자동차 안전벨트용 버클 센서의 필드 크레임 감소를 위한 신뢰성 ... · 2011-12-20 · 부품 소재신뢰성기반기술확산사업ㆍㆍㆍㆍ 최종보고서

부품 소재신뢰성기반기술확산사업부품 소재신뢰성기반기술확산사업부품 소재신뢰성기반기술확산사업부품 소재신뢰성기반기술확산사업ㆍㆍㆍㆍ

최종보고서최종보고서최종보고서최종보고서

자동차 안전벨트용 버클 센서의 필드 크레임자동차 안전벨트용 버클 센서의 필드 크레임자동차 안전벨트용 버클 센서의 필드 크레임자동차 안전벨트용 버클 센서의 필드 크레임

감소를 위한 신뢰성 향상감소를 위한 신뢰성 향상감소를 위한 신뢰성 향상감소를 위한 신뢰성 향상

2006 6 312006 6 312006 6 312006 6 31年月日年月日年月日年月日

주관기관 주 사파코주관기관 주 사파코주관기관 주 사파코주관기관 주 사파코( )( )( )( )

위탁기관 자동차부품연구원위탁기관 자동차부품연구원위탁기관 자동차부품연구원위탁기관 자동차부품연구원

- 2 -

최 종 보 고 서 제 출 서최 종 보 고 서 제 출 서최 종 보 고 서 제 출 서최 종 보 고 서 제 출 서

년 부품2005 ㆍㆍㆍㆍ소재 신뢰성 기반 기술 확산사업에 의하여 완료한

사업명 자동차 안전벨트용 버클 센서의 필드 클레임 감소를 위한( :

신뢰성 향상 개발기간 의 최종보고서를, : 2005. 06. 01~2006. 05. 31)

동사업 운영지침 항에 의하여 별첨과 같이 제출합니다25 .

첨 부 최종보고서 부: 10

2006. 06. 31.

주관책임자 : 박 철

주 관 기 관 : 주 사파코 대표이사 최 찬 우( )

부품 소재통합연구단장 귀하부품 소재통합연구단장 귀하부품 소재통합연구단장 귀하부품 소재통합연구단장 귀하ㆍㆍㆍㆍ

- 3 -

제 출 문제 출 문제 출 문제 출 문

부품 소재통합연구단장 귀 하부품 소재통합연구단장 귀 하부품 소재통합연구단장 귀 하부품 소재통합연구단장 귀 하ㆍㆍㆍㆍ

본 보고서를 부품ㆍㆍㆍㆍ소재신뢰성기반기술확산사업에 의하여 완료한 자동차 안“

전벨트용 버클 센서의 필드 클레임 감소를 위한 신뢰성 향상 개발기간”( :

과제의 최종보고서로 제출합니다2005. 06. 01~2006. 05. 31) .

2006 . 06. 31.2006 . 06. 31.2006 . 06. 31.2006 . 06. 31.

주관기관명 : 주 사파코( )

주관책임자 : 박 철

선임연구원 : 전 성 욱

연 구 원 : 최 지 용

연 구 원 : 이 진 수

위탁기관명 : 자동차부품연구원

위탁책임자 : 신 현 동

선임연구원 : 윤 형 로

연 구 원 : 위 신 환

연 구 원 : 박 상 욱

- 4 -

관리번호

사 업 명 자동차 안전벨트용 버클센서의 필드 클레임 감소를 위한 신뢰성 향상

키 워 드 버클 센서 홀 아이씨 에어백 센서 하우징 마그네트/ / / /

사업목표 및 내용사업목표 및 내용사업목표 및 내용사업목표 및 내용

최종 목표최종 목표최종 목표최종 목표1.1.1.1.

제품 불량으로 인한 비용 감소 현 수준 대비 이상 감소Field Claim ( 30 % )

제품의 작동 수명 향상 현재 수준 대비 이상 증가- ( 20 % )

설계 품질 신뢰성 향상 내구 시험 후 불량률 현재 수준 대비 이상 감소- ( 30 % )

공정상 품질 향상 내구 시험 후 불량률 현재 수준 대비 이상 감소- ( 30 % )

신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용신뢰성 저해요인 정밀진단 내용2.2.2.2.

가 흘 등의 전자부품과 버클과 기구적으로 결합된 부품으로 승객의 버클 착용습관. I.C

및 진동 습도 전자파 둥에 의한 오동작이 발생되고 있음, ,

나 회로 부품의 방수 방진을 위한 사출시 사출압력 수지온도에 의한 회로. , Hot-melt ,

부품 충격과 동절기 의 온도 변화에 의한 부품 파손에 대한 문제 분석

다 필드 고장 및 특성열화 분석을 수행한 결과 고장의 원인으로 센서의 오출력. , Hall ,

의 빠짐 의 이동불량 둥의 고장이 발생되었으며 특성열화분석 결Magnet , Magnet ,

과 온습도 및 염수에 의한 고장이 발생되는 것이 파악됨

라 선진사 대비 수명을 평가하여 본 결과 신뢰수준 에. , 90% B5수명으로 비슷하였으나

수명은 외국 선진사 제품 대비 약 정도임이 파악됨85 %

고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과고장원인분석 및 대처결과3.3.3.3.

가 고장원인 분석방법.

기 발생된 필드 고장 유형의 분석-

기존 제품과 외국 타사 제품과의 성능 비교 평가 수명평가- ( )

내환경 시험 및 수명시험 시료에 대한 열화분석-

나 고장원인에 대한 대처 결과.

필드 고장의 주원인인 센서의 오출력 제거를 위한 센서의 내 위치 변경- Hall PCB

의 빠짐 고장의 개선을 위한 하우징 강도 강화- Magnet

의 이동불량 원인의 제거를 위한 하우징 부의 제거- Magnet edge

온습도 및 염수에 대한 내성의 강화를 위한 센서 소선의 몰딩부 개선-

수명 증대를 위한 의 리턴 스프링에 대한 응력 설계- Magnet

기구 구조 해석 응력 집중부 및 실시- ( ) FMEA

설계 개선 및 금형 재 제작 위치선정 금형구조선정 위치 선정 등- (Gate , , Eject )

으로 시험샘플 생산

개선 제품에 대한 신뢰성 평가 수행 일부 선진 제품에 대한 평가도 수행- ,

- 5 -

사업목표 및 내용사업목표 및 내용사업목표 및 내용사업목표 및 내용

신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교신뢰성 적용결과 사업전 후 정량적 비교4. ( · )4. ( · )4. ( · )4. ( · )

가 내환경 성능의 향상.

고온 저온 열충격 내먼지성 전자파 성능 기존과 동등 이상의 수준- , , , , -

내습성 염수 분무 성능 이상 향상 기존품- , 30% ( : 49 h → 개선품 시간 이상: 96 )

의 빠짐 등의 고장 발생 안함- Magnet

나 버클 센서의 수명 향상.

기존품의 경우 선진사 수준의- 85% → 개선품의 경우 선진사의 동등 수준 이상

기존품 선진사 년 의- , (10 /160,000 km B5의 수명) → 설계 개선품 (B3의 수명)

기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과기대효과 기술적 및 경제적 효과5. ( )5. ( )5. ( )5. ( )

가 기술적 효과.

안전 부품으로 요구되는 고신뢰성 확보 및 제품 불량으로 인한 field claim, recall

비 용 절 감A/S

스프링 설계변경에 따른 기존품 또는 선진사 제품 대비 필드 수명의 향상-

본 제품의 신뢰성 시험기술은 타전장품의 설계 및 생산품질의 향상에 사용될 수-

있음

나 경제적 효과.

기술지원 전은 매출액 백만원 아고 기술지원 후는 매출액 백만원- (7,200 ), , (10,000 ),

으로 전체적으로 의 증가율이 예상되며 파급 효과로는 수출차량에 적용되지38% ,

못했던 자사 제품이 년 월부터 생산되는 차량에 적용하는 것으로 결정됨2006 9

적용분야적용분야적용분야적용분야6.6.6.6.

자동차 에어백 시스템에 적용되는 센서중의 하나인 자사 제품이 이전에는 내수 차량

에만 국한되어 적용되었지만 본 사업의 수행 결과로 인해 년 월부터 수출 차종, 2006 9

에 적용하기로 하여 현재 선행 양산 진행 중이며 다른 수출 차종의 적용 확대가 예상

됨.

- 6 -

목 차목 차목 차목 차

제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론제 장 서 론1111

제 절 사업 배경제 절 사업 배경제 절 사업 배경제 절 사업 배경1111

제 절 사업 목표제 절 사업 목표제 절 사업 목표제 절 사업 목표2222

제 절 버클 센서 관련 국내외 신뢰성 현황제 절 버클 센서 관련 국내외 신뢰성 현황제 절 버클 센서 관련 국내외 신뢰성 현황제 절 버클 센서 관련 국내외 신뢰성 현황3333

제 절 사업 내용제 절 사업 내용제 절 사업 내용제 절 사업 내용4444

제 장 버클 센서의 작동 원리 및 필드 고장 분석제 장 버클 센서의 작동 원리 및 필드 고장 분석제 장 버클 센서의 작동 원리 및 필드 고장 분석제 장 버클 센서의 작동 원리 및 필드 고장 분석2222

제 절 버클 센서의 작동 원리제 절 버클 센서의 작동 원리제 절 버클 센서의 작동 원리제 절 버클 센서의 작동 원리1111

제 절 버클 센서의 구조 및 특징제 절 버클 센서의 구조 및 특징제 절 버클 센서의 구조 및 특징제 절 버클 센서의 구조 및 특징2222

제 절 버클 센서의 고장 유형제 절 버클 센서의 고장 유형제 절 버클 센서의 고장 유형제 절 버클 센서의 고장 유형3333

제 장 고장 발생의 주환경 인자 및 열화 분석제 장 고장 발생의 주환경 인자 및 열화 분석제 장 고장 발생의 주환경 인자 및 열화 분석제 장 고장 발생의 주환경 인자 및 열화 분석3333

제 절 주환경 인자의 검토제 절 주환경 인자의 검토제 절 주환경 인자의 검토제 절 주환경 인자의 검토1111

제 절 개선전 버클 센서의 열화 분석제 절 개선전 버클 센서의 열화 분석제 절 개선전 버클 센서의 열화 분석제 절 개선전 버클 센서의 열화 분석2222

제 절 개선전 버클 센서의 수명데이터 분석제 절 개선전 버클 센서의 수명데이터 분석제 절 개선전 버클 센서의 수명데이터 분석제 절 개선전 버클 센서의 수명데이터 분석3333

제 절 버클 센서의 설계제 절 버클 센서의 설계제 절 버클 센서의 설계제 절 버클 센서의 설계4 FMEA4 FMEA4 FMEA4 FMEA

제 장 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계개선제 장 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계개선제 장 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계개선제 장 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계개선4444

제 절 설계 개선의 개요제 절 설계 개선의 개요제 절 설계 개선의 개요제 절 설계 개선의 개요1111

제 절 기존 버클센서의 신뢰성 현황제 절 기존 버클센서의 신뢰성 현황제 절 기존 버클센서의 신뢰성 현황제 절 기존 버클센서의 신뢰성 현황2222

제 절 고장 유형별 개선 사항제 절 고장 유형별 개선 사항제 절 고장 유형별 개선 사항제 절 고장 유형별 개선 사항3333

제 절 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정제 절 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정제 절 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정제 절 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정4444

제 장 설계 개선 제품에 대한 신뢰성 평가 및 개선 효과제 장 설계 개선 제품에 대한 신뢰성 평가 및 개선 효과제 장 설계 개선 제품에 대한 신뢰성 평가 및 개선 효과제 장 설계 개선 제품에 대한 신뢰성 평가 및 개선 효과5555

제 절 개선품 버클 센서의 내환경 시험제 절 개선품 버클 센서의 내환경 시험제 절 개선품 버클 센서의 내환경 시험제 절 개선품 버클 센서의 내환경 시험1111

제 절 개선품 버클 센서의 수명평가 시험제 절 개선품 버클 센서의 수명평가 시험제 절 개선품 버클 센서의 수명평가 시험제 절 개선품 버클 센서의 수명평가 시험2222

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론6666

- 7 -

제 장 서론제 장 서론제 장 서론제 장 서론1111

제 절 사업 배경제 절 사업 배경제 절 사업 배경제 절 사업 배경1111

자동차용 버클 센서는 에어백 콘트롤러와 연결되어 운전자 및 탑승자의 안전벨트

착용 여부를 감지하여 충돌 사고시에 에어백 전개 유무 및 차 차 폭발 하는 등1 , 2

의 제어를 하게 되는 장치이다 최근 불필요한 팽창을 방지하고 승객의 고. airbag

안전성을 확보하기 위하여 승객의 탑승유무를 감지하여 에 신호를 번, airbag ECU

달하는 등 주변 장치와의 연동 등에 따라 고신뢰도가 요구되고 있다 따라서 버클.

