JP2018111495A - ワイパ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】払拭時のワイパブレードのびびり振動をワイパモータの回転の制御で抑制する。【解決手段】回転センサ４２，４４により出力軸３６，３８の回転角度を各々検知する。マイクロコンピュータ６２は、回転センサ４２，４４が各々検知した出力軸３６，３８の回転角度に係る信号から、フィルタによって所定の周波数域の成分を可変し、当該フィルタで処理した信号をワイパモータ１８，２０の回転速度の指令値の信号に各々加算する。駆動回路４６，４８は、かかる加算処理がされた指令値の信号に基づいてワイパモータ１８，２０に印加する電圧を各々制御する。【選択図】図１

Description

本発明は、ワイパ装置に関する。

ワイパ装置は、車両のフロントガラス等に設けられ、フロントガラスの雨滴及び汚れを払拭する。かかるワイパ装置では、ガラス表面の汚れ等による摩擦係数の変化、ワイパモータの電源であるバッテリの電圧の変動及びワイパブレードの劣化等によって、払拭中のワイパブレードが細かく振動する、いわゆるびびり振動が発生する場合がある。

特許文献１に記載には、加速度センサによって検出したびびり振動の大きさに応じてワイパモータの回転速度を速めてびびり振動を抑制する技術が開示されている。

特開平０８−２９０７５６号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載のワイパ装置は、ワイパモータの回転速度を速めてワイパブレードの払拭速度を上げると、ワイパブレードの動きがぎこちなく不自然になるという問題があった。また、ワイパブレードの払拭速度を上げた場合、ワイパブレードが反転すべき位置をオーバーランして車体と接触するという問題があった。

特許文献１に記載の技術以外に、ワイパ装置のリンク機構、及びワイパアーム等の機械的な構成要素を調整することにより、払拭時でのワイパブレードのびびり振動を抑制することも行われている。しかしながら、製品ごとに機械的な構成要素を調整するのは煩雑である上に、機械的な構成要素を調整した結果、ワイパアームの回動が円滑でなくなる等の別個の障害が発生しやすいという問題があった。

また、加速度センサ等によってワイパブレードのびびり振動を検知した場合に、ワイパモータに供給する電力の制御に係るＰＷＭ（Pulse Width Modulation）の信号にびびり振動とは逆位相の成分を加えることにより、びびり振動を打ち消す技術もある。しかしながら、かかる技術は、びびり振動が発生してから逆位相の成分を算出するので、制御装置の演算負荷が大きくなるという問題があった。

本発明は上記に鑑みてなされたもので、払拭時のワイパブレードのびびり振動をワイパモータの回転の制御で抑制するワイパ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決するために、請求項１に記載のワイパ装置は、ワイパアームの一端が連結された出力軸を有し、該出力軸を回転させることによって前記ワイパアームの他端に設けられたワイパブレードを窓ガラス上で往復回動させるワイパモータと、前記出力軸の回転角度を検知して前記出力軸の回転角度に応じた信号を出力する回転角検知手段と、前記回転角検知手段から出力された信号から得た前記出力軸の角加速度及び前記出力軸の角速度のいずれか一方の信号の高周波数域の成分を低減し、かつ低周波数域のびびり振動成分を通過する第１フィルタと、前記第１フィルタで処理した信号を前記ワイパモータの回転速度の指令値を示す信号に加算する第１加算処理手段と、前記回転角検知手段から出力された信号から得た前記出力軸の回転角度及び前記出力軸の角速度のいずれか一方の信号の低周波数域の成分を低減し、かつ前記第１フィルタで処理した信号を用いた制御の背反によって生じた振動成分を低減する第２フィルタと、前記第２フィルタで処理した信号を前記第１加算処理手段で加算して得られた信号に加算する第２加算処理手段と、前記第２加算処理手段で加算して得られた信号に基づいて前記ワイパモータに印加する電圧を制御する電圧制御手段と、を備えている。

このワイパ装置によれば、第１フィルタによって、ワイパモータの出力軸の回転角度に応じた信号から払拭時のワイパブレードのびびり振動発生の要因となる周波数域の成分を可変する。びびり振動発生の要因となる周波数域の成分を可変した信号をワイパモータの回転速度の指令値の信号に加算することにより、払拭時のワイパブレードのびびり振動をワイパモータの回転の制御で抑制することができる。

