KR102587220B1 - 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 드라이브 라인의 설계 단계에서 내구 성능 검증을 위해 수행되는 내구 해석 과정을 자동화함으로써, 드라이브 라인의 내구 성능 검증을 용이하고 신속하게 진행할 수 있는 내구 해석 자동화 기술에 관한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법은, 드라이브 라인에 포함되는 각 구성 요소에 대한 입체 모델을 생성하는 단계; 상기 생성된 입체 모델의 데이터에 기초하여 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 단계; 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 단계; 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델을 정의하고, 동역학 해석을 수행하는 단계; 및 동역학 해석 결과를 반영하여 상기 내구 해석용 모델에 대한 피로 해석을 수행하는 단계;를 포함한다.

Description

차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR DURABILITY ANALYSIS OF VEHICLE DRIVE LNE}
본 발명은 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 드라이브 라인의 설계 단계에서 내구 성능 검증을 위해 수행되는 내구 해석 과정을 자동화함으로써, 드라이브 라인의 내구 성능 검증을 용이하고 신속하게 진행할 수 있는 내구 해석 자동화 기술에 관한 것이다.
차량에서의 드라이브 라인(Drive Line)은 차량의 구동계에서 엔진 또는 모터에서 발생되고, 변속기를 통해 전달되는 출력을 축에 전달하여 휠을 가동시키기 위해 설계되는 부분을 의미할 수 있으며, 축, 기어, 베어링 및 하우징 등의 구성 요소를 포함할 수 있다.
한편, 이러한 드라이브 라인을 개발하기 위해서는 내구 성능에 대한 검증이 필수적이며, 이에 따라, 드라이브 라인 설계 시 시뮬레이션을 통한 피로 해석 등을 포함하는 내구 해석 과정을 거치게 된다.
이 때, 종래의 드라이브 라인 내구 해석 방법은 각 진행 단계에서 필요한 드라이브 라인 구성 요소의 데이터를 수동으로 전송 받아 진행하는 방식으로, 설계에 소요되는 시간이 매우 길다는 문제가 있으며, 종래의 내구 해석 방법에 적용되는 구성 요소 별 구조 해석 방법은 설정되는 경계 조건의 형식 또는 유한 요소 모델링 방법에 따라, 도출되는 해석 결과에 있어서 편차가 크게 나타나기 때문에 구성 요소 별 메쉬(Mesh) 및 경계 조건 형식을 미리 검토해야 하는 번거로움이 있다.
한국등록특허 제10-1248074호
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 종래의 수동으로 전송해야 하는 드라이브 라인의 각 구성 요소에 대한 데이터를 자동으로 획득할 수 있고, 드라이브 라인의 내구 해석을 위한 내구 해석용 모델의 생성까지 자동화함으로써, 내구 해석에 소요되는 시간을 대폭 감소시킬 수 있으며, 경계 조건의 검토 없이 내구 해석용 모델의 응력을 산출 가능한 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법은, 드라이브 라인에 포함되는 각 구성 요소에 대한 입체 모델을 생성하는 단계; 상기 생성된 입체 모델의 데이터에 기초하여 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 단계; 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 단계; 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델을 정의하고, 동역학 해석을 수행하는 단계; 및 동역학 해석 결과를 반영하여 상기 내구 해석용 모델에 대한 피로 해석을 수행하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 각 구성 요소에 대한 입체 모델을 생성하는 단계는, 상기 생성된 입체 모델의 종류 별로 약속된 식별자를 할당하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 단계는, 상기 입체 모델 각각에 할당된 식별자를 검출하는 단계; 및 상기 검출된 식별자를 통해 식별되는 입체 모델에 대한 설계 데이터를 획득하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 단계는, 상기 획득한 설계 데이터에 기초하여 상기 식별되는 입체 모델을 검토하고, 상기 검토 결과를 반영하는 상기 내구 해석용 모델이 자동적으로 정의되도록 준비하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 단계는, 동력 전달 경로와 관련된 구동 조건을 정의하는 단계; 엔진 또는 모터와 관련된 구동 조건을 정의하는 단계; 변속기 또는 감속기와 관련된 구동 조건을 정의하는 단계; 차량의 제원, 제동 및 부하와 관련된 구동 조건을 정의하는 단계; 및 APS(Accelerator Pedal Sensor), BPS(Brake Pedal Sensor) 및 회생제동과 관련된 구동 조건을 