(57)【要約】  ワイパ装置始動時にワイパアームをまず復路方向に移動させる（Ｓ１）。原点位置信号が出力される前にモータがロックした場合は（Ｓ２）、往路方向にワイパアームを一旦移動させた後、復路方向に再度ワイパアームを移動させる往復動作を実施する（Ｓ５〜Ｓ８,Ｓ１）。往復動作を複数回繰り返しても（Ｓ５）、依然として絶対位置信号が出力されず原点位置を認識できない場合は（Ｓ２,Ｓ５）、それ以上は無理をせずにモータを停止させる（Ｓ５→END）。一方、復路方向に移動させたとき（Ｓ１）、モータがロックせず原点位置を認識できた場合は（Ｓ２,Ｓ３）、原点位置とモータ回転パルスに基づいてワイパアーム位置を算出してワイパ払拭制御を行う（Ｓ４）。
2007052503.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータを正逆転させることによりワイパアームを往復払拭動作させ、前記ワイパアームが所定の位置に存在するときに出力される絶対位置信号と、前記モータの回転に伴って出力される相対位置信号に基づいて前記ワイパアームの動作を制御するワイパ制御方法であって、
前記ワイパアームの始動時に前記ワイパアームを予め定めた第１方向に移動させ、
前記絶対位置信号が出力される前に前記モータがロックした場合は、前記第１方向と逆方向の第２方向に前記ワイパアームを一旦移動させた後、前記第１方向に再度前記ワイパアームを移動させる往復動作を実施することを特徴とするワイパ制御方法。
【請求項２】
請求項１記載のワイパ制御方法において、前記往復動作を実施した後においても前記絶対位置信号が出力されない場合は、前記往復動作を再度実施することを特徴とするワイパ制御方法。
【請求項３】
請求項１記載のワイパ制御方法において、前記往復動作を実施した後においても前記絶対位置信号が出力されない場合は前記往復動作を所定回数実施し、前記往復動作を前記所定回数実施しても前記絶対位置信号が出力されない場合は、前記モータを停止させることを特徴とするワイパ制御方法。
【請求項４】
請求項１記載のワイパ制御方法において、
前記ワイパ装置は、前記ワイパアームの動作方向が反転する上反転位置及び下反転位置と、前記上反転位置及び前記下反転位置を超える位置に設けられ前記ワイパアームの動作が機械的に規制される上限位置及び下限位置と、前記下限位置と前記下反転位置との間に配置され前記絶対位置信号が出力される原点位置とを有し、
前記第１方向は、前記ワイパアームが前記下限位置に向かう方向であることを特徴とするワイパ制御方法。
【請求項５】
正逆転可能なモータと、
前記モータによって駆動されるワイパアームと、
前記ワイパアームが所定の位置に存在するときに絶対位置信号を出力する第１センサ手段と、
前記モータの回転に伴って相対位置信号を出力する第２センサ手段と、
前記相対位置信号を検出する相対位置信号検出手段と、
前記相対位置信号に基づいて、前記モータのロック発生の有無を判断するロック検出手段と、
前記モータの回転方向を設定するモータ回転方向判断手段と、
前記モータ回転方向判断手段の指示に基づいて、前記モータを所定方向に回転させるモータ駆動手段とを備え、
前記モータ回転方向判断手段は、前記ワイパアームの始動時に前記モータを予め定めた第１方向に回転させ、前記絶対位置信号が出力される前に前記モータがロックした場合は、前記モータを前記第１方向と逆方向の第２方向に所定回転数又は所定時間だけ逆回転させた後に前記第１方向に再度前記モータを回転させる往復動作を実施することを特徴とするワイパ制御システム。
【請求項６】
請求項５記載のワイパ制御システムにおいて、前記モータ回転方向判断手段は、前記往復動作を実施した後においても前記絶対位置信号が出力されない場合は、前記往復動作を再度実施することを特徴とするワイパ制御システム。
【請求項７】
請求項５記載のワイパ制御システムにおいて、前記モータ回転方向判断手段は、前記往復動作を実施した後においても前記絶対位置信号が出力されない場合は前記往復動作を所定回数実施し、前記往復動作を前記所定回数実施しても前記絶対位置信号が出力されない場合は、前記モータを停止させることを特徴とするワイパ制御システム。
【請求項８】
請求項７記載のワイパ制御システムにおいて、前記システムは、前記往復動作の実施回数を計数するカウンタを有することを特徴とするワイパ制御システム。
【請求項９】
請求項５記載のワイパ制御システムにおいて、前記システムは、前記往復動作における前記逆回転時間を制御するタイマを有することを特徴とするワイパ制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等の車両用ワイパ装置の制御技術に関し、特に、正逆転駆動されるモータを駆動源とするワイパ装置の制御方法及び制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、自動車などの車両用ワイパ装置では、一定方向に回転するモータの回転出力をリンク装置によって往復動作に変換し、フロントガラス等の払拭面上にてワイパアーム（以下、適宜アームと略記する）を往復動させるシステムが一般的であった。これに対し、近年、取り付けスペースの狭小化に伴い、リンク装置の作動面積を半分以下に抑えるべく、モータの正逆転によってワイパアームを駆動させるシステムが実用化され、多くの自動車で採用されている。【０００３】
モータを正逆転させるワイパシステムでは、アームの上下の動作範囲（作動限界）は機械的な突き当てによって制限される。その一方、アームの反転動作は、アームが上下反転位置に来たとき、モータの回転方向を切り替えることによって行われる。このため、モータの駆動制御に際しては、ワイパアームが上下反転位置に到達したことを検知する必要があり、ワイパアームの位置や速度の検出が必要となる。例えば、特許文献１,２のようなワイパシステムでは、ワイパアーム位置や速度の検出は、モータの回転に連動して発生するモータ回転パルスを用いて行われている。【０００４】
