(57)【要約】【課題】非常に単純でかつ安価な、完全な雨滴感知式ワイパシステムが必要とされている。【解決手段】本発明は、既存の車両システム、特に操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置アセンブリ（１００）に容易に組み込むことができる低コストのウインドシールドワイパ制御システムに関する。ウインドシールドワイパ制御アセンブリ（１００）は、マイクロプロセッサや多重化回路を必要とせずに、間欠式ワイパ制御システムとして、または雨滴感知式ウインドシールドワイパ制御システムとして、選択的に作動可能である。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウインドシールドワイパ制御システムであって、
選択されたウインドシールドワイパ作動モードに応じて変化する制御電圧出力を生成することができ、かつ対応するレインセンサ出力電気抵抗を有するレインセンサと、
ワイパ駆動モータ及び該モータと一体化されたカムアセンブリと、
前記ワイパ駆動モータに機能的に接続されているワイヤリングハーネスと、
前記ワイヤリングハーネスに接続されている操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置とを含み、該ウインドシールドワイパ制御装置が制御回路を含み、該制御回路が、
（ｉ）複数の電気接点を有する少なくとも１つの機械スイッチと、
（ｉｉ）タイミングネットワーク抵抗を有する間欠作動モード払拭タイミングネットワークと、
（ｉｉｉ）前記レインセンサの制御電圧出力部に機能的に接続されるレインセンサ制御電気入力部と、
（ｉｖ）前記ワイパ駆動モータを駆動するように機能的に接続される少なくとも１つのリレーと、
（ｖ）前記レインセンサ制御電圧入力部に存在する前記変化する制御電圧に応答するレインセンサ電気入力解析装置とを含み、
前記変化する制御電圧が前記少なくとも１つのリレーを駆動し、
前記レインセンサ制御電圧出力部が前記レインセンサ制御電気入力部に接続されているときには前記ウインドシールドワイパ制御システムが雨滴感知モードで作動するが、前記レインセンサ制御電圧出力部が前記レインセンサ制御電気入力部から切断されているときには前記ウインドシールドワイパ制御システムが従来の間欠ワイパ作動モードで作動するように、前記レインセンサ出力抵抗を低い値とし、前記間欠作動モード払拭タイミングネットワークの前記抵抗を、前記レインセンサ出力抵抗に比べて高い値としたことを特徴とするウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項２】
前記操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置が、車両ステアリングホイールコラムに連結されているストーク内に収められていることを特徴とする請求項１に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項３】
前記間欠作動モード払拭タイミングネットワークの前記タイミングネットワーク抵抗の前記値を、前記レインセンサ出力抵抗の前記値の少なくとも１０倍としたことを特徴とする請求項１に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項４】
前記レインセンサ出力抵抗を１ＫΩ以下としたことを特徴とする請求項３に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項５】
前記間欠作動モード払拭タイミングネットワークの前記タイミングネットワーク抵抗を６８ＫΩ以上としたことを特徴とする請求項３に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項６】
特定のレインセンサ出力電圧が、前記レインセンサが取り付けられた前記車両の前記ヘッドランプを作動させるようにしたことを特徴とする請求項１に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項７】
前記選択されたウインドシールドワイパ作動モードが、オフ、低速、高速及びＲＳ／ＩＮＴを含むことを特徴とする請求項１に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項８】
前記ワイパ制御アセンブリによって制御される他の車載装置の作動モードが、ミスト、ライト点灯及び洗浄を含むことを特徴とする請求項７に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項９】
前記ワイヤリングハーネスが、少なくとも、低速巻線と、高速巻線と、電力伝送線と、アース線と、カム出力線とを含むことを特徴とする請求項１に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項１０】