정의하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 단계는, 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대해서 정의된 구동 조건에 기초하여 트랜스미션 입력축 RPM(revolutions per minute) 및 출력축 토크를 분석하고, 상기 트랜스미션 입력축 RPM 및 출력축 토크에 대한 분석 결과에 기초하여 상기 드라이브 라인의 구동 조건을 추출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 동역학 해석을 수행하는 단계는, 축에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계; 기어(gear)에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계; 베어링(bearing)에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계; 하우징에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계; 및 상기 세부 구성 요소 간의 연결 구조에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 동역학 해석을 수행하는 단계는, 상기 추출된 구동 조건이 적용되는 동역학 해석을 수행하여, 상기 각 구성 요소에 대해서 정의된 내구 해석용 모델에 대한 하중 조건을 산출하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 피로 해석을 수행하는 단계는, 상기 정의된 내구 해석 모델 중 상기 피로 해석을 수행할 내구 해석 모델을 선정하는 단계; 및 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 피로 물성을 정의하는 단계;를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 피로 해석을 수행하는 단계는, 상기 선정된 내구 해석 모델에 상기 산출된 하중 조건을 적용하여, 응력을 산출하는 정해석 단계; 및 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 내구 수명을 산출하는 피로 해석 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치는, 드라이브 라인에 포함되는 각 구성 요소를 구현한 입체 모델을 로드하는 입체 모델 로딩부; 상기 로드된 입체 모델의 데이터에 기초하여 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 모델 데이터 검토부; 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 구동 조건 정의부; 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델을 정의하고, 동역학 해석을 수행하는 동역학 해석 수행부; 및 동역학 해석 결과를 반영하여 상기 내구 해석용 모델에 대한 피로 해석을 수행하는 피로 해석 수행부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치 및 방법은 드라이브 라인의 구성 요소에 대한 자동으로 획득하여 검토함으로써, 내구 해석용 모델 생성에 소요되는 시간을 대폭 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치 및 방법은 구성 요소 별 구조 해석 방법을 사용하지 않고, 동역학 해석을 통해 산출되는 경계부의 하중을 이용하여 응력을 산출하므로, 각 구성 요소에 대한 경계 조건을 검토하여 지정하지 않아도 된다는 이점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 시스템을 설명하기 위한 참고도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 정의되는 내구 해석용 모델을 도시한 참고도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 정의되는 내구 해석용 모델에 대한 정해석 과정을 도시한 참고도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 라인 구성 요소의 피로 해석 결과를 도시한 참고도이다.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부"의 용어는 하나 이상의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 시스템(이하, 내구 해석 시스템)을 설명하기 위한 참고도이다.
도 1을 참조하면, 내구 해석 시스템은 입체 모델 생성 장치(10) 및 드라이브 라인의 내구 해석 장치(이하, 내구 해석 장치)(100)를 포함하여 구성될 수 있으며, 내구 해석 장치(100)는 입체 모델 생성 장치(10)로부터 생성된 입체 모델에 대한 데이터를 전달받아 본 발명에 따른 드라이브 라인의 내구 해석을 진행하는데 이용할 수 있다. 여기에서, 상기 입체 모델에 대한 데이터는 드라이브 라인의 각 구성 요소를 모델링한 데이터, 즉, 상기 각 구성 요소를 입체적으로 구현한 모델 데이터를 포함할 수 있으며, 예를 들어, 상기 각 구성 요소를 CAD를 이용하여 입체적으로 모델링한 CAD 모델 데이터를 포함할 수 있다.
