KR102624536B1 - Defect diagnosis device and wheel bearing for vehicle provided therewith - Google Patents

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠베어링에 장착되어 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는 고장 진단 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치는 휠베어링의 작동 상태를 검출하는 검출부와, 검출부에서 검출된 신호 정보를 이용해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는 진단부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출부는 휠베어링의 가속도 정보를 수집하는 가속도 센서를 포함하고, 진단부는 가속도 센서로부터 수집된 가속도 신호 정보를 주파수 분석해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 가속도 센서로부터 수집된 가속도 신호 정보를 분석해 이벤트 발생 정보를 수집하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a failure diagnosis device is provided that is mounted on a wheel bearing and diagnoses whether the wheel bearing is malfunctioning or malfunctioning. The failure diagnosis device according to an embodiment of the present invention may include a detection unit that detects the operating state of the wheel bearing, and a diagnosis unit that diagnoses whether the wheel bearing is malfunctioning or abnormally operated using signal information detected by the detection unit. According to one embodiment of the present invention, the detection unit includes an acceleration sensor that collects acceleration information of the wheel bearing, and the diagnostic unit is configured to diagnose whether the wheel bearing is broken or abnormally operated by frequency analyzing the acceleration signal information collected from the acceleration sensor. It can be. According to one embodiment of the present invention, the diagnostic unit may be configured to collect event occurrence information by analyzing acceleration signal information collected from an acceleration sensor.

Description

고장 진단 장치 및 이러한 고장 진단 장치를 구비하는 차량용 휠베어링 {Defect diagnosis device and wheel bearing for vehicle provided therewith}Defect diagnosis device and wheel bearing for vehicle provided therewith}

본 발명은 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는 고장 진단 장치 및 이러한 고장 진단 장치를 구비하는 차량용 휠베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 가속도 센서를 이용해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 신뢰성 있게 진단할 수 있도록 구성된 고장 진단 장치와 이를 구비하는 차량용 휠베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a fault diagnosis device for diagnosing a failure or abnormal operation of a wheel bearing and a wheel bearing for a vehicle equipped with such a fault diagnosis device. More specifically, the present invention relates to a reliable device for detecting a failure or abnormal operation of a wheel bearing using an acceleration sensor. This relates to a fault diagnosis device configured to enable diagnostics and a vehicle wheel bearing equipped with the same.

[본 발명은 중소벤처기업부와 한국산업기술진흥원의 지역특화산업육성사업(R&D, P0000519)으로 수행된 연구 결과입니다][This invention is the result of research conducted under the Regional Specialized Industry Promotion Project (R&D, P0000519) of the Ministry of SMEs and Startups and the Korea Institute for Advancement of Technology.]

휠베어링은 차량의 차륜을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 장치로, 차륜(wheel)이 장착되는 회전요소(휠허브)가 차체에 고정되는 비회전요소(외륜)에 전동체를 통해 연결되어 회전요소(휠허브)에 장착된 차륜을 차체에 회전 가능한 상태로 장착하여 지지하도록 구성된다.A wheel bearing is a device that supports a vehicle's wheels by rotatably mounting them on the vehicle body. The rotating element (wheel hub) on which the wheel is mounted is connected to the non-rotating element (outer wheel) fixed to the vehicle body through a rolling element. It is configured to support the wheel mounted on the rotating element (wheel hub) by mounting it on the vehicle body in a rotatable state.

그런데, 이러한 휠베어링은 차량의 주행 중에 반경방향 및 축방향으로 큰 하중과 모멘트가 인가되기 때문에 전동체를 지지하는 외륜이나 내륜에 박리(flaking) 등의 손상이 발생해 파손되는 일이 발생할 수 있고, 이러한 파손은 소음, 진동, 발열 등의 원인이 되거나 심할 경우에는 휠베어링이 소착되거나 구동축에서 분리되어 대형 사고로 이어질 위험이 있다.However, because these wheel bearings are subject to large loads and moments in the radial and axial directions while the vehicle is running, damage such as flaking may occur on the outer or inner rings that support the rolling elements. , such damage may cause noise, vibration, heat generation, etc., or in severe cases, there is a risk that the wheel bearing may be seized or separated from the drive shaft, leading to a major accident.

과거에는 휠베어링 등의 샤시부품에 부품의 작동 상태를 모니터링하는 진단기능이 구비되어 있지 않았기 때문에 운전자는 스스로 소음이나 진동을 감지해 휠베어링 등의 샤시 부품의 이상을 직감적으로 판단해야 하였다.In the past, because chassis components such as wheel bearings were not equipped with a diagnostic function to monitor the operating status of the components, drivers had to intuitively determine abnormalities in chassis components such as wheel bearings by detecting noise or vibration on their own.

그러나, 이러한 직감적인 판단은 운전자의 숙련도에 따라 판단 결과에 차이가 크고 판단 결과에 대한 신뢰성을 보장할 수 없어 정확한 이상 작동 여부의 진단을 수행하기 어려운 문제가 있다.However, this intuitive judgment has a problem in that it is difficult to accurately diagnose abnormal operation because the judgment result varies greatly depending on the driver's skill level and the reliability of the judgment result cannot be guaranteed.

이러한 문제를 해소하기 위해, 최근에는 휠베어링 등에 센서를 부착해 휠베어링을 포함하는 샤시부품의 작동 상태를 모니터링하는 기술이 제시되고 있다. 예컨대, 특허문헌 1을 참조하면 휠베어링이나 차체에 회전속도 센서 및 가속도 센서를 장착해 휠베어링 등의 고장을 진단하는 기술이 개시되어 있다.To solve this problem, a technology has recently been proposed to monitor the operating status of chassis parts including wheel bearings by attaching sensors to wheel bearings. For example, referring to Patent Document 1, a technology for diagnosing a failure of a wheel bearing or the like by mounting a rotational speed sensor and an acceleration sensor on the wheel bearing or vehicle body is disclosed.

구체적으로, 특허문헌 1에는 차량의 너클 등에 부착된 가속도 센서와 휠베어링에 부착된 회전속도 센서를 이용해 주행 중인 차량의 가속도 신호(진동 신호)와 속도 신호를 수집하고, 이를 기초로 휠베어링의 고장을 진단하는 기술이 개시되어 있다.Specifically, in Patent Document 1, acceleration signals (vibration signals) and speed signals of a running vehicle are collected using an acceleration sensor attached to the vehicle's knuckle, etc. and a rotational speed sensor attached to a wheel bearing, and based on this, a failure of the wheel bearing is detected. A technology for diagnosing is disclosed.

그러나, 이러한 종래의 고장 진단 기술은 고장 진단을 위해 가속도 센서로부터의 가속도 정보(진동 정보)와 회전속도 센서로부터의 속도 정보를 함께 요구하기 때문에 고장 진단을 위해서는 휠베어링이나 주변 부품에 회전속도 센서와 가속도 센서를 모두 장착해야 하고, 이들 센서로부터의 신호를 연동하기 위해 차량 내부에 복잡한 배선 작업(wiring)이 요구되어, 차체 내부의 하드웨어 및 소프트웨어 구조가 복잡해지고 제조 비용이 상승되는 문제가 있다.However, since this conventional fault diagnosis technology requires both acceleration information (vibration information) from the acceleration sensor and speed information from the rotation speed sensor for fault diagnosis, a rotation speed sensor and a rotation speed sensor on the wheel bearing or surrounding components are required for fault diagnosis. All acceleration sensors must be installed, and complex wiring is required inside the vehicle to link signals from these sensors, which increases the complexity of hardware and software structures inside the vehicle body and increases manufacturing costs.