また、このワイパ装置によれば、第１フィルタで可変しきれない成分や、動きが悪くなる要因となる成分を第２フィルタで可変することにより、払拭時のワイパブレードのびびり振動をワイパモータの回転の制御で抑制することができる。

請求項２に記載のワイパ装置は、請求項１に記載のワイパ装置において、前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの各々の特性は、前記電圧制御手段に周波数が不規則に変化する試験信号を入力し、前記電圧制御手段が前記試験信号に基づいて制御した電圧によって前記ワイパモータが回転した時の前記出力軸、前記ワイパアーム及び前記ワイパブレードの各々の回転角度、並びに前記出力軸のトルクを予め設定したワイパ装置モデルに適用して決定される、

このワイパ装置によれば、試験信号を入力された時のワイパモータ、ワイパアーム及びワイパブレードの各々の挙動を基に、運動方程式のパラメータを決定する。パラメータに基づいて決定した運動方程式に基づいてワイパ装置のモデリングを行うことにより、各フィルタの特性を決定することができる。

請求項３に記載のワイパ装置は、請求項２に記載のワイパ装置において、前記試験信号は、２値信号又はスィープ信号である。

請求項３に記載のワイパ装置によれば、試験信号として、周波数が不規則に変化する２値信号又はスィープ信号を用いて、各フィルタの特性を決定することができる。

請求項４に記載のワイパ装置は、請求項２又は３に記載のワイパ装置において、前記ワイパ装置モデルは、ワイパモータ、ワイパアーム及びワイパブレードを構成に含み、該構成各部の剛性、粘性及び慣性に基づいて設定される。

本発明の実施の形態に係るワイパ装置の構成を示す概略図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置におけるモデリングの一例を示す概念図である。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置におけるモデリングに基づいた運動方程式の導出の一例を示す図である。 本発明の実施の形態におけるワイパ装置に係る運動方程式のパラメータを決定するための実機データ測定の一例を示す概略図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置のモデルにおける負荷Ｔ_Ｂとブレード角度θ_Ｂとの周波数応答のシミュレーション結果の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置のモデルにおけるワイパブレードの動きのシミュレーション結果の一例を示すグラフである。 （Ａ）は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置のモデルにおいて、共振を抑制した場合の負荷Ｔ_Ｂとブレード角度θ_Ｂとの周波数応答のシミュレーション結果の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置のモデルにおいて、共振を抑制した場合のワイパブレードの動きのシミュレーション結果の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態で、背反９４の抑制に用いられるハイパスフィルタの特性の一例を示すグラフである。 本発明の実施の形態に係るワイパ装置のモデルにおけるフィルタの特性の決定のための構成の一例を示す概略図である。 （Ａ）は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置のモデルにおいて、共振及び背反を抑制した場合の負荷Ｔ_Ｂとブレード角度θ_Ｂとの周波数応答のシミュレーション結果の一例を示すグラフであり、（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置のモデルにおいて、共振及び背反を抑制した場合のワイパブレードの動きのシミュレーション結果の一例を示すグラフである。

図１は、本実施の形態に係るワイパ装置１０の構成を示す概略図である。ワイパ装置１０は、一例として、車両のフロントガラス１２の下部の左に左ワイパ装置１４、車両のフロントガラス１２の下部の右に右ワイパ装置１６を各々備えた対向払拭型のワイパ装置である。

左ワイパ装置１４及び右ワイパ装置１６は、ワイパモータ１８，２０、減速機構２２，２４、ワイパアーム２６，２８及びワイパブレード３０，３２を各々備えている。左ワイパ装置１４及び右ワイパ装置１６は、ワイパモータ１８，２０の正逆回転が減速機構２２，２４で各々減速され、減速機構２２，２４によって減速された正逆回転で出力軸３６，３８が各々回転する。さらに、出力軸３６，３８の正逆回転の回転力がワイパアーム２６，２８に各々作用することによりワイパアーム２６，２８がフロントガラス１２上を往復回動する。かかるワイパアーム２６，２８の回動により、ワイパアーム２６，２８の先端に各々設けられたワイパブレード３０，３２がフロントガラス１２表面の下反転位置Ｐ１から上反転位置Ｐ２の間を払拭する。なお、減速機構２２，２４は、例えばウォームギア等で構成され、ワイパモータ１８，２０の回転を、ワイパブレード３０，３２によるフロントガラス１２表面の払拭に適した回転速度に各々減速し、当該回転速度で出力軸３６，３８を各々回転させる。

