JP2000516558A - 可逆ワイパーモータシステムおよび方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 風防ワイパーシステムおよび方法は制御装置を具備しており、この制御装置は、制御装置に応答して駆動される駆動モータ（20）の電機子(22)上に位置されているターゲット（32）に対して固定した位置に取付けられている単一のセンサ(30)と共同して動作する。ワイパーモータ（20）は可逆ワイパーモータであり、制御装置により発生された駆動信号の極性の変化に応答して方向を変更する。遮断装置（34）はワイパーモータ（20）の電機子（22）により駆動された駆動トレイン（24）上に位置されており、ワイパーブレードの動作に相関して移動する。センサ（30）はワイパーブレードの動作に関連するパルス列を発生し、このパルス列は、ワイパーブレードが内側ワイプまたは外側ワイプ位置等の反転位置に到達したとき遮断装置（34）により遮断される。遮断はそれによってワイパーモータ（20）の駆動に使用される駆動信号の極性を反転するときの指示を制御装置に与える。制御装置はまた駆動信号の極性を使用して、方向を決定し、センサ信号パルス列と組合わせて使用するとき、ワイパーブレードの速度と位置を決定する。これは制御装置がワイパーブレードの速度と位置を制御することを可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 可逆ワイパーモータシステムおよび方法 ［発明の技術分野］ 本発明は、風防ワイパーシステムおよび方法、特にワイパーブレードの方向、 速度、動作を確実にするのに必要な入力を与える単一のセンサを使用する方法お よびシステムに関する。 ［発明の背景］ 過去において、多数の方法がワイパーブレードを駆動するために使用されてい る。１つのこのような方法は、風防表面を横切ってワイパーブレードを移動する ワイパーブレードアームに直接結合されている可逆ワイパーモータを使用するこ とである。 過去の典型的な可逆ワイパーモータでは、制御電子装置はワイパーモータを反 対方向に付勢することができるように位置のフィードバックを必要とし、そのた めワイパーブレードは内側ワイプ位置または外側ワイプ位置に通常対応するスト ローク端部で方向を変更する。また、実時間ワイパー速度および位置は２つのオ ーバーラップしたブレードが衝突しないように監視された。 典型的に、ワイパーブレード位置方向および速度を与えるために多数のセンサ 部品が必要とされた。 それ故、要求された全ての必要な情報を与えることができ、しかも設計が簡単 であり、使用する部品の数が少く、それによって製造および組立て等の価格を節 約する簡単なシステムおよび方法が必要とされている。 ［発明の要約］ それ故、本発明の主な目的は、可逆モータを使用する風防ガラスをワイプし、 設計が簡単で使用する部品数を最小にしたワイパーシステムおよび方法を提供す ることである。 本発明の別の目的は、制御電子装置により必要される必要なフィードバック情 報を与えるためワイパーブレードの運動に関連して運動する単一のセンサおよび 遮断装置を使用することができるシステムおよび方法を提供することである。 本発明の１つの特徴においては、本発明は風防ワイパーシステムを具備し、こ の風防ワイパーシステムは、制御装置と、少なくとも１つの風防ワイパーブレー ドと、制御装置に結合され電機子（アーマチュア）を有する可逆ワイパーモータ と、可逆ワイパーモータを少なくとも１つの風防ワイパーブレードに結合する駆 動トレインと、制御装置に結合しワイパーモータ電機子に関連し、ワイパーブレ ードの運動方向とワイパーブレード位置とを示す位置信号を発生するセンサとを 具備している。 別の特徴では、本発明は風防ガラスをワイプする方法に関し、この方法は可逆 駆動モータにより少なくとも１つのワイパーブレードを駆動し、駆動シャフトの 電機子に関する単一のセンサを使用してワイパーブレードの位置を感知し、それ に応答して位置信号を発生し、位置信号により可逆駆動モータを付勢し、それに よって少なくとも１つのワイパーブレードが内側ワイプまたは外側ワイプ位置に 到達するとき少なくとも１つのワイパーブレードを反転させるステップを有する 。 本発明のその他の目的と利点は、以下の説明と添付図面と特許請求の範囲から 明白であろう。 ［図面の簡単な説明］ 図１は、本発明の１実施形態にしたがったシステムの一般的概略図である。 