図７は、モータを正逆転させるワイパシステムにて使用されるモータユニット５０の基本構成を示す説明図である。図７(a)(b)に示すように、当該ワイパシステムでは、モータ５１の回転軸５２に、周方向に多数の磁極（例えば６極）が形成された多極着磁マグネット５３が取り付けられている。多極着磁マグネット５３には、それに対向してホールＩＣ等の磁気センサ５４が配置されている。多極着磁マグネット５３は、モータが作動すると回転軸５２と共に回転し、それに伴って磁気センサ５４に対向する磁極も変化する。磁気センサ５４からは、磁極が変化する毎に図７(b)に示すようなセンサ信号が出力され、この出力信号が制御装置に入力されてモータ回転パルスとして使用される。【０００５】
回転軸５２の回転角度とワイパアームの動作角度との間には、減速比やリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、回転軸５２の回転角度からアームの動作量を算出できる。そこで、ワイパアームの位置検出は、基本的にはこのモータ回転パルスの加減算によって行われるが、モータ回転パルスのみではパルスズレによる位置の誤認が生じる。このため、当該ワイパシステムではさらに、絶対位置検出用の磁気センサ５５を付加し、その出力信号を基準としてパルスカウントを補正する。例えば、格納位置の近傍に位置検出センサを配置し、その出力信号を得たところでパルスカウントを所定値にリセットし、絶対値からのパルスカウント数によってワイパアームの位置を認識する。【０００６】
図７(a)に示すように、このワイパシステムでは、回転軸５２に噛合したウォームホイール５６にリングマグネット５７が取り付けられている。リングマグネット５７は周方向に２極に着磁されており、ウォームホイール５６と共に回転する。図７(c)に示すように、磁気センサ５５からは、対向するリングマグネット５７の磁極がＮ極からＳ極に変化する際にセンサ信号が出力される。そこで、図７(d)に示すように、センサ信号出力位置を原点とし、そこからモータ回転パルスをカウントすることにより、原点からのワイパアーム動作を検出することが可能となる。そして、反転位置に対応するパルスカウント数を予め算出・設定しておき、パルスカウントが所定数に達したとき、モータを反転させることにより、ワイパアームが上下反転位置間にて往復動する。【０００７】
一方、このようなワイパシステムでは、通常動作の場合、ワイパスイッチONに伴う最初の払拭動作の際に、原点位置を確認する。図８は、始動時の原点確認動作を示す説明図である。ワイパアームは、スイッチOFFの状態では格納位置にあり、その際には、リングマグネット５７は図８(a)に示すような状態となっている。すなわち、磁気センサ５５にはリングマグネット５７のＮ極が対向しており、センサ信号はHigh状態となっている。この状態でワイパスイッチがONされると、モータ５１はまず復路方向（上反転位置から下反転位置に向かう方向）に作動する。すると、リングマグネット５７は、図８(a)→(b)のように図中左回りに回転し、やがて、磁気センサ５５に原点位置（Ｎ／Ｓ極の境界）が差し掛かる。これにより、センサ信号はHigh→Lowとなり、ワイパ始動時に原点位置が認識される。【０００８】
但し、ワイパ始動時にワイパアームが原点位置よりも下に停止した場合には、磁気センサ５５はＳ極領域にあり、復路方向に作動させてもＮ／Ｓ境界が磁気センサ５５に対向せず、前述の動作では原点位置が確認できない。なお、アームが払拭領域の上反転位置寄りにある場合も同様に磁気センサ５５がＳ極領域に位置するが、この場合は、前述の始動時復路動作により、原点位置を通るため、原点位置は確認できる。【０００９】
そこで、アームが原点位置よりも下にある場合は、モータ５１を復路方向に作動させた後、下限位置にてモータがロックした位置を基準としてモータの制御を行う。これらの始動時の制御形態をまとめたものが図９のフローチャートである。図９に示すように、ワイパスイッチがONされると、前述のように、まず復路方向にモータを作動させる（ステップＳ５１）。その後、ステップＳ５２に進み、モータ５１がロック状態になっているかどうかが判断される。ワイパアームが原点位置よりも下（原点位置と下限位置との間）に停止した場合には、復路方向への動作によりワイパアームは下限位置に達し、機械的な突き当てに当接する。これにより、モータ５１はロック状態となり、ステップＳ５２にてこれが検出される。【００１０】
下限位置は予め設定された絶対位置であり、ワイパアームがこの位置にあることが認識できれば、これを基準としてパルスカウントすることにより、ワイパアームの現在位置を知ることができる。従って、ステップＳ５２にて、モータ５１がロック状態となっている場合には、ステップＳ５４に進み、パルスカウントによるワイパ払拭制御を実行する。但し、この場合も、正規の原点位置を基準としたパルスカウントではないため、ワイパアーム動作過程においてカウント値の補正が必要となる。図１０は、モータロック後のパルスカウント補正制御を示す説明図である。【００１１】
図１０(a)に示すように、復路方向への動作により下限位置にてモータ５１がロック状態となると、そこを原点としてカウンタが一旦リセットされる。その後、図１０(b)に示すように、モータ５１を往路方向（下反転位置から上反転位置に向かう方向）へ駆動し、パルスカウント制御を開始する。アームの動作に伴い、やがて、リングマグネット５７のもう一つのＮ／Ｓ境界が磁気センサ５５に差し掛かる。このＮ／Ｓ境界もまたワイパアームが所定の位置に来たときに磁気センサ５５に対向する。このため、当該システムでは、この位置をチェック位置として用いており、図１０(c)に示すように、このチェック位置が磁気センサ５５に対向し、その旨の信号が得られたとき、パルスカウント値を予め設定された値に修正する。これにより、モータロックによってアーム位置を認識した場合においても、チェック位置による補正によって通常のパルスカウント制御に復帰することが可能となる。【００１２】