센서는 운전자의 안전과 직접적으로 관계되는 중요 부품이다.

버클 센서는 안전 중시의 세계 자동차업계의 흐름에 따라 장착 수요의 급격하게‘ ’

증가하고 있는 품목으로서 일본의 도요타가 년까지 모든 자사 차량에 부착할, ‘08

것을 계획하고 있다 운전자의 안전과 직접적으로 관계함에 따라 자동차 부품 중.

를 포함한 안전벨트의 및 이 상대적으로 많은데 년hall IC field claim recall , ‘05 ,

은 버클센서를 포함한 안전벨트의 리콜 규모가 만대에 이를 정도이다GM 210 .

버클센서는 안전 부품으로 리콜 대상을 엄격히 시행하고 있어 글로벌 소싱을 위해,

서는 제품에 대한 고신뢰성이 요구된다.

하지만 국내 버클센서의 초기 품질 수준은 어느 정도 확보되어 있는 상태이나 홀,

등의 전자부품과 버클과 기구적의로 결합된 부품으로 승객의 버클 착용습관 및I.C

진동 습도 전자파 등에 의한 오동작이 발생되고 있다 또한 이로 인해 완성차의, , .

품질 및 신뢰성 요구에 의해 년 국내 수요 억원 중 수입의존 억원 규모‘04 , 270 200

로 수입 의존도가 에 이르고 있는 실정이다75% .

주 사파코에서는 년도부터 현대 기아자동차에 년도부터 르노 삼성자동차( ) 2000 / , 2003

에 버클 센서를 제조하여 공급하고 있지만 수출 차종에는 적용되지 않았고 내수차,

량에 국한되어 적용되는 실정에 있었다 그 원인으로는 당사 제품의 사용자 환경에.

서의 제품 신뢰성에 대해 완성차 사의 확신이 없기 때문이다 따라서 국내 완성차3 .

에 적용되는 수출 차종에 주 사파코의 버클 센서의 내환경 성능 및 수명 등의 신( )

뢰성을 향상시켜 필드 클레임을 감소하고 정량적으로 표현된 부품의 신뢰성 데이터

를 제시하여야 한다 상기와 같은 것이 본 사업을 수행하게 된 배경이다. .

- 8 -

제 절 사업 목표제 절 사업 목표제 절 사업 목표제 절 사업 목표2222

제품 불량으로 인한 비용 감소 현 수준 대비 이상 감소Field Claim ( 30% )○

제품의 작동 수명 향상 현 수준 대비 이상 증가- ( 20% )

설계 품질 신뢰성 향상 내구 시험 후 불량률 현 수준 대비 이상 감소- ( 30% )

공정상 품질 향상 내구 시험 후 불량률 현재 수준 대비 이상 감소- ( 30% )

제 절 버클 센서 관련 국내외 신뢰성 현황제 절 버클 센서 관련 국내외 신뢰성 현황제 절 버클 센서 관련 국내외 신뢰성 현황제 절 버클 센서 관련 국내외 신뢰성 현황3333

국내 현황 당사 현황국내 현황 당사 현황국내 현황 당사 현황국내 현황 당사 현황1. ( )1. ( )1. ( )1. ( )

최종 수요업체 및 고객들로부터 불량에 의한 이 지속적으로 제기되고 있- Field claim

으며 당사의 품질 개선 활동을 실시함에도 불구하고 동일 불량이 에서 반복적의, field

로 발생되고 있음

홀 등의 전자부품과 버클과 기구적으로 결합된 부품으로 승객의 버클 착용습관- I.C

및 진동 습도 전자파 등에 의한 오동작이 발생되고 있음, ,

당사는 자동차용 버클센서의 자동차 적용을 국내 최초로 하였으며 국내 경쟁사가 없- ,

음에도 불구하고 안전부품으로서 당사 제품의 신뢰성 확보가 미진하여 현재 국내 수,

요업체는 약 를 해외 선진업체에 의존하고 있음75%

버클센서 제작기술은 국제경쟁력을 갖춘 것으로 평가되나 제품의 신뢰성 수준이 해- ,

외 선진사의 정도로 안전부품으로서 요구되는 고신뢰성 확보를 위한 시험기85~90%

술 설계변경 기술이 상대적으로 낮음,

해외 선진업체 현황해외 선진업체 현황해외 선진업체 현황해외 선진업체 현황2.2.2.2.

해외 선진업체는 발레오사 프랑스 체리사 독일 등이 있으며 세계 시장은 물론 국- ( ), ( ) ,

내시장의 이상을 두 회사가 독점하고 있음50%

선진업체는 이미 온도 습도의 변화 차량의 진동 외부 노이즈 인가 승객의 버클 착- , , , ,

용 습관 등 불규칙한 환경 변화에 따를 하우징의 경시변화 예측 기술을 보유하고 있음

상기 환경변화에 따른 기구 부품 및 회로소자들의 특성변화를 예측을 통한 적정설계-

변경 및 작업 방법의 개선을 위한 신뢰성 확보시험 기술을 기확보

최근 불필요한 팽창을 방지하고 승객의 고안전을 확보하기 위하여 승객의 탑- airbag ,

승유무를 감지하여 에 신호를 전달하는 등 주변안전장치와의 연계기술도airbag ECU

기확보 하고 있음

- 9 -

제 절 사업 내용제 절 사업 내용제 절 사업 내용제 절 사업 내용4444

고장원인 분석 및 해결방안고장원인 분석 및 해결방안고장원인 분석 및 해결방안고장원인 분석 및 해결방안1.1.1.1.

고장부품의 고장 부위 및 원인 분석- Field

고장 모드 촉진 시험을 통한 고장의 재현- field

원자재의 진행성 불량에 대한 분석 및 내구성 시험을 통한 문제 해결-

사용 환경 주변 온도 습도 등 변화에 따른 기구 부품 경시변화 해석- Field ( , )

외부에서 유기되는 전자파 간섭에 의한 반도체 소자의 오동작 분석-

최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준최종평가항목 및 기준2.2.2.2.

- 10 -

사업추진체계 및 수행주체별 역할사업추진체계 및 수행주체별 역할사업추진체계 및 수행주체별 역할사업추진체계 및 수행주체별 역할3.3.3.3.

사업추진체계사업추진체계사업추진체계사업추진체계1)1)1)1)

수행 주체별 역할수행 주체별 역할수행 주체별 역할수행 주체별 역할2)2)2)2)

주관 기관의 역할주관 기관의 역할주관 기관의 역할주관 기관의 역할□□□□

사업 진행을 주관하여 제품의 성능 신뢰성 향상을 위한 사전 기초조사를 수행하며- , ,

사업의 성공적인 수행을 위하여 사업추진체계에 따라 위탁기관과 긴밀한 협력 및 공동

연구를 진행하며,

제품의 실사용 환경 분석 사용부품의 사양 및 분석 자료 필드에서의 고장 데이터 등- , ,

을 위탁기관에 제공하여 환경변화에 따른 특성변화 및 고장모드를 분석하도록 하며,

- 11 -

필요한 경우 고장모드 및 고장 메카니증에 대해 공동분석을 수행하며- ,

단품상태에서의 내환경 성늧 시험 수행 및 고장원인을 분석한다- .

위탁 참여 기관의 역할위탁 참여 기관의 역할위탁 참여 기관의 역할위탁 참여 기관의 역할( )( )( )( )□□□□

주관기관의 제품 품질 평가 및 제품에 대한 이해도를 기본으로 전문적인 신뢰성 지식-

과 경험이 필요한 부분을 중심으로 협력하며,

주관기관으로부터 센서의 특성 시험 필드 고장분석 및 사용 환경 분석결과로부터 고- ,

장모드 메카니즘을 분석하고/

주관기관의 시험실 평가결과와 사용조건과의 매칭성을 검토하고- field ,

시험스트레스 도출 결과와 고장 메카니즘 분석 결과를 바탕으로 시험 방법을 설정하-

고 적정한 수명평가 기법을 개발 수명평가를 수행하여 통계적 분석을 통한 수명 예, , ,

측을 수행하고 그 결과를 주관기관에 제공함

수명평가 및 내환경성 평가결과를 바탕으로 주관기관의 신뢰성 시험 에 대한 적- spec

정성을 검토하며

특히 주관기관과 협조하여 제품 신뢰성 향상을 위한 개선방안 도출에 주력- ,

- 12 -

제 장 버클 센서의 작동 원리 및 필드 고장 분석제 장 버클 센서의 작동 원리 및 필드 고장 분석제 장 버클 센서의 작동 원리 및 필드 고장 분석제 장 버클 센서의 작동 원리 및 필드 고장 분석2222

제 절 버클센서의 작동 원리제 절 버클센서의 작동 원리제 절 버클센서의 작동 원리제 절 버클센서의 작동 원리1111

자동차에서 운전자나 승객의 안전을 위하여 탑승자의 몸체를 시트에 밀착시켜 사고시

탑승자가 시트로부터의 이탈을 방지하는 장치를 안전벨트라 하고 그 안전벨트의 착용,

을 원활하게 하고 안전하게 체결 할 수 있도록 되어 있는 구조물을 버클이라 한다.

버클 센서는 버클의 내부에 부착되어 안전벨트의 착용 여부를 전자석으로 판단하는 장

치로서 신뢰성을 유지하기 위하여 효과를 이용 하였다 버클을 착용하면 자석이, hall .

소자에 근접되어 효과에 의한 변화된 출력이 발생되고 안전벨트를 헤체하면hall hall ,

자석이 소자에서 이탈되어 출력이 원위치 된다hall .

버클센서는 스마트 에어백과 결선되어 시트 위치별로 탑승자의 벨트 착용에 대한 정보

를 전기적 신호로 스마트 에어백에 제공하여 충돌 사고 시에 에어백을 미리 설정되어

있는 모드로 적절하게 전개하여 탑승자의 상해를 최소화 한다.