図２Ａは、電機子により駆動される駆動ギアに取付けられたワイパーモータ、 ワイパーモータ電機子、センサ、ターゲット、センサ遮断装置の拡大図である。 図２Ｂは、図２Ａで示されている図と類似し、内側ワイプ遮断装置がセンサと ターゲットとの間で駆動された後の遮断装置を示した部分図である。 図３は、本発明のさらに詳細を示しているワイパーモータシステムの部分図で ある。 図４は、本発明のシステムで使用されるセンサにより発生された感知された位 置信号と相関して示されている駆動信号の図である。 図５は、ワイパーブレードがパーク位置から内側ワイプ位置へ、さらに外側ワ イプ位置へ駆動され、その後内側ワイプ位置へ戻るように駆動される期間のサイ クルの図である。 ［好ましい実施例の詳細な説明］ 図１を参照すると、風防ワイパーシステム10が示されており、これは内側ワイ プ位置ＩＷから外側ワイプ位置ＯＷまで風防ガラス14をワイプしそれによって風 防ガラス14の表面14Aを清浄する少なくとも１つの風防ワイパーブレード12を具 備している。 ワイパーシステム10はまた、オペレータがワイパーモータ制御装置26を通じて 風防ワイパーシステム10の動作を開始できるようにするためのスイッチ17を具備 している。 風防ワイパーシステム10は、示されているように駆動トレイン24に結合されて いる電機子22（図２Ａ）を有する可逆電気ワイパーモータ20を具備している。ド ライブトレイン24は、ワイパーモータ20をアーム13（図１）へ直接結合するシャ フト25を具備しており、そのアーム13はワイパーブレード12へ結合されている。 図を明瞭にするため、本発明の特徴は単一のワイパーブレード12とワイパーモ ータ20に関して示されているが、各ワイパーブレード12はそれに直接結合するワ イパーモータ20を有し、本発明の特徴を利用することを認識すべきである。 制御装置26は駆動信号28（図４）に応答してワイパーモータ20の動作を制御す るためにワイパーモータ20に結合されている。システム10はさらに、制御装置26 に結合され、ワイパーモータ20のハウジング壁21（図３）に取付けられているセ ンサ30（図２Ａ、３）を具備している。記載されている実施形態では、センサ30 は電機子22と動作関係で取付けられ、ターゲット32と共同動作し、このターゲッ ト32は電機子22に直接取付けられているかまたはそれと一体化されている少なく とも１つの多極磁石を具備している。電機子22がワイパーモータ20により回転可 能に駆動されるとき、センサ30はターゲット32と共同動作して、図４で示されて いる位置信号29で表されているステップパルス流を発生することを認識すべきで ある。 システム10は、ワイパーブレード12が内側ワイプ位置ＩＷ（図１）または外側 ワイプ位置ＯＷに到達するときに通常対応している予め定められたまたは所望の 時間にセンサ30を遮断する遮断装置34をさらに具備している。以下説明するよう に、センサ30は遮断位置信号29を発生し、これは制御装置26により受信され、制 御装置はそれに応答して電機子22の回転方向を反転させるように駆動信号28の極 性を反対にしてワイパーモータ20を付勢し、それによってワイパーブレード12を それぞれ内側ワイプ位置ＩＷと外側ワイプ位置ＯＷとの間で運動させる。 説明した実施形態では、センサ30はマサチュセッツ州ウースターのアレグロマ イクロシステムズ社により製造されたホール効果センサモデルNo．3189のような ホール効果センサで構成することができる。 図３で最良に示されているように、ターゲット32は直接電機子22に取付けられ ており、センサ30はそれに関して固定した関係でハウジング壁21上に位置されて いる。記載された実施形態では、駆動トレイン24は少なくとも１つの駆動ギア36 を具備し、この駆動ギア36は電機子22により駆動され、（例えばキー33を使用し て）直接取付けられた遮断装置34を具備している。この実施形態では、遮断装置 34は、切込み領域39を有する平面プレート38を具備し、切込み領域は内側ワイプ 遮断装置40と外側ワイプ遮断装置42を限定する。遮断装置40と42の幅Ｗ（図３） は通常、内側ワイプ領域ＩＷと外側ワイプ領域ＯＷの幅Ｗ１（図１）に対応する ことを認識すべきである。遮断装置40と42の動作および作用を以下説明する。 