KR101592589B1 - 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치 및 방법에 관한 것으로서, 저주파 진동으로 인한 와이어 단자 압착부의 검증을 위하여 와이어 단자에 연결된 와이어에 저주파 진동을 인가한 상태에서 와이어 단자 압착부의 전단 및 후단 간의 전압 또는 저항을 측정하는 저주파 진동 시험이 가능하도록 구성됨으로써, 종래에는 고려되지 않았던 저주파 영역의 진동이 와이어 단자 압착부에 미치는 영향을 전압 또는 저항을 측정하여 확인할 수 있도록 한 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.

Description

와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치 및 방법{Apparatus and method for low frequency vibration test of wire terminal}

본 발명은 와이어 단자 시험 장치 및 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 와이어 단자의 압착부에 대한 저주파 진동 시험이 가능하도록 구성되는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.

주지된 바와 같이, 에어백 시스템은 자동차의 충돌 사고시 순간적으로 에어백을 부풀게 하여 에어백의 쿠션 작용에 의해 자동차에 탑승한 탑승자를 안전하게 보호하는 장치로서, 일반적으로 운전석과 조수석의 탑승자를 보호할 수 있도록 핸들과 조수석측의 인스트루먼트 패널에 설치되고 있다.

또한 자동차가 측면 충돌할 경우를 대비하여 운전자나 탑승자가 앉게 되는 시트의 내부에 에어백을 장착하여 구성한 측면 에어백(Side-Airbag; SAB) 시스템이 탑재되기도 하며, 이는 사고 발생시 시트의 측면에 형성된 홀을 통해 시트 측면의 밖으로 돌출되어 부풀어 오름으로써 에어백의 전개가 이루어진다.

상기와 같은 에어백 시스템은 사고 발생시 운전자나 탑승자의 생명을 보호하고 생명 유지에 직결되는 중요한 안전 장치이므로 작동의 신뢰성이 무엇보다 중요하다.

이에 따라 에어백 시스템의 개발 단계는 물론이고 실제 차량에 장착하여 사용 중(내구 진행 중)인 에어백에 대해서도 정확한 시점에서 정상적으로 작동할 수 있는지의 여부 등 에어백 시스템의 상태를 적절한 방식으로 시험하는 것이 필요하다.

에어백 시스템은 에어백 전개 시점을 판단하거나 실제 에어백을 전개하는 과정에서 전기적인 신호를 이용하는 전기적 시스템이라 할 수 있으므로 기구적인 작동상태는 물론이고 전기적인 작동상태에 대해서도 다양한 시험이 이루어져야 한다.

특히 장시간 내구 사용에 따른 회로나 와이어링의 손상 및 결함 발생, 와이어링 연결상태의 기준치 미달 등에 대해 평가하고 문제점을 찾아내는 것이 필요하며, 이를 위해서는 정확한 평가 방법과 시험 장치가 구축되어야 한다.

도 1은 측면 에어백 시스템에서 와이어 단자나 커넥터 등에서 발생하는 와이어링 저항의 과다로 인해 에어백 경고등이 점등되는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 시트(1) 측면부에 측면 에어백 모듈(2)이 내장되어, 측면 충돌시 에어백 제어 유닛(Airbag Control Unit; ACU)(3)의 전기적인 신호를 전달받아 측면 에어백(2a)이 전개 작동하는데, 내구 진행 중인 상태에서 전개 작동 전에 와이어링의 과다한 저항이 발생하면 에어백 경고등(4)이 점등될 수 있다.

와이어링의 저항 과다로 인한 에어백 경고등의 점등 문제를 개선하기 위하여 시트(1) 하단에 와이어링(5)을 정렬하고 있으나, 시트 하단의 에어백 와이어링과 시트 크로스 멤버 간 간섭에 의해 시트 하단의 커넥터가 영향을 받게 되면서 과다 저항 발생 및 그로 인한 경고등 점등 문제가 발생할 수 있다.

이러한 문제의 분석을 위하여 측면 에어백 시스템에 대한 다양한 시험 평가가 시행될 수 있으며, 도 2는 고품 시트 및 측면 에어백 와이어링을 이용한 재현 평가 방법을 나타내는 도면으로서, 션트(shunt)(11) 및 오실로스코프(12)를 이용하여 ACU 진단 전류(I)를 인가하고, 시트 하단의 에어백 커넥터(13)를 기준으로 그 전단 및 후단에서 각각 측면 에어백의 진단을 위한 ACU 진단 전압(측면 에어백 시스템 전체 전압)(V1)과 스퀴브(SQUIB)측 전압(V2)을 측정하여, 시트 하단 커넥터측에 의한 전압 강하(V1-V2)를 분석하게 된다.

여기서, ACU 진단 저항은 'V1/I', 시트 하단의 에어백 커넥터측 저항은 '(V1-V2)/I'이 된다.

도 2에서 미설명부호 14는 스퀴브측 커넥터를 나타낸다.

