JP2003141949A - ワイヤーハーネス設計方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自動車等の適用対象のワイヤーハーネスの配
策設計期間を短縮化する。 【解決手段】 各電線の径及び個数を入力し、経験的に
導き出された所定の演算式で電線束をモデル化した仮想
電線の径を演算し、これに基づいて仮想電線の屈曲寿命
予測を行う。容易に屈曲寿命予測でき、適用対象及びそ
の配策ワイヤーハーネスの設計構想後、即座に屈曲寿命
予測して結果を得ることができるので、開発期間を短縮
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、所望の適用対象
に配策するためのワイヤーハーネスを設計するワイヤー
ハーネス設計方法及びそれに関連する技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えば自動車のワイヤーハーネス
は、自動車の製造メーカー（以下「製造局」と称す）側
で自動車の成立性等を考慮し、配策検討した上での試作
品での性能評価を行い、製品化してきた。

【０００３】この場合、初期設計の段階から、ワイヤー
ハーネスの屈曲性能を完全に考慮することは困難であ
る。したがって、従来では、初期設計を行った段階で、
試作品を制作し、この試作品に対する評価試験で問題が
発覚した時点で、設計変更を繰り返しながら作り込みを
行っている。

【０００４】具体的に、図２３は従来のワイヤーハーネ
スに関する設計手順を示している。

【０００５】まずステップＴ１において、車両ボディの
全体的な設計構想を行う。

【０００６】次のステップＴ２において、車両ボディに
適合するように、ワイヤーハーネス（図２３では「Ｗ／
Ｈ」と表記している）の設計構想を行う。

【０００７】そして、ステップＴ３において、ステップ
Ｔ２で構想されたワイヤーハーネスの設計に基づいて、
ワイヤーハーネスを試作してみる。

【０００８】続いて、ステップＴ４で、試作されたワイ
ヤーハーネスを実際に繰り返し屈曲させ、屈曲評価試験
を実施する。そして、その屈曲評価試験結果を検討し
（ステップＴ５）、要求される屈曲耐性が得られない場
合には、ステップＴ３の試作を再度行い、屈曲評価試験
（ステップＴ４）及びその結果検討（ステップＴ５）
を、要求される屈曲耐性が得られるまで繰り返し行っ
て、最終的に肯定的な検討結果が得られた段階で、量産
を開始する（ステップＴ６）。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】近年、自動車業界全体
において、開発期間の短縮や、試作品制作を省略したい
という要請があり、従来のような試作品の制作（ステッ
プＴ３）及び屈曲評価試験（ステップＴ４，Ｔ５）を行
う仕事の進め方を改善したいという要望がある。

【００１０】そこで、この発明の課題は、自動車のワイ
ヤーハーネスの設計に関して、試作品の制作及び屈曲評
価試験を行わずに済むことで、自動車の開発期間を短縮
化し得るワイヤーハーネス設計方法及びそれに関連する
技術を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決すべく、
請求項１に記載の発明は、導体線を絶縁層にて被覆して
なる電線を単数または複数本束ねて、所望の適用対象に
配策するワイヤーハーネスを設計するワイヤーハーネス
設計方法であって、前記適用対象の全体的な設計構想を
行う適用対象設計構想工程と、前記適用対象に適合する
ように前記ワイヤーハーネスの設計構想を行うワイヤー
ハーネス設計構想工程と、前記ワイヤーハーネス設計構
想工程で構想された前記ワイヤーハーネスが、所定の保
護管内を貫通し、且つ前記保護管とは異なる外部構造体
に固定される場合に、前記外部構造体の動作に起因した
前記ワイヤーハーネスの屈曲による断線に至るまでの屈
曲寿命を有限要素法に従って予測する屈曲寿命予測工程
とを備え、前記屈曲寿命予測工程は、前記ワイヤーハー
ネス、前記保護管及び前記外部構造体のそれぞれの初期
形状を決定する初期形状決定工程と、前記外部構造体の
動作を仮想して前記ワイヤーハーネス及び前記保護管の
伸屈変形を解析し、前記ワイヤーハーネスの曲率変化を
計算する伸屈動作解析工程と、前記伸屈動作解析工程で
得られた曲率変化に基づいて、予測対象となる前記ワイ
ヤーハーネスの歪み変化量を算出する歪み変化量算出工
程と、前記歪み変化量算出工程で算出された前記歪み変
化量により予め設定された寿命予測曲線に照合して、前
記ワイヤーハーネスの屈曲寿命を予測する照合工程とを
備え、前記初期形状決定工程では、前記ワイヤーハーネ
スの初期形状を、前記ワイヤーハーネスの中心線の初期
形状に代替させ、前記保護管の初期形状を、前記保護管
の前記ワイヤーハーネスに対する余裕空間の余裕寸法の
みを内径とする仮想パイプの初期形状に代替させ、当該
仮想パイプの両端部において前記ワイヤーハーネスの中
心線が拘束されないように前記ワイヤーハーネスの中心
線の初期形状を決定する。

【００１２】請求項２に記載の発明は、導体線を絶縁層
にて被覆してなる電線を単数または複数本束ねて、所望
の適用対象に配策するワイヤーハーネスを設計するワイ
ヤーハーネス設計方法であって、前記適用対象の全体的
な設計構想を行う適用対象設計構想工程と、前記適用対
象に適合するように前記ワイヤーハーネスの設計構想を
行うワイヤーハーネス設計構想工程と、前記ワイヤーハ
ーネス設計構想工程で構想された前記ワイヤーハーネス
の屈曲による断線に至るまでの屈曲寿命を有限要素法に
従って予測する屈曲寿命予測工程とを備え、前記屈曲寿
命予測工程は、前記ワイヤーハーネスの初期形状を決定
する初期形状決定工程と、前記ワイヤーハーネスの伸屈
変形を解析し、前記ワイヤーハーネスの曲率変化を計算
する伸屈動作解析工程と、前記伸屈動作解析工程で得ら
れた曲率変化に基づいて、予測対象となる前記ワイヤー
ハーネスの歪み変化量を算出する歪み変化量算出工程
と、前記歪み変化量算出工程で算出された前記歪み変化
量により予め設定された寿命予測曲線に照合して、前記
ワイヤーハーネスの屈曲寿命を予測する照合工程とを備
える。

【００１３】請求項３に記載の発明は、請求項１に記載
のワイヤーハーネス設計方法であって、前記適用対象設
計構想工程及び前記ワイヤーハーネス設計構想工程を、
前記適用対象を設計構想する適用対象設計局が実行し、
前記屈曲寿命予測工程を、前記ワイヤーハーネスを製造
する電線製造局または前記適用対象設計局が実行する。

【００１４】請求項４に記載の発明は、請求項１または
請求項３に記載のワイヤーハーネス設計方法であって、
前記屈曲寿命予測工程の前記伸屈動作解析工程におい
て、前記電線束の曲率変化を、前記電線束の中心線の曲
率変化に代替させる。

【００１５】請求項５に記載の発明は、請求項１ないし
請求項４のいずれかに記載のワイヤーハーネス設計方法
であって、前記屈曲寿命予測工程において、前記寿命予
測曲線が、１本の単線について、複数の歪み変化量につ
いて前記単線を繰り返し曲げを施して、当該単線の断線
に至るまでの屈曲回数を実際に測定することにより歪み
変化量と前記屈曲回数との相関関係を求めたものであ
り、前記屈曲寿命予測工程の前記歪み変化量算出工程に
おいて、前記導体線と前記絶縁層の各曲げ弾性係数を断
面積比率によって重み付け平均した１本の仮想的線部材
を想定し、当該仮想的線部材を１本の前記電線として、
前記仮想的線部材の屈曲を受ける領域内で最も大きく屈
曲変化する位置において最も屈曲した状態のいずれか単
一の電線の曲げ半径をＲ₁とし、最も伸長した状態の前
記単一の電線の曲げ半径をＲ₂とし、前記Ｒ₁と前記Ｒ₂
の差が最も大きいいずれか単一の電線の半径をｒとし
て、次式により前記歪み変化量（Δε）を算出する。

