(57)【要約】【課題】、窓ガラスの割れの検出精度を向上させることができる自動車用窓ガラスのガラス割れ検出装置を提供する。【解決手段】ガラス割れ検出装置２０のピエゾフィルム５０は、ガラス板１３に貼着され、ガラス板１３にひびが入った際にガラス板１３のひび割れに伴う歪みによる電圧を出力する。ガラス板１３の一部が破損して全体にひび割れが生じた際、ピエゾフィルム５０はガラス板１３のひび割れに伴う歪みによる電圧を信号処理部２２に出力する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板を窓ガラスに使用した自動車用窓のガラス割れ検出装置であって、
前記ガラス板に貼着され、前記ガラス板にひびが入った際に前記ガラス板のひび割れに伴う歪みによる電圧を出力するピエゾフィルムを備え、当該ピエゾフィルムの出力電圧にてガラス割れを検出するようにしたことを特徴とする自動車用窓のガラス割れ検出装置。
【請求項２】
前記ピエゾフィルムは、前記ガラス板における前記ひびの間隔よりも大きく形成されている請求項１に記載の自動車用窓のガラス割れ検出装置。
【請求項３】
ガラス対向面を有し、前記ピエゾフィルムの出力電圧を処理する信号処理部を収容した筐体を備え、
前記ピエゾフィルムは、前記筐体のガラス対向面と前記ガラス板との間から前記ガラス対向面に設けたスリットを通して前記筐体内に導入して前記信号処理部と電気的に接続してなる請求項１又は請求項２に記載の自動車用窓のガラス割れ検出装置。
【請求項４】
前記ピエゾフィルムは、前記ガラス板に対して両面テープを介して貼着されている請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の自動車用窓のガラス割れ検出装置。
【請求項５】
前記ガラス板は開閉不能に構成されている請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の自動車用窓のガラス割れ検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車用窓のガラス割れ検出装置に係り、詳しくは、一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板を窓ガラスに使用した自動車用窓のガラス割れ検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、駐車中に自動車の窓ガラスが割られて、車両が盗難されたり、車上あらしの被害を受けたりすることを防止するため、窓ガラスが割られたことを検出して、警報手段を作動させることが提案されている。
【０００３】
また、ガラスの破壊を検出する手段として歪センサを用い、歪センサがドアガラスの破壊を検出したときに、サイドエアバックを作動させる車両用乗員保護装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の車両用乗員保護装置では、車両のドアサッシュ部に取り付けられるドアガラスに歪センサを設け、歪センサの歪信号を基にしてドアガラスの破壊を判断している。
【０００４】
また、建物用のガラス板に取り付けられ、ガラス板の振動を圧電素子により検知することで建物用のガラス板の破壊を検知するガラス破壊センサが提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２１３０７６号公報
【特許文献２】特開２００４−５０５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
自動車用窓ガラスには、通常、ウィンドシールドガラスを除いて強化ガラスが用いられている。しかし、衝撃の程度によっては、窓ガラスは振動するだけで破損しないこともあり、このような場合に、単に振動を検知してガラスの破損を検出するだけでは、正確にガラス割れを検出することができない。
【０００６】
特許文献２に記載のガラス破壊センサは、建物用のガラス板、いわゆる生板ガラスに取り付けられており、あくまでもガラス板の振動を検知しているため誤検知の可能性がある。また、特許文献２に記載されている圧電素子は圧電セラミックスであり、曲面を有する自動車用窓ガラスに圧電セラミックスのような硬いものを取り付けることは、はがれ等の懸念から望ましくない。
【０００７】