또한, 도 1은 내구 해석 장치(100)가 입체 모델 생성 장치(10)로부터 생성되는 상기 입체 모델에 대한 데이터를 전달받을 수 있다는 부분을 설명하기 위한 것으로, 내구 해석 장치(100)가 입체 모델 생성 장치(10)를 통해서만 입체 모델 데이터를 수신한다는 것을 한정하기 위한 것은 아니다. 예를 들어, 내구 해석 장치(100)는 복수의 입체 모델 생성 장치(10-1, 10-2, 10-3, ...)에서 생성된 상기 입체 모델의 데이터가 업로드된 클라우드에서 상기 입체 모델 데이터를 다운로드하여 내구 해석을 진행할 수 있다. 또한, 본 발명의 다른 실시예에서, 내구 해석 장치(100)가 입체 모델 생성 장치(10) 또는 입체 모델 생성 기능을 포함하도록 구성됨으로써, 장치 간의 데이터 전송을 필요로 하지 않고 상기 입체 모델의 데이터를 전달받아 내구 해석을 진행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 입체 모델 생성 장치(10)는 상술된 입체 모델을 생성할 수 있는 전자 기기를 의미하는 것으로서, 예를 들어, 데스크탑 PC, 태블릿 PC, 노트북 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 본 발명에 따른 상기 입체 모델을 생성할 수 있는 전자 기기라면 입체 모델 생성 장치(10)로 해석될 수 있을 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 내구 해석 장치(100)의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 내구 해석 장치(100)는 입체 모델 로딩부(110), 모델 데이터 검토부(120), 구동 조건 정의부(130), 동역학 해석 수행부(140) 및 피로 해석 수행부(150)를 포함하여 구성될 수 있다. 여기에서, 내구 해석 장치(100)가 포함하는 구성 요소들이 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어, 상기 입체 모델 데이터를 생성하는 기능을 수행하는 입체 모델 생성부를 더 포함할 수 있다.
상기 입체 모델 생성부는 드라이브 라인에 포함되는 각 구성 요소를 구현한 입체 모델을 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 입체 모델 생성부는 상기 생성된 입체 모델의 종류 별로 약속된 식별자를 할당할 수 있다. 여기에서, 상기 약속된 식별자는 본 발명에 따른 내구 해석 장치(100)가 상기 생성된 입체 모델이 상기 드라이브 라인을 구성하는 각 구성 요소 중 어느 것과 대응되는지 식별하기 위한 목적으로 할당될 수 있으며, 예를 들어, 상기 식별자는 상기 생성된 입체 모델의 종류 별로 상이하게 할당되는 코드 또는 모델명을 포함할 수 있다.
입체 모델 로딩부(110)는 드라이브 라인에 포함되는 각 구성 요소를 구현한 입체 모델을 로드할 수 있다.
일 실시예에서, 입체 모델 로딩부(110)는 상기 입체 모델 생성부 또는 입체 모델 생성 장치(10)에서 생성된 입체 모델을 로드할 수 있다. 여기에서, 상기 로드되는 입체 모델에 대한 데이터가 함께 로드될 수 있으며, 상기 입체 모델에 대한 데이터는 추후 내구 해석용 모델을 정의하는데 이용될 수 있다.
모델 데이터 검토부(120)는 상기 로드한 입체 모델의 데이터에 기초하여 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델의 정의를 준비할 수 있다.
일 실시예에서, 모델 데이터 검토부(120)는 상기 입체 모델 각각에 할당된 식별자를 검출하고, 상기 검출된 식별자를 통해 식별되는 입체 모델에 대한 설계 데이터를 획득할 수 있다. 여기에서, 상기 설계 데이터는 상기 식별되는 입체 모델과 대응되는 드라이브 라인의 구성 요소에 대한 위치, 질량 및 소재를 포함하는 제원을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 모델 데이터 검토부(120)는 상기 획득한 설계 데이터에 기초하여 상기 식별되는 입체 모델을 검토하고, 상기 검토 결과를 반영하는 상기 내구 해석용 모델이 자동적으로 정의되도록 준비할 수 있다. 여기에서, 모델 데이터 검토부(120)는 상기 획득한 설계 데이터에서 추후 내구 해석용 모델을 정의하기 위해 입력해야 하는 정보를 미리 추출할 수 있다. 또한, 모델 데이터 검토부(120)는 상기 식별되는 입체 모델이 상기 대응되는 구성 요소에 대한 정보의 누락 여부 및 오류 여부를 검토한 결과를 사용자에게 제공할 수 있다. 예를 들어, 데이터 검토부(120)는 상기 대응되는 구성 요소에 대한 정보의 누락 또는 오류가 발견되는 경우, 사용자로부터 내구 해석 장치(100)에 인가되는 사용자 입력에 기초하여 해당 문제를 수정함으로써, 상기 식별되는 입체 모델과 대응되는 상기 드라이브 라인의 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델이 자동적으로 정의되도록 준비할 수 있다.