一方、ステップＳ５２にてモータ５１がロック状態になっていない場合には、ステップＳ５３に進み、原点位置が通過（Ｎ極→Ｓ極）したか否かを検出する。原点位置が通過していない場合にはステップＳ５１に戻り復路動作を継続し、ステップＳ５２,Ｓ５３の処理を繰り返す。ワイパアームが原点位置よりも上に停止している場合には、やがて磁気センサ５５に原点位置が差し掛かり、ステップＳ５３にて原点位置通過が検出される。その場合は、ワイパアームが原点位置に来たと判断し、復路動作を停止してステップＳ５４に進む。ステップＳ５４では、原点位置を基準としたパルスカウントによるワイパ払拭制御が実行され、ワイパアームが上下反転位置間にて往復払拭動作を行う。
【特許文献１】特開平11−301409号公報
【特許文献２】特開2004-274804号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、このようなワイパシステムでは、図１１(a)のように、フロントガラス６１上に積雪等の障害物６２が存在しワイパアーム６３が払拭途中で停止すると、次のような問題が生じる。ここで、図１１(a)の状態でワイパスイッチ（あるいはイグニッションスイッチ）がOFFされると、それまでのアーム位置情報（パルスカウント値）がリセットされる。このため、ワイパ再始動時には、ワイパアーム６３の原点位置等（原点位置及びアームが原点位置より下に停止した場合に下限位置当接を利用して検知されるアーム現在位置）を認識すべく、前述の図９の処理が実行される。【００１４】
この場合、障害物６２等がなくワイパアーム６３が復路方向に自由に動ける状態であれば、始動時における図９の制御によってアームの原点位置等が認識され、問題なく通常のパルスカウント制御に復帰できる。ところが、図１１(b)に示すように、障害物６２によってワイパアーム６３の戻りが妨げられると、図９の処理では、その時点でモータロックと判断され、ステップＳ５２からステップＳ５４に進んでしまう。特に、アームがチェック位置より上側のＳ極領域で停止すると、ロック以外にアーム位置検出の機会がなく、障害物によるロックをステップＳ５２のロックと判断してしまう。つまり、障害物６２によるワイパアーム６３の停止を下限位置での停止と誤認識し、そこからパルスカウント制御を開始してしまう可能性が生じる。【００１５】
ところが、障害物６２によるモータロックに基づいてパルスカウント制御を開始すると、パルスカウント値と実際のアーム位置とが一致しない状態でワイパ動作制御が実施されることになる。このため、ワイパアーム６３が上反転位置に到達しても、制御認識上ではワイパアーム６３は未だ往路の途中にあり、その時点ではワイパアーム６３は停止しない。従って、その後もワイパアーム６３は往路方向の動作を続け、図１１(c)に示すように、ワイパブレード６４がオーバーランし、フロントガラス６１の端部６１ａ（Ａピラー）に衝突してしまうおそれがある。このようにワイパブレード６４がオーバーランすると、ワイパブレード６４が破損したり、フロントガラス６１やＡピラーが傷ついたりする可能性があり、このようにパルスカウント値がズレたままワイパを作動させるとアーム動作を的確に制御できないおそれがある。【００１６】
本発明の目的は、積雪等によってワイパアームの動作が阻害されるような事態が生じても、その後の再始動動作においてワイパ装置が誤作動するのを防止することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明のワイパ制御方法は、モータを正逆転させることによりワイパアームを往復払拭動作させ、前記ワイパアームが所定の位置に存在するときに出力される絶対位置信号と、前記モータの回転に伴って出力される相対位置信号に基づいて前記ワイパアームの動作を制御するワイパ制御方法であって、前記ワイパアームの始動時に前記ワイパアームを予め定めた第１方向に移動させ、前記絶対位置信号が出力される前に前記モータがロックした場合は、前記第１方向と逆方向の第２方向に前記ワイパアームを一旦移動させた後、前記第１方向に再度前記ワイパアームを移動させる往復動作を実施することを特徴とする。【００１８】
本発明のワイパ制御方法にあっては、ワイパアームをまず第１方向に作動させ、絶対位置信号が出力される前にモータがロックした場合は、ワイパアームを第２方向→第１方向に作動させる往復動作を行わせる。このため、例えば、ワイパアームの下反転位置より下側に、絶対位置信号が出力される原点位置と、ワイパアームの動作が機械的に規制される下限位置を設けた場合、アームが原点位置より下側に停止しているときワイパ装置を始動すると、絶対位置信号が出力される前に下限位置に到達しモータがロックし、往復動作が実施されるような設定が可能である。この場合、往復動作の間にアームが原点位置を通過するように設定すれば、アームが原点位置より下にいても、始動時に原点位置を確実に認識できる。また、ワイパアームの上反転位置と下反転位置との間に積雪等の障害物がありワイパアームの動作が妨げられている場合も、始動の際、絶対位置信号出力前に障害物によってアーム動作が阻害されモータがロックすると往復動作が実施される。この場合、往復動作を複数回繰り返しても依然として絶対位置信号が出力されず原点位置を認識できない場合は、それ以上は無理をせずにモータを停止させるようにすれば、誤認識によるアームの誤動作を防止できる。【００１９】
