KR20210067011A - Road condition diagnosis system and wheel bearing provided therewith - Google Patents

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Abstract

In accordance with an embodiment of the present invention, a road surface condition diagnosis system used for diagnosing a road surface condition of a road on which a vehicle is traveling is provided. A road surface condition diagnosis system in accordance with an embodiment comprises: a sensing unit for detecting information related to an operating state of a vehicle; and a diagnosis unit for diagnosing the road surface condition of the road, on which the vehicle is traveling, based on the operation state information of the vehicle detected by the sensing unit. In accordance with an embodiment of the present invention, a sensing unit includes a rotation speed sensing unit for detecting the rotation speed of a wheel and an acceleration sensing unit for detecting acceleration information of a vehicle. A diagnosis unit can be configured to diagnose a road surface condition of a road on which the vehicle is traveling by comparing the rotation speed-related information detected by the rotation speed sensing unit with the traveling direction acceleration-related information detected by the acceleration sensing unit.

Description

노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링{ROAD CONDITION DIAGNOSIS SYSTEM AND WHEEL BEARING PROVIDED THEREWITH}Road surface condition diagnosis system and wheel bearings having the same {ROAD CONDITION DIAGNOSIS SYSTEM AND WHEEL BEARING PROVIDED THEREWITH}

본 발명은 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하는 노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링에 관한 것으로, 보다 상세하게는 단순한 방식으로 신뢰성 있는 노면 상태 진단이 가능한 노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링에 관한 것이다.The present invention relates to a road surface condition diagnosis system for diagnosing the road surface condition of a driving road and a wheel bearing having the same, and more particularly, to a road surface condition diagnosis system capable of reliably diagnosing a road surface condition in a simple manner and a wheel bearing having the same is about

최근의 차량들은 주행성 및 안정성을 향상시키기 위해 다양한 제어 시스템들을 구비하고 있으며, 이러한 제어 시스템에 차량의 작동 상태에 관한 정보를 제공하기 위해 다양한 센서들이 장착되어 이용되고 있다.Recent vehicles are equipped with various control systems to improve drivability and stability, and various sensors are mounted and used to provide information on the operating state of the vehicle to the control system.

예컨대, 차량에는 급제동시 휠에 잠금 현상이 발생해 차량이 미끄러지는 것을 방지하는 안티록 브레이크 시스템(ABS; Anti-Lock Brake System), 노면과의 접지 마찰력에 따라 엔진 토크를 조정해 구동륜의 슬립을 방지하고 주행 안정성을 향상시키는 트랙션 컨트롤 시스템(TCS; Traction Control System), 차량의 주행 중에 각 휠에 걸리는 브레이크 액압과 엔진 토크를 제어해 차량의 주행 자세를 안정시키는 안정성 제어 시스템(ESC; Electronic Stability Control) 등이 주행성 및 안정성 제어를 위해 구비되어 이용되고 있다.For example, in a vehicle, an anti-lock brake system (ABS) that prevents the vehicle from slipping by locking the wheels during sudden braking, and adjusting the engine torque according to the friction force with the road surface to reduce the slip of the driving wheels Traction Control System (TCS), which prevents and improves driving stability, and Electronic Stability Control (ESC), which stabilizes the driving posture of the vehicle by controlling the brake fluid pressure and engine torque applied to each wheel while the vehicle is driving ), etc. are provided and used for drivability and stability control.

그런데, 차량은 다양한 노면 상태의 도로에서 주행되어야 하기 때문에 제어 시스템을 이용해 차량을 보다 안정적으로 제어하기 위해서는 주행 중인 도로의 노면 상태를 감지해 이러한 정보를 제어에 반영할 필요가 있다.However, since the vehicle must be driven on a road with various road surface conditions, in order to more stably control the vehicle using the control system, it is necessary to detect the road surface condition of the driving road and reflect this information in the control.

예컨대, 차량이 미끄러운 노면 상태의 도로를 주행하거나 선회할 경우 차량의 자세 및 주행을 안정적으로 제어하기 위해서는 차량의 각 휠에 인가되는 토크 및 제동력을 적절한 값으로 재분배하여 제공해야 하며, 이를 위해서는 제어 시스템에 노면 상태와 관련된 정보(예컨대, 노면의 마찰 계수 등)가 제공될 필요가 있다.For example, when the vehicle travels or turns on a road with a slippery road surface, in order to stably control the vehicle posture and driving, torque and braking force applied to each wheel of the vehicle must be redistributed to appropriate values and provided. It is necessary to provide information related to the road surface condition (eg, the friction coefficient of the road surface, etc.).

이러한 이유로 최근에는 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단해 이에 대한 정보를 사용자 또는 차량의 제어 시스템에 제공하는 기술이 제안되고 있다. 예컨대, 특허문헌 1을 참조하면 주행 중인 차량에서 검출되는 가속도 신호를 기초로 주행하고 있는 도로의 노면 상태를 진단하는 기술이 개시되어 있다.For this reason, recently, a technology for diagnosing the road surface condition of a driving road and providing this information to a user or a vehicle control system has been proposed. For example, referring to Patent Document 1, a technique for diagnosing the road surface condition of a traveling road based on an acceleration signal detected from a traveling vehicle is disclosed.

구체적으로, 특허문헌 1에 개시된 종래의 노면 상태 진단 시스템(10)은 도 1에 도시된 바와 같이 차체(20)에 탄성부재(30)를 개재한 상태로 장착된 휠(40)의 일측에 가속도 센서(50)를 부착하여 가속도 센서(50)를 통해 주행 중에 발생하는 차량의 수직방향(상하방향) 가속도를 검출해 평가유닛(60)으로 제공하여 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성되며, 주행 중인 도로의 노면 상태는 가속도 센서를 통해 검출된 수직방향 가속도 신호를 FFT 분석해 주파수 스펙트럼을 산출한 뒤 산출된 주파수 스펙트럼에서 로컬 최대값을 식별하여 식별된 주파수 스펙트럼의 최대값을 기초로 판단하도록 구성된다.Specifically, the conventional road surface condition diagnosis system 10 disclosed in Patent Document 1 has an acceleration on one side of the wheel 40 mounted on the vehicle body 20 with the elastic member 30 interposed therebetween, as shown in FIG. 1 . The sensor 50 is attached to detect the vertical direction (up and down direction) acceleration of the vehicle that occurs while driving through the acceleration sensor 50 and provides it to the evaluation unit 60 to diagnose the road surface condition of the driving road, The road surface condition of the driving road is determined based on the maximum value of the identified frequency spectrum by calculating the frequency spectrum by FFT analysis of the vertical acceleration signal detected through the acceleration sensor, and then identifying the local maximum value from the calculated frequency spectrum. do.

그러나, 이러한 종래의 노면 상태 진단 시스템은 가속도 센서를 통해 검출된 가속도 신호를 주파수 분석하여 노면 상태를 판단하도록 구성되어 있기 때문에 노면 상태 판단을 위해 복잡한 알고리즘의 주파수 분석이 수행되어야 하고, 이로 인해 노면 상태 진단 시스템의 구성이 복잡해지는 문제가 있다.However, since the conventional road surface condition diagnosis system is configured to determine the road surface condition by frequency analysis of the acceleration signal detected through the acceleration sensor, a frequency analysis of a complex algorithm must be performed to determine the road surface condition, and thus the road surface condition There is a problem in that the configuration of the diagnostic system becomes complicated.

또한, 주파수 분석을 통해 산출되는 주파수 스펙트럼은 다양한 모드로 구현될 수 있기 때문에, 전술한 종래의 노면 상태 진단 시스템에서와 같이 가속도 신호를 주파수 분석하여 산출된 주파수 정보만을 기초로 노면 상태를 진단하게 되면 진단 결과에 높은 신뢰성을 보장하기 어려운 문제가 있다.In addition, since the frequency spectrum calculated through frequency analysis can be implemented in various modes, when diagnosing the road surface condition based on only the frequency information calculated by frequency analysis of the acceleration signal as in the conventional road surface condition diagnosis system described above, There is a problem in that it is difficult to guarantee high reliability of the diagnostic results.