ワイパモータ１８，２０には、ワイパモータ１８，２０の回転を制御するためのワイパ制御回路６０が接続されている。本実施の形態に係るワイパ制御回路６０は、マイクロコンピュータ６２とメモリ６４とを含む。

マイクロコンピュータ６２には、ワイパモータ１８の出力軸３６及びワイパモータ２０の出力軸３８の回転速度及び回転角度を各々検知する回転センサ４２，４４並びにワイパモータ１８，２０に流れる電流を各々検知する電流センサ５６，５８が接続されている。マイクロコンピュータ６２は、回転センサ４２，４４及び電流センサ５６，５８からの信号に基づいて、フロントガラス１２上でのワイパブレード３０，３２の位置を各々算出する。また、マイクロコンピュータ６２は、算出した位置に応じて出力軸３６，３８の回転速度が変化するように駆動回路４６，４８を各々制御する。なお、回転センサ４２，４４は、ワイパモータ１８，２０の減速機構２２，２４内に各々設けられ、出力軸３６，３８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。

また、ワイパ制御回路６０には、駆動回路４６，４８の制御に用いるデータ及びプログラムを記憶したメモリ６４があり、マイクロコンピュータ６２には、ワイパスイッチ６６が接続されている。

駆動回路４６，４８は、ワイパモータ１８，２０を各々作動させるための電圧（電流）をＰＷＭ制御によって生成してワイパモータ１８，２０に各々供給する。ワイパモータ１８，２０がブラシレスＤＣモータであれば、駆動回路４６，４８は、スイッチング素子にＭＯＳＦＥＴを使用したインバータ回路を含み、マイクロコンピュータ６２の制御によって、所定のデューティ比の電圧を出力する。

本実施の形態に係るワイパモータ１８，２０は、上述のように、ウォームギアで構成された減速機構２２，２４を各々有しているので、出力軸３６，３８の回転速度及び回転角度は、ワイパモータ１８，２０本体の回転速度及び回転角度と同一ではない。しかしながら、本実施の形態では、ワイパモータ１８，２０と減速機構２２，２４は各々一体不可分に構成されているので、以下、出力軸３６，３８の回転速度及び回転角度を、ワイパモータ１８，２０の各々の回転速度及び回転角度とみなす。また、以下、出力軸３６，３８の回転角度を「モータ角度」と呼称する。

ワイパスイッチ６６は、車両のバッテリからワイパモータ１８，２０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６６は、ワイパブレード３０，３２を、低速で回動させる低速作動モード選択位置、高速で回動させる高速作動モード選択位置、一定周期で間欠的に回動させる間欠作動モード選択位置、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てワイパモータ１８，２０を回転させるための指令信号をマイクロコンピュータ６２に出力する。

ワイパスイッチ６６から各モードの選択位置に応じて出力された信号がワイパ制御回路６０に入力されると、ワイパ制御回路６０がワイパスイッチ６６からの出力信号に対応する制御をメモリ６４に記憶されたデータ及びプログラムを用いて行う。具体的には、ワイパ制御回路６０のマイクロコンピュータ６２は、ワイパスイッチ６６からの指令信号並びにメモリ６４に記憶されているデータ及びプログラムに基づいて出力軸３６，３８の回転速度を算出する。さらにマイクロコンピュータ６２は、算出した回転速度で出力軸３６，３８が回転するように駆動回路４６，４８を制御する。