前記ワイパ制御方法において、前記往復動作を実施した後においても前記絶対位置信号が出力されない場合は、前記往復動作を再度実施しても良い。また、前記往復動作を実施した後においても前記絶対位置信号が出力されない場合は前記往復動作を所定回数実施し、前記往復動作を前記所定回数実施しても前記絶対位置信号が出力されない場合は、前記モータを停止させても良い。【００２０】
前記ワイパ制御方法において、前記ワイパ装置に、前記ワイパアームの動作方向が反転する上反転位置及び下反転位置と、前記上反転位置及び前記下反転位置を超える位置に設けられ前記ワイパアームの動作が機械的に規制される上限位置及び下限位置と、前記下限位置と前記下反転位置との間に配置され前記絶対位置信号が出力される原点位置とを設け、前記第１方向として、前記ワイパアームが前記下限位置に向かう方向を設定しても良い。【００２１】
一方、本発明のワイパ制御システムにあっては、正逆転可能なモータと、前記モータによって駆動されるワイパアームと、前記ワイパアームが所定の位置に存在するときに絶対位置信号を出力する第１センサ手段と、前記モータの回転に伴って相対位置信号を出力する第２センサ手段と、前記相対位置信号を検出する相対位置信号検出手段と、前記相対位置信号に基づいて、前記モータのロック発生の有無を判断するロック検出手段と、前記モータの回転方向を設定するモータ回転方向判断手段と、前記モータ回転方向判断手段の指示に基づいて、前記モータを所定方向に回転させるモータ駆動手段とを備え、前記モータ回転方向判断手段は、前記ワイパアームの始動時に前記モータを予め定めた第１方向に回転させ、前記絶対位置信号が出力される前に前記モータがロックした場合は、前記モータを前記第１方向と逆方向の第２方向に所定回転数又は所定時間だけ逆回転させた後に前記第１方向に再度前記モータを回転させる往復動作を実施することを特徴とする。【００２２】
本発明のワイパ制御システムにあっては、モータ回転方向判断手段は、ワイパアームをまず第１方向に作動させ、絶対位置信号が出力される前にモータがロックした場合は、ワイパアームを第２方向→第１方向に作動させる往復動作を行わせる。このため、例えば、ワイパアームの下反転位置より下側に、絶対位置信号が出力される原点位置と、ワイパアームの動作が機械的に規制される下限位置を設けた場合、アームが原点位置より下側に停止しているときワイパ装置を始動すると、絶対位置信号が出力される前に下限位置に到達しモータがロックし、往復動作が実施されるような設定が可能である。この場合、往復動作の間にアームが原点位置を通過するように設定すれば、アームが原点位置より下にいても、始動時に原点位置を確実に認識できる。また、ワイパアームの上反転位置と下反転位置との間に積雪等の障害物がありワイパアームの動作が妨げられている場合も、始動の際、絶対位置信号出力前に障害物によってアーム動作が阻害されモータがロックすると往復動作が実施される。この場合、往復動作を複数回繰り返しても依然として絶対位置信号が出力されず原点位置を認識できない場合は、それ以上は無理をせずにモータを停止させるようにすれば、誤認識によるアームの誤動作を防止できる。【００２３】
前記ワイパ制御システムにおいて、前記モータ回転方向判断手段により、前記往復動作を実施した後においても前記絶対位置信号が出力されない場合は、前記往復動作を再度実施するようにしても良い。また、前記モータ回転方向判断手段により、前記往復動作を実施した後においても前記絶対位置信号が出力されない場合は前記往復動作を所定回数実施し、前記往復動作を前記所定回数実施しても前記絶対位置信号が出力されない場合は、前記モータを停止させるようにしても良い。さらに、前記ワイパ制御システムに、前記往復動作の実施回数を計数するカウンタや、前記往復動作における前記逆回転時間を制御するタイマを設けても良い。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のワイパ制御方法によれば、モータを正逆転させることによりワイパアームを往復払拭動作させ、ワイパアームが所定の位置に存在するときに出力される絶対位置信号と、モータの回転に伴って出力される相対位置信号に基づいて前記ワイパアームの動作が制御されるワイパ装置にて、ワイパアームの始動時にワイパアームを予め定めた第１方向に移動させ、絶対位置信号が出力される前にモータがロックした場合は、第１方向と逆方向の第２方向にワイパアームを一旦移動させた後、第１方向に再度ワイパアームを移動させる往復動作を実施するので、例えば、ワイパアームの下反転位置より下側に、絶対位置信号が出力される原点位置と、ワイパアームの動作が機械的に規制される下限位置を設けたワイパ装置に当該制御方法を適用した場合、アームが原点位置より下側に停止しているときワイパ装置を始動すると、絶対位置信号が出力される前にアームが下限位置に到達しモータがロックし往復動作が実施されるように設定することができる。この場合、往復動作の間にアームが原点位置を通過するように設定すれば、アームが原点位置より下にいても、始動時に原点位置を確実に認識できる。【００２５】
また、本発明のワイパ制御方法によれば、ワイパアームの上反転位置と下反転位置との間に積雪等の障害物がありワイパアームの動作が妨げられている場合も、始動の際、絶対位置信号出力前に障害物によってアーム動作が阻害されモータがロックすると往復動作が実施される。この場合、往復動作を複数回繰り返しても、依然として絶対位置信号が出力されず原点位置を認識できない場合は、それ以上は無理をせずにモータを停止させるように設定することができる。これにより、パルスカウント値と実際のアーム位置とが一致しない誤認識状態でワイパ動作制御が実施されるのを回避でき、上反転位置におけるワイパアームのオーバーランを防止することが可能となる。従って、オーバーランに伴うワイパブレードや車体の損傷を防止することができ、ワイパ装置の動作信頼性を向上させることが可能となる。【００２６】