미국특허 제8,437,907호 (등록일: 2013.05.07.)US Patent No. 8,437,907 (Registration Date: 2013.05.07.)

본 발명은 전술한 종래의 문제점을 해소하기 위한 것으로, 회전속도 센싱부로부터 검출된 휠의 회전속도 관련 정보와 가속도 센싱부로부터 검출된 차량의 가속도 관련 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 보다 간단하고 신뢰성 있게 진단할 수 있도록 구성된 노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the problems of the prior art, and compares the information related to the rotational speed of the wheel detected by the rotational speed sensing unit and the information related to the acceleration of the vehicle detected by the acceleration sensing unit to see the road surface condition of the driving road. An object of the present invention is to provide a road surface condition diagnosis system configured for simple and reliable diagnosis, and a wheel bearing having the same.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 대표적인 구성은 다음과 같다.A representative configuration of the present invention for achieving the above object is as follows.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하는데 이용되는 노면 상태 진단 시스템이 제공된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템은 차량의 작동 상태와 관련된 정보를 검출하는 센싱부와, 센싱부로부터 검출된 차량의 작동 상태 정보를 기초로 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하는 진단부를 포함할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 센싱부는 휠의 회전속도를 검출하는 회전속도 센싱부와 차량의 가속도 정보를 검출하는 가속도 센싱부를 포함하고, 진단부는 회전속도 센싱부로부터 검출된 회전속도 관련 정보와 가속도 센싱부로부터 검출된 주행방향 가속도 관련 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, there is provided a road surface condition diagnosis system used to diagnose a road surface condition of a driving road. A road surface condition diagnosis system according to an embodiment of the present invention includes a sensing unit for detecting information related to an operating state of a vehicle, and a diagnosis for diagnosing a road surface condition of a driving road based on the operating state information of the vehicle detected from the sensing unit may include wealth. According to an embodiment of the present invention, the sensing unit includes a rotation speed sensing unit for detecting the rotation speed of the wheel and an acceleration sensing unit for detecting acceleration information of the vehicle, and the diagnosis unit includes the rotation speed related information detected from the rotation speed sensing unit and The driving direction acceleration-related information detected from the acceleration sensing unit may be compared with each other to diagnose the road surface condition of the driving road.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 회전속도 센싱부에서 검출된 휠의 회전속도 정보를 시간에 대한 미분 연산 및 주행방향 정보로의 변환 연산을 수행해 산출된 주행방향 가속도 정보와 가속도 센싱부에서 검출된 주행방향 가속도 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the diagnosis unit performs a differential operation on time and a conversion operation for the rotational speed information of the wheel detected by the rotational speed sensing unit into driving direction information and calculates the driving direction acceleration information from the acceleration sensing unit. The detected driving direction acceleration information may be compared with each other to diagnose a road surface condition of a driving road.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 가속도 센싱부에서 검출된 주행방향 가속도 정보를 시간에 대한 적분 연산 및 회전방향 정보로의 변환 연산을 수행해 산출된 회전속도 정보와 회전속도 센싱부에서 검출된 회전속도 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the diagnostic unit performs an integral operation and a conversion operation for the driving direction acceleration information detected by the acceleration sensing unit into rotational direction information with respect to time, and the rotational speed information calculated by the rotational speed sensing unit. It may be configured to compare the rotational speed information with each other to diagnose the road surface condition of the driving road.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 회전속도 센싱부에서 검출된 휠의 회전속도 정보를 시간에 대해 미분 연산하여 산출된 회전 가속도 정보와 가속도 센싱부에서 검출된 주행방향 가속도 정보를 회전방향 정보로 변환 연산하여 산출된 회전 가속도 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the diagnosis unit divides the rotational acceleration information calculated by differentiating the rotational speed information of the wheel detected by the rotational speed sensing unit with respect to time and the driving direction acceleration information detected by the acceleration sensing unit as the rotational direction information. It may be configured to diagnose the road surface condition of the road on which the vehicle is driving by comparing the rotational acceleration information calculated by the conversion operation.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부는 회전속도 센싱부에서 검출된 휠의 회전속도 정보를 주행방향 정보로 변환 연산하여 산출된 주행방향 속도 정보와 가속도 센싱부에서 검출된 주행방향 가속도 정보를 시간에 대해 적분 연산하여 산출된 주행방향 속도 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the diagnosis unit converts the rotational speed information of the wheel detected by the rotational speed sensing unit into driving direction information and calculates the driving direction speed information and the driving direction acceleration information detected by the acceleration sensing unit in time. It may be configured to diagnose the road surface condition of the driving road by comparing the driving direction speed information calculated by the integral operation on the .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템은, 회전속도 센싱부로부터의 회전속도 관련 신호와 가속도 센싱부로부터의 주행방향 가속도 관련 신호가 미리 정해진 범위 내에서 일치하는 경우에는 휠 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 회전속도 센싱부로부터의 회전속도 관련 신호와 가속도 센싱부로부터의 주행방향 가속도 관련 신호가 미리 정해진 범위를 벗어나서 위치하는 경우에는 휠 슬립이 발생한 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, in the road surface condition diagnosis system, when the rotation speed-related signal from the rotation speed sensing unit and the driving direction acceleration-related signal from the acceleration sensing unit match within a predetermined range, wheel slip occurs. It may be determined that not, and when the rotation speed-related signal from the rotation speed sensing unit and the driving direction acceleration-related signal from the acceleration sensing unit are located outside a predetermined range, it may be determined that wheel slip has occurred.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템은 정해진 시간 내에 휠 슬립이 미리 정해진 횟수 이상 발생한 경우 주행 중인 도로의 노면 상태가 미끄러운 노면 상태인 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the road surface condition diagnosis system may be configured to determine that the road surface condition of the driving road is a slippery road surface condition when wheel slip occurs more than a predetermined number of times within a predetermined time.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템으로부터 판단된 노면 상태 정보는 저장부로 전달되어 저장되거나, 표시부를 통해 사용자에게 표시되거나, 구동장치를 제어하는데 이용되도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the road surface condition information determined from the road surface condition diagnosis system may be transmitted to and stored in a storage unit, displayed to a user through a display unit, or configured to be used to control a driving device.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템으로부터 판단된 노면 상태 정보는 노면 상태가 검출된 위치 정보와 함께 저장되도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the road surface condition information determined by the road surface condition diagnosis system may be configured to be stored together with location information at which the road surface condition is detected.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템으로부터 판단된 노면 상태 정보는 노면 상태가 검출된 위치 정보 및 노면 상태가 검출된 시점의 시간 정보와 함께 저장되도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the road surface condition information determined by the road surface condition diagnosis system may be configured to be stored together with location information at which the road condition is detected and time information when the road condition is detected.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템은 미끄러운 노면으로 저장되어 있는 도로를 주행할 때 해당 정보를 사용자에게 표시하도록 구성될 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the road surface condition diagnosis system may be configured to display corresponding information to the user when driving on a road stored as a slippery road surface.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템은 미끄러운 노면으로 저장되어 있는 도로를 주행할 때 미끄러운 노면에 적합한 상태로 차량의 주행상태를 자동으로 제어하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the road surface condition diagnosis system may be configured to automatically control the driving state of the vehicle in a state suitable for the slippery road surface when driving on a road stored as a slippery road surface.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 차량의 차륜을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 휠베어링이 제공될 수 있으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링은 전술한 노면 상태 진단 시스템을 구비하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there may be provided a wheel bearing for rotatably mounting and supporting a wheel of a vehicle on a vehicle body, and the wheel bearing according to an embodiment of the present invention includes the above-described road surface condition diagnosis system. can be configured.

이 외에도, 본 발명에 따른 노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링에는 본 발명의 기술적 사상을 해치지 않는 범위에서 다른 부가적인 구성이 더 포함될 수 있다.In addition, the road surface condition diagnosis system and the wheel bearing having the same according to the present invention may further include other additional components within the scope of not impairing the technical spirit of the present invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링은 회전속도 센싱부로부터 검출된 휠의 회전속도 관련 정보와 가속도 센싱부로부터 검출된 차량의 주행방향 가속도 관련 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성되어 있어, 보다 신뢰성 있는 노면 상태 진단이 가능하며 나아가 종래에 비해 단순한 구조 및 알고리즘으로 노면 상태 진단 시스템을 구현하는 것이 가능해질 수 있게 된다.A system for diagnosing a road surface condition and a wheel bearing having the same according to an embodiment of the present invention compares information related to the rotational speed of a wheel detected by the rotational speed sensing unit and information related to the acceleration in the driving direction of the vehicle detected by the acceleration sensing unit. Since it is configured to diagnose the road surface condition of the road in progress, more reliable road surface condition diagnosis is possible, and furthermore, it becomes possible to implement a road surface condition diagnosis system with a simpler structure and algorithm than in the prior art.