구동 조건 정의부(130)는 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대한 구동 조건을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 조건 정의부(130)는 동력 전달 경로와 관련된 구동 조건을 정의할 수 있다. 여기에서, 동력 전달 경로에 대한 예를 들면, 차량의 엔진에서 제1 샤프트, 기어 쌍, 제2 샤프트 및 휠까지 연결되는 동력 전달 경로를 설정할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 조건 정의부(130)는 엔진 또는 모터와 관련된 구동 조건을 정의할 수 있다. 여기에서, 상기 엔진 또는 모터와 관련된 구동 조건은 엔진 또는 모터의 제원을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 조건 정의부(130)는 변속기 또는 감속기와 관련된 구동 조건을 정의할 수 있다. 여기에서, 변속기 또는 감속기와 관련된 구동 조건은 상기 변속기 또는 감속기의 제원을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 조건 정의부(130)는 차량의 제원, 제동 및 부하와 관련된 구동 조건을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 조건 정의부(130)는 APS(Accelerator Pedal Sensor), BPS(Brake Pedal Sensor) 및 회생제동과 관련된 구동 조건을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 구동 조건 정의부(130)는 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대해서 정의된 구동 조건에 기초하여 트랜스미션 입력축 RPM(revolutions per minute) 및 출력축 토크를 분석하고, 상기 트랜스미션 입력축 RPM 및 출력축 토크에 대한 분석 결과에 기초하여 상기 드라이브 라인의 구동 조건을 추출할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 드라이브 라인의 구동 조건은 차량 주행 시나리오에 따른 상기 드라이브 라인에 가해지는 하중을 포함할 수 있다. 여기에서, 상기 차량 주행 시나리오는 서로 다른 차량 주행 특성에 따라 상정되는 것으로, 복수 개로 구성될 수 있다.
동역학 해석 수행부(140)는 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델을 정의하고, 동역학 해석을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 동역학 해석 수행부(140)는 축에 대한 내구 해석용 모델을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 동역학 해석 수행부(140)는 기어(gear)에 대한 내구 해석용 모델을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 동역학 해석 수행부(140)는 베어링(bearing)에 대한 내구 해석용 모델을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 동역학 해석 수행부(140)는 하우징에 대한 내구 해석용 모델을 정의할 수 있다. 여기에서, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라 정의되는 내구 해석용 모델을 도시한 참고도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따라 동역학 해석 수행부(140)가 정의하는 축, 기어, 베어링 하우징 등에 대한 내구 해석용 모델을 확인할 수 있다.
일 실시예에서, 동역학 해석 수행부(140)는 상기 세부 구성 요소 간의 연결 구조에 대한 내구 해석용 모델을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 동역학 해석 수행부(140)는 상기 구동 조건 정의부(130)에 의해 추출된 구동 조건이 적용되는 동역학 해석을 수행하여, 상기 각 구성 요소에 대해서 정의된 내구 해석용 모델에 대한 하중 조건을 산출할 수 있다.
피로 해석 수행부(150)는 동역학 해석 결과를 반영하여 상기 내구 해석용 모델에 대한 피로 해석을 수행할 수 있다.
일 실시예에서, 피로 해석 수행부(150)는 상기 정의된 내구 해석 모델 중 상기 피로 해석을 수행할 내구 해석 모델을 선정할 수 있다.
일 실시예에서, 피로 해석 수행부(150)는 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 피로 물성을 정의할 수 있다.
일 실시예에서, 피로 해석 수행부(150)는 상기 선정된 내구 해석 모델에 상기 산출된 하중 조건을 적용하여, 응력을 산출하는 정해석을 수행할 수 있다. 여기에서, 상기 산출된 하중 조건은 상기 정의되는 내구 해석용 모델의 경계부에 대해서 산출되는 하중을 포함할 수 있으며, 상기 경계부에 대해서 산출되는 하중을 이용하는 경우 해석 수행 대상이 되는 모델에 대한 경계 조건을 별도로 지정 및 검토할 필요가 없게 된다. 이와 관련하여, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라 정의되는 내구 해석용 모델에 대한 정해석 과정을 도시한 참고도이다. 도 4를 참조하면, 상기 내구 해석용 모델의 경계부에 인가되는 하중을 산출한 결과를 시각화하여 나타내고 있다.
일 실시예에서, 피로 해석 수행부(150)는 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 내구 수명을 산출하는 피로 해석을 수행할 수 있다. 여기에서, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 차량용 드라이브 라인 구성 요소의 피로 해석 결과를 도시한 참고도이다. 도 5를 참조하면, 피로 해석 수행부(150)는 내구 해석 모델에 대한 내구 수명을 산출하고, 상기 내구 수명 산출 결과를 시각화하여 사용자 단말을 통해 제공할 수 있다. 상기 시각화된 내구 수명 산출 결과는 사용자가 직관적으로 내구 해석 모델에 대한 내구 수명을 포함하는 피로 적용 상태를 확인할 수 있도록 한다.
