JP2005128620A - 車輌のガラス破損警報装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 車輌のガラス破壊による盗難を防止するため、ガラス破損を誤動作なく検知する。
【解決手段】 車輌のガラス破損時に生ずる急激な負圧を圧電型マイクロフォンや無指向性コンデンサマイクロフォンのような圧力センサで検知し、警報信号を発生するようにする。
また、負圧発生と同時に発生するガラス破損音を検知し、両者を併用することにより、より確実に誤動作を防止できる。
【選択図】図５

Description

本発明は、車輌のガラス窓の破損による車輌内の微気圧変化を圧力センサを利用して検知するようにした、車輌の盗難防止装置に関するものである。

従来の車輌の盗難防止装置や車上荒し防止装置は、大別して車輌の運転に必要なペダル，レバー，ステアリングなどを固定して運転操作を不能にする機械的な装置と、各種センサを利用して警報信号などを発生する電子的な装置がある。
１． 特開２０００−３８６７２８号公報２． 特開平５−１２８２００号公報３． 特開２００３−８５６６０号公報

このうち電子的な装置の代表例としては、車体に衝撃（車体振動検出）センサを取付け、車体に振動が加わったことを検知する方式があるが、検知感度を上げると車輌に人が触れただけで反応したり、近傍を車輌が通過しただけで動作する、いわゆる誤作動が多かった。

電子的な装置の他の代表例しては、可聴帯域用マイクロフォンを利用し、車体に加わる打音やガラスの破損などの異常音を検出する装置もあるが、この装置もマイクロフォンの感度を上げると、車輌の空気取込口から入る自然風や周辺の音に反応し、誤作動を行う欠点を有している。
また、ガラス破損によるクラック進行音単独では、周囲環境音と区別できないという問題もある。

電子的な装置の更に他の例としては、車輌内に可聴帯域以下の超低周波も検出可能なマイクロフォンを設置しておき、ドアを開閉したとき、車輌内に生じる圧力変化を検知する方法が提案されている。
しかし、この方法も気密性の低い車輌では誤作動が生じやすい。

以上のような電子的装置共通の欠点である誤作動を避けるため、センサやマイクロフォンの感度を下げると、窃盗犯に、慎重で静かな工作をされた場合は、検知できなくなってしまう。
そのため十分な盗難防止効果を得るためには、電子的装置と機械的装置との併用などが必要となる。

その他に、窓ガラスの破壊を検出する方法としては、ガラス面に透明な導電性パターンを装着し、ガラスの破壊によって、ガラス面の電気的特性が変化することを利用しようとしたものがある。（特開２００３−８５６６０）
しかし、このような素子をガラス面に取付けると、窓の開閉や払拭による摩擦に耐えられない。
またそれを防止するために、ガラス内部に埋置することが考えられるが、生産工程や、コストの面で現実的な方法とは言えない。

本発明は、車輌に使用されている強化ガラスが破損すると、高速度で発生するクラックと同時に、ガラスが車輌の外側に膨張する現象に着目し、それによって車輌内に急激に生じる約２５〜４２ｍＳｅｃ巾の微小負圧を圧電型マイクロフォンや無指向性コンデンサマイクロフォンのような圧力センサによって検知し、盗難警報信号を発するようにしたものである。

また、クラックの際に３００乃至６００Ｈｚの振動が約１０〜２５ｍＳｅｃ持続する現象を同一センサで捉え、この信号と前記負圧発生信号を併用することにより、ガラス破損検知の確度を増し、誤作動を防ごうとするものである。

本発明の車輌盗難防止装置によると、車輌のガラス破損という、異常な状況時のみに発生する、固有の圧力変化のみを捉えて警報信号を発生するようにしたので、一般的な気圧変化を検知する方式に比し、誤作動の恐れを少なくすることができる。

また、クラック発生時の固有な音をマイクロフォンで捉え、圧力変化による信号の両方が観測されたときにのみ警報信号を発生するようにすることにより、警報信号の誤作動を減ずることができるようになる。