도 1은 종래의 노면 상태 진단 시스템의 일례를 예시적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템을 구비하는 휠베어링을 예시적으로 도시한다.
도 3은 도 2에 도시된 휠베어링의 단면 구조를 예시적으로 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템을 구성하는 가속도 센싱부의 구조를 예시적으로 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템의 개략적인 구성도를 예시적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템에서 회전속도 센싱부(휠속도 센서; Wheel Speed Sensor)에서 검출된 휠의 회전속도 정보[도 6의 (a)]와 이를 시간에 대해 미분하고 주행방향 정보로 변환하여 산출된 주행방향 가속도 정보[도 6의 (b)]를 예시적으로 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템에서 가속도 센싱부를 통해 검출된 차량의 주행방향 가속도 정보를 예시적으로 도시한다.1 exemplarily shows an example of a conventional road surface condition diagnosis system.
2 exemplarily shows a wheel bearing having a road surface condition diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 exemplarily shows a cross-sectional structure of the wheel bearing shown in FIG. 2 .
4 exemplarily shows the structure of an acceleration sensing unit constituting a road surface condition diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
5 exemplarily shows a schematic configuration diagram of a road surface condition diagnosis system according to an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating information on the rotational speed of a wheel detected by a rotational speed sensing unit (wheel speed sensor) in the road surface condition diagnosis system according to an embodiment of the present invention (FIG. 6(a)) and the time The driving direction acceleration information [FIG. 6(b)] calculated by differentiating and converting into driving direction information is illustrated as an example.
7 exemplarily illustrates information on acceleration in a driving direction of a vehicle detected through an acceleration sensing unit in the system for diagnosing a road surface condition 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, a preferred embodiment of the present invention will be described in detail enough to be easily implemented by a person skilled in the art to which the present invention pertains.

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 not related to the present invention will be omitted, and the same components will be described with the same reference numerals throughout the specification. In addition, since the shape and size of each component shown in the drawings are arbitrarily illustrated for convenience of description, the present invention is not necessarily limited to the illustrated shape and size. That is, specific shapes, structures and characteristics described in the specification can be implemented by being modified from one embodiment to another without departing from the spirit and scope of the present invention, and the position or arrangement of individual components is also the spirit of the present invention. and it should be understood that changes may be made without departing from the scope. Therefore, the detailed description given below is not intended to be limiting, and the scope of the present invention should be taken as encompassing the scope of the claims and all equivalents thereto.

본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템 및 휠베어링Road surface condition diagnosis system and wheel bearing according to an embodiment of the present invention

도 2 내지 도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링이 예시적으로 도시되어 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템 및 이를 구비하는 휠베어링은 후술하는 바와 같이 회전속도 센싱부에서 검출된 휠의 회전속도 관련 정보와 가속도 센싱부에서 검출된 차량의 주행방향 가속도 관련 정보를 상호 비교해 주행하고 있는 도로의 노면 상태를 단순하고 신뢰성 있는 방식으로 진단할 수 있도록 구성된 것을 특징으로 한다.2 to 7 , a road surface condition diagnosis system and a wheel bearing having the same according to an embodiment of the present invention are illustrated by way of example. As will be described later, the road surface condition diagnosis system and wheel bearing having the same according to an embodiment of the present invention provide information related to the rotational speed of the wheel detected by the rotational speed sensing unit and information related to the driving direction acceleration of the vehicle detected by the acceleration sensing unit. It is characterized in that it is configured to diagnose the road surface condition of the road being driven in a simple and reliable way by comparing them with each other.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템을 구비하는 휠베어링(100)의 구조를 살펴보면, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링(100)은 통상의 휠베어링과 유사하게 회전요소(110)가 비회전요소(140)에 대해 전동체(150)를 통해 회전 가능하게 장착되어 회전요소(110)에 장착된 차륜이 차체에 고정되는 비회전요소(140)에 회전가능하게 지지되도록 구성될 수 있다.First, looking at the structure of a wheel bearing 100 having a road surface condition diagnosis system according to an embodiment of the present invention, the wheel bearing 100 according to an embodiment of the present invention is a rotating element similar to a conventional wheel bearing. 110 is rotatably mounted with respect to the non-rotating element 140 through the rolling element 150 so that the wheel mounted on the rotating element 110 is rotatably supported by the non-rotating element 140 fixed to the vehicle body. can be configured.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전요소(110)는 차륜의 휠이 장착되는 휠허브(120)와 휠허브(120)에 압입되어 장착되는 내륜(130)을 포함하여 구성될 수 있으며, 비회전요소(140)는 차량의 샤시 부품에 결합되어 차체에 고정되는 외륜 등으로 구성될 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링은 이러한 구조로 한정되어야 하는 것은 아니고 통상의 휠베어링에 적용될 수 있는 다른 다양한 구조로 형성되어도 무방하다.According to an embodiment of the present invention, the rotating element 110 may be configured to include a wheel hub 120 to which the wheel of the wheel is mounted, and an inner wheel 130 to be press-fitted to and mounted to the wheel hub 120 , The rotating element 140 may include an outer ring that is coupled to a chassis part of the vehicle and fixed to the vehicle body. However, the wheel bearing according to an embodiment of the present invention is not limited to this structure, and may be formed in various other structures applicable to conventional wheel bearings.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전요소(110)를 구성하는 휠허브(120)는 축방향을 따라 연장하는 대략 원통형의 형상으로 형성될 수 있으며, 휠허브(120)의 일측 외주면에는 휠측 장착 플랜지(122; 허브 플랜지)가 구비될 수 있다. 휠측 장착 플랜지(122)는 휠허브(120)의 반경방향 외측으로 연장된 형상으로 형성되어 볼트부재 등을 통해 차륜의 휠 및/또는 브레이크 디스크를 장착하는데 이용될 수 있다. 한편, 휠허브(120)의 차체측 단부에는 내륜(130)이 장착되도록 구성될 수 있으며, 휠허브(120)의 외주면 일부에는 궤도면(내측 궤도면)이 형성되어 전동체(150)를 반경방향 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the wheel hub 120 constituting the rotating element 110 may be formed in a substantially cylindrical shape extending along the axial direction, and the wheel hub 120 is mounted on the outer peripheral surface of one side of the wheel. A flange 122 (hub flange) may be provided. The wheel side mounting flange 122 is formed in a shape extending outward in the radial direction of the wheel hub 120 and may be used to mount a wheel and/or a brake disk of a wheel through a bolt member or the like. On the other hand, the inner ring 130 may be mounted on the end of the vehicle body side of the wheel hub 120 , and a raceway surface (inner raceway surface) is formed on a part of the outer circumferential surface of the wheel hub 120 to provide a radius of the rolling element 150 . It may be configured to support in the direction.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내륜(130)은 휠허브(120)의 외주면에 하나 이상 압입되어 장착되도록 구성될 수 있다. 예컨대, 내륜(130)은 휠허브(120)의 차체측 단부에 압입되어 장착된 상태에서 휠허브(120)의 단부를 도 3에 도시된 바와 같이 소성변형시키거나 휠허브(120)의 차체측 단부에 너트 등을 체결해 휠허브(120)에 안착되어 유지되도록 구성될 수 있다. 또한, 내륜(130)의 외주면에는 전동체(150)가 접촉하는 궤도면(내측 궤도면)이 구비되어 전동체를 반경방향 내측에서 지지하도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the inner ring 130 may be configured to be mounted by being press-fitted to the outer circumferential surface of the wheel hub 120 . For example, the inner ring 130 plastically deforms the end of the wheel hub 120 as shown in FIG. 3 in a state where it is press-fitted to the end of the vehicle body side of the wheel hub 120 or the vehicle body side of the wheel hub 120 . It may be configured to be seated and maintained on the wheel hub 120 by fastening a nut or the like to the end. In addition, the outer peripheral surface of the inner ring 130 may be provided with a raceway surface (inner raceway surface) in contact with the rolling element 150 to support the rolling element from the inside in the radial direction.