또한, 종래의 고장 진단 기술은 휠베어링에 고장 또는 이상 작동이 발생했는지 여부만 진단할 수 있을 뿐 고장 원인을 분석할 수 있는 기능이 구비되어 있지 않아 휠베어링의 고장 또는 이상 작동이 어떤 원인에 의해 발생된 것인지 전혀 파악할 수 없는 문제가 있다.In addition, conventional failure diagnosis technology can only diagnose whether a failure or abnormal operation has occurred in a wheel bearing and does not have the function to analyze the cause of the failure, so it is difficult to determine what cause the failure or abnormal operation of the wheel bearing is. There is a problem that cannot be determined at all as to what has occurred.

한국공개특허공보 제10-2011-0131411호(공개일: 2011.12.7.)Korean Patent Publication No. 10-2011-0131411 (Publication Date: 2011.12.7.)

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 보다 단순한 구조를 가지면서도 신뢰성 있는 고장 진단이 가능하며 고장 원인 분석이 가능한 고장 진단 장치와 이를 구비하는 차량용 휠베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is intended to solve the above-described conventional problems, and its purpose is to provide a fault diagnosis device that has a simpler structure and is capable of reliable fault diagnosis and fault cause analysis, as well as a vehicle wheel bearing equipped with the same.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.A representative configuration of the present invention to achieve the above-described object is as follows.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠베어링에 장착되어 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는 고장 진단 장치가 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치는 휠베어링의 작동 상태를 검출하는 검출부와, 검출부에서 검출된 신호 정보를 이용해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는 진단부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출부는 휠베어링의 가속도 정보를 수집하는 가속도 센서를 포함하고, 진단부는 가속도 센서로부터 수집된 가속도 신호 정보를 주파수 분석해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하도록 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 가속도 센서로부터 수집된 가속도 신호 정보를 분석해 이벤트 발생 정보를 수집하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a failure diagnosis device is provided that is mounted on a wheel bearing and diagnoses whether the wheel bearing is malfunctioning or malfunctioning. The failure diagnosis device according to an embodiment of the present invention may include a detection unit that detects the operating state of the wheel bearing, and a diagnosis unit that diagnoses whether the wheel bearing is malfunctioning or abnormally operated using signal information detected by the detection unit. According to one embodiment of the present invention, the detection unit includes an acceleration sensor that collects acceleration information of the wheel bearing, and the diagnostic unit is configured to diagnose whether the wheel bearing is broken or abnormally operated by frequency analyzing the acceleration signal information collected from the acceleration sensor. It can be. According to one embodiment of the present invention, the diagnostic unit may be configured to collect event occurrence information by analyzing acceleration signal information collected from an acceleration sensor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 가속도 센서로부터 수집된 신호의 주파수 스펙트럼에서 상하방향 가속도의 진폭 피크값이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 이벤트가 발생한 것으로 인지해 이벤트 정보를 수집하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the diagnostic unit may be configured to recognize that an event has occurred and collect event information when the amplitude peak value of the vertical acceleration in the frequency spectrum of the signal collected from the acceleration sensor is outside a preset range. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 가속도 센서로부터 수집된 신호의 주파수 스펙트럼에서 상하방향 가속도의 진폭 피크값이 0.5G 이상인 경우 이벤트가 발생한 것으로 인지해 이벤트 정보를 수집하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the diagnostic unit may be configured to recognize that an event has occurred and collect event information when the amplitude peak value of the vertical acceleration in the frequency spectrum of the signal collected from the acceleration sensor is 0.5G or more.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이벤트 발생이 인지된 경우 이벤트 정보가 후행 차량에 전달되어 노면의 이상 정보를 후행 차량에 제공하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the occurrence of an event is recognized, the event information may be transmitted to the following vehicle and information on abnormalities in the road surface may be provided to the following vehicle.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이벤트 발생이 인지된 경우 이벤트 정보와 함께 이벤트 발생 시점 전후의 주파수 정보도 함께 수집되도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, when the occurrence of an event is recognized, frequency information before and after the event occurrence may be collected along with the event information.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠베어링에 고장 또는 이상 작동이 발생한 것으로 판단된 경우, 이벤트 발생 시점 전후의 진폭의 RMS(Root Mean Square) 신호 차이가 미리 설정된 기준치를 초과하면 휠베어링의 이상이 이벤트 발생에 의한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, when it is determined that a failure or abnormal operation has occurred in a wheel bearing, if the difference in the RMS (Root Mean Square) signal in amplitude before and after the event occurs exceeds a preset standard value, the abnormality in the wheel bearing is determined. It may be configured to determine that it is due to the occurrence of an event.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 이벤트 발생 시점 전후의 진폭의 RMS(Root Mean Square) 신호 차이가 2배를 초과하는 경우 휠베어링의 고장 또는 이상 작동이 이벤트 발생에 의한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, if the difference in the RMS (Root Mean Square) signal in amplitude before and after the event occurs exceeds 2 times, it may be configured to determine that the failure or abnormal operation of the wheel bearing is caused by the occurrence of the event. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부의 진단은 가속도 센서로부터 수집된 가속도 신호 정보와 이러한 가속도 신호 정보로부터 산출된 속도 정보에 기초해 수행되도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, diagnosis of whether a wheel bearing is malfunctioning or malfunctioning may be configured to be performed based on acceleration signal information collected from an acceleration sensor and speed information calculated from the acceleration signal information.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는데 이용되는 속도 정보는 가속도 센서에서 수집된 가속도 신호 정보를 제곱 평균 제곱근(RMS; root mean square) 처리한 다음, RMS 피크값을 갖는 주파수를 휠베어링의 회전 주파수로 간주해 산출될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the speed information used to diagnose whether a wheel bearing is broken or abnormally operated is obtained by root mean square (RMS) processing the acceleration signal information collected from the acceleration sensor, and then converting the RMS peak. It can be calculated by considering the frequency with the value as the rotation frequency of the wheel bearing.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가속도 센서는 휠베어링의 외륜에 장착되어 이용되도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the acceleration sensor may be configured to be used by being mounted on the outer ring of a wheel bearing.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출부에는 휠베어링 내부의 온도를 측정하는 온도 센서가 더 구비될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the detection unit may be further equipped with a temperature sensor that measures the temperature inside the wheel bearing.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 가속도 센서로부터 수집된 가속도 신호 정보와 온도 센서로부터 수집된 온도 정보를 함께 이용해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the diagnostic unit may be configured to diagnose whether a wheel bearing is broken or abnormally operated by using acceleration signal information collected from an acceleration sensor and temperature information collected from a temperature sensor.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 차륜을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 차량용 휠베어링이 제공될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링은 전술한 고장 진단 장치를 구비하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, a wheel bearing for a vehicle can be provided that supports a wheel of a vehicle by rotatably mounting it on a vehicle body. According to an embodiment of the present invention, a wheel bearing for a vehicle according to an embodiment of the present invention may be configured to be equipped with the above-described failure diagnosis device.