間欠モードのウインドシールドワイパ制御システムであって、
（ａ）ワイパ駆動モータ及び該モータと一体化されたカムアセンブリと、
（ｂ）前記ワイパ駆動モータに機能的に接続されているワイヤリングハーネスと、
（ｃ）前記ワイヤリングハーネスに接続されている操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置とを含み、該ウインドシールドワイパ制御装置が制御回路を含み、該制御回路が、
（ｉ）複数の電気接点を有する少なくとも１つの機械スイッチと、
（ｉｉ）タイミングネットワーク抵抗を有する間欠作動モード払拭タイミングネットワークと、
（ｉｉｉ）前記ワイパ駆動モータに機能的に接続される少なくとも１つのリレーとを含み、
選択されたウインドシールドワイパ作動モードに応じて変化する制御電圧出力を生成することができかつ対応するレインセンサ出力電気抵抗を有するレインセンサが、レインセンサ制御電気入力を解析するための装置が前記レインセンサ出力部における前記変化する制御電圧に応答し、該変化する制御電圧が前記少なくとも１つのリレーを駆動するように、前記操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置に機能的に接続可能であり、
（ｉｖ）前記レインセンサ出力部の前記抵抗を、前記間欠作動モード払拭タイミングネットワークの前記抵抗に対して低くしたことを特徴とするウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項１１】
前記操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置が、車両ステアリングホイールコラムに連結されているストーク内に収められていることを特徴とする請求項１０に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項１２】
前記間欠作動モード払拭タイミングネットワークの前記タイミングネットワーク抵抗の前記値を、前記レインセンサ出力抵抗の前記値の少なくとも１０倍としたことを特徴とする請求項１０に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの機械スイッチが前記オフから間欠位置に動かされると、単安定回路が長さ約１秒の電気パルスを供給して前記ワイパ駆動モータを作動させるようにしたことを特徴とする請求項１１に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項１４】
ドウェル時間の経過後に前記電気パルスが繰り返されるようにしたことを特徴とする請求項１３に記載のウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項１５】
雨滴感知式ウインドシールドワイパ制御システムであって、
（ａ）ワイパ駆動モータ及び該モータと一体化されたカムアセンブリと、
（ｂ）前記ワイパ駆動モータに機能的に接続されているワイヤリングハーネスと、
（ｃ）選択されたウインドシールドワイパ作動モードに応じて変化する制御電圧出力を生成することができ、かつ対応するレインセンサ出力電気抵抗を有するレインセンサと、
（ｄ）前記ワイヤリングハーネスに接続されている操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置とを含み、該ウインドシールドワイパ制御装置が制御回路を含み、該制御回路が、
（ｉ）複数の電気接点を有する少なくとも１つの機械スイッチと、
（ｉｉ）前記ワイパ駆動モータに機能的に接続される少なくとも１つのリレーと、
（ｉｉｉ）前記レインセンサの制御電圧出力部に機能的に接続されるレインセンサ制御電気入力部と、
（ｉｖ）前記レインセンサ出力部に存在する前記変化する制御電圧に応答するレインセンサ電気入力解析装置とを含み、
前記変化する制御電圧が、前記少なくとも１つのリレーを駆動し、
タイミングネットワーク抵抗を有する間欠作動モード払拭タイミングネットワークが、前記操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置に機能的に接続可能であり、
前記レインセンサ出力部の前記抵抗を、前記間欠作動モード払拭タイミングネットワークの前記抵抗に対して低くしたことを特徴とする雨滴感知式ウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項１６】
前記制御電圧出力が、約０ボルトから約５ボルトの間で変化することを特徴とする請求項１５に記載の雨滴感知式ウインドシールドワイパ制御システム。
【請求項１７】
