JP3954360B2

JP3954360B2 - Wire harness design method

Info

Publication number: JP3954360B2
Application number: JP2001341614A
Authority: JP
Inventors: 拓也井上; 仁川辺; 有紀川北; 孝司大内; 勝古庄
Original assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Wiring Systems Ltd; Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-11-07
Filing date: 2001-11-07
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2021-11-07
Also published as: JP2003141949A

Description

【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。
【００１４】
請求項２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３に記載の発明は、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４に記載の発明は、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Ｄｘが、経験則によって導き出される固有の係数ａ _i 、当該ワイヤーハーネスを構成する複数種類の電線の径ｄ _v及び個数Ｎ _vに基づいて次式により演算される。
【数７】

【００１７】
請求項５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Ｄｘが、経験則によって導き出される固有の係数ａ _i 、当該ワイヤーハーネスを構成する複数種類の電線の径ｄ _v及び個数Ｎ _vに基づいて次式により演算される。
【００１９】
【数３】

【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Ｔ４）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Ｓ０１）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Ｄ２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Ｓ０６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Ｓ０１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１２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１２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１１（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または請求項２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３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４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５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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a wire harness design method for designing a wire harness to be arranged for a desired application target and a technology related thereto.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, for example, automotive wire harnesses have been evaluated by prototypes after considering the feasibility of the vehicle on the side of the vehicle manufacturer (hereinafter referred to as the “Manufacturing Bureau”). It has become.
[0003]
In this case, it is difficult to fully consider the bending performance of the wire harness from the initial design stage. Therefore, conventionally, a prototype is produced at the stage of initial design, and when a problem is found in an evaluation test for this prototype, it is built while repeating design changes.
[0004]
Specifically, FIG. 23 shows a design procedure for a conventional wire harness.
[0005]
First, in step T1, an overall design concept of the vehicle body is performed.
[0006]
In the next step T2, the design concept of the wire harness (indicated as “W / H” in FIG. 23) is performed so as to be adapted to the vehicle body.
[0007]
In step T3, the wire harness is prototyped based on the design of the wire harness conceived in step T2.
[0008]
Subsequently, in step T4, the prototype wire harness is actually bent repeatedly, and a bending evaluation test is performed. Then, the bending evaluation test result is examined (step T5), and when the required bending resistance is not obtained, the trial production of step T3 is performed again, and the bending evaluation test (step T4) and the examination of the result (step T5) are performed. ) Is repeated until the required bending resistance is obtained, and finally mass production is started when a positive examination result is obtained (step T6).
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In recent years, there has been a demand for shortening the development period and omitting prototype production in the entire automobile industry, and the work of performing conventional prototype production (step T3) and bending evaluation test (step T4, T5). There is a desire to improve the process.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a wire harness design method and related technology that can shorten the development period of an automobile by eliminating the production of a prototype and a bending evaluation test regarding the design of an automobile wire harness. It is to provide.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 is a wire for designing a wire harness for bundling a single or a plurality of electric wires formed by covering a conductor wire with an insulating layer and arranging a desired application object. A harness design method, an application target design concept process for performing an overall design concept of the application target, a wire harness design concept process for performing a design concept of the wire harness to match the application target, and the wire The wire harness resulting from the operation of the external structure when the wire harness conceived in the harness design concept process passes through a predetermined protective tube and is fixed to an external structure different from the protective tube A bending life prediction step of predicting a bending life up to disconnection due to bending according to a finite element method, and the bending life prediction step includes the wire An initial shape determination step for determining an initial shape of each of the harness, the protective tube, and the external structure; and analyzing the bending deformation of the wire harness and the protective tube by virtually operating the external structure; A bending motion analysis step for calculating a curvature change of the wire harness, and a strain change amount calculation step for calculating a strain change amount of the wire harness to be predicted based on the curvature change obtained in the bending motion analysis step. And a matching step of predicting a bending life of the wire harness by matching with a life prediction curve set in advance by the strain change amount calculated in the strain change amount calculating step, and in the initial shape determining step The initial shape of the wire harness is replaced with the initial shape of the center line of the wire harness, and the initial shape of the protective tube is changed to the width of the protective tube. -Substituting the initial shape of the virtual pipe whose inner diameter is only the margin dimension of the margin space with respect to the harness, and determines the initial shape of the center line of the wire harness so that the center line of the wire harness is not restrained at both ends of the virtual pipe To do.
[0014]
  Claim2The invention described in claim 11In the wire harness design method described above, in the bending motion analysis step of the bending life prediction step, the change in curvature of the wire bundle is replaced with the change in curvature of the center line of the wire bundle.
[0015]
  Claim3The invention described in claim 1Or claim 2The wire harness design method according to claim 1, wherein, in the bending life prediction step, the life prediction curve is obtained by repeatedly bending the single wire for a plurality of strain change amounts for one single wire, to break the single wire. A correlation between the amount of bending change and the number of bendings is obtained by actually measuring the number of bendings until the conductor wire and the insulation are calculated in the strain changing amount calculation step of the bending life prediction step. Assuming one virtual line member obtained by weighting and averaging each bending elastic coefficient of the layer by the cross-sectional area ratio, the virtual line member is used as one electric wire in a region that receives bending of the virtual line member. The bending radius of any single wire in the most bent state at the position where the bending changes the most is R₁And the bending radius of the single wire in the most extended state is R₂And R₁And R₂The distortion change amount (Δε) is calculated by the following equation, where r is the radius of any single electric wire having the largest difference.
[0016]
  Claim4The invention as described in claim 1 to claim 13The wire harness design method according to any one of the above, wherein, in the initial shape determination step of the bending life prediction step, an initial shape of the wire harness is determined based on at least a diameter of the wire harness, and the wire harness DiameterDxBut,Inherent coefficient a derived by rule of thumb _i ,Diameter of multiple types of wires that make up the wire harnessd _vAnd numberN _vOn the basis of theNext formulaIs calculated by
[Expression 7]

[0017]
Claim5The wire harness design method according to claim 1, wherein, in the initial shape determination step of the bending life prediction step, the margin dimension is obtained by changing the diameter of the wire harness from the inner diameter of the protective tube. Obtained by subtraction, the diameter of the wire harnessDxBut,Inherent coefficient a derived by rule of thumb _i ,Diameter of multiple types of wires that make up the wire harnessd _vAnd numberN _vOn the basis of theNext formulaIs calculated by
[0019]
[Equation 3]

