雨刷器系统控制方法以及雨刷器系统控制装置与流程

本发明涉及被搭载在汽车等车辆上的雨刷器系统的控制方法、制装置，尤其涉及应用于具备对降雨量进行检测的雨滴传感器(雨量传感器)的雨刷器系统的有效技术。

背景技术：

近年，从安全性、方便性的观点出发，搭载了检测降雨量并自动地控制雨刷器装置动作的自动雨刷器系统的车辆正在增加。在这样的雨刷器系统中，与雨量相应地控制雨刷器动作，随着降雨量增多，适宜地将雨刷器速度从INT(间歇工作状态)向Lo(低速工作状态：通常工作状态)、Hi(高速工作状态)切换(根据车种无级地切换)。但是，即使是具备雨滴传感器的系统，在像突发性的局部暴雨、暴风雨、阵雨那样大量雨水降下的情况下，有时即使使雨刷器动作为Hi工作也会在擦拭动作后有大量雨水立即附着在挡风玻璃，难以确保视野。尤其是在1小时降雨量超过50mm那样的“倾盆暴雨”的情况下，前方视野变差，即使为了确保安全而欲使车辆躲避到适当的场所，也存在驾驶操作困难的可能性。

作为应对局部暴雨等大量降雨的手段，以往提出了专利文献1那样的结构。在专利文献1中，首先，作为雨刷器装置，使用往复摆动式雨刷器和旋转式雨刷器这两种雨刷器。在雨量超过往复摆动式雨刷器的擦拭能力的极限的情况下，使往复摆动式雨刷器停止，使旋转式雨刷器工作。据此，即使在暴雨时，也将猛烈的雨水从窗玻璃除去，提高透视度，确保驾驶员的视野。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开WO00/71397号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

但是，在专利文献1的情况下，在窗玻璃上存在两种雨刷器装置，系统构造非常复杂。另外，装置重量也增大，难以避免系统成本的增大。再有，工程用车辆、火车头那样的回旋型的雨刷器可以说是临时救助性的存在，在设计上及感觉上都难以说适合乘用车。

用于解决课题的手段

本发明的雨刷器系统控制方法，所述雨刷器系统具备在擦拭面上进行往复擦拭动作的雨刷器刮片和根据附着在所述擦拭面上的水滴来检测当前降雨量的雨滴传感器，其特征在于，在由所述雨滴传感器检测到规定量以上的降雨的情况下，与通常擦拭动作相比，缩窄所述雨刷器刮片的擦拭范围。

在本发明中，由于在检测到规定量以上的降雨时，雨刷器刮片在比通常窄的范围进行擦拭动作，所以，1个擦拭动作所需要的时间变短，即使在暴雨时，该范围也被频繁地擦拭。因此，即使在进行擦拭动作后立即有大量的雨水附着在挡风玻璃那样的暴雨中，雨滴也被迅速地擦拭，驾驶动作所必要的视野得以确保。

可以构成为，所述雨刷器系统所述雨刷器系统具有使所述雨刷器刮片以低速工作的低速工作状态(Lo)和与低速工作状态相比使所述雨刷器刮片高速地工作的高速工作状态(Hi)，根据上述雨刷器系统控制方法，在由所述雨滴传感器检测到规定量以上的降雨的情况下，使配置在驾驶员侧的所述雨刷器刮片在比被设定在驾驶员前方视野附近的通常擦拭动作范围窄的暴雨时擦拭区域内，以所述高速工作状态(Hi)工作。

另一方面，本发明的雨刷器系统控制装置，所述雨刷器系统控制装置进行雨刷器系统的动作控制，所述雨刷器系统具备在擦拭面上进行往复擦拭动作的雨刷器刮片和根据附着在所述擦拭面上的水滴来检测当前降雨量的雨滴传感器，其特征在于，所述雨刷器系统控制装置具有降雨状态判定部和动作模式变更部，所述降雨状态判定部根据所述雨滴传感器的输出信号来判定当前降雨状态，所述动作模式变更部在由所述降雨状态判定部判断出降雨量为规定值以上的暴雨状态的情况下，将所述雨刷器刮片的动作形态变更为与通常擦拭动作相比缩窄了所述雨刷器刮片的擦拭范围的暴雨模式。