本発明は、前記の問題に鑑みてなされたものであって、その目的は、窓ガラスの割れの検出精度を向上させることができる自動車用窓ガラスのガラス割れ検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記の目的を達成するため請求項１に記載の発明は、一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板を窓ガラスに使用した自動車用窓のガラス割れ検出装置であって、前記ガラス板に貼着され、前記ガラス板にひびが入った際に前記ガラス板のひび割れに伴う歪みによる電圧を出力するピエゾフィルムを備え、当該ピエゾフィルムの出力電圧にてガラス割れを検出するようにしたことを要旨とする。
【０００９】
この発明では、ガラス板が破損していない状態においては、ピエゾフィルムからひび割れに伴う歪みによる電圧は出力されない。一方、ガラス板の一部が破損すると全体にひびが入るため、ピエゾフィルムにおいてガラス板のひび割れに伴う歪みによる電圧が出力されて、その電圧からガラス割れが検出される。
【００１０】
このようにしてガラス板に貼着されたピエゾフィルムでは、ひび割れに伴う歪みを面内で受けて、ひび割れに伴う歪みによる電圧を出力する。したがって、ガラス板が単に振動しても、ピエゾフィルムはひび割れに伴う歪みによる電圧を出力することはないため、単にガラス板の振動を検知してガラス割れを検出する場合に比べて、ガラス割れの検出精度を向上させることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記ピエゾフィルムは、前記ガラス板における前記ひびの間隔よりも大きく形成されていることを要旨とする。
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、ガラス対向面を有し、前記ピエゾフィルムの出力電圧を処理する信号処理部を収容した筐体を備え、前記ピエゾフィルムは、前記筐体のガラス対向面と前記ガラス板との間から前記ガラス対向面に設けたスリットを通して前記筐体内に導入して前記信号処理部と電気的に接続してなることを要旨とする。
【００１２】
この発明では、スリットを介してピエゾフィルムを筐体内に導入し、信号処理部と電気的に接続するとともに、筐体外に存在するピエゾフィルムの部分は、その全体が筐体のガラス対向面とガラス板の一面とで挟まれるようにしてガラス板に対して貼着することができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の発明において、前記ピエゾフィルムは、前記ガラス板に対して両面テープを介して貼着されていることを要旨とする。
【００１４】
この発明では、ガラス板に対してピエゾフィルムを簡単に貼着することができる。
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の発明において、前記ガラス板は開閉不能に構成されていることを要旨とする。
【００１５】
この発明では、ガラス板は開閉不能となるように固定されているため、ピエゾフィルムは移動することはない。したがって、ガラス割れ検出装置の安定した動作を確保できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、窓ガラスの割れの検出精度を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１（ａ）に示すように、車両１１の後部には、左右両側（左側のみ図示）に、三角窓１２が設けられている。この三角窓１２は開閉不能な窓である。また、三角窓１２において、一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板１３を窓ガラスに使用している。ガラス板１３として、強化ガラスを用いている。
【００１８】
図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ線に対応する左側の三角窓１２付近の部分断面図である。図１（ｂ）に示すように、三角窓１２のガラス板１３は周縁部において接着剤（ガラス接着剤）１４を介してボデー１５に固着されている。なお、ガラス板１３の厚さは３．１ｍｍ〜５．０ｍｍ程度である。
【００１９】
図１（ｂ）に示すように、ボデー１５にはガラス板１３の周縁部と対応する箇所で、ガラス板１３の周縁部に対して接着剤１４よりも内側の位置に、ガラス割れ検出装置２０が設けられている。ガラス割れ検出装置２０を構成するピエゾフィルム５０及び筐体２１等は、車両１１の内装１６によって覆われている。