【００１６】請求項６に記載の発明は、請求項１ないし
請求項５のいずれかに記載のワイヤーハーネス設計方法
であって、前記屈曲寿命予測工程の前記初期形状決定工
程において、前記ワイヤーハーネスの初期形状が、少な
くとも当該ワイヤーハーネスの径に基づいて決定され、
前記ワイヤーハーネスの径が、当該ワイヤーハーネスを
構成する複数種類の電線の径及び個数に基づいて所定の
演算式により演算される。

【００１７】請求項７に記載の発明は、請求項１に記載
のワイヤーハーネス設計方法であって、前記屈曲寿命予
測工程の前記初期形状決定工程において、前記余裕寸法
が、前記保護管の内径から前記ワイヤーハーネスの径を
減算して求められ、前記ワイヤーハーネスの径が、当該
ワイヤーハーネスを構成する複数種類の電線の径及び個
数に基づいて所定の演算式により演算される。

【００１８】請求項８に記載の発明は、請求項７に記載
のワイヤーハーネス設計方法であって、前記ワイヤーハ
ーネスを構成する各電線の径をｄ_v、当該径ｄ_vの各電線
のそれぞれの個数をＮ_v、所定の係数をａ_iとした場合
に、前記ワイヤーハーネスの径Ｄｘが、次式によって演
算される。

【００１９】

【数３】

【００２０】請求項９に記載の発明は、請求項１ないし
請求項８のいずれかに記載のワイヤーハーネス設計方法
中の前記屈曲寿命予測工程をコンピュータ上で実現する
ために、当該屈曲寿命予測工程内の各工程をコンピュー
タに実行させるためのプログラムである。

【００２１】

【発明の実施の形態】｛一の実施の形態｝図１は、この
発明の一の実施の形態に係る電線束（ワイヤーハーネ
ス）の設計方法を示している。このワイヤーハーネス設
計方法は、ワイヤーハーネスを配策適用する対象（適用
対象）に配策するための電線束の開発設計の初期段階に
おいて、コンピュータに予め格納されたソフトウェアプ
ログラムで定義された手順に従って、設計された電線束
の屈曲寿命予測を素早く実行する。尚、以下の説明で
は、電線束の適用対象として車両ボディを例に挙げて説
明する。

【００２２】まずステップＵ１において電線束の適用対
象としての車両ボディの全体的な設計構想を行う（適用
対象設計構想工程）。

【００２３】次のステップＵ２において、車両ボディ
（適用対象）に適合するように、電線束（ワイヤーハー
ネス：図１では「Ｗ／Ｈ」と表記している）の設計構想
を行う（ワイヤーハーネス設計構想工程）。

【００２４】そして、ステップＵ３において、ステップ
Ｕ２で構想された電線束の設計に基づいて、ＣＡＥ（コ
ンピュータ・エイディッド・エンジニアリング）の手法
を用いて電線束の屈曲寿命予測をシミュレーションし、
そのシミュレーション結果を即座にステップＵ１（車両
ボディ設計構想）及びステップＵ２（電線束設計構想）
にフィードバックする。

【００２５】かかるステップＵ１〜Ｕ３の工程を、要求
される電線束の屈曲耐性が得られるまで繰り返し行っ
て、最終的に肯定的な検討結果が得られた段階で、量産
を開始する（ステップＵ４）。

【００２６】これにより、従来のように電線束（ワイヤ
ーハーネス）についての試作品の制作（図２３中のステ
ップＴ３）及び屈曲評価試験（図２３中のステップＴ
４）といった多大な時間を要していた工程を省略するこ
とができる。また、コンピュータを用いて容易に屈曲寿
命予測を行うことができるので、従来では、電線束の製
造メーカー（電線製造局）のみが当該電線束のステップ
Ｕ３である屈曲寿命予測を行い得たのに対して、この実
施の形態の場合だと、ステップＵ３について、その電線
束を応用して使用する適用対象の設計製造メーカー（適
用対象設計局）内だけでも、コンピュータを用いて容易
に電線束の屈曲寿命予測を行うことができる。したがっ
て、設計早期の段階で信頼性を十分に確保しながら開発
期間の短縮を図ることが可能となる。

【００２７】ここで、ステップＵ３のＣＡＥでの電線束
の屈曲寿命予測方法について詳述する。

【００２８】図２は、一例として、設計対象となる電線
束（ワイヤーハーネス）１及びグロメット（保護管）２
を示す側面図である。そして、上記のステップＵ３の例
として、自動車等のドア３（図２中の符号Ａの領域）の
所定位置（ドアパネル）４とボディ５（図２中の符号Ｃ
の領域）の所定位置（ボディパネル）６との間Ｂのヒン
ジ部付近に設置されるグロメット２内を電線束１が貫通
する場合に、ドア３の開閉動作に伴って電線束１が伸屈
変化する際の電線束１の屈曲寿命を予測する場合を説明
する。尚、この明細書では、ドア３、ドアパネル４、ボ
ディ５及びボディパネル６を外部構造体と総称する。

【００２９】本発明者等は、電線束１の屈曲寿命を支配
する因子について鋭意検討を行った。その結果、特に低
温下においては、各電線の絶縁層の疲労破壊によりクラ
ックが生じると、そのクラックが生じた部分の導体部に
局部的な応力がかかりやすくなることから、電線束１の
各電線中の断線は導体部を被覆する絶縁層の疲労破壊に
主として支配されるものであり、絶縁層の疲労破壊はそ
の表面歪みの変化量と強い相関を有することを究明し
た。すなわち、電線束１の屈曲寿命と曲げ変化時の絶縁
層表面の歪み変化量との間に強い相関関係が存在すると
いう知見を得たのである。ただし、電線束１が実際に自
動車のドア３等に設置される場合には、Ｓ字形やＵ字形
等の様々な形状で設置される。そして、その形状によっ
て、電線束１への応力のかかり方も変化する。しかしな
がら、電線束１が様々な形状で設置されるにも拘わら
ず、電線束１の屈曲寿命と歪み変化量との間の相関関係
は電線束１の形状には依存せず、幅広い屈曲形状におい
て一定であるとの知見も得た。

【００３０】したがって、電線束１の屈曲寿命と歪み変
化量との間の相関関係を予め実験的に求めておけば、様
々な製品条件下の電線束１についてその歪み変化量を解
析するだけで電線束等の屈曲寿命を予測することができ
ることとなる。

【００３１】そして、電線束１についてその歪み変化量
を解析する場合に、有限要素法によりコンピュータを用
いることが効率的であるが、電線束１が複数の電線を含
んでおり、またグロメット２の形状が複雑であるため、
これらの形状及び物性（曲げ剛性）を厳密にモデリング
して有限要素法で解析を行うと、コンピュータの計算処
理負荷が多大なものとなってしまう。そこで、この発明
は、各構造体の有限要素モデルを単純化してコンピュー
タの計算処理負荷を低減しながらも、且つ屈曲寿命の予
測精度を高く保持し得る屈曲寿命予測方法を提供するも
のである。

【００３２】具体的に、この屈曲寿命の予測方法は、有
限要素法を用いた電線束１の曲率値を求める曲率値計算
工程（図３）と、得られた電線束１の曲率値に基づいて
電線束１の予想寿命を得る予想寿命出力工程とを備え
る。以下、各工程について詳述する。

【００３３】＜１．曲率値計算工程＞曲率値計算工程
は、有限要素法を用いたコンピュータでの計算処理によ
り、電線束１を模した仮想単線１１（図１６参照）のド
ア開状態とドア閉状態でのそれぞれの曲率半径Ｒを求め
る工程であり、図３の如く、コンピュータにパラメータ
を入力するパラメータ入力工程（ステップＳ０１）と、
有限要素法の計算に必要な各構造体の初期形状を決定す
る初期形状決定工程（ステップＳ０２，Ｓ０４）と、ド
ア３の開閉動作に伴ってグロメット２内の電線束１が伸
屈変化する際の動作解析を行う伸屈動作解析工程（ステ
ップＳ０３，Ｓ０５〜Ｓ０８）とを備える。