버클센서는 효과를 이용한 무접점 센서로 반복 사용에 의한 내구 수명이 길고 긴hall ,

급 상황에서 발생 가능한 상태에서도 응답 속도가 빨라 정확하고 적절한 에어백 전개

를 가능케 한다 출력은 벨트의 착용 미착용 고장의 세가지로 구분하여 출력되어 자. , ,

기 진단의 기능도 한다.

그림 버클 센서가 장착된 버클 어셈블리그림 버클 센서가 장착된 버클 어셈블리그림 버클 센서가 장착된 버클 어셈블리그림 버클 센서가 장착된 버클 어셈블리< 1>< 1>< 1>< 1>

- 13 -

제 절 버클 센서의 구조 및 특성제 절 버클 센서의 구조 및 특성제 절 버클 센서의 구조 및 특성제 절 버클 센서의 구조 및 특성2222

버클 센서의 구조버클 센서의 구조버클 센서의 구조버클 센서의 구조1.1.1.1.

버클센서는 버클의 착용 여부를 감지하여 전기적 신호로 변환하는 회로 기판 조립품과

변환된 신호를 에어백 시스템에 전달하는 콘넥터 조립품과 그 부품들을 구성하기 위한

하우징으로 구성 된다.

회로기관 조립품은 소자와 기판 전자부품으로 이루어졌으며 커넥터 조립품은 커hall , ,

넥터와 전선으로 이루어졌다 그 외에 자석의 위치를 복귀 시키는 스프링과 전자부품.

의 진동 및 방수를 위하여 로 감싸져 있다hot melt .

그림 버클 센서의 구성그림 버클 센서의 구성그림 버클 센서의 구성그림 버클 센서의 구성< 2>< 2>< 2>< 2>

버클 센서의 특징버클 센서의 특징버클 센서의 특징버클 센서의 특징2.2.2.2.

소자의 특성은 자석에서 발생되는 자장의 극성과 세기가 소자가 요구하는 값Hall hall

이상의 환경이 되도록 자석을 근접 시키면 규격치의 정 전류 출력 값을 발생시키고 자,

장의 세기가 미약하거나 극성이 다른 경우에는 다른 규격치의 출력값을 출력 한다. hall

소자에 자장을 주기 위한 자석은 위치 이동에 따른 자장의 변화를 소자에 주기 위hall

하여 두 극성 으로 구성되어 있고 위치 이동과 조립에 적합 하도록 되어 있다 자(N,S) , .

석은 보통 특별한 형상으로 제작 되는 것이 불가능 하나 특수 재료를 사용하여 가능하,

게 되어 있다.

- 14 -

자석의 위치 복원을 위한 스프링은 벨트 미착용 시에는 자석을 밀어서 극의 자기장이N

소자에 영향을 주고 벨트 착용 시에는 자석이 밀려서 극의 자기장이 소자에hall S hall

영향을 주어 변화된 출력값을 발생 시킨다 는 저온에서 충진되어 충진시 필요. Hot melt

한 열에 의하여 전자 부품의 파손되거나 변형되는 것을 방지하고 완성된 상태에서 외,

부로부터의 방수 및 내진 기능을 한다 버클 센서의 특성은 진동 및 고온 저온 등 자동.

차의 특성상 발생되는 환경에서 탑승자의 벨트 착용 상태를 정확하게 검출 하는 것으

로 세부 사양은 표 과 같다< 1> .

표 버클 센서의 출력 특성표 버클 센서의 출력 특성표 버클 센서의 출력 특성표 버클 센서의 출력 특성< 1>< 1>< 1>< 1>

특 성 단위 출 력 값 비 고

안전 벨트

미착용 상태mA 5~6.9

안전 벨트

착용 상태mA 12 ~ 17

제 절 버클센서의 고장 유형제 절 버클센서의 고장 유형제 절 버클센서의 고장 유형제 절 버클센서의 고장 유형3333

버클센서의 고장은 센서의 고유 기능을 하지 못하는 특성 고장과 마모에 의한 파손 및

조립시의 체결 고장 등을 말하며 편의상 기구적 고장과 동작 고장으로 구분한다 기구.

적 고장 유형은 장착에 필요한 부분의 부적합 상태와 자석의 이동 자석의 위치 복귀를,

위한 부분의 부적합 상태 및 스프링의 파손 등이 있다.

기능 고장으로는 전기적 신호의 전달 과정의 문제 발생으로 인한 출력 안되는 불량과

소자의 오 기능으로 인한 고장 버클 제결과 연동하여 자석의 이동이 부적절하여hall ,

발생되는 고장 등이 있다.

표 버클 센서의 고장 유형표 버클 센서의 고장 유형표 버클 센서의 고장 유형표 버클 센서의 고장 유형< 2>< 2>< 2>< 2>

고장 유형 발생 가능 문제점 비 고

기구적

불량

파손 미성형Hook , 버클에 장착 안됨

성형 불량Hot melt내부에 방수 불량

인장력 약함 불량Wire

파손 변형SPRING , 간헐적 출력값 불량

파손Housing 이탈 출력 불량Magnet ,

기능적

불량

단선 인장력 약함Wire 출력 안되는 불량

소자의 파손hall 출력 안되거나 오출력 불량

자석의 위치 이동 불량 오출력 불량

자석의 자기력 약함 오출력 불량

전기적 손상 오출력 불량

- 15 -

제 장 고장발생의 주환경 인자 및 열화 분석제 장 고장발생의 주환경 인자 및 열화 분석제 장 고장발생의 주환경 인자 및 열화 분석제 장 고장발생의 주환경 인자 및 열화 분석3333

제 절 주환경 인자의 검토제 절 주환경 인자의 검토제 절 주환경 인자의 검토제 절 주환경 인자의 검토1111

자동차용 버클 센서는 차량의 실내에 장착됨에 따른 전자파 및 진동 환경 하에 놓이게

된다 자동차의 실내는 겨울철과 여름철에 온도가 고온과 저온으로 여름철에는 사용.

온도가 에서 사용 가능하여야 하고 겨울철에는 에서 사용 가능해야 한다85 -40 .℃ ℃

센서의 하우징 및 기타 부품 재료의 물성이 저온 에서 재료 특성이 변화-40 , 85℃ ℃

하지 않아야 하고 사용되어진 소자 등 부품도 저온과 고온 구간 내에서 고유 기능, hall

을 상실하지 않는 부품을 사용 하여야 한다 그 밖에 고장 발생의 환경 인자로 차량이.

실외에서 운행됨에 따른 습도 염수 환경 등을 고려할 수 있다, .

버클 센서의 필드 고장은 주로 차량의 전압 등과 같은 전자파에 의해 고장이 발Surge

생되며 온도 및 열피로에 의한 또는 납땜부의 전기적 기능 손상으로도 고장이 발생, IC

된다 또한 습도 및 염수환경에 의한 내부 회로의 전기적인 손상에 의해 고장이 발생된.

다 그리고 승객의 안전벨트 착용에 따른 기계적 작동에 의해 기구 부품의 손상이 발생.

되기도 한다

자동차용 버클 센서의 신뢰성을 시험하는 방법으로 기본 성능 시험과 내환경성 시험

및 수명평가 시험이 있다 기본 성능 시험은 출력특성 시험 내환경성 시험에는 온습도. ,

사이클 저온방치 복합진동 염수 분무 전자파 적합성 내역전압 내과전압 열충격, , , , , , ,

등의 방법을 고려할 수 있다 또한 수명 시험으로는 의 특성이 고온에 잘 견디는. Hall IC

장점이 있으므로 기구적인 작동에 의한 고장의 영향을 평가하는 것을 검토하였다.

특히 버클 센서는 버클의 내부에 조립 부착 되어 있으며 반복 사용 또는 시간 경과에,

대하여 내구성을 검토하면 마찰로 인한 마모가 가능한 부분은 자석과 하우징 부분으로

설계상 무리한 마찰력이 존재하지 않고 마찰 부분의 재질이 나이론으로 마찰로 인한

마모는 발생하지 않는다 따라서 안전벨트 착용시 작용하는 하중으로 센서의 하우징.

및 기타 부품에 미치는 응력의 변화는 발생치 않아 응력으로 파손되는 가능성은 없으;

나 자석의 위치 변화를 복귀 시키는 스프링의 응력 변화가 있어 센서의 수명을 결정하,

는 요인으로 분석 된다.

- 16 -

그림 스프링의 응력 변화그림 스프링의 응력 변화그림 스프링의 응력 변화그림 스프링의 응력 변화< 3>< 3>< 3>< 3>

그 밖의 시간 경과에 따르는 산화나 재료의 불성 변화는 자동차의 수명구간의 밖에 있

어서 산화나 물성의 변화로 인한 고장은 발생치 않을 것으로 분석 된다.

제 절 개선전 버클 센서의 열화 분석제 절 개선전 버클 센서의 열화 분석제 절 개선전 버클 센서의 열화 분석제 절 개선전 버클 센서의 열화 분석2222

버클 센서의 열화분석 개요버클 센서의 열화분석 개요버클 센서의 열화분석 개요버클 센서의 열화분석 개요1.1.1.1.

주 사파코의 버클센서에 대한 온도 습도 먼지 염수 환경 및 내구수명 시험 전( ) , , , ㆍㆍㆍㆍ후의

센서 출력값에 대하여 를 통하여 시험 전과 후에 통계적으로 유의한Paired-t test

차이가 있는지 검증하였다 분석은 소프트웨어를. Paired-t test MINITAB(ver. 13)

이용하여 다음과 같이 분석하였다.

시험 전 후 특성값이 통계적으로 유의한 차이가 있음 유의수준 미만* , ( 0.05 )

시험 전 후 특성값이 통계적으로 유의한 차이가 없음 유의수준 이상* , ( 0.05 )

환경 시험 및 내구시험 후의 출력값에 대한 산점도 그래프로부터 시험 전후의 출력

값의 경향을 파악하여 버클 센서의 열화를 분석하였다.

저온 방치 시험저온 방치 시험저온 방치 시험저온 방치 시험2.2.2.2.

시험 전 후의 센서 출력값시험 전 후의 센서 출력값시험 전 후의 센서 출력값시험 전 후의 센서 출력값1)1)1)1) ㆍㆍㆍㆍ

시험 항목 측정항목

센서 출력값 (mA)

비고상태Unbuckle 상태Buckle

시험 전 시험 후 시험 전 시험 후

저온 방치

시험

시료 NO.1 6.03 5.84 15.04 14.76 정상

시료 NO.2 5.84 5.65 14.84 14.50 정상

시료 NO.3 5.89 5.75 14.93 14.68 정상

허용 범위 5~6.9 12~17

- 17 -

통계적 분석 및 산점도를 통한 열화 분석통계적 분석 및 산점도를 통한 열화 분석통계적 분석 및 산점도를 통한 열화 분석통계적 분석 및 산점도를 통한 열화 분석2)2)2)2)

주 사파코의 버클센서에 대한 저온 방치 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 분석 결과에Paired-t test

서 볼 수 있듯이 가 상태에서는 상태에서는P-value unbuckle 0.009, buckle 0.008

로 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 있음을 알 수 있었다 유의수준.( 0.05).

저온 방치 전과 시험 후의 출력값에 대하여 산점도를 그린 결과 그림 와 같다< 4> .