이 외에도, 본 발명에 따른 고장 진단 장치 및 이를 구비하는 차량용 휠베어링에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.In addition to this, the fault diagnosis device according to the present invention and the wheel bearing for a vehicle equipped with the same may further include other additional components without impairing the technical spirit of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치 및 이를 구비하는 차량용 휠베어링은 휠베어링의 외륜 등에 장착된 가속도 센서로부터의 가속도 신호 정보(진동 신호 정보)만을 이용해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동을 진단할 수 있도록 구성되어 있기 때문에, 휠베어링 및 차량 내부에 회전속도 센서와 가속도 센서를 연동시키기 위한 복잡한 배선 작업 등이 요구되지 않아 휠베어링 및 차량의 구조가 보다 단순해질 수 있고 제조 비용이 감소될 수 있게 된다.A fault diagnosis device according to an embodiment of the present invention and a vehicle wheel bearing equipped with the same can diagnose a failure or abnormal operation of a wheel bearing using only acceleration signal information (vibration signal information) from an acceleration sensor mounted on the outer ring of the wheel bearing, etc. Because it is structured so that complex wiring work to link the rotational speed sensor and acceleration sensor inside the wheel bearing and vehicle is not required, the structure of the wheel bearing and vehicle can be simpler and manufacturing costs can be reduced. do.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링은 고장 진단을 위해 회전속도 센서와 가속도 센서를 서로 연동시킬 필요가 없기 때문에 가속도 센서를 회전속도 센서의 위치에 무관하게 임의의 위치에 형성할 수 있고, 이로 인해 휠베어링의 설계 자유도가 크게 증가될 수 있게 된다.In addition, since the wheel bearing for a vehicle according to an embodiment of the present invention does not require the rotational speed sensor and the acceleration sensor to be linked to each other for fault diagnosis, the acceleration sensor can be formed at any position regardless of the position of the rotational speed sensor. This allows the design freedom of wheel bearings to be greatly increased.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치 및 이를 구비하는 휠베어링은 차량 주행시 발생하는 이벤트 정보를 수집해 수집된 이벤트 정보를 기초로 휠베어링의 고장 또는 이상 작동이 제품 자체에 의한 것인지 주행 여건(노면 상태 등)에 의한 것인지 등을 파악할 수 있어 보다 정확하고 실효적인 고장 진단이 가능해질 수 있게 된다.In addition, the failure diagnosis device and the wheel bearing equipped with the same according to an embodiment of the present invention collect event information that occurs while the vehicle is driving and determine whether the failure or abnormal operation of the wheel bearing is caused by the product itself based on the collected event information. By being able to determine whether the fault is caused by conditions (road surface conditions, etc.), more accurate and effective fault diagnosis becomes possible.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링의 단면구조를 예시적으로 도시한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링에 적용될 수 있는 고장 진단 장치의 검출부 구조를 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링에 적용될 수 있는 고장 진단 장치의 구성을 개념적으로 나타내는 블록도를 예시적으로 도시한다.
도 5는 회전 주파수 대역에서 정상 주파수와 결함 주파수의 주파수 스펙트럼을 예시적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링에서 이벤트 발생시점과 이의 전후 시점을 포함하는 주파수 스펙트럼을 예시적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치에서 이벤트 발생 정보를 수집 및 저장하는 방식을 예시적으로 도시한다.Figure 1 exemplarily shows the structure of a wheel bearing for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 exemplarily shows the cross-sectional structure of a wheel bearing for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 3 exemplarily shows the structure of a detection unit of a fault diagnosis device that can be applied to a wheel bearing for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
FIG. 4 exemplarily shows a block diagram conceptually illustrating the configuration of a fault diagnosis device that can be applied to a vehicle wheel bearing according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 exemplarily shows frequency spectra of normal frequencies and defective frequencies in the rotation frequency band.
FIG. 6 exemplarily illustrates a frequency spectrum including the time when an event occurs and the time points before and after the event in a wheel bearing for a vehicle according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 exemplarily shows a method of collecting and storing event occurrence information in a fault diagnosis device according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, preferred embodiments of the present invention will be described in detail so that a person skilled in the art can easily implement the present invention.

본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 본 발명과 관계없는 부분에 대한 구체적인 설명은 생략하고, 명세서 전체를 통하여 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙여 설명하도록 한다. 또한, 도면에 도시된 각 구성요소들의 형상 및 크기는 설명의 편의를 위해 임의로 도시된 것이므로, 본 발명이 반드시 도시된 형상 및 크기로 한정되는 것은 아니다. 즉, 명세서에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 일 실시예로부터 다른 실시예로 변형되어 구현될 수 있으며, 개별 구성요소의 위치 또는 배치도 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로 행하여지는 것이 아니며, 본 발명의 범위는 특허청구범위의 청구항들이 청구하는 범위 및 그와 균등한 모든 범위를 포괄하는 것으로 받아들여져야 한다.In order to clearly explain the present invention, detailed descriptions of parts unrelated to the present invention will be omitted, and like elements will be described with the same reference numerals throughout the specification. In addition, the shape and size of each component shown in the drawings are arbitrarily drawn for convenience of explanation, and the present invention is not necessarily limited to the shape and size shown. That is, the specific shape, structure, and characteristics described in the specification may be modified and implemented from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the present invention, and the location or arrangement of individual components may also be implemented within the spirit and scope of the present invention. It should be understood that changes can be made without departing from the scope. Accordingly, the detailed description described below is not intended to be limited, and the scope of the present invention should be taken to encompass the scope claimed by the claims and all equivalents thereof.

