(57)【要約】【課題】ビビリ音を防止できるワイパー装置を提供すること。【解決手段】ワイパー駆動用のモータ２１をＰＷＭ駆動制御する。キャリア周波数ｆに応じた振動がモータ２１に生じる。モータ２１の振動は、クランク部材２３及びワイパーリンク部材２４を介して、ワイパーゴム１５に伝達される。ワイパーゴム１５がガラス面上を移動する際に、ワイパーゴム１５を振動させて、該ワイパーゴム１５とガラス面とで生じるスティックスリップ現象を抑制して、ビビリ音を防止する。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被払拭面を有する払拭対象部材と、
ワイパーゴムを有するワイパーブレードと、
前記ワイパーゴムが前記被払拭面に押圧されながら当該被払拭面上を移動するように、前記ワイパーブレードを動作させるワイパー駆動部と、
を備え、
前記ワイパーゴムが前記被払拭面上を移動する際に、前記払拭対象部材と前記ワイパーゴムのうち少なくとも一方に振動が付与される、ワイパー装置。
【請求項２】
請求項１記載のワイパー装置であって、
前記払拭対象部材と前記ワイパーゴムのうち少なくとも一方に付与される振動の周波数を、前記ワイパーゴムが移動する際に生じるビビリ周波数よりも高くする、ワイパー装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載のワイパー装置であって、
前記ワイパー駆動部は、
モータと、
前記モータに複数のパルス波により構成される電圧を印加して該モータをパルス駆動するための駆動制御回路部と、
前記モータの動力を前記ワイパーブレードに伝達する伝達機構部と、
を備えるワイパー装置。
【請求項４】
請求項１〜請求項３のいずれかに記載のワイパー装置であって、
前記駆動制御回路部が前記モータをパルス駆動する際のキャリア周波数を、前記ワイパーゴムが移動する際に生じるビビリ周波数よりも高くする、ワイパー装置。
【請求項５】
ワイパーゴムを払拭対象部材の被払拭面に押圧させながら当該被払拭面上を移動させるワイパーの駆動方法であって、
前記ワイパーゴムが前記被払拭面上を移動する際に、前記払拭対象部材と前記ワイパーゴムのうち少なくとも一方に振動を付与する、ワイパーの駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、自動車のフロントガラスやリアガラス等に装備されるワイパー装置及びワイパーの駆動方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種のワイパー装置では、直流モータに直流電圧を印加してワイパーを駆動するのが一般的であった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記ワイパー装置では、ワイパーブレードがガラス面上を移動する際、ワイパーゴムとガラス表面との摩擦係数やワイパーゴムの弾性的性質等の条件によっては、不快なビビリ音が発生することがあった。
【０００４】
そこで、この発明の課題は、ビビリ音を防止できるワイパー装置及びワイパーの駆動方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決すべく、請求項１記載のワイパー装置は、被払拭面を有する払拭対象部材と、ワイパーゴムを有するワイパーブレードと、前記ワイパーゴムが前記被払拭面に押圧されながら当該被払拭面上を移動するように、前記ワイパーブレードを動作させるワイパー駆動部と、を備え、前記ワイパーゴムが前記被払拭面上を移動する際に、前記払拭対象部材と前記ワイパーゴムのうち少なくとも一方に振動が付与されるものである。
【０００６】
なお、請求項２記載のように、前記払拭対象部材と前記ワイパーゴムのうち少なくとも一方に付与される振動の周波数を、前記ワイパーゴムが移動する際に生じるビビリ周波数よりも高くしてもよい。
【０００７】
また、請求項３記載のように、前記ワイパー駆動部は、モータと、前記モータに複数のパルス波により構成される電圧を印加して該モータをパルス駆動するための駆動制御回路部と、前記モータの動力を前記ワイパーブレードに伝達する伝達機構部とを備えた構成であってもよい。
【０００８】
また、請求項４記載のように、前記駆動制御回路部が前記モータをパルス駆動する際のキャリア周波数を、前記ワイパーゴムが移動する際に生じるビビリ周波数よりも高くするようにしてもよい。
【０００９】
請求項５記載のワイパー駆動方法は、ワイパーゴムを払拭対象部材の被払拭面に押圧させながら当該被払拭面上を移動させるワイパーの駆動方法であって、前記ワイパーゴムが前記被払拭面上を移動する際に、前記払拭対象部材と前記ワイパーゴムのうち少なくとも一方に振動を付与するものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態に係るワイパー装置について説明する。
【００１１】
なお、本実施の形態では、ワイパー装置を自動車のフロントガラスに適用した例について説明するが、その他、自動車のリアガラスや電車のフロントガラスにも適用できる。
【００１２】