在本发明中，若由降雨状态判定部判断为降雨量在规定值以上为暴雨状态，则由动作模式变更部，将雨刷器刮片的动作形态变更为暴雨模式，与通常擦拭动作相比，使擦拭范围变窄。其结果为，雨刷器刮片的1个擦拭动作所需要的时间变短，即使在暴雨时，该范围也被频繁地擦拭。因此，即使在进行擦拭动作后有大量的雨水立即附着在挡风玻璃那样的暴雨中，雨滴也被迅速地擦拭，驾驶动作所必要的视野得以确保。

可以构成为，所述雨刷器系统具有使所述雨刷器刮片以低速工作的低速工作状态(Lo)和与低速工作状态相比使所述雨刷器刮片高速地工作的高速工作状态(Hi)，根据上述雨刷器系统控制装置，所述动作模式变更部在所述大雨模式的情况下，使配置在驾驶员侧的所述雨刷器刮片在比被设定在驾驶员前方视野附近的通常擦拭动作范围窄的大雨时擦拭区域内，以所述高速工作状态(Hi)工作。

发明的效果

根据本发明的雨刷器系统控制方法，因为在具备雨滴传感器的雨刷器系统中，在由雨滴传感器检测到规定量以上的降雨的情况下，与通常擦拭动作相比缩窄雨刷器刮片的擦拭范围，所以，即使在暴雨时，规定的擦拭范围被频繁地擦拭，可以确保驾驶动作所必要的视野。因此，即使在局部的暴雨等的情况下，也可以确保使车辆躲避到安全场所的视野。另外，本发明由于没有改变装置结构，通过控制软件的改进，能够应用在以往的雨刷器系统，所以，不会导致系统构造的复杂化、成本上升，可以确保暴雨时的视野。

根据本发明的雨刷器系统控制装置，因为在具备雨滴传感器的雨刷器系统中，在由降雨状态判定部检测到规定量以上的降雨的情况下，由动作模式变更部，将雨刷器刮片的动作形态变更为暴雨模式，与通常擦拭动作相比，使擦拭范围变窄，所以，即使在暴雨时，规定的擦拭范围被频繁地擦拭，也可以确保驾驶动作所必要的视野。因此，即使在局部的暴雨等的情况下，也可以确保使车辆躲避到安全场所的视野。另外，本发明由于没有改变装置结构，通过控制软件的改进，能够应用在以往的雨刷器系统，所以，不会导致系统构造的复杂化、成本上升，可以确保暴雨时的视野。

附图说明

图1是表示由作为本发明的一实施方式的雨刷器控制方法、控制装置驱动的雨刷器系统的整体结构的说明图。

图2是表示图1的雨刷器系统所使用的马达的结构的说明图。

图3是表示基于本发明的雨刷器控制装置的控制系的结构的框图。

图4是表示基于本发明的控制处理的次序的流程图。

图5是表示“暴雨模式”时的刮片动作的说明图。

图6是表示图1的雨刷器系统所使用的其它马达(马达单元)的结构的说明图。

图7是表示图6的马达单元中的磁体和霍尔IC的关系以及霍尔IC的输出信号(马达脉冲)的说明图。

具体实施方式

下面，根据附图，详细地说明本发明的实施方式。本实施方式的目的是提供一种不会导致系统构造的复杂化、成本上升，即使在局部的暴雨等那样的大量降雨时，也能够确保驾驶员的最低限的视野的雨刷器系统。图1是表示由作为本发明的一实施方式的雨刷器控制方法、控制装置驱动的雨刷器系统的整体结构的说明图。图1的雨刷器系统具有驾驶席侧的雨刷器臂1a和副驾席侧的雨刷器臂1b。雨刷器臂1a、1b被摆动自由地设置在车身。图1的雨刷器系统具备所谓的自动式雨刷器系统，若将雨刷器开关设定为Auto(自动雨刷器模式)，则其动作与雨量相应地被自动控制。