図２は、本実施の形態に係るワイパ装置１０におけるモデリングの一例を示す概念図である。図２では、右ワイパ装置１６は、ワイパモータ２０、減速機構２４、ワイパアーム２８及びワイパブレード３２で主に構成されているとしてモデルを単純化している。図２に示したモデルでは、ワイパモータ２０の回転に係るモータトルクＴ_Ｍが出力軸３８を介してワイパアーム２８とワイパブレード３２に作用すると共に、ワイパブレードには風圧又はフロントガラス表面の摩擦等の負荷（外力）Ｔ_Ｂが作用する。ワイパモータ２０、減速機構２４、ワイパアーム２８及びワイパブレード３２は、一体化された剛体ではないので、モータトルクＴ_Ｍと負荷Ｔ_Ｂとが作用すると、各部の剛性、粘性及び慣性により、ワイパアーム２８の位置及びワイパブレード３２の位置が影響を受ける。図２では、ワイパモータ２０、減速機構２４、ワイパアーム２８及びワイパブレード３２における慣性、粘性及び剛性、並びにワイパモータ２０の出力軸３８の回転角度、ワイパブレード３２の回動角度及びワイパブレードの回動角度の各々をパラメータとしている。

なお、図２において右ワイパ装置１６を例示したが、左ワイパ装置１４のモデリングも右ワイパ装置１６と同様なので、詳細な説明は省力すると共に、以下、右ワイパ装置１６に係る構成に基づいてモデリング等の説明をする。

本実施の形態で設定されるパラメータは、図２に示した通りである。例えば、ワイパモータ２０と減速機構２４との慣性であるモータ＆ギアの慣性Ｊ_１、並びにワイパモータ２０及び減速機構２４とワイパアーム２８と間の粘性及び剛性であるモータ＆ギアとアーム間の粘性Ｃ_１及びモータ＆ギアとアーム間の剛性Ｋ_１が設定される。

また、ワイパアーム２８の慣性であるアームの慣性Ｊ_２、ワイパアーム２８とワイパブレード３２との間の粘性であるアームとブレード間の粘性Ｃ_２及びワイパアーム２８とワイパブレード３２との間の剛性であるアームとブレード間の剛性Ｋ_２が設定される。

また、ワイパブレード３２の慣性であるブレードの慣性Ｊ_３、ワイパブレード３２とフロントガラス１２との間の粘性であるブレード＆ガラス間の粘性Ｃ_３及びワイパブレード３２の剛性であるブレードの剛性Ｋ_３が設定される。さらには、出力軸３８の回転角度であるモータ角度θ_Ｍ、ワイパアーム２８が図２の下反転位置Ｐ１から回動した角度であるアーム角度θ_Ａ及びワイパブレード３２が下反転位置から回動した角度であるブレード角度θ_Ｂもパラメータとして設定される。なお、モータ角度θ_Ｍは、回転センサ４２，４４によって検知される実測値である。

図２に示した各々のパラメータを用いると、ワイパ装置１０における各部の運動は、図３に示したように、下記の式（１）〜（３）で表現できる。図３は、本実施の形態に係るワイパ装置１０におけるモデリングに基づいた運動方程式の導出の一例を示す図である。
Ｔ_Ｍ＝Ｊ_１α_Ｍ＋Ｃ_１ω_Ｍ＋Ｋ_１θ_Ｍ ・・・（１）
Ｃ_１（ω_Ｍ−ω_Ａ）＋Ｋ_１（θ_Ｍ−θ_Ａ）＝Ｊ_２α_Ａ＋Ｃ_２ω_Ａ＋Ｋ_２θ_Ａ
・・・（２）
Ｔ_Ｂ＋Ｃ_２（ω_Ａ−ω_Ｂ）＋Ｋ_２（θ_Ａ−θ_Ｂ）＝Ｊ_３α_Ｂ＋Ｃ_３ω_Ｂ＋Ｋ_３θ_Ｂ
・・・（３）

上記の式（１）〜（３）におけるω_Ｍは、モータ角度θ_Ｍの角速度であり、α_Ｍは、モータ角度θ_Ｍの角加速度である。また、ω_Ａは、アーム角度θ_Ａの角速度であり、α_Ａは、アーム角度θ_Ａの角加速度である。さらに、ω_Ｂは、ブレード角度θ_Ｂの角速度であり、α_Ｂは、ブレード角度θ_Ｂの角加速度である。なお、本実施の形態では、減速機構２４にワイパアーム２８が直結されたワイパ装置１０に基づいてモデリングを行っている。減速機構２４とワイパアーム２８との間にリンク機構を別途有するワイパ装置のモデリングでは、上記の式（１）〜（３）に加えて、リンク機構に係る運動方程式を追加する。