前記制御電圧出力が約１．８ボルトを超えたとき、前記ワイパシステムが作動されて、前記ウインドシールドワイパが１回払拭動作するようにしたことを特徴とする請求項１５に記載の雨滴感知式ウインドシールド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、車両用ウインドシールドワイパ制御システムに関する。より詳細には、本発明は、複数の方式で構成され得る低コストのウインドシールドワイパ制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ウインドシールド外面上の水滴の量に応じてワイパ速度を調整する雨滴感知式（レインセンサ式）ワイパ制御システムを自動車に組み込むことは、段々と普通のことになっている。このことは、特に高級車に当てはまる。通常、これらのシステムでは、ウインドシールドガラス上の水滴の有無を検出するために光学レインセンサが用いられる。ウインドシールドの外面上に雨や雪があると、光学センサから発せられる光線に乱れが生じるので、レインセンサはそのような乱れを検出して、車両用ワイパに対する適切な速度を決定する。そのようなシステムの実際の実装については、米国特許第５，０５９，８７７号明細書（特許文献１）に教示されている。米国特許第５，８９８，１８３号明細書（特許文献２）に教示されているレインセンサは、レインセンサというものが非常にコンパクトでかつ安価な形態をとり得ることを示している。
【０００３】
しかし、センサは、雨滴感知式ウインドシールドワイパ制御システム全体に対して一部の役割を果たしているに過ぎない。センサは、ウインドシールドワイパモータに機能的に接続されていなければならない。ウインドシールドワイパモータは、ウインドシールドに付いた水滴を除去して前面視界を保つようにワイパを動かすワイパリンケージに接続されている。大部分の現代の雨滴感知式ワイパシステムでは、センサからの通信は通常、ローカル相互接続ネットワーク（「ＬＩＮ」）やコントローラエリアネットワーク（「ＣＡＮ」）バスなどの多重方式を利用してデジタル形式で行われる。実際に、大部分の車両配線の動向（トレンド）は、様々な目的のためにそのような多重方式をより多く用いる方向に向かっている。それにより、より良好なシステム統合及び相互通信、システム診断の向上、並びに他の利点を可能にさせる。多くの高級車では、ほぼ全てのシステム及びサブシステムにおいてこれらの多重方式が用いられている。従って、現行生産の、工場出荷時に取付け済みの雨滴感知式ウインドシールドワイパシステムのほぼ全てが、ＣＡＮ及びＬＩＮバスアーキテクチャに合わせて作り上げられていることは、驚くにはあたらない。
【０００４】
上記した多重方式の利点を全て考慮しても、そのようなシステムはコストの高さが決定的に不利に働く。特定の便利な機能を標準機能として含めるのか、あるいは特定車両のオプションとして提供するのかに関して、通常はコストが唯一最大の決め手となる。結果として、現在北米で販売されている低コストの車には、オプションパッケージの一部としてですら、雨滴感知式ウインドシールドワイパが提供されていない。
【０００５】
ＬＩＮまたはＣＡＮベースのシステムに代わる１つの、より低コストの代替案は、例えば米国特許第５，２３９，２４４号明細書（特許文献３）に教示されているように、ワイパモータとスイッチの間にインターフェースモジュールを設けることである。インターフェースモジュールは、電流を直接ワイパモータに供給するリレーを含み得る。類似の装置が、オプトエレクトロニック・デザイン社（Opto-Electronic Design）から「レイントラッカー（Rain Tracker）」という商品名で販売されている。この手法は、ＣＡＮを用いるよりも顕著に安価であるが、インターフェースモジュールには尚も、プラスチック製ハウジング、リレーなどの費用が発生する。また、一部の自動車メーカーは、ダッシュボードの下にこれまで以上に小型の制御モジュールを増やすことに難色を示している。
【０００６】
あるいは、自動車メーカーは、ＣＡＮ通信の有無にかかわらず、コンピュータベースのレインセンサインターフェースをワイパモータハウジングに直接組み込むこともできる。このことは、例えば１９９０年代半ばに販売されたゼネラルモータース（ＧＭ）社の雨滴感知式ウインドシールドワイパ制御システム搭載車両など多くの製品においてなされてきた。フード下のワイパモータの環境はかなり過酷であり得るので、制御回路は、電子回路用の適切な全天候型筐体に収納された。電子回路は、それ故に、拡張温度範囲に耐えるようにも設計されなければならない。また、センサとの接続は、車両の防火壁を通してなされなければならない。この手法は、有効に機能するが、低コストではなかった。
【０００７】
ワイパモータの代わりに、ウインドシールドワイパ作動スイッチに内蔵された単純な間欠式ワイパ制御システムを含めることは、現在製造されている低コスト車によく見られる構成である。しかし、全般的な動向は既にそのようなシステムから離れてしまっている。その理由の１つは、大型のエアバッグアセンブリをステアリングホイールハブに組み込む必要があり、ワイパスイッチのための空間に余裕がないからである。１つのそのようなシステムが、米国特許第５，７０８，２４２号明細書（特許文献４）に教示されている。このシステムは、レインセンサ入力を受け入れていないが、ワイパスイッチに課された物理的なサイズ制限のせいで、システムをより一層複雑にすることは困難であろう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第５，０５９，８７７号明細書