그림에서 보는 바와 같이 출력값은 저온 방치 시험 후에 약간 감소하는 경향을 보

임을 알 수 있다.

그림 저온 방치 시험그림 저온 방치 시험그림 저온 방치 시험그림 저온 방치 시험< 4>< 4>< 4>< 4>

- 18 -

고온 방치 시험고온 방치 시험고온 방치 시험고온 방치 시험3.3.3.3.






고온 방치

시험

시료 NO.4 5.75 5.89 14.45 14.64 정상

시료 NO.5 5.90 6.06 14.80 15.02 정상

시료 NO.6 5.82 6.02 14.68 14.92 정상

허용 범위 5~6.9 12~17


주 사파코의 버클센서에 대한 고온 방치 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대한

분석 결과에서 볼 수 있듯이 가 상태에서는Paired-t test P-value unbuckle 0.011,

상태에서는 로 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 있음을 알 수buckle 0.004

있었다 유의수준.( 0.05).

고온 방치 시험 전과 시험 후의 센서 출력값에 대하여 산점도를 그린 결과 그림<

와 같았다 그림에서 보는 바와 같이 센서의 출력값은 고온 방치 시험 후에 증가5> .

하는 경향을 보임을 알 수 있다.

- 19 -

그림 고온 방치 시험그림 고온 방치 시험그림 고온 방치 시험그림 고온 방치 시험< 5>< 5>< 5>< 5>

고온 작동 시험고온 작동 시험고온 작동 시험고온 작동 시험4.4.4.4.






고온 작동

시험

시료 NO.10 5.68 5.66 14.39 14.34 정상

시료 NO.11 5.86 5.83 14.47 14.66 정상

시료 NO.12 5.55 5.54 14.07 14.03 정상

허용 범위 5~6.9 12~17


주 사파코의 버클센서에 대한 고온 작동 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대한

분석 결과에서 볼 수 있듯이 가 상태에서는Paifed-t test P-value unbuckle 0.074,

상태에서는 로 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 없음을 알 수buckle 0.0714

있었다 유의수준.( 0.05)

- 20 -

고온 작동 시험 전과 시험 후의 출력값에 대하여 발열량에 대하여 산점도를 그린

결과 그림 과 같다 그림에서 보는 바와 같이 센서의 출력값은 고온 작동 시험< 6> .

전후에 거의 변화가 없음을 알 수 있다.

그림 고온 작동 시험그림 고온 작동 시험그림 고온 작동 시험그림 고온 작동 시험< 6>< 6>< 6>< 6>

열충격 시험열충격 시험열충격 시험열충격 시험5.5.5.5.






열충격

시험

시료 NO.13 5.98 5.98 14.96 14.95 정상

시료 NO.14 5.88 5.85 14.77 14.71 정상

시료 NO.15 5.28 5.78 14.72 14.62 정상

허용 범위 5~6.9 12~17

- 21 -


주 사파코의 버클센서에 대한 열충격 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대한 Paired-t

분석 결과에서 볼 수 있듯이 가 상태에서는test P-value unbuckle 0.458, buckle

상태에서는 로 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 없음을 알 수 있었다 유0.161 (

의수준 0.05).

열충격 시험 전과 시험 후의 센서 출력값에 대하여 산점도를 그린 결과 그림< 7>

와 같다 그림에서 보는 바와 같이 센서 출력값은 열충격 시험 전과 후에 변화가.

거의 없는 경향임을 알 수 있다.

그림 열충격 시험그림 열충격 시험그림 열충격 시험그림 열충격 시험< 7>< 7>< 7>< 7>

- 22 -

온습도 시험온습도 시험온습도 시험온습도 시험6.6.6.6.






온습도

시험

시료 NO.16 6.13 6.18 15.50 15.63 정상

시료 NO.17 5.81 5.86 14.68 14.82 정상

시료 NO.18 5.66 5.75 14.29 14.56 정상

허용 범위 5~6.9 12~17


주 사파코의 버클센서에 대한 온습도 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대한 Paired-t


상태에서는 로 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 약간 있음을 알 수 있었0.057

다 유의수준.( 0.05)

온습도 시험 전과 시험 후의 센서 출력값에 대하여 산점도를 그린 결과 그림< 8>

와 같았다 그림에서 보는 바와 같이 센서 출력값은 온습도 시험 후에 약간 증가하.

는 경향을 보임을 알 수 있다.

- 23 -

그림 온습도 시험그림 온습도 시험그림 온습도 시험그림 온습도 시험< 8>< 8>< 8>< 8>

먼지 시험먼지 시험먼지 시험먼지 시험7.7.7.7.






먼지

시험

시료 NO.19 6.03 6.03 15.18 15.14 정상

시료 NO.20 6.12 6.11 15.37 15.35 정상

시료 NO.21 6.06 6.05 15.38 15.35 정상

허용 범위 5~6.9 12~17


주 사파코의 버클센서에 대한 먼지 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대한 Paired-t


상태에서는 로 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 없음을 알 수 있었다0.035 .

유의수준 단 상태의 값의 경우 측정 오차 범위내에서 변화는 값으( 0.05). buckle

로 시험 전후 출력값의 차이가 없는 것으로 보인다.

- 24 -

먼지 시험 전과 시험 후의 센서 출력값에 대하여 산점도를 그린 결과 그림 같< 9>

았다.

그림에서 보는 바와 같이 센서 출력값은 먼지 시험 전후에 거의 변화가 없음을 알

수 있다.

그림 먼지 시험그림 먼지 시험그림 먼지 시험그림 먼지 시험< 9>< 9>< 9>< 9>

- 25 -

증기압 시험증기압 시험증기압 시험증기압 시험8.8.8.8.






증기압

시험

시료 NO.22 6.05 6.08 15.16 15.25 정상

시료 NO.23 6.10 6.13 15.40 15.48 정상

시료 NO.24 6.02 6.09 15.10 15.30 정상

시료 NO.25 5.90 5.93 14.70 14.87 정상

시료 NO.26 6.02 6.09 15.11 15.25 정상

시료 NO.27 5.83 5.92 14.63 14.80 정상

허용 범위 5~6.9 12~17


주 사파코의 버클센서에 대한 증기압 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대한 Paired-t


상태에서는 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 있음을 알 수 있다 유0.001fh .(

의수준 0.05)

증기압 시험 전과 시험 후의 센서 출력값에 대하여 산점도를 그린 결과 그림< 10>

과 같았다 그림에서 보는 바와 같이 센서 출력값은 증기압 시험 전후에 거의 변화.

가 없음을 알 수 있다.

- 26 -

그림 증기압 시험그림 증기압 시험그림 증기압 시험그림 증기압 시험< 10>< 10>< 10>< 10>

염수 분무 시험 전원 연결 안한 상태염수 분무 시험 전원 연결 안한 상태염수 분무 시험 전원 연결 안한 상태염수 분무 시험 전원 연결 안한 상태9. ( )9. ( )9. ( )9. ( )






염수 분무

시험

시료 NO.28 6.02 6.09 15.17 15.36 정상

시료 NO.29 5.91 7.68 14.93 17.63 고장

시료 NO.30 5.86 5.92 14.81 14.98 정상

허용 범위 5~6.9 12~17


주 사파코의 버클센서에 대한 염수 분무 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대한


상태에서는 로 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 없음을 알 수buckle 0.349

있다 유의수준.( 0.05)

- 27 -

염수 분무 시험 전과 시험 후의 센서 출력값에 대하여 산점도를 그린 결과 그림, <

과 같다 그림에서 보는 바와 같이 센서 출력값은 일부 거의 변화가 없는 것으11> .

로 파악되지만 시료 하나는 현저하게 차이가 나는 것을 알 수 있다 이는 한 개의.

시료가 국부적으로 고장이 발생됨에 따른 것으로 분석 결과에서는 유Paired-t test

의한 차이가 발생되지 않은 것으로 파악되었으나 그림에서 보는 바와 같이 시험,

전후의 출력값이 현저하게 차이가 남을 알 수 있다.

자동차에서 실내 장착용 제품에 대해서는 일반적으로 염수분무 시험은 의무화 되어

있지않다 이는 차량 실내의 경우 실외의 염수환경에 노출될 확률이 적기 때문이다. .

그러나 상기의 열화 분석결과에서 보는 바와 같이 염수 분무 환경에 의해 고장이

발생되므로 이에 대해 선진제품과의 비교평가가 수행되어야 하므로 다음 절에서 이

에 대한 평가를 수행하였다.

그림 염수 분무 시험그림 염수 분무 시험그림 염수 분무 시험그림 염수 분무 시험< 11>< 11>< 11>< 11>

- 28 -

염수 분무 시험 전원 연결 상태염수 분무 시험 전원 연결 상태염수 분무 시험 전원 연결 상태염수 분무 시험 전원 연결 상태10. ( )10. ( )10. ( )10. ( )

시험 목적시험 목적시험 목적시험 목적1)1)1)1)

염수에 의한 고장 분석□

버클센서에 대한 열화분석을 위한 환경 시험 중 염수 분무 시험 중에 일부 시료에서- ,

고장 발생이 발견되어 재시험을 통한 염수에 의한 영향을 평가하고자 함,

선진사 와의 비교 평가,□

선진사 샘플과 동일한 시험 기준으로 실시하여 염수에 내성을 비교 평가- ,

염수 분무 시험시 전원인가에 따른 영향 검토□

염수 분무 시험 중 전원을 인가하지 않은 시험은 단순 부식의 특성을 시험하는 것으-

로 염수 분무 시험 및 습도 시험 중 전원을 반드시 인가하여 시험을 하여야만 함.

시험 시료시험 시료시험 시료시험 시료2)2)2)2)

시험 조건 및 방법시험 조건 및 방법시험 조건 및 방법시험 조건 및 방법3)3)3)3)

염수 조건 에 따름 염 농도- : KS D 9502 ( : 5%)

시험 전압- : DC (5±0.1) V

시험 시간 시간- : 96

- 29 -

시험 결과시험 결과시험 결과시험 결과4)4)4)4)

수명 시험수명 시험수명 시험수명 시험10.10.10.10.

시험 전 후의 센서 출력값 고장 발생이전 작동 회 후시험 전 후의 센서 출력값 고장 발생이전 작동 회 후시험 전 후의 센서 출력값 고장 발생이전 작동 회 후시험 전 후의 센서 출력값 고장 발생이전 작동 회 후1) ( : 40,000 )1) ( : 40,000 )1) ( : 40,000 )1) ( : 40,000 )ㆍㆍㆍㆍ





수명평가

시험

시료 NO.19 5.93 6.12 15.01 15.24 정상

시료 NO.20 5.83 6.00 14.78 14.98 정상

시료 NO.21 5.63 5.87 14.20 14.53 정상

시료 NO.22 5.79 6.00 14.64 14.93 정상

시료 NO.23 5.95 6.12 14.92 15.12 정상

허용 범위 5~6.9 12~17


주 사파코의 버클센서에 대한 수명 평가 시험 전( ) ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대한

- 30 -


상태에서는 로 시험 전과 후에 센서 출력값의 차이가 있음을 알 수buckle 0.001

있었다 유의수준.( 0.05).

수명 평가 시험 전과 시험 후의 센서 출력값에 대하여 산점도를 그린 결과 그림<

와 같았다 그림에서 보는 바와 같이 센서 출력값은 수명 평가 시험 후에 감소12> .