【００３４】１−１ パラメータ入力工程 パラメータ入力工程では、まずステップＳ０１におい
て、後工程での解析処理に必要なパラメータを入力す
る。

【００３５】具体的なパラメータの項目としては、電線
束１を固定する固定点の取付座標と、電線束１の属性情
報と、グロメット２の属性情報と、ドア３の開閉角度
と、温度条件とがある。

【００３６】入力パラメータとして入力すべき電線束１
の固定点の取付座標としては、例えば図４または図５の
如く、自動車のドア３のドアパネル４及びボディ５のボ
ディパネル６の各座標位置を特定するとともに、このド
ア３及びボディ５のそれぞれにクランプＴ等により電線
束１が固定される座標位置を特定してそれぞれ入力を行
う。この場合の入力値としては、例えば図４のようにド
ア３の閉状態での取付座標を入力しておけば、図５に示
したドア開状態での電線束１の形状は、ドア３の開状態
への変化に伴って計算により求めることができるため、
ステップＳ０１において入力する必要がない。

【００３７】入力パラメータとして入力すべき電線束１
の属性情報としては、電線束１を構成する電線の種類
（製品番号）、当該電線内の導体線の径、当該導体線の
本数及び各導体線及び各絶縁層のそれぞれの曲げ剛性の
値等を特定して入力を行う。

【００３８】グロメット２の属性情報としては、管状の
グロメット２の貫通孔の内径及びグロメット２の長さ等
を特定して入力を行う。ここで、グロメット２の剛性に
ついては入力の必要がない。この理由は次の通りであ
る。

【００３９】この一例におけるＣＡＥでの電線束１の屈
曲寿命予測方法は、文字通りに当該電線束１の屈曲寿命
を予測するだけでよいため、グロメット２の屈曲寿命は
問題にする必要がない。また、この一の実施の形態で
は、自動車の低温下での使用における予測値を求めるこ
とが目的となっているが、常温や低温といった温度変化
に伴うグロメット２の曲げ剛性の変化は、使用される材
質の違いに起因して、電線束１の温度変化に伴う曲げ剛
性の変化に比べると無視できることを実験により明らか
にした。したがって、電線束１が低温下において硬化し
たときには、グロメット２の形状によって電線束１の形
状が束縛されることはほとんどなく、むしろ電線束１の
形状によってグロメット２の形状が束縛されることにな
る。このことから、グロメット２の形状を把握しさえす
れば、グロメット２の温度変化に伴う曲げ剛性のパラメ
ータは要求されず、故に、グロメット２の剛性を無視し
ても、電線束１の屈曲寿命を十分に予測することができ
ることから、グロメット２の曲げ剛性等の物性パラメー
タをこのステップＳ０１で省略しても、電線束１の屈曲
寿命の予測値の精度が低下することはない。

【００４０】ドア３の開閉角度は、ドア３が閉状態のと
きの当該ドア３のボディ５に対する相対角度と、ドア３
が開状態のときの当該ドア３のボディ５に対する相対角
度とを特定して入力する。

【００４１】また、電線束１については、常温や低温
（冬季での冷温に相当する温度を含む）等の温度の変化
に応じて曲げ剛性の値が変化するため、温度のパラメー
タをも入力しておく。

【００４２】ここで入力された各パラメータは、プロシ
ージャファイルと呼ばれるデータファイルとしてハード
ディスクドライブ等の所定の記憶装置内に格納される。

【００４３】かかるパラメータ入力工程の後の工程は、
コンピュータのハードディスク内に予め格納されたソフ
トウェアプログラムに規律された手順で、ＣＰＵが動作
することにより実行される。

【００４４】１−２ 仮想単線径計算工程 この実施の形態では、後述のように、複数の電線から構
成される電線束を１本の仮想単線１１（図１６参照）に
モデリング化して屈曲寿命予測を行うことになる。そこ
で、ステップＳ０１Ａにおいて、そのモデリングすべき
仮想単線１１の径を、パラメータ入力工程（ステップＳ
０１）で入力された電線の種類（製品番号）、当該電線
内の導体線の径及び当該電線の本数の情報に基づいて決
定する。

【００４５】具体的には、コンピュータのハードディス
ク内に、各電線の被覆部をも含めた外径（仕上げ外径）
のリストが予め格納されており、パラメータ入力工程
（ステップＳ０１）で入力された電線の種類（製品番
号）に応じて、それぞれの仕上げ外径を読み出す。ここ
で、個々電線の種類を変数ｖ（＝１〜ｍ）で表すことと
し、その種類ｖの電線の仕上げ外径をｄ_vで表すことと
する。また、パラメータ入力工程（ステップＳ０１）で
入力された各電線ｖの使用本数をＮ_vとする。このと
き、電線束を単純モデル化するための仮想単線の径Ｄｘ
は、次の多次元近似式である（１）式により求める。

【００４６】

【数４】

【００４７】ここで、（１）式中のａ_i（ただしｉ＝
０，１，２，…，ｎ）は、経験則によって導き出される
固有の係数であり、かかる（１）式はコンピュータのハ
ードディスク内に予め格納されるソフトウェアプログラ
ムによって定義付けられている。

【００４８】このように、電線束をモデリング化する
際、操作者は、パラメータ入力工程（ステップＳ０１）
において、電線の種類及び本数を入力するだけで、仮想
単線の径をコンピュータに自動的に計算させることがで
きるため、ステップＵ３について、その電線束を応用し
て使用する適用対象の設計製造メーカー（適用対象設計
局）内だけでも、コンピュータを用いて容易に電線束の
屈曲寿命予測を行うことができる。

【００４９】また、かかる仮想単線径計算工程と併せ
て、予めハードディスクに格納された電線束１内の各構
造体としての個々の電線ｖ（導体線及び絶縁層）の曲げ
剛性のパラメータを読み出しておく。この曲げ剛性のパ
ラメータは、初期形状、ドア３の開状態及び閉状態のそ
れぞれにおいて、電線束１の形状を正確にモデリングす
るために使用するものである。尚、この実施の形態で
は、後述の通り、電線束１については単純な１本の仮想
単線１１（図１６参照）を想定してその形状をモデリン
グし、そのモデリング形状に基づいて、各電線（被覆部
となる絶縁層を含む）の表面の屈曲寿命を予測するよう
になっているが、例えば繰り返し屈曲寿命予測を行う場
合などにおいて、前回の屈曲寿命予測より仮想単線１１
の径及び曲げ剛性（曲げ弾性）が予め解っている場合
は、当該仮想単線１１の径及び曲げ剛性等のパラメータ
を直接に入力するようにしてもよい。

【００５０】１−３ 初期形状決定工程 次段の初期形状決定工程では、仮想パイプ９と、電線束
１を単純モデル化した仮想単線１１（図１６参照）との
初期形状を決定して有限要素モデルを作成する。

【００５１】まずステップＳ０２において、仮想パイプ
９と仮想単線１１とを仮想空間上で直線状に配置してこ
れらの有限要素モデルを作成する。

【００５２】この場合、まず図６に示したように、グロ
メット２の内径寸法Ｄ１の貫通孔７内に、外径Ｄ２の太
さを有する電線束１が貫通している現実的なモデル（以
下「現実モデル」と称す）を作成しておく。この場合、
電線束１に対するグロメット２の余裕空間の余裕寸法
は、グロメット２の内径寸法Ｄ１から電線束１の外径Ｄ
２を減算した（Ｄ１−Ｄ２）となる。

【００５３】ここで、電線束１の初期形状を決定する段
階では、その太さ（外径Ｄ２）を考慮すると形状決定の
作業が複雑になるため、上記の現実モデル以外に、図７
のように電線束１の中心軸としての太さを持たない中心
線８のみを考慮した仮想モデルを決定しておく。