在各雨刷器臂1a、1b安装驾驶席侧的雨刷器刮片2a和副驾席侧的雨刷器刮片2b。雨刷器刮片2a、2b(下面略记为刮片2a、2b)通过被内置在雨刷器臂1a、1b内的未图示出的弹簧部件等，弹压性地与挡风玻璃(擦拭面)3接触。在车身设置2个雨刷器轴(枢轴)4a、4b。雨刷器臂1a、1b在其基端部分别被安装在雨刷器轴4a、4b。另外，符号中的“a、b”分别表示与驾驶席侧和副驾席侧相关的部件、部分等。

为使雨刷器臂1a、1b摆动运动，在该系统设置有受到PWM duty(脉宽调制占空比)控制的2个电动马达6a、6b(下面略记为马达6a、6b)。马达6a、6b由马达主体7和减速机构8构成。马达6a、6b由雨刷器控制装置10驱动控制，正反旋转。对马达6a进行驱动控制的雨刷器控制装置10a经车载LAN(局域网)12与作为车辆侧的控制器的ECU(电子控制单元)11连接。从ECU11经LAN12相对于雨刷器控制装置10a输入来自雨滴传感器9的降雨量信息、表示雨刷器开关的状态(Auto、ON/OFF、Lo、Hi、INT)的开关信息、发动机起动信息等。雨刷器控制装置10a、10b彼此之间由通信线13连接。

在挡风玻璃3的中央部安装雨量检测用的雨滴传感器9。雨滴传感器9具备LED等发光元件和光电二极管等受光元件。从发光元件发出的红外线由挡风玻璃表面反射，进入受光元件。若在挡风玻璃3上存在雨滴，则来自发光元件的光线没有由挡风玻璃反射，而是在雨滴穿过或被雨滴散射。其结果为，若有雨滴，则与没有雨滴的情况相比，在受光元件的受光量减少。因此，若挡风玻璃3上的水滴量变多，则受光量与其量相应地减少，雨滴传感器9的输出也变化。雨滴传感器9的输出信号被输入ECU11，ECU11向雨刷器控制装置10输送该信号。雨刷器控制装置10根据雨滴传感器9的输出变化判断当前的降雨状态，自动地控制雨刷器的工作/停止、其动作(Lo、Hi、INT)。

在图1的雨刷器系统中，根据刮片2a、2b的位置信息，对马达6a、6b进行反馈控制(PI控制)。在该系统中，与刮片2a、2b的位置相应地设定两刮片的目标速度。目标速度预先以图表等形式存储在雨刷器控制装置10a、10b内。为了用于自动雨刷器模式，雨量和刮片目标速度的关系也预先以图表等形式存储。雨刷器控制装置10a、10b检测刮片2a、2b的当前位置，且根据雨刷器轴4a、4b的旋转速度检测刮片2a、2b的移动速度。雨刷器控制装置10a、10b比较当前的刮片2a、2b的速度和当前的位置中的刮片2a、2b的目标速度。而且，雨刷器控制装置10a、10b与目标速度和当前速度的差相应地(在自动雨刷器模式的情况下还加上雨量)适宜控制马达6a、6b。

为了进行上述那样的反馈控制，在马达6a、6b设置传感器磁体31和旋转编码器IC32。图2是表示马达6a的结构的说明图。另外，马达6b也为相同的结构。如前所述，马达6a由马达主体7和减速机构8构成。在马达主体7旋转自由地配设转子33。在转子33的旋转轴34形成蜗杆35。蜗杆35与配设在减速机构8的蜗轮36啮合。蜗轮36被安装在雨刷器轴4a。在雨刷器轴4a或蜗轮36还安装有传感器磁体31。在马达6a的减速机构8侧设置未图示出的控制基板。传感器磁体31与被安装在控制基板上的旋转编码器IC32相向地配置。

