刮水器系统以及刮水器系统控制方法与流程

本发明涉及搭载于汽车等的车辆用刮水器系统的控制技术，特别涉及将刮水器装置组装于车辆时的初始设定处理。

背景技术：

为了确保雨天时等的驾驶员的视野，汽车等车辆设置有擦去附着于风挡玻璃(前窗玻璃)的雨或者前车溅起的水花的刮水器装置。刮水器装置具有由刮水器驱动装置进行摆动控制的刮水器臂。在刮水器臂前端组装有抵接于风挡玻璃的刮水器片。在车辆的车身侧设置有由刮水器马达进行旋转驱动的枢轴。刮水器臂组装于枢轴，伴随马达的旋转而以预先设定的控制角度摆动。

以往，在将刮水器臂组装于枢轴时，设定臂位置并固定于枢轴，以使得刮水器臂以预定的控制角度动作。刮水器臂的位置是基于事先计算出的理论值设定的，所以由于刮水器臂和刮水器片或车身的尺寸误差、刚性等的影响，刮水器片的位置针对每个车辆会产生偏差。特别是在将组装起刮水器臂和刮水器片的组件(以下，略记成臂&片)安装于车体时，容易受到臂或片的弯曲的影响，所以使用预定的夹具组装刮水器臂。例如，在以往的刮水器组装作业中，首先使臂停止在下侧保存位置。然后，一边使用专用夹具一边用螺母紧固刮水器臂，以使得刮水器片前端进入到规定范围内，并组装到枢轴。

专利文献1：日本特开2008－18900号公报

技术实现要素：

但是，即使使用夹具，由于臂形状、轴力(施加于轴向的力)所致的臂的下沉、玻璃形状、车辆刚性、各部件的偏差等，将刮水器臂准确地安装到规定范围内也是相当困难的。并且，因为要求快速地进行刮水器臂等的组装，所以必须用短时间进行困难的作业，存在作业者的负担大的问题。另外，不经由连杆机构而将刮水器臂直接组装于马达单元的输出轴的、所谓的直接驱动刮水器，在构造上，在紧固螺母时，枢轴容易转动。其结果，关于直接驱动刮水器，将臂&片组装在预定的角度范围内的作业更加困难。进而，因为暂时安装在规定范围外的臂由于与枢轴的嵌合而留有锯齿痕，所以还存在无法再次使用而不得不废弃的问题。

本发明的刮水器系统具备：刮水器片，配置于擦拭面上；刮水器臂，组装有所述刮水器片；枢轴，设置于车辆侧，固定所述刮水器臂；电动马达，使所述枢轴旋转驱动；以及控制装置，根据所述刮水器片的位置信息进行所述电动马达的动作控制，所述刮水器系统的特征在于，所述控制装置具有学习模式，该学习模式在将所述刮水器臂组装到所述枢轴之后被实施，学习所述刮水器片的位置而校正所述位置信息，所述学习模式使所述刮水器片移动到预定的规定位置，检测所述刮水器片位于该规定位置这一情况，将所述位置信息校正为与所述规定位置对应的值。

在所述刮水器系统中，也可以在所述控制装置中设置：学习动作开始部，在所述学习模式时，使所述刮水器片移动到所述规定位置；片位置确认部，在所述学习模式时检测所述刮水器片位于所述规定位置这一情况；以及位置信息学习校正部，在检测到所述刮水器片位于所述规定位置这一情况时，将所述位置信息校正为与所述规定位置对应的值。

另外，作为所述规定位置，也可以采用(a)a柱干扰位置、(b)上反转位置、(c)片干扰上限位置、(d)下反转位置、(e)间歇停止位置、(f)下侧保存位置、(g)下部车体抵接位置中的任意位置。