[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
{One embodiment}
FIG. 1 shows a method for designing an electric wire bundle (wire harness) according to an embodiment of the present invention. This wire harness design method is based on a procedure defined in a software program stored in advance in a computer at the initial stage of development and design of a bundle of wires for routing a wire harness to a target (application target). Quickly predict the bending life of the designed wire bundle. In the following description, a vehicle body will be described as an example of an application target of the electric wire bundle.
[0022]
First, in step U1, an overall design concept of the vehicle body as an application target of the wire bundle is performed (application target design concept process).
[0023]
In the next step U2, the design concept of the wire bundle (wire harness: indicated as “W / H” in FIG. 1) is performed so as to be adapted to the vehicle body (application target) (wire harness design concept process). .
[0024]
In step U3, based on the design of the wire bundle envisioned in step U2, the bending life prediction of the wire bundle is simulated using the CAE (Computer Aided Engineering) method, and the simulation result is immediately stepped. Feedback is provided to U1 (vehicle body design concept) and step U2 (wire bundle design concept).
[0025]
The steps U1 to U3 are repeated until the required bending resistance of the wire bundle is obtained, and mass production is started at the stage where a positive examination result is finally obtained (step U4).
[0026]
As a result, processes that require a great amount of time, such as production of a prototype for a wire bundle (wire harness) (step T3 in FIG. 23) and a bending evaluation test (step T4 in FIG. 23), as in the past. Can be omitted. In addition, since it is possible to easily predict the bending life using a computer, conventionally, only the wire bundle manufacturer (electric wire manufacturing bureau) has been able to perform the bending life prediction which is Step U3 of the wire bundle. On the other hand, in the case of this embodiment, in step U3, the wire bundle can be easily formed by using a computer even within the target design manufacturer (application target design bureau) using the wire bundle. Flex life prediction can be performed. Therefore, the development period can be shortened while sufficiently ensuring reliability at the early design stage.
[0027]
Here, the method for predicting the bending life of the wire bundle in CAE in step U3 will be described in detail.
[0028]
FIG. 2 is a side view showing a wire bundle (wire harness) 1 and a grommet (protection tube) 2 to be designed as an example. As an example of the above-described step U3, a predetermined position (door panel) 4 of a door 3 (region A in FIG. 2) and a predetermined position (body C in FIG. 2) of a door 3 such as an automobile. When the wire bundle 1 passes through the grommet 2 installed in the vicinity of the hinge portion B between the panel 6 and the panel 6, the wire bundle 1 when the wire bundle 1 undergoes bending change with the opening / closing operation of the door 3. The case where the bending life is predicted will be described. In this specification, the door 3, the door panel 4, the body 5, and the body panel 6 are collectively referred to as an external structure.
[0029]
The inventors of the present invention have intensively studied the factors that govern the bending life of the wire bundle 1. As a result, particularly at low temperatures, if a crack occurs due to fatigue failure of the insulating layer of each electric wire, local stress is easily applied to the conductor portion where the crack has occurred. The disconnection inside is mainly governed by the fatigue failure of the insulating layer covering the conductor, and it was found that the fatigue failure of the insulating layer has a strong correlation with the amount of change in the surface strain. That is, it has been found that there is a strong correlation between the bending life of the wire bundle 1 and the amount of strain change on the surface of the insulating layer when the bending changes. However, when the wire bundle 1 is actually installed on the door 3 or the like of the automobile, it is installed in various shapes such as an S shape and a U shape. And how to apply the stress to the wire bundle 1 also changes depending on the shape. However, although the wire bundle 1 is installed in various shapes, the correlation between the bending life of the wire bundle 1 and the amount of change in strain does not depend on the shape of the wire bundle 1, and in a wide range of bent shapes. The knowledge that it is constant was also obtained.
[0030]
Therefore, if the correlation between the bending life of the wire bundle 1 and the amount of change in strain is experimentally obtained in advance, the amount of change in the strain of the wire bundle 1 under various product conditions can be analyzed simply by analyzing the amount of change in strain. Thus, the bending life can be predicted.
[0031]
When analyzing the strain variation of the wire bundle 1, it is efficient to use a computer by the finite element method, but the wire bundle 1 includes a plurality of wires and the shape of the grommet 2 is complicated. Therefore, if these shapes and physical properties (bending rigidity) are strictly modeled and analyzed by the finite element method, the calculation processing load of the computer becomes large. Therefore, the present invention provides a bending life prediction method that can simplify the finite element model of each structure to reduce the computational processing load of the computer and can maintain high prediction accuracy of the bending life.
[0032]
Specifically, this bending life prediction method is based on the curvature value calculation step (FIG. 3) for obtaining the curvature value of the wire bundle 1 using the finite element method, and the obtained wire bundle 1 based on the obtained curvature value. And an expected life output step for obtaining one expected life. Hereinafter, each process is explained in full detail.
[0033]
<1. Curvature value calculation process>
In the curvature value calculation step, the respective curvature radii R of the virtual single wire 11 (see FIG. 16) imitating the wire bundle 1 in the door open state and the door closed state are obtained by calculation processing by a computer using the finite element method. As shown in FIG. 3, a parameter input step (step S01) for inputting parameters to the computer and an initial shape determination step (steps S02 and S04) for determining the initial shape of each structure necessary for the calculation of the finite element method. ) And a bending operation analysis step (steps S03, S05 to S08) for performing an operation analysis when the wire bundle 1 in the grommet 2 changes in bending with the opening / closing operation of the door 3.
[0034]
1-1 Parameter input process
In the parameter input process, first, in step S01, parameters necessary for the analysis process in the subsequent process are input.
[0035]
Specific parameter items include the attachment coordinates of the fixed point for fixing the wire bundle 1, the attribute information of the wire bundle 1, the attribute information of the grommet 2, the opening / closing angle of the door 3, and the temperature condition.
[0036]
As the attachment coordinates of the fixed point of the wire bundle 1 to be input as the input parameter, for example, as shown in FIG. 4 or 5, the coordinate positions of the door panel 4 of the automobile door 3 and the body panel 6 of the body 5 are specified, A coordinate position where the wire bundle 1 is fixed to each of the door 3 and the body 5 by a clamp T or the like is specified and input is performed. As an input value in this case, for example, if the installation coordinates in the closed state of the door 3 as shown in FIG. 4 are input, the shape of the wire bundle 1 in the door open state shown in FIG. Since it can be obtained by calculation along with the change to the open state, there is no need to input in step S01.
[0037]
The attribute information of the wire bundle 1 to be input as input parameters includes the type (product number) of the wires constituting the wire bundle 1, the diameter of the conductor wire in the wire, the number of the conductor wires, each conductor wire, and each insulation. Specify and input the value of each layer's bending stiffness.
[0038]
The attribute information of the grommet 2 is input by specifying the inner diameter of the through hole of the tubular grommet 2, the length of the grommet 2, and the like. Here, it is not necessary to input the rigidity of the grommet 2. The reason is as follows.
[0039]
Since the bending life prediction method of the wire bundle 1 in CAE in this example only needs to predict the bending life of the wire bundle 1 literally, the bending life of the grommet 2 does not need to be a problem. In addition, in this one embodiment, the purpose is to obtain a predicted value for use at a low temperature of an automobile, but the change in bending rigidity of the grommet 2 accompanying a temperature change such as normal temperature or low temperature is used. It was clarified by experiments that it can be ignored compared to the change in bending rigidity due to the temperature change of the wire bundle 1 due to the difference in the material. Therefore, when the wire bundle 1 is cured at a low temperature, the shape of the wire bundle 1 is hardly constrained by the shape of the grommet 2, but rather the shape of the grommet 2 is constrained by the shape of the wire bundle 1. . Therefore, as long as the shape of the grommet 2 is grasped, the bending stiffness parameter accompanying the temperature change of the grommet 2 is not required. Therefore, even if the rigidity of the grommet 2 is ignored, the bending life of the wire bundle 1 is reduced. Since it can be sufficiently predicted, even if the physical property parameters such as the bending rigidity of the grommet 2 are omitted in this step S01, the accuracy of the predicted value of the bending life of the wire bundle 1 is not lowered.
[0040]
The opening / closing angle of the door 3 is specified by specifying a relative angle of the door 3 with respect to the body 5 when the door 3 is closed and a relative angle of the door 3 with respect to the body 5 when the door 3 is open. .
[0041]
Further, for the wire bundle 1, since the value of the bending stiffness changes according to a change in temperature such as normal temperature or low temperature (including a temperature corresponding to a cold temperature in winter), a temperature parameter is also input.
[0042]
Each parameter input here is stored in a predetermined storage device such as a hard disk drive as a data file called a procedure file.
[0043]
The process after the parameter input process is executed by the CPU operating in accordance with a procedure regulated by a software program stored in advance in the hard disk of the computer.
[0044]
1-2 Virtual single wire diameter calculation process
In this embodiment, as will be described later, a bending life prediction is performed by modeling a wire bundle composed of a plurality of wires into one virtual single wire 11 (see FIG. 16). Therefore, in step S01A, the diameter of the virtual single wire 11 to be modeled is determined based on the type of electric wire (product number) input in the parameter input step (step S01), the diameter of the conductor wire in the electric wire, and the number of the electric wires. Decide based on information.
[0045]
Specifically, a list of outer diameters (finished outer diameters) including a covering portion of each electric wire is stored in advance in the hard disk of the computer, and the types of electric wires input in the parameter input step (step S01) Read each finished outer diameter according to (product number). Here, the type of each electric wire is represented by a variable v (= 1 to m), and the finished outer diameter of the electric wire of that type v is d._vIt shall be expressed as The number of wires v used in the parameter input step (step S01) is N_vAnd At this time, the diameter Dx of the virtual single wire for simply modeling the wire bundle is obtained by the following equation (1) which is a multidimensional approximate expression.
[0046]
[Expression 4]