다만, 도면에 도시된 실시예의 경우에는 전술한 바와 같이 휠허브의 외주면 일부에 전동체를 지지하기 위한 일측 궤도면이 직접 형성되도록 구성되어 있으나, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링은 이와 달리 휠허브에 2개의 내륜을 장착해 2개의 내륜을 통해 전동체의 궤도면(내측 궤도면)이 형성되도록 구성되어도 무방하며, 휠허브의 반경방향 내측에 내륜이 위치하도록 구성되는 등 임의의 다른 구조로 형성되어도 무방하다.However, in the case of the embodiment shown in the drawings, as described above, one raceway surface for supporting the rolling element is directly formed on a part of the outer circumferential surface of the wheel hub, but the wheel bearing according to an embodiment of the present invention is different. It may be configured such that the raceway surface (inner raceway surface) of the rolling element is formed through the two inner rings by mounting two inner rings on the wheel hub, or any other structure such as the inner race being positioned inside the wheel hub in the radial direction. It is free even if it is formed with

본 발명의 일 실시예에 따르면, 비회전요소(140)를 구성하는 외륜은 외주면에 차체에 연결되는 차체측 장착 플랜지(142)를 구비하고 내주면에 전동체(150)가 접촉하는 궤도면(외측 궤도면)을 구비하도록 구성될 수 있다. 외륜의 내주면에 형성된 궤도면(외측 궤도면)은 회전요소[예컨대, 휠허브(120) 및/또는 내륜(130)]에 형성된 궤도면(내측 궤도면)과 협력해 궤도면 사이에 구름요소인 전동체(150)를 수용하여 지지하도록 구성될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, the outer ring constituting the non-rotating element 140 has a vehicle body side mounting flange 142 connected to the vehicle body on the outer peripheral surface, and the raceway surface (outside) in which the rolling element 150 contacts the inner peripheral surface. track surface). The raceway surface (outer raceway) formed on the inner circumferential surface of the outer ring cooperates with the raceway surface (inner raceway surface) formed on the rotating element (eg, the wheel hub 120 and/or the inner race 130) to form a rolling element between the raceway surfaces. It may be configured to receive and support the rolling element 150 .

본 발명의 일 실시예에 따르면, 전동체(150)는 회전요소(110)와 비회전요소(140) 사이에 배치되어, 회전요소(110)를 비회전요소(140)에 대해 회전가능하게 지지하는 기능을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rolling element 150 is disposed between the rotating element 110 and the non-rotating element 140 to rotatably support the rotating element 110 with respect to the non-rotating element 140 . function can be performed.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 휠베어링(100)은 주행 중인 도로의 노면 상태(예컨대, 주행 중인 도로가 미끄러운 노면 상태인지 여부, 미끄러운 노면 상태로 인해 휠에 슬립에 발생하였는지 여부 등)를 진단하기 위한 노면 상태 진단 시스템(200)을 더 구비할 수 있다.On the other hand, the wheel bearing 100 according to an embodiment of the present invention determines the road surface state of the driving road (eg, whether the driving road is a slippery road surface state, whether the wheel slips due to a slippery road surface state, etc.) A road surface condition diagnosis system 200 for diagnosing may be further provided.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템(200)은 주행 중인 차량의 작동 상태(휠의 회전속도, 차량의 가속도 등)와 관련된 신호를 검출하는 센싱부(210), 센싱부로부터 검출된 차량의 작동 상태 정보를 기초로 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하는 진단부(240) 등을 포함하여 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the road surface condition diagnosis system 200 includes a sensing unit 210 that detects a signal related to an operating state of a driving vehicle (wheel rotation speed, vehicle acceleration, etc.), and detection from the sensing unit. It may be configured to include a diagnostic unit 240 for diagnosing the road surface condition of the driving road based on the operating condition information of the vehicle.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템(200)에 구비되는 센싱부(210)는 휠의 회전속도(휠베어링의 회전속도)와 관련된 정보를 검출하는 회전속도 센싱부(220)와 차량의 가속도 정보를 검출하는 가속도 센싱부(230)를 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the sensing unit 210 provided in the road surface condition diagnosis system 200 includes the rotational speed sensing unit 220 for detecting information related to the rotational speed of the wheel (the rotational speed of the wheel bearing) and It may include an acceleration sensing unit 230 that detects vehicle acceleration information.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전속도 센싱부(220)는 휠베어링(100)의 일측에 배치되어 휠베어링(100)의 회전요소에 장착된 센서타겟(160)에 의해 발생되는 자기장의 변화를 감지해 휠의 회전속도(휠베어링의 회전속도)를 검출하는 휠속도 센서(WSS; Wheel Speed Sensor)로 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rotational speed sensing unit 220 is disposed on one side of the wheel bearing 100 and a change in the magnetic field generated by the sensor target 160 mounted on the rotating element of the wheel bearing 100 . It can be composed of a wheel speed sensor (WSS; Wheel Speed Sensor) that detects the rotational speed of the wheel (the rotational speed of the wheel bearing).

구체적으로, 회전속도 센싱부(220)는 내부에 구비된 속도 센서(222)가 휠베어링(100)의 회전요소에 장착된 센서타겟(160; 예컨대, 엔코더)에 대향하도록 휠베어링의 일측에 인접하게 배치되어, 센서타겟(160)의 회전에 의해 발생되는 자기장의 변화를 감지해 휠의 회전속도를 검출하도록 구성될 수 있다.Specifically, the rotation speed sensing unit 220 is adjacent to one side of the wheel bearing so that the speed sensor 222 provided therein faces the sensor target 160 (eg, encoder) mounted on the rotation element of the wheel bearing 100 . It may be arranged to detect a change in the magnetic field generated by the rotation of the sensor target 160 to detect the rotational speed of the wheel.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 회전속도 센싱부(220)는 통상의 휠베어링에 이용되는 휠속도 센서(WSS: Wheel Speed Sensor)와 동일하거나 유사한 구조로 형성될 수 있으며, 휠베어링의 비회전요소(예컨대, 외륜) 또는 휠베어링의 비회전요소가 장착되는 너클 등의 샤시 부품에 결합되어 차체에 고정되도록 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the rotational speed sensing unit 220 may be formed in the same or similar structure to a wheel speed sensor (WSS) used in a conventional wheel bearing, and the non-rotation of the wheel bearing An element (eg, an outer ring) or a non-rotating element of a wheel bearing may be coupled to a chassis part such as a knuckle to which it is mounted and configured to be fixed to the vehicle body.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 가속도 센싱부(230)는 휠베어링(100)의 비회전요소나 샤시 부재 등에 고정되어 주행 중인 차량의 가속도 정보를 검출하도록 구성될 수 있다. 구체적으로, 가속도 센싱부(230)에는 가속도 센서(232)가 구비되어 주행 중인 차량의 가속도 신호를 검출하도록 구성될 수 있으며, 가속도 센서(232)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 등으로 구성될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the acceleration sensing unit 230 may be fixed to a non-rotating element of the wheel bearing 100 or a chassis member and configured to detect acceleration information of a driving vehicle. Specifically, the acceleration sensing unit 230 is provided with an acceleration sensor 232 and may be configured to detect an acceleration signal of a driving vehicle, and the acceleration sensor 232 may be configured to detect an acceleration signal of a driving vehicle in any one of the x, y, and z axis directions perpendicular to each other. It may be composed of a single-axis acceleration sensor capable of measuring acceleration in one direction, a two-axis acceleration sensor capable of measuring acceleration in two directions, and a three-axis acceleration sensor capable of measuring acceleration in all three directions.