本発明のワイパ制御システムによれば、正逆転可能なモータと、モータによって駆動されるワイパアームと、ワイパアームが所定の位置に存在するときに絶対位置信号を出力する第１センサ手段と、モータの回転に伴って相対位置信号を出力する第２センサ手段と、相対位置信号を検出する相対位置信号検出手段と、相対位置信号に基づいてモータのロック発生の有無を判断するロック検出手段と、モータの回転方向を設定するモータ回転方向判断手段と、モータ回転方向判断手段の指示に基づいてモータを所定方向に回転させるモータ駆動手段とを設け、モータ回転方向判断手段により、ワイパアームの始動時にワイパアームを予め定めた第１方向に移動させ、絶対位置信号が出力される前にモータがロックした場合は、第１方向と逆方向の第２方向にワイパアームを一旦移動させた後、第１方向に再度ワイパアームを移動させる往復動作を実施するので、例えば、ワイパアームの下反転位置より下側に、絶対位置信号が出力される原点位置と、ワイパアームの動作が機械的に規制される下限位置を設けたワイパ装置の場合、アームが原点位置より下側に停止しているとき当該ワイパ装置を始動すると、絶対位置信号が出力される前にアームが下限位置に到達しモータがロックし往復動作が実施されるように設定することができる。この場合、往復動作の間にアームが原点位置を通過するように設定すれば、アームが原点位置より下にいても、始動時に原点位置を確実に認識できる。【００２７】
また、本発明のワイパ制御システムによれば、ワイパアームの上反転位置と下反転位置との間に積雪等の障害物がありワイパアームの動作が妨げられている場合も、始動の際、絶対位置信号出力前に障害物によってアーム動作が阻害されモータがロックすると往復動作が実施される。この場合、往復動作を複数回繰り返しても、依然として絶対位置信号が出力されず原点位置を認識できない場合は、それ以上は無理をせずにモータを停止させるように設定することができる。これにより、パルスカウント値と実際のアーム位置とが一致しない誤認識状態でワイパ動作制御が実施されるのを回避でき、上反転位置におけるワイパアームのオーバーランを防止することが可能となる。従って、オーバーランに伴うワイパブレードや車体の損傷を防止することができ、ワイパ装置の動作信頼性を向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明のワイパ制御システムにて使用されるモータユニットの構成を示す説明図である。
【図２】ワイパアームの作動範囲を示す説明図である。
【図３】本発明の一実施例であるワイパ制御システムの構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施例であるワイパ制御方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】ワイパアームが原点位置よりも下に停止している場合の制御形態におけるリングマグネットとホールＩＣとの位置関係を示す説明図である。
【図６】障害物によってアーム動作が停止した場合の制御形態におけるリングマグネットとホールＩＣとの位置関係を示す説明図である。
【図７】モータを正逆転させるワイパシステムにて使用されるモータユニットの基本構成を示す説明図である。
【図８】従来のワイパシステムにおける始動時の原点確認動作を示す説明図である。
【図９】従来のワイパシステムにおける始動時の制御処理を示すフローチャートである。
【図１０】モータロック後のパルスカウント補正制御を示す説明図である。
【図１１】フロントガラス上に障害物が存在しワイパアームが払拭途中で停止した場合における始動時の制御状態を示す説明図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    モータユニット                  ２    モータ
３    ギアボックス                    ４    回転軸
５    出力軸                          ６    ヨーク
７    アーマチュアコア                ８    コンミテータ
９    永久磁石                      １０    ブラシ
１１    ケースフレーム                １２    ウォーム
１３    ウォームホイール              １４    多極着磁マグネット
１５    ホールＩＣ                    １６    リングマグネット
１７    プリント基板                  １８    ホールＩＣ
１９    リンク機構                    ２１    ワイパ制御装置
２２    パルス検出手段                ２３    パルス検出手段
２４    ロック検出手段                ２５    カウンタ
２６    タイマ                        ２７    モータ回転方向判断手段
２８    モータ駆動回路                ５０    モータユニット
５１    モータ                        ５２    回転軸
５３    多極着磁マグネット            ５４    磁気センサ
５５    磁気センサ                    ５６    ウォームホイール
５７    リングマグネット              ６１    フロントガラス