하는 경향을 보임을 알 수 있다.

그림 수명 평가 시험그림 수명 평가 시험그림 수명 평가 시험그림 수명 평가 시험< 12>< 12>< 12>< 12>

- 31 -

버클 센서의 특성 열화 관련 정보의 요약버클 센서의 특성 열화 관련 정보의 요약버클 센서의 특성 열화 관련 정보의 요약버클 센서의 특성 열화 관련 정보의 요약11.11.11.11.

주 사파코의 버클센서에 대해 온도 습도 먼지 염수 환경 및 내구수명 시험( ) , , , ㆍㆍㆍㆍ후

의 센서 출력값에 대하여 를 통하여 시험 전과 후에 통계적으로 유의Paired-t test

한 차이가 있는지 검정하고 시험 전, ㆍㆍㆍㆍ후의 센서 출력값에 대하여 산점도를 분석한

결과로부터 얻은 특성열화 분석결과는 다음과 같다.

표 기존 버클 센서의 특성열화 정보표 기존 버클 센서의 특성열화 정보표 기존 버클 센서의 특성열화 정보표 기존 버클 센서의 특성열화 정보< 3>< 3>< 3>< 3>

시험 항목

특성 열화

저온

방치

고온

방치

고온

작동열충격

온습

도먼지 증기압

염수 분무

비작동( )

수명

내구( )

센서 출력 특성 O O X X O X OX

고장발생( )O

시험 전 후 특성값이 통계적으로 유의한 차이가 있음 유의수준 미만* O : , ( 0.05 )

시험 전 후 특성값이 통계적으로 유의한 차이가 없음 유의수준 이상* X : , ( 0.05 )

표 기존 버클 센서의 요구성능 및 고장모드 메카니즘 매트릭스표 기존 버클 센서의 요구성능 및 고장모드 메카니즘 매트릭스표 기존 버클 센서의 요구성능 및 고장모드 메카니즘 매트릭스표 기존 버클 센서의 요구성능 및 고장모드 메카니즘 매트릭스< 4> /< 4> /< 4> /< 4> /

요구 성능

특성 열화

내열 내열충격 내습성 내염수내충격

내진동( )수명

센서 출력 ○ ◇ ○ ◎ ◇ ◎

신뢰성에 관련된 중요도에 따라 표시 가장 중요* : 중요 보통, ,◎ ○ ◇

제 절 개선전 버클 센서의 수명데이터 분석제 절 개선전 버클 센서의 수명데이터 분석제 절 개선전 버클 센서의 수명데이터 분석제 절 개선전 버클 센서의 수명데이터 분석3333

요구 수명 산정 :□

요구 수명 신뢰수준 로 년 또는 의- : 90% 10 160,000km B5 수명 보증

버클센서의 작동 회수 산정-

년 기준 작동회수 회 일 일 년 년 회- 10 : 4( / ) x 365 ( / ) x 10 = 14,600

- 32 -

따라서 신뢰수준 로 년 또는 의- , 90% 10 160,000 km B5 수명을 보증하기 위해서

는 년 또는 의 운행동안의 작동회수인 회의 작동 수명을 보, 10 160,000 km 14,600

증하여야 함

산출 근거 각국의 에서 조사한 통계자료: DOT(Department of transportation)※

수명 데이터 :□

표 버클 센서의 수명 데이터표 버클 센서의 수명 데이터표 버클 센서의 수명 데이터표 버클 센서의 수명 데이터< 5>< 5>< 5>< 5>

시료번호구간 데이터

비고하한 수명 상한 수명

시료 No.1 50,500 68,300 고장

시료 No.2 68,300 91,520 고장

시료 No.3 91,520 115,000 고장

시료 No.4 115,000 128,456 고장

시료 No.5 91,520 115,000 고장

수명데이터의 와이블 분석□

User Input:

Required Reliability: = 0.95

Confidence Bounds Used: 2-Sided

Confidence Bounds Method: Fisher Matrix

Confidence Level: = 0.9

Weibull++ Output :

Upper Limit: = 93,151

Time: = 48,320

Lower Limit: = 25,065

Confidence: = 2S @ 0.9

- 33 -

그림 기존 버클 센서의 와이블 분석 결과그림 기존 버클 센서의 와이블 분석 결과그림 기존 버클 센서의 와이블 분석 결과그림 기존 버클 센서의 와이블 분석 결과< 13>< 13>< 13>< 13>

와이블 분석결과를 통한 수명 분석□

의 대한 수명 시험 결과로부터 파악된 형상모수는 으로 시험 시간- Hall Sensor 3.91 ,

비는 다음과 같다.

신뢰수준 로 년 또는 의- 90% 10 160,000 km B5 수명을 보증하기 위해서는 년 또는, 10

의 운행동안의 작동회수인 회의 작동수명을 보증하여야 함150,000 km 14,600

- B5 수명이 작동 회수 회의 배인 회 보다 큰 회 이므로14,600 1.67 24,382 250,065 ,

신뢰수준 로 년 또는 의90% 10 160,000 km B5 수명을 보증할 수 있음

- 34 -

제 절 버클 센서의 설계제 절 버클 센서의 설계제 절 버클 센서의 설계제 절 버클 센서의 설계4 FMEA4 FMEA4 FMEA4 FMEA

표 버클 센서의 잠재적 고장형태 및 영향분석 설계표 버클 센서의 잠재적 고장형태 및 영향분석 설계표 버클 센서의 잠재적 고장형태 및 영향분석 설계표 버클 센서의 잠재적 고장형태 및 영향분석 설계< 6> ( FMEA)< 6> ( FMEA)< 6> ( FMEA)< 6> ( FMEA)

부품기능/잠재적

고장 형태

고장의

잠재적 영향

심

각

도

고장의 잠재적 원인

발생 과정/

발

생

도

현 설계관리

검

출

도

위

험

우

선

순

위

hall

HOUSING

장착

장착 안 됨

장착 후

흔들림

동작 불능-

5

의 부 파손- Housing hook

의 부 미성형- Housing hook

의 관련치수 오류- Housing

의 부 강도 약함- Housing hook

2수명평가시험(1)

진동시험(2)3 26

스프링유동

스피링이

움직이지

않음

동작불능간헐- /

적 동작5

과 의 부족- Housing Spring Gap

내벽에 발생- Spring Burr2

수명평가시험(1)

진동시험(2)3 20

스프링신뢰성 스프링 파손 작동 불능- 7 스프링 설계 오류- 3


열충격시험(2)

진동시험(3)

3 63

Un/Buckled

출력

출력값

안나옴

(12~17 mA)

작동 불능- 3

회로 설계 오류-

자력 약함- Magnetic

자기장의 방향 바뀜- Magnetic

1


진동시험(2)

열충격시험(3)

3 20

통전Wire 단선됨Wire 불규칙적인작동- 6 기계적 진동 충격에 의한 단선- , 2


진동시험(2)

염수분무(3)

3 40

부PCB

방수방수 안됨 작동성능저하- 6

가 완전히 밀폐 안됨- PCB

미성형- HOT-MELT2


열충격시험(2)

진동시험(3)

2 24

부품 고유

기능

CHIP

CRACK불규직적인작동- 4

사출압력으로 발생- CHIP CRACK

조립공정중 부딪힘으로 발생- CRACK2


열충격시험(2)

진동시험(3)

3 12

- 35 -

제 장 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계개선제 장 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계개선제 장 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계개선제 장 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계개선4444

제 절 설계 개선의 개요제 절 설계 개선의 개요제 절 설계 개선의 개요제 절 설계 개선의 개요1111

년 가 개발 완료하여 생산 공급하고 있는 버클 센서의 신뢰성 문제점 및2003 SAFACO

불안 요소를 검토하여 신뢰성 문제의 제거 및 개선을 수행하였다 이로써 기존 버클, .

센서의 품질을 해외 시장의 요구에 대응할수 있도록 하였다 개선해야 할 문제점은.

상에서 기 발생한 문제점과 본 사업 수행 과정에서 자동차 부품 연구원에서 행한Field

여러 시험 결과를 분석하여 도출 하였다.

제품의 설계 개선은 크게 수명과 내환경 성능의 강화 측면에서 수행되었다 수명의 관.

점에서는 고장이 발생된 스프링에 대한 재설계를 통해 버클센서의 작동 수명을 연장하

는 것으로 진행하였다 또한 센서의 오출력 이동불량 및 빠짐 등의 개선. Hall , Magnet

을 위해 하우징의 설계 개선을 수행하였다.

제 절 기존 버클 센서의 신뢰성 현황제 절 기존 버클 센서의 신뢰성 현황제 절 기존 버클 센서의 신뢰성 현황제 절 기존 버클 센서의 신뢰성 현황2222

개발 현황개발 현황개발 현황개발 현황1) :1) :1) :1) :

버클의 장착 탈착에 따른 버클 센서에 연결되는 에어백 제어기로 회로 전류값이 변- /

화하는 전류식 버클 센서

주 사파코에서는 년도부터 현대 기아자동차에 년도부터 르노 삼성자동- ( ) 2000 / , 2003

차에 버클 센서를 제조하여 공급하고 있지만 수출 차종에는 적용되지 않았고 내수차,

량에 국한되어 적용되는 실정임

사양- : 상태BUCKLE : 12~17 mA

상태UNBUCKLE : 5 ~ 6.9mA

생산 현활생산 현활생산 현활생산 현활2) :2) :2) :2) :

적용 모델 현대 기아 자동차의 내수용 에어백 적용 차종- : /

펀드 고장 발생 건수 평균 건 년- : 7 /

최종 수요업체 및 고객들로부터 불량에 의한 이 지속적으로 제기되고 있- Field claim

으며 당사의 품질 개선 활동을 실시함에도 불구하고 동일 불량이 에서 반복적으, Field

로 발생되고 있음

- 36 -

제 절 주요 고장유형별 개선 사항제 절 주요 고장유형별 개선 사항제 절 주요 고장유형별 개선 사항제 절 주요 고장유형별 개선 사항3333

주요 필드 고장 유형주요 필드 고장 유형주요 필드 고장 유형주요 필드 고장 유형1.1.1.1.

버클 센서에 대한 필드 고당을 분석한 결과 센서의 오출력이 빠짐, Hall 43%, Magnet

이 이동불량 등이 이었으며 필드에 나가기 전에 고장을 포함하는29%, Magnet 29% ,

경우 파손 파손 및 성형 불량 소자의 파손을 포함한 전Spring , Housing Hot melt , Hall

기적에 의한 전기적 오출력 등이 고장이 분석되었다 상기의 고장유형을 요약하면 표. <

과 같다7> .

표 주요 필드 고장 유형표 주요 필드 고장 유형표 주요 필드 고장 유형표 주요 필드 고장 유형< 7>< 7>< 7>< 7>

No. 주요 필드 고장 유형 발생처 발생비율

1 센서의 오출력Hall RSM 43

2 빠짐Magnet RSM 29

3 이동불량Magnet RSM 29

고장 유형별 개선사항고장 유형별 개선사항고장 유형별 개선사항고장 유형별 개선사항2.2.2.2.

센서의 오출력 고장에 대한 설계 개선센서의 오출력 고장에 대한 설계 개선센서의 오출력 고장에 대한 설계 개선센서의 오출력 고장에 대한 설계 개선1) Hall1) Hall1) Hall1) Hall

필드고장 중 가장 많은 센서의 오출력의 문제 분석결과 센서의 위치에 의해hall , hall

상기의 필드 고장 분석결과 센서의 면의 위치에 의해 발생되었다 상기 결과, hall PCB .