进而，也可以使用传感器或影像检测所述刮水器片位于所述规定位置这一情况。在该情况下，也可以在擦拭面上、车体、夹具上、刮水器片、刮水器臂本身等配置接近传感器等，检测刮水器片存在于规定位置这一情况。另外，也可以通过用摄像机拍摄擦拭面上、在刮水器片或刮水器臂设置摄像机，对从它们得到的图像进行图像处理，从而检测刮水器片存在于规定位置这一情况。

另外，也可以在所述规定位置配置抵接构件，利用所述抵接构件使所述刮水器片停止在所述规定位置，根据所述刮水器片的停止而检测所述刮水器片位于所述规定位置这一情况。在该情况下，也可以在规定位置配置夹具、使臂或者片的一部分或者整体触碰到夹具而使片停止在规定位置，或者例如将设置于如a柱那样的车体的一部分或车体侧的反转防止器作为抵接构件而使片停止。

另一方面，本发明的刮水器系统控制方法，所述刮水器系统具备：刮水器片，配置于擦拭面上；刮水器臂，组装有所述刮水器片；枢轴，设置于车辆侧，固定所述刮水器臂；以及电动马达，使所述枢轴旋转驱动；所述电动马达根据所述刮水器片的位置信息进行动作控制，所述刮水器系统控制方法的特征在于，在将所述刮水器臂组装到所述枢轴之后实施学习模式，该学习模式学习所述刮水器片的位置而校正所述位置信息，所述学习模式使所述刮水器片移动到预定的规定位置，检测所述刮水器片位于该规定位置这一情况，将所述位置信息校正为与所述规定位置对应的值。

在本发明中，在将刮水器臂组装到枢轴之后实施学习模式，使刮水器片移动到规定位置。然后，在识别出刮水器片存在于规定位置这一情况之后，学习校正控制用的位置信息。由此，能够在实际设置的玻璃面上变更位置信息，能够将刮水器片的组装位置的偏差所致的位置信息的误差抑制得小。由于在组装刮水器臂之后学习位置信息，所以放宽了组装片时所要求的作业精度，也减轻了作业者的作业负担。

根据本发明的刮水器系统以及刮水器系统控制方法，在利用使固定刮水器臂的枢轴旋转驱动的电动马达根据刮水器片的位置信息进行动作控制的刮水器系统中，在将刮水器臂组装于枢轴之后，实施学习刮水器片的位置而校正位置信息的学习模式，所以能够在实际设置的擦拭面上变更刮水器片的位置信息。因此，能够减小刮水器片组装位置的偏差所致的片位置信息的误差，能够提高控制精度，提高擦拭性能。

另外，由于在刮水器臂安装之后学习刮水器片的位置信息，所以能够放宽片组装时的作业精度。其结果，臂&片的设置变容易，也减轻了作业者的作业负担。进而，因为能够容易且准确地进行臂&片的设置，所以也不需要用于角度修正作业的重组作业。因此，也能够削减组装不良所致的废弃损耗，降低制造成本。

附图说明

图1是示出作为本发明的一个实施方式的刮水器系统的整体结构的说明图。

图2是示出刮水器控制装置的控制系统的结构的框图。

图3是示出作为学习处理的基础的片的规定位置的例子的说明图。

图4是示出学习处理的过程的一个例子的流程图。

符号说明

1a、1b：刮水器臂；2a、2b：刮水器片；3：前窗玻璃；4a、4b：刮水器轴；5：擦拭范围；6a、6b：马达；7：马达主体；8：减速机构；10a、10b刮水器控制装置；11：ecu；12：车载lan；13：通信线；21：cpu；22：数据发送接收部；23：rom；24：ram；25：片位置检测部；26：片速度检测部；27：学习动作开始部；28：片位置确认部；29：位置信息学习校正部；30：驱动控制指示部；31：规定位置检测单元。