[0047]
Here, a in the formula (1)_i(Where i = 0, 1, 2,..., N) is a specific coefficient derived from an empirical rule, and the equation (1) is defined by a software program stored in advance in a computer hard disk. .
[0048]
Thus, when modeling the wire bundle, the operator can automatically cause the computer to calculate the diameter of the virtual single wire simply by inputting the type and number of wires in the parameter input step (step S01). Therefore, in step U3, it is possible to easily predict the bending life of the wire bundle using the computer only within the design / manufacturer (application target design bureau) to which the wire bundle is applied.
[0049]
In addition to the virtual single wire diameter calculation step, the bending stiffness parameter of each electric wire v (conductor wire and insulating layer) as each structure in the wire bundle 1 previously stored in the hard disk is read out. This bending stiffness parameter is used to accurately model the shape of the wire bundle 1 in each of the initial shape, the open state of the door 3, and the closed state. In this embodiment, as will be described later, the wire bundle 1 is modeled on the assumption of a simple virtual single wire 11 (see FIG. 16), and each wire ( The bending life of the surface of the surface of the insulating layer (including the insulating layer) is predicted. For example, in the case where repeated bending life prediction is performed, the diameter and bending rigidity of the virtual single wire 11 (from the previous bending life prediction) If the bending elasticity is known in advance, parameters such as the diameter and bending rigidity of the virtual single wire 11 may be directly input.
[0050]
1-3 Initial shape determination process
In the subsequent initial shape determination step, the initial shape of the virtual pipe 9 and the virtual single wire 11 (see FIG. 16) obtained by simply modeling the wire bundle 1 is determined to create a finite element model.
[0051]
First, in step S02, the virtual pipe 9 and the virtual single line 11 are linearly arranged in the virtual space to create these finite element models.
[0052]
In this case, first, as shown in FIG. 6, a realistic model in which the wire bundle 1 having a thickness of the outer diameter D2 passes through the through hole 7 having the inner diameter D1 of the grommet 2 (hereinafter referred to as “real model”). ”). In this case, the margin space of the grommet 2 with respect to the wire bundle 1 is obtained by subtracting the outer diameter D2 of the wire bundle 1 from the inner diameter dimension D1 of the grommet 2 (D1-D2).
[0053]
Here, in the stage of determining the initial shape of the wire bundle 1, the work of determining the shape becomes complicated considering its thickness (outer diameter D2). Therefore, in addition to the above actual model, the wire bundle as shown in FIG. A virtual model is determined in consideration of only the center line 8 having no thickness as the central axis of 1.
[0054]
In the case of this virtual model, it goes without saying that it is desirable to apply a dimension close to the actual dimension as the separation distance between the outer surface of the wire bundle 1 and the inner peripheral surface of the grommet 2. Therefore, Dx (see formula (1)) obtained in step S01A described above is approximately adopted as the diameter D2 of the wire bundle, and as shown in FIG. 7, the actual distance from the center line 8 having no thickness { Assume a virtual pipe 9 separated by the same dimension as (D1-D2) / 2}. The inner diameter of the virtual pipe 9 is (D1-D2). This value corresponds to the margin dimension of the margin space described above. In the real model and the virtual model in step S02, the center line 8 of the wire bundle 1 is arranged so as to coincide with the center line of the virtual pipe 9. The shape of the straight virtual pipe 9 determined here is shown in FIG. Reference numeral L1 in FIG. 8 indicates the length of the wire bundle 1 (and its center line 8) used in the analytical calculation processing of this bending life prediction method, and there is a possibility that it will be deformed at least by the door opening / closing operation. An arbitrary value set to be equal to or greater than the length of the part is applied. Reference numeral L2 denotes the actual length of the grommet 2 and is shown here as the length of the virtual pipe 9.
[0055]
Then, for each of the real model and the virtual model, element division is performed by setting a finite element mesh having a predetermined fineness. The shape of the center line 8 of the wire bundle 1 inside the virtual pipe 9 is extremely important in predicting the bending life of the center line 8 of the wire bundle 1. For this reason, when performing element division, the finite element mesh of the center line 8 of the wire bundle 1 inside the virtual pipe 9 is finer than the finite element network of the center line 8 of the wire bundle 1 set outside the virtual pipe 9. Set it.
[0056]
The operation in step S02 is automatically calculated in the computer CPU based on the parameters input in step S01.
[0057]
Next, in step S03, these finite element models are created from the coordinate positions corresponding to the actual state of the door panel 4 of the door 3 and the body panel 6 of the body 5 as shown in FIG. Here, as an initial shape of the door panel 4 and the body panel 6, for example, a shape in a door closed state is applied. Moreover, the position of the clamp T of the wire bundle 1 in each of the door 3 and the body 5 is specified. The coordinate positions of the door panel 4 and the body panel 6 determined here determine the mounting position (grommet position) of the grommet 2 and the virtual pipe 9. The operation in step S03 is automatically calculated in the CPU of the computer based on the parameters input in step S01.
[0058]
In subsequent step S04, initial shapes of the virtual pipe 9 and the model of the center line 8 of the wire bundle 1 are calculated. Specifically, the virtual pipe 9 and the wire bundle 1 created in step S02 are deformed so as to correspond to the coordinate positions of the door panel 4 and the body panel 6 created in step S03, and the virtual pipe 9 and the wire bundle 1 created as shown in FIG. The initial shapes of the center line 8 of the pipe 9 and the wire bundle 1 are determined.
[0059]
Here, the method for determining the initial shape of the center line 8 of the wire bundle 1 will be described in more detail.
[0060]
For example, as shown in FIGS. 11 and 12, when the center line 8 corresponding to the shape of the wire bundle 1 passes through the inside of the virtual pipe 9 corresponding to the inner peripheral shape of the grommet 2, both ends of the virtual pipe 9 A method of determining the shape of the center line 8 so that the center line 8 of the wire bundle 1 passes through the center points 9a and 9b of the wire portion is also conceivable. However, the center line 8 of the wire bundle 1 is arranged with a margin in the inner space of the virtual pipe 9 (this means that the wire bundle 1 is arranged with a margin in the inner space of the grommet 2. Therefore, the center line 8 of the wire bundle 1 does not always pass through the center points 9a and 9b on the inner periphery of both ends of the virtual pipe 9. Rather, when the center line 8 of the virtual pipe 9 and the wire bundle 1 is bent as shown in FIG. 11 by the door 3 being opened, the center line 8 of the wire bundle 1 is restricted by the position of the clamp T. In most cases, the virtual pipe 9 is shifted from the inner