도 6은 본 발명에 따른 차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 6을 참조하면, 먼저 차량용 드라이브 라인에 포함되는 각 구성 요소들에 대한 입체 모델이 생성된다(S401). 여기에서, 생성되는 입체 모델에는 상기 각 구성 요소를 식별 가능하게 하는 식별자가 할당되며, 이러한 식별자는 본 발명의 생성된 입체 모델에 대한 내구 해석용 모델이 자동적으로 생성되도록 할 수 있다.
다음으로, 생성된 입체 모델의 데이터에 기초하여 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델의 정의를 준비한다(S402). 여기에서, 상기 입체 모델의 데이터는 드라이브 라인 구성 요소의 설계 데이터 등을 포함할 수 있으며, 내구 해석용 모델의 정의 사전 단계로서 상기 데이터에 기초하는 입체 모델의 검토가 수행될 수 있다.
다음으로, 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대한 구동 조건을 정의한다(S403). 여기에서, 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통은 동력 전달 경로, 엔진(모터), 변속기(감속기), 차량 제원, 제동 계통을 포함할 수 있으며, 차량의 주행 특성 별 시나리오 또한 구동 조건에 포함되어 정의될 수 있다.
다음으로, 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델을 정의하고, 동역학 해석을 수행한다(S404). 여기에서, 상기 정의된 구동 조건을 적용하여 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델이 정의할 수 있으며, 정의된 내구 해석용 모델에 대한 하중 조건을 산출함으로써, 피로 해석 단계에 이용되도록 할 수 있다.
다음으로, 동역학 해석 결과를 반영하여 상기 내구 해석용 모델에 대한 피로 해석을 수행한다(S405). 여기에서, 상기 피로 해석은 사용자 입력에 의해 선정되는 내구 해석 모델에 대한 피로 해석이 수행될 수 있으며, 내구 해석용 모델에 대한 피로 물성 정의, 응력 산출 및 내구 수명 산출 과정을 포함할 수 있다.
전술한 드라이브 라인의 내구 해석 방법은 도면에 제시된 순서도를 참조로 하여 설명되었다. 간단히 설명하기 위하여 상기 방법은 일련의 블록들로 도시되고 설명되었으나, 본 발명은 상기 블록들의 순서에 한정되지 않고, 몇몇 블록들은 다른 블록들과 본 명세서에서 도시되고 기술된 것과 상이한 순서로 또는 동시에 일어날 수도 있으며, 동일한 또는 유사한 결과를 달성하는 다양한 다른 분기, 흐름 경로, 및 블록의 순서들이 구현될 수 있다. 또한, 본 명세서에서 기술되는 방법의 구현을 위하여 도시된 모든 블록들이 요구되지 않을 수도 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 입체 모델 생성 장치
100: 드라이브 라인의 내구 해석 장치
110: 입체 모델 로딩부
120: 모델 데이터 검토부
130: 구동 조건 정의부
140: 동역학 해석 수행부
150: 피로 해석 수행부

Claims (11)

  1. 입체 모델 생성부가 드라이브 라인에 포함되는 각 구성 요소에 대한 입체 모델을 생성하는 단계;
    모델 데이터 검토부가 상기 생성된 입체 모델의 데이터에 기초하여 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 단계;
    구동 조건 정의부가 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 단계;
    동역학 해석 수행부가 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델을 정의하고, 동역학 해석을 수행하는 단계; 및
    피로 해석 수행부가 동역학 해석 결과를 반영하여 상기 내구 해석용 모델에 대한 피로 해석을 수행하는 단계;를 포함하되,
    상기 동역학 해석을 수행하는 단계는,
    상기 동역학 해석 수행부가 상기 구동 조건이 적용되는 동역학 해석을 수행하여, 상기 각 구성 요소에 대해서 정의된 내구 해석용 모델에 대한 하중 조건을 산출하는 단계;를 포함하고,
    상기 피로 해석을 수행하는 단계는,
    상기 피로 해석 수행부가 상기 정의된 내구 해석 모델 중 상기 피로 해석을 수행할 내구 해석 모델을 선정하는 단계;
    상기 피로 해석 수행부가 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 피로 물성을 정의하는 단계;
    상기 피로 해석 수행부가 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 경계 조건을 별도로 지정 및 검토하지 않고 상기 선정된 내구 해석 모델에 상기 정의된 내구 해석 모델의 경계부에 인가되는 고정하중과 토크를 산출한 결과를 포함한 상기 산출된 하중 조건을 적용하여, 응력을 산출하는 정해석 단계; 및
    상기 피로 해석 수행부가 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 내구 수명을 산출하는 피로 해석 단계;를 포함하는