【特許文献２】米国特許第５，８９８，１８３号明細書
【特許文献３】米国特許第５，２３９，２４４号明細書
【特許文献４】米国特許第５，７０８，２４２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
車両配線システム及び雨滴感知式ワイパ制御システムの動向は、このように、より複雑になる方向に向かっており、これは時間とともに段々と手頃な価格になるであろう。しかし、目下のところ、新興成長市場で販売される低コストの車及び車両に対して雨滴感知式ワイパの利便性を提供するために、非常に単純でかつ安価な、完全な雨滴感知式ワイパシステムが必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、既存の車両システム容易に組み込むことができ、特に操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置アセンブリに機能的に接続／一体化することができ、従来の間欠式ウインドシールドワイパ制御システムとして、または雨滴感知式ウインドシールドワイパ制御システムとして、選択的に作動可能であるような、低コストのウインドシールドワイパ制御システムに関する。レインセンサがウインドシールドワイパ制御システムの一部であるとき、レインセンサは、変化する制御電圧出力を生成することができ、各制御電圧出力には、対応するレインセンサ出力電気抵抗が付けられている。好適には、操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置の制御回路に組み込まれ、本発明のワイパ制御システムには、タイミングネットワーク抵抗を有する間欠作動モード払拭タイミングネットワークが設けられている。レインセンサが存在しかつ全ての必要な構成要素が機能的に接続されているときには、本発明のウインドシールドワイパ制御システムは雨滴感知モードで作動するが、レインセンサが機能的に接続されてきないときには、間欠作動モードタイミングネットワークの高い抵抗値が、本発明のウインドシールドワイパ制御システムを従来の間欠式ワイパシステムのように作動させるように、間欠作動モード払拭タイミングネットワークの抵抗は、レインセンサ出力抵抗に比べて高くされている。そのような可変モードのウインドシールドワイパ制御動作は、高価な集積回路及び／またはマイクロプロセッサを必要とせずに達成される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明に従う雨滴感知式ワイパ制御システムの或る実施形態を示す斜視図。
【図２】本発明に従う雨滴感知式ワイパ制御システムのための好適な制御回路の回路図。
【図３】低速の（秒オーダーの）時間スケールに対するレインセンサ電圧出力のグラフ。
【図４】本発明の或る実施形態の範囲内にある高速ワイパ制御及び自動ヘッドランプ制御の回路図。
【図５】レインセンサからの制御電圧信号を解析するために分割（ディバイダ）アレイに接続されたコンパレータを用いる本発明の代替実施形態。
【図６】高速の（マイクロ秒オーダーの）時間スケールに対する本発明のレインセンサ出力電圧のグラフであり、パルスデータ信号を如何にしてレインセンサからの制御電圧信号上に重ね合わさせることができるかを示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明のウインドシールドワイパ制御システムの好適実施形態を図１に示す。システムの主要部品には、ワイパ駆動モータセンブリ１０及び該モータと一体化されたカムアセンブリと、操作者の手の届きやすいウインドシールドワイパ制御装置１００と、レインセンサアセンブリ６０とが含まれている。ワイパ駆動モータセンブリ１０は、ワイヤリングハーネス５０により制御装置アセンブリ１００に接続されており、ワイヤリングハーネス５０はまた、ワイパ制御システムが搭載されている車両からシステムに電力及び接地（アース）を提供する。センサケーブル５２により、制御装置アセンブリ１００は、ウインドシールド（図示せず）上に搭載されているレインセンサ６０に接続されている。
【００１３】
ワイパ駆動モータセンブリ１０は、従来型のものであり、自動車に最もよく用いられている種類のものである。ワイパ駆動モータセンブリ１０は、モータ１２と、ワイパアームリンケージを駆動するための歯車駆動機構１４と、ワイパの原点位置を感知するための、機械的に駆動されるカム／スイッチ１６とからなる。カム１６及び歯車駆動機構１４は防水アセンブリ１８に収納され、防水アセンブリ１８には電気接続部２０が設けられている。ワイパ駆動モータセンブリ１０のための回路図は、図２に示すシステム全体の回路図に含まれている。カム１６は、ワイパが原点位置にあるときにはカム出力線２２を接地し、ワイパが原点すなわち停止位置を離れてウインドシールドの清掃を行っているときには１２Ｖの電力（あるいはＢ＋とも呼ばれる）を供給するように配置されている。カム１６の目的は、各払拭サイクルの終わりにワイパを原点位置に戻すことである。