【００５４】この仮想モデルの場合、電線束１の外表面
とグロメット２の内周面との離間距離は現実の寸法に近
い寸法を適用することが望ましいことはいうまでもな
い。そこで、上述のステップＳ０１Ａで求めたＤｘ
（（１）式参照）を近似的に電線束の径Ｄ２として採用
し、図７のように、太さを持たない中心線８から現実の
離間距離｛（Ｄ１−Ｄ２）／２｝と同じ寸法だけ離間し
た仮想パイプ９を想定しておく。仮想パイプ９の内径は
（Ｄ１−Ｄ２）である。この値は、上記した余裕空間の
余裕寸法に一致している。尚、このステップＳ０２での
現実モデル及び仮想モデルでは、電線束１の中心線８が
仮想パイプ９の中心線と一致するように配置しておく。
ここで決定された直線状の仮想パイプ９の形状を図８に
示す。図８中の符号Ｌ１はこの屈曲寿命予測方法の解析
計算処理において使用する電線束１（及びその中心線
８）の長さ寸法を示しており、少なくともドアの開閉動
作によって変形する可能性のある部分の長さ以上に設定
される任意の値が適用される。また、符号Ｌ２は実際の
グロメット２の長さ寸法であり、ここでは仮想パイプ９
の長さ寸法として図示される。

【００５５】そして、現実モデル及び仮想モデルのそれ
ぞれについて、所定の細かさの有限要素網目を設定して
要素分割を行っておく。尚、仮想パイプ９の内部での電
線束１の中心線８の形状は、電線束１の中心線８の屈曲
寿命の予測を行う上で極めて重要である。このため、要
素分割を行う際には、仮想パイプ９の外部で設定する電
線束１の中心線８の有限要素網目よりも仮想パイプ９内
部の電線束１の中心線８の有限要素網目を細かく設定し
ておく。

【００５６】尚、かかるステップＳ０２での作業は、ス
テップＳ０１で入力されたパラメータに基づいてコンピ
ュータのＣＰＵにおいて自動的に計算処理される。

【００５７】次に、ステップＳ０３において、図９に示
したように、ドア３のドアパネル４及びボディ５のボデ
ィパネル６の実状に対応した座標位置から、これらの有
限要素モデルを作成する。ここでは、ドアパネル４及び
ボディパネル６の初期形状として、例えばドア閉状態で
の形状を適用しておく。また、ドア３及びボディ５のそ
れぞれにおける電線束１のクランプＴの位置を特定して
おく。ここで決定したドアパネル４及びボディパネル６
の座標位置は、グロメット２及び仮想パイプ９の取付位
置（グロメット位置）を決定付けるものである。このス
テップＳ０３での作業は、ステップＳ０１で入力された
パラメータに基づいてコンピュータのＣＰＵにおいて自
動的に計算処理される。

【００５８】続くステップＳ０４では、仮想パイプ９及
び電線束１の中心線８のモデルでの初期形状を計算す
る。具体的には、上記ステップＳ０２で作成した仮想パ
イプ９及び電線束１を、上記ステップＳ０３で作成した
ドアパネル４及びボディパネル６の座標位置に対応する
よう変形し、図１０に示したように仮想パイプ９及び電
線束１の中心線８の初期形状を決定する。

【００５９】ここで、電線束１の中心線８の初期形状の
決定方法についてさらに詳しく説明する。

【００６０】例えば、図１１及び図１２のように、グロ
メット２の内周形状に対応する仮想パイプ９の内部を、
電線束１の形状に対応するその中心線８が貫通する場合
に、仮想パイプ９の両端部の中心点９ａ，９ｂを電線束
１の中心線８が通過するようにして中心線８の形状を決
定する方法も考えられる。しかしながら、仮想パイプ９
の内部空間内で電線束１の中心線８が寸法的に余裕を持
って配される（このことは、グロメット２の内部空間に
おいて電線束１が余裕をもって配置されることに対応し
ている）ことから、電線束１の中心線８が仮想パイプ９
の両端部の内周の中心点９ａ，９ｂを通過するとは限ら
ない。むしろ、ドア３が開状態になることによって、仮
想パイプ９及び電線束１の中心線８が図１１のように湾
曲すると、電線束１の中心線８がそのクランプＴの位置
に制約を受けることで仮想パイプ９の両端部の内周の中
心点９ａ，９ｂからずれた状態になることがほとんどで
ある。このように、電線束１の中心線８を現実のものと
異なる形状でモデリングして屈曲寿命の予測を行うと、
実際の電線束１の屈曲寿命とは大幅に異なった予測値が
計算されることになってしまう。

【００６１】これらのことから、この実施の形態では、
仮想パイプ９の存在をほとんど無視して電線束１の中心
線８のモデリングを行う（以下「完全フリーモデル」と
称する）。すなわち、電線束１の中心線８（電線束１の
形状に対応）及び仮想パイプ９（グロメット２の形状）
が一直線状に配置される場合は、図１２のように、電線
束１の中心線８が仮想パイプ９の両端部の中心点９ａ，
９ｂを通過するように配置するものの、仮想パイプ９が
湾曲した場合は、図１３及び図１４のように、その仮想
パイプ９の両端部の中心点９ａ，９ｂの座標位置に拘泥
せずに、電線束１を固定するドア３及びボディ５のクラ
ンプＴの位置にのみ電線束１の中心線８が拘束されるよ
うに形状を決定する。

【００６２】ただし、上述のように、仮想パイプ９がド
ア３の開状態によって湾曲する場合に、これに対応する
現実のグロメット２の内周部分の中間位置において電線
束１の表面が当接して形状制約を受けることが予想さ
れ、この場合にのみ電線束１の形状がグロメット２の形
状によって制約を受けることになる。このことを考慮
し、この実施の形態では、後述するステップＳ０６にお
いて現実モデルを使用し、仮想単線１１（図１６参照）
とグロメット２について、ドア開閉を考慮した形状の規
制を行うことになる。ただし、かかる補正は。このステ
ップＳ０４においては実行されず、後述のステップＳ０
６において実行される。

【００６３】このように、仮想パイプ９の内部に電線束
１の中心線８を貫通させる場合に、仮想パイプ９の存在
を無視して完全フリーモデル（すなわち、電線束１の中
心線８の形状が仮想パイプ９によって影響を受けないモ
デル）として有限要素法により計算を行っているので、
電線束１の中心線８としてワイヤーハーネスを適用した
場合に、従来のように仮想パイプ９の端末中心に固定さ
れていると仮定して計算をした場合に比べて、屈曲寿命
の計算値（予測値）を現実の屈曲寿命の値に近似させる
ことができる。

【００６４】しかも、仮想パイプ９自体の有限要素法に
よるコンピュータ解析処理を省略できるため、コンピュ
ータでの計算処理負荷を大幅に低減することができる。
さらに仮想パイプ９を有限要素網目によって分割する工
程が必要なくなるため、大幅に労力を低減できる。

【００６５】１−４ 伸屈動作解析工程 ステップＳ０５において、上記ステップＳ０３で作成し
たドアパネル４及びボディパネル６の初期形状のモデル
と、上記ステップＳ０４で作成した仮想パイプ９及び電
線束１の中心線８の初期形状のモデルとを図１５のよう
に合併して、ドア開閉計算の有限要素モデルを作成す
る。具体的には、ステップＳ０１で入力した固定点の取
付座標を、ステップＳ０３で作成したドアパネル４及び
ボディパネル６にプロットし、この固定点の取付座標に
ステップＳ０４で作成した電線束１の中心線８のモデル
を重ね合わせる。

【００６６】次に、ステップＳ０６において、ドア開閉
モデルに接触要素を追加する。ここでは現実モデルを用
いる。ただし、電線束１の複数の電線について全てをそ
れぞれの構造体とすると、後段の解析計算が煩雑となる
ため、電線束１の総合的な物性に基づいて想定された図
１６のような仮想単線（仮想的線部材）１１を適用す
る。仮想単線１１は、電線束１の複数の電線における導
体部の金属材料の曲げ弾性係数と、被覆層の絶縁材料の
曲げ弾性係数を、その断面積比率によって重み付け平均
し、導体部の金属材料と被覆層の絶縁材料とを平均化し
た仮想的な材料を想定し、かかる仮想的な材料からなる
１本の仮想単線１１とする。そして、この仮想単線１１
がグロメット２により束縛された状態で接触することか
ら、グロメット２内の仮想単線１１の径Ｄｘ（ステップ
Ｓ０１Ａ参照）を考慮し、その空間占有率を考慮しなが
ら、接触要素を定義して、仮想単線１１の形状の補正を
行う。尚、接触要素の具体的な定義方法については、一
般的な有限要素モデルにおける接触要素の定義方法と変
わりないため、説明の簡便のためここでは詳説しない。

