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형식 샤시 제목 SRS 에어백

1. SRS 에어백의 개요

SRS(supplement restraint system)에어백은 자동차가 충돌하였을 때 충돌 조건에 따라 운전석, 조수석, 앞 뒤 및 옆쪽에 설치된 에어백을 작동시켜 운전자 및 승객을 부상으로부터 보호하기 위한 안전띠 보조 장치이다.

SRS에어백은 조향 핸들 중앙에 설치한 운전자 에어백 모듈(DAB : driver air bag module), 크래시 패드 위쪽에 설치한 조수석 에어백 모듈(PAB : passenger air bag module), 운전석 및 조수석 안전띠에 부착한 프리 텐셔너(BPT : belt pre detect) 센서, 에어백을 제어하는 센터 페이서 패널 안쪽에 위치한 제어 모듈(SRSCM : supple ment restraint system module), 조향 칼럼에 설치한 클럭 스프링(clock spring), 측면 충돌이 발생하였을 때 충격량을 감지하는 사이드 임펙트(side impact)센서, 인터페이스 모듈, 계기판에 설치한 SRS 경고등 및 에어백 배선 등으로 구성되어 있다. SRS 에어백은 제어 모듈에 내장된 전자제어 가속센서에 의하여 충격 신호를 받았을 때 작동한다.

 

1.1. 에어백 배선

에어백 배선은 황색 튜브에 싸여 있어 다른 장치의 배선과 구분된다. 또한 운전석, 조수석, 측면 에어백 및 안전띠 프리 텐셔너의 커넥터 내부에는 단락 바가 들어있어 커넥터가 분리되었을 때 점화회로를 단락시켜 에어백 모듈을 정비할 때 우발적인 작동(폭발)을 방지할 수 있다.

 

1.2. SRSCM(SRS제어 유닛) 경고등

SRSCM이 작동하지 않아 경고등의 작동을 제어할 수 없는 불량한 조건이 있다. 이 경우에 경고등은 아래와 같이 SRSCM과 독립적으로 작동하는 회로에 의해 작동된다.

① SRSCM 시동 전압부족 : 지속적으로 경고등 점등

② SRSCM 작동 전압부족 : 지속적으로 경고등 점등

③ SRSCM 작동 불량 : 지속적으로 경고등 점등

④ SRSCM 연결 상태 불량 : 경고등이 배선 하니스 커넥터의 단락 바를 통하여 작동되었을 때. 그리고 경고등 작동 조건 및 작동 상태는 다음과 같다.

 

 

작동조건

경고등 작동

운전 중

일시적 고장으로부터정상으로 복귀

ON → OFF

현재 고장

연속적으로 점등

시동할 때

정상

7회 점멸

현재고장

7회 점멸 후연속적으로 점등

< 경고등 작동조건 및 작동상태>

 

2. SRSCM(보조 안전장치 제어모듈)

SRSCM은 내부에 설치된 센서에 의해 검출되는 정면 충격 또는 사이드 임팩트 센서에서의 측면 충격을 검출한 후 에어백 완전 열림 요청 신호를 탐지하여 에어백 모듈을 팽창시킬 것인지를 결정한다.

 

2.1. DC/DC 컨버터

전원 공급 치의 DC/DC 컨버터는 승압 및 감압 컨버터로 이루어져 있으며, 2개의 정면 에어백 점화회로용의 점화전압과 내부 작동 전압을 공급한다. 내부 동 전압이 설정된 한계 값 이하이면 재설정이 수행된다.

 

2.2. 안전 센서

에어백 점화회로에 설치된 안전 센서는 모든 팽창 조건에서 에어백 회로를 작동시키고 일반 운전조건에서는 에어백회로를 안전하게 해제시키는 기능을 지니고 있다. 안전센서는 일정 한계 값 이상의 감속도를 검출하면 닫히는 2중 접점의 전기-기계방식 스위치이다.

 

(1) 충돌감지 센서

충돌감지센서는 차량의 충돌상태 즉 가감속값(G값)을 산출하는 센서로써 평상주행 시와 급가속 시에 급감속 시를 명확하게 구별하여 에어백 ACU로 출력하게끔 되어 있다. 쉽게 말해서 충돌사고인지 아닌지 그리고 충돌 순간의 작용된 힘이 얼마만큼 인지를 전기적인 값으로 출력하여 에어백 컨트롤유닛으로 보내주는 센서이다. 신호를 입력받은 컴퓨터는 이 데이터를 가지고 에어백을 점화시키는 최적의 시간을 결정하여 운전자의 안전을 확보한다. 또한 전자식 센서이므로 전자파에 의한 오판을 막기 위해서 기계식으로 작동하는 안전센서를 두어 에어백 점화를 최종적으로 결정하게끔 되어 있다.