【００２０】
以下、ガラス割れ検出装置２０について、詳しく説明する。図２（ａ）はガラス割れ検出装置２０の断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ矢視図である。また、図３は、ガラス割れ検出装置２０の電気的構成図である。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、ガラス割れ検出装置２０は、ピエゾフィルム５０と、筐体２１と、筐体２１内に収容されている信号処理部２２とを備えている。
筐体２１は、本体部２４と蓋板２５とからなる。本体部２４は、一つの面が開口した箱型をなし、本体部２４の開口２４ａを蓋板２５にて塞いでいる。筐体２１内には基板２６が固定されるとともに、基板２６に信号処理部２２が配置されている。蓋板２５の外表面がガラス対向面２５ａとして構成されている。信号処理部２２は、基板２６上に実装された電子部品によって構成されている。
【００２２】
ピエゾフィルム５０は、帯状をなし、具体的には、帯状のポリフッ化ビニリデンを挟むように薄膜電極５２ａ，５２ｂが形成されるとともに、これら部材全体が保護フィルム５１（図２（ｂ）参照）で被覆されている。ピエゾフィルム５０は可撓性及び弾力性を有する。また、ピエゾフィルム５０として、具体的には、ＭＳＩ社製（型番ＬＤＴ０−０２８Ｋ）のものが用いられている。
【００２３】
筐体２１の蓋板２５の外表面、すなわち、筐体２１のガラス対向面２５ａにピエゾフィルム５０を位置させて、ピエゾフィルム５０はガラス対向面２５ａとガラス板１３の一面との間に両面テープ３０により貼着されている。一方、筐体２１の蓋板２５には、スリット２７が設けられ、このスリット２７は長方形状をなしている。
【００２４】
ピエゾフィルム５０はその一部分が蓋板２５に設けられたスリット２７を介して筐体２１内に導入され、信号処理部２２と電気的に接続されている。ピエゾフィルム５０における筐体２１外に存在する部分は貼着部５３としてガラス板１３の裏面１３ａに貼着されている。なお、ガラス板１３の表面１３ｂとは、ガラス板１３の車室に面する面とは反対側の面を意味する。
【００２５】
図２（ｂ）に示すように、両面テープ３０は、蓋板２５のガラス対向面２５ａの外縁より若干小さく、筐体２１外に存在するピエゾフィルム５０の部分（貼着部５３）の全周に亘りガラス板１３に対して貼着している。
【００２６】
図３に示すように、信号処理部２２は、コンパレータ２８とラッチ回路２９を備えている。ピエゾフィルム５０はコンパレータ２８と電気的に接続されている。コンパレータ２８には、ラッチ回路２９が電気的に接続されている。ラッチ回路２９には、ハーネス２３（図２（ａ）参照）及びコネクタ２３ａ（図１（ｂ）参照）を介して警報装置４０が接続されている。コンパレータ２８において、ピエゾフィルム５０の出力電圧Ｖｓがしきい値電圧Ｖｒと比較される。ラッチ回路２９は、コンパレータ２８の比較結果を保持する。しきい値電圧Ｖｒは、予め実験又は計算によって求められている。
【００２７】
次に、前記のように構成されたガラス割れ検出装置の作用を、図４、図５を用いて説明する。
図４は、ガラス板が破損しない程度に殴打されてガラス板を振動させた場合であり、図５は、ガラス板の一部が破損した場合である。図４（ｂ）及び図５（ｂ）は、図３における、ピエゾフィルム５０の出力電圧Ｖｓ及びラッチ回路２９の出力信号Ｖｏｕｔの波形図を示す。また、図４（ｂ）及び図５（ｂ）においてＶｒはしきい値電圧である。
【００２８】
ガラス板１３が破損していない正常な状態（通常時）においては、ピエゾフィルム５０の出力電圧Ｖｓは低い。そのため、図３のコンパレータ２８において、出力電圧Ｖｓとしきい値電圧Ｖｒとの比較結果は、しきい値電圧Ｖｒの方が高いという比較結果となり、ラッチ回路２９の出力信号ＶｏｕｔはＬレベルである。
【００２９】
また、図４（ａ）に示すように、ガラス板１３が破損しない程度に殴打してガラス板１３を振動させた場合、ピエゾフィルム５０の貼着部５３は圧力を受ける。しかし、図４（ｂ）に示すように、ピエゾフィルム５０の出力電圧Ｖｓは微小であり、その出力波形の最大値はしきい値電圧Ｖｒを上回らない。そのため、コンパレータ２８での比較結果は、しきい値電圧Ｖｒの方が高いという比較結果のままであり、ラッチ回路２９の出力信号Ｖｏｕｔは、Ｌレベルのままである。
【００３０】