【００６７】続いて、ステップＳ０７では、ステップＳ
０１で入力されたドア３の開閉角度に基づいて、仮想モ
デルにおける電線束１の中心線８を基準に、ドア３の開
状態及び閉状態のそれぞれの場合についての電線束１の
中心線８の曲率半径Ｒを計算する。

【００６８】そして、ステップＳ０８において、電線束
１の中心線８の長手方向において、最も伸長した場合と
最も屈曲した状態での曲率変化量をステップＳ０７で計
算した曲率を基に計算する。この曲率変化量の計算結果
は、曲率値ファイルと呼ばれるデータファイルのデータ
としてハードディスクドライブ等の所定の記憶装置に記
憶する。

【００６９】＜２．予想寿命出力工程＞図１７は、予想
寿命出力工程の処理手順を示すフローチャートである。
ただし、この図１７に示した処理手順に先駆けた事前段
階として、電線束１の屈曲寿命と歪み変化量との相関関
係を示すマスターカーブ（寿命予測曲線）を予め取得す
る必要がある。

【００７０】２−１ マスターカーブ（寿命予測曲線）
の取得工程（事前段階） マスターカーブ（寿命予測曲線）の取得工程において
は、単一の単線について、上記の有限要素法による曲率
値計算工程での曲率半径の値に基づいて、その単線の歪
み変化量を求め、この歪み変化量の値と、実験の結果得
られた当該単線の屈曲寿命とを、所定のグラフ座標上で
プロットし、図１８のような近似的に相関曲線を求め、
これをマスターカーブ（寿命予測曲線）とする。同図の
横軸は絶縁層表面の歪み変化量を示し、縦軸は屈曲寿命
を示している。

【００７１】ここで、単線の歪み変化量について説明す
る。導体線を絶縁層にて被覆してなる単線の半径をｒと
する。単線は曲げ変形を受けており、その曲げ半径をＲ
とすると、曲率ＫはＫ＝１／Ｒで表される。このときに
単線の絶縁層の表面に生じている歪みεは次の（２）式
のように表される。

【００７２】

【数５】

【００７３】ここで、ドア３等の屈曲を受ける位置に配
置される単線において、その屈曲を受ける位置で最も屈
曲した状態の単線の曲げ半径をＲ₁とし、最も伸長した
状態の単線の曲げ半径をＲ₂として、この最も屈曲した
状態と最も伸長した状態との間で単線に繰り返し曲げを
施したときの絶縁層表面の歪み変化量をΔεとすると、
Δεは次の（３）式にて表される。

【００７４】

【数６】

【００７５】なお、（３）式においてΔＫは単線に繰り
返し曲げを施したときの曲率の変化量であり、上述した
有限要素法による曲率値計算工程によって算出すること
ができる。その算出されたΔＫを、単線の各部位につい
てリストアップし、最も値の大きいΔＫを採用して、
（３）式から絶縁層表面の歪み変化量Δεを求める。

【００７６】一方、屈曲寿命については、単線に繰り返
し曲げを施して、断線に至るまでの屈曲回数を実際に測
定することによって求める。上述の如く、低温下におけ
る電線束等の断線は導体部を被覆する絶縁層の疲労破壊
に主として支配されているものであり、屈曲寿命には温
度依存性がある。従って、屈曲寿命の測定については図
１９のように必要な温度ごとに行っておく。同図の横軸
は絶縁層表面の歪み変化量を示し、縦軸は屈曲寿命を示
している。図１９に示すように、温度が低下するほど屈
曲性能が低下、すなわち同じ歪み変化量における屈曲寿
命が短くなっている。

【００７７】２−２ 電線を選択して歪み変化量を算出
する工程 次に、予測対象となる電線束１内において、最も歪み変
化量Δεが大きいと推測される単一の電線について、そ
の歪み変化量Δεを算出する。

【００７８】ここでは、まず図１７中のステップＳ１１
において、電線束１を単純モデル化した仮想単線１１ａ
としてではなく、図２１のように、その仮想単線１１ａ
内に実際に配置される各電線１２についての形状を、上
記した仮想単線１１の形状に対応するように決定する。
即ち、ステップＳ０８によって出力された仮想単線１１
の最も屈曲した状態と最も伸長した状態の両方の形状に
基づいて、仮想単線１１の径Ｄｘ（ステップＳ０１Ａ参
照）及び個々の電線１２の径（（１）式中のｄ _v）の寸
法をも考慮して、その内部で最も歪み変化量Δεの大き
な電線１２の最も屈曲した状態と最も伸長した状態の両
方の形状を決定する。この場合、図２１のように、仮想
単線１１の外周に接して電線１２が配置されているもの
とし、そのなかで、最も歪み変化量Δεの大きな電線１
２が、電線束１の曲げ半径において最も内周側に位置す
る電線１２として選ばれる。ただし、電線束１において
複数の電線１２同士がよじれて配置される場合があり、
この場合は、どの電線１２の歪み変化量Δεが最も大き
くなるかを予測することが困難になる場合があるため、
歪み変化量Δεが最も大きな電線１２が複数ある場合に
は、そのいずれについても歪み変化量Δεを算出し、こ
れに基づいて最大の歪み変化量Δεを示す電線１２を比
較し、事後的に選択すればよい。

【００７９】そして、ステップＳ１１の後、最大の歪み
変化量Δεを有すると推定される電線１２において、最
も伸長した状態での曲率半径ＲをＲ₁とし、電線が最も
屈曲した状態での曲率半径ＲをＲ₂とし、電線１２の上
記の有限要素法による曲率値計算工程に従って、曲率変
化量ΔＫを曲率値ファイルから読み込む。

【００８０】次に、ステップＳ１２において、電線１２
の径をｒとして、選択された電線１２の曲率値（曲率半
径の値）に基づいて、その歪み変化量Δεを上記した
（３）式に従って計算する。

【００８１】続いて、ステップＳ１３において、ステッ
プＳ１２で求めた歪み変化量Δεが最大となる選択され
た電線１２の点を選ぶ。

【００８２】２−３ マスターカーブ（寿命予測曲線）
への照合工程 そして、ステップＳ１４において、ステップＳ１３で選
択した最大の歪み変化量Δεを、図１９に示したマスタ
ーカーブ（寿命予測曲線）に当てはめ、そのときの縦軸
の値を屈曲寿命の予測値とする。ここで、選択された電
線１２の屈曲寿命と歪み変化量との間の相関関係自体は
電線１２の径に依存しない。したがって、選択された電
線１２の歪み変化量を、上述した有限要素法による曲率
値計算工程で算出することができれば、選択された電線
１２の製品条件によらず、その屈曲寿命を正確に予測す
ることができる。なお、このことは本発明にかかる選択
された電線１２の屈曲寿命予測方法が選択された電線１
２の製品条件を全く考慮していないことを意味している
のではなく、予測対象としている選択された電線１２の
歪み変化量を（３）式に従って算出する段階において、
その径ｒを考慮している。このようにすれば、選択され
た電線１２の製品条件によらず、その屈曲寿命を正確に
予測することができるため、ワイヤーハーネスの設計等
にその予測結果を反映することによって事前に机上検討
が可能となり、最適設計、開発期間の短縮を図ることが
できる。また、屈曲寿命測定のために実際に行う試験を
削減することができる。

【００８３】ところで、複数の電線が束になった電線束
１の応力を有限要素法で解析する場合は、本来的には個
々の電線をそれぞれ別個の有限要素として三次元的に解
析を行うのが原則であるが、この実施の形態では個々の
電線を別個の構造体として三次元的にそれぞれモデリン
グするのではなく、上述の曲率値計算工程において、擬
似的に仮想的な単線（仮想単線１１）に単純化して一本
の有限要素として取り扱い、これによりその形状が決定
された後に、その内部のうちの最も歪み変化量Δεの大
きくなる位置にある単一の電線１２を選択し、この選択
された電線１２についてのみ、マスターカーブに照らし
て屈曲寿命予測を行ってっている。このように、初期形
状と最終形状を計算するために、電線束１の実際の構造
に基づく物性ではなく仮想単線１１の相当直径Ｄｘ（ス
テップＳ０１Ａ参照）及び曲げ剛性をモデリングして演
算することで、電線束１の物性を大幅に単純化して演算
することができる。そして、その結果として現実の屈曲
寿命に極めて近似した屈曲寿命の予測値を得ることがで
きる。したがって、コンピュータを用いた有限要素法
（マトリックス応力解析法）で屈曲寿命の予測値を演算
する際に、コンピュータの負荷を低減でき、素早く予測
値を収束させることが可能となる。