본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)은 후술하는 바와 같이 차량의 주행방향(즉, 차량의 전후방향)의 가속도 정보를 이용해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성될 수 있으므로, 가속도 센싱부(230)에 구비되는 가속도 센서(232)는 차량의 주행방향을 향하는 가속도 신호를 포함해 1축, 2축 또는 3축의 가속도 신호를 검출하는 가속도 센서로 구성될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 가속도 센서(232)는 주행방향(차량의 전후방향) 가속도, 수직방향(차량의 상하방향) 가속도, 차축방향 가속도를 측정할 수 있는 3축 MEMS 가속도 센서 등으로 구성될 수 있다. The road surface condition diagnosis system 200 according to an embodiment of the present invention can be configured to diagnose the road surface condition of a driving road using acceleration information in the driving direction of the vehicle (that is, the front-rear direction of the vehicle) as will be described later. , the acceleration sensor 232 provided in the acceleration sensing unit 230 may be configured as an acceleration sensor that detects acceleration signals of one axis, two axes, or three axes, including an acceleration signal directed to the driving direction of the vehicle. For example, according to an embodiment of the present invention, the acceleration sensor 232 is a three-axis MEMS acceleration sensor capable of measuring acceleration in the driving direction (front and rear direction of the vehicle), vertical direction (up and down direction of the vehicle), and axle direction acceleration. and so on.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템(200)의 진단부(240)는 센싱부(210)를 통해 획득된 신호 정보를 전달받아 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단(예컨대, 주행 중인 도로의 노면 상태가 양호한 노면 상태인지 빗길이나 눈길과 같이 미끄러운 상태인지, 노면 상태로 인해 휠에 슬립이 발생하였는지 여부 등)하는 기능을 수행할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the diagnosis unit 240 of the road surface condition diagnosis system 200 receives the signal information acquired through the sensing unit 210 to diagnose the road surface condition of the driving road (eg, the driving mode). It is possible to perform a function of determining whether the road surface condition of the road is a good road surface condition, a slippery condition such as rain or snow, whether the wheel has slip due to the road surface condition, etc.).

본 발명의 일 실시예에 따르면, 진단부(240)는 센싱부(210)로부터 차량의 작동 상태 정보를 전달받는 제1 입출력부(242), 제1 입출력부(242)를 통해 전달된 정보(예컨대, 휠베어링의 회전속도 관련 정보 및 차량의 주행방향 가속도 관련 정보 등)를 이용해 주행 중인 도로의 노면 상태 및/또는 노면 상태에 의한 차량의 작동 상태를 진단하는 제어부(244), 기준 데이터를 저장하고 있거나 진단 결과 등을 저장할 수 있는 메모리부(246), 제어부(244)로부터의 진단 결과를 출력하는 제2 입출력부(248) 등을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the diagnosis unit 240 includes the first input/output unit 242 that receives the operating state information of the vehicle from the sensing unit 210 , and the information transmitted through the first input/output unit 242 ( For example, the control unit 244 for diagnosing the operating state of the vehicle by the road surface condition and/or the road surface condition of the road on which the vehicle is traveling using information related to the rotational speed of the wheel bearing and information related to the acceleration in the driving direction of the vehicle, and the reference data is stored It may include a memory unit 246 capable of performing or storing a diagnosis result, and the like, a second input/output unit 248 outputting a diagnosis result from the control unit 244 , and the like.

한편, 진단부(240)에 구비되는 제어부(244)는 입력된 신호를 필터링하는 필터링부(예컨대, 특정 영역의 주파수 신호만 통과시키는 대역 통과 필터 등), 필터링부에서 필터링된 신호를 전달받아 분석을 수행하는 신호분석부, 신호분석부의 분석 결과를 기초로 주행 중인 도로의 노면 상태 등을 진단하는 상태진단부 등을 포함할 수 있다.On the other hand, the control unit 244 provided in the diagnosis unit 240 receives and analyzes the filtered signal from the filtering unit (eg, a band-pass filter that passes only a frequency signal of a specific region), which filters the input signal, and the filtering unit. It may include a signal analysis unit for performing the , a state diagnosis unit for diagnosing the road surface condition of the driving road based on the analysis result of the signal analysis unit, and the like.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템(200)을 통해 판단된 노면 상태 정보(예컨대, 미끄러운 노면 상태 정보, 휠 슬립 발생 정보 등은 차량의 ECU(250; Electronic Control Unit) 등으로 전달되어 저장부에 저장되거나, 경고음이나 디스플레이 등의 표시부(252)를 통해 사용자에게 표시되거나, 구동부(254)로 전달되어 샤시 부품 등의 구동부를 제어하는데 이용될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, road surface condition information (eg, slippery road surface condition information, wheel slip occurrence information, etc.) determined through the road surface condition diagnosis system 200 is transmitted to an ECU (Electronic Control Unit (ECU) 250) of the vehicle. It may be stored in the storage unit, displayed to the user through the display unit 252 such as a warning sound or a display, or transmitted to the driving unit 254 to be used to control driving units such as chassis parts.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 노면 상태 진단 시스템(200)을 통해 판단된 노면 상태 정보(예컨대, 미끄러운 노면 상태 정보) 등은 GPS 등을 통해 검출된 차량의 위치 정보 및/또는 검출 시점의 시간 정보와 함께 저장되도록 구성되어 향후 차량이 미끄러운 노면 상태로 저장된 위치를 주행하게 될 경우 저장된 정보를 기초로 차량의 주행 상태를 자동으로 제어하거나 사용자에게 노면 상태에 대한 정보를 표시하도록 구성되어, 차량의 주행 안정성을 보다 향상시킬 수 있도록 구성될 수 있다.Meanwhile, according to an embodiment of the present invention, the road surface condition information (eg, slippery road condition information) determined through the road surface condition diagnosis system 200 may include vehicle location information and/or detection time detected through GPS or the like. It is configured to be stored together with the time information of the vehicle, so that when the vehicle is driven in a stored location with a slippery road surface in the future, it is configured to automatically control the driving state of the vehicle based on the stored information or display information about the road surface condition to the user It may be configured to further improve driving stability of the vehicle.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)에서 노면 상태의 진단은 아래와 같이 회전속도 센싱부(220)로부터 제공되는 회전속도 관련 정보와 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 주행방향 가속도 관련 정보를 상호 비교하여 판단하는 방식으로 수행되도록 구성될 수 있다. [참고로, 본 명세서에서 회전속도 센싱부(220)로부터 제공되는 회전속도 관련 정보는 회전속도 센싱부(220)에서 검출된 휠의 회전속도 정보를 비롯해 이로부터 산출되는 정보들(회전 가속도 정보, 주행방향 속도 정보 등)을 통칭하며, 가속도 센싱부(230)로부터 제공되는 가속도 관련 정보는 가속도 센싱부(230)에서 검출된 차량의 가속도 정보를 비롯해 이로부터 산출되는 정보들(회전 가속도 정보, 주행방향 속도 정보 등)을 통칭한다]Meanwhile, in the road surface condition diagnosis system 200 according to an embodiment of the present invention, the diagnosis of the road surface condition includes the rotation speed related information provided from the rotation speed sensing unit 220 and the driving detected from the acceleration sensing unit 230 as follows. It may be configured to be performed in such a way that the directional acceleration-related information is compared and determined. [For reference, in this specification, the rotational speed-related information provided from the rotational speed sensing unit 220 includes the rotational speed information of the wheel detected by the rotational speed sensing unit 220 and information calculated therefrom (rotational acceleration information, driving direction speed information, etc.), and the acceleration-related information provided from the acceleration sensing unit 230 includes vehicle acceleration information detected by the acceleration sensing unit 230 and information calculated therefrom (rotational acceleration information, driving direction speed information, etc.)