또한 시트 평가 모드를 통한 재현 평가 방법으로서, 시트의 슬라이딩 내구 평가를 통해 슬라이딩 횟수가 증가할수록 시트 하단 에어백 커넥터측의 저항 증대를 확인하며, 이를 통해 시트 하단 와이어링과 크로스 맴버 간 간섭의 영향을 확인할 수 있다.

또한 6축 진동 내구 평가를 통해 특정 주파수 대역에서 시트 하단 커넥터측의 저항 변동을 확인할 수 있는데, 이를 통해 시트의 진동이 미치는 영향을 확인할 수 있다.

또한 시트쿠션 및 시트백 하중 부하시에 영향을 평가하기 위한 승/하강 내구 평가 등을 시행할 수 있다.

그 밖에 고품 측면 에어백의 와이어링 및 에어백 리드 와이어 분석을 통하여 일부 고품 측면 에어백의 리드 와이어 전선 고착력 등에 대한 스펙 불만족 여부 등을 확인할 수 있으며, 와이어 X-ray 검사를 통한 와이어 단선 여부 확인, 커넥터 및 단자 X-ray 검사를 통한 커넥터 및 단자 압착부 등의 이상 여부 확인, 그 밖에 단자 도금상태 검사(접촉부 마모로 인한 하지 도금 노출 등을 컬러로 확인), 측면 에어백 리드 와이어측 단자의 압착상태를 확인하기 위한 전선 고착력 검사 등을 시행하고 있다.

또한 도 3에 나타낸 바와 같이, 측면 에어백(SAB)측 단자 압착 저항(R1), 단자 간 접촉 저항(R2), 와이어링측 단자 압착 저항(R3)를 측정하여 그로부터 전압 강하(R1+R2+R3)를 분석하고 스펙 만족 여부를 확인할 수 있다.

그러나, 종래의 시험 장치나 방법으로는 특정 주파수(예, 10Hz)보다 낮은 주파수 대역에서 측면 에어백 시스템의 단자, 커넥터 등 와이어링 저항값을 측정할 수 없다.

저주파 영역에서의 저항값은 전선 고착력과 관계가 있고, 이에 저주파에 대한 단자 압착부 등의 검증이 저항 과다 등의 원인을 분석하는데 반드시 필요한 상황이므로, 저주파 진동 조건에서 와이어 단자 압착부에 대해 시험할 수 있는 방안이 절실한 실정이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 발명한 것으로서, 저주파 진동으로 인한 와이어 단자 압착부의 검증을 위하여 와이어 단자에 연결된 와이어에 저주파 진동을 인가한 상태에서 와이어 단자 압착부의 전단 및 후단 간의 전압 또는 저항을 측정하는 저주파 진동 시험이 가능하도록 구성됨으로써, 종래에는 고려되지 않았던 저주파 영역의 진동이 와이어 단자 압착부에 미치는 영향을 전압 또는 저항을 측정하여 확인할 수 있도록 한 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치 및 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은, 저주파 영역의 진동을 발생시켜 제공하는 진동발생기와; 상기 진동발생기로부터 제공되는 진동을 전달하도록 측정 와이어 단자의 와이어와 결합되는 진동대와; 전류 인가를 위해 상기 측정 와이어 단자에 접속되는 시험용 연결단자와; 상기 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자 간에 전류를 인가하도록 접속되는 전류기와; 전류 인가 상태에서 상기 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자 간의 저항 또는 전압을 측정하도록 접속되는 측정기와; 상기 측정 와이어 단자와 이에 접속된 시험용 연결단자가 넣어진 상태에서 온도 조건을 부여하기 위한 온도조절챔버;를 포함하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치를 제공한다.

또한 본 발명은, 측정 와이어 단자에 시험용 연결단자를 접속한 뒤 온도조절챔버 내에 위치시키는 단계와; 온도조절챔버 내 설정된 온도 조건에서 진동발생기가 제공하는 저주파 영역의 진동을 진동대를 통해 측정 와이어 단자의 와이어에 인가하는 동시에 전류기를 이용하여 상기 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자 간에 전류를 인가하는 단계와; 상기 온도 조건, 저주파 진동 및 전류를 인가하는 동안 측정기를 이용하여 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자 간의 저항 또는 전압을 측정하는 단계와; 측정된 저항값 또는 측정 전압으로부터 계산된 저항값을 이용하여 측정 와이어 단자의 상태를 평가하는 단계;를 포함하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 방법을 제공한다.

이에 따라 본 발명에 따른 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치 및 방법에 의하면, 저주파 진동으로 인한 와이어 단자 압착부의 검증을 위하여 와이어 단자에 연결된 와이어에 저주파 진동을 인가한 상태에서 와이어 단자 압착부의 전단 및 후단 간의 전압 또는 저항을 측정하는 저주파 진동 시험이 가능하도록 구성됨으로써, 종래에는 고려되지 않았던 저주파 영역의 진동이 와이어 단자 압착부에 미치는 영향을 전압 또는 저항을 측정하여 확인할 수 있게 된다.