図４は、本実施の形態におけるワイパ装置１０に係る運動方程式のパラメータを決定するための実機データ測定の一例を示す概略図である。図４では、例えば、ワイパブレード３２をフロントガラス１２上の所定の位置から−５°〜５°の範囲で回動させるための指令値を試験信号としてマイクロコンピュータ６２内のＰＩ制御部７０に入力する。図４に示した入力値は、一例として、周波数が５ＨＺ〜５０Ｈｚの範囲で不規則に変化させた２値信号である。本実施の形態では、図４に示した２値信号の他に、周波数が不規則に変化するスィープ信号を試験信号に用いてもよい。なお、フロントガラス１２上の所定の位置は、ワイパブレード３２が例えば−５°〜５°の範囲で回動可能なところであればよい。

ＰＩ制御部７０は、ワイパモータ２０のアーマチャに印加する電圧をいわゆるＰＩ制御によって算出する。ＰＩ制御部７０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２０に印加する電圧を算出する偏差比例部７０Ａを含む。また、ＰＩ制御部７０は、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７０Ｂを含む。

ワイパモータ２０のアーマチャにはＰＩ制御部７０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２０の出力軸３８の回転角度は、回転センサ４４により、モータ角度θ_Ｍとして検知される。回転しているワイパモータ２０の電流は、電流センサ５８によって検知され、検知された電流の値に所定のトルク定数７２を乗算することによりワイパモータ２０の出力軸３８のトルクが算出される。

また、ワイパモータ２０の回転力及びトルクは右ワイパ装置１６に作用し、ワイパブレード３２をフロントガラス１２上の所定の位置から回動させる。本実施の形態では、一例として、フロントガラス１２上を回動するワイパアーム２８及びワイパブレード３２の動きを光学的なセンサで捕捉する。光学的なセンサは、ワイパアーム２８及びワイパブレード３２の各々がフロントガラス１２上を回動した際の出力軸３８を中心とした角度を、アーム角度θ_Ａ及びブレード角度θ_Ｂとして各々検知する。また、回転センサ４４によって検知されたモータ角度θ_Ｍは、出力値としてＰＩ制御部７０に入力され、上述のＰＩ制御が行われる。

図４に示したデータ測定により、モータトルクＴ_Ｍ、モータ角度θ_Ｍ、アーム角度θ_Ａ及びブレード角度θ_Ｂが測定される。さらに、モータ角度θ_Ｍ、アーム角度θ_Ａ及びブレード角度θ_Ｂの各々に基づいて、モータ角速度ω_Ｍ及びモータ角加速度α_Ｍ、アーム角速度ω_Ａ及びアーム角加速度α_Ａ、並びにブレード角速度ω_Ｂ及びブレード角加速度α_Ｂを、各々算出する。

以上の実機データ測定に基づいて各パラメータを決定することにより、本実施の形態に係るワイパ装置１０のモデリングを行う。図５（Ａ）は、本実施の形態に係るワイパ装置１０のモデリングによる負荷Ｔ_Ｂとブレード角度θ_Ｂとの周波数応答のシミュレーション結果である。図５（Ａ）は、上述のモデリングによって決定したワイパ装置１０のモデルに負荷Ｔ_Ｂを加えた場合の、負荷Ｔ_Ｂに対するブレード角度θ_Ｂの応答の変化を、ワイパブレード３２が往復回動する頻度である周波数毎にプロットしたグラフである。

図５（Ｂ）は、本実施の形態に係るワイパ装置１０のモデリングによるワイパブレード３２の動きのシミュレーション結果であり、一例として、横軸に時間、縦軸に出力軸３８の回転速度を設定している。

図５（Ａ）では、高域の周波数において、共振９０が顕著なピークとなって現れている。かかる共振９０が生じている場合には、ワイパブレード３２の動きは図５（Ｂ）に示したように、出力軸３８の回転速度が小刻みに変化する、いわゆるびびり振動が発生している。