본 발명의 바림직한 실시예Preferred Embodiments of the Invention

도 1 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)이 예시적으로 도시되어 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)은 통상의 휠베어링 장치와 유사하게 형성될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)은 휠허브(20; 회전요소), 내륜(30), 외륜(40; 비회전요소), 전동체(50) 등을 포함하여 구성될 수 있다.1 to 7, a wheel bearing 10 for a vehicle according to an embodiment of the present invention is shown as an example. As shown in FIGS. 1 and 2, the wheel bearing 10 for a vehicle according to an embodiment of the present invention may be formed similarly to a typical wheel bearing device. For example, the wheel bearing 10 for a vehicle according to an embodiment of the present invention includes a wheel hub 20 (rotating element), an inner ring 30, an outer ring 40 (non-rotating element), and a rolling element 50. It can be.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 휠허브(20)는 축방향을 따라 연장하는 대략 원통형 형상의 구조로 형성될 수 있으며, 휠허브(20)의 차륜측 단부 부근에는 허브 플랜지가 구비될 수 있다. 허브 플랜지는 휠허브(20)의 원주방향을 따라 반경방향 외측으로 연장된 형상으로 형성되어, 허브 볼트 등을 이용해 차륜을 휠허브(20)에 장착하는데 이용될 수 있다. 한편, 휠허브(20)의 차체측 단부에는 단차부가 형성되어 내륜(30)을 장착하도록 구성될 수 있으며, 휠허브(20)의 외주면 일부에는 궤도면(내측 궤도면)이 형성되어 전동체(50)를 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다. 다만, 도면에 도시된 실시예의 경우에는 휠허브의 외주면 일부에 전동체를 지지하기 위한 일측 궤도면이 직접 형성되도록 구성되어 있으나, 이와 달리 휠허브에 2개의 내륜을 장착해 2개의 내륜을 통해 전동체의 궤도면(내측 궤도면)이 형성되도록 구성되어도 무방하다.According to one embodiment of the present invention, the wheel hub 20 may be formed into a substantially cylindrical structure extending along the axial direction, and a hub flange may be provided near the wheel side end of the wheel hub 20. . The hub flange is formed in a shape that extends radially outward along the circumferential direction of the wheel hub 20, and can be used to mount the wheel to the wheel hub 20 using hub bolts, etc. Meanwhile, a step portion may be formed at the end of the wheel hub 20 on the vehicle body side to mount the inner ring 30, and a raceway surface (inner raceway surface) may be formed on a portion of the outer circumferential surface of the wheel hub 20, so that the rolling element ( 50) can be configured to support it from the inside. However, in the case of the embodiment shown in the drawing, one raceway surface for supporting the rolling element is formed directly on a portion of the outer peripheral surface of the wheel hub. However, unlike this, two inner rings are mounted on the wheel hub, and the rolling element is formed through the two inner rings. It may be configured to form a track surface (inner track surface) of the fuselage.

내륜(30)은 휠허브(20)의 일측에 압입되어 장착되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 내륜(30)은 휠허브(20)의 차체측 단부에 형성된 단차부에 압입된 상태에서 휠허브(20)의 단부를 도 2에 도시된 바와 같이 소성변형시키거나 휠허브(20)의 차체측 단부에 너트 등을 체결해 휠허브(20)에 안착되어 유지되도록 구성될 수 있다. 또한, 내륜(30)의 외주면에는 전동체(50)가 접촉하는 궤도면(내측 궤도면)이 구비되어 전동체를 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다.The inner ring 30 may be configured to be press-fitted and mounted on one side of the wheel hub 20. For example, the inner ring 30 is press-fitted into a step formed at the vehicle body side end of the wheel hub 20, and the end of the wheel hub 20 is plastically deformed as shown in FIG. It can be configured to be seated and maintained on the wheel hub 20 by fastening a nut, etc. to the end of the vehicle body. In addition, the outer peripheral surface of the inner ring 30 may be provided with a raceway surface (inner raceway surface) that the rolling element 50 contacts, so as to support the rolling element from the inside.

외륜(40)은 외주면에 휠베어링(10)을 차체에 장착하기 위한 장착 플랜지를 구비하고, 내주면에 전동체(50)가 접촉하는 궤도면(외측 궤도면)을 구비하도록 구성될 수 있다. 외륜(40)의 내주면에 형성된 궤도면(외측 궤도면)은 휠허브(20) 및/또는 내륜(30)에 형성된 궤도면(내측 궤도면)과 협력해 궤도면 사이에 구름요소인 전동체(50)를 수용하여 지지하도록 구성될 수 있다.The outer ring 40 may be configured to have a mounting flange on its outer circumferential surface for mounting the wheel bearing 10 to the vehicle body, and a raceway surface (outer raceway surface) with which the rolling element 50 contacts its inner circumferential surface. The raceway (outer raceway) formed on the inner peripheral surface of the outer ring 40 cooperates with the raceway (inner raceway) formed on the wheel hub 20 and/or the inner ring 30, and the rolling element (rolling element) between the raceway surfaces 50) can be configured to accommodate and support.

전동체(50)는 휠허브(20) 및/또는 내륜(30)에 형성된 궤도면(내측 궤도면)과 외륜(40)에 형성된 궤도면(외측 궤도면) 사이에 배치되어, 차륜이 장착되는 휠허브(20)를 차체에 고정되는 외륜(40)에 대해 회전 가능하게 지지하는 기능을 수행할 수 있다.The rolling element 50 is disposed between the raceway surface (inner raceway surface) formed on the wheel hub 20 and/or the inner ring 30 and the raceway surface (outer raceway surface) formed on the outer ring 40, on which the wheel is mounted. It can perform the function of rotatably supporting the wheel hub 20 with respect to the outer ring 40 fixed to the vehicle body.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)은 휠베어링의 고장 또는 이상 작동을 진단할 수 있는 고장 진단 장치(60)가 더 구비될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)의 고장 진단 장치(60)는 도 4에 도시된 바와 같이 휠베어링의 작동 상태를 검출하는 검출부(70)와 검출부에서 검출된 신호 정보를 기초로 휠베어링의 작동 상태를 진단하는 진단부(80)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the vehicle wheel bearing 10 according to an embodiment of the present invention may be further equipped with a failure diagnosis device 60 that can diagnose a failure or abnormal operation of the wheel bearing. As shown in FIG. 4, the failure diagnosis device 60 of the vehicle wheel bearing 10 according to an embodiment of the present invention includes a detection unit 70 that detects the operating state of the wheel bearing and based on signal information detected by the detection unit. It may include a diagnostic unit 80 that diagnoses the operating state of the wheel bearing.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 검출부(70)에는 휠베어링의 진동 상태를 검출하는 가속도 센서(72)가 구비될 수 있다. 예컨대, 가속도 센서(72)는 휠베어링(10)의 외륜(40) 등에 장착되어 휠베어링(10)의 진동 상태를 검출하도록 구성될 수 있다. 이러한 가속도 센서(72)는 서로 수직한 x, y, z축 방향 중 어느 한 방향의 가속도 측정이 가능한 1축 가속도 센서, 두방향의 가속도 측정이 가능한 2축 가속도 센서, 세방향의 가속도 측정이 모두 가능한 3축 가속도 센서 중 어느 하나도 구성될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)에서 고장 진단 장치(60)는 지면에 수직한 방향(예컨대, z 방향)의 진동 정보만 이용해 휠베어링의 고장을 진단할 수 있으나, 2축 또는 3축 가속도 센서를 이용하게 되면 휠베어링의 고장뿐만 아니라 구동축(CVJ) 또는 휠 얼라이먼트의 이상을 진단하거나, 브레이크 져더나 휠 발란스 이상을 진단하는 등의 추가 진단을 수행할 수 있어 보다 유리할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the detection unit 70 may be provided with an acceleration sensor 72 that detects the vibration state of the wheel bearing. For example, the acceleration sensor 72 may be mounted on the outer ring 40 of the wheel bearing 10 and configured to detect the vibration state of the wheel bearing 10. This acceleration sensor 72 is a 1-axis acceleration sensor capable of measuring acceleration in any one of the mutually perpendicular x, y, and z axes, a 2-axis acceleration sensor capable of measuring acceleration in two directions, and a 2-axis acceleration sensor capable of measuring acceleration in all three directions. Any one of the possible three-axis acceleration sensors may be configured. In the vehicle wheel bearing 10 according to an embodiment of the present invention, the failure diagnosis device 60 can diagnose a failure of the wheel bearing using only vibration information in the direction perpendicular to the ground (e.g., z-direction), but the two-axis Alternatively, using a 3-axis acceleration sensor can be more advantageous as it can perform additional diagnosis, such as diagnosing not only wheel bearing failures, but also drive shaft (CVJ) or wheel alignment abnormalities, or diagnosing brake judder or wheel balance abnormalities. .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고장 진단 장치(60)의 검출부(70)에는 온도 센서(74) 등의 검출 장치가 추가로 구비될 수 있다. 온도 센서(74)를 이용하면 휠베어링 내부의 온도 변화를 통해 휠베어링의 고장 또는 이상을 진단할 수 있기 때문에, 가속도 센서로부터의 검출 정보를 통해서는 파악이 어려운 이물질 유입이나 윤활유(그리스)의 누출 등에 의한 휠베어링의 고장 진단을 수행할 수 있어 고장 진단 장치의 진단 기능을 보다 향상시킬 수 있게 된다. According to one embodiment of the present invention, the detection unit 70 of the failure diagnosis device 60 may be additionally equipped with a detection device such as a temperature sensor 74. Since the temperature sensor 74 can be used to diagnose wheel bearing failure or abnormality through temperature changes inside the wheel bearing, foreign matter inflow or lubricant (grease) leakage, which is difficult to detect through detection information from the acceleration sensor, It is possible to perform failure diagnosis of wheel bearings, etc., thereby further improving the diagnosis function of the failure diagnosis device.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고장 진단 장치(60)의 진단부(80)는 검출부(70)를 통해 획득된 신호 정보를 전달받아 휠베어링 등의 작동 상태를 진단하는 기능을 수행할 수 있다. 예컨대, 진단부(80)는 검출부(70)로부터의 검출 신호를 전달받는 제1 입출력부(82), 제1 입출력부(82)로부터 전달된 신호 정보(예컨대, 가속도 신호 정보)를 이용해 휠베어링 등의 작동 상태를 진단하는 제어부(84), 기준 데이터를 저장하고 있거나 진단/분석 결과 등을 저장할 수 있는 메모리부(86), 제어부(84)로부터의 진단 결과를 출력하는 제2 입출력부(88) 등을 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the diagnosis unit 80 of the fault diagnosis device 60 receives signal information obtained through the detection unit 70 and performs a function of diagnosing the operating state of a wheel bearing, etc. . For example, the diagnosis unit 80 uses a first input/output unit 82 that receives the detection signal from the detection unit 70 and signal information (e.g., acceleration signal information) transmitted from the first input/output unit 82 to determine wheel bearing. A control unit 84 that diagnoses the operating state of the device, a memory unit 86 that stores reference data or can store diagnosis/analysis results, etc., and a second input/output unit 88 that outputs the diagnosis result from the control unit 84. ), etc. may be included.