도 1은 종래 측면 에어백 시스템에서 와이어링 저항의 과다로 인해 에어백 경고등이 점등되는 문제점을 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 종래 고품 시트 및 측면 에어백 와이어링을 이용한 재현 평가 방법을 나타내는 도면이다.
도 3은 종래 측면 에어백 시스템에서 단자 저항을 측정하여 분석하는 방법을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명에 따른 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치의 이용에 있어서 전류기와 측정기의 와이어 연결 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 발명에 따른 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치에서 복수의 측정 와이어 단자에 대한 시험시에 단자 연결상태를 개략적으로 도시한 연결상태도이다.
도 7은 도 6에 나타낸 바와 같이 직렬 연결된 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자를 고정하기 위한 지그 장치의 구현예를 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 와이어 단자 평가를 위한 저주파 진동 시험 방법에서 진동 조건 및 온도 조건을 나타내는 도면이다.
도 9는 본 발명에 따른 와이어 단자 평가를 위한 저주파 진동 시험 전에 실시하는 에이징 온도 조건을 나타내는 도면이다.
도 10은 본 발명에 따른 저주파 진동 시험 평가에서 저항 변화를 일으키는 요소를 설명하기 위한 도면이다.
도 11은 본 발명에 따른 저주파 진동 시험 과정에서 측정 결과로부터 얻어지는 저항 변화량과 이를 이용한 평가 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 12는 본 발명에 따른 저주파 진동 시험 과정을 통해 수집된 실제 데이터를 예시한 도면이다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다.

본 발명은 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치에 관한 것으로서, 저주파 진동으로 인한 와이어 단자 압착부의 검증을 위하여 단자 바디(터미널)에 압착 연결된 와이어에 저주파 진동을 인가한 상태에서 와이어 단자 압착부의 전단 및 후단 간의 전압 또는 저항을 측정하는 저주파 진동 시험이 가능하도록 구성됨으로써, 종래에는 고려되지 않았던 저주파 영역의 진동이 와이어 단자 압착부에 미치는 영향을 전압 또는 저항을 측정하여 확인할 수 있도록 한 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치 및 방법에 관한 것이다.

본 발명자는, 측면 에어백 시스템의 와이어링 과다 저항으로 인한 에어백 경고등 점등의 문제점을 개선하기 위한 연구 과정에서, 10Hz보다 낮은 저주파수 대역에서 측면 에어백 시스템의 와이어링 저항값이 변동되고 이는 전선의 고착력과 관계가 있고, 와이어와 단자 바디 간의 압착이 이루어지는 와이어 단자 압착부에서 저주파 진동이 미치는 영향과 관계가 있음을 알아내었는 바, 이에 저주파 영역의 진동 인가시에 와이어 단자 압착부에 대한 검증의 필요성을 절감하여 본 발명을 완성하였으며, 따라서 본 발명의 저주파 진동 시험 장치 및 방법은 측면 에어백 시스템에서 사용되는 와이어 단자 압착부를 검증하는데 유용하게 사용될 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치의 구성을 나타내는 도면이다.

도시된 바와 같이, 와이어(102)와 단자 바디(터미널)(103)가 압착되어 결합된 측정대상의 와이어 단자(이하, 측정 와이어 단자라 칭함)(101)에서 와이어(102)가 압착된 부분인 단자 바디(103)를 커넥터(150)에 삽입한 뒤 커넥터(150)를 지그 장치(151)의 고정지그(153)에 의해 고정하고, 이어 시험용 연결단자(104)를 상기 측정 와이어 단자(101)에 접속한 뒤 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)에 소정의 저주파 진동을 인가하여 저주파 진동이 미치는 상태를 측정하도록 구성된다.

이 과정에서 측정 와이어 단자(101) 및 시험용 연결단자(104)의 양측에 전류를 인가한 상태로 양측 간 저항 또는 전압을 측정하는 방식으로 시험 평가가 이루어지게 되며, 측정 와이어 단자(101)의 압착부, 즉 와이어(102)와 단자 바디(103) 간의 압착부에 존재하는 저항을 확인하여 저주파 진동 조건이 가해진 상태에서 전선 고착력을 평가하게 된다.

구성을 살펴보면, 본 발명에 따른 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치는, 진동을 발생시켜 제공하는 진동발생기(110)와; 상기 진동발생기(110)로부터 제공되는 진동을 전달하도록 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)와 결합되는 진동대(111)와; 전류 인가를 위해 상기 측정 와이어 단자(101)에 접속되는 시험용 연결단자(104)와; 상기 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104) 간에 전류를 인가하도록 접속되는 전류기(120)와; 전류 인가 상태에서 상기 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104) 간의 저항 또는 전압을 측정하도록 접속되는 측정기(130)와; 상기 측정 와이어 단자(101)와 이에 접속된 시험용 연결단자(104)가 넣어진 상태에서 온도 조건을 부여하기 위한 온도조절챔버(140);를 포함하여 구성된다.