【００８４】また、上述の曲率値計算工程において、仮
想パイプ９の内部を貫通する電線束１の中心線８の形状
を決定する場合に、仮想パイプ９の存在を無視して完全
フリーモデル（すなわち、電線束１の中心線８の形状が
仮想パイプ９によって影響を受けないモデル）として有
限要素法により計算を行っているので、電線束１の中心
線８としてワイヤーハーネスを適用した場合に、従来の
ように仮想パイプ９の端末中心に固定されていると仮定
して計算をした場合に比べて、屈曲寿命の計算値（予測
値）を現実の屈曲寿命の値に近似させることができる。

【００８５】具体的に、図２０は所定の単線を用いてマ
スターカーブ（寿命予測曲線）ＭＣを設定しておき、上
記した屈曲寿命予測方法で電線束１の屈曲寿命予測を行
った例である。

【００８６】完全フリーモデルを用いずに、仮想パイプ
９の端末中心を電線束１の中心線８が固定的に通過する
と仮定して歪み変化量Δεを計算をし、且つ実際の屈曲
寿命実験を行って断線に至るまでの伸屈運動の回数をプ
ロットした場合、点Ｐ１の結果を得た。しかしながら、
この点Ｐ１は、マスターカーブＭＣから大きくずれた点
にプロットされていることが解る。

【００８７】これに対して、上述のような完全フリーモ
デルを適用して歪み変化量Δεを計算をし、且つ実際の
屈曲寿命実験を行って断線に至るまでの伸屈運動の回数
をプロットした場合、点Ｐ２の結果を得た。この点Ｐ２
は、マスターカーブＭＣに合致しており、この実施の形
態の屈曲寿命予測方法の予測精度が極めて高いことを証
明している。

【００８８】しかも、仮想パイプ９を用いることで、コ
ンピュータ解析処理を簡略化できるため、コンピュータ
での計算処理負荷を大幅に低減することができる。さら
に仮想パイプ９を有限要素網目によって分割する工程が
必要なくなるため、大幅に労力を低減できる。

【００８９】尚、上記実施の形態では、ステップＳ１１
〜Ｓ１５において、電線束１（仮想単線１１ａ）中で最
も歪み変化量Δεの大きな単一の電線１２について寿命
予測を行っていたが、これに代えて、単純に仮想単線１
１（図１６参照）の表面の屈曲寿命予測を行い、これを
電線１２の屈曲寿命予測としてもよい。この場合、
（３）式中の径ｒは、仮想単線１１の径Ｄｘ（即ち、電
線束１の径：ステップＳ０１Ａ参照）を適用して計算す
ればよい。

【００９０】｛他の実施の形態｝上記一の実施の形態で
は、低温下において、内部の導体部が破断するよりも先
に、被覆部としての絶縁層にクラックが生じ、このクラ
ックが原因となって応力が局部的にかかり、その結果内
部の導体部が断線する場合の屈曲寿命予測方法について
説明していた。

【００９１】しかしながら、常温である場合において
は、被覆材となる絶縁層として温度依存性の少ないハロ
ゲンフリーの樹脂材やＰＥ等を使用する場合や、温度依
存性のあるＰＶＣ等の絶縁層を有していても、これらの
電線等を繰り返し屈曲していくと、絶縁層の疲労破壊に
よりクラックが生じる以前に、内部の芯線となる導体部
が断線することがある。このことから、常温下において
は、電線等の断線は必ずしも導体部を被覆する絶縁層の
疲労破壊に起因する場合ばかりでなく、むしろ、電線等
の屈曲寿命は、内部の各素線の屈曲寿命に等しいと考え
ることができる。

【００９２】この場合には、マスターカーブとして導体
部（例えば銅）及び被覆材と同一材料の電線について予
めマスターカーブを求めておき、電線束１のうちの最も
歪み変化量Δεの大きな電線１２中の導体部について、
その歪み変化量Δεを有限要素法により求め、その結果
をマスターカーブに照合して導体部の屈曲寿命予測を行
えばよい。

【００９３】この場合においても、電線束１を単線モデ
ル化した仮想単線１１を想定し、上記の一の実施の形態
のステップＳ０１〜Ｓ０８と同様にして仮想単線１１の
形状を決定した後、歪み変化量Δεが最大となるいずれ
かの電線１２を選択し、その内部の導体部の形状を、仮
想単線１１の形状に応じて決定した後、当該導体部のみ
の屈曲寿命予測を行えばよい。この場合における（３）
式中の径ｒは、導体部の径を適用する。

【００９４】このようにすれば、上記の一の実施の形態
の低温環境下における電線束１の屈曲寿命だけでなく、
常温環境下における電線束１の屈曲寿命をも容易に予測
することができる。

【００９５】｛さらに他の実施の形態｝上記した一の実
施の形態では、ヒンジ部付近に設置されるグロメット２
内を電線束１が貫通する場合に、ドア３の開閉動作に伴
って電線束１が伸屈変化する際の電線束１の屈曲寿命を
予測する場合を説明したが、上記の基本的な手法は、グ
ロメット等の外装品を考慮しない場合にも適用できる。

【００９６】この場合、図２２のステップＳ２１（図３
中のステップＳ０１に相当）のように、まずワイヤーハ
ーネスの取り付け位置（クランプ位置）と、ワイヤーハ
ーネスの寸法（電線束の直径及び長さ）と、電線束の端
点の運動方向及び運動量といった各種パラメータを入力
する。これらのパラメータを入力することで、解析モデ
ルを作成するためのプロシージャファイルが作成され
る。このプロシージャファイルは、パラメータだけでな
く、三次元形状を作成するためのプログラム上の各種コ
マンドラインが全て含められる。このプロシージャファ
イルに、ワイヤーハーネスの材料物性を含めておくこと
で、各パラメータの値がプロシージャファイルに全て含
まれることになる。

【００９７】次に、ステップＳ２２において、ステップ
Ｓ２１で作成されたプロシージャファイルを実行させ
る。このように所定の三次元形状作成アプリケーション
プログラムにおいてプロシージャファイルを実行するこ
とで、当該三次元形状作成アプリケーションプログラム
において電線束の初期形状モデル（三次元形状モデル）
が自動的に作成される。しかる後、ステップＳ２３にお
いて、電線束の初期形状について、取り付け位置及び取
り付け形状を計算する。

【００９８】次のステップＳ２４において、計算が正常
に終了したか否かを判断する。正常終了しない場合は、
正常終了しない原因を調べ、エディタや専用ソフトウェ
アプログラムとを用いて、計算すべきモデルのプロシー
ジャファイル（パラメータやコマンドライン）の修正を
行って、ステップＳ２１〜ステップＳ２４の作業を繰り
返し実行する。

【００９９】しかる後、ステップＳ２５に進み、初期形
状の計算結果を読み込みんで、曲率計算の計算用ファイ
ルを作成する（ステップＳ２６）。

【０１００】このステップＳ２６で作成された計算用フ
ァイル（ドア開閉モデル及び接触定義）を用いて、ステ
ップＳ２７でドア開閉に伴う曲率計算を行う。このとき
に出力される数値としては、電線束の中央位置での各節
点の曲率が採用される。かかる数値（曲率）を一旦ファ
イルに保存し、後処理で歪み変化量（前述参照）を計算
する。ここで計算が正常終了しない場合は、計算の条件
（例えばステップ数等）を変更して再計算さんを繰り返
す（ステップＳ２８）。