한편, 진단부(80)에 구비되는 제어부(84)는 입력된 신호를 필터링하는 필터링부, 필터링부에서 필터링된 신호를 전달받아 분석을 수행하는 신호분석부, 신호분석부의 분석 결과를 기초로 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는 고장진단부 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, the control unit 84 provided in the diagnostic unit 80 includes a filtering unit that filters the input signal, a signal analysis unit that receives the filtered signal from the filtering unit and performs analysis, and a wheel wheel based on the analysis results of the signal analysis unit. It may include a fault diagnosis unit that diagnoses whether the bearing is malfunctioning or abnormally operating.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 필터링부는 검출부(70)에서 검출된 신호(예컨대, 가속도 신호)를 필터링하여 노이즈를 제거하는 기능을 수행하며, 특정 주파수의 신호만 통과시키는 대역 통과 필터 등으로 구현될 수 있다. 다음으로, 신호분석부는 필터링부를 통과한 신호를 분석하는 기능을 수행하며, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)에서는 가속도 센서(72)로부터의 가속도 신호를 주파수 분석(FFT 분석)해 신호분석을 수행하도록 구성될 수 있다. 한편, 고장진단부는 신호분석부에서 처리된 분석 결과를 이용해 휠베어링의 이상 작동 여부를 진단하고 판단하는 기능을 수행할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the filtering unit performs the function of removing noise by filtering the signal (e.g., acceleration signal) detected in the detection unit 70, and is implemented as a band-pass filter that passes only signals of a specific frequency. It can be. Next, the signal analysis unit performs the function of analyzing the signal that has passed the filtering unit, and in the vehicle wheel bearing 10 according to an embodiment of the present invention, the acceleration signal from the acceleration sensor 72 is frequency analyzed (FFT analysis). It can be configured to perform signal analysis. Meanwhile, the fault diagnosis unit can perform the function of diagnosing and determining whether the wheel bearing is operating abnormally using the analysis results processed by the signal analysis unit.

진단부(80)에서 작동 상태를 진단한 결과 휠베어링에 고장 또는 이상 작동이 있는 것으로 진단되면, 이러한 진단 결과는 차량의 ECU(90; Electronic Control Unit) 등으로 전달되어 저장되거나 경고음이나 디스플레이 등의 표시부(92)를 통해 사용자에게 이상 여부를 표시하거나 구동부(94)로 전달되어 차량의 샤시 부품을 제어하는데 이용될 수 있다. As a result of diagnosing the operating status in the diagnostic unit 80, if it is diagnosed that there is a failure or abnormal operation of the wheel bearing, the diagnostic result is transmitted to the vehicle's ECU (Electronic Control Unit) 90, etc., and is stored or displayed as a warning sound or display. It can display abnormalities to the user through the display unit 92 or be transmitted to the drive unit 94 and used to control chassis parts of the vehicle.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)은 가속도 센서(72)에서 검출된 가속도 신호 정보를 기초로 차량의 현재 속도를 산출한 다음, 검출된 가속도 신호 정보와 이로부터 산출된 속도 정보를 이용해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동을 진단하도록 구성된 것을 특징으로 한다.Meanwhile, the vehicle wheel bearing 10 according to an embodiment of the present invention calculates the current speed of the vehicle based on the acceleration signal information detected by the acceleration sensor 72, and then calculates the current speed of the vehicle based on the detected acceleration signal information and the It is characterized by being configured to diagnose a failure or abnormal operation of a wheel bearing using speed information.

일반적으로, 결함 주파수는 차량의 속도에 따라 달라지기 때문에 휠베어링 등의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하기 위해서는 가속도 센서(72)로부터의 가속도 신호 정보(진동 정보) 뿐만 아니라 속도 정보가 함께 필요하다.In general, since the defect frequency varies depending on the speed of the vehicle, not only acceleration signal information (vibration information) from the acceleration sensor 72 but also speed information is required to diagnose a failure or abnormal operation of a wheel bearing, etc.

예컨대, 내륜, 외륜, 및 전동체의 결함 주파수는 아래와 같은 공식을 통해 산출될 수 있다.For example, the defect frequencies of the inner ring, outer ring, and rolling element can be calculated using the formula below.