このワイパー装置は、図１に示すように、払拭対象部材としてのフロントガラス１０と、ワイパーゴム１５を有するワイパーブレード１６と、該ワイパーブレード１６を動作させるためのワイパー駆動部２０とを備えている。
【００１３】
フロントガラス１０は、自動車の運転席前方に設けられている。このフロントガラス１０の外面（図１では表側の面）が被払拭面１１である。
【００１４】
ワイパーブレード１６は、長尺棒形状を有しており、その一側部に長尺形状のワイパーゴム１５が取付けられている。また、ワイパーブレード１６の基端部は、フロントガラス１０の下方の車体部分に回動自在に支持されており、その支持軸部を中心にしてワイパーブレード１６がフロントガラス１０の被払拭面１１上を円弧状に往復移動自在とされている。ワイパーゴム１５は、ゴム等の弾性材料により形成されている。そして、前記ワイパーブレード１６によりワイパーゴム１５の長手方向全体が被払拭面１１に押圧される構成となっている。本実施の形態では、フロントガラス１０の右半部及び左半部を別個に払拭すべく、２つのワイパーブレード１６が設けられている。
【００１５】
ワイパー駆動部２０は、ワイパーゴム１５が被払拭面１１上に押圧されながら当該被払拭面１１上を移動するように、ワイパーブレード１６を動作させる機能を有しており、モータ２１と、このモータ２１の動力をワイパーブレード１６に伝達するための伝達機構部２２と、モータ２１をパルス駆動するための駆動制御部２８とを備えている。
【００１６】
モータ２１としては、本実施の形態では例えば誘導電動機等の交流モータが用いられている。そして、駆動制御部２８を介して交流波の電力供給を受けることにより回転駆動される。
【００１７】
伝達機構部２２は、前記モータ２１の回転運動を所定の往復運動に変換してワイパーブレード１６に伝達する。具体的には、伝達機構部２２は、モータ２１の回転運動を直線的な往復運動に変換するクランク部材２３と、一端部がクランク部材２３に連結されると共に、長手方向中間部及び他端部がそれぞれ各ワイパーブレード１６の基端部に連結されたワイパーリンク部材２４とを備えている。
【００１８】
そして、モータ２１の回転運動がクランク部材２３によって往復運動に変換され、この往復運動がワイパーリンク部材２４を介して各ワイパーブレード１６の基端部に伝達される。各ワイパーブレード１６の基端部が往復運動することで、各ワイパーブレード１６はその支軸部を中心にして、被払拭面１１上を円弧状に往復運動する構成となっている。
【００１９】
駆動制御部２８は、モータ２１への電流の通流開始点又は通流終了点を変えて該モータ２１のオンオフ制御や回転速度の制御を行うパルス制御によって、該モータ２１の駆動制御を行う。
【００２０】
本実施の形態では、駆動制御部２８は、交流のモータ２１をＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ　Ｗｉｄｔｈ　Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ：パルス幅変調）駆動するものであり、制御部２８ａとインバータ回路部２８ｂとを備えている。また、この駆動制御部２８には、運転席のステアリングホイール周りに設けられたワイパースイッチ部３０が接続されている。
【００２１】
ワイパースイッチ部３０は、運転者等により、ワイパーのオンオフ又は所望のワイパー速度を入力可能に構成されている。そして、運転者等が該ワイパースイッチを通じてワイパーのオンオフ又は所望のワイパー速度を入力すると、その入力に応じた操作信号がワイパースイッチ部３０から駆動制御部２８に入力される。
【００２２】
制御部２８ａは、ワイパースイッチ部３０からの操作信号の入力を受けて、オンオフや出力周波数等を制御する信号をインバータ回路部２８ｂに与える。
【００２３】
インバータ回路部２８ｂは、半導体リレー等を備えており、直流電源３１（自動車のバッテリ等）の出力を適宜オンオフ及び極性反転させて、図２に示すように、複数のパルスＰにより構成される交流出力をモータ２１に与える。すなわち、各パルスＰは、予め設定された所定の間隔Δｔ毎に出力されるものであり、各パルスＰのパルス幅は、制御部２８ａより与えられる周波数に対応する交流波Ｗに応じた幅を有している。換言すれば、複数のパルスＰの出力平均電圧が前述の周波数の交流電圧となるように、直流電源３１の出力のオンオフ期間及び極性反転タイミング等が制御される（正弦波近似ＰＷＭ制御）。そして、各パルスＰの集合により構成される、前記周波数に対応する交流波がモータ２１に与えられ、モータ２１は、当該周波数に対応する回転数で回転する。
【００２４】
ここで、パルスＰの間隔Δｔに応じたキャリア周波数ｆ（ｆ＝１／Δｔ、この周波数ｆはスイッチング周波数、ＰＷＭ周波数とも呼ばれる）は、ビビリ周波数（ワイパーゴム１５の振動周期に対応する周波数）よりも大きくしておくのが好ましい。
【００２５】
ちなみに、ビビリ周波数については、ワイパーゴム１５の弾性的な性質や柔らかさ、フロントガラス１０の表面摩擦特性等に応じておおよその値が定る。このため、ワイパーゴム１５やフロントガラス１０の種類等の条件に応じて、圧電素子等を用いた振動センサによって、該ビビリ周波数を実験的に求めておくとよい。