여기서, 측정 와이어 단자(101)는 단자 바디(103)에 와이어(102)가 압착되어 결합된 구성의 시험 대상 와이어링 부품으로서, 측면 에어백 시스템에 사용되는 와이어 단자가 될 수 있으며, 신품으로 저주파 진동 시험을 시행해야 하는 경우에는 후술하는 바와 같이 차량에서의 사용으로 인해 내구가 어느 정도 진행된 고품에 대한 평가를 모사하기 위하여 신품을 특정 조건에서 에이징(aging)하여 사용할 수 있다(내구 경과 후 발생하는 저주파 진동으로 인한 문제 발생을 분석하기 위한 것임).

즉, 상기 에이징 과정은 전술한 에어백 경고등 점등 문제가 차량에서 장기간 사용하여 내구가 어느 정도 진행된 고품의 와이어 단자에서 저항 과다로 인해 발생하는 문제이므로 신품의 측정 와이어 단자(101)를 필요에 의해 노후화시키기 위한 과정이라 할 수 있다.

이와 같이 저주파 진동 시험 과정에서, 와이어(102)를 단자 바디(103)에 압착하여 결합한 와이어 단자(101)를 측정대상으로 하여 시험이 이루어지며, 측정 와이어 단자(101)의 단자 바디(103)를 커넥터(150)에 삽입한 뒤, 커넥터(150)를 외부의 고정구조물에 고정하여 시험이 진행되게 된다.

진동발생기(110)와 진동대(111)는 저주파 영역의 진동을 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)에 인가하기 위한 구성부로서, 진동발생기(110)는 원하는 저주파 영역의 진동을 발생시켜 출력할 수 있는 통상의 진동발생기(110)가 사용될 수 있으며, 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)와 결합된 진동대(111)를 상하로 승강 구동시켜 진동을 인가하게 된다.

상기 진동발생기(110)로는 10Hz 이하의 저주파 진동, 특히 1Hz(1초에 상하로 1회 진동, 도 8 참조)의 저주파 진동을 발생시켜 출력할 수 있는 것이라면, 본 발명에서 구성상 특별한 제한 없이 채택하여 사용할 수 있다.

상기 진동대(111)는 진동발생기(110)의 진동 출력측에 연결되어 진동발생기에서 출력되는 저주파 영역의 진동을 전달하는 구성부로서, 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)와 결합된다.

시험용 연결단자(104)는 측정 와이어 단자(101)에 전기적으로 접속될 수 있도록 구비되는 단자로서, 측정 와이어 단자(101)에 전류를 인가시켜야 하므로, 시험용 연결단자(104)를 측정 와이어 단자(101)에 접속시킨 상태에서, 시험용 연결단자(104)의 와이어(105)와 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102) 양측 간에 전류를 인가하게 된다.

상기와 같이 양측 간에 전류가 도통될 수 있도록 전류를 인가하는 구성부가 전류기(120)이며, 양측 단자의 와이어(102,105)에 전기 접속되어 미리 설정된 전류(예, 100mA)를 인가하여 통전시키게 된다.

또한 양측 단자 간에 전류가 도통되는 상태에서 저항 또는 전압을 측정하기 위한 측정기(130)가 구비되며, 이러한 측정기(130)로는 오실로스코프가 사용될 수 있다.

도 4는 단수의 측정 와이어 단자(101)에 대해서 저주파 진동 시험이 가능하도록 연결한 상태의 예시도로서, 도시된 바와 같이 단수의 측정 와이어 단자(101)를 시험 장치에 연결하여 시험을 시행할 수 있으나, 복수의 측정 와이어 단자(101)를 직렬로 연결하여 시험을 시행하는 것도 가능하다.

단수의 측정 와이어 단자(101)를 연결함에 있어서, 진동대(111)는 커넥터(150) 끝단부로부터 소정 거리(L1)를 두고 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)에 연결한다.

또한 측정기(130)의 두 측정용 와이어 중 일측을 진동대(111)와 소정 거리(L2)를 두고 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)에 접속한다.

또한 측정기(130)의 측정용 와이어 일측이 접속되는 위치에서 소정 거리(L3)를 두고 전류기(120)의 두 전류 인가용 와이어 중 일측을 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)에 접속한다.

도 5는 L1, L2, L3의 설정 예를 나타내는 도면이다.

또한 시험용 연결단자(104)를 구성하는 와이어(105)와 이것이 압착 결합된 단자 바디(106) 사이에 존재하는 저항이 제거될 수 있도록, 즉 전압 강하가 방지될 수 있도록, 측정기(130)의 두 측정용 와이어 중 타측을 시험용 연결단자(104)의 단자 바디(106)에 직접 접속시키는 것이 바람직하다.