를 토대로 기존에 면에 수직으로 설치 되어있던 소자를 수평으로 설치하도PCB HALL

록 설계변경을 하였다.

표 센서의 오출력 고장에 대한 설계 개선표 센서의 오출력 고장에 대한 설계 개선표 센서의 오출력 고장에 대한 설계 개선표 센서의 오출력 고장에 대한 설계 개선< 8> Hall< 8> Hall< 8> Hall< 8> Hall

- 37 -

빠짐 고장에 대한 설계 개선빠짐 고장에 대한 설계 개선빠짐 고장에 대한 설계 개선빠짐 고장에 대한 설계 개선2) Magnet2) Magnet2) Magnet2) Magnet

의 빠짐의 고장을 개선하기 위해서는 측면의 살두께를 보강함으로서Magnet housing

하우징의 벌어짐에 의해 가 빠지지 않도록 하였다Magnet .

표표표표< 9>< 9>< 9>< 9> 빠짐의 고장에 대한 설계 개선빠짐의 고장에 대한 설계 개선빠짐의 고장에 대한 설계 개선빠짐의 고장에 대한 설계 개선MagnetMagnetMagnetMagnet

이동 불량 고장에 대한 설계 개선이동 불량 고장에 대한 설계 개선이동 불량 고장에 대한 설계 개선이동 불량 고장에 대한 설계 개선3) Magnet3) Magnet3) Magnet3) Magnet

의 이동 불량의 고장에 대해서는 의 이동시 리턴 스피링의 압축이 원활Magnet Magnet

하게 이루엊 야하나 하우징의 모서리에 에 의해 마찰이 발생되므로 이를 제거하U , edge

도록 설계개선을 수행하였다.

표표표표< 10>< 10>< 10>< 10> 이동불량 고장에 대한 설계 개선이동불량 고장에 대한 설계 개선이동불량 고장에 대한 설계 개선이동불량 고장에 대한 설계 개선MagnetMagnetMagnetMagnet

버클센서의 수명 연장을 위한 설계 개선4)

버클 센서의 작동 내구시 수명에 가장 직접적으로 관계되는 부품은 스프링으로 이의

- 38 -

고장에 의해 선진제품대비 수준의 수명이었으므로 이를 개선하기 위하여 스프링85%

에 대한 응력 설계를 시행하였다 기본적인 응력 설계의 개념은 단위 길이당 스프링 권.

선수의 증대를 도모함으로서 단위 길이당 응력을 제거하는 것으로 하였다 이를 위해.

스프링의 두께를 줄이는 방향으로 설계개선을 수행하였다.

그림 스프링의 응력 개선을 통한 수명 연장그림 스프링의 응력 개선을 통한 수명 연장그림 스프링의 응력 개선을 통한 수명 연장그림 스프링의 응력 개선을 통한 수명 연장< 14>< 14>< 14>< 14>

기타 품질 향상 방안기타 품질 향상 방안기타 품질 향상 방안기타 품질 향상 방안5)5)5)5)

기능 동작에는 직접적인 문제점은 발견되지 않으나 생산성 및 감성적으로 제품 이미,

지를 손상 시킬 가능성이 있는 항목들을 검토하여 다음과 같은 내용을 설계에 반영하

였다.

표 감성적 측면 및 생산성 측면에서의 품질 향상표 감성적 측면 및 생산성 측면에서의 품질 향상표 감성적 측면 및 생산성 측면에서의 품질 향상표 감성적 측면 및 생산성 측면에서의 품질 향상< 11>< 11>< 11>< 11>

- 39 -

제 절 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정제 절 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정제 절 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정제 절 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정4444

설계 개선 과정설계 개선 과정설계 개선 과정설계 개선 과정1.1.1.1.

버클 센서의 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 진행 과정은 다음과 같다.

표 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 과정표 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 과정표 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 과정표 버클 센서의 신뢰성 향상을 위한 설계 개선 과정< 12>< 12>< 12>< 12>

설계는 기존 품질이 양호하다고 판단 되어있는 외국 타사의 를 벤치마킹하고 설계 결과를HES ,

금형 설계 이전에 구조 관련 해석을 실시하여 설계에 대한 문제점을 사전에 확인 수정하고 금, , 형

제작도 사전에 성형 해석을 실시하여 설계의 품질을 확보 함.

설계 개선효과 확인을 위한 신뢰성 평가 과정설계 개선효과 확인을 위한 신뢰성 평가 과정설계 개선효과 확인을 위한 신뢰성 평가 과정설계 개선효과 확인을 위한 신뢰성 평가 과정2.2.2.2.

버클 센서의 품질 및 신뢰성 향상을 위한 설게 개선한 제품에 대해 신뢰성 향상의 정도

를 파악하기 위해 다음의 시험을 포함한 제품에 대해 신뢰성 평가를 실시하였다.

표 설계 개선 효과의 파악을 위한 신뢰성 평가 방법표 설계 개선 효과의 파악을 위한 신뢰성 평가 방법표 설계 개선 효과의 파악을 위한 신뢰성 평가 방법표 설계 개선 효과의 파악을 위한 신뢰성 평가 방법< 13>< 13>< 13>< 13>

- 40 -

신뢰성 및 품질 유지를 위한 공정 현황신뢰성 및 품질 유지를 위한 공정 현황신뢰성 및 품질 유지를 위한 공정 현황신뢰성 및 품질 유지를 위한 공정 현황3.3.3.3.

버클 센서의 품질 및 신뢰성 향상을 공정상에서 유지하기 위하여 다음과 같이 관리 하

는 것으로 하였다.

표 신뢰성 및 품질 유지를 위한 공정 현황표 신뢰성 및 품질 유지를 위한 공정 현황표 신뢰성 및 품질 유지를 위한 공정 현황표 신뢰성 및 품질 유지를 위한 공정 현황< 14>< 14>< 14>< 14>

- 41 -

제 장 설계개선 제품에 대한 신뢰성 평가 및 신뢰성 개선 효과제 장 설계개선 제품에 대한 신뢰성 평가 및 신뢰성 개선 효과제 장 설계개선 제품에 대한 신뢰성 평가 및 신뢰성 개선 효과제 장 설계개선 제품에 대한 신뢰성 평가 및 신뢰성 개선 효과5555

제 절 개선품 버클 센서의 내환경 시험제 절 개선품 버클 센서의 내환경 시험제 절 개선품 버클 센서의 내환경 시험제 절 개선품 버클 센서의 내환경 시험1111

저온 방치시험저온 방치시험저온 방치시험저온 방치시험1.1.1.1.

그림 저온 방치 시험그림 저온 방치 시험그림 저온 방치 시험그림 저온 방치 시험< 15> HALL SENSOR< 15> HALL SENSOR< 15> HALL SENSOR< 15> HALL SENSOR

시험 방법시험 방법시험 방법시험 방법[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 시료를 그림 와 같은 항온조에 넣은 다음 아래의 시험 조건으로 시< 15> ,

험을 실시한 후 요구 조건의 만족 여부를 확인한다, .

시험 조건시험 조건시험 조건시험 조건[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :

아래의 시험조건에서 방치시험을 수행 후 분 이내 성능 검사, 3①

분위기 온도 : -40℃ ㆍㆍㆍㆍ보존시간 시간: 1

상기의 시험을 회 반복하여 실시한다3 .②

시험 결과시험 결과시험 결과시험 결과[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :

구분 요 구 조 건 시험 분석 결과ㆍ 비고

저온

방치

시험

시험 후 육안 검사,①

에서 시료 외관에 균열

파손 및 열변형(crack),

이 발생되지 않을 것.

시료 외관에 균열 파손 및 열변형이 발생되지 않음(crack),

시험

기준

만족

시험 전후, DC②

(5 의전원을인±0.25)V

가하여출력전류를측

정하고기록할것.

구분

시료

번호

센서 출력값(mA)

요구값(mA)측정값(mA)

시험 전 시험 후

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

No.112~17 5~6.9

12.8 5.2 12.9 5.2

No.2 13.5 5.5 13.7 5.5

출력 전류가 Buckle③

상태에서 12~17mA,

상태에서는Unbuckle

범위일 것5~6.9mA .

시험 전후의 센서의 출력전류는 상태 및Buckle Unbuckle

상태의 요구 값의 범위 내 있음

- 42 -

고온 방치 시험고온 방치 시험고온 방치 시험고온 방치 시험2.2.2.2.

그림 고온 방치 시험그림 고온 방치 시험그림 고온 방치 시험그림 고온 방치 시험< 16> HALL SENSOR< 16> HALL SENSOR< 16> HALL SENSOR< 16> HALL SENSOR

시험 방법시험 방법시험 방법시험 방법[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 시료를 사진 과 같은 항온조에 넣은 다음 아래의 시험 조건으로 시[ 16] ,


시험 조건시험 조건시험 조건시험 조건[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :

아래의 시험 조건에서 방치시험을 수행 후 분 이내 성능 검사, 3①

ㆍㆍㆍㆍ분위기 온도 : 85 ℃ ㆍㆍㆍㆍ보존시간 시간: 1

상기의 시험을 회 반복하여 실시한다3 .②

고온방치 시험 분석 결과고온방치 시험 분석 결과고온방치 시험 분석 결과고온방치 시험 분석 결과[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :


고온

방치

시험






시험

기준

만족





구분

시료

번호




Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

No.312~17 5~6.9

14.6 5.8 14.5 5.9

No.4 14.0 5.7 14.0 5.7







- 43 -

저온 작동 시험저온 작동 시험저온 작동 시험저온 작동 시험3. :3. :3. :3. :

그림 저온 작동 시험그림 저온 작동 시험그림 저온 작동 시험그림 저온 작동 시험< 17> HALL SENSOR< 17> HALL SENSOR< 17> HALL SENSOR< 17> HALL SENSOR

시험 방법시험 방법시험 방법시험 방법[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 시료를 사진 과 같은 항온조에 넣은 다음 아래의 시험 조건으로 시< 17> ,


시험 조건시험 조건시험 조건시험 조건[ ]:[ ]:[ ]:[ ]: ㆍㆍㆍㆍ분위기 온도 : -30℃

ㆍㆍㆍㆍ공급 전원 : DC (5.0±0.25) V

ㆍㆍㆍㆍ보존 시간 시간: 70

저온작동 시험 분석 결과저온작동 시험 분석 결과저온작동 시험 분석 결과저온작동 시험 분석 결과[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :


고온

방치

시험






시험

기준

만족





구분

시료

번호




Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

No.512~17 5~6.9

13.2 5.4 13.4 5.4

No.6 13.2 5.2 13.4 5.3







- 44 -

고온 작동 시험고온 작동 시험고온 작동 시험고온 작동 시험4. :4. :4. :4. :

그림 고온 작동 시험그림 고온 작동 시험그림 고온 작동 시험그림 고온 작동 시험< 18> HALL SENSOR< 18> HALL SENSOR< 18> HALL SENSOR< 18> HALL SENSOR

시험방법시험방법시험방법시험방법[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 시료를 사진 과 같은 항온조에 넣은 다음 아래의 시험 조건으로 시< 18> ,


시험 조건시험 조건시험 조건시험 조건[ ]:[ ]:[ ]:[ ]: ㆍㆍㆍㆍ분위기 온도 : 75℃

ㆍㆍㆍㆍ공급 전원 : DC (5.0 ±0.25) V

ㆍㆍㆍㆍ보존 시간 시간: 118

고온작동 시험 분석 결과고온작동 시험 분석 결과고온작동 시험 분석 결과고온작동 시험 분석 결과[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :


고온

방치

시험






시험

기준

만족





구분

시료

번호




Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

No.712~17 5~6.9

13.7 5.5 13.8 5.5

No.8 13.5 5.4 13.7 5.5







- 45 -

열충격 시험열충격 시험열충격 시험열충격 시험5.5.5.5.