図５（Ａ）に示した共振９０を抑制することで、理論上は図５（Ｂ）に示したびびり振動も抑制される。図６（Ａ）は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置のモデルにおいて、共振９０を抑制した場合の負荷Ｔ_Ｂとブレード角度θ_Ｂとの周波数応答のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図６（Ａ）では、図４においてＰＩ制御部７０にフィードバックされるブレード角度θ_Ｂ等の情報に、共振９０を抑制し得るローパスフィルタ等のフィルタを適用した場合のシミュレーション結果を示している。フィルタを適用した結果、図５（Ａ）に見られた共振９０は共振抑制９２されている。しかしながら、低周波域で信号が増幅される背反９４が発生している。

図６（Ｂ）は、本実施の形態に係るワイパ装置１０のモデルにおいて、共振９０を抑制した場合のワイパブレード３２の動きのシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図６（Ｂ）に示した背反９４により、出力軸３８の回転速度は断続的に変化し、ワイパブレード３２のフロントガラス１２上での回動が不安定となる。

本実施の形態では、共振９０を抑制する例えばローパスフィルタと共に、背反９４を抑制する、例えば図７に示したようなハイパスフィルタ等をワイパモータ２０のＰＷＭ制御にフィードバックされる信号に適用することにより、共振９０及び背反９４を抑制する。図７は、本実施の形態で、背反９４の抑制に用いられるハイパスフィルタの特性の一例を示すグラフである。

図８は、本発明の実施の形態に係るワイパ装置１０のモデルにおけるフィルタの特性の決定のための構成の一例を示す概略図である。図８の構成は、図４に示した構成と一部で一致するが、振動低減制御部７６及び背反抑制制御部７８を有する点が図４の場合と相違する。なお、図８の動作系８６において、右ワイパ装置１６の動作に伴って、所定の逆起電圧定数７４に基づく逆起電圧がワイパモータ２０には発生するが、かかる逆起電圧は、各フィルタの特性の決定には直接影響しない。

図８に示した背反抑制制御部７８は、モータ角度θ_Ｍの信号から所定の周波数域を可変して背反抑制をする第２フィルタ７８Ａを含む。第２のフィルタ７８Ａは、一例としてハイパスフィルタである。また、背反抑制制御部７８は、第２フィルタ７８Ａの処理結果のゲインを調整して、ＰＩ制御部７０から出力された指令の信号に加算する第２ゲイン調整部７８Ｂを有している。

図８に示した振動低減制御部７６は、モータ角加速度α_Ｍの信号から第２フィルタ７８Ａとは異なる周波数域の成分を可変して共振抑制９２をする第１フィルタ７６Ａを含む。第１のフィルタ７６Ａは、一例としてローパスフィルタである。また、振動低減制御部７６は、第１フィルタ７６Ａの処理結果のゲインを調整して、第２ゲイン調整部７８Ｂによってゲイン調整された第２フィルタ７８Ａの処理結果が加算された指令の信号に加算する第１ゲイン調整部７６Ｂを有している。

本実施の形態では、図８に示した構成のモデルにおいて、共振９０及び背反９４が抑制されるように、振動低減制御部７６の第１フィルタ７６Ａ及び背反抑制制御部７８の第２フィルタ７８Ａの各々の特性を変化させる。なお、図８では、ＰＩ制御部７０から出力された指令の信号に、背反抑制制御部７８からの信号を振動低減制御部７６からの信号よりも先に加算しているが、振動低減制御部７６からの信号を背反抑制制御部７８からの信号よりも先に加算してもよい。

図９（Ａ）は、本実施の形態に係るワイパ装置１０のモデルにおいて、共振９０及び背反９４を抑制した場合の負荷Ｔ_Ｂとブレード角度θ_Ｂとの周波数応答のシミュレーション結果の一例を示すグラフである。また、図９（Ｂ）は、本実施の形態に係るワイパ装置１０のモデルにおいて、共振９０及び背反９４を抑制した場合のワイパブレード３２の動きのシミュレーション結果の一例を示すグラフである。図９（Ａ）において共振抑制９２及び背反抑制９６がなされ、その結果、図９（Ｂ）に示したように、ワイパブレード３２の動きが円滑になっている。本実施の形態では、図８に示したモデル上で共振９０及び背反９４が抑制された場合の第１フィルタ７６Ａ及び第２フィルタ７８Ａの各々の特性を実機に反映させる。