【００１４】
多数の配線がワイパモータアセンブリ１０及び車両に接続され、ワイヤリングハーネス５０を形成している。配線には、低速巻線２４と、高速巻線２６と、電源線Ｂ＋と、アース線２８と、カム出力線２２とが含まれる。任意選択で、窓洗浄線３２により、窓洗浄モータ３０を制御装置アセンブリ１００に接続する。このように、好適にはハーネス５０には６本の配線しかなく、通常、小型車においては、ワイパモータアセンブリ１０とスイッチアセンブリ１００間の距離は短い。これにより、ワイヤリングハーネスは単純かつ安価に維持される。
【００１５】
ワイヤリングハーネス５０は制御装置アセンブリ１００に接続されており、制御装置アセンブリ１００は、スイッチ及びコントローラを一体化したものである。制御装置アセンブリ１００には電気スイッチ１０２が含まれ、電気スイッチ１０２は、従来のスライドスイッチ方式の接点配置で並べられた一連の電気接点を含み、制御アーム１０４に機能的に接続されている。スイッチ１０２は、４つの位置、すなわち、オフ（ＯＦＦ）、ＲＳ／ＩＮＴ、低速（ＳＬＯＷ）、高速（ＦＡＳＴ）の各位置をとり得る。ＲＳ／ＩＮＴは、「レインセンサまたは間欠モード（Rain Sensor or Intermittent Mode）」を意味する。制御装置アセンブリ１００には、プリント回路基板１０６が含まれている。回路基板１０６上には電子制御回路１０８が配置されている。スイッチ１０２の接点は、リベットを用いて従来の方法で回路基板１０６に組み込まれている。この単一回路基板１０６はこのように回路と相互接続しており、電気スイッチ１０２の接点を支持し、制御装置アセンブリ１００に全体的な機械構造を提供する。回路用プラスチックカバー（図示せず）によって回路を機械的損傷から保護することができるが、スイッチ１０２は車両の乗員室内に配備されるので、全天候型筐体は必要ない。
【００１６】
制御装置アセンブリ１００の制御回路１０８の重要な部品は、低速ワイパモータ巻線２４に結合するための低速リレー１１０である。リレー１１０は、図１に機械的に、図２に回路図で示されている。低速リレー１１０を作動させるために、電気入力解析装置、例えばダーリントン型駆動トランジスタ１１２が用いられる。センサコネクタ１１４が、抵抗器１１６及び１１８を介してトランジスタ１１２に接続されている。センサコネクタ１１４は、電源線Ｂ＋と、アース線２８と、センサ出力部Ｓとに接続されている。長時間持続する間欠ＲＣネットワーク１２０は、抵抗器１２２、１２４及びキャパシタ１２６からなり、カム出力線をセンサ出力部Ｓに接続している。ＲＣネットワーク１２０が高い抵抗を有するようにしたので、抵抗器１２２は高い抵抗値を有する。例えば、抵抗器１２２は６８ＫΩ以上であり得、キャパシタ１２６は約４７μＦであり得る。ネットワーク１２０が接続点Ｓに負電圧を送ると、電気入力解析装置１１２に悪影響を与えかねないので、これを防止するために、ブロッキング（逆流防止）ダイオード１２８が配置されている。ダイオード、例えばツェナーダイオード１３０は、低速リレー１１０で発生する誘導電圧スパイクが、電気入力解析装置１１２を損傷し得るレベルに到達することを防止する。
【００１７】
制御回路１０８には、図２に示すように、単安定回路１４０がさらに含まれる。単安定回路１４０は、抵抗器１４２、１４４、１４６と、キャパシタ１４８と、トランジスタ１５０と、ダイオード１５２とから成っている。単安定回路１４０は、電気スイッチ１０２が最初にＲＳ／ＩＮＴ位置に切り替えられたときに抵抗器１４６を通じて電流パルス（好適には単一電流パルス）を発生させるように構成されている。詳細に後述するように、スイッチ１０２が既にオフ位置にある状態でスイッチ１０２に電力が印加されたとしても、単安定回路１４０はそのようなパルスを全く供給しない。任意選択で、ＭＩＳＴ（ミスト）スイッチ１５６を、運転手が自分の方にワイパ制御アーム１０４を引っ張ったときにワイパモータ１２に瞬時電力を供給するように配備することができる。ＷＡＳＨ（洗浄）スイッチ１６０が、洗浄モータ３０に結合するように配備されている。追加オプションとして、洗浄回路の作動時に数回の仕上げ拭きを行うために、単安定拡張洗浄回路（図示せず）を追加することができる。そのような洗浄回路は、一般的には必要ない。というのも、レインセンサが、ウインドシールドに噴出されたウォッシャー液を検出し、仕上げ拭きを行うことになるからである。こうすることにより、洗浄回路の必要性が減るかまたはなくなる。
【００１８】