一方、ガラス板１３の一部が破損すると、図５（ａ）に示すように、ガラス板１３全体にひび１３ｃが入る。そして、たとえ、工具を用いてガラス板１３を振動させることなく破損させても、ピエゾフィルム５０の貼着部５３では、ひび割れに伴う歪みにより、図５（ｂ）に示すように、ピエゾフィルム５０の出力電圧Ｖｓが時間ｔ１から時間ｔ２においてしきい値電圧Ｖｒを上回る。よって、コンパレータ２８の出力がそれまでのＬレベルからＨレベルになる。この信号の反転を受けてラッチ回路２９の出力信号Ｖｏｕｔが時間ｔ３においてＨレベルになる。これによりガラス割れと判断される。
【００３１】
そして、ラッチ回路２９の出力信号ＶｏｕｔがＨレベルになると、警報装置４０にて警報音や警報ランプによりガラス割れ（異常発生）が外部に報知される。
したがって、犯罪者が特別な工具を使用して窓ガラスを振動させずにガラス板１３を破損させた場合であっても、ガラス板１３のひび割れに伴う歪みを検出することで、ガラス割れを確実に検出することができる。一方、ガラス板１３に衝撃が加えられても、ガラス板１３が破損しない場合には誤ってガラス割れとして検出することはない。
【００３２】
ここで、図５（ａ）に示すように、強化ガラスが破損した場合にガラス板１３に複数のひび１３ｃが入るが、このひび１３ｃの間隔Ｌ１は５ｍｍ程度であり、ピエゾフィルム５０の貼着部５３はひび１３ｃの間隔Ｌ１よりも大きく形成されている（ピエゾフィルム５０は、ガラス板１３がひび割れした際に複数のひび１３ｃに跨がるように貼着されている）。そして、ピエゾフィルム５０はガラス割れ時のひび割れに伴う微小な歪みを面で受けて、ひび割れに伴う微小な歪みを直接検出できる。
【００３３】
この実施形態によれば、以下に示す効果を得ることができる。
（１）ガラス割れ検出装置２０は、ひび割れに伴う歪みを面内で受けて、ガラス板１３のひび割れに伴う歪みによる電圧を出力するピエゾフィルム５０を備えている。したがって、工具等を使用してガラス板１３が振動しないような状態でガラス板１３を割った場合であっても、ピエゾフィルム５０はひび１３ｃの歪みの加速度（ピエゾフィルム５０が直接受ける力）を検出することでガラス板１３のガラス割れを検知できる。また、ガラス板１３が単に振動しただけの場合には、ガラス板１３にひび１３ｃが生じることはないため、誤ってガラス割れしたと判断することを回避できる。そのため、ガラス割れの検出精度を向上させることができる。
【００３４】
また、ピエゾフィルム５０は曲面を有する自動車用のガラス板１３に貼着することができる。したがって、圧電セラミックスからなるピエゾ素子のように硬くて自動車用のガラス板１３に貼着し難い部材を用いる場合に比べて、自動車用窓のガラス割れ検出装置に用いるのに適している。
【００３５】
ここで、ガラス割れを検出する手段として歪ゲージを使用する場合、取り付け性が悪い。詳しくは、抵抗体が歪んだ状態で取り付けられると変形して出力値に影響が及ぶため、歪ゲージを使用する場合、歪ゲージ用の接着剤を使用して抵抗体が歪まないように注意して取り付ける必要がある。ところが、ピエゾフィルム５０は、圧電効果を利用して、ガラス割れした場合に電圧を出力する構成であるため、歪んだ状態で接着されてもその出力値に影響が及ぶことがない。したがって、ガラス板１３にピエゾフィルム５０を容易に取り付けることができる。
【００３６】
また、歪ゲージを用いた場合には、ガラス板に接着した際に生じる微小な歪みを個別に補正する必要がある。これに対して、ガラス割れ検出装置２０は、圧電効果を利用してガラス板１３のひび割れに伴う歪みを検出するため、ピエゾフィルム５０を貼着する際に微小に歪んでも、その歪みの影響を受けることはない。したがって、ピエゾフィルム５０を貼着した際に微小な歪みが生じても個別に補正する必要はない。
【００３７】
また、歪ゲージを使用した場合、計測回路が複雑である。詳しくは、歪ゲージの抵抗体の歪みに基づいた抵抗値の微小な変化を測定するために、出力を電圧に変換するブリッジ回路を組む必要があり、また、電源を用意する必要もある。これに対し、ピエゾフィルム５０はひび割れに伴う歪みを受けた場合、圧電効果によってピエゾフィルム５０自体から電圧を出力する。したがって、ガラス割れ検出装置２０の計測回路を簡素化できる。
【００３８】
（２）ピエゾフィルム５０は、ガラス板１３におけるひび１３ｃの間隔Ｌ１よりも大きく形成されている。したがって、ガラス板１３がガラス割れした際にガラス板１３に生じる複数のひび１３ｃを跨ぐように、ピエゾフィルム５０を貼着することができる。
【００３９】