なお、図８に示したモデルは、上述のように、指令値として周波数が不規則に変化する試験信号を実機に入力してワイパモータを回転させた時の出力軸３８、ワイパアーム２８及びワイパブレード３２の各々の回転角度、並びにモータトルクＴ_Ｍに基づいて決定されている。また、第１フィルタ７６Ａ及び第２フィルタ７８Ａは図８に示したモデルに基づいて各々の特性が決定されている。したがって、第１フィルタ７６Ａ及び第２フィルタ７８Ａの各々の特性は、試験信号を実機に入力してワイパモータを回転させた時の出力軸３８、ワイパアーム２８及びワイパブレード３２の各々の回転角度、並びにモータトルクＴ_Ｍに基づいて決定されているとみなすことができる。

実機においても、図８のように、振動低減制御部７６及び背反抑制制御部７８を設け、図９（Ａ）に示したように共振抑制９２及び背反抑制９６が適切に行われた場合の第１フィルタ７６Ａ及び第２フィルタ７８Ａの特性を、振動低減制御部７６及び背反抑制制御部７８に各々組み込む。

なお、図８に示したモデルでは、振動低減制御部７６にはモータ角加速度α_Ｍの信号が、背反抑制制御部７８にはモータ角度θ_Ｍの信号が、各々入力されているが、本実施の形態では、これらに限定されるわけではない。本実施の形態では、モータトルクＴ_Ｍと負荷Ｔ_Ｂとに影響されるものであって、かつ回転センサ４２，４４等のワイパ装置１０の実機に備え付けのセンサの検知結果に基づく信号であれば、第１フィルタ７６Ａ及び第２フィルタ７８Ａを作用させる対象としてよい。

たとえば、モータ角度θ_Ｍの信号を振動低減制御部７６に入力して第１フィルタ７６Ａの特性を変化させ、モータ角加速度α_Ｍの信号を背反抑制制御部７８に入力して第２フィルタ７８Ａの各々の特性を変化させて、各フィルタの特性を最適化してもよい。かかる場合では、実機においても、モータ角度θ_Ｍの信号を振動低減制御部７６に入力すると共にモータ角加速度α_Ｍの信号を背反抑制制御部７８に入力する。そして、最適化した第１フィルタ７６Ａをモータ角度θ_Ｍの信号に作用させると共に最適化した第２フィルタ７８Ａをモータ角加速度α_Ｍの信号に作用させる。

また、モータ角速度ω_Ｍの信号を、モータ角度θ_Ｍの信号及びモータ角加速度α_Ｍの信号に代えて、振動低減制御部７６及び背反抑制制御部７８の少なくともいずれか１つに入力して、第１フィルタ７６Ａ及び第２フィルタ７８Ａの特性を最適化してもよい。

上述のように、本実施の形態では、共振９０を抑制する振動低減制御部７６及び第１フィルタ７６Ａ、並びに背反９４を抑制する背反抑制制御部７８及び第２フィルタ７８Ａを備える構成とした。しかしながら、負荷Ｔ_Ｂとブレード角度θ_Ｂとの周波数応答において、共振９０又は背反９４以外にもワイパブレード３０，３２の挙動を乱す現象が生じた場合には、別途、異なるフィルタを適用することにより、ワイパブレード３０，３２の挙動を改善してもよい。また、振動低減制御部７６の第１フィルタ７６Ａによる共振９０の抑制により、背反９４が発生しない場合には、振動低減制御部７６のみで処理を行い、背反抑制制御部７８による処理を行わなくてもよい。

本実施の形態では、原則として実機を図８に示した構成とし、上述のモデリングによって最適化した第１フィルタ７６Ａ及び第２フィルタ７８Ａを振動低減制御部７６及び背反抑制制御部７８に各々組み込む。さらに、実機の動作時において、最適化した第１フィルタ７６Ａ及び第２フィルタ７８Ａを回転センサ４２，４４等のセンサから制御回路８４にフィードバックされる信号に常時適用する。これらのフィルタを常時適用した結果をＰＷＭ制御に反映することにより、ワイパブレード３０，３２びびり振動の発生そのものの抑止が可能となり、払拭時のワイパブレードのびびり振動をワイパモータの回転の制御で抑制することができる。