通常、ワイパーモータ20の電機子22が駆動トレイン24の駆動ギア36を駆動する とき、内側ワイプ遮断装置40と外側ワイプ遮断装置42は周期的にセンサ30を遮断 するように振動し、切換え、ワイパーブレード12がそれぞれ内側ワイプ領域ＩＷ または外側ワイプ領域ＯＷの一方に入っていることを示す。 制御装置26はセンサ30により発生されたパルスをカウントするためのカウンタ 44（図１）を具備している。制御装置26は駆動信号28によりワイパーモータ20を 付勢し、それによって最初にパーク位置ＰＰ（図１、４、５）から駆動ギア36を 連続して駆動し、このパーク位置ＰＰにワイパーブレード12が内側ワイプ遮断装 置40を通越して駐留される。図４で最良に示されているように、位置信号がセン サ30により発生され、ワイパーブレード12の運動に対応する。図４で示されてい るように、モータ20がワイパーブレード12をパーク位置ＰＰから駆動し、内側ワ イプ位置ＩＷを通越した後、ワイパーモータ20はワイパーブレード12を内側ワイ パー位置ＩＷから外側ワイプ位置方向へ駆動し、この位置で外側ワイプ遮断装置 ＯＷのエッジ42Ａ（図３）に遭遇する。外側ワイプ遮断装置42はセンサ30とター ゲット32との間で移動し、それによってセンサ30（位置信号29の点29ａ）を遮断 する。 点29ａ（図４）において、予め定められた時間後、外側ワイプ遮断装置42がセ ンサ30を通越して外側ワイプ遮断装置40ａを通って中間に駆動されるとき、制御 装置26は、高い、すなわち正極性の＋１２ボルトから例えば低い、すなわち負極 性の−１２ボルトへ駆動信号44の極性を変化することによってこの遮断に応答す る。 低い駆動信号44はその後、方向を可逆ワイパーモータ20により受信され、それ によってブレード12に方向を反転させ、センサ30が点29ｂで内側ワイプ遮断装置 40のエッジ40ａに遭遇するまでブレード12を外側ワイプ位置ＯＷから内側ワイプ 位置ＩＷへ移動させる。この点で、制御装置26は再度、内側ワイプ遮断装置40を 通って低い極性から高い極性までのほぼ中間で駆動信号28の極性を変更し、それ によってワイパーモータ20に再度方向を反転させる。 制御装置26は例えば駆動信号28の振幅および／またはパルス幅を変調または変 更してもよく、それによってワイパーブレード12が内側ワイプ領域ＩＷまたは外 側ワイプ領域ＯＷに入ったとき、方向を反転する前に駆動モータ20の速度を下げ ることを認識すべきである。 動作のサイクルを図４、５に関してより詳細に説明する。図４と５はさらに駆 動信号44、センサ信号29、ワイパーブレード12の位置との対応を示している。最 初にワイパーブレード12はパーク位置ＰＰにある。オペレータによりワイパース イッチ17が付勢されるとき（図１）、制御装置26は高い駆動信号28を発生し、駆 動ギア36とワイパーブレードをパーク位置ＰＰから内側ワイプ遮断装置40を通過 して外側ワイプ位置ＯＷ方向に駆動するようにワイパーモータ20を付勢する。制 御装置26が高い信号28を発生している限り、ワイパーブレード12は外側ワイプ位 置ＯＷ方向へ駆動される。これによって、制御装置26は、ワイパーブレード12が 移動している方向を決定することができる。 ワイパーモータ20が駆動ギア36を駆動しているとき、外側ワイプ遮断装置42は センサ30とターゲット32との間に駆動され、それによって前述したように点29ａ （図４）でセンサ信号29のパルス列を遮断する。この点29ａで、エッジ40ａ（図 ３）はセンサ30に遭遇する。制御装置26はセンサ信号29を監視し、ワイパーモー タ20に直ちに方向を反転させる。その代わりに、制御装置26は前述したように予 め定められた時間だけワイパーモータ20を駆動させ続け、外側ワイプ遮断装置42 のほぼ中間に対応する。 予め定められた時間後、制御装置26は例えば＋１２ボルトから−１２ボルトへ 駆動信号の極性を反転し、それによってワイパーモータ20に再度方向を反転させ る。図４、５で示されているように、駆動信号28が低くなるとき、ワイパーモー タ20は方向を反転し、内側ワイプ遮断装置42が再度センサ30とターゲット32との 間で駆動され点29ａ（図４）でセンサ30を遮断するまで、外側ワイプ位置ＯＷか ら内側ワイプ位置ＩＷまでワイパーブレード12を駆動し始め、それによってワイ パーブレード12が外側ワイプ位置ＯＷへ到達していることを示す。 