以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
図１は密閉された車輌のガラスに、クラックが生じた場合の、車輌内の圧力変化を、圧力センサで測定し、その出力をウェーブフォームアナライザーに表示したグラフである。
図１Ａは、サイドウィンド（もっとも大面積の窓）ガラスにクラックが発生した場合を示す。
図１Ｂは後部のはめ殺しの三角窓（もっとも小面積の窓）のガラスにクラックが発生した場合を示す。
いずれも縦軸は電圧ミリボルト（ｍＶ）を表し、１目盛りは８０ｍＶである。横軸は経過時間をミリセカンド（ｍＳ）で表し、１目盛りは１００ｍＳである。
電圧ゼロの線を境にプラス側が正圧が発生したことを示し、マイナス側が負圧が発生したことを示している。

図１（Ａ，Ｂ共通）のａにおいて、ガラスにクラックが発生すると、車輌に使用される強化ガラスの特性として、瞬時にガラス全面にクラックが広がる。
一般に車輌用のガラスは、水密を保つため周囲がゴムのような弾性体でシールされている。
一方、強化ガラスは安全のためクラックが発生してもできるだけ原形を留めるように作られているので、クラック発生と同時に車輌の外側に向かって膨張現象が起きる。

従って、車輌内部にはｂ点を頂点とする急峻な負圧が生じ、その反動で一旦ｃ点で外気圧と平衡した後、ｄ点で正圧の最高値となる。
以後、若干のゆれを繰り返した後、零レベル、即ち外気圧と平衡した状態に収斂する。

図１Ａ及びＢには、夫々サイドウィンドウガラス及び後部はめ殺し三角窓に、クラックが発生した場合を例示したが、車輌の盗難や車上荒しは、ほぼ全数これらの比較的小面積の窓を割られることで発生しており、フロントガラスのような大型の合せガラスが割られることは稀である。
また、車輌の型式や大小に関わらず、これらの窓にクラックが発生した場合は、ほぼ相似の特徴ある波型が観測された。
また、クラックの発生（ａ点）から、零レベル（ｃ点）に戻るまでの時間ｗは、車種や窓の大小に関わらず最小で約２５ｍＳ，最大でも約４２ｍＳの範囲内に入ることを実験により確かめた。

従って、最初の負圧ｂと、負圧の維持時間ｗを測定し、その相互関係によってクラック発生を検知することが可能である。

次にクラック発生時に生ずる音響について説明する。
図２は車輌内のセンサで三角窓にクラックが発生した場合の、３００Ｈｚ以上の高域の音を収音し、ウェーブフォームアナライザーに表示したグラフである。
グラフにおいて、縦軸は電圧で１目盛り４０ｍＶ，横軸は時間で１目盛り１０ｍＳを示す。
図２のａ点のクラック発生時から、一定の強さの音（±２０ｍＶ以上の出力）を発生するのは、ガラスの大小に関わらず約１０〜２５ｍＳの期間である。
また、その周波数は３００ヘルツ乃至６００ヘルツである。

図３は、市販されている一般的乗用車（軽自動車を含む）について、ガラスを破損し、前記負圧巾Ｗ及び２０ｍＶ以上のクラック進行音の継続時間を測定した結果の表を示す。
車種Ａ乃至Ｊは、被検査車輌の略記号である。
備考欄は車輌のどの窓を割ったか示す。
その結果これら１０車種において、負圧の継続時間Ｗは、もっとも短いもので２５．５ｍＳ，もっとも長いもので４２ｍＳ，平均で３１．６ｍＳであった。
また周波数３００乃至６００Ｈｚで、２０ｍＶ以上のクラック進行音を観測した時間は最短で１１ｍＳ，最長で２４．５ｍＳ，平均１６．８ｍＳであった。
従って、圧力センサによって一定レベルの負圧ｂと、一定巾のｗの期間を検知した場合で、且つ、マイクロフォンで３００乃至６００ヘルツの音を約１０〜２５ｍＳ秒間検知した場合を、クラック発生と判断するように予め電気回路を設定しておけば、負圧の発生のみで判断する場合に比し、誤作動を防止できる。

ところで、[０００３]項に述べた如く、実際の使用状況においては、駐車中車輌は、近くを通過する車、電車、飛行機などによる振動に共振や共鳴し、いわゆる低周波公害の影響を受ける。
低周波は波長が長く、トンネルなどの管共鳴では音響抵抗が少なく、共振鋭度Ｑはπ／２をはるかに超える。
また、立体交叉橋などは重車輌に対する強度確保からバネ剛性を小さくすることはできず、重車輌通過時には、Ｑは低下するもののπ／２以下まで振動を制動することはできない。
従って、負圧側信号の直前の正圧側信号は最小でも３７％（約３分の１以上）である。
本発明の装置も低周波公害の特性を知り、その影響を排除すればより確実に誤作動を防止できるようになる。