그림 열충격 시험그림 열충격 시험그림 열충격 시험그림 열충격 시험< 19> HALL SENSOR< 19> HALL SENSOR< 19> HALL SENSOR< 19> HALL SENSOR

시험방법시험방법시험방법시험방법[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 시료를 그림 와 같은 항온조에 넣은 다음 아래의 시험 조건으로 총< 19> ,

사이클을 실시한 후 요구 조건의 만족 여부를 확인한다100 , .

시험조건시험조건시험조건시험조건[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :

열충격 시험 분석 결과열충격 시험 분석 결과열충격 시험 분석 결과열충격 시험 분석 결과[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :


열충격

시험






시험

기준

만족





구분

시료

번호




Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

No.912~17 5~6.9

13.7 5.5 13.9 5.6

No.10 13.0 5.2 13.1 5.2







- 46 -

온습도 시헝온습도 시헝온습도 시헝온습도 시헝6.6.6.6.

그림 온습도 시험그림 온습도 시험그림 온습도 시험그림 온습도 시험< 20> HALL SENSOR< 20> HALL SENSOR< 20> HALL SENSOR< 20> HALL SENSOR

시험방법시험방법시험방법시험방법[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 시료를 그림 와 같은 항온조에 넣은 다음 아래의 시험 조건으로 총< 20> ,

사이클을 실시한 후 요구 조건의 만족 여부를 확인한다6 , .

시험조건시험조건시험조건시험조건[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :

온습도 시험 분석 결과온습도 시험 분석 결과온습도 시험 분석 결과온습도 시험 분석 결과[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :


온습도

시험






시험

기준

만족





구분

시료

번호




Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

No.1112~17 5~6.9

13.9 5.5 14.0 5.6

No.12 14.0 5.7 14.1 5.7







- 47 -

염수 분무 시험염수 분무 시험염수 분무 시험염수 분무 시험7.7.7.7.

시험방법시험방법시험방법시험방법[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 시료를 염수 분무 시험기에 넣은 다음 아래의 시험 조건으로 시험을,

실시한 후 요구 조건의 만족 여부를 확인한다, .

시험조건시험조건시험조건시험조건[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 신청인이 제시한 조건임 적용 기준( : KS D 9502)

염농도염농도염농도염농도

(g/L)(g/L)(g/L)(g/L)

염용액염용액염용액염용액

(pH)(pH)(pH)(pH)

공급 공압공급 공압공급 공압공급 공압

(MPa)(MPa)(MPa)(MPa)

시험 시간시험 시간시험 시간시험 시간

시간시간시간시간( )( )( )( )

챔버 및챔버 및챔버 및챔버 및

공기포화온도공기포화온도공기포화온도공기포화온도

(((( ))))℃℃℃℃

노즐수노즐수노즐수노즐수 건조시간건조시간건조시간건조시간

50 ± 5

{5%}6.5 - 7.2 0.7 - 0.17 96 35℃ 2 시간24

염수 분무 시험 분석 결과염수 분무 시험 분석 결과염수 분무 시험 분석 결과염수 분무 시험 분석 결과[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :


염수

분무

시험


에서 시료 외관에 부식

및 녹이 발생되지 않아

야 한다.

시료 외관에 부식 및 녹이 발생되지 않음

시험

기준

만족





구분

시료

번호




Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

No.1312~17 5~6.9

14.5 5.7 14.5 6.2

No.14 14.1 5.6 14.3 5.7







- 48 -

먼지 시험먼지 시험먼지 시험먼지 시험8. (DUST TEST)8. (DUST TEST)8. (DUST TEST)8. (DUST TEST)

그림 먼지 시험그림 먼지 시험그림 먼지 시험그림 먼지 시험< 21> HALL SENSOR< 21> HALL SENSOR< 21> HALL SENSOR< 21> HALL SENSOR

시험방법시험방법시험방법시험방법[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 시료를 그림 와 같이 용 장비에 넣은 다음 아래의 시험조< 21> TEST ,

건으로 시험을 실시한 후 요구 조건의 만족 여부를 확인한다, .

시험조건시험조건시험조건시험조건[ ] :[ ] :[ ] :[ ] : 신청인이 제시한 조건임

시험 온도시험 온도시험 온도시험 온도

(((( ))))℃℃℃℃종류종류종류종류DustDustDustDust

분진농도분진농도분진농도분진농도

(mg/ )(mg/ )(mg/ )(mg/ )㎥㎥㎥㎥

시 험 시 간시 험 시 간시 험 시 간시 험 시 간

시간시간시간시간mixmixmixmix 휴지 시간휴지 시간휴지 시간휴지 시간( )( )( )( )休止休止休止休止 시험 시간시험 시간시험 시간시험 시간

20포틀랜드산

시멘트이상100 초6 분15 시간4

먼지 시험 분석 결과먼지 시험 분석 결과먼지 시험 분석 결과먼지 시험 분석 결과[ ] :[ ] :[ ] :[ ] :


염수

분무

시험


에서 시료 외관에 부식

및 녹이 발생되지 않아

야 한다.

시료 외관에 부식 및 녹이 발생되지 않음

시험

기준

만족





구분

시료

번호




Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

Buckle

샅대

Unbuckle

상태

No.1512~17 5~6.9

12.8 5.2 12.9 5.2

No.16 13.5 5.5 13.7 5.5







- 49 -

제 절 개선품 버클 센서의 수명평가 시험제 절 개선품 버클 센서의 수명평가 시험제 절 개선품 버클 센서의 수명평가 시험제 절 개선품 버클 센서의 수명평가 시험2222

목적목적목적목적1.1.1.1.

버클센서의 경우 차량에 탑승 및 하차 시에 빈번히 발생하는 안전벨트의 장착 및,

탈착 횟수 때문에 그 수명 저하가 고장 원인의 주요한 원인이 되고 있으므로 고온

환경에 따를 기능저하 및 고장유무를 확인하고 고장이 발생하였을 때 그 수명을,

확인하기 위한 실험을 아래와 같은 방법으로 실시하였다 또한 외국 타사 제품과의. ,

비교 평가를 위한 실험도 병행하였다.

본 실험은 자동차 부품 연구원에서 실시하였다.

시험 방법시험 방법시험 방법시험 방법2.2.2.2.

시험 시료시험 시료시험 시료시험 시료□□□□

시료명 hall Sensor

제조사주 사파코( )

시료수 5EA

독일 Cherry

시료수 5EA

시료사진

시험 장치시험 장치시험 장치시험 장치□□□□

를 그림 와 같은 와 솔레노이드 밸브를 제어하여Hall Sensor < 22> Air Cylinder buckle

상태와 상태를 재현할 수 있는 를 사용하여 시험할 와unbuckle Test Jig hall Sensor

를 아래 그림 과 같이 항온 챔버 내에 고정시킨다Test Jig < 23> .

시험 조건시험 조건시험 조건시험 조건□□□□

온도조건a) : 60℃

b) on/Off Timing : On - 5ch, Off -5ch

인가전원c) : hall Sensor DC 5±0.25 V

시스템 작동 와 솔레노이드 밸브 제어에 의한 작동d) : Test Jig

- 50 -

그림그림그림그림< 22> hall Sensor Test Jig< 22> hall Sensor Test Jig< 22> hall Sensor Test Jig< 22> hall Sensor Test Jig 그림 시험 장치그림 시험 장치그림 시험 장치그림 시험 장치< 23>< 23>< 23>< 23>

시험 방법시험 방법시험 방법시험 방법□□□□

각 제조사 별로 개씩의 시료를 에 고정시킨다a) 5 Test Jig .

그림 와 같이 의 에 공압을 인가하고 의 전원을 사b) < 24> Test Jig Air Cylinder DC 24V

용하는 솔레노이드 밸브를 작동시험기로 제어하여 의Timing On/Off hall Sensor

상태와 상태를 구현한다buckle unbuckle .

개의 시료를 의 전원을 인가하고 가속시험을 위해 항온챔버에c) 10 DC 5±0.25 V 서

를 유지하면서 일일단위로 각 시료의 전류값을 측정한다60 .℃

각 시료들에 전원을 인가하였을 때 출력단의 전류가 상태에서 범d) Buckle 12.0~17mA

위 이어야 하며 상태에서 범위이어야 한다, Unbuckle 5.0~6.9mA .

각 시료들의 고장상태를 파악한다e) .

그림 항온챔버 내부에 설치한 사진그림 항온챔버 내부에 설치한 사진그림 항온챔버 내부에 설치한 사진그림 항온챔버 내부에 설치한 사진< 24>< 24>< 24>< 24>

- 51 -

시험 결과시험 결과시험 결과시험 결과3.3.3.3.

시험 결과 데이트시험 결과 데이트시험 결과 데이트시험 결과 데이트□□□□

- 52 -

수명 시험 데이트수명 시험 데이트수명 시험 데이트수명 시험 데이트□□□□

표 버클 센서의 수명 데이터표 버클 센서의 수명 데이터표 버클 센서의 수명 데이터표 버클 센서의 수명 데이터< 15>< 15>< 15>< 15>

시료 구분 시료번호구간 데이터

비고하한 수명 상한 수명

독일

CHERRY

시료 No.19 84300 116900 고장

시료 No.20 116900 143900 고장

시료 No.22 152070 160570 고장

시료 No.23 116900 143900 고장

시료 No.24 593600 84300 고장

한국

사파코

시료 No.19

시료~ No.23고장

- 53 -

결과 데이트 분석결과 데이트 분석결과 데이트 분석결과 데이트 분석□□□□

독일 사의 는 시험시작 일 누적 약 회에서 모두 고장a) Cherry hall Sensor 19 , 160,000

이 발생하였음.

상기시료의 고장원인을 분석 하였더니 아래 사진들과 같이 내부의 스프b) hall Sensor

링이 모두 끊어진 것이 확인됨.

독일 사의 시료는 스프링고장 이외의 기능에는 이상 없는 것으로 판단되며c) Cherry ,

주 사파코의 시료는 내구 수명이 우수한 것으로 판단됨( ) .

- 54 -

수명 시험 결과 분석수명 시험 결과 분석수명 시험 결과 분석수명 시험 결과 분석□□□□

버클센서의 와이블 분포 해석 결과◇

User Input:

Required Reliability: = 0.95Required Reliability: = 0.95Required Reliability: = 0.95Required Reliability: = 0.95

Confidence Bounds Used: 2-Sided

Confidence Bounds Method: Fisher Matrix

Confidence Level: = 0.9

Weibull++Output :

Upper Limit: = 112,250

Time: = 57,872

Lower Limit: = 29,836Lower Limit: = 29,836Lower Limit: = 29,836Lower Limit: = 29,836

Confidence: = 2S @ 0.9

그림 개선품 버클 센서의 와이블 분석 결과그림 개선품 버클 센서의 와이블 분석 결과그림 개선품 버클 센서의 와이블 분석 결과그림 개선품 버클 센서의 와이블 분석 결과< 25>< 25>< 25>< 25>

- 55 -

독 사 버클센서의 수명 분석독 사 버클센서의 수명 분석독 사 버클센서의 수명 분석독 사 버클센서의 수명 분석( ) Cherry( ) Cherry( ) Cherry( ) Cherry□□□□

의 대한 수명 시험 결과로부터 파악된 형상모수는 으로 시험 시간비- hall Sensor 3.63 ,

는 다음과 같다.