６１ａ  端部                          ６２    ワイパアーム
６３    ワイパアーム                  ６４    ワイパブレード
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例であるワイパ制御システムにて使用されるモータユニットの構成を示す説明図である。図１のモータユニット１は、図７のモータユニット５０と同様に、モータ２とギアボックス３とから構成されている。モータ２の回転軸４の回転はギアボックス３内にて減速され、出力軸５に出力される。回転軸４は、有底筒状のヨーク６に回動自在に軸承され、コイルが巻装されたアーマチュアコア７及びコンミテータ８が取り付けられている。ヨーク６の内面には複数の永久磁石９が固定されている。コンミテータ８には、給電用のブラシ１０が摺接している。モータ２の速度（回転数）は、ブラシ１０に対する供給電流量によって制御される。【００３１】
ヨーク６の開口側端縁部には、ギアボックス３のケースフレーム１１が取り付けられている。なお、図１は、ケースフレーム１１の蓋を取り外した状態を示している。回転軸４の先端部は、ヨーク６から突出してケースフレーム１１内に収納される。回転軸４の先端部には、ウォーム１２が形成されており、ウォーム１２はウォームホイール１３と噛合している。ウォームホイール１３は出力軸に固定されており、ケースフレーム１１に回動自在に支持されている。モータ２の駆動力は、ウォーム１２、ウォームホイール１３を経て減速された状態で出力軸５に出力される。【００３２】
回転軸４には、多極着磁マグネット１４（以下、マグネット１４と略記する）が取り付けられている。これに対しケースフレーム１１内には、マグネット１４の外周部と対向するように、ホールＩＣ１５が設けられている。ホールＩＣ１５は、図７(a)の磁気センサ５４に相当し、回転軸４が１回転するとホールＩＣ１５からは６周期分のパルス信号が出力されモータ回転パルスとなる。なお、モータ回転パルスの周期を用いて回転軸４の回転速度も検出できる。回転軸４の回転数とアーム速度との間には、減速比及びリンク動作比に基づく相関関係が存在しており、検出した回転軸４の回転数からワイパアームの速度も算出できる。【００３３】
ウォームホイール１３には、アームの絶対位置検出用のリングマグネット１６が取り付けられている。リングマグネット１６は、周方向に２極に着磁されている。ケースフレーム１１には、図１に一点鎖線にて示したプリント基板１７が取り付けられており、その上には、リングマグネット１６と対向するようにホールＩＣ１８が配設されている。なお、前述のホールＩＣ１５も、ホールＩＣ１８と同様に、プリント基板１７上に取り付けられている。ウォームホイール１３は、ワイパアームを往復動させるため約１８０度回転し、アームが予め設定された原点位置に来ると、ホールＩＣ１８とリングマグネット１６の磁極境界（Ｎ→Ｓ）が対向し、アームの存在位置を示す絶対位置信号が出力される。【００３４】
このようなモータユニット１によって、ワイパアームは下反転位置と上反転位置との間を揺動運動し、フロントガラスに付着した雨や雪などを払拭する。図２は、ワイパアームの作動範囲を示す説明図である。アームは、払拭動作中、図中ハッチングにて示した上下反転位置間の払拭範囲内を往復運動する。ワイパ停止時には、アームは下反転位置よりも下側に位置する格納位置へ移動して格納部に格納される。格納部は、図示しない車体のボンネット内部に設けられている。アームには上下反転位置の外側に上限位置と下限位置が設けられており、これらの上下限位置は、機械的に設けられた規制手段によって設定される。例えば、出力軸５に取り付けたリンク部材をこの規制手段に当接させ、上限位置と下限位置を設定する。【００３５】
格納位置と下限位置との間には、図７〜１０に示した従来のシステムと同様に、ホールＩＣ１８から絶対位置信号が出力される原点位置が設けられている。当該システムにおいても、前述同様に、ワイパ始動の際は一旦復路方向にアームを作動させて原点位置を検出し、それを基準としてモータ回転パルスをカウントする。これにより、ワイパアームの現在位置を検出することができ、上下反転位置にてモータ２を正逆転させることにより、ワイパアームを払拭範囲内にて往復動させることが可能となる。【００３６】
ここで、従来の原点位置の確認方法では、図１１(a)のようにフロントガラス上に障害物あると、その後の再始動時に誤作動を起こすおそれがある。そこで、本発明によるワイパ装置の制御方法では、始動時の原点位置確認動作に障害物検知機能を持たせ、障害物が存在するときは、払拭動作を取り止め、ワイパブレードの損傷等を防止する。図３は、本発明の一実施例であるワイパ制御システムの全体構成を示すブロック図であり、本発明のワイパ制御方法は図３のシステムにて実行される。【００３７】
図３に示すように、モータ２はワイパ制御装置２１によって駆動制御され、その回転がウォーム１２，ウォームホイール１３を介して出力軸５に出力される。出力軸５はワイパ装置のリンク機構１９と接続されており、モータ２が作動すると出力軸５を介してリンク機構１９が作動してワイパブレード及びワイパアームが作動する。モータユニット１内に配置されたホールＩＣ１５,１８は、それぞれ、パルス検出手段２２,２３に接続されている。パルス検出手段２２（相対位置信号検出手段）はホールＩＣ１５から出力されるモータ回転パルスを検出し、パルス検出手段２３はホールＩＣ１８から出力される絶対位置信号を検出する。【００３８】