그리고, 전류기(120)의 전류 인가용 와이어를 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)와 시험용 연결단자(104)의 와이어(105)에 접속시킴에 있어서, 전압 강하를 방지하기 위해 솔더링(납땜)을 하여 접속시키는 것이 바람직하며, 측정기(130)의 측정용 와이어를 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)와 시험용 연결단자(104)의 단자 바디(106)에 접속시킴에 있어서도 전압 강하를 방지하기 위해 솔더링을 하여 접속시키는 것이 바람직하다.

복수의 측정 와이어 단자(101)에 대해서 동시에 시험을 하기 위해서는 도 6에 나타낸 바와 같이 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104)를 직렬로 연결한다.

도 6은 본 발명에 따른 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치에서 복수의 측정 와이어 단자(101)에 대한 시험시에 단자 연결상태를 개략적으로 도시한 연결상태도이다.

도 7은 도 6에 나타낸 바와 같이 직렬 연결된 측정 와이어 단자(101) 및 시험용 연결단자(104)를 고정하기 위한 지그 장치(151)의 구현예를 나타내는 도면으로, 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104)가 상호 접속되는 복수의 커넥터(150)를, 지그 장치(151)에 소정 높이로 고정 설치된 고정구조물인 고정지그(153)에 소정 간격으로 배열하여 고정시킨 상태로, 측정 와이어 단자(101)의 와이어에 동시에 저주파 진동을 인가하게 된다.

이때, 복수의 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104)가 접속된 커넥터(150)를 고정지그(153)에 압착 고정한 상태에서, 측정 와이어 단자(101)의 와이어들은 지그 장치(151)의 받침대에서 소정 높이로 수평 배치되는 상부 진동대(112)에 나란한 방향으로 배열되어 설치된다.

도 7을 참조하면, 복수의 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104)를 직렬로 연결한 상태로 복수의 측정 와이어 단자(101)가 삽입된 커넥터(150)를 고정구조물인 고정지그(153)에 고정하되, 이때 각 측정 와이어 단자(101)의 와이어가 나란한 방향으로 연장되도록 하여 커넥터(150)를 고정하고, 나란한 방향으로 연장된 와이어를 수평방향으로 배치되는 바(bar) 형태의 상부 진동대(112)에 횡방향으로 공통으로 결합한 상태를 볼 수 있으며, 이 상부 진동대(112)를 통해 진동발생기로부터 출력되는 진동을 나란한 와이어에 동시에 인가하게 된다.

각 와이어에 대해 횡방향으로 결합되는 상부 진동대(112)는 받침대에 수직 설치된 하부 진동대(113)와 일체로 진동하도록 조립된 구조로 되어 있는데, 상기 하부 진동대(113)는 지그 장치(151)의 받침대(152) 하측으로 배치되는 진동발생기(도 7에는 도시하지 않음)에 연결되어, 진동발생기로부터 출력되는 진동을 상부 진동대(112)에 전달하도록 되어 있다.

이에 따라 진동발생기가 제공하는 저주파 진동이 하부 진동대(113) 및 상부 진동대(112)로 차례로 전달되면서 각 와이어에 상하 방향의 저주파 진동이 인가될 수 있게 되며, 이때 커넥터(150)로부터 일정 거리의 위치에서 진동대(111)가 각 측정 와이어 단자(101)의 와이어들에 진동을 가해주게 된다.

이와 같이 복수의 와이어 단자를 대상으로 시험이 가능하도록 구성되는 지그 장치(151)를 포함하는 저주파 진동 시험 장치에서 전류기(120) 및 측정기(130)의 와이어를 해당 부위에 솔더링하여 접속시킴은 위에서 설명한 바와 같다.

이상으로 본 발명에 따른 저주파 진동 시험 장치의 구성에 대해 상술하였는 바, 이를 이용하여 측정 와이어 단자에 대해 저주파 진동 시험을 시행하는 과정에 대해 상술하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 저주파 진동 시험 과정에서는 저주파 진동 및 전류 인가, 온도 조건 인가, 저항 또는 전압 측정을 동시에 진행하게 된다.

저주파 진동을 인가하는 방법에 대해 설명하면, 측정 와이어 단자(101)의 단자 바디(103)를 고정지그(153)에 고정된 커넥터(150)에 삽입한 뒤, 커넥터(150) 내 삽입된 측정 와이어 단자(101)의 단자 바디(103)에 시험용 연결단자(104)를 접속한다.

이어 진동대(111)를 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)에 결합한 상태로 온도조절챔버(140) 내에서 진동발생기(110)를 구동하여, 진동발생기(110)에서 출력되는 저주파 진동을 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)에 인가하게 된다.

진동 인가시에는 미리 설정된 시간 및 주파수로 저주파 진동 인가 후 진동 없이 설정 시간 동안의 휴지기를 가지는 과정을 한 사이클로 하여 사이클을 반복하게 된다.