peripheral center points

9a and 9b at both ends. In this way, when the bending life is predicted by modeling the center line 8 of the wire bundle 1 with a shape different from the actual one, a predicted value that is significantly different from the bending life of the actual wire bundle 1 is calculated. It will be.
[0061]
For these reasons, in this embodiment, modeling of the center line 8 of the wire bundle 1 is performed ignoring almost the existence of the virtual pipe 9 (hereinafter referred to as “completely free model”). That is, when the center line 8 of the wire bundle 1 (corresponding to the shape of the wire bundle 1) and the virtual pipe 9 (shape of the grommet 2) are arranged in a straight line, the center line of the wire bundle 1 as shown in FIG. 8 is arranged so as to pass through the center points 9a and 9b at both ends of the virtual pipe 9, but when the virtual pipe 9 is curved, the centers of both ends of the virtual pipe 9 are as shown in FIGS. The shape is determined so that the center line 8 of the wire bundle 1 is restrained only at the position of the door 3 for fixing the wire bundle 1 and the clamp T of the body 5 without regard to the coordinate positions of the

points

9a and 9b.
[0062]
However, as described above, when the virtual pipe 9 is bent due to the opened state of the door 3, the surface of the electric wire bundle 1 comes into contact at the intermediate position of the inner peripheral portion of the actual grommet 2 corresponding to the virtual pipe 9 to restrict the shape. Only in this case, the shape of the wire bundle 1 is restricted by the shape of the grommet 2. Considering this, in this embodiment, a real model is used in step S06, which will be described later, and the shape of the virtual single wire 11 (see FIG. 16) and the grommet 2 is restricted in consideration of door opening and closing. However, such a correction. It is not executed in step S04, but is executed in step S06 described later.
[0063]
As described above, when the center line 8 of the wire bundle 1 is passed through the virtual pipe 9, the presence of the virtual pipe 9 is ignored and the complete free model (that is, the shape of the center line 8 of the wire bundle 1 is the virtual pipe). 9 is not affected by the model 9), the calculation is performed by the finite element method. Therefore, when the wire harness is applied as the center line 8 of the wire bundle 1, it is fixed to the center of the end of the virtual pipe 9 as before. As compared with the case where the calculation is performed assuming that the bending life is calculated, the calculated value (predicted value) of the bending life can be approximated to the actual bending life value.
[0064]
Moreover, since the computer analysis processing by the finite element method of the virtual pipe 9 itself can be omitted, the calculation processing load on the computer can be greatly reduced. Furthermore, since the process of dividing the virtual pipe 9 by the finite element mesh is not necessary, the labor can be greatly reduced.
[0065]
1-4 Stretching motion analysis process
In step S05, the initial shape models of the door panel 4 and body panel 6 created in step S03 and the initial shape model of the virtual pipe 9 and the center line 8 of the wire bundle 1 created in step S04 are shown in FIG. In this way, a finite element model of door opening / closing calculation is created. Specifically, the fixed point attachment coordinates input in step S01 are plotted on the door panel 4 and the body panel 6 created in step S03, and the center line of the wire bundle 1 created in step S04 is attached to the fixed point attachment coordinates. Superimpose 8 models.
[0066]
Next, in step S06, a contact element is added to the door opening / closing model. Here, a real model is used. However, if all of the plurality of wires in the wire bundle 1 are the respective structures, the subsequent analysis calculation becomes complicated. Therefore, a virtual single wire as shown in FIG. 16 assumed based on the overall physical properties of the wire bundle 1 is used. (Virtual line member) 11 is applied. The virtual single wire 11 is obtained by averaging the bending elastic modulus of the metal material of the conductor part and the bending elastic coefficient of the insulating material of the covering layer in the plurality of wires of the wire bundle 1 according to the cross-sectional area ratio, A virtual material obtained by averaging the insulating material of the covering layer is assumed, and a single virtual single line 11 made of the virtual material is used. And since this virtual single line 11 contacts in the state constrained by the grommet 2, the diameter Dx (see step S01A) of the virtual single line 11 in the grommet 2 is taken into consideration, and the contact element And the shape of the virtual single line 11 is corrected. Note that the specific definition method of the contact element is not different from the definition method of the contact element in a general finite element model, and therefore will not be described in detail here for the sake of simplicity.
[0067]
Subsequently, in step S07, based on the opening / closing angle of the door 3 input in step S01, the center line 8 of the wire bundle 1 in the virtual model is used as a reference for each case of the open state and the closed state of the door 3. The radius of curvature R of the center line 8 of the wire bundle 1 is calculated.
[0068]
In step S08, the amount of change in curvature in the longitudinal direction of the center line 8 of the wire bundle 1 in the most extended state and the most bent state is calculated based on the curvature calculated in step S07. The calculation result of the curvature change amount is stored in a predetermined storage device such as a hard disk drive as data of a data file called a curvature value file.
[0069]
<2. Expected life output process>
FIG. 17 is a flowchart showing the processing procedure of the expected life output step. However, as a preliminary step prior to the processing procedure shown in FIG. 17, it is necessary to obtain in advance a master curve (life prediction curve) indicating the correlation between the bending life of the wire bundle 1 and the strain change amount.
[0070]
2-1 Master curve (life prediction curve) acquisition process (preliminary stage)
In the acquisition process of the master curve (life prediction curve), the amount of strain change of the single wire is obtained for the single single wire based on the value of the radius of curvature in the curvature value calculation step by the finite element method described above. The value of the amount of change and the bending life of the single wire obtained as a result of the experiment are plotted on predetermined graph coordinates to obtain a correlation curve approximately as shown in FIG. 18, and this is obtained as a master curve (life prediction curve). ). In the figure, the horizontal axis indicates the amount of strain change on the surface of the insulating layer, and the vertical axis indicates the bending life.
[0071]
Here, the amount of change in distortion of a single wire will be described. Let r be the radius of a single wire formed by covering a conductor wire with an insulating layer. The single wire has undergone bending deformation, and when the bending radius is R, the curvature K is expressed by K = 1 / R. At this time, the strain ε generated on the surface of the single-wire insulating layer is expressed by the following equation (2).
[0072]
[Equation 5]

[0073]
Here, in the single wire arranged at the position where the door 3 or the like is subjected to bending, the bending radius of the single wire that is bent most at the position where the bending is received is R₁And the bending radius of the single wire in the most extended state is R₂Assuming that Δε is a strain change amount on the surface of the insulating layer when the single wire is repeatedly bent between the most bent state and the most extended state, Δε is expressed by the following equation (3). .
[0074]
[Formula 6]