 

(2) 안전센서

충돌감지센서의 오류신호가 입력되더라도 안전센서를 두어 오작동을 방지한다. 안전센서는 충돌 시 기계적으로 작동한다. 센서 한쪽은 전원과 연결되어 있고 다른 한쪽은 에어백 모듈과 연결되어 있어 주행 중 충돌 발생 시 센서 내부에 장착된 자석이 관성에 의하여 스프링의 힘을 이기고 차량 진행방향으로 움직여 리드 스위치를 ON시키면 에어백 전개에 필요한 전원이 안전센서를 통과하여 에어백 모듈로 전달된다. 충돌 시 안전센서가 ON되지 않았다면 실제 충돌은 그리 크지 않았다고 볼 수 있다. 접촉사고 시 충돌감지센서의 오판으로 에어백 점화신호를 주었다고 하더라도 안전센서가 차단한다.

 

2.3. 백업(back up)전원

SRSCM은 별도의 에너지 전원을 사용하여 전원 전압이 낮거나 정면충돌로 전원이 상실된 경우 잠시 동안 팽창에 필요한 에너지를 공급한다.

 

2.4. 자기진단

SRSCM은 자동차의 전원이 ON되어 있는 동안 연속적으로 현재의 SRC작동 상태를 모니터하고 장치의 기능장애를 검출한다. 기능장애는 자기진단 시험기를 이용하여 진단 코드의 형태를 점검할 수 있다.

 

2.5. 에어백 경고등

에어백 계통에서 오류가 검출되면 SRSCM은 계기판에 있는 경고등에 신호를 보내어 운전자에게 경고한다. 점화스위치를 ON으로 하면 경고등이 7회 점멸하여 SRSCM의 작동을 확인한다.

 

2.6. 고장기록 코드

에어백 장치에 오류가 발생하면 SRSCM은 DCT의 형태로 오류를 기억시키며, DCT는 자기진단 시험기로만 삭제시킬 수 있다.

 

2.7. 자기진단 커넥터

SRSCM 기억장치에 기억된 데이터는 운전석 크래시 패드 밑 커넥터를 통하여 자기진단 시험기와 같은 외부 출력장치로 연결된다.

 

2.8. 에어백 모듈

에어백은 일단 전개되면 SRSCM은 다시 사용 할 수 없다.

 

2.9. 안전띠

승객의 안전띠 착용 유무를 안전띠 버클에 내장된 스위치의 신호를 통하여 판단하여 각각의 충돌 속도에서 앞좌석 에어백을 전개한다.

 

1) 안전띠를 착용하였을 경우

정면충돌하였을 때 안전띠 착용만으로 상해가 방지되는 저속 충돌(25~30km/h)구간에서는 안전띠 프리 텐셔너만 작동시키고, 에어백은 전개하지 않으며 일정의 주행속도 이상(30km/h)에서만 에어백을 작동한다.

 

2) 안전띠를 착용하지 않았을 경우

정면충돌을 하였을 때 상해 발생이 우려되는 일정 속도(25km/h 이상)에서 에어백을 전개한다.

 

3) 그레이 존(gray zone)

16~25km/h 구간에서는 상황에 따라 에어백이 전개 또는 비 전개된다.

 

2.10. 사이드 에어백

사이드 에어백은 안전띠 착용 여부와 관계없이 측면 충돌이 발생하였을 때 사이드 임팩트(세터라이터) 센서의 충격 감지에 의해 SRSCM에서 전개 여부를 판단한다.

 

 

<에어백 구성부품의 연결도>

 

3. 에어백 모듈

DAB(운전석 에어백), PAB(조수석 에어백), SAB(사이드 에어백) 모듈은 점화 기구인 인플레이터(inflater)와 쿠션(cushion)으로 구성되어 있다. 자동차가 SRSCM 센서를 작동시킬 수 있는 강도의 정면 또는 측면 충돌을 하는 경우 전류는 점화회로를 따라서 발생한다. 인플레이터를 통과하는 전류는 인플레이터 내부의 점화 물질을 점화시켜 에어백을 팽창시킨다.

 

 

<에어백 모듈의 설치위치>

 

① 에어백을 떼어 내거나 신품 에어백 모듈을 작업할 때 패드 상부 면이 위를 향하도록 설치하여야 한다. 이때 이중 잠금 방식 커넥터의 잠금 레버는 잠금 상태이어야 하며, 커넥터가 손상되지 않도록 위치시켜야 한다. 또한 조향핸들 패드를 다른 제품의 위에 놓지 않도록 하여야 하며, 패드의 금속 면이 위로 향하도록 보관하면 에어백이 예기치 않게 작동하는 심각한 사고가 발생할 수 있다.