내륜:

Inner ring:

외륜:

paddle:

전동체:

Rolling elements:

[

는 내륜의 결함 주파수,

는 외륜의 결함 주파수,

는 전동체의 결함 주파수,

은 축의 회전 주파수, Z는 전동체의 수, d는 전동체의 직경, D는 전동체의 피치원 직경,

는 전동체의 접촉각을 의미함][

is the fault frequency of the inner ring,

is the fault frequency of the outer ring,

is the fault frequency of the rolling element,

is the rotation frequency of the shaft, Z is the number of rolling elements, d is the diameter of the rolling elements, D is the pitch circle diameter of the rolling elements,

means the contact angle of the rolling element]

이와 관련해, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치 및 이를 구비하는 차량용 휠베어링은 종래의 고장 진단 장치와 달리 별도의 회전속도 센서로부터 속도 정보를 전달받지 않고 가속도 센서로부터의 가속도 신호 정보로부터 속도 정보를 추출한 다음 이를 이용해 휠베어링 등의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하도록 구성될 수 있다.In this regard, unlike conventional failure diagnosis devices, the failure diagnosis device and the vehicle wheel bearing equipped with the same according to an embodiment of the present invention do not receive speed information from a separate rotational speed sensor, but determine the speed from acceleration signal information from an acceleration sensor. It can be configured to extract information and then use it to diagnose failure or abnormal operation of wheel bearings, etc.

차량의 운행시에는 휠베어링에 회전에 따른 고유의 회전 주파수가 발생하게 되는데, 이러한 회전 주파수에서 차량의 가속도 신호는 큰 진폭값을 나타내게 된다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치는 가속도 센서(72)를 통해 검출된 가속도 신호의 제곱 평균 제곱근(RMS: root meean square)을 계산한 다음 이로부터 RMS 피크값을 갖는 주파수를 추출해 이를 회전 주파수로 간주하여 현재 속도를 인지하도록 구성될 수 있다. When a vehicle is driven, a unique rotation frequency is generated as the wheel bearing rotates, and at this rotation frequency, the vehicle's acceleration signal has a large amplitude value. Therefore, the fault diagnosis device according to an embodiment of the present invention calculates the root mean square (RMS) of the acceleration signal detected through the acceleration sensor 72 and then extracts the frequency with the RMS peak value from this. It can be configured to recognize the current speed by considering this as the rotation frequency.

이처럼, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)은 가속도 센서(72)로부터의 가속도 신호 정보를 기초로 차량의 속도를 산출해 휠베어링의 고장 진단을 수행하도록 구성되어 있기 때문에 회전속도 센서 등으로부터 차량의 속도 정보를 별도로 수신 받지 않아도 휠베어링 등의 작동 상태를 진단할 수 있게 된다.As such, the vehicle wheel bearing 10 according to an embodiment of the present invention is configured to calculate the speed of the vehicle based on acceleration signal information from the acceleration sensor 72 and perform failure diagnosis of the wheel bearing, so the rotation speed It is possible to diagnose the operating status of wheel bearings, etc. without separately receiving vehicle speed information from sensors, etc.

따라서, 종래의 고장 진단 기능을 구비한 휠베어링과 달리 복잡한 배선 작업 등을 수행하지 않고 간단하게 휠베어링에 고장 진단 장치를 구현하는 것이 가능해 지게 된다.Therefore, unlike wheel bearings equipped with a conventional fault diagnosis function, it becomes possible to simply implement a fault diagnosis device in a wheel bearing without performing complicated wiring work.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)은 가속도 센서 만으로 고장 진단 장치의 구현이 가능하기 때문에 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 차체에 고정되는 외륜의 외부 표면 등과 같은 임의의 위치에 가속도 센서를 장착해 고장 진단 장치를 구현할 수 있고, 이로 인해 고장 진단 장치의 장착이 용이하고 고장 진단 장치 및 이를 구비하는 차량용 휠베어링의 설계 자유도가 크게 향상될 수 있게 된다.In addition, since the vehicle wheel bearing 10 according to an embodiment of the present invention can be implemented as a fault diagnosis device using only an acceleration sensor, any device such as the outer surface of the outer ring fixed to the vehicle body as shown in FIGS. 1 to 3 A fault diagnosis device can be implemented by mounting an acceleration sensor at the position of , which makes it easy to install the fault diagnosis device and greatly improves the design freedom of the fault diagnosis device and the wheel bearing for a vehicle equipped with the same.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 휠베어링(10)의 고장 진단 장치(60)에서 고장을 진단하는 프로세스는 다음과 같이 구현될 수 있다.Meanwhile, the process of diagnosing a failure in the failure diagnosis device 60 of the vehicle wheel bearing 10 according to an embodiment of the present invention may be implemented as follows.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량용 휠베어링의 고장 진단 장치(60)의 고장 진단 방법은, 고장 진단 장치(60)의 가속도 센서(72)로부터 가속도 신호 정보(진동 상태 정보)를 수집하는 단계와, 수집된 가속도 신호 정보로부터 차량의 현재 속도를 산출하는 단계와, 가속도 센서(72)로부터 수집된 가속도 신호 정보를 주파수 분석(FFT 분석)해 휠베어링의 이상 작동 여부를 감지하는 고장 진단 단계를 포함할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the failure diagnosis method of the failure diagnosis apparatus 60 for a vehicle wheel bearing includes collecting acceleration signal information (vibration state information) from the acceleration sensor 72 of the failure diagnosis apparatus 60. A step of calculating the current speed of the vehicle from the collected acceleration signal information, and a fault diagnosis step of detecting abnormal operation of the wheel bearing by frequency analysis (FFT analysis) of the acceleration signal information collected from the acceleration sensor 72. It can be included.