ここで、本発明のウインドシールドワイパ制御システムの幾つかの実施形態の動作について説明する。本発明のワイパ制御システムは、自動車メーカーが車両にシステムを２つの構成すなわち従来の間欠式または雨滴感知式で取り付けることができるように設計されている。間欠式システムは、レインセンサ６０及びセンサケーブル５２がない点を除いて雨滴感知式システムと同じである。それゆえ、自動車メーカーは、大部分の部品が低コストで共通性があることによって利益を享受する。
【００１９】
間欠式システムとして配備されているとき、かつスイッチ１０２がオフ位置にあるときに、ワイパモータカム回路１６は、ワイパを、ウインドシールドの底部にある原点位置に戻す。これを達成するために、ワイパがまだ原点位置にない場合には、カム１６がカム線２２にＢ＋を供給する。この電力は、低速リレー１１０の常閉接点を通り、スイッチ１０２を通って、ワイパモータ１２の低速巻線２４まで流れる。それによりモータが回転し、リンケージによってワイパを動かす。ワイパが原点位置に到達すると、カム１６はカム出力線２２を接地する。そうすることで、ワイパモータ１２がすぐに停止する。手動低速動作の場合、低速巻線接続部２４は、スイッチ１０２を介してＢ＋に接続される。ＭＩＳＴスイッチ１５６は、同じ機能の瞬時動作を提供する。手動高速動作も同様であり、スイッチ１０２によって高速巻線接続部２６にＢ＋を供給する。高速動作では、モータの発電効果を通じて与えられる高電圧がＢ＋に短絡されると、ワイパモータに不要な摩耗を生じさせることになるので、短絡防止のために、低速巻線２４はスイッチ１０２によって他の電気接続部から切断される。低速リレー１１０は、スイッチ１０２を介して導体Ｒによって電力を供給され、導体Ｒは、スイッチがＲＳ／ＩＮＴ位置にあるときにのみＢ＋の電圧が加わる。
【００２０】
スイッチ１０２がオフから間欠に動かされると、単安定回路１４０は、低速リレー１１０に結合しているトランジスタ１１２のベースに、約１秒のパルスを供給する。単安定回路１４０は、スイッチがオフ位置にあったときに充電されたキャパシタ１４８を、トランジスタ１５０を介して放電することによって、このことを行う。低速リレー１１０の常開接点がスイッチ１０２によって低速巻線２４にＢ＋を供給すると、モータが回転する。このパルスの終わりに、カム回路１６は、上記したような方法でワイパを原点位置に戻す。スイッチ１０２が既にオフ位置にある状態でシステムを起動しても、キャパシタ１４８は充電されず、単安定パルスはない。こうすることによって、運転手がスイッチをＲＳ／ＩＮＴ位置に入れたままにすることを選択したときには、システムは起動時に払拭を行わない。
【００２１】
払拭中、カム出力線２２はＢ＋とつながった状態で、間欠ＲＣネットワーク１２０のキャパシタ１２６を充電する。払拭の終わりに、カム出力線２２上でのＢ＋から０ボルトへの電圧遷移がキャパシタ１２６の端子１２７に伝達され、その時点で負パルスを発生させる。払拭の終わりには、回路は駆動トランジスタ１１２もリレー１１０もオンしないので、ワイパは、ドウェル時間（停止時間）の間、原点位置にとどまる。好適には約５秒間のドウェル時間中、キャパシタ１２６の端子１２７は、抵抗器１２４を通して正電圧に充電される。この構成では、レインセンサは接続を切られているので、電流は制約なしに駆動トランジスタ１１２のベースへ流れることに留意されたい。これが駆動トランジスタ１１２及びリレー１１０をオンし、別の払拭サイクルを開始する。この一連の過程は無限に繰り返され、かくして間欠式ワイパ機能が提供される。上記したように、車両には、図１及び図２に示したような完全な雨滴感知式ワイパシステムが装備され得る。スイッチ及びモータは間欠式システムと共通であるので、任意選択で、自動車ディーラーがレインセンサ６０及びケーブル５２を取り付けることができる。雨滴感知式システムの場合、手動オフ、低速、高速及びミスト制御の設定は、上記した間欠式システムと同じように機能する。
【００２２】
操作者がスイッチ１０２をレインセンサモード（ＲＳ／ＩＮＴ）に切り替えると、間欠動作に関して上記したように、単安定回路１４０はワイパを１回払拭動作させる。このことは、センサ６０がウインドシールド上の水滴の有無を感知したか否かにかかわらず当てはまる。その理由は、ウインドシールドをきれいにする必要がない限り、操作者は恐らくスイッチを作動させないからである。たまたまウインドシールド上に水があれば、ワイパそのものの作用がレインセンサ６０を始動させる傾向があり、センサ６０内での迅速な応答に適切に影響を与えるであろう。
【００２３】
払拭中には、既に述べたように、ワイパスイッチの間欠回路がキャパシタ１２６を充電する。しかし、レインセンサ６０内の出力抵抗器６２の抵抗値は低い（名目上１ＫΩ以下）。そのような低抵抗は、比較的高抵抗の間欠ＲＣネットワーク１２０よりも優勢であり、抵抗器６２を通って流れる電流は、センサ６０内のマイクロプロセッサ７４によって規定される電圧レベルに向かって分流される。それよりもさらに低い抵抗を選択することもできるが、そうすると、マイクロプロセッサ７４の出力回路に関してより大きな駆動能力が必要となる傾向がある。結果として、間欠ＲＣネットワーク１２０はワイパリレー１１０をオンすることができず、間欠機能は無効にされる。センサ出力抵抗６２及び間欠ＲＣネットワーク１２０の両者をスケールアップしたりスケールダウンしたりすることができるが、センサが接続されているときにセンサが適切に回路よりも優勢になるように、抵抗器１２２を抵抗器６２の値の少なくとも１０倍とすべきである。ウインドシールド上に水滴がないときには、レインセンサ６０からの公称電圧は０であり、ワイパは原点位置にとどまる。