진동을 인가하는 방법의 일례로서, 도 8에 나타낸 바와 같이 1초 동안 진동을 가한 뒤 15분 동안 진동을 중지하는 휴지기를 가지며, 이를 하나의 사이클로 하여 총 720 사이클(총 180시간 소요)로 진동을 인가하게 된다.

이때, 전술한 바와 같이 커넥터(150) 끝단부로부터 100mm 위치(도 5의 L1)의 와이어를 진동대(111)에 결합하여, 이 지점에서 1Hz로 상하 진폭 ±25mm의 진동을 인가한 뒤(도 8의 진동 조건 참조) 15분간의 휴지기를 가진다(1초 동안 상하로 ±25mm의 진동 1회를 준 뒤 15분간 중지함).

상기 휴지기를 두는 것은 진동에 의해 단자 압착부 심선이 손상을 입은 경우 산화 부식을 일으킬 수 있는 시간을 주기 위한 것이다.

또한 온도조절챔버(140) 내에서 측정 와이어 단자(101)에 저주파 진동 및 전류를 인가하는 동시에 소정의 온도 조건을 만들어주어 저항 또는 전압을 측정하는데, 저주파 진동 및 전류를 인가하는 동안 설정 온도 및 설정 시간 동안 저온 방치 후 고온 방치하는 과정을 한 사이클로 하여 사이클을 반복하게 된다.

이때, 온도 조건을 부여하는 방법의 일례로서, 6시간 방치를 1 사이클로 하여 총 30 사이클을 실시하며(총 180시간), 단자 압착부에 대해 환경적 내구 진행을 유도하기 위해 온도조절챔버(140) 내에서 23 ~ 80 ℃ 온도 조건으로 방치하여 온도 조건을 부여한다.

즉, 1 사이클 동안에서 저온 조건인 23℃로 1시간 동안 방치한 뒤 나머지 5시간 동안 고온 조건인 80℃로 승온시킨 상태를 유지한다.

또한 저주파 진동 시험 전에 측정 와이어 단자(101)가 신품인 경우라면, 노후화를 위하여 도 9에 나타낸 바와 같이 소정 온도 조건에서 일정 시간 방치하는 별도의 에이징을 실시한다.

즉, 측면 에어백 시스템에서 와이어링 저항 과다로 인한 에어백 경고등 점등 문제가 발생하는 시점이 생산 초기의 신품이 아닌 어느 정도의 내구 후 발생하므로 측정 와이어 단자의 신품에 대해서는 에이징이 필요하며, 이를 위해 측정 와이어 단자(101)를 온도조절챔버(140) 내에서 시험용 연결단자(104)와 접속한 상태로 미리 설정된 고온 및 냉온 조건에서 정해진 시간 동안 방치하는 과정을 반복하는 에이징을 시행한다.

일례로서, 도 9에 나타낸 바와 같이 125℃에서 30분 방치 후 -40℃에서 30분 방치하는 것을 1 사이클로 하여 총 100 사이클을 실시하며, 에이징을 시행하는 동안 온도조절챔버(140) 내의 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104)에 전류기(120)를 연결하여 지속적으로 전류를 인가한다.

상기와 같이 진동 조건 및 온도 조건을 부여하는 상태에서 전류기(120)를 통해 전류를 인가하면서 측정기(130)를 이용하여 저항 또는 전압을 측정하게 되는데, 도 10은 본 발명에 따른 저주파 진동 시험 평가에서 저항 변화를 일으키는 요소를 설명하기 위한 도면이다.

도시된 바와 같이, 저주파 진동 평가 과정에서 저항 변화를 일으키는 요소로는, ① 와이어의 선 저항, ② 측정 와이어 단자의 압착부 저항(와이어와 단자 바디 간의 압착 저항), ③ 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자 간의 접촉부 저항(단자 간 접촉 저항), ④ 시험용 연결단자의 압착부 저항(와이어와 단자 바디 간의 압착 저항)이 있다.

이 중에서, 와이어의 선 저항은 와이어의 길이가 짧고 전류기 및 측정기의 접속 지점을 제외하고는 심선이 외부로 노출되어 있지 않으므로 저항 변화량을 무시할 수 있다.

또한 측정 와이어 단자의 압착부에는 저주파 진동에 의해 지속적으로 충격이 가해져 측정 동안 저항 변화가 발생하나, 단자 간 접촉 저항에 대해서는 커넥터가 고정되어 있어 진동에 의한 마모 현상이 없으므로 저항 변화를 무시할 수 있다.

또한 시험용 연결단자의 압착부 저항에 대해서는 측정기의 측정용 와이어를 단자 바디에 직접 솔더링하여 접속시키므로, 와이어와 단자 바디 간의 압착부가 부식되어도 와이어와 단자 바디 간의 저항 변화에는 영향이 없다. 즉, 시험용 연결단자의 압착부 저항 역시 무시가 가능하다.