이 때, 고장 진단 단계에서의 주파수 분석은 가속도 센서(72)로부터의 가속도 신호 정보와 이로부터 산출된 속도 정보를 기초로 수행될 수 있다.At this time, frequency analysis in the fault diagnosis stage may be performed based on acceleration signal information from the acceleration sensor 72 and speed information calculated therefrom.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가속도 센서(72)에서 수집된 가속도 신호 정보로부터 속도 정보를 산출하는 방법은 전술한 바와 같이 가속도 센서(72)에서 검출된 가속도 신호 정보를 차량의 실용 영역(예컨대, 0~250km/h)에서 RMS 처리한 다음, RMS 진폭이 피크가 되는 주파수를 회전 주파수로 간주해 현재 속도를 인지하도록 구성될 수 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the method of calculating speed information from the acceleration signal information collected by the acceleration sensor 72 is to calculate the acceleration signal information detected by the acceleration sensor 72 into the practical area of the vehicle. It can be configured to perform RMS processing at (e.g., 0 to 250 km/h) and then recognize the current speed by considering the frequency at which the RMS amplitude peaks as the rotation frequency.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고장 진단 방법에는 고장 진단 단계 이전에 온도 센서(74)로부터 온도 정보를 수집하는 단계를 더 포함할 수 있고, 고장 진단 단계에서 온도 센서(74)로부터의 온도 정보를 함께 고려해 고장 진단을 수행하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the fault diagnosis method may further include collecting temperature information from the temperature sensor 74 before the fault diagnosis step, and in the fault diagnosis step, the temperature information from the temperature sensor 74 may be collected. It can be configured to perform fault diagnosis by considering temperature information together.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고장 진단 장치(60)는 휠베어링에 고장 또는 이상 작동이 발생된 것으로 판단된 경우, 이상 발생 원인을 분석할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치(60) 및 이를 구비하는 휠베어링(10)은 후술하는 바와 같이 가속도 센서로부터의 가속도 신호를 분석해 이벤트 발생을 감지함으로써 고장원인을 분석할 수 있도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the failure diagnosis device 60 is configured to analyze the cause of the abnormality when it is determined that a failure or abnormal operation has occurred in the wheel bearing. For example, the failure diagnosis device 60 and the wheel bearing 10 provided with the same according to an embodiment of the present invention can analyze the cause of the failure by detecting the occurrence of an event by analyzing the acceleration signal from the acceleration sensor, as described later. It can be configured.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 고장 진단 장치(60) 및 이를 구비하는 휠베어링(10)은 도 6에 도시된 바와 같이 가속도 센서로부터 수집된 가속도 신호를 기초로 이벤트 발생을 판단하고, 이벤트가 발생되었다고 판단된 경우 이벤트 정보를 고장 진단 장치(60)에 저장하도록[예컨대, 고장 진단 장치(60)의 진단부(80)에 구비되는 메모리부(86)에 저장하도록] 구성될 수 있다.Specifically, the fault diagnosis device 60 and the wheel bearing 10 including the same according to an embodiment of the present invention determine the occurrence of an event based on the acceleration signal collected from the acceleration sensor as shown in FIG. 6, When it is determined that an event has occurred, the event information may be configured to be stored in the failure diagnosis device 60 (e.g., stored in the memory unit 86 provided in the diagnosis unit 80 of the failure diagnosis device 60). .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 고장 진단 장치(60)는 가속도 센서(72)로부터 수집된 신호의 차량 상하방향 진폭 피크값이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우[예컨대, 가속도 신호 정보에서 상하방향 가속도 진폭 피크값이 0.5G 이상인 경우] 노면의 pot hole이나 curb impact 등의 이벤트가 발생한 것으로 인지하도록 구성될 수 있으며, 이와 같이 이벤트가 발생한 것으로 판단된 경우 이벤트 발생 시점 전후의 RMS 신호의 진폭 차이가 미리 설정된 값(예컨대, 2배)을 초과하면 이벤트에 의해 휠베어링이 손상된 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the failure diagnosis device 60 detects when the vehicle vertical acceleration peak value of the signal collected from the acceleration sensor 72 is outside a preset range (for example, the vertical acceleration amplitude in the acceleration signal information [If the peak value is 0.5G or more] It can be configured to recognize that an event such as a pothole or curb impact on the road surface has occurred. When it is determined that an event has occurred, the difference in amplitude of the RMS signal before and after the event occurs is set to a preset value. If the value (eg, 2 times) is exceeded, it may be configured to determine that the wheel bearing is damaged by the event.

한편, 이러한 이벤트 정보는 도 7에 도시된 바와 같이 이벤트 발생 시점(날짜 및 시간) 및 이벤트 발생 시점에서의 진폭 피크값 정보와 함께 이벤트 발생 시점 전후의 주파수의 진폭 RMS 값을 저장[예컨대, 고장 진단 장치(60)의 진단부(80)에 구비된 메모리부(86)에 저장]하도록 구성될 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 7, this event information stores the amplitude RMS value of the frequency before and after the event occurrence along with the event occurrence point (date and time) and amplitude peak value information at the event occurrence point [e.g., fault diagnosis It may be configured to store it in the memory unit 86 provided in the diagnostic unit 80 of the device 60.

이러한 구성에 의하면, 휠베어링에 이상 작동이 감지된 경우 고장 진단 장치에 저장된 이벤트 이력을 검토함으로써 휠베어링에 발생된 이상 작동(고장)이 제품 결함에 의한 것인지 주행 여건에 의한 것인지를 판단할 수 있게 된다. 따라서, 휠베어링 등의 고장/이상 작동 원인 파악이 가능해 보다 실효성 있는 고장 진단이 가능해지게 된다.According to this configuration, when abnormal operation of the wheel bearing is detected, it is possible to determine whether the abnormal operation (failure) occurring in the wheel bearing is due to a product defect or driving conditions by reviewing the event history stored in the failure diagnosis device. do. Therefore, it is possible to determine the cause of failure/abnormal operation of wheel bearings, etc., thereby enabling more effective failure diagnosis.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 고장 진단 장치(60)에서 검출된 이벤트 정보는 V2V(vehicle to vehicle) 기술을 이용해 후행 차량에 전달되어 pot hole이나 curb impact 등과 같은 노면의 이상 정보를 후행 차량에 제공함으로써 후행차량의 주행 안정성을 보다 향상시키도록 구성될 수도 있다.In addition, according to one embodiment of the present invention, the event information detected by the fault diagnosis device 60 is transmitted to the following vehicle using V2V (vehicle to vehicle) technology to report abnormal information on the road surface such as pot hole or curb impact to the following vehicle. It may be configured to further improve the driving stability of the following vehicle by providing it to the vehicle.

이상에서는 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면을 통해 설명하였으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐이며, 본 발명이 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있을 것이다.In the above, the present invention has been described through specific details such as specific components, limited embodiments, and drawings, but this is only provided to facilitate a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. , a person skilled in the art to which the present invention pertains will be able to make various modifications and variations from this description.

따라서, 본 발명의 사상은 전술한 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이와 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속하는 것으로 해석되어야 한다.Accordingly, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and the scope of the patent claims described later as well as all modifications equivalent to or equivalent thereto should be construed as falling within the scope of the spirit of the present invention.

10: 차량용 휠베어링
20: 휠허브
30: 외륜
40: 내륜
50: 전동체
60: 고장 진단 장치
70: 검출부
72: 가속도 센서
74: 온도 센서
80: 진단부
82: 제1 입출력부
84: 제어부
86: 메모리부
88: 제2 입출력부
90: 차량의 ECU
92: 표시부
94: 구동부10: Vehicle wheel bearings
20: wheel hub
30: paddle
40: Inner ring
50: rolling element
60: Fault diagnosis device
70: detection unit
72: Acceleration sensor
74: Temperature sensor
80: Diagnostic unit
82: first input/output unit
84: Control unit
86: memory unit
88: second input/output unit
90: ECU of vehicle
92: display unit
94: driving part

Claims (13)