② 에어백 스퀴브(air bag squib)커넥터의 저항을 측정하지 않도록 한다. 에어백이 작동할 수 있기 때문에 매우 위험하다.

③ 에어백 모듈은 주의 온도가 93℃ 이하이고, 습도가 높지 않고 전기적 잡음이 없는 곳에 보관하여야 한다.

④ 전기용접을 할 경우에는 작업 전에 반드시 조향 칼럼 밑에 있는 에어백 커넥터를 분리하여야 한다.

 

1) 인플레이터

인플레이터는 스퀴브, 점화제(엔헨서), 가스발생제(아질산 나트륨), 디퓨저 스크린 등으로 구성되어 알루미늄 용기에 담겨져 에어 백 모듈 하우징 내에 설치되어 있으며, 인플레이터 위에 에어백이 접혀진 상태로 조향 휠 패드의 안쪽에 설치되어 있다. 또한 인플레이터 하단부에는 제어 모듈레이터에서 공급되는 전류가 흐르도록 하는 커넥터가 설치되어 있으며, 제어 모듈레이터에서 전류가 공급되면 스퀴브 내에 설치된 필라멘트가 발열하여 필라멘트 둘레의 화약에 인화되어 점화제를 연소시킨다. 이때 점화제의 연소열에 의해서 가스 발생제가 연소되어 질소 가스가 발생된다. 가스 발생제의 연소에 의해서 급속히 발생된 질소 가스는 디퓨저 스크린을 통하여 에어 백에 공급된다. 디퓨저 스크린은 가스 발생제의 연소에 의해서 발생된 불순물을 여과하는 필터 역할과 질소 가스의 냉각 및 질소 가스 발생시 소음을 감소시키는 역할을 한다. 또한 커넥터 부에는 단락용 핀이 설치되어 있기 때문에 에어 백 모듈을 조향 휠에서 분리할 경우에 정전기에 의해서 스퀴부 내에 설치된 필라멘트로 전류가 공급되지 않도록 단자를 단락시킨다.

 

<인플레이터>

 

2) 에어백

에어백은 자동차가 충돌할 때 제어 모듈의 신호에 의해서 인플레이터로부터 생성된 질소가스가 공급되면서 팽창하여 운전자 또는 승객을 보호하는 역할을 한다. 에어백은 안쪽에 고무로 코팅된 나일론 섬유제의 주머니로서 접혀진 상태로 인프레이터 위에 설치되어 충돌시 인플레이터에서 생성된 질소 가스가 공급되면 팽창하여 운전자 또는 승객이 조향 휠이나 앞 유리에 충돌되는 것을 방지한다. 또한 에어백이 충돌에 의해서 팽창되어 운전자 또는 승객의 하중으로 에어백을 누르면 질소 가스는 뒤쪽에 설치된 2개의 배기 포트를 통하여 배출되어 충격이 감소되도록 하며, 에어백의 용량은 약 60ℓ 정도이다.

 

3) 패드 커버

패드 커버는 우레탄으로 제작되어 있으며, 에어백이 작동될 때 에어백에 의해서 그리스 부분이 힌지를 피벗으로 양쪽으로 분리되므로 에어백이 밖으로 유출되어 팽창한다. 또한 패드 커버는 그리스 부분을 제외한 모든 부분이 그물망으로 되어 있기 때문에 에어백이 팽창할 때 발생되는 파편이 분산되는 것을 방지한다.

 

4. 클럭 스프링(clock spring)

클럭 스프링(코일 스프링)은 2개의 전류 전달 코일로 구성되어 있으며, 다기능 스위치 위쪽에 설치되어 있다. 클럭 스프링이 조향핸들이 회전할 때 SRSCM과 에어백 모듈 및 경음기 스위치와 보디 와이어 하니스 접점을 연속적으로 유지시킨다. 조향핸들은 클럭 스프링이 중립 위치에 있도록 조향 칼럼에 올바르게 설치되어야 한다. 그렇지 않으면 배선이 분리되거나 문제가 발생할 수 있다.