[0075]
In equation (3), ΔK is the amount of change in curvature when a single wire is repeatedly bent, and can be calculated by the above-described curvature value calculation step by the finite element method. The calculated ΔK is listed for each part of the single wire, and ΔK having the largest value is employed to obtain the strain change amount Δε on the surface of the insulating layer from the equation (3).
[0076]
On the other hand, the bending life is obtained by repeatedly bending a single wire and actually measuring the number of bending until the wire breaks. As described above, the disconnection of the electric wire bundle or the like at a low temperature is mainly governed by the fatigue failure of the insulating layer covering the conductor portion, and the bending life is temperature-dependent. Therefore, the bending life is measured for each necessary temperature as shown in FIG. In the figure, the horizontal axis indicates the amount of strain change on the surface of the insulating layer, and the vertical axis indicates the bending life. As shown in FIG. 19, the bending performance decreases as the temperature decreases, that is, the bending life at the same strain change amount is shortened.
[0077]
2-2 The process of selecting the wire and calculating the amount of strain change
Next, the strain change amount Δε is calculated for a single wire that is estimated to have the largest strain change amount Δε in the wire bundle 1 to be predicted.
[0078]
Here, first, in step S11 in FIG. 17, the shape of each electric wire 12 actually arranged in the virtual single wire 11a as shown in FIG. 21, not as the virtual single wire 11a in which the wire bundle 1 is simply modeled. Is determined so as to correspond to the shape of the virtual single wire 11 described above. That is, based on both the most bent state and the most extended state of the virtual single wire 11 output in step S08, the diameter Dx of the virtual single wire 11 (see step S01A) and the diameter of each electric wire 12 ((1 D) in the formula_v) Is also taken into consideration, and the shape of both the most bent state and the most extended state of the electric wire 12 having the largest strain variation Δε is determined. In this case, as shown in FIG. 21, it is assumed that the electric wire 12 is disposed in contact with the outer periphery of the virtual single wire 11, and the electric wire 12 having the largest strain change Δε is the largest in the bending radius of the electric wire bundle 1. It is selected as the electric wire 12 located on the inner peripheral side. However, a plurality of wires 12 may be kinked and arranged in the wire bundle 1, and in this case, it may be difficult to predict which wire 12 has the largest strain change amount Δε. When there are a plurality of electric wires 12 having the largest strain variation Δε, the strain variation Δε is calculated for each of them, and based on this, the electric wires 12 showing the maximum strain variation Δε are compared. Just choose.
[0079]
And after step S11, in the electric wire 12 estimated to have the maximum strain variation Δε, the radius of curvature R in the most expanded state is set to R.₁And the radius of curvature R when the wire is most bent is R₂Then, the curvature change amount ΔK is read from the curvature value file according to the curvature value calculation step of the electric wire 12 by the finite element method.
[0080]
Next, in step S12, assuming that the diameter of the electric wire 12 is r, based on the curvature value (the value of the curvature radius) of the selected electric wire 12, the distortion change amount Δε is calculated according to the above equation (3).
[0081]
Subsequently, in step S13, the point of the selected electric wire 12 that maximizes the strain change amount Δε obtained in step S12 is selected.
[0082]
2-3 Verification process to master curve (life prediction curve)
In step S14, the maximum strain change Δε selected in step S13 is applied to the master curve (life prediction curve) shown in FIG. 19, and the value on the vertical axis at that time is set as the predicted value of the flex life. Here, the correlation between the bending life of the selected electric wire 12 and the amount of strain change does not depend on the diameter of the electric wire 12. Therefore, if the strain change amount of the selected electric wire 12 can be calculated in the above-described curvature value calculation process by the finite element method, the bending life can be accurately predicted regardless of the product condition of the selected electric wire 12. be able to. This does not mean that the bending life prediction method of the selected electric wire 12 according to the present invention does not consider the product condition of the selected electric wire 12 at all, but is selected as a prediction target. In addition, the diameter r is taken into consideration in the stage of calculating the strain variation of the electric wire 12 according to the equation (3). In this way, the bending life can be accurately predicted regardless of the product condition of the selected electric wire 12, so that the desktop examination can be conducted in advance by reflecting the prediction result in the design of the wire harness. This makes it possible to optimize design and shorten the development period. In addition, it is possible to reduce the number of tests actually performed for measuring the bending life.
[0083]
By the way, when analyzing the stress of the wire bundle 1 in which a plurality of wires are bundled by the finite element method, the analysis is basically performed three-dimensionally with each individual wire as a separate finite element. However, in this embodiment, each electric wire is not three-dimensionally modeled as a separate structure, but in the above-described curvature value calculation process, a simple virtual single line (virtual single line 11) is simply used. After the shape is determined by this, the single electric wire 12 at the position where the distortion change amount Δε is the largest in the interior is selected, and the selected electric wire is selected. For 12 only, the bending life is predicted in light of the master curve. Thus, in order to calculate the initial shape and the final shape, the equivalent diameter Dx (see step S01A) of the virtual single wire 11 and the bending rigidity are modeled and calculated instead of the physical properties based on the actual structure of the wire bundle 1. The physical properties of the wire bundle 1 can be greatly simplified and calculated. As a result, it is possible to obtain a predicted value of the bending life that is very close to the actual bending life. Therefore, when calculating the predicted value of the bending life by a finite element method (matrix stress analysis method) using a computer, the load on the computer can be reduced and the predicted value can be quickly converged.
[0084]
Further, in the above-described curvature value calculation step, when determining the shape of the center line 8 of the wire bundle 1 that penetrates the inside of the virtual pipe 9, the presence of the virtual pipe 9 is ignored and the complete free model (that is, the wire bundle) Since the calculation is performed by the finite element method as a model in which the shape of the center line 8 of 1 is not affected by the virtual pipe 9), when a wire harness is applied as the center line 8 of the wire bundle 1, Compared to the case where the calculation is performed assuming that the center of the virtual pipe 9 is fixed, the calculated bending life value (predicted value) can be approximated to the actual bending life value.
[0085]
Specifically, FIG. 20 is an example in which a master curve (life prediction curve) MC is set using a predetermined single wire, and the bending life prediction of the wire bundle 1 is performed by the above-described bending life prediction method.
[0086]
Without using a completely free model, the strain change Δε is calculated on the assumption that the center line 8 of the wire bundle 1 passes through the center of the virtual pipe 9 in a fixed manner, and the actual bending life experiment is performed to break the wire. When the number of stretching motions up to is plotted, the result at point P1 was obtained. However, it can be seen that this point P1 is plotted at a point greatly deviated from the master curve MC.
[0087]