예컨대, 도 6의 (a)를 참조하면 회전속도 센싱부(220; 휠속도 센서)로부터 검출된 휠베어링의 회전속도 정보(224)가 예시적으로 도시되어 있으며, 도 6의 (b)를 참조하면 도 6의 (a)에 도시된 회전속도 정보를 시간에 대해 미분 연산하고 타이어의 동반경을 고려해 주행방향(차량의 전후방향) 정보로 변환하여 산출된 가속도 정보(226)가 예시적으로 도시되어 있다. For example, referring to (a) of FIG. 6 , the rotation speed information 224 of the wheel bearing detected from the rotation speed sensing unit 220 (wheel speed sensor) is exemplarily shown, see FIG. 6 (b) When the rotation speed information shown in (a) of FIG. 6 is differentially calculated with respect to time, the acceleration information 226 calculated by converting the information of the driving direction (front and rear direction of the vehicle) in consideration of the companion diameter of the tire is shown as an example. has been

가속도 신호는 속도 신호와 시간에 대한 1차 미분 관계를 갖기 때문에 도 6의 (a)에 도시된 휠의 회전속도 신호를 시간에 대해 미분 연산하면 휠의 회전 가속도 신호를 얻을 수 있고 이러한 회전 가속도 신호를 타이어의 동반경을 고려해 주행방향 가속도로 변환하게 되면(주행방향 가속도=2xπx타이어의 동반경x회전 가속도) 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 차량의 전후방향 가속도(주행방향 가속도)가 산출될 수 있게 된다. [회전속도 신호를 미분 연산하고 주행방향으로 변환 연산해 주행방향 가속도 신호를 산출할 때, 미분 연산과 변환 연산은 임의의 순서로 수행되어도 무방하다]Since the acceleration signal has a first-order differential relationship between the speed signal and time, the rotational acceleration signal of the wheel can be obtained by differentiating the rotational speed signal of the wheel shown in Fig. 6(a) with respect to time, and this rotational acceleration signal is converted to the acceleration in the driving direction in consideration of the companion diameter of the tire (acceleration in the driving direction = 2xπx the companion diameter of the tire x rotational acceleration), as shown in FIG. can be calculated. [When calculating the acceleration signal in the driving direction by differentiating the rotation speed signal and converting it to the driving direction, the differential calculation and the conversion calculation may be performed in any order]

한편, 도 7을 참조하면 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 가속도 정보(236; 차량의 전후방향 가속도 정보)가 예시적으로 도시되어 있다.Meanwhile, referring to FIG. 7 , acceleration information 236 (vehicle acceleration information in the front-rear direction) detected from the acceleration sensing unit 230 is exemplarily illustrated.

도 7에 도시된 차량의 전후방향 가속도는 도 6의 (b)에 도시된 가속도와 동일한 방향의 가속도를 나타내기 때문에, 휠에 슬립이 발생하지 않고 휠베어링이 정상적으로 회전구동하는 경우에는 도 7에 도시된 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 주행방향 가속도 정보(236)와 도 6의 (b)에 도시된 회전속도 센싱부(220)의 회전속도 정보로부터 산출된 주행방향 가속도 정보(226)가 미리 결정된 소정의 범위 내에서 일치하게 된다. 그러나, 휠에 잠김 현상이 발생하거나 차량이 미끄러운 노면 상태의 도로를 주행하게 되어 주행 중에 휠에 슬립이 발생하게 되면 휠(휠베어링)이 정상적으로 회전구동하지 못해 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 주행방향 가속도 정보(236)와 회전속도 센싱부(230)의 회전속도 정보로부터 산출된 주행방향 가속도 정보(226) 사이에 차이가 발생하게 된다. 예컨대, 휠에 슬립이 발생하게 되면 휠이 충분한 회전을 하지 못하게 되어 회전속도 센싱부(220)의 회전속도 정보로부터 산출된 주행방향 가속도 정보(226)는 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 차량의 주행방향 가속도 정보(236)보다 작은 값을 나타내게 된다. 따라서, 회전속도 센싱부(220)로부터 검출된 회전속도를 연산하여 산출된 주행방향 가속도 정보(226)와 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 차량의 주행방향 가속도 정보(236)를 상호 비교하게 되면 휠 슬립의 발생 여부를 확인할 수 있고, 이를 기초로 주행하고 있는 도로가 양호한 노면 상태인지 아니면 빗길이나 눈길과 같은 미끄러운 노면 상태인지를 진단할 수 있게 된다.Since the front-rear acceleration of the vehicle shown in FIG. 7 represents the acceleration in the same direction as the acceleration shown in FIG. 6(b), when the wheel bearing is normally rotationally driven without slipping in the wheel, it is shown in FIG. Driving direction acceleration information 226 calculated from the driving direction acceleration information 236 detected from the shown acceleration sensing unit 230 and the rotational speed information of the rotation speed sensing unit 220 shown in FIG. A match is made within a predetermined predetermined range. However, if the wheel is locked or the vehicle travels on a road with a slippery road surface and slip occurs on the wheel while driving, the wheel (wheel bearing) cannot rotate normally and the driving detected by the acceleration sensing unit 230 A difference occurs between the direction acceleration information 236 and the driving direction acceleration information 226 calculated from the rotation speed information of the rotation speed sensing unit 230 . For example, when slip occurs in the wheel, the wheel does not rotate sufficiently, and the driving direction acceleration information 226 calculated from the rotation speed information of the rotation speed sensing unit 220 is the speed of the vehicle detected by the acceleration sensing unit 230 . A value smaller than the driving direction acceleration information 236 is displayed. Accordingly, when the driving direction acceleration information 226 calculated by calculating the rotation speed detected by the rotation speed sensing unit 220 and the driving direction acceleration information 236 of the vehicle detected by the acceleration sensing unit 230 are compared with each other, It is possible to check whether wheel slip has occurred, and based on this, it is possible to diagnose whether the driving road is in a good road surface condition or a slippery road surface condition such as rain or snow.

구체적으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)은 (i) 회전속도 센싱부(220)로부터 검출된 휠의 회전속도 정보(224)를 시간에 대한 미분 연산 및 주행방향 정보로의 변환 연산해 산출된 가속도 정보(226)가 가속도 센싱부(230)에서 검출된 차량의 주행방향 가속도 정보(236)에 대해 미리 결정된 소정의 범위 내에 위치하는 경우에는 휠에 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하고, (ii) 회전속도 센싱부(220)로부터 검출된 휠베어링의 회전속도 정보(224)를 시간에 대한 미분 연산 및 주행방향 정보로의 변환 연산해 산출된 가속도 신호(226)가 가속도 센싱부(230)에서 검출된 차량의 주행방향 가속도 정보(236)에 대해 미리 결정된 범위를 벗어나는 경우에는 휠에 슬립이 발생하는 것으로 판단하도록 구성될 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)은 휠에 슬립이 발생한 것으로 판단된 경우 이러한 휠 슬립이 정해진 시간 내에 미리 정해진 횟수 이상 발생하게 되면 주행 중인 도로의 노면 상태가 빗길이나 눈길 등과 같은 미끄러운 노면 상태인 것으로 판단하도록 구성될 수 있다.Specifically, the road surface condition diagnosis system 200 according to an embodiment of the present invention (i) differentiates the rotation speed information 224 of the wheel detected from the rotation speed sensing unit 220 with respect to time and information on the driving direction. When the acceleration information 226 calculated by the conversion operation is located within a predetermined range with respect to the driving direction acceleration information 236 of the vehicle detected by the acceleration sensing unit 230, slip does not occur in the wheel. (ii) the rotational speed information 224 of the wheel bearing detected from the rotational speed sensing unit 220 is converted into time differential calculation and driving direction information, and the calculated acceleration signal 226 is the acceleration When the sensing unit 230 deviates from a predetermined range with respect to the driving direction acceleration information 236 of the vehicle, it may be configured to determine that the wheel slips. In addition, the road surface condition diagnosis system 200 according to an embodiment of the present invention determines that when it is determined that the wheel slips, and if such wheel slip occurs more than a predetermined number of times within a predetermined time, the road surface condition of the road on which the vehicle is being driven is rain or It may be configured to determine that it is a slippery road surface condition, such as a snowy road.

한편, 전술한 노면 상태 진단은 휠속도 센서(WSS; Wheel Speed Sensor) 등과 같은 회전속도 센싱부(220)로부터 검출된 회전속도 정보와 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 차량의 가속도 신호를 상호 비교해 노면 상태를 진단하도록 구성되면 임의의 다른 방식으로 알고리즘을 변형하여 실시해도 무방하다.On the other hand, the aforementioned road surface condition diagnosis is performed by comparing the rotation speed information detected from the rotation speed sensing unit 220 such as a wheel speed sensor (WSS) and the acceleration signal of the vehicle detected from the acceleration sensing unit 230 with each other. If it is configured to diagnose the road surface condition, the algorithm may be modified and implemented in any other way.