制御装置26は予め定められた時間だけ駆動信号28の変調されたパルス幅または 振幅によりワイパーモータ20を付勢し続け、それによってワイパーモータ20は方 向を反転する前に速度を低下することができる。 このような予め定められた時間後、制御装置26は、ワイパーモータ20に方向を 反転させるため駆動信号28の極性を再度反転し、それによってワイパーブレード 12は前述した方法で内側ワイプ位置（ＩＷ）から外側ワイプ位置（ＯＷ）へ再度 駆動される。 オペレータがワイパースイッチ17をオフ位置に付勢したとき、制御装置26はオ フ信号を受信し、駆動信号28が低い（ワイパーブレード12が内側ワイプ位置ＩＷ 方向に移動していることを示す）現在または次のサイクル期間中、制御装置26は 低い駆動信号28を発生し続ける。これによって制御装置26が駆動信号28を終了す るパーク位置ＰＰへワイパーブレード12が駆動されるまで、ワイパーブレード12 は予め定められた時間だけ内側ワイプ位置ＩＷを通過して駆動され、それによっ てワイパーブレード12をパーク位置ＰＰに駐留させる。 制御装置26はセンサ信号29のパルス列を監視し、内側ワイプ位置ＩＷと外側ワ イプ位置ＯＷとの間でそれぞれ満了するパルス数を決定することによって、駆動 信号信号44の極性と共に、制御装置26はワイヤブレード12がどのサイクルにある か、またワイパーブレードが移動している方向（即ちＩＷからＯＷＮＯＷからＩ Ｗ）を正確に決定することができると都合がよい。 また、１つのターゲット32と共同動作する単一のセンサ30を使用して、ワイパ ーブレード12の移動距離情報により直接補正されることができるパルスが一定の 時間間隔で発生されることを認識すべきである。制御装置26は、実時間情報を与 えることができるクロック（図示せず）を具備し、実時間情報はセンサ30により 与えられる距離情報と共に使用されるとき、制御装置26がワイパーブレード12の 速度を計算することを可能にする。 内側ワイプ遮断装置40と外側ワイプ遮断装置42はセンサ30と共に使用されると き、制御装置26がワイパーブレード12の方向を反転する時間を決定することを可 能にする。図示していないが、制御装置26は反転の地点（即ち、内側ワイプ位置 ＩＷまたは外側ワイプ位置ＯＷのいずれか一方）に到達するのに必要なパルスを カウントすることによってこの反転された方向を確認することができる。 したがって、遮断装置34とターゲット32とを組合わせて使用するとき、ワイパ ーブレード12の速度、位置、方向は単一のセンサ30を使用して決定されることで きることを認識すべきである。これは、多数のワイパーブレード12の動作および 移動を制御し、それによって動作中に衝突しない。 ここで説明した形態と、これらの方法を実行する装置の形態は本発明の好まし い実施形態を構成しているが、本発明はこれらの正確な方法および形態の装置に 限定されず、特許請求の範囲で限定されている本発明の技術的範囲を逸脱せずに 変更が行われてもよいことが理解されよう。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 置がワイパーブレードの速度と位置を制御することを可 能にする。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．制御装置と、 少なくとも１つの風防ワイパーブレードと、 前記制御装置に結合され、電機子を有する可逆ワイパーモータと、 前記可逆ワイパーモータを前記少なくとも１つの風防ワイパーブレードに結合 する駆動トレインと、 ワイパーブレードの運動方向とワイパーブレードの位置を示す位置信号を発生 するために電機子に結合されているセンサとを具備している風防ワイパーシステ ム。 ２．前記ワイパーブレード位置は内側ワイプ位置とエンドワイプ位置とを有し、 前記センサは前記位置信号を発生するために前記センサと共同動作するための遮 断装置を具備しており、前記位置信号は前記内側ワイプ位置と前記エンドワイプ 位置に対応する部分を少なくとも有している請求項１記載の風防ワイパーシステ ム。 ３．前記センサは、ホール効果センサを具備している請求項１記載の風防ワイパ ーシステム。 ４．前記電機子はターゲットを具備し、前記センサは前記ターゲットに関して固 定した関係で位置されており、 前記駆動トレインは、前記電機子により駆動される少なくとも１つの駆動ギア と、前記少なくとも１つのワイパーブレードが内側ワイプ位置または外側ワイプ 位置のいずれかに到達したとき前記センサを遮断するように取付けられた遮断装 置とを具備し、前記制御装置は前記センサを遮断する前記遮断装置に応答して前 記モータの回転方向を反転させる請求項１記載の風防ワイパーシステム。 ５．前記センサは一定の角度間隔で複数のパルスを発生し、前記制御装置は前記 複数のパルスに応答して、ワイパーブレードの速度と、前記内側ワイプと外側ワ イプ位置との間の前記少なくとも１つのワイパーブレードの位置を決定できる請 求項１記載の風防ワイパーシステム。 ６．前記センサがホール効果センサである請求項５記載の風防ワイパーシステム 。 ７．前記駆動トレインは、前記センサを遮断する遮断装置を有する駆動ギアを具 備し、 前記電機子は、前記電機子の一定の角度間隔で複数のパルスを発生するために 前記センサと共同動作するためターゲットを具備し、 前記遮断装置は、それぞれ内側ワイプ位置と外側ワイプ位置に対応する内側ワ イプ遮断領域と外側ワイプ遮断領域を有する遮断プレートを具備している請求項 １記載の風防ワイパーシステム。 ８．前記ターゲットは多極磁石を有する請求項７記載の風防ワイパーシステム。 ９．前記駆動トレインは、前記センサを遮断する遮断装置を有する駆動ギアを具 備し、 前記電機子は、前記電機子の一定の角度間隔で複数のパルスを発生するために 前記センサと共同動作するためターゲットを具備し、 前記遮断装置は、それぞれ内側ワイプ位置と外側ワイプ位置に対応する内側ワ イプ遮断領域と外側ワイプ遮断領域を有する遮断プレートを具備している請求項 １記載の風防ワイパーシステム。 １０．可逆駆動モータ内で少なくとも１つのワイパーブレードを駆動し、 駆動シャフトの電機子に関して単一のセンサを使用して前記ワイパーブレード の位置を感知し、それに応答して位置信号を発生し、 前記位置信号により前記可逆駆動モータを付勢し、それによって前記少なくと も１つのワイパーブレードが前記内側ワイプまたは外側ワイプ位置に到達したと き前記少なくとも１つのワイパーブレードの方向を反転させるステップを有して いる風防ワイプ方法。 １１．前記電機子に隣接した関係で位置されているセンサによって前記電機子の 前記角度運動を感知し、 ワイパーブレードが前記内側ワイプ位置または前記外側ワイプ位置のいずれか に到達するとき前記センサを遮断するステップをさらに有している請求項１０記 載の方法。 １２．前記位置信号を使用して少なくとも１つのワイパーのワイパーブレード速 度および位置を決定するステップをさらに有している請求項１０記載の方法。 １３．前記電機子の回転の周期的間隔で複数のパルスを発生し、 前記複数のパルスに応答して、前記内側ワイプ位置と外側ワイプ位置の間の前 記少なくとも１つのワイパーブレードの速度と、ワイパーブレードの位置とを決 定するステップをさらに有している請求項１２記載の方法。 １４．前記内側ワイプ位置と外側ワイプ位置との間の前記ワイパーブレードの運 動方向を決定するステップをさらに有している請求項１０記載の方法。 １５．前記モータに与えられる電圧の極性を監視し、前記極性を使用して運動方 向を決定するステップをさらに有している請求項１４記載の方法。 １６．前記電機子上に多極磁石を位置し、 前記多極磁石と隣接した関係に前記センサを配置し、前記多極磁石と相互動作 するステップをさらに有している請求項１３記載の方法。 １７．前記少なくとも１つのワイパーブレードの運動に応答して前記センサを遮 断するステップをさらに有している請求項１６記載の方法。 １８．前記センサと前記多極磁石との間で遮断装置を駆動して前記内側ワイプ位 置と外側ワイプ位置の指示を与えるステップをさらに有している請求項１７記載 の方法。 １９．前記電機子により駆動された駆動ギア上に前記遮断装置を位置させるステ ップをさらに有している請求項１８記載の方法。 ２０．前記パルスが予め定められた数のパルスに到達するとき速度を低下するよ うに前記モータを制御するステップをさらに有する請求項１３記載の方法。 ２１．前記パルスのカウントが、前記内側ワイプ位置または前記外側ワイプ位置 のいずれか一方にほぼ対応する予め定められた数のパルスに到達したとき方向を 反転するように前記モータを制御するステップをさらに有している請求項１３記 載の方法。 ２２．前記センサはホール効果センサを具備している請求項１３記載の方法。 ２３．前記センサはホール効果センサを具備している請求項１０記載の方法。