On the other hand, when the strain change Δε is calculated by applying the complete free model as described above, and the number of flexing motions until the wire breaks after performing an actual bending life experiment, P2 results were obtained. This point P2 matches the master curve MC, and proves that the prediction accuracy of the bending life prediction method of this embodiment is extremely high.
[0088]
Moreover, since the computer analysis process can be simplified by using the virtual pipe 9, the calculation processing load on the computer can be greatly reduced. Furthermore, since the process of dividing the virtual pipe 9 by the finite element mesh is not necessary, the labor can be greatly reduced.
[0089]
In the above embodiment, in steps S11 to S15, the life prediction is performed for the single electric wire 12 having the largest strain variation Δε in the electric wire bundle 1 (virtual single wire 11a). The bending life prediction of the surface of the virtual single wire 11 (see FIG. 16) may be simply performed, and this may be used as the bending life prediction of the electric wire 12. In this case, the diameter r in the equation (3) may be calculated by applying the diameter Dx of the virtual single wire 11 (that is, the diameter of the wire bundle 1: see step S01A).
[0090]
{Other embodiments}
In the above-described one embodiment, the crack is generated in the insulating layer as the covering portion at a low temperature before the internal conductor portion is broken, and the stress is locally applied due to the crack. The bending life prediction method when the conductor part inside the result is disconnected has been described.
[0091]
However, in the case of room temperature, when using a halogen-free resin material or PE or the like having a low temperature dependency as an insulating layer as a covering material, or having an insulating layer such as PVC having a temperature dependency. However, when these electric wires and the like are repeatedly bent, the conductor portion serving as the inner core wire may be disconnected before a crack is generated due to fatigue failure of the insulating layer. For this reason, at room temperature, the breakage of the electric wire, etc. is not necessarily due to fatigue failure of the insulating layer covering the conductor, but rather the bending life of the electric wire, etc., is the bending life of each internal wire. Can be considered equal to
[0092]
In this case, a master curve is obtained in advance for the conductor portion (for example, copper) and the wire made of the same material as the covering material as the master curve, and the conductor portion in the wire 12 having the largest strain variation Δε in the wire bundle 1. Is obtained by the finite element method, and the result is collated with the master curve to predict the bending life of the conductor portion.
[0093]
Also in this case, assuming the virtual single wire 11 obtained by modeling the wire bundle 1 as a single wire, after determining the shape of the virtual single wire 11 in the same manner as in steps S01 to S08 of the above-described one embodiment, the strain change amount Δε After selecting one of the electric wires 12 having the largest value and determining the shape of the conductor portion in accordance with the shape of the virtual single wire 11, the bending life prediction of only the conductor portion may be performed. In this case, the diameter r in the equation (3) applies the diameter of the conductor portion.
[0094]
In this way, it is possible to easily predict not only the bending life of the wire bundle 1 under the low temperature environment of the above-described one embodiment but also the bending life of the wire bundle 1 under the normal temperature environment.
[0095]
{Still another embodiment}
In the above-described one embodiment, when the wire bundle 1 passes through the grommet 2 installed in the vicinity of the hinge portion, the wire bundle 1 when the wire bundle 1 undergoes bending change with the opening / closing operation of the door 3. However, the above basic method can be applied even when an exterior product such as a grommet is not considered.
[0096]
In this case, as shown in step S21 in FIG. 22 (corresponding to step S01 in FIG. 3), first, the attachment position (clamp position) of the wire harness, the dimensions of the wire harness (the diameter and length of the wire bundle), the electric wire Input various parameters such as the direction of movement and momentum of the end points of the bundle. By inputting these parameters, a procedure file for creating an analysis model is created. This procedure file includes not only parameters but also various command lines on a program for creating a three-dimensional shape. By including the material properties of the wire harness in this procedure file, all the values of each parameter are included in the procedure file.
[0097]
Next, in step S22, the procedure file created in step S21 is executed. By executing the procedure file in the predetermined three-dimensional shape creation application program in this way, the initial shape model (three-dimensional shape model) of the wire bundle is automatically created in the three-dimensional shape creation application program. Thereafter, in step S23, the attachment position and the attachment shape are calculated for the initial shape of the wire bundle.
[0098]
In the next step S24, it is determined whether the calculation has been completed normally. If it does not end normally, investigate the cause of the failure and correct the procedure file (parameter or command line) of the model to be calculated using an editor or a dedicated software program, and carry out the operations in steps S21 to S24. Run repeatedly.
[0099]
Thereafter, the process proceeds to step S25, the calculation result of the initial shape is read, and a calculation file for curvature calculation is created (step S26).
[0100]
Using the calculation file (door opening / closing model and contact definition) created in step S26, curvature calculation accompanying door opening / closing is performed in step S27. As the numerical value output at this time, the curvature of each node at the center position of the wire bundle is adopted. The numerical value (curvature) is temporarily stored in a file, and a distortion change amount (see above) is calculated by post-processing. If the calculation does not end normally, the calculation condition (for example, the number of steps, etc.) is changed and the recalculation is repeated (step S28).
[0101]
In step S29, the curvature of each node calculated in step S27 and the value of the curvature in each step are stored as a curvature file. As the values of these curvatures, values at the center position of the wire bundle are adopted. Based on this curvature file, the amount of strain change for predicting the life of the wire bundle is calculated in the same manner as in the above embodiment.
[0102]
As a method for predicting the lifetime based on the curvature value, the same procedure as that described with reference to FIG. If the value with the shortest life is retrieved from the life values obtained here, the value becomes the expected bending life of the wire harness.
[0103]
In this way, even when the exterior product is not considered, the shape when the wire harness (wire bundle) is bent is calculated by CAE, and the strain change is calculated based on the strain value of the obtained wire bundle. Based on this, the bending life of the wire harness can be easily calculated. Therefore, the number of bendings until the wire harness is broken can be calculated by CAE, and the life of the wire harness can be easily predicted on the desk. Therefore, a reduction in evaluation tests can be expected.
[0104]
Further, as in this embodiment, if various parameters and command lines are defined in advance for various models using a procedure file, it is easy to correct the parameters during the process. Furthermore, it is convenient when many life predictions are made by creating many procedure files in advance and making life predictions based on them.
[0105]
Although each embodiment of the present invention has been described above, the scope of the present invention is not limited to the above embodiment, but is defined by the appended claims.
[0106]
【The invention's effect】