図４は、立体交叉道路内に駐車した車輌の近くを、他の車輌が通過した場合の音を、マイクロフォンで収音した場合の出力を、ウェーブフォームアナライザーで表示したグラフである。
縦軸は１目盛り４０ｍＶ，横軸は１目盛り２５０ｍＳを表す。

図３から明らかな如く、通過車輌が近づくに従って振動は強くなり、車輌が遠のくに従って振動は弱くなる。
この中の負圧の波形の一部には、クラックによって生じた負圧の波形と極めて類似した波形が含まれることがある。
但し、根本的相違点はクラックによって生じる圧力波形は最初必ず急峻に負側に発生するのに対し、車輌通過雑音の負側の部分の前には、必ず正側の雑音が存在することである。

従って、車輌内部に設けられた、クラックによる負圧検出用の圧力センサが、もっともガラス面積の小さい三角窓にクラックが入った場合に発生する負圧（図１のｂ値）の約３分の１以上の正圧側信号を最初に検出したときは、この後に続く負圧信号は、ガラスのクラックによるものではないことを認識させるようにすれば、通過車輌の振動による誤作動を防止することができる。
図１Ｂの例ではクラックによる負圧の信号は約２００ｍＶで、負圧の持続時間ｗは、３５ｍＳ以内であるから、７０ｍＶ以上の正圧側信号の検出直後に、約４２ｍＳ以上の間、負圧信号を検出しないように、圧力センサの不感時間を設定すればよいことになる。

図５はクラック検出の警報装置に不感時間を設定するためのプログラムを表すチャートである。
圧力センサを用いた警報装置をオン（スタート）にすると、圧力センサは負圧検出態勢に入ると共に、周囲雑音も検出する態勢に入る。
周囲雑音に一定レベル以上の正レベルの信号を検出（ＹＥＳ）した場合は、圧力センサにフィードバックされ、４２ｍＳ以上の不感時間を実行するように指示する。
一定レベルの正レベルがない場合（ＮＯ）は、通常の待機態勢を継続する。
この状態で一定レベル以上の負レベルを検出した場合は、その負圧幅（時間）を検出する態勢となり、負レベルが、ゼロレベルに戻ることにより、負圧幅ｗ（図１に示すｗ）を判定する。
ｗが４２ｍＳ以下であり、負レベルが７０ｍＶ以上である場合は、クラックによる負圧と判定し、アラームを作動させる。
なお、アラームは音響，発光，外部受信装置に対する信号の発信等の種々の例が考えられる。

Ａはサイドウィンドガラスにクラックが発生した場合に生じる圧力変化を表したグラフ。Ｂは三角窓にクラックが発生した場合に生じる圧力変化を表したグラフ クラックが発生した場合に生じる音を表示したグラフ クラックが発生した場合に生じる負圧と音の時間を表す図 車外を通過する車輌の音を表示したグラフ プログラムを表すチャート

Claims (3)

1. 車輌室内に圧力センサを設置し、
   前記圧力センサによって、車輌のガラス破損によって急激に生じる負圧を電気信号として検出し、
   前記電気信号によって警報を発するようにした車輌のガラス破損警報装置。
2. 車輌室内に圧力センサを設置し、
   前記圧力センサによって車輌のガラスの破損によって急激に生じる負圧を電気信号として検出すると共に、
   前記圧力センサによってガラスの破損によって生じるクラック進行音を電気信号として検出し、
   負圧による電気信号とクラック進行音による電気信号の両方が存在するときに警報を発するようにした車輌のガラス破損警報装置。
3. 車輌室内に圧力センサを設置し、
   前記圧力センサによって車輌室内に入り込む外部の音や圧力変動を電気信号として検出すると共に、
   前記圧力センサによって、車輌のガラスの破損によって生じる負圧も電気信号として検出するようにし、
   外部の音や圧力変動の電気信号の正側の信号レベルが一定値を超えたときは、その後一定期間、負の信号の認識を中断するようにし、
   音の電気信号の正側の信号レベルが一定値に達せず、且つ負圧による電気信号が発生した場合は、警報を発するようにした車輌のガラス破損警報装置。

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