＢ部６６によって算出された電圧が印加され、前述の指令値に基づいて回転を始める。ワイパモータ１８の出力軸の回転角度は、回転角センサ５４により、モータ角度が検知される。
【００４４】
また、ワイパモータ１８の回転力及びトルクは車両用ワイパ装置１１に作用し、ワイパブレード２８、３０をウインドシールドガラス１２上の所定の位置から回動させる。また、回転角センサ５４によって検知されたモータ角度情報は、出力値としてＦＢ部６６に入力され、上述のＰＩ制御が行われる。
【００４５】
また、マイクロコンピュータ５８は、ワイパスイッチ５０が自動障害物除去モード選択位置に操作された際、指令値の駆動電圧と出力値から算出される電圧との偏差が予め定めた値以上の場合に、共振発生器６８によって共振信号を発生する。そして、発生した強震信号をワイパモータ１８の駆動電圧に重畳する。これにより、上述したように、ワイパ払拭動作中にワイパ１４、１６に振動を発生させて、雪溜り等の障害物の除去性能を向上させることができる。また、マイクロコンピュータ５８は、ワイパスイッチ５０が障害物除去モード作動選択位置に操作された際も共振発生器６８によって共振信号を発生して、ワイパモータ１８を駆動する駆動電圧に重畳するようになっている。
【００４６】
続いて、本実施形態に係る車両用ワイパ制御装置１０で行われる具体的な処理例について説明する。図５は、本実施形態に係る車両用ワイパ制御装置１０におけるマイクロコンピュータ５８で行われる処理の一例を示すフローチャートである。なお、図５の処理は、例えば、ワイパスイッチ５０によってワイパ作動指示が行われた場合にメモリ６０に記憶されたプログラムを実行することにより開始する。
【００４７】
ステップ１００では、マイクロコンピュータ５８が、ワイパスイッチ５０が障害物除去モード作動選択位置にされたか否か判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０２へ移行し、肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。
【００４８】
ステップ１０２では、マイクロコンピュータ５８が、ワイパスイッチ５０が自動障害物除去モード選択位置にされたか否か判定する。該判定が否定された場合にはステップ１０４へ移行し、肯定された場合にはステップ１０６へ移行する。
【００４９】
ステップ１０４では、マイクロコンピュータ５８が共振信号がオフとなるように共振発生器６８を制御してステップ１００に戻って上述の処理を繰り返す。すなわち、共振信号が重畳されない駆動電圧がワイパモータ１８に印加されてワイパ払拭動作が行われる。
【００５０】
一方、ステップ１０６では、マイクロコンピュータ５８が、指令値との偏差が大きいか否かを判定する。該判定は、例えば、指令値と出力値との偏差が予め定めた値以上であるか否かを判定することにより、雪溜り等の障害物が発生したか否かを判定する。該判定が否定された場合には上述のステップ１０４へ移行し、肯定された場合にはステップ１０８へ移行する。なお、本実施形態では、指令値との偏差により雪溜り等の障害物を検知するが、他の方法によって雪溜り等の障害物を検知してもよい。
【００５１】
ステップ１０８では、マイクロコンピュータ５８が、共振信号を発生して、ワイパモータ１８の駆動電圧に重畳するように共振発生器６８を制御し、ステップ１００に戻って上述の処理を繰り返す。これにより、共振信号がワイパモータ１８の駆動電圧に重畳されることにより、ワイパ払拭動作を行いながらワイパ１４、１６を共振によって振動させることができる。そして、ワイパ１４、１６が共振によって振動することで、雪溜り等の障害物の除去性能をワイパ１４、１６の振動がない状態でワイパ払拭動作を行う場合に比べて向上することができる。
【００５２】
以上説明したように、本実施形態ではマイクロコンピュータ５８が上述の処理を実行することで、障害物の除去が必要な場合に、ワイパモータ１８に共振信号を重畳して振動させるので、振動を発生させない場合よりも障害物の除去性能を向上することができる。
【００５３】
なお、上記の実施形態では、ワイパモータ１８を正逆転する構成の車両用ワイパ装置１１を一例として説明したが、これに限るものではなく、ワイパモータ１８を一方向に回転することで、ワイパ払拭動作を行う形態を適用してもよい。
【００５４】
また、上記の実施形態では、図５の処理をプログラムを実行することにより行われるソフトウエア処理として説明したが、これに限るものではなく、ハードウエアで行う処理としてもよいし、双方を組み合わせた処理としてもよい。
【００５５】
以上、一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００５６】
１０・・・車両用ワイパ制御装置、１１・・・車両用ワイパ装置、１２・・・ウインドシールドガラス、１４、１６・・・ワイパ、１８・・・ワイパモータ、２４、２６・・・ワイパアーム、２８、３０・・・ワイパブレード、５６・・・駆動回路、５８・・・マイクロコンピュータ、６６・・・ＦＢ部、６８・・・共振発生器
【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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