（３）ガラス割れ検出装置２０は、信号処理部２２を収容する筐体２１を備えている。そして、筐体２１のガラス対向面２５ａにはスリット２７が設けられ、ピエゾフィルム５０はスリット２７を通して筐体２１内に導入されて信号処理部２２と電気的に接続されている。ここで、ガラス板１３と対向していない筐体２１の外壁部からピエゾフィルム５０の一部を筐体２１内に導入する場合、筐体２１とガラス板１３とで挟まれないピエゾフィルム５０の部分が存在する。ところが、スリット２７がガラス対向面２５ａに設けられていれば、筐体２１外に存在するピエゾフィルム５０の全体を筐体２１とガラス板１３との間で挟まれるようにしてガラス板１３に対して貼着することができる。したがって、ピエゾフィルム５０における貼着部分を無駄なく確保でき、ガラス板１３に対するピエゾフィルム５０の接着性を向上させることができる。
【００４０】
（４）ピエゾフィルム５０は、ガラス板１３に対して両面テープ３０を介して貼着されている。したがって、接着剤を用いてピエゾフィルム５０をガラス板１３に貼着する場合に比べて、ピエゾフィルム５０を簡単にガラス板１３に貼着することができる。
【００４１】
（５）ガラス板１３は開閉不能に構成されている。したがって、筐体２１等のガラス割れ検出装置２０は移動することはなく、筐体２１から延びるハーネス２３が引っ張られることを回避できるため、ガラス割れ検出装置２０の安定した動作を確保できる。
【００４２】
実施形態は前記に限定されるものではなく、例えば、次のように具体化してもよい。
○  ガラス割れ検出装置の使用状況によっては、ピエゾフィルムをガラス対向面２５ａ以外の箇所から筐体２１内に導入するように、スリットの位置を変更してもよい。例えば、ガラス割れ検出装置の周囲に十分なスペースが存在する場合には、筐体２１の本体部２４の側面にスリットを設け、本体部２４の側面からピエゾフィルムを導入してもよい。
【００４３】
○  ピエゾフィルム５０を両面テープ３０で貼着する代わりに、その他の手段でピエゾフィルム５０をガラス板１３に貼着してもよい。例えば、接着剤をピエゾフィルム５０に塗布して、ピエゾフィルム５０をガラス板１３に貼着してもよい。
【００４４】
○  ピエゾフィルム５０はガラス板１３が割れた際において、少なくとも一つのひび１３ｃの上には存在するように貼着されていればよい。例えば、より小さな面積のピエゾフィルムを用いて、ガラス板１３がガラス割れした際、そのピエゾフィルムが一つのひび１３ｃの上にだけ存在するような構成に変更してもよい。
【００４５】
○  ガラス板１３は三角窓１２に限らず、一部が破損した場合に全体にひび割れが生じるガラス板を使用した開閉不能な他の窓ガラスに適用してもよい。例えば、リヤウインドウ、リヤサイドウインドウ、ハッチバックドアの窓ガラス、サンルーフガラスあるいはフロントウインドウ等に適用してもよい。
【００４６】
○  ガラス割れ検出装置を取り付けるのは開閉不能な窓ガラスに限らず、開閉可能な窓ガラスに取り付けてもよい。ただし、この場合、窓ガラスの開閉移動に伴ってピエゾフィルムが移動してもハーネスが引っ張られる等の不具合が起きないように、例えば、ハーネス２３の長さを延長する等の対策を実施する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】（ａ）は、乗用車の後部を示す概略斜視図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線に対応する右側の三角窓付近の部分断面図。
【図２】（ａ）は、本実施形態のガラス割れ検出装置の拡大模式断面図、（ｂ）は図２（ａ）で示すＢ矢視図。
【図３】ガラス割れ検出装置の電気的構成を示すブロック図。
【図４】（ａ）ガラス板が振動している状態を示す模式断面図、（ｂ）ガラス板が振動したときにおける波形図。
【図５】（ａ）ガラス板にひび割れが生じた状態を示す模式断面図、（ｂ）ガラス板にひび割れが生じたときにおける波形図。
【符号の説明】
【００４８】
Ｌ１…ひびの間隔、Ｖｓ…出力電圧、１３…ガラス板、１３ｃ…ひび、２０…ガラス割れ検出装置、２１…筐体、２２…信号処理部、２５ａ…ガラス対向面、２７…スリット、３０…両面テープ、５０…ピエゾフィルム。
【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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