旋转编码器IC32做成具备MR传感器和霍尔IC传感器这两者的功能的IC。雨刷器控制装置10a由传感器磁体31和旋转编码器IC32检测脉冲和角度这两者，控制马达6a。即，通过伴随着传感器磁体31的旋转产生的脉冲，检测雨刷器轴4a的转速。另外，通过与传感器磁体31的磁力变化相伴的输出电压的变化，检测雨刷器轴4a的旋转角度。通过检测雨刷器轴4a的转速，算出雨刷器轴4a的旋转速度，检测刮片2a的速度。在旋转编码器IC32的输出电压值和雨刷器轴4a的旋转角度之间，具有规定的关系，根据该电压值，检测刮片2a的当前位置。

刮片2a、2b的速度、当前位置等控制信息经通信线13在雨刷器控制装置10a、10b之间交换。雨刷器控制装置10a、10b根据双方的刮片的位置关系同步控制马达6a、6b。即，雨刷器控制装置10a、10b首先根据自身一侧的刮片位置正反转控制马达6a、6b。同时，雨刷器控制装置10a、10b根据两刮片2a、2b的刮片位置信息控制马达6a、6b，控制雨刷器系统，使刮片彼此不会干涉，或不扩大角度差。据此，刮片2a、2b在擦拭区域5内的下反转位置A和上反转位置B之间进行摆动运动，擦拭附着在挡风玻璃3的雨、雪等。

在图1的雨刷器系统中，在下反转位置A的下方设置容纳位置C。刮片2a、2b在系统为断开状态时(雨刷器开关为OFF时、或在自动雨刷器模式下成为雨刷器停止状态时)，停留在容纳位置C。在系统成为接通状态时(雨刷器开关为ON时、或在自动雨刷器模式下成为雨刷器工作状态时)，刮片2a、2b从容纳位置C开始动作，在下反转位置A和上反转位置B之间进行往复擦拭动作。若在擦拭动作中，系统成为断开状态，则刮片2a、2b在进行归路擦拭动作后，在下反转位置A通过，工作至容纳位置C而停止。

图3是表示基于本发明的雨刷器控制装置10的控制系的结构的框图。由于雨刷器控制装置10a、10b为相同结构，所以，在图3以及下面的记载中，仅对雨刷器控制装置10a进行说明。如图3所示，在雨刷器控制装置10a设置CPU21和数据发送接收部22。雨刷器控制装置10a经LAN12与ECU11连接。从ECU11向雨刷器控制装置10a输入雨刷器开关的设定状态(Auto、ON/OFF、Lo、Hi、INT等动作模式设定)、发动机起动信号等各种车辆信息。在雨刷器控制装置10a内还设置ROM23和RAM24。在ROM23存储控制程序、各种控制信息。在RAM24存储马达转速、刮片当前位置等控制上的数据。

CPU21是中央演算处理装置。在该系统中，与ECU11连接的CPU21成为主控侧，未图示出的雨刷器控制装置10b的CPU成为副控侧。雨刷器控制装置10a的CPU21经数据发送接收部22和通信线13与雨刷器控制装置10b的CPU连接。两CPU通过通信线13相互交换刮片位置信息、马达动作指示。主控侧的CPU21按照雨刷器开关的状态，基于从雨刷器控制装置10b送来的刮片2b的位置信息、自己(刮片2a)的位置信息，控制马达6a的动作。副控侧的CPU按照来自雨刷器控制装置10a的指示，根据从雨刷器控制装置10a送来的刮片2a的位置信息、自己(刮片2b)的位置信息，控制马达6b的动作。

在CPU21设置刮片位置检测部25和刮片速度检测部26。刮片位置检测部25基于来自旋转编码器IC32的传感器信号，检测刮片2a的当前位置。刮片速度检测部26检测刮片2a的当前的移动速度。另外，在CPU21设置降雨状态判定部27和动作模式变更部28。降雨状态判定部27从雨滴传感器9的输出信号判定当前的降雨状态。动作模式变更部28在由降雨状态判定部27判断为雨量很大，当前为“暴雨状态”的情况下，变更刮片2a的此后的动作形态。再有，在CPU21设置驱动控制指示部29。驱动控制指示部29相对于马达6a指示旋转方向、Duty(占空比)等，使刮片2a在擦拭区域5内适宜地动作。驱动控制指示部29在判断为暴雨状态的情况下，将雨刷器动作切换为“暴雨模式”，使刮片2a在限定的窄的擦拭范围进行Hi动作，确保驾驶员的前方视野。