휠베어링에 장착되어 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는 고장 진단 장치(60)이며,
휠베어링의 작동 상태를 검출하는 검출부(70)와,
상기 검출부(70)에서 검출된 신호 정보를 이용해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는 진단부(80)를 포함하고,
상기 검출부(70)는 휠베어링의 가속도 정보를 수집하는 가속도 센서(72)를 포함하고,
상기 진단부(80)는 가속도 센서(72)로부터 수집된 가속도 신호 정보를 주파수 분석해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하도록 구성되고,
상기 진단부(80)는 가속도 센서(72)로부터 수집된 가속도 신호 정보를 분석해 이벤트 발생 정보를 수집하도록 구성되며, 이벤트 발생이 인지된 경우 이벤트 정보와 함께 이벤트 발생 시점 전후의 주파수 정보도 함께 수집되도록 구성되고,
상기 진단부(80)는, 상기 휠베어링의 고장 또는 이상 작동이 감지된 경우, 상기 이벤트 발생 정보 및 이벤트 발생 시점 전후의 주파수 정보에 기초하여 상기 휠베어링의 고장 또는 이상 작동이 이벤트 발생에 의한 것인지 여부를 판단하도록 구성되는,
고장 진단 장치.It is a failure diagnosis device (60) mounted on a wheel bearing to diagnose whether the wheel bearing is malfunctioning or malfunctioning.
A detection unit 70 that detects the operating state of the wheel bearing,
It includes a diagnostic unit 80 that diagnoses a failure or abnormal operation of the wheel bearing using the signal information detected by the detection unit 70,
The detection unit 70 includes an acceleration sensor 72 that collects acceleration information of the wheel bearing,
The diagnostic unit 80 is configured to analyze the frequency of acceleration signal information collected from the acceleration sensor 72 to diagnose wheel bearing failure or abnormal operation,
The diagnostic unit 80 is configured to collect event occurrence information by analyzing acceleration signal information collected from the acceleration sensor 72, and when event occurrence is recognized, frequency information before and after the event occurrence is also collected along with the event information. composed,
When a failure or abnormal operation of the wheel bearing is detected, the diagnosis unit 80 determines whether the failure or abnormal operation of the wheel bearing is due to the event based on the event occurrence information and frequency information before and after the event occurrence. configured to determine whether,
Fault diagnosis device. 제1항에 있어서,
상기 진단부(80)는 가속도 센서(72)로부터 수집된 신호의 주파수 스펙트럼에서 상하방향 가속도의 진폭 피크값이 미리 설정된 범위를 벗어나는 경우 이벤트가 발생한 것으로 인지해 이벤트 정보를 수집하도록 구성되는,
고장 진단 장치.According to paragraph 1,
The diagnostic unit 80 is configured to recognize that an event has occurred and collect event information when the amplitude peak value of the vertical acceleration in the frequency spectrum of the signal collected from the acceleration sensor 72 is outside a preset range,
Fault diagnosis device. 제2항에 있어서,
상기 진단부(80)는 가속도 센서(72)로부터 수집된 신호의 주파수 스펙트럼에서 상하방향 가속도의 진폭 피크값이 0.5G 이상인 경우 이벤트가 발생한 것으로 인지해 이벤트 정보를 수집하도록 구성되는,
고장 진단 장치.According to paragraph 2,
The diagnostic unit 80 is configured to recognize that an event has occurred and collect event information when the amplitude peak value of the vertical acceleration in the frequency spectrum of the signal collected from the acceleration sensor 72 is 0.5G or more,
Fault diagnosis device. 제2항에 있어서,
이벤트 발생이 인지된 경우 이벤트 정보가 후행 차량에 전달되어 노면의 이상 정보를 후행 차량에 제공하도록 구성되는,
고장 진단 장치.According to paragraph 2,
When the occurrence of an event is recognized, the event information is transmitted to the following vehicle and is configured to provide information on abnormalities in the road surface to the following vehicle.
Fault diagnosis device. 삭제delete 제2항에 있어서,
휠베어링에 고장 또는 이상 작동이 발생한 것으로 판단된 경우, 이벤트 발생 시점 전후의 진폭의 RMS(Root Mean Square) 신호 차이가 미리 설정된 기준치를 초과하면 휠베어링의 고장 또는 이상 작동이 이벤트 발생에 의한 것으로 판단하는,
고장 진단 장치.According to paragraph 2,
If it is determined that a failure or abnormal operation has occurred in the wheel bearing, if the RMS (Root Mean Square) signal difference in amplitude before and after the event occurs exceeds a preset standard value, it is determined that the failure or abnormal operation of the wheel bearing was caused by the event. doing,
Fault diagnosis device. 제6항에 있어서,
이벤트 발생 시점 전후의 진폭의 RMS(Root Mean Square) 신호 차이가 2배를 초과하는 경우 휠베어링의 고장 또는 이상 작동이 이벤트 발생에 의한 것으로 판단하는,
고장 진단 장치.According to clause 6,
If the RMS (Root Mean Square) signal difference in amplitude before and after the event occurs exceeds 2 times, it is determined that the event occurred due to a failure or abnormal operation of the wheel bearing.
Fault diagnosis device. 제6항에 있어서
상기 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부의 진단은 가속도 센서(72)로부터 수집된 가속도 신호 정보와 이러한 가속도 신호 정보로부터 산출된 속도 정보에 기초해 수행되는,
고장 진단 장치.In paragraph 6
Diagnosis of failure or abnormal operation of the wheel bearing is performed based on acceleration signal information collected from the acceleration sensor 72 and speed information calculated from this acceleration signal information.
Fault diagnosis device. 제8항에 있어서
휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하는데 이용되는 속도 정보는 가속도 센서(72)에서 수집된 가속도 신호 정보를 제곱 평균 제곱근(RMS; root mean square) 처리한 다음, RMS 피크값을 갖는 주파수를 휠베어링의 회전 주파수로 간주해 산출되는,
고장 진단 장치.In paragraph 8
Speed information used to diagnose wheel bearing failure or abnormal operation is obtained by root mean square (RMS) processing the acceleration signal information collected from the acceleration sensor 72, and then calculating the frequency with the RMS peak value to the wheel. Calculated considering the rotation frequency of the bearing,
Fault diagnosis device. 제9항에 있어서,
상기 가속도 센서(72)는 휠베어링의 외륜에 장착되어 이용되는,
고장 진단 장치.According to clause 9,
The acceleration sensor 72 is used by being mounted on the outer ring of a wheel bearing.
Fault diagnosis device. 제10항에 있어서,
상기 검출부(70)에는 휠베어링 내부의 온도를 측정하는 온도 센서(74)가 더 구비되는,
고장 진단 장치.According to clause 10,
The detection unit 70 is further provided with a temperature sensor 74 that measures the temperature inside the wheel bearing.
Fault diagnosis device. 제11항에 있어서,
상기 진단부(80)는 가속도 센서(72)로부터 수집된 가속도 신호 정보와 온도 센서(74)로부터 수집된 온도 정보를 함께 이용해 휠베어링의 고장 또는 이상 작동 여부를 진단하도록 구성되는,
고장 진단 장치.According to clause 11,
The diagnostic unit 80 is configured to diagnose whether a wheel bearing is broken or abnormally operated by using the acceleration signal information collected from the acceleration sensor 72 and the temperature information collected from the temperature sensor 74.
Fault diagnosis device. 차량의 차륜을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 차량용 휠베어링(10)이며,
제1항 내지 제4항, 제6항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 고장 진단 장치를 구비하는,
차량용 휠베어링. It is a vehicle wheel bearing (10) that supports the vehicle's wheel by rotatably mounting it on the vehicle body,
Equipped with a failure diagnosis device according to any one of claims 1 to 4 and 6 to 12,
Vehicle wheel bearings.

Images