  Claim 1Or claim 2According to the invention described in (4), in the bending life prediction step, each wire is not modeled as a separate structure three-dimensionally, but is simplified into a virtual virtual single line so that the overall shape is obtained. Therefore, in order to calculate the initial shape and final shape, the equivalent diameter and bending elasticity of the virtual single wire are modeled and calculated instead of the physical properties based on the actual structure of the wire bundle. Calculations can be made with greatly simplified physical properties. As a result, it is possible to obtain a predicted value of the bending life that is very close to the actual bending life. Therefore, when calculating the predicted value of the bending life by a finite element method (matrix stress analysis method) using a computer, the load on the computer can be reduced and the predicted value can be quickly converged.
[0107]
Then, the overall design concept of the application target is performed (application target design concept process), the wire harness design concept is adapted to the application target (wire harness design concept process), and then the flexion life prediction process Can be performed immediately and the bending life can be predicted, so it takes a long time, for example, 2 to 3 months to obtain the evaluation result through the production of the prototype for the wire harness and the bending evaluation test as before. By implementing the present invention, the necessary steps can be largely omitted, for example, that an evaluation result can be obtained in 2 to 3 days or less. Further, as in claim 3, since the bending life prediction process can be easily performed using a computer in the application target design station or the electric wire manufacturing station, the design development period of the wire harness, and the application target It is possible to shorten the overall design and development period.
[0108]
  Claims1According to the described invention, when determining the initial shapes of the electric wire bundle, the protective tube, and the external structure, first, the initial shape of the electric wire bundle is replaced with the initial shape of the center line of the electric wire bundle, and further the protective tube The initial shape of the virtual pipe is replaced with the initial shape of the virtual pipe whose inner diameter is only a margin dimension of the marginal space with respect to the wire bundle of the protective tube, and the wire bundle is so arranged that the center line of the wire bundle is not restrained at both ends of the virtual pipe Since the initial shape of the center line of the wire bundle is determined, compared to the case where the shape of the wire bundle is constrained so that the center line of the wire bundle passes through, for example, the center point of both ends of the virtual pipe, the shape of the actual wire bundle It is possible to derive a curvature change reflecting the above, and the prediction accuracy of the bending life is improved.
[0109]
  ClaimTo 3According to the described invention, a single wire is repeatedly bent, and after obtaining a correlation between the amount of strain change and the measured value of the bending life in advance, the strain change is the most among the wire bundles to be predicted. By calculating the amount of strain change for a large amount of wire or a virtual single wire modeled on a wire bundle by the finite element method, and comparing the calculated strain change amount of the predicted wire bundle with the above correlation Since the bending life of the prediction target wire bundle is predicted, the bending life can be accurately predicted regardless of the product condition of the wire bundle.
[0110]
  Claim4According to the described invention, a predetermined calculation is performed based on the diameter and the number of plural types of electric wires constituting the wire harness.In the formulaSince the wire harness diameter is calculated and the initial shape of the wire harness is determined based on the diameter of the wire harness, the operator can obtain the initial shape of the wire harness simply by inputting the diameter and number of the wires into the computer. Can do. Therefore, the bending life prediction process can be easily performed using the computer at the design target design station or the electric wire manufacturing station, so the design development period of the wire harness, and consequently the design development period of the entire application target, can be shortened. Can be achieved.
[0111]
  ClaimTo 5According to the described invention, a predetermined calculation is performed based on the diameter and the number of plural types of electric wires constituting the wire harness.In the formulaSince the diameter of the wire harness is calculated and the diameter of the wire harness is subtracted from the inner diameter of the protective tube so as to obtain a margin size, the operator can simply enter the diameter and number of wires into the computer. Dimensions can be obtained. Therefore, the bending life prediction process can be easily performed using the computer at the design target design station or the electric wire manufacturing station, so the design development period of the wire harness, and consequently the design development period of the entire application target, can be shortened. Can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart showing a processing procedure of a wire harness design method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a wire harness used in a door portion of an automobile.
FIG. 3 is a flowchart showing a curvature value calculation step in a bending life prediction step according to one embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a state in which each coordinate position of a center line of a door panel and body panel of an automobile and a wire bundle is specified in a door closed state.
FIG. 5 is a diagram showing a state in which the coordinate positions of the center line of the door panel and body panel of the automobile and the bundle of electric wires in the door open state are specified.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing an electric wire bundle and a grommet.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a center line of a wire bundle and a virtual pipe.
FIG. 8 is a diagram illustrating a state in which a center line of a wire bundle and a virtual pipe are displayed on a virtual space.
FIG. 9 is a diagram illustrating a state in which a door and a body are displayed in a virtual space.
FIG. 10 is a diagram showing a state in which the shape of the center line of the wire bundle and the virtual pipe is adapted to the door and the body.
FIG. 11 is a diagram showing a positional relationship between a virtual pipe and a center line of a wire bundle in the proposed example.
FIG. 12 is a diagram showing a positional relationship between a virtual pipe and a center line of a wire bundle in the proposed example.
FIG. 13 is a diagram showing a positional relationship between the virtual pipe and the center line of the wire bundle according to the embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a diagram showing a positional relationship between the virtual pipe and the center line of the wire bundle according to the embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a state in which the center line of the wire bundle and the virtual pipe are merged with the door and the body.
FIG. 16 is a diagram for explaining the amount of change in distortion of an electric wire.
FIG. 17 is a flowchart showing an expected life output step in the method for predicting the bending life of the wire bundle according to the embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a diagram showing a master curve.
FIG. 19 is a diagram illustrating a state in which a master curve is acquired for each temperature.
FIG. 20 is a diagram showing a state in which a distortion change amount derived based on a curvature radius calculated in a curvature value calculation step is applied to a master curve in an expected life output step.
FIG. 21 is a diagram illustrating a state in which the amount of change in strain is analyzed by dividing the wire bundle in the embodiment;
FIG. 22 is a flowchart showing a curvature value calculation step in a bending life prediction step according to still another embodiment.
FIG. 23 is a flowchart showing a conventional wire harness design method.
[Explanation of symbols]
11, 11a Virtual single line
2 Grommet
3 Door
4 Door panel
5 Body
6 Body panel
8 Centerline
9 Virtual pipe