예컨대, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)은 전술한 실시형태와 반대로 가속도 센싱부(230)에서 검출된 차량의 주행방향 가속도 정보를 시간에 대한 적분 연산 및 회전방향 정보로의 변환 연산을 수행해 산출된 회전속도 정보와 휠속도 센싱부(220)에서 검출된 회전속도 정보와 비교함으로써 휠 슬립 발생 여부 및 노면 상태 진단을 수행하도록 구성되어도 좋다. [주행방향 가속도 신호를 적분 연산하고 회전방향으로 변환 연산해 주행방향 회전속도 신호를 산출할 때, 적분 연산과 변환 연산은 임의의 순서로 수행되어도 무방하다]For example, the road surface condition diagnosis system 200 according to an embodiment of the present invention converts the driving direction acceleration information of the vehicle detected by the acceleration sensing unit 230 into time-integrated calculation and rotation direction information, contrary to the above-described embodiment. It may be configured to perform a diagnosis of whether wheel slip occurs and a road surface condition by comparing the rotation speed information calculated by performing a conversion operation of , with the rotation speed information detected by the wheel speed sensing unit 220 . [When calculating the driving direction rotation speed signal by integrating the driving direction acceleration signal and converting it to the rotation direction, the integration calculation and the conversion calculation may be performed in any order]

다른 방안으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)은 회전속도 센싱부(220)에서 검출된 휠베어링의 회전속도 정보를 시간에 대해 미분하여 회전 가속도 정보를 산출하고, 가속도 센싱부(230)에서 검출된 차량의 주행방향 가속도 정보를 타이어의 동반경을 고려해 회전 가속도 정보로 변환한 다음, 이들 회전 가속도 정보를 상호 비교해 휠 슬립 발생 여부 및 노면 상태 진단을 수행하도록 구성되어도 좋다.Alternatively, the road surface condition diagnosis system 200 according to an embodiment of the present invention calculates rotational acceleration information by differentiating the rotational speed information of the wheel bearing detected by the rotational speed sensing unit 220 with respect to time, and the acceleration It may be configured to convert the driving direction acceleration information of the vehicle detected by the sensing unit 230 into rotational acceleration information in consideration of the companion diameter of the tire, and then compare the rotational acceleration information to determine whether wheel slip occurs and the road surface condition. .

다른 방안으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)은 회전속도 센싱부(220)에서 검출된 휠베어링의 회전속도 정보를 타이어의 동반경을 고려해 주행방향 정보로 변환해 주행방향 속도 정보를 산출하고, 가속도 센싱부(230)에서 검출된 차량의 주행방향 가속도 신호를 시간에 대해 적분해 주행방향 속도 정보를 산출한 다음, 이들 주행방향 속도 정보를 상호 비교해 휠 슬립 발생 여부 및 노면 상태 진단을 수행하도록 구성되어도 좋다.As another method, the road surface condition diagnosis system 200 according to an embodiment of the present invention converts the rotation speed information of the wheel bearing detected by the rotation speed sensing unit 220 into driving direction information in consideration of the accompanying diameter of the tire. The direction speed information is calculated, the driving direction acceleration signal of the vehicle detected by the acceleration sensing unit 230 is integrated with time to calculate the driving direction speed information, and then, the driving direction speed information is compared with each other to determine whether wheel slip occurs and It may be configured to perform road surface condition diagnosis.

이러한 구성에 의하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)은 회전속도 센싱부(220)로부터 검출된 회전속도 정보(휠의 회전속도 정보)와 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 가속도 정보(예컨대, 차량의 주행방향 가속도 정보)를 상호 비교해 휠의 슬립 발생 여부 및 주행 중인 도로의 노면 상태 진단을 수행하도록 구성되기 때문에, 양측 센싱부로부터의 검출 신호를 기초로 신뢰성 있는 노면 상태 진단이 수행될 수 있게 된다. 또한, 회전속도 센싱부로부터 제공된 회전속도 정보나 가속도 센싱부로부터 제공되는 가속도 정보를 시간에 대해 단순 1차 미분 또는 단순 1차 적분하는 연산과 주행방향/회전방향으로의 변환 연산만 수행해 노면 상태 진단을 수행할 수 있기 때문에, 노면 상태 진단 시스템(200)을 보다 단순한 구조 및 알고리즘으로 형성하는 것이 가능해 지게 된다.According to this configuration, the road surface condition diagnosis system 200 according to an embodiment of the present invention detects the rotation speed information (wheel rotation speed information) detected from the rotation speed sensing unit 220 and the acceleration sensing unit 230 . Since it is configured to diagnose whether wheel slip occurs and the road surface condition of the driving road by comparing the obtained acceleration information (for example, vehicle driving direction acceleration information), reliable road surface condition based on detection signals from both sensing units A diagnosis may be performed. In addition, the road surface condition diagnosis is performed only by performing simple primary differentiation or simple primary integration of the rotational speed information provided from the rotational speed sensing unit or the acceleration information provided from the acceleration sensing unit with respect to time and converting the driving direction/rotation direction. , it becomes possible to form the road surface condition diagnosis system 200 with a simpler structure and algorithm.

이상 본 발명을 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예들에 의해 설명하였으나, 이들 실시예들은 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형을 꾀할 수 있다.The present invention has been described above with specific details such as specific components and limited embodiments, but these embodiments are only provided to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited thereto, and the present invention is not limited thereto. Those of ordinary skill in the art to which this belongs can make various modifications and variations from these descriptions.

따라서, 본 발명의 사상은 앞서 설명된 실시예들에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 청구범위뿐만 아니라 이 청구범위에 균등하게 또는 등가적으로 변형된 모든 것들은 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the above-described embodiments, and not only the claims described below but also all those equally or equivalently modified in the claims are within the scope of the spirit of the present invention something to do.

100: 휠베어링
110: 회전요소
120: 휠허브
130: 내륜
140: 비회전요소
150: 전동체
160: 센서타겟
200: 노면 상태 진단 시스템
210: 센싱부
220: 회전속도 센싱부
222: 속도 센서
224: 회전속도 신호
226: (회전속도 신호로부터 산출된 주행방향의) 가속도 신호
230: 가속도 센싱부
232: 가속도 센서
236: (가속도 센서를 통해 검출된 주행방향의) 가속도 신호
240: 진단부
242: 제1 입출력부
244: 제어부
246: 메모리부
248: 제2 입출력부
250: 차량의 ECU
252: 표시부
254: 구동부100: wheel bearing
110: rotating element
120: wheel hub
130: inner ring
140: non-rotating element
150: rolling element
160: sensor target
200: road surface condition diagnosis system
210: sensing unit
220: rotation speed sensing unit
222: speed sensor
224: rotation speed signal
226: acceleration signal (in the direction of travel calculated from the rotation speed signal)
230: acceleration sensing unit
232: acceleration sensor
236: acceleration signal (in the direction of travel detected through the acceleration sensor)
240: diagnostic unit
242: first input/output unit
244: control
246: memory unit
248: second input/output unit
250: ECU of vehicle
252: display unit
254: driving unit

Claims (14)