요컨대, 전류 인가와 동시에 저항 또는 전압을 측정하는 시험을 실시하되, 앞서 설명한 진동 조건과 온도 조건을 동시에 부여하여 저항 또는 전압을 측정하고, 측정된 저항값 또는 측정 전압으로부터 계산된 저항값으로부터 저항 변화를 확인하여 측정 와이어 단자의 양호, 불량 상태를 판정한다.

도 11은 본 발명에 따른 저주파 진동 시험 과정에서 수집된 측정값으로부터 얻어지는 저항 변화량과 이를 이용한 평가 방법을 설명하기 위한 도면이고, 도 12는 본 발명에 따른 저주파 진동 시험 과정을 통해 수집된 실제 데이터를 예시한 도면이다.

도 11에 나타낸 바와 같이, 온도 조건을 기준으로 매 사이클 동안 저온 조건(23℃)에서는 낮은 저항 변화량을 나타내나, 고온 조건(80℃)으로 승온시킨 후에는 저항 변화량이 상승함을 볼 수 있다.

이에 정해진 사이클(온도 조건의 30 사이클)을 반복하는 동안(총 180 시간 동안) 도 11과 같이 저항이 등락을 반복하게 되며, 이러한 저항 변화량으로부터 다음의 3가지를 확인한다.

즉, 저온 조건에서 측정된 저항값을 사용하되, 측정 와이어 단자들 간의 초기 저항값 편차(ΔR1)와, 각 측정 와이어 단자에 대해서 전체 사이클 동안 저온 조건에서 나타나는 최종 저항값과 초기 저항값의 차이(ΔR2)와, 각 측정 와이어 단자(101)에 대해서 전체 사이클 동안 저온 조건에서 나타나는 최대 저항값과 초기 저항값 차이(ΔR3)를 확인한다.

여기서, ΔR1은 시험 전 불량인 측정 와이어 단자를 확인하기 위한 것이고, ΔR2는 시험 종료 후 저항 변화가 얼마만큼 발생했는지를 확인하기 위한 것이며, ΔR3는 시험이 완료된 상태에서 저항이 감소할 수 있으므로 시험 중 저항값이 급증했는지에 대해 확인하기 위한 것이다.

이때, 측정 와이어 단자가 사용되는 부품의 특성, 예컨대 측면 에어백 부품의 특성에 따라 저항 과대 영역을 고려하여 ΔR1, ΔR2, ΔR3의 기준치를 설정한 뒤, 각 측정 와이어 단자의 측정 결과로부터 계산된 ΔR1, ΔR2, ΔR3를 기준치와 비교하여 시험품의 양호, 불량을 판정하게 된다.

ΔR1은 초기 저항값이 가장 낮은 측정 와이어 단자의 초기 저항값을 기준값으로 하여 이 기준값과 다른 측정 와이어 단자의 초기 저항값 간의 편차로서, 기준치를 초과하는 경우 높은 초기 저항값을 가지는 측정 와이어 단자는 불량으로 판정하게 된다.

도 12는 측면 에어백 시스템에 사용되는 와이어 단자를 측정대상으로 하여 저주파 진동 조건 및 온도 조건에서 획득한 저항 변화를 나타내는 것으로, 양호한 시험품인 경우 전체적인 저항값 상태가 노이즈가 발생한 일부를 제외하고는 대체로 일정함을 볼 수 있으나, 불량인 경우에는 저항값이 과다하게 상승함을 볼 수 있다.

이와 같이 하여, 본 발명에 따른 저주파 진동 시험 장치와 시험 방법에 따르면, 문제(예컨대, 저항 과다로 인한 에어백 경고등 점등)가 발생한 차량의 와이어링 저항 과다 현상을 재연할 수 있는 평가 방법으로서, 저주파의 확장된 영역에 대해서 단자 압착부의 성능을 검증할 수 있으며, 기존에 문제가 발생한 차량들에 대해서 문제 발생의 원인을 확인할 수 있다.

이상으로 본 발명의 실시예에 대해 상세히 설명하였는 바, 본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 다음의 특허청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 포함된다.

101 : 측정 와이어 단자 104 : 시험용 연결단자
10 : 진동발생기 111 : 진동대
120 : 전류기 130 : 측정기
140 : 온도조절챔버 150 : 커넥터
151 : 지그 장치 153 : 고정지그

Claims (11)

1. 저주파 영역의 진동을 발생시켜 제공하는 진동발생기(110)와;
   상기 진동발생기(110)로부터 제공되는 진동을 전달하도록 측정 와이어 단자(101)의 와이어(102)와 결합되는 진동대(111)와;
   전류 인가를 위해 상기 측정 와이어 단자(101)에 접속되는 시험용 연결단자(104)와;
   상기 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104) 간에 전류를 인가하도록 접속되는 전류기(120)와;
   전류 인가 상태에서 상기 측정 와이어 단자(101)와 시험용 연결단자(104) 간의 저항 또는 전압을 측정하도록 접속되는 측정기(130)와;
   상기 측정 와이어 단자(101)와 이에 접속된 시험용 연결단자(104)가 넣어진 상태에서 온도 조건을 부여하기 위한 온도조절챔버(140);
   를 포함하고,
   상기 측정 와이어 단자(101)의 단자 바디(103)가 삽입되는 커넥터(150)와;
   상기 커넥터(150)의 위치를 고정하는 지그 장치(151);
   를 더 포함하며, 상기 커넥터(150)를 고정시킨 상태로 측정 와이어 단자(101)에 시험용 연결단자(104)를 접속시키도록 된 것을 특징으로 하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치.
   