具体实施方式

以下，基于附图详细地说明本发明的实施方式。以下的实施方式的目的在于使臂&片的组装作业变容易，并且提高组装位置的精度、实现废弃损耗的降低。图1是示出作为本发明的一个实施方式的刮水器系统的整体结构的说明图。图1的刮水器系统是对置擦拭型的装置结构，配置成驾驶员座侧(dr侧)的刮水器臂1a与副驾驶员座侧(as侧)的刮水器臂1b(以下，略记成臂1a、1b)对置。各臂1a、1b分别用于组装刮水器片2a、2b(以下，略记成片2a、2b)。片2a、2b利用内装于臂1a、1b内的未图示的弹簧构件等而与前窗玻璃(擦拭面)3弹性接触。

车体设置有两个刮水器轴(枢轴)4a、4b。臂1a、1b以其基端部分别组装于刮水器轴4a、4b。也就是说，图1的刮水器系统为所谓的直接驱动刮水器的结构。此外，符号“a、b”表示是分别与驾驶员座侧和副驾驶员座侧关联的构件或部分等。为了使臂1a、1b摆动运动，所以该系统设置有两个电动马达6a、6b(以下，略记成马达6a、6b)。马达6a、6b包括马达主体7和减速机构8。

马达6a、6b由刮水器控制装置(控制单元)10a、10b进行pwm占空比控制，进行正反旋转。对马达6a进行驱动控制的刮水器控制装置10a经由车载lan12与作为车辆侧的控制器的ecu11连接。从ecu11经由lan12对刮水器控制装置10a输入刮水器开关的接通/断开或lo、hi、int(间歇动作)等开关信息以及发动机启动信息等。刮水器控制装置10a、10b彼此之间利用通信线13连接。

在图1的刮水器系统中，根据片2a、2b的位置信息对马达6a、6b进行反馈控制(pi控制)。在本系统中，与片2a、2b的位置对应而设定两个片的目标速度。目标速度预先以映射等形式保存于刮水器控制装置10a、10b内。刮水器控制装置10a、10b检测片2a、2b的当前位置，并且根据刮水器轴4a、4b的转速检测片2a、2b的移动速度。刮水器轴4a、4b的转速通过组装于刮水器轴4a、4b或者马达6a、6b的旋转轴的传感器磁铁和与传感器磁铁对置配置的磁传感器(都未图示)来检测。然后，将当前的片2a、2b的速度与当前位置的片2a、2b的目标速度进行比较，根据目标速度与当前速度之差适当地控制马达6a、6b。

马达6a、6b的控制信息经由通信线13而在刮水器控制装置10a、10b之间被交换。刮水器控制装置10a、10b根据双方的片的位置关系对马达6a、6b进行同步控制。刮水器控制装置10a、10b首先根据自身一侧的片位置对马达6a、6b进行正反转控制。同时，刮水器控制装置10a、10b根据两个片2a、2b的片位置信息控制马达6a、6b，控制刮水器系统以避免片彼此干扰或者角度差扩大。其结果，片2a、2b在擦拭范围5内的下反转位置与上反转位置之间摆动运动，擦拭附着于前窗玻璃3的雨或雪等。

此处，本发明的刮水器系统能够在将臂1a、1b组装到刮水器轴4a、4b之后学习片2a、2b的角度(以下，称为片角度)。也就是说，能够使刮水器控制装置10a、10b学习片角度，校正控制用的位置信息(角度数据)。因此，能够吸收和校正臂组装时的角度偏差，能够提高控制精度。其结果，能够放宽作业精度的限制，也能够减轻作业者的作业负担。

关于片角度的学习，首先将预定的片位置(例如，上反转位置)预先设定为规定位置。在臂组装之后，使片2a、2b移动到该规定位置，检测片位于此处的情况。预先知道规定位置处的片角度。因此，只要能够掌握片2a、2b存在于规定位置这一情况，就能够检测准确的片角度。然后，基于检测到的数据，校正(学习)与其它片位置有关的角度数据。