在基于本发明的雨刷器系统中，为了应对暴雨状态，进行下面那样的控制处理。图4是表示基于本发明的控制处理的次序的流程图。图4的处理由雨刷器控制装置10a、10b执行。在图4的控制处理中，首先判定当前的降雨状态(步骤S1)。即，由降雨状态判定部27从雨滴传感器9的输出信号判断当前的降雨状态是否为“暴雨状态”。降雨状态判定部27例如在能够判断为1小时雨量超过50mm的降雨的情况下，判定为“暴雨状态”。在该判定的结果为降雨状态不是暴雨的情况下，进入步骤S2。在步骤S2中，实施与开关状态(Auto、Lo、Hi、INT)相应的通常擦拭动作(通常动作模式)，退出程序。

与此相对，当在步骤S1判断为“暴雨状态”的情况下，进入步骤S3，执行“暴雨模式”。图5是表示“暴雨模式”时的刮片动作的说明图。如图5所示，若动作模式从通常动作模式切换为“暴雨模式”，则刮片2a仅在被限定的窄的擦拭角θ(例如30°≤θ≤45°)的擦拭区域X内进行擦拭动作。暴雨时擦拭区域X被设定在驾驶员的前方视野附近。刮片2a在区域X的范围以Hi动作(高速工作状态)来进行擦拭。即，即使是在使刮片2a的动作范围变窄，且当前为Lo动作(低速工作状态)、INT(间歇工作状态)的情况下，也使刮片2a以Hi动作来工作。刮片2b在与通常同样的擦拭范围工作，但是，为了不与刮片2a干涉而取得同步。

通过使刮片2a的擦拭范围变窄，1个擦拭动作所需要的时间变短，即使在暴雨时，该范围也被频繁地擦拭。其结果为，即使是在进行擦拭动作后立即有大量的雨水附着在挡风玻璃那样的暴雨中，雨滴也被迅速地擦拭，确保驾驶动作所必要的最低限的视野。因此，能够确实地维持使车辆躲避到安全场所的视野，即使是在突发的局部暴雨时等也可以安全地进行驾驶动作。

基于本发明的雨刷器系统没有配置两种构造不同的雨刷器装置，仅通过往复摆动式的雨刷器装置就能够实现确保暴雨时的视野。另外，本发明没有改变装置(硬件)结构，仅通过改进控制软件还可以应用在以往的雨刷器系统。因此，不会导致系统构造的复杂化，能够确保暴雨时的视野，可抑制成本上升，且提高车辆的安全性。

本发明并非是限定于上述那样的实施方式的发明，当然可在不脱离其构思的范围内进行各种变更。

例如，在上述的实施方式中，表示了在自动雨刷器模式下，检测到暴雨状态时，系统在“暴雨模式”下工作的控制形态，但是，也可以根据用户的意思，选择暴雨模式的工作状态。即，例如，在雨刷器开关中追加“Heavy rain”(暴雨模式)，若驾驶员将雨刷器开关设定为“Heavy rain”，则也可以执行暴雨模式(使驾驶席侧的雨刷器刮片在限定的窄范围进行Hi动作)。

在上述的实施方式中，在“暴雨模式”时，使副驾席侧的刮片2b以通常的Hi动作来工作，但是，在暴雨模式时，也可以使副驾席侧的刮片2b停止。在图1的雨刷器系统中，表示了将本发明应用在使雨刷器刮片在同方向工作的并行擦拭型的雨刷器装置的例子，但是，本发明也可以应用在雨刷器刮片在相互相反的方向工作的相向擦拭型的雨刷器装置。

基于本发明的雨刷器系统所使用的电动马达并非限定于图2的马达，例如，也可以使用图6那样的脉冲式的马达。图6的电动马达单元41由马达42和齿轮箱43构成。马达42的旋转轴44的旋转在齿轮箱43内被减速，向输出轴45输出。旋转轴44转动自由地被轴支承在有底筒状的轭铁46。在旋转轴44安装有卷装了线圈的电枢铁心47和转换器48。在轭铁46的内面固定多个永久磁铁49。在转换器48滑动连接供电用的刷50。马达42的速度(转速)根据针对刷50的供给电流量进行控制。