パルス検出手段２２の後段にはロック検出手段２４が設けられている。ロック検出手段２４は、モータ回転パルスの周期からモータ２の状態をモニタし、パルス周期が所定時間以上になった場合にはモータロック発生と判断する。ロック検出手段２４は、カウンタ２５，タイマ２６と接続されており、ロック検出回数や経過時間などが検出できるようになっている。また、ロック検出手段２４はモータ回転方向判断手段２７と接続されている。モータ回転方向判断手段２７は、パルス検出手段２３とも接続されており、絶対位置信号とモータ回転パルスとからモータ２の回転方向（ワイパアーム作動方向）を判断する。【００３９】
モータ回転方向判断手段２７は、モータロックの有無やロック回数なども考慮しつつ、モータ回転パルスや絶対位置信号に基づいて、モータの回転方向と回転速度を示す信号を出力する。この信号は、モータ回転方向判断手段２７から、モータ駆動回路（モータ駆動手段）２８に送られる。当該ワイパシステムでは、モータ２に対しては、印加電圧のパルス幅のＯＮ／ＯＦＦ比率を変化させて駆動制御を行うＰＷＭ制御（Pulse Width Modulation：パルス幅変調）が実行される。ＰＷＭ制御に際し、モータ回転方向判断手段２７は、パルス電圧のＯＮ期間の時比率(Duty)を設定しモータ駆動回路２８に制御信号を送出する。モータ駆動回路２８は、この制御信号を受けて、設定されたDutyのパルス電圧をモータ２に印加する。これにより、モータ２は、モータ回転パルスや絶対位置信号に基づいてフィードバック制御される。【００４０】
次に、本発明によるワイパ制御方法について説明する。図４はその処理手順を示すフローチャートである。当該制御では、ワイパスイッチがONされると、まず復路方向にモータ２を作動させる（ステップＳ１）。その後、ステップＳ２に進み、ロック検出手段２４によってモータ２がロック状態になっているかどうかが判断される。ステップＳ２にてモータ２がロック状態になっていない場合には、ステップＳ３に進み、原点位置を通過（Ｎ極→Ｓ極）したか否かを検出する。原点位置を通過していない場合にはステップＳ１に戻り復路動作を継続し、ステップＳ２,Ｓ３の処理を繰り返す。この際、ワイパアームが通常通り格納位置（原点位置よりも上）に停止している場合には、アーム動作に伴い、やがてホールＩＣ１８に原点位置（Ｎ／Ｓ境界）が差し掛かる。つまり、原点位置よりも上にアームが停止しており、障害物がない場合には、復路方向に作動させれば、アームは必ず原点位置を通過し、原点位置確認を行うことができる。【００４１】
ステップＳ３にて原点位置通過（Ｎ→Ｓ）が検出され、原点位置が確認されると、その後ステップＳ４に進み、原点位置を基準としたパルスカウントによるワイパ払拭制御が実行され、ルーチンを抜ける。ステップＳ４によるワイパ払拭制御では、前述のように、ホールＩＣ１８のセンサ信号出力位置を原点としてモータ回転パルスをカウントし、ワイパアームの現在位置を検出する。上下反転位置に対応するパルスカウント数は予め算出・設定されており、パルスカウントが所定数に達したときモータ２を反転させ、ワイパアームを上下反転位置間にて往復動させる。【００４２】
これに対し、ステップＳ２にてモータ２がロック状態になっている場合には、ステップＳ５に進み、モータロックの検出回数が確認される。これがｎ回（例えば６回）未満である場合には、ステップＳ６に進んでカウンタ２５のモータロック回数カウント値を１回インクリメントし、ステップＳ７にて、今度は往路方向にモータ２を作動させる。モータ２を往路方向に作動させ、ステップＳ８にてモータ２が指定量だけ作動したかどうかを確認し、指定量となるまでモータ２を往路方向に作動させる（Ｓ７,Ｓ８）。この際、モータ回転方向はモータ回転方向判断手段２７にて検知され、モータ作動量はモータ回転パルスのパルスカウント数によって判断される。ステップＳ８にて、モータ２を往路方向に指定量作動させた後は再びステップＳ１に戻り、再度、復路方向にモータ２を作動させる。【００４３】
ここで、ワイパアームが原点位置よりも下に停止している場合には、次のような制御形態が採られる。図５は、その場合のリングマグネット１６とホールＩＣ１８との位置関係を示す説明図である。この場合、ワイパアームが下限位置に達するまでは、まず、図４のステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ１の処理が繰り返され（図５(a)）、やがてアームは下限位置に到達する。アームが下限位置に達し、機械的な突き当てに当接するとモータ２がロックし（図５(b)）、ステップＳ２からステップＳ５に進む。このとき、ロック検出は初回であるから、ステップＳ５からステップＳ６に進み、ロック回数が０＋１＝１回とされ、ステップＳ７に進む。【００４４】
ステップＳ７では、モータ２が往路方向に少し作動し、リングマグネット１６は原点位置を超えて格納位置の手前まで戻される（図５(c)）。つまり、ステップＳ８における指定量として、ここでは、下限位置と原点位置との間の距離を超える値が設定されている。ステップＳ８にてモータ２が指定量だけ戻された後、ステップＳ１にて再びモータ２が復路方向に作動される。すると、図５(d)に示すように、原点位置がＮ→Ｓの形でホールＩＣ１８上を通り、センサ信号がHighからLowに切り替わる。これにより、モータロックが発生することなく原点位置が認識され、ステップＳ１からＳ２→Ｓ３→Ｓ４と進み、原点位置を基準としたパルスカウントによるワイパ払拭制御が実行され、ルーチンを抜ける。【００４５】
この場合、従来の図９の制御では、ワイパアームが原点位置よりも下に停止している場合も、下限位置での突き当てによりワイパアームの絶対位置が認識できると考えられている。このため、従来のシステムにおいては、下限位置を基準にパルスカウント制御を行い、途中、チェック位置にてパルスカウント値を補正している。これに対し、図４の制御では、突き当てによるロックの後、往路方向へモータ２を作動させ、原点位置を一旦超えさせて再度の復路方向への動作により、原点位置を認識させる。これにより、チェック位置での補正が不要となり、しかも、下限位置からチェック位置の間のように、実際の位置とパルスカウント値とが相違する可能性のある区間がなくなり、制御精度が向上する。また、Ｎ→Ｓへの磁極変化時のセンサ信号のみを絶対位置信号として使用することが可能となり、Ｓ→Ｎの場合の信号は特に制御上使用しないので、制御形態を簡素化でき、制御装置の負担軽減も図られる。【００４６】