这样的学习处理是通过执行刮水器系统的“学习模式”而由刮水器控制装置10a、10b自动实施的。刮水器控制装置10a、10b预先设定有用于“学习模式”的校正学习功能(程序)。图2是示出刮水器控制装置10a的控制系统的结构的框图。此外，刮水器控制装置10a、10b为相同的结构，所以在图2以及以下的记载中，仅说明刮水器控制装置10a。

刮水器控制装置10a设置有cpu21和数据发送接收部22。刮水器控制装置10a经由lan12而与ecu11连接。从ecu11对刮水器控制装置10a输入刮水器开关的设定状态(接通/断开或lo、hi、int等动作模式设定)、发动机启动信号等各种车辆信息。刮水器控制装置10a内还设置有rom23和ram24。rom23保存有包含校正学习功能的各种各样的控制程序以及各种控制信息。ram24保存马达转速和片当前位置等控制上的数据。

cpu21是中央运算处理装置。在本系统中，与ecu11连接的cpu21是主侧，未图示的刮水器控制装置10b的cpu是从侧。刮水器控制装置10a的cpu21经由数据发送接收部22和通信线13与刮水器控制装置10b的cpu连接。两个cpu通过通信线13相互交换片位置信息和动作指示。主侧的cpu21依照刮水器开关的状态，根据从刮水器控制装置10b送来的片2b的位置信息以及自己(片2a)的位置信息控制马达6a的动作。从侧的cpu依照来自刮水器控制装置10a的指示，根据从刮水器控制装置10a送来的片2a的位置信息以及自己(片2b)的位置信息控制马达6b的动作。

cpu21设置有片位置检测部25和片速度检测部26。片位置检测部25根据来自设置于马达6a的磁传感器的传感器信号来检测片2a的当前位置。片速度检测部26根据该传感器信号检测片2a的当前速度。另外，cpu21设置有学习动作开始部27和片位置确认部28、位置信息学习校正部29。学习动作开始部27在“学习模式”被选择时开始学习模式，使片2a自动移动到预定的规定位置。片位置确认部28在片2a伴随学习模式开始而移动到规定位置时，检测片2a到达规定位置并位于该规定的情况。使用外部的规定位置检测单元31或者根据马达速度的变化等来掌握片2a移动到规定位置的情况。位置信息学习校正部29在利用片位置确认部28确认了片2a存在于规定位置时，使与片2a有关的位置信息与规定位置对应而校正。

cpu21还设置有驱动控制指示部30。驱动控制指示部30在学习模式时使片2a在规定位置方向动作，或者在通常动作时使片2a在上下反转位置间适当地动作。在通常动作时，驱动控制指示部30根据片位置信息而对马达6a指示旋转方向和占空比等，控制片2a的往返动作。

在本发明的刮水器系统中，在将臂1a、1b组装到刮水器轴4a、4b之后，对刮水器控制装置10a、10b发出实施“学习模式”的意思的指令。根据该指令，片2a、2b自动动作，进行片位置信息的学习和校正。dr侧和as侧的刮水器控制装置10a、10b一边相互进行同步控制一边实施学习处理。此时，如图3所示，作为学习处理的基础的片的规定位置包括上述的上反转位置，能够使用(a)a柱干扰位置、(b)上反转位置、(c)片2a、2b的干扰上限位置、(d)下反转位置、(e)间歇停止位置、(f)下侧保存位置、(g)扩大保存位置(下部车体抵接位置：在保存位置的下侧与车体抵接并机械地阻止片动作的位置)等。“规定位置”也可以不基于片2a、2b而基于臂1a、1b的位置来设定。图3示出与片2b有关的各规定位置，在片2a侧也同样地设定规定位置。