【０１０１】そして、ステップＳ２９において、ステッ
プＳ２７で計算された各節点の曲率及び各ステップの曲
率の値を曲率ファイルとして保存する。これらの曲率の
値は、電線束の中央位置での値が採用される。この曲率
ファイルに基づいて、上記の実施の形態と同様にして電
線束の寿命を予測するための歪み変化量を計算する。

【０１０２】曲率の値に基づいて寿命を予測する方法と
しては、図１７で説明した手順と同手順で行えばよい。
こで得られた寿命の値のうち、最も寿命が短い値を検索
すれば、その値がワイヤーハーネスの予想屈曲寿命とな
る。

【０１０３】このように、外装品を考慮しない場合であ
っても、ワイヤーハーネス（電線束）を屈曲したときの
形状をＣＡＥで計算し、得られた電線束の歪み値に基づ
いて歪み変化量を計算し、これに基づいてワイヤーハー
ネスの屈曲寿命を容易に計算できる。したがって、ワイ
ヤーハーネスが断線に至るまでの屈曲回数をＣＡＥで計
算することができ、机上でワイヤーハーネスの寿命を容
易に予測できる。したがって、評価試験の削減を期待で
きる。

【０１０４】また、この実施の形態のように、プロシー
ジャファイルを用いて各種パラメータとコマンドライン
を予め様々なモデルについて定義しておけば、その途中
でのパラメータの修正が容易である。さらに予め多くの
プロシージャファイルを作成し、これに基づいて寿命予
測を行うことで、多くの寿命予測を行う際に便利であ
る。

【０１０５】以上この発明の各実施例について説明した
が、この発明の範囲は上記実施例に限られるものではな
く、添付された請求の範囲によって規定される。

【０１０６】

【発明の効果】請求項１、請求項２または請求項４及び
請求項９に記載の発明によれば、屈曲寿命予測工程にお
いて、個々の電線を別個の構造体として三次元的にそれ
ぞれモデリングするのではなく、擬似的に仮想的な単線
に単純化して全体的な形状を決定するようにしているの
で、初期形状と最終形状を計算するために、電線束の実
際の構造に基づく物性ではなく仮想単線の相当直径及び
曲げ弾性をモデリングして演算することで、電線束の物
性を大幅に単純化して演算することができる。そして、
その結果として現実の屈曲寿命に極めて近似した屈曲寿
命の予測値を得ることができる。したがって、コンピュ
ータを用いた有限要素法（マトリックス応力解析法）で
屈曲寿命の予測値を演算する際に、コンピュータの負荷
を低減でき、素早く予測値を収束させることが可能とな
る。

【０１０７】そして、適用対象の全体的な設計構想を行
い（適用対象設計構想工程）、適用対象に適合するよう
にワイヤーハーネスの設計構想を行って（ワイヤーハー
ネス設計構想工程）、その後に、屈曲寿命予測工程を即
座に実行して屈曲寿命予測を行うことができるので、従
来のようにワイヤーハーネスについての試作品の制作及
び屈曲評価試験を経て評価結果を得るのに例えば２〜３
ケ月という多大な時間を要していた工程を、本発明を実
施することにより例えば２〜３日あるいはそれ以下で評
価結果が得られるというように大幅に省略することがで
きる。また、請求項３のように、適用対象設計局または
電線製造局において、屈曲寿命予測工程をコンピュータ
を用いて容易に屈曲寿命予測を行うことができるので、
ワイヤーハーネスの設計開発期間、ひいては適用対象全
体の設計開発期間の短縮を図ることが可能となる。

【０１０８】また、請求項１及び請求項９に記載の発明
によれば、電線束、保護管及び外部構造体のそれぞれの
初期形状を決定する際に、まず電線束の初期形状を、電
線束の中心線の初期形状に代替させ、さらに保護管の初
期形状を、保護管の電線束に対する余裕空間の余裕寸法
のみを内径とする仮想パイプの初期形状に代替させ、当
該仮想パイプ９の両端部において電線束の中心線が拘束
されないように電線束の中心線の初期形状を決定してい
るので、仮想パイプの両端部の例えば中心点を電線束の
中心線が通るように電線束の形状を拘束する場合に比べ
て、現実の電線束の形状を反映した曲率変化を導くこと
が可能となり、屈曲寿命の予測精度が向上する。

【０１０９】請求項５及び請求項９に記載の発明によれ
ば、１本の単線に繰り返し曲げを施して、予めその歪み
変化量と屈曲寿命の実測値との相関関係を得た上で、予
測対象となる電線束のうち最も歪み変化量の大きな電
線、または電線束を単線モデル化した仮想単線につい
て、その歪み変化量を有限要素法によって算出し、その
算出された予測対象電線束の歪み変化量を上記相関関係
に照合することによって予測対象電線束の屈曲寿命を予
測しているため、電線束の製品条件によらずその屈曲寿
命を正確に予測することができる。

【０１１０】請求項６及び請求項９に記載の発明によれ
ば、ワイヤーハーネスを構成する複数種類の電線の径及
び個数に基づいて所定の演算式（請求項８）によりワイ
ヤーハーネスの径を演算し、このワイヤーハーネスの径
に基づいてワイヤーハーネスの初期形状を決定するの
で、操作者は電線の径及び個数をコンピュータに入力す
るだけでワイヤーハーネスの初期形状を得ることができ
る。したがって、適用対象設計局または電線製造局にお
いて、屈曲寿命予測工程をコンピュータを用いて容易に
屈曲寿命予測を行うことができるので、ワイヤーハーネ
スの設計開発期間、ひいては適用対象全体の設計開発期
間の短縮を図ることが可能となる。

【０１１１】請求項７及び請求項９に記載の発明によれ
ば、ワイヤーハーネスを構成する複数種類の電線の径及
び個数に基づいて所定の演算式（請求項８）によりワイ
ヤーハーネスの径を演算し、保護管の内径から上記のワ
イヤーハーネスの径を減算して余裕寸法を求めるように
しているので、操作者は電線の径及び個数をコンピュー
タに入力するだけで余裕寸法を得ることができる。した
がって、適用対象設計局または電線製造局において、屈
曲寿命予測工程をコンピュータを用いて容易に屈曲寿命
予測を行うことができるので、ワイヤーハーネスの設計
開発期間、ひいては適用対象全体の設計開発期間の短縮
を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一の実施の形態に係るワイヤーハー
ネス設計方法の処理手順を示すフローチャートである。

【図２】自動車のドア部分に使用されているワイヤーハ
ーネスを示す図である。

【図３】この発明の一の実施の形態に係る屈曲寿命予測
工程における曲率値計算工程を示すフローチャートであ
る。

【図４】ドア閉状態である自動車のドアパネル及びボデ
ィパネルと電線束の中心線の各座標位置を特定した状態
を示す図である。

【図５】ドア開状態である自動車のドアパネル及びボデ
ィパネルと電線束の中心線の各座標位置を特定した状態
を示す図である。

【図６】電線束及びグロメットを示す断面図である。

【図７】電線束の中心線及び仮想パイプを示す断面図で
ある。

【図８】電線束の中心線及び仮想パイプを仮想空間上に
表示した様子を示す図である。

【図９】ドア及びボディを仮想空間上に表示した様子を
示す図である。

【図１０】電線束の中心線及び仮想パイプの形状をドア
及びボディに適合させた状態を示す図である。

【図１１】提案例における仮想パイプと電線束の中心線
との位置関係を示す図である。

【図１２】提案例における仮想パイプと電線束の中心線
との位置関係を示す図である。

【図１３】この発明の一の実施の形態における仮想パイ
プと電線束の中心線との位置関係を示す図である。

【図１４】この発明の一の実施の形態における仮想パイ
プと電線束の中心線との位置関係を示す図である。

【図１５】電線束の中心線及び仮想パイプをドア及びボ
ディに併合した状態を示す図である。

【図１６】電線の歪み変化量について説明するための図
である。

【図１７】この発明の一の実施の形態に係る電線束の屈
曲寿命予測方法における予想寿命出力工程を示すフロー
チャートである。

【図１８】マスターカーブを示す図である。

【図１９】マスターカーブを温度毎に取得した状態を示
す図である。

【図２０】曲率値計算工程で算出した曲率半径に基づき
導かれた歪み変化量を、予想寿命出力工程においてマス
ターカーブに当てはめた様子を示す図である。

【図２１】一の実施の形態において、電線束を分割して
歪み変化量を解析する様子を示す図である。

【図２２】さらに他の実施の形態に係る屈曲寿命予測工
程における曲率値計算工程を示すフローチャートであ
る。

【図２３】従来のワイヤーハーネス設計方法を示すフロ
ーチャートである。

【符号の説明】

１１，１１ａ 仮想単線 ２ グロメット ３ ドア ４ ドアパネル ５ ボディ ６ ボディパネル ８ 中心線 ９ 仮想パイプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川辺 仁 三重県四日市市西末広町１番14号 住友電 装株式会社内 (72)発明者 川北 有紀 三重県四日市市西末広町１番14号 住友電 装株式会社内 (72)発明者 大内 孝司 大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電 気工業株式会社内 (72)発明者 古庄 勝 大阪市此花区島屋１丁目１番３号 住友電 気工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5B046 AA04 BA04 JA07