【００２４】
図３は、水の条件の変化に応じたレインセンサ６０の出力電圧を示している。レインセンサ６０は、下表の如く制御電圧が加わることによってワイパの状態に関する指令を出す。
【表１】
2012510399.tif 000003
【００２５】
表中の電圧は、抵抗器６４、６６、６８によって形成される分割（分圧）ネットワークに結び付けられている、ハイ（５Ｖ）、ロー（０Ｖ）またはトライステート（オープン）の出力を設定することによって決定される。図３のグラフの始まりで、時間８０において、レインセンサはオフ指令を出している。時間８２において、センサ出力部Ｓは１秒間に２．５Ｖが加わり、それによってワイパを１回払拭動作させる指令を出す。ワイパが払拭サイクルを実際に完了するのに名目上１．４秒かかる。時間８４においてワイパ指令が完了すると、レインセンサは、オプションのライト機能に関する指令を出し得る。本明細書でさらに後述する代替実施形態では、レインセンサは、車両のヘッドランプを作動させることができる。引き続き図３を見ると、時間８６において、レインセンサは定常低速指令を出し、この時間は、名目上６秒間、すなわちワイパを４回完全に払拭動作させる間、持続する。時間８８において、降雨量が増えたことにより定常高速に入ることが正当化され、センサ出力部は５Ｖが加わることによって定常高速に入る指令を出す。センサ出力はその後減速し、低速を経て、ライトを点灯させた状態でドウェル時間に戻る。
【００２６】
再び図２を見ると、レインセンサ６０によってオフ指令が与えられると、電気入力解析装置（駆動トランジスタ１１２としても知られている）がオフに保持される。既に述べたように、センサは低抵抗出力を有するようにしたので、このことは高抵抗の間欠ネットワーク１２０の状態とは関係ない。時間８６において、レインセンサ出力が、抵抗器１１６及び１１８によって設定されるような公称しきい値１．８Ｖを超えると、駆動トランジスタ１１２がオンし、既に述べた間欠動作と同様な方法でワイパの１回払拭動作を開始する。同様に、この好適実施形態は、高速指令に別様に応答しない。時間８８（図３を参照）において、低速でワイパの動作を続けるだけである。
【００２７】
間欠動作に必要な部品に対して、レインセンサ６０の動作を行うのに必要な部品は、センサ６０及びケーブル５２並びにセンサコネクタ１１４、１つの抵抗器１１６しかないことは、容易に分かるであろう。それゆえ、レインセンサ式に改良することができる間欠式システムに関してコスト面で不利な点はコネクタ１１４及び抵抗器１１６だけであり、このことは、追加コストが無視できるほど小さいことを示している。
【００２８】
これまで説明した本発明の実施形態は、コストをほとんど増加させることなく、間欠式システムまたは雨滴感知式システムとして作動し得るウインドシールドワイパ制御システムを提供する。自動車メーカーは、図１に示した制御装置アセンブリ１００の同じ全体形状を保持し、同じ取付構造を用いながら、高速ワイパ制御の追加機能及び自動ヘッドランプ制御を実行することを選択することができる。これにより、自動車メーカーは、最も安価な車両がより高価な車両と比べてコスト面での不利益を受けないような、あらゆるレベルの車両オプションを提供することができる。可能な限り低コストのシステムにするために、制御装置アセンブリ１００に間欠制御なしのスイッチを提供することもできることに留意されたい。
【００２９】
任意選択で、図４に示したような回路を追加することによってワイパを高速で制御するように本発明のウインドシールドワイパ制御システムを改良してもよい。この回路を図２の回路図に付加するには、１つの接続点を図のようにセンサ出力部Ｓに接続し、別の接続点をＢ＋に直接接続せずに低速リレー１１０の常開接続点Ｐに接続すればよい。図４は、センサ出力部Ｓが３．２５Ｖの公称しきい値に到達したときにオンするように配置されたトランジスタ１７０を示している。トランジスタ１７０は今度は高速リレー１７６に結合し、高速リレー１７６は低速リレー接続点Ｐから電力（Ｂ＋）を除去し、高速巻線２６に電力を印加する。こうすることにより、ワイパモータ１２を高速で回転させる。システムが示されているように、高速巻線２６が結合されているときには低速巻線２４は接続を切られている。高速リレー１７６に対する電力は、導体Ｒによって供給される。このようにして構成されているので、時間８８においてセンサが高速指令を出すと、ワイパは高速で動作する。
【００３０】