주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하는데 이용되는 노면 상태 진단 시스템(200)이며,
차량의 작동 상태와 관련된 정보를 검출하는 센싱부(210)와,
상기 센싱부(210)로부터 검출된 차량의 작동 상태 정보를 기초로 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하는 진단부(240)를 포함하고,
상기 센싱부(210)는 휠의 회전속도를 검출하는 회전속도 센싱부(220)와 차량의 가속도 정보를 검출하는 가속도 센싱부(230)를 포함하고,
상기 진단부(240)는 상기 회전속도 센싱부(220)로부터 검출된 휠의 회전속도와 관련된 신호 정보와 상기 가속도 센싱부(230)로부터 검출된 차량의 주행방향 가속도와 관련된 신호 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.It is a road surface condition diagnosis system 200 used for diagnosing the road surface condition of a driving road,
a sensing unit 210 for detecting information related to the operating state of the vehicle;
and a diagnostic unit 240 for diagnosing the road surface condition of a driving road based on the operating state information of the vehicle detected by the sensing unit 210,
The sensing unit 210 includes a rotation speed sensing unit 220 for detecting the rotation speed of the wheel and an acceleration sensing unit 230 for detecting acceleration information of the vehicle,
The diagnosis unit 240 compares the signal information related to the rotational speed of the wheel detected by the rotational speed sensing unit 220 with the signal information related to the driving direction acceleration of the vehicle detected by the acceleration sensing unit 230 and drives the vehicle. configured to diagnose the road surface condition of the road under way,
Road condition diagnosis system. 제1항에 있어서,
상기 진단부(240)는 상기 회전속도 센싱부(220)에서 검출된 휠의 회전속도 정보를 시간에 대한 미분 연산 및 주행방향 정보로의 변환 연산을 수행해 산출된 주행방향 가속도 정보와 상기 가속도 센싱부(230)에서 검출된 주행방향 가속도 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.According to claim 1,
The diagnosis unit 240 performs a differential operation on time and a conversion operation on the rotation speed information of the wheel detected by the rotation speed sensing unit 220 into driving direction information, and the driving direction acceleration information calculated by the acceleration sensing unit configured to compare the driving direction acceleration information detected in 230 and diagnose the road surface condition of the driving road,
Road condition diagnosis system. 제1항에 있어서,
상기 진단부(240)는 상기 가속도 센싱부(230)에서 검출된 주행방향 가속도 정보를 시간에 대한 적분 연산 및 회전방향 정보로의 변환 연산을 수행해 산출된 회전속도 정보와 상기 회전속도 센싱부(220)에서 검출된 회전속도 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.According to claim 1,
The diagnosis unit 240 performs an integral operation with respect to time and a conversion operation for the driving direction acceleration information detected by the acceleration sensing unit 230 into rotation direction information, and the rotation speed information calculated by the rotation speed sensing unit 220 ), which is configured to diagnose the road surface condition of the driving road by comparing the rotation speed information detected in
Road condition diagnosis system. 제1항에 있어서,
상기 진단부(240)는 상기 회전속도 센싱부(220)에서 검출된 휠의 회전속도 정보를 시간에 대해 미분 연산하여 산출된 회전 가속도 정보와 상기 가속도 센싱부(230)에서 검출된 주행방향 가속도 정보를 회전방향 정보로 변환 연산하여 산출된 회전 가속도 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.According to claim 1,
The diagnosis unit 240 includes the rotational acceleration information calculated by differentiating the rotational speed information of the wheel detected by the rotational speed sensing unit 220 with respect to time and the driving direction acceleration information detected by the acceleration sensing unit 230 . Constructed to diagnose the road surface condition of the driving road by comparing the rotational acceleration information calculated by converting to rotational direction information,
Road condition diagnosis system. 제1항에 있어서,
상기 진단부(240)는 상기 회전속도 센싱부(220)에서 검출된 휠의 회전속도 정보를 주행방향 정보로 변환 연산하여 산출된 주행방향 속도 정보와 상기 가속도 센싱부(230)에서 검출된 주행방향 가속도 정보를 시간에 대해 적분 연산하여 산출된 주행방향 속도 정보를 상호 비교해 주행 중인 도로의 노면 상태를 진단하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.According to claim 1,
The diagnosis unit 240 converts the rotation speed information of the wheel detected by the rotation speed sensing unit 220 into driving direction information and calculates driving direction speed information and the driving direction detected by the acceleration sensing unit 230 . configured to diagnose the road surface condition of the road being driven by comparing the driving direction speed information calculated by integrating the acceleration information with respect to time
Road condition diagnosis system. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 노면 상태 진단 시스템(200)은, 상기 회전속도 센싱부(220)로부터의 회전속도 관련 신호와 상기 가속도 센싱부(230)로부터의 주행방향 가속도 관련 신호가 미리 정해진 범위 내에서 일치하는 경우에는 휠 슬립이 발생하지 않은 것으로 판단하고, 상기 회전속도 센싱부(220)로부터의 회전속도 관련 신호와 상기 가속도 센싱부(230)로부터의 주행방향 가속도 관련 신호가 미리 정해진 범위를 벗어나서 위치하는 경우에는 휠 슬립이 발생한 것으로 판단하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
The road surface condition diagnosis system 200, when the rotation speed-related signal from the rotation speed sensing unit 220 and the driving direction acceleration-related signal from the acceleration sensing unit 230 match within a predetermined range, the wheel When it is determined that slip has not occurred, and the rotational speed-related signal from the rotational speed sensing unit 220 and the driving direction acceleration-related signal from the acceleration sensing unit 230 are located outside a predetermined range, wheel slip configured to determine that this has occurred,
Road condition diagnosis system. 제6항에 있어서,
상기 노면 상태 진단 시스템(200)은 정해진 시간 내에 휠 슬립이 미리 정해진 횟수 이상 발생한 경우 주행 중인 도로의 노면 상태가 미끄러운 노면 상태인 것으로 판단하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.7. The method of claim 6,
The road surface condition diagnosis system 200 is configured to determine that the road surface condition of the driving road is a slippery road surface condition when wheel slip occurs more than a predetermined number of times within a predetermined time.
Road condition diagnosis system. 제7항에 있어서,
상기 노면 상태 진단 시스템(200)으로부터 판단된 노면 상태 정보는 저장부로 전달되어 저장되거나, 표시부를 통해 사용자에게 표시되거나, 구동장치를 제어하는데 이용되도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.8. The method of claim 7,
The road surface condition information determined from the road surface condition diagnosis system 200 is transmitted to and stored in a storage unit, displayed to a user through a display unit, or configured to be used to control a driving device,
Road condition diagnosis system. 제8항에 있어서,
상기 노면 상태 진단 시스템(200)으로부터 판단된 노면 상태 정보는 노면 상태가 검출된 위치 정보와 함께 저장되도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.9. The method of claim 8,
The road surface condition information determined by the road surface condition diagnosis system 200 is configured to be stored together with the location information where the road surface condition is detected.
Road condition diagnosis system. 제9항에 있어서,
상기 노면 상태 진단 시스템(200)으로부터 판단된 노면 상태 정보는 노면 상태가 검출된 위치 정보 및 노면 상태가 검출된 시점의 시간 정보와 함께 저장되도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.10. The method of claim 9,
The road surface condition information determined by the road surface condition diagnosis system 200 is configured to be stored together with location information at which the road condition is detected and time information at the time when the road condition is detected,
Road condition diagnosis system. 제9항에 있어서,
상기 노면 상태 진단 시스템(200)은 미끄러운 노면으로 저장되어 있는 도로를 주행할 때 해당 정보를 사용자에게 표시하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.10. The method of claim 9,
The road surface condition diagnosis system 200 is configured to display corresponding information to a user when driving on a road stored as a slippery road surface,
Road condition diagnosis system. 제9항에 있어서,
상기 노면 상태 진단 시스템(200)은 미끄러운 노면으로 저장되어 있는 도로를 주행할 때 미끄러운 노면에 적합한 상태로 차량의 주행상태를 자동으로 제어하도록 구성되는,
노면 상태 진단 시스템.10. The method of claim 9,
The road surface condition diagnosis system 200 is configured to automatically control the driving condition of the vehicle in a state suitable for the slippery road surface when driving on a road stored as a slippery road surface,
Road condition diagnosis system. 차량의 차륜을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 휠베어링(100)이며,
제6항에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)을 구비하는,
휠베어링.It is a wheel bearing 100 that rotatably mounts and supports the wheel of the vehicle on the vehicle body,
With the road surface condition diagnosis system 200 according to claim 6,
wheel bearings. 차량의 차륜을 차체에 회전 가능하게 장착하여 지지하는 휠베어링(100)이며,
제7항에 따른 노면 상태 진단 시스템(200)을 구비하는,
휠베어링.It is a wheel bearing 100 that rotatably mounts and supports the wheel of the vehicle on the vehicle body,
With the road surface condition diagnosis system 200 according to claim 7,
wheel bearings.
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US8437907B2 (en) 2006-12-05 2013-05-07 Continental Automotive Gmbh Method for determining a roadway state

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