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導体線を絶縁層にて被覆してなる電線を
   単数または複数本束ねて、所望の適用対象に配策するワ
   イヤーハーネスを設計するワイヤーハーネス設計方法で
   あって、 前記適用対象の全体的な設計構想を行う適用対象設計構
   想工程と、 前記適用対象に適合するように前記ワイヤーハーネスの
   設計構想を行うワイヤーハーネス設計構想工程と、 前記ワイヤーハーネス設計構想工程で構想された前記ワ
   イヤーハーネスが、所定の保護管内を貫通し、且つ前記
   保護管とは異なる外部構造体に固定される場合に、前記
   外部構造体の動作に起因した前記ワイヤーハーネスの屈
   曲による断線に至るまでの屈曲寿命を有限要素法に従っ
   て予測する屈曲寿命予測工程とを備え、 前記屈曲寿命予測工程は、 前記ワイヤーハーネス、前記保護管及び前記外部構造体
   のそれぞれの初期形状を決定する初期形状決定工程と、 前記外部構造体の動作を仮想して前記ワイヤーハーネス
   及び前記保護管の伸屈変形を解析し、前記ワイヤーハー
   ネスの曲率変化を計算する伸屈動作解析工程と、 前記伸屈動作解析工程で得られた曲率変化に基づいて、
   予測対象となる前記ワイヤーハーネスの歪み変化量を算
   出する歪み変化量算出工程と、 前記歪み変化量算出工程で算出された前記歪み変化量に
   より予め設定された寿命予測曲線に照合して、前記ワイ
   ヤーハーネスの屈曲寿命を予測する照合工程とを備え、 前記初期形状決定工程では、前記ワイヤーハーネスの初
   期形状を、前記ワイヤーハーネスの中心線の初期形状に
   代替させ、前記保護管の初期形状を、前記保護管の前記
   ワイヤーハーネスに対する余裕空間の余裕寸法のみを内
   径とする仮想パイプの初期形状に代替させ、当該仮想パ
   イプの両端部において前記ワイヤーハーネスの中心線が
   拘束されないように前記ワイヤーハーネスの中心線の初
   期形状を決定することを特徴とするワイヤーハーネス設
   計方法。
2. 【請求項２】 導体線を絶縁層にて被覆してなる電線を
   単数または複数本束ねて、所望の適用対象に配策するワ
   イヤーハーネスを設計するワイヤーハーネス設計方法で
   あって、 前記適用対象の全体的な設計構想を行う適用対象設計構
   想工程と、 前記適用対象に適合するように前記ワイヤーハーネスの
   設計構想を行うワイヤーハーネス設計構想工程と、 前記ワイヤーハーネス設計構想工程で構想された前記ワ
   イヤーハーネスの屈曲による断線に至るまでの屈曲寿命
   を有限要素法に従って予測する屈曲寿命予測工程とを備
   え、 前記屈曲寿命予測工程は、 前記ワイヤーハーネスの初期形状を決定する初期形状決
   定工程と、 前記ワイヤーハーネスの伸屈変形を解析し、前記ワイヤ
   ーハーネスの曲率変化を計算する伸屈動作解析工程と、 前記伸屈動作解析工程で得られた曲率変化に基づいて、
   予測対象となる前記ワイヤーハーネスの歪み変化量を算
   出する歪み変化量算出工程と、 前記歪み変化量算出工程で算出された前記歪み変化量に
   より予め設定された寿命予測曲線に照合して、前記ワイ
   ヤーハーネスの屈曲寿命を予測する照合工程とを備える
   ワイヤーハーネス設計方法。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のワイヤ
   ーハーネス設計方法であって、 前記適用対象設計構想工程及び前記ワイヤーハーネス設
   計構想工程を、前記適用対象を設計構想する適用対象設
   計局が実行し、 前記屈曲寿命予測工程を、前記ワイヤーハーネスを製造
   する電線製造局または前記適用対象設計局が実行するこ
   とを特徴とするワイヤーハーネス設計方法。
4. 【請求項４】 請求項１ないし請求項３のいずれかに記
   載のワイヤーハーネス設計方法であって、 前記屈曲寿命予測工程の前記伸屈動作解析工程におい
   て、前記電線束の曲率変化を、前記電線束の中心線の曲
   率変化に代替させることを特徴とするワイヤーハーネス
   設計方法。
5. 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
   載のワイヤーハーネス設計方法であって、 前記屈曲寿命予測工程において、前記寿命予測曲線が、
   １本の単線について、複数の歪み変化量について前記単
   線を繰り返し曲げを施して、当該単線の断線に至るまで
   の屈曲回数を実際に測定することにより歪み変化量と前
   記屈曲回数との相関関係を求めたものであり、 前記屈曲寿命予測工程の前記歪み変化量算出工程におい
   て、前記導体線と前記絶縁層の各曲げ弾性係数を断面積
   比率によって重み付け平均した１本の仮想的線部材を想
   定し、当該仮想的線部材を１本の前記電線として、前記
   仮想的線部材の屈曲を受ける領域内で最も大きく屈曲変
   化する位置において最も屈曲した状態のいずれか単一の
   電線の曲げ半径をＲ₁とし、最も伸長した状態の前記単
   一の電線の曲げ半径をＲ₂とし、前記Ｒ₁と前記Ｒ₂の差
   が最も大きいいずれか単一の電線の半径をｒとして、次
   式により前記歪み変化量（Δε）を算出することを特徴
   とするワイヤーハーネス設計方法。 【数１】
6. 【請求項６】 請求項１ないし請求項５のいずれかに記
   載のワイヤーハーネス設計方法であって、 前記屈曲寿命予測工程の前記初期形状決定工程におい
   て、前記ワイヤーハーネスの初期形状が、少なくとも当
   該ワイヤーハーネスの径に基づいて決定され、 前記ワイヤーハーネスの径が、当該ワイヤーハーネスを
   構成する複数種類の電線の径及び個数に基づいて所定の
   演算式により演算されるワイヤーハーネス設計方法。
7. 【請求項７】 請求項１に記載のワイヤーハーネス設計
   方法であって、 前記屈曲寿命予測工程の前記初期形状決定工程におい
   て、前記余裕寸法が、前記保護管の内径から前記ワイヤ
   ーハーネスの径を減算して求められ、 前記ワイヤーハーネスの径が、当該ワイヤーハーネスを
   構成する複数種類の電線の径及び個数に基づいて所定の
   演算式により演算されるワイヤーハーネス設計方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載のワイヤーハーネス設計
   方法であって、 前記ワイヤーハーネスを構成する各電線の径をｄ_v、当
   該径ｄ_vの各電線のそれぞれの個数をＮ_v、所定の係数を
   ａ_iとした場合に、前記ワイヤーハーネスの径Ｄｘが、
   次式によって演算されることを特徴とするワイヤーハー
   ネス設計方法。 【数２】
9. 【請求項９】 請求項１ないし請求項８のいずれかに記
   載のワイヤーハーネス設計方法中の前記屈曲寿命予測工
   程をコンピュータ上で実現するために、当該屈曲寿命予
   測工程内の各工程をコンピュータに実行させるためのプ
   ログラム。