신뢰수준 로 년 또는 의- 90% 10 160,000 km B5 수명을 보증하기 위해서는 년 또는, 10

의 운행동안의 작동회수인 회의 작동수명을 보증하여야 함160,000 km 14,600

작동회수 회의 배인 회 이상인 에서 고장이 발생되었으므- 14,600 1.83 26,718 29,836

로 신뢰수준 로 작동 수명 회의90% 14,600 B5수명을 보증할 수 있음

따라서 신뢰수준 로 년 또는 의- 90% 10 160,000 km B5 수명을 보증할 수 있음

한 사파코 버클 센서의 수명 분석한 사파코 버클 센서의 수명 분석한 사파코 버클 센서의 수명 분석한 사파코 버클 센서의 수명 분석( )( )( )( )□□□□

기존 형상 모수를 이용한 보증기존 형상 모수를 이용한 보증기존 형상 모수를 이용한 보증기존 형상 모수를 이용한 보증1)1)1)1)

이전의 의 대한 수명시험결과로부터 파악된 형상모수는 으로 시험 시Hall Sensor 3.63 ,

간비는 다음과 같다.

따라서, B5수명 회의 작동수명을 보증하기 위해 회의 배인14,600 14,600 1.83 26,718

회를 초과하는 회 동안 시험을 수행하여 고장이 개도 없으므로400,000 1 B5 수명을

신뢰 수준으로 보증할 수 있음90%

보수적인 보증 형상 모수 가정보수적인 보증 형상 모수 가정보수적인 보증 형상 모수 가정보수적인 보증 형상 모수 가정2) ( =1 )2) ( =1 )2) ( =1 )2) ( =1 )

와이블 분포에서 형상모수 을 로 하고 신뢰수준m 1 90%( =0.1)β

합격판정계수 일 때 샘플수가 개이면 시험 시간은 다음과 같다C=0 , 5 .

- 56 -

즉 개의 샘플로 보증하고자 하는 수명 회의 작동수명을 보증하기 위해, 5 B5 14,600

회의 배인 회를 초과하는 회 동안 시험을 수행하여 고장이14,600 8.97 130,962 400,000

개도 없으므로1 B5 수명을 신뢰수준으로 보증할 수 있음90%

즉 개의 샘플로 보증하고자 하는, 5 B3 수명 회의 작동수명을 보증하기 위해14,600

회의 배인 회를 초과하는 회 동안 시험을 수행하여 고장이14,600 15.1 22.460 400,000

개도 없으므로1 B3 수명을 신뢰수준으로 보증할 수 있음90%

수명등급 신뢰수준 로 년 의수명등급 신뢰수준 로 년 의수명등급 신뢰수준 로 년 의수명등급 신뢰수준 로 년 의3) : 90% 10 /160,000km B3) : 90% 10 /160,000km B3) : 90% 10 /160,000km B3) : 90% 10 /160,000km B3333 수명 보증수명 보증수명 보증수명 보증

선진사 대비 수명 비교선진사 대비 수명 비교선진사 대비 수명 비교선진사 대비 수명 비교□□□□

표에서 보는 바와 같이 버클센서의 작동 수명을 산출하여 비교한 결과는 다음과 같다.

표에서 보는 바와 같이 사파코의 버클센서의 작동 수명은 기존품의 경우 선지나 대비

하여 정도의 수명을 보였으나 개선품의 경우 선진사의 제품보다 더 큰 것으로 파90% ,

악되었다.

표 기존품 대비 개선품의 수명 비교표 기존품 대비 개선품의 수명 비교표 기존품 대비 개선품의 수명 비교표 기존품 대비 개선품의 수명 비교< 16>< 16>< 16>< 16>

구 분선진사

독 사( )CHERRY

주 사파코( )

기존품 개선품

수 명

운행거리 기준( )

년 의10 /160,000Km

B5 수명

신뢰수준( 90%)

년 의10 /160,000Km

B5 수명

신뢰수준( 90%)

년 의10 /160,000Km

B3 수명 보증

신뢰수준( 90%)

수 명

작동회수 기준( )

B5 수명

회29,836

신뢰수준( 90%)

B5 수명

회25,065

신뢰수준( 90%)

작동 회수

만회까지400,000

고장 발생 안함

- 57 -

제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론제 장 결 론5555

본 과제의 목표인 자동차용 버클센서의 수명 향상 및 필드 클레임 감소를 위해 필드 고

장 유형 및 열화분석을 실시하였으며 기존 제품의 수명 평가 결과 및 예상되는 제품의,

고장원인을 도출하였다 그 결과로부터 신제품 설계에 반영하여 이 제품에 대한 신뢰.

성 평가를 수행하여 개선 효과에 대해 검토하였다 그 결과 얻은 결론은 다음과 같다, . .

기존품에 대한 필드 고장 및 열화 분석과 선진품 대비 수명 비교 결과기존품에 대한 필드 고장 및 열화 분석과 선진품 대비 수명 비교 결과기존품에 대한 필드 고장 및 열화 분석과 선진품 대비 수명 비교 결과기존품에 대한 필드 고장 및 열화 분석과 선진품 대비 수명 비교 결과□□□□

버클 센서에 대한 필드 고장을 분석한 결과 센서의 오출력이 빠1. , Hall 43%, Magnet

짐이 이동불량 등 이었으며 필드에 나가기 전에 고장을 포함하는29%, Magnet 29% ,

경우 파손 파손 및 성형 불량 소자의 파손을 포함한 전Spring , Housing Hot melt , Hall

기적에 의한 전기적 오출력 등이 고장이 분석되었다.

주환경 인자를 고려하기 위하여 버클 센서에 환경시험 전2. , ㆍㆍㆍㆍ후의 시료에 대해

및 산점도 그래프를 통해 열화분석을 실시하였으며 그 결과 센서Paired-t test , ,

출력 자체는 주로 고온 및 저온환경 온습도 증기압 염수분무 및 수명평가 시험, , ,

후에 센서의 출력값이 저하되는 것으로 분석되었다.

또한 주 사파코의 기존품에 대해 수명을 산출한 결과 작동회수 기준으로3. ( ) , B5 수

명이 회 신뢰수준 로 독 사의 회의 약 수준이었25,065 ( 90%) , ( )CHERRY 29,836 84%

다 상기의 수명 시험시 고장유형은 스프링의 파손 또는 의 빠짐 등임이 파. Magnet

악되었다.

버클 센서의 신뢰성 개선을 위한 설계 개선 내용버클 센서의 신뢰성 개선을 위한 설계 개선 내용버클 센서의 신뢰성 개선을 위한 설계 개선 내용버클 센서의 신뢰성 개선을 위한 설계 개선 내용□□□□

필드 고장 중 가장 많은 센서의 오출력의 문제 분석결과 센서의 위치에 의1. hall , hall

해 상기의 필드고장 분석결과 센서의 면의 위치에 의해 발생되었다 상기 결, hall PCB .

과를 토대로 기존에 면에 수직으로 설치 되어 있던 소자를 수평으로 설치하도PCB hall

록 설계변경을 하였다.

- 58 -

2. 의 빠짐의 고장을 개선하기 위해서는 측면의 살두께를 보강함으Magnet housing

로서 하우징의 벌어짐에 의해 가 빠지지 않도록 하였다Magnet .

의 이동불량의 고장에 대해서는 의 이동시 리턴 스피링의 압축이3. Magnet Magnet

원활하게 이루어져야하나 하우징의 모서리에 에 의해 마찰 이 발생되므로, edge ㄹ

이를 제거하도록 설계개선을 수행하였다

내환경 시험을 수행한 버클센서에 대해 열화분석을 수행한 결과 온습도 및 염4. ,

수에 의한 영향이 크게 작용하는 것으로 파악되어 부 및 센서의 소선부, Housing

의 몰딩부를 개선을 수행하였다.

버클 센서의 신뢰성 개선을 효과 분석버클 센서의 신뢰성 개선을 효과 분석버클 센서의 신뢰성 개선을 효과 분석버클 센서의 신뢰성 개선을 효과 분석□□□□

버클 센서의 신뢰성 향상을 위해 제품의 설계를 개선하고 금형을 제작하여 신품의1. ,

버클 센서를 제작하여 이들 제품에 대한 신뢰성 시험을 수행하였다, .

버클 센서에 대한 내환경 시험을 수행한 결과 고온 특성 저온 특성 내먼지성 전자2. , , , ,

파 성능은 기존 제품 대비 동등 이상이며 특히 습도 및 염수 환경에 대한 내성은 더욱,

향상 된 것으로 파악되었다.

또한 주 사파코의 기존품에 대해 수명을 산출한 결과 기존 제품은 약 회의3. ( ) , 130,000

작동 이전에 모두 제품이 고장이 발생하였으나 개선품의 경우 회 이상에서, 400,000

고장이 발생되지 않아 수명이 배 이상이 늘어난 것으로 파악되었다 기존의 주고장인, 3 .

스프링 파손 센서의 오출력 의 빠짐 등의 고장은 발생되지 않았다, , Magnet .

상기의 수명을 일반 사용 운전자 기준으로 분석한 결과 기존 제품의 경우 신뢰 수준4. ,

에서 년 또는 의90% 10 160,000 km B5 수명 정도였으나 신품의 경우, B3 수명 이상인

것으로 해석되었다.

- 59 -

상기의 연구 결과로부터 자동차용 버클센서의 필드 수명은 이상 향상된 것으로5. 50%

보이며 필드 클레임은 이상 저감된 것으로 예측된다, 30% .

본 사업을 통한 상기와 같은 연구 노력으로 기존에 내수용액에만 국한적으로 적용되,

던 납품을 년 월부터 양산되는 현대자동차의 수출 차종 현대차 차종 에도 적2006 9 ( GK )

용이 확정되었다 이후 타 차종으로의 적용 계획은 다음과 같다. .

그림 개선품 버클 센서의 타 차종으로의 적용 계획그림 개선품 버클 센서의 타 차종으로의 적용 계획그림 개선품 버클 센서의 타 차종으로의 적용 계획그림 개선품 버클 센서의 타 차종으로의 적용 계획< 26>< 26>< 26>< 26>

기술지원 전은 매출액 백만원 이고 기술지원 후는 매출액 백만원 으7. (7,200 ) (10,000 ),

로 전체적으로 의 증가율이 예상되며 파급 효과로는 수출차량에 적용되지 못했던38% ,

자사 제품이 년 월부터 생산되는 차량에 적용됨으로서 그 이상의 매출이 증대될2006 9

것으로 기대됨

- 60 -

Documents

자동차 안전벨트용 버클 센서의 필드 크레임 감소를 위한 신뢰성 ... · 2011-12-20 · 부품 소재신뢰성기반기술확산사업ㆍㆍㆍㆍ 최종보고서