Claims

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。A wire harness design method for designing a wire harness to be bundled with a single or a plurality of electric wires formed by coating a conductor wire with an insulating layer and routed to a desired application target,
An application target design concept process for performing an overall design concept of the application target;
A wire harness design concept process for designing the wire harness to conform to the application target; and
When the wire harness conceived in the wire harness design concept process penetrates through a predetermined protective tube and is fixed to an external structure different from the protective tube, the operation caused by the operation of the external structure A bending life prediction step for predicting the bending life until the wire harness is bent due to bending according to the finite element method,
The bending life prediction step includes
An initial shape determining step for determining an initial shape of each of the wire harness, the protective tube, and the external structure;
Analyzing the bending deformation of the wire harness and the protective tube virtually imagining the operation of the external structure, the bending operation analysis step of calculating the curvature change of the wire harness,
Based on the curvature change obtained in the stretching operation analysis step, a strain change amount calculating step for calculating a strain change amount of the wire harness to be predicted,
Collating with a life prediction curve set in advance by the strain change amount calculated in the strain change amount calculating step, and comprising a matching step for predicting the bending life of the wire harness,
In the initial shape determining step, the initial shape of the wire harness is replaced with the initial shape of the center line of the wire harness, and the initial shape of the protective tube is only the margin dimension of the margin space with respect to the wire harness of the protective tube. The wire harness is characterized in that the initial shape of the center line of the wire harness is determined so that the center line of the wire harness is not constrained at both ends of the virtual pipe. Design method.

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。 The wire harness design method according to claim 1,
The wire harness design method, wherein, in the bending motion analysis step of the bending life prediction step, the change in curvature of the wire bundle is replaced with a change in curvature of the center line of the wire bundle .

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Ｒ ₁ とし、最も伸長した状態の前記単一の電線の曲げ半径をＲ ₂ とし、前記Ｒ ₁ と前記Ｒ ₂ 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。

The wire harness design method according to claim 1 or 2,
In the bending life prediction step, for the life prediction curve, for a single wire, the single wire is repeatedly bent with respect to a plurality of strain change amounts, and the number of bending until the single wire is broken is actually measured. Is a correlation between the amount of strain change and the number of flexures,
Assuming one virtual line member obtained by weighting and averaging each bending elastic modulus of the conductor wire and the insulating layer by a cross-sectional area ratio in the strain change amount calculation step of the bending life prediction step, the virtual line member Is one wire, and the bending radius of any single wire in the most bent state at the position where the bending is most greatly changed in the region where the virtual wire member is bent is R ₁ , and the most extended state The distortion change amount (Δε) is calculated by the following equation, where R ₂ is the bending radius of the single electric wire and R is the radius of any single electric wire having the largest difference between R ₁ and R _2. A wire harness design method characterized by:

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Ｄｘが、経験則によって導き出される固有の係数ａ _i 、当該ワイヤーハーネスを構成する複数種類の電線の径ｄ _v 及び個数Ｎ _v に基づいて次式により演算されるワイヤーハーネス設計方法。

A wire harness design method according to any one of claims 1 to 3,
In the initial shape determination step of the bending life prediction step, the initial shape of the wire harness is determined based on at least the diameter of the wire harness,
The wire harness design method in which the diameter Dx of the wire harness is calculated by the following equation based on the inherent coefficient a _i derived from an empirical rule, the diameter d _v and the number N _v of a plurality of types of electric wires constituting the wire harness. .

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Ｄｘが、経験則によって導き出される固有の係数ａ _i 、当該ワイヤーハーネスを構成する複数種類の電線の径ｄ _v 及び個数Ｎ _v に基づいて次式により演算されるワイヤーハーネス設計方法。

The wire harness design method according to claim 1 ,
In the initial shape determination step of the bending life prediction step, the margin dimension is obtained by subtracting the diameter of the wire harness from the inner diameter of the protective