代替実施形態には、センサ出力Ｓが０．７Ｖを超えたときにライトを点灯させるためのトランジスタ１８０も含まれる。トランジスタ１８０のコレクタ１８４は、ＬＩＧＨＴＳ ＣＯＮＴＲＯＬ（ライト制御部）と呼ばれる接続点を介して車両のヘッドランプに機能的に接続されているリレー（図示せず）を駆動する。このようにして配置されているので、車両のヘッドランプは、レインセンサが暗さを感知するかまたは払拭を開始したときに、適切に点灯する。スイッチは、自動動作を無効化するように、導体ＬＩＧＨＴＳ ＣＯＮＴＲＯＬと直列に接続され得る。
【００３１】
表の電圧指令に応じて必要とされるしきい値を実現するためには、トランジスタが好ましい。代替的に、ナショナルセミコンダクター社製ＬＭ３３９などのコンパレータ１９０を用いてしきい値応答解析を実行することもできる。これは、全体として図２の制御回路に取って代わる図５に示されている。好適な構成ではないが、間欠回路１２０及び単安定回路１４０の非常に単純なタイミング機能を達成するために、単純なマイクロプロセッサ１９４を含めることができる。マイクロプロセッサの計算要件が極めて控えめであり、安価な４ビットプロセッサがタスクを十分に遂行することができることが重視されなければならない。これは尚も本発明の設計意図の範囲内であり、ＣＡＮまたはＬＩＮモードを実行するために必要な処理用電力を全く必要としない。マイクロプロセッサ１９４は、レインセンサからのいかなるデジタルデータも解析する必要がない。任意選択で、後述するように、重ね合わされたデータを識別するためにコンパレータ部分をパルス検出器１９２として構成することもできる。本実施形態は、それゆえ、センサ６０がないときにセンサ出力部Ｓをアースに引き寄せるための高抵抗の抵抗器１９６を含む。あるいは、センサ出力部は、図２のネットワーク１２０などの間欠ＲＣネットワークに接続され得る。
【００３２】
好適実施形態のレインセンサ６０は、雨滴感知式システムに要求される基本指令に影響を与えるために、データ転送それ自体を用いるのではなく、単純な制御電圧方式を用いる。これにより、計算を必要とせずに、インターフェース部分（本実施形態ではスイッチ１０２に組み込まれている）はスイッチ１０２に応答可能となる。しかし、センサ６０は、本明細書に記載の本発明の動作を妨げないようにして、データ転送を制御電圧出力Ｓに重ね合わせることが好ましい。比較的低速（数秒の時間スケール）の制御電圧出力に加えて、センサ６０は、複数の高速短パルスを発生させる。これらのパルスは名目上３０マイクロ秒持続し、パルス間隔は名目上８３３マイクロ秒である。このことは、１２００ボーでの低速データ転送を可能にする。図６は、レインセンサ６０内部のシリアル通信データストリーム２００及びセンサ出力部Ｓを示している。データストリーム２００は、センサのマイクロプロセッサ７４の抵抗器内のビットを表している。システムのリレー（１１０、１７６）は、応答が遅すぎるので、重ね合わされたデータによる影響を受けない。８３３マイクロ秒間の時間は、プラスのデータ遷移２０２では名目上６０マイクロ秒延長され、マイナスのデータ遷移２０４では６０マイクロ秒短縮される。時間とともに、プラス及びマイナスのデータ遷移は打ち消し合う。図６に示したグラフは、ワイパをオフ状態にする指令を出すレインセンサ６０を示している。低速状態などの他の状態に関しては、パルスは、図３に示したような、より大型でより低速の電圧上に重ね合わされる。この方式を用いて、レインセンサ６０を製造中に検査することができる。この方式を用いて、データを完全に復号化せずに、パルス検出器１９２を用いてセンサ６０が単に存在していることを検査することもできる。このことも、やはりまた、非常に単純なプロセッサを可能にさせる。
【００３３】
上記の説明には数多くの特定形態が含まれているが、これらは各々、本発明の範囲を制限するものとして解釈されるべきではなく、単に本発明の好適実施形態の一部を提供するものとして解釈されるべきである。例えば、上記各説明では、共通接地端子を有し、正の電圧を印加することによって結合されるワイパモータが示されている。接地側スイッチングは、モータの共通端子がＢ＋に接続され、低速及び高速巻線が接地されて、モータ動作に影響を与えるようにしたものであり、自動車産業においてほぼ当たり前のように用いられている。接地側スイッチングを付加するように本発明を変更することは容易であろう。また、スイッチアセンブリを、ステアリングコラムのストーク制御とともに配備するのではなく、ダッシュボードに搭載することもできる。それゆえ、本発明の範囲は、与えられた例によってではなく、添付の請求項の記載及びそれらと法的に等価なものによって決定されるべきである。
【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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【国際調査報告】
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