在轭铁46的开口侧端缘部安装齿轮箱43的壳体框架51。旋转轴44的顶端部从轭铁46突出，被收纳在壳体框架51内。在旋转轴44的顶端部形成蜗杆52。蜗齿轮53与蜗杆52啮合。蜗齿轮53转动自由地被支撑在壳体框架51。在蜗齿轮53，在其同轴上一体地设置小径的第1齿轮54。大径的第2齿轮55与第1齿轮54啮合。在第2齿轮55一体地安装被转动自由地轴支承在壳体框架51上的输出轴45。虽未图示出，但在旋转轴4上与蜗杆52相邻地形成扭转方向为反向的另一个蜗杆。该蜗杆的旋转由与蜗齿轮53、第1齿轮54同样的未图示出的减速部件向第2齿轮55传递。

马达42的驱动力以经由蜗杆52、蜗齿轮53、第1齿轮54、第2齿轮55被减速的状态向输出轴45输出。在输出轴45连接曲柄臂等雨刷器装置的连杆机构(未图示出)。若马达42工作，则连杆部件经输出轴45被驱动，雨刷器臂与其它的连杆部件联动地工作。

在旋转轴44安装多极磁化磁体56(下面略记为磁体56)。与此相对，在壳体框架51内与磁体56的外周部相向地设置霍尔IC57(第2传感器)。图7是表示磁体56和霍尔IC57的关系以及霍尔IC57的输出信号(马达脉冲)的说明图。

霍尔IC57如图7所示，在相对于旋转轴44的中心具有90度的角度差的位置设置2个(57A、57B)。在马达42中，磁体56被磁化为6极。若旋转轴44旋转1圈，则从各霍尔IC57得到6周期量的脉冲输出。如图7的右侧所示，从霍尔IC57A、57B输出其相位错开1/4周期的脉冲信号。因此，通过检测来自霍尔IC57A、57B的脉冲的出现时机，能够判别旋转轴44的旋转方向，能够判别雨刷器动作的去路/归路。

在霍尔IC57A、57B中，也能够根据其任意一方的脉冲输出的周期检测旋转轴44的旋转速度。在旋转轴44的转速和刮片的速度之间，存在基于减速比以及连杆动作比的相关关系。因此，还能够根据旋转轴44的转速算出刮片的速度。

在第2齿轮55的底面安装有刮片的绝对位置检测用的环形磁体58。在壳体框架51安装印刷基板59。在印刷基板59上与环形磁体58相向地配设霍尔IC60(第1传感器)。第2齿轮55像上述那样安装曲柄臂，为使刮片往复动，旋转大约180度。若第2齿轮55旋转，刮片来到预先设定的基准位置，则霍尔IC60和环形磁体58相向，输出表示绝对位置的基准信号。

符号说明

1a、1b：雨刷器臂；2a、2b：雨刷器刮片；3：挡风玻璃；4a、4b：雨刷器轴；5：擦拭范围；6a、6b：电动马达；7：马达主体；8：减速机构；9：雨滴传感器；10：雨刷器控制装置；10a、10b：雨刷器控制装置；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：刮片位置检测部；26：刮片速度检测部；27：降雨状态判定部；28：动作模式变更部；29：驱动控制指示部；31：传感器磁体；32：旋转编码器IC；33：转子；34：旋转轴；35：蜗杆；36：蜗轮；41：电动马达单元；42：马达；43：齿轮箱；44：旋转轴；45：输出轴；46：轭铁；47：电枢铁心；48：转换器；49：永久磁铁；50：刷；51：壳体框架；52：蜗杆；53：蜗齿轮；54：第1齿轮；55：第2齿轮；56：多极磁化磁体；57：霍尔IC；57A、57B：霍尔IC；58：环形磁体；59：印刷基板；60：霍尔IC；A：下反转位置；B：上反转位置；C：容纳位置；X：暴雨时擦拭区域；θ：暴雨时擦拭区域角度。