2. 삭제
3. 청구항 1에 있어서,
   상기 지그 장치(151)는 복수의 측정 와이어 단자(101)와 각 측정 와이어 단자(101)에 접속된 복수의 시험용 연결단자(104)가 직렬로 연결된 상태에서 복수의 커넥터(150)를 고정하는 고정지그(153)를 포함하고,
   상기 고정지그(153)로부터 일정 거리를 두고 진동대(111)가 배치되어, 커넥터(150)로부터 일정 거리의 위치에서 상기 진동대(111)가 각 측정 와이어 단자(101)의 와이어들에 진동을 가해주도록 된 것을 특징으로 하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 장치.
   
4. 측정 와이어 단자에 시험용 연결단자를 접속한 뒤 온도조절챔버 내에 위치시키는 단계와;
   온도조절챔버 내 설정된 온도 조건에서 진동발생기가 제공하는 저주파 영역의 진동을 진동대를 통해 측정 와이어 단자의 와이어에 인가하는 동시에 전류기를 이용하여 상기 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자 간에 전류를 인가하는 단계와;
   상기 온도 조건, 저주파 진동 및 전류를 인가하는 동안 측정기를 이용하여 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자 간의 저항 또는 전압을 측정하는 단계와;
   측정된 저항값 또는 측정 전압으로부터 계산된 저항값을 이용하여 측정 와이어 단자의 상태를 평가하는 단계;
   를 포함하고,
   상기 측정 와이어 단자의 단자 바디를 커넥터에 삽입한 상태에서 커넥터를 지그 장치에 고정한 뒤 측정 와이어 단자에 시험용 연결단자를 접속시키며,
   복수의 측정 와이어 단자와 각 측정 와이어 단자에 접속된 복수의 시험용 연결단자를 직렬로 연결한 상태에서 복수의 커넥터를 고정지그에 고정한 뒤, 상기 커넥터로부터 일정 거리의 위치에서 진동대를 통해 각 측정 와이어 단자의 와이어에 진동을 가해주는 것을 특징으로 하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 방법.
   
5. 삭제
6. 삭제
7. 청구항 4에 있어서,
   복수의 측정 와이어 단자와 각 측정 와이어 단자에 접속된 복수의 시험용 연결단자를 직렬로 연결한 상태에서 각 측정 와이어 단자와 시험용 연결단자 간의 저항 또는 전압을 측정하고,
   상기 측정 와이어 단자의 상태를 평가하는 단계에서,
   측정 와이어 단자들 간의 초기 저항값 편차(ΔR1)와, 각 측정 와이어 단자의 최종 저항값과 초기 저항값의 차이(ΔR2)와, 각 측정 와이어 단자의 최대 저항값과 초기 저항값 차이(ΔR3)를 미리 설정된 기준치와 비교하는 것을 특징으로 하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 방법.
   
8. 청구항 4에 있어서,
   신품의 측정 와이어 단자를 온도조절챔버 내에서 시험용 연결단자와 접속한 상태 및 전류를 인가하는 상태로 미리 설정된 고온 및 냉온 조건에서 각각 설정 시간 동안 방치하는 과정을 한 사이클로 하여 사이클을 반복하는 에이징을 시행하는 것을 특징으로 하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 방법.
   
9. 청구항 4에 있어서,
   상기 저주파 진동 및 전류를 인가하는 동안 설정 온도 및 설정 시간 동안 저온 방치 후 고온 방치하는 과정을 한 사이클로 하여 사이클을 반복하는 온도 조건을 부여하는 것을 특징으로 하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 방법.
   
10. 청구항 4에 있어서,
    상기 저주파 진동 인가시에 설정 시간 및 설정 주파수로 저주파 진동 인가 후 설정 시간 동안 진동 없이 휴지기를 가지는 과정을 한 사이클로 하여 사이클을 반복하는 것을 특징으로 하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 방법.
    
11. 청구항 4에 있어서,
    상기 측정기의 측정용 와이어를 측정 와이어 단자의 와이어와 시험용 연결단자의 단자 바디에 각각 솔더링하여 접속하는 것을 특징으로 하는 와이어 단자 평가용 저주파 진동 시험 방법.
    
    
    
    
    

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