一方、図１１のように、障害物によってアーム動作が停止した場合には、次のような制御形態が採られる。図６は、その場合のリングマグネット１６とホールＩＣ１８との位置関係を示す説明図である。この場合、ワイパアームが障害物に当接して停止し、そこでスイッチがOFFされると、アームの位置情報が消滅し、前述のように従来のシステムでは、再始動時に誤作動を生じる可能性がある。そこで、当該制御では、まず、図４のステップＳ１にて復路動作を行い（図６(a)）、障害物によってアーム動作が阻害されモータ２がロックすると（図５(b)）、ステップＳ２からステップＳ５に進む。このとき、ロック検出は初回であるから、ステップＳ５からステップＳ６に進み、ロック回数が０＋１＝１回とされ、ステップＳ７に進む。【００４７】
ステップＳ７にてモータ２が往路方向に少し作動すると、ワイパアームは障害物から離脱し、往路方向へと移動する（図６(c)）。その後、ステップＳ８にてモータ２が指定量だけ戻された後、ステップＳ１にて再びモータ２が復路方向に作動される。すると、ワイパアームは障害物に再び当接し、図６(b)の場合と同様にモータ２がロックする。このため、ステップＳ２からステップＳ５に進み、モータロック回数が確認される。このときは既にモータロックが１回検出されているが、ｎ＝６の場合、ロック回数がｎに達していないことからステップＳ６に進み、ロック回数が１＋１＝２回とされ、ステップＳ７に進む。【００４８】
ステップＳ７では、図６(c)の場合と同様に、再度、モータ２が往路方向に少し作動し、ワイパアームは障害物から離脱する。モータ２が指定量だけ戻された後、ステップＳ１に戻り（Ｓ８）、さらに再びモータ２が復路方向に作動される。このときもまた、ワイパアームは障害物に当接してモータ２はロックし、ステップＳ２からステップＳ５に進む。ステップＳ５にてモータロック回数が確認され、ｎ＝２であることから、ステップＳ６に進み、ロック回数が３回とされステップＳ７に進む。【００４９】
このように、障害物があり、その障害が解消しない場合には、ステップＳ２→Ｓ５→Ｓ６→Ｓ７→Ｓ８→Ｓ１→Ｓ２の処理が繰り返され、ワイパアームは往路方向・復路方向に往復動作を行う。そして、往復動作を５回繰り返し、モータロック回数が６回目となると、ステップＳ５にてロック回数がｎ回以上と判断され、ステップＳ４のワイパ払拭制御を行うことなくルーチンを抜ける。つまり、繰り返しアームを往復動させたにも関わらず、原点位置が認識できず、モータロック回数が５回を超えてしまった場合には、障害物ありと判断し、ワイパ制御は行わずにモータ２を停止させる。【００５０】
従って、当該制御方法によれば、障害物によるロックを下限によるロックと誤認することなく、的確にワイパ動作を停止させることができ、障害物の存在に起因する誤動作を回避することが可能となる。このため、図１１の場合のように、ワイパブレードが上反転位置をオーバーランし、Ａピラーに衝突してしまうことがなく、ワイパブレードや車体の破損を防止することが可能となる。なお、当該制御によれば、積雪等の障害物がある場合には、その後の払拭動作は行われずワイパは停止状態となるが、これは従来のワイパシステムと同様であり、誤作動によりシステムが損傷を受けないので、障害物が取り除かれれば、通常の払拭動作が再開可能である。【００５１】
本発明は前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
例えば、前述の実施例では、ステップＳ８における往路方向への指定量動作をモータ回転パルスのパルスカウント数によって制御する形態を示したが、これをモータ制御装置２１内に設けたタイマ２６を用いて制御しても良い。例えば、ステップＳ７におけるモータ２の往路方向動作を１秒と設定し、１秒経過後にはステップＳ８からステップＳ１に戻るようにしても良い。また、ステップＳ５におけるロック回数の検出に代えて、モータ２の回転方向の切り替え回数をカウンタ２５にて検知し、これが所定回数に到達した場合に、モータ２を停止させるようにしても良い。【００５２】
一方、前述の実施例では、下反転位置の下に格納位置を持つワイパ装置に本発明の制御方法を適用した例を示したが、本発明は格納位置を持たないワイパ装置にも適用可能である。さらに、本発明の制御方法は、単一のモータとリンク機構によって運転席側と助手席側のワイパアームを作動させるワイパ装置のみならず、運転席側と助手席側のワイパアームを各々個別のモータで駆動するワイパ装置にも適用可能である。加えて、本発明の制御方法は、並行払拭型、対向払拭型の何れのワイパ装置にも適用可能である。【００５３】
また、前述の実施例においては、回転状態や回転位置の検出手段としてホールＩＣを用いたものを示したが、検出手段はこれには限定されず、例えば、赤外線を用いるものやＭＲセンサ（磁気抵抗効果素子）などを用いても良い。
【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】
2007052503.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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【国際調査報告】
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