 

<클럭 스프링의 구조>

 

 

4.1. 중립위치 표시

이 장치는 위 케이스에 부착된 링 기어(이수 30개), 로터에 나사로 설치된 투명 커버, 링 기어와 결합되어 커버의 볼록한 부위에 의해 구동되는 기어(이수 80개)로 구성되어 있다. 위 케이스는 조향 칼럼에 부착되어 항상 위치가 고정되어 있으므로 로터는 조향 축과 연결되어 있어 항상 조향핸들과 함께 회전한다. 기어는 커버의 볼록한 부위에 의하여 링 기어와 항상 맞물려 있어 로터가 회전하면 커버의 볼록한 부위도 함께 회전한다.

이에 따라 기어는 링 기어와 10개의 이수 차이에 의해 로터가 회전하는 반대방향으로 회전한다. 기어 위에 10개 이수마다 R2, R1, 중립(neutral), L1, L2 마크가 새겨져 있고, 일치 마크는 위 케이스에도 있다. 클럭 스프링은 조향 핸들을 직진 위치로 하면 기어의 중립마크와 일치 마크가 일치되어야 한다.

기어에 표시된 R은 로터가 시계방향으로 회전함을, L은 반 시계방향으로 회전함을 나타낸다. 중심 위치를 다시 조정하려고 할 때에는 조향 핸들을 시계방향으로 멈출 때까지 돌린 후 다시 반 시계방향으로 약 3회전시켜 ▷◁ 마크에 일치시켜야 한다.

 

<중립위치 표시>

 

 

5. 조수석 승객감지 센서(PPD ; passenger presence detect)

조수석 승객감지 센서는 1차 적으로 사고가 발생하였을 때 에어백이 불필요하게 점화되어 교환하는 것을 방지하기 위해 설치한다.

 

<조수석 승객 감지센서 기본구성>

 

5.1. 승객감지 조건

① 승객 있음 : 15kgf 이상의 무게를 감지한 때

② 승객 없음 : 0.6kgf 이하의 무게를 감지한 때

③ 0.6~15kgf 이하의 무게를 감지한 때(gray zone)

④ PPD 인터페이스 유닛은 PPD의 저항 변화를 가지고 승객의 탑승 여부를 감지한다.

⑤ 승객 있음에서 승객 없음으로 변환될 때 오판을 방지하기 위해 9.6초 후 승객 없음으로 인정한다.

 

<조수석 승객감지 센서 측면과 정면의 구조>

 

 

5.2. 조수석 승객감지 인터페이스 유닛

이 유닛은 SRSCM 옆쪽에 부착되어 있으며 조수석 승객감지 센서(PPD)로부터 저항 값을 감지하여 SRSCM으로 승객감지 유무를 전달한다.

 

6. 사이드 에어백(SAB : side air bag)

6.1. 사이드 에어백의 설치 위치와 형상

 

<사이드 에어 백 설치위치>

 

6.2. 임팩트 센서(impact sensor)

(1) 임팩트 센서의 개요

사이드 에어백장치는 자동차의 중앙에 설치된 SRSCM과 2개의 임팩트 센서(좌우 각 1개)로 구성되어 있다. 자동차의 에어백 또는 안전띠 프리 텐셔너 장치는 SRSCM과 임팩트 센서 사이의 통신 중 사이드 에어백작동 결정은 SRSCM이 담당한다. 사이드 에어백의 기능은 2개의 임팩트 센서에 의해 지원되며, 이것은 지능형 가속 센서의 기능을 수행함과 동시에 SRSCM에 전송한다. 이것은 연속적으로 가속 센서를 모니터 하여 시험 결과를 주기적인 상태 신호에 의해 SRSCM으로 전송한다.

 

(2) 임팩트센서의 설치 위치

B-필러 아래쪽 안전띠 프리 텐셔너 상단과 B-필러(운전석 및 조수석 쪽)에 각각 1개씩 설치되어 있다.

 

 

<임팩트 센서의 설치 위치>

 

 

7. 안전띠 프리 텐셔너(belt pre tensioner)

자동차가 충돌할 때 SRSCM으로부터 신호를 받아 프리 텐셔너 시트 벨트에 들어있는 점화장치가 폭발하면서 스핀들을 역회전시켜 벨트의 웨빙을 감아주어 승객이 앞쪽으로 이동하여 부상을 입는 것을 방지하기 위한 장치이다.

 

7.1. 벨트 충격 감소장치(load limiter)

자동차가 충돌할 때 앞쪽으로 이동하는 승객이 안전띠에 의해 구속되면서 승객의 가슴 부분이 벨트에 의해 부상당하는 것을 방지하기 위해 가슴과 좌석벨트 사이의 압력이 500kgf/cm2 이상이 될 때 벨트 내부에 설치된 토션 바(torsion bar)가 변형되면서 벨트를 풀어주고 가슴이 받는 충격을 완화시켜 주는 장치이다.