另一方面，作为检测片2a、2b位于上述规定位置的方法，例如考虑如下方法。

首先，作为将传感器用作规定位置检测单元31的方法，例举出如下方法。

(1)在前窗玻璃3设置传感器，检测片位置(存在规定位置)。

(2)在车身侧设置传感器。

(3)在夹具设置传感器。

(4)在臂或者片设置传感器。

作为传感器，只要能够检测片接近规定位置的情况，则能够应用光学式或磁式等各种各样的传感器。

接下来，作为使用影像的方法，例举出如下方法。在该情况下，将摄像机用作规定位置检测单元31。

(5)用摄像机拍摄玻璃面上，通过图像处理检测片位置。

(6)在臂或者片设置摄像机，从其图像检测片位置。

此外，在(1)～(6)的情况下，在学习处理时，为了防止片2a、2b超过预想的动作范围进行动作，在车身侧设置动作抑制用的限制器构件。

另外，作为使用物理性的抵接构件的单元，例举出如下单元。在该情况下，不使用外部的规定位置检测单元31，利用片速度由于片触碰到抵接构件而变为0，来检测出片2a、2b位于规定位置。

(7)将夹具配置在规定位置，使臂或者片的一部分或者整体触碰到夹具。利用夹具使片2a、2b停止在规定位置，并确定该位置。

(8)将车身(例如，a柱：前部窗柱)作为抵接构件。使臂或者片的一部分或者整体触碰到车身，使片2a、2b停止在规定位置。

(9)将车身侧反转防止器(例如，设置于扩大保存位置或马达、连杆机构等的限制器)作为抵接构件。使臂或者片的一部分或者整体触碰到反转防止器，而使片2a、2b停止在规定位置。

这样，在该刮水器系统中，预想多个规定位置和多个规定位置检测单元。而且，利用将它们适当地组合的方式(在上述情况下，通过(a)～(g)与(1)～(9)的组合，一般认为7×9＝63种方式)来执行“学习模式”。此处，作为其一个例子，说明组合(f)和(7)、在下侧保存位置设置夹具而执行学习模式的情况。图4是示出将臂1a、1b组装到刮水器轴4a、4b并通过(f)－(7)的组合进行学习处理的情况的过程的流程图。

如图4所示，此处，首先，在实施学习模式之前，在下侧保存位置设置刮水器角度设定用的夹具(步骤s1)，将臂1a、1b组装到刮水器轴4a、4b(步骤s2)。之后，进入到步骤s3，对刮水器控制装置10a、10b发出实施“学习模式”的意思的指示(步骤s3)。该指示是通过从外部的控制装置向刮水器控制装置10a、10b发送实施学习模式的意思的指令信号(学习模式＝1)而进行的。接受到该指示的刮水器控制装置10a、10b通过学习动作开始部27而将刮水器动作转移到学习模式(学习模式＝1)(步骤s4)。

转移到学习模式的刮水器控制装置10a、10b通过驱动控制指示部30使片2a、2b向下侧保存位置方向动作(步骤s5)。与此相伴，片2a、2b向下侧保存位置移动。在使片2a、2b向下侧保存位置方向移动后，不久就抵接到设置于下侧保存位置的夹具，片2a、2b停止(步骤s6)。在片2a、2b停止时，片速度检测部26检测速度变为0的意思(步骤s7)，位置信息学习校正部29检测片2a、2b到达规定位置(下侧保存位置)这一情况。此外，此处基于片速度进行了片停止判定，但也可以通过马达的占空比、动作时间或者它们的组合来进行。

识别出片2a、2b存在于规定位置的位置信息学习校正部29推动片位置确认部28使之校正片位置信息。即，将该时间点的片2a、2b的角度学习为“下侧保存位置”，校正片位置信息中的“下侧保存位置”的角度数据(步骤s8)。其结果，片位置信息被校正为与规定位置(此处，下侧保存位置)对应的值。关于片位置信息的校正，不仅关于下侧保存位置进行，还基于下侧保存位置的数据关于下反转位置、上反转位置等控制上所需的各角度位置进行。此时，还能够参照搭载该刮水器系统的车型数据，适应于针对每个车型而不同的前窗玻璃的形状或曲率等。在由片位置确认部28校正了片位置信息之后，刮水器控制装置10a、10b结束“学习模式”(学习模式＝0：步骤s9)，退出子程序。