    차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 각 구성 요소에 대한 입체 모델을 생성하는 단계는,
    상기 입체 모델 생성부가 상기 생성된 입체 모델의 종류 별로 약속된 식별자를 할당하는 단계;를 포함하는,
    차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 단계는,
    상기 모델 데이터 검토부가 상기 입체 모델 각각에 할당된 식별자를 검출하는 단계; 및
    상기 모델 데이터 검토부가 상기 검출된 식별자를 통해 식별되는 입체 모델에 대한 설계 데이터를 획득하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 단계는,
    상기 모델 데이터 검토부가 상기 획득한 설계 데이터에 기초하여 상기 식별되는 입체 모델을 검토하고,
    상기 모델 데이터 검토부가 상기 검토 결과를 반영하는 상기 내구 해석용 모델이 자동적으로 정의되도록 준비하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 단계는,
    상기 구동 조건 정의부가 동력 전달 경로와 관련된 구동 조건을 정의하는 단계;
    상기 구동 조건 정의부가 엔진 또는 모터와 관련된 구동 조건을 정의하는 단계;
    상기 구동 조건 정의부가 변속기 또는 감속기와 관련된 구동 조건을 정의하는 단계;
    상기 구동 조건 정의부가 차량의 제원, 제동 및 부하와 관련된 구동 조건을 정의하는 단계; 및
    상기 구동 조건 정의부가 APS(Accelerator Pedal Sensor), BPS(Brake Pedal Sensor) 및 회생제동과 관련된 구동 조건을 정의하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 단계는,
    상기 구동 조건 정의부가 상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대해서 정의된 구동 조건에 기초하여 트랜스미션 입력축 RPM(revolutions per minute) 및 출력축 토크를 분석하고, 상기 트랜스미션 입력축 RPM 및 출력축 토크에 대한 분석 결과에 기초하여 상기 드라이브 라인의 구동 조건을 추출하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 동역학 해석을 수행하는 단계는,
    상기 동역학 해석 수행부가 축에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계;
    상기 동역학 해석 수행부가 기어(gear)에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계;
    상기 동역학 해석 수행부가 베어링(bearing)에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계;
    상기 동역학 해석 수행부가 하우징에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계; 및
    상기 동역학 해석 수행부가 상기 각 구성 요소 간의 연결 구조에 대한 내구 해석용 모델을 정의하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    차량용 드라이브 라인의 내구 해석 방법.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 드라이브 라인에 포함되는 각 구성 요소를 구현한 입체 모델을 로드하는 입체 모델 로딩부;
    상기 로드한 입체 모델의 데이터에 기초하여 상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델의 정의를 준비하는 모델 데이터 검토부;
    상기 드라이브 라인과 관련되는 각 계통에 대한 구동 조건을 정의하는 구동 조건 정의부;
    상기 각 구성 요소에 대한 내구 해석용 모델을 정의하고, 동역학 해석을 수행하는 동역학 해석 수행부; 및
    동역학 해석 결과를 반영하여 상기 내구 해석용 모델에 대한 피로 해석을 수행하는 피로 해석 수행부;를 포함하되,
    상기 동역학 해석 수행부는,
    상기 구동 조건이 적용되는 동역학 해석을 수행하여, 상기 각 구성 요소에 대해서 정의된 내구 해석용 모델에 대한 하중 조건을 산출하고,
    상기 피로 해석 수행부는,
    상기 정의된 내구 해석 모델 중 상기 피로 해석을 수행할 내구 해석 모델을 선정하고, 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 피로 물성을 정의하며, 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 경계 조건을 별도로 지정 및 검토하지 않고 상기 선정된 내구 해석 모델에 상기 정의된 내구 해석 모델의 경계부에 인가되는 고정하중과 토크를 산출한 결과를 포함한 상기 산출된 하중 조건을 적용하여, 응력을 산출하는 정해석을 수행하고, 상기 선정된 내구 해석 모델에 대한 내구 수명을 산출하는 피로 해석을 수행하는 것을 특징으로 하는,
    차량용 드라이브 라인의 내구 해석 장치.
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