【００２６】
なお、ワイパー装置動作中に、ビビリ周波数を検出し、検出されたビビリ周波数よりも大きくなるようにキャリア周波数ｆを変更するようにしてもよい。
【００２７】
このワイパー装置では、ワイパースイッチ部３０を通じてワイパー動作のオン指令を与えると、直流電源３１から駆動制御部２８を介して、所定のワイパー速度に応じた周波数の交流電圧がモータ２１に印加される。これにより、モータ２１が前記周波数に応じた回転速度で回転し、ワイパーブレード１６が被払拭面１１上を往復移動する。
【００２８】
そして、ワイパースイッチ部３０を通じてワイパー速度の変更指令を与えると、インバータ回路部２８ｂからの出力周波数が変更され、これによってモータ２１の回転数が変ってワイパー速度が変更される。
【００２９】
このワイパー装置では、ワイパー装置の動作中、モータ２１に印加される交流電圧は、所定の間隔Δｔ毎に出力される複数のパルスＰにより構成されるものであるため、当該間隔Δｔに対応するキャリア周波数ｆの振動がモータ２１に生じる。そして、モータ２１に生じた振動は、伝達機構部２２を通じてワイパーゴム１５に伝達され、これによりワイパーゴム１５も振動する。
【００３０】
従って、ワイパーゴム１５が被払拭面１１上を移動する際に、ワイパーゴム１５が振動することになる。ここで、ワイパーゴム１５と被払拭面１１間で生じるビビリ音は、それらの間に生じるスティックスリップ現象に起因する。このスティックスリップ現象は、ワイパーゴム１５が被払拭面１１に密着した後、弾性伸び変形し、その後、被払拭面１１から剥離するというサイクルを繰返すことで生じる。そして、本ワイパー装置では、ワイパーゴム１５に振動（特にワイパーゴム１５の延在方向の振動）を付与しているため、ワイパーゴム１５と被払拭面１１との密着を抑制し或は剥離し易くしている。換言すれば、ワイパーゴム１５と被払拭面１１との間で最大静止摩擦係数を超える状態を恒常的に作っている。このため、ワイパーゴム１５の移動時に生じるスティックスリップ現象を抑制して、ビビリ音を防止できる。
【００３１】
特に、キャリア周波数ｆをビビリ周波数よりも高くしておくと、上記スティックスリップ現象が生じるサイクルの初期段階で、ワイパーゴム１５と被払拭面１１との密着を抑制し或は剥離し易くすることができ、より効果的にワイパーゴム１５の移動時に生じるスティックスリップ現象を抑制して、ビビリ音を防止できる。
【００３２】
さらに、このワイパー装置では、モータ２１をＰＷＭ駆動しているため、ワイパー速度の無段階速度調整が可能となる。
【００３３】
なお、本実施の形態では、モータ２１をＰＷＭ駆動することによって該モータ２１に生じる振動を、ワイパーゴム１５に伝達する構成を採用しているが、例えば、周知の電気振動子等を用いてワイパーゴム１５に振動を付与してもよい。この場合、フロントガラス１０に振動を付与してもよい。
【００３４】
また、本実施の形態では交流のモータ２１をＰＷＭインバータ制御しているが、必ずしもその必要はない。モータ２１として直流モータを用い、該直流モータに所定周期でパルス波を出力して該モータ２１をＰＷＭ駆動してもよい。
【００３５】
【発明の効果】
以上のように、この発明の請求項１記載のワイパー装置によると、前記ワイパーゴムが前記被払拭面上を移動する際に、前記払拭対象部材と前記ワイパーゴムのうち少なくとも一方に振動が付与されるため、ワイパーゴムの移動時に生じるスティックスリップ現象を抑制して、ビビリ音を防止できる。
【００３６】
また、請求項２記載の発明によれば、払拭対象部材とワイパーゴムのうち少なくとも一方にビビリ周波数よりも高い周波数の振動が付与されるため、より効果的にスティックスリップ現象を抑制して、ビビリ音を防止できる。
【００３７】
さらに、請求項３記載の発明によれば、モータをパルス駆動することによって、モータに該パルスに応じた振動が生じ、この振動がワイパーブレードに伝達されることとなり、ワイパーゴムの移動時に生じるスティックスリップ現象を抑制して、ビビリ音を防止できる。
【００３８】
また、請求項４記載の発明によれば、ワイパーゴムに対してキャリア周波数に応じた振動が加わるところ、該振動の周波数は、ビビリ周波数よりも高いので、より効果的にスティックスリップ現象を抑制して、ビビリ音を防止できる。
【００３９】
さらに、請求項５記載の発明によれば、前記払拭対象部材と前記ワイパーゴムのうち少なくとも一方に振動が付与されるため、ワイパーゴムの移動時に生じるスティックスリップ現象を抑制して、ビビリ音を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
この発明の実施の形態に係るワイパー装置を示す概略図である。
【図２】
モータへの印加電圧を示す説明図である。
【符号の説明】
１０　フロントガラス
１１　被払拭面
１５　ワイパーゴム
１６　ワイパーブレード
２０　ワイパー駆動部
２１　モータ
２１　ワイパーゴム
２２　伝達機構部
２８　駆動制御部
２８ａ　制御部
２８ｂ　インバータ回路部
ｆ　キャリア周波数
Ｐ　パルス
【図１】
2004034920.tif 000003
【図２】
2004034920.tif 000004