１０・・・ワイパ装置、１２・・・フロントガラス、１４・・・左ワイパ装置、１６・・・右ワイパ装置、１８，２０・・・ワイパモータ、２２，２４・・・減速機構、２６，２８・・・ワイパアーム、３０，３２・・・ワイパブレード、３６，３８・・・出力軸、４２，４４・・・回転センサ、４６，４８・・・駆動回路、５６，５８・・・電流センサ、６０・・・ワイパ制御回路、６２・・・マイクロコンピュータ、６４・・・メモリ、６６・・・ワイパスイッチ、７０・・・ＰＩ制御部、７０Ａ・・・偏差比例部、７０Ｂ・・・偏差積分部、７２・・・トルク定数、７４・・・逆起電圧定数、７６・・・振動低減制御部、７６Ａ・・・第１フィルタ、７６Ｂ・・・第１ゲイン調整部、７８・・・背反抑制制御部、７８Ａ・・・第２フィルタ、７８Ｂ・・・第２ゲイン調整部、８４・・・制御回路、８６・・・動作系、９０・・・共振、９２・・・共振抑制、９４・・・背反、９６・・・背反抑制、Ｃ_１・・・モータ＆ギアとアーム間の粘性、Ｃ_２・・・アームとブレード間の粘性、Ｃ_３・・・ブレード＆ガラス間の粘性、Ｊ_１・・・モータ＆ギアの慣性、Ｊ_２・・・アームの慣性、Ｊ_３・・・ブレードの慣性、Ｋ_１・・・モータ＆ギアとアーム間の剛性、Ｋ_２・・・アームとブレード間の剛性、Ｋ_３・・・ブレードの剛性、Ｐ１・・・下反転位置、Ｐ２・・・上反転位置、Ｔ_Ｂ・・・負荷、Ｔ_Ｍ・・・モータトルク、α_Ａ・・・アーム角加速度、α_Ｂ・・・ブレード角加速度、α_Ｍ・・・モータ角加速度、θ_Ａ・・・アーム角度、θ_Ｂ・・・ブレード角度、θ_Ｍ・・・モータ角度、ω_Ａ・・・アーム角速度、ω_Ｂ・・・ブレード角速度、ω_Ｍ・・・モータ角速度

Claims (4)

1. ワイパアームの一端が連結された出力軸を有し、該出力軸を回転させることによって前記ワイパアームの他端に設けられたワイパブレードを窓ガラス上で往復回動させるワイパモータと、
   前記出力軸の回転角度を検知して前記出力軸の回転角度に応じた信号を出力する回転角検知手段と、
   前記回転角検知手段から出力された信号から得た前記出力軸の角加速度及び前記出力軸の角速度のいずれか一方の信号の高周波数域の成分を低減し、かつ低周波数域のびびり振動成分を通過する第１フィルタと、
   前記第１フィルタで処理した信号を前記ワイパモータの回転速度の指令値を示す信号に加算する第１加算処理手段と、
   前記回転角検知手段から出力された信号から得た前記出力軸の回転角度及び前記出力軸の角速度のいずれか一方の信号の低周波数域の成分を低減し、かつ前記第１フィルタで処理した信号を用いた制御の背反によって生じた振動成分を低減する第２フィルタと、
   前記第２フィルタで処理した信号を前記第１加算処理手段で加算して得られた信号に加算する第２加算処理手段と、
   前記第２加算処理手段で加算して得られた信号に基づいて前記ワイパモータに印加する電圧を制御する電圧制御手段と、
   を備えたワイパ装置。
2. 前記第１フィルタ及び前記第２フィルタの各々の特性は、前記電圧制御手段に周波数が不規則に変化する試験信号を入力し、前記電圧制御手段が前記試験信号に基づいて制御した電圧によって前記ワイパモータが回転した時の前記出力軸、前記ワイパアーム及び前記ワイパブレードの各々の回転角度、並びに前記出力軸のトルクを予め設定したワイパ装置モデルに適用して決定される請求項１に記載のワイパ装置。
3. 前記試験信号は、２値信号又はスィープ信号である請求項２に記載のワイパ装置。
4. 前記ワイパ装置モデルは、ワイパモータ、ワイパアーム及びワイパブレードを構成に含み、該構成各部の剛性、粘性及び慣性に基づいて設定される請求項２又は３に記載のワイパ装置。