在图4的过程中，通过保存于rom23的学习校正程序而自动地进行与学习模式开始相伴的向规定位置的移动，还能够从外部的控制装置发出片移动的指令(虚线路径：步骤s11)。在该情况下，刮水器控制装置10a、10b从外部指定规定位置，使片2a、2b向那里移动。通过采用这样的控制方式，能够根据车型或工序等而适当地变更规定位置，系统的通用性扩大。

在从外部指定规定位置的情况下，在校正了片位置信息之后，将片2a、2b到达规定位置(下侧保存位置)、校正了片位置信息的意思的信号(下侧保存位置信号＝1)送出到外部控制装置(同：步骤s12)。由此，外部控制装置的下侧保存位置信号(规定位置指示信号)被归零(下侧保存位置信号＝0)(同：步骤s13)。接受到该信号的外部控制装置向刮水器控制装置10a、10b发送结束学习模式的意思的指令信号(学习模式＝0)(同：步骤s14)，刮水器控制装置10a、10b结束“学习模式”(学习模式＝0：步骤s10)。

这样，在本发明的刮水器系统中，在将臂1a、1b分别组装到某个范围内之后，实施“学习模式”，使片2a、2b移动到规定位置。然后，在识别出片2a、2b位于规定位置之后，将控制用的片位置信息校正为与规定位置对应的数据。其结果，能够在实际设置的玻璃面上变更片位置信息，能够减小片2a、2b的组装位置的偏差所致的片位置信息的误差，提高控制精度。进而，能够提高擦拭范围的设定精度，能够提高针对对置擦拭型的刮水器装置的片彼此间的干扰的干扰避免精度。因此，擦拭性能提高，作为系统的质量以及附加价值也提高。

另外，在组装臂之后学习片角度，所以关于最初的片组装位置，不要求高的精度。因此，臂&片的组装变容易，也减轻了作业者的作业负担。并且，学习处理是通过模式设定而自动实施的，所以在该点上也提高了作业性。进而，因为能够容易且准确地进行臂&片的组装，所以也不需要用于角度修正作业的重组作业。其结果，也削减了组装不良所致的废弃损耗，并且也降低了制造成本。除此之外，因为还能够在车辆搭载之后设定片位置信息，所以还能够在多个车型间共用刮水器臂或刮水器片。

本发明并非限定于上述的实施方式，能够在不脱离其要旨的范围进行各种各样的变更，这一点是显而易见的。

在上述的实施方式中，作为规定位置例示了(a)～(g)的7个部位，但还能够将除此以外的场所作为规定位置。例如，也可以使用发动机罩(enginehood)干扰角度(在以立起刮水器片的状态打开发动机罩的情况下，发动机罩与刮水器片干扰的角度)。另外，还能够设定为了该学习处理而特别设定的“学习模式用检查位置”等。即，规定位置只要能够识别为规定位置的位置即可，所以能够任意设定。进而，作为检测刮水器轴4a、4b以及马达6a、6b的转速的单元，示出了传感器磁铁与霍尔ic等磁传感器的组合，还能够使用旋转编码器或mr传感器。

产业上的可利用性

在上述的实施方式中，示出了将本发明应用于将两个电动马达相对前窗玻璃左右对称配置、使驾驶员座侧与副驾驶员座侧的刮水器臂以对置的方式进行擦拭动作的对置擦拭型的刮水器装置的例子，但本发明还能够应用于使驾驶员座侧与副驾驶员座侧的刮水器臂在大致相同的方向进行擦拭动作的顺刷(tandem)型的刮水器装置。另外，作为刮水器的结构示出了直接驱动刮水器的结构，但本发明还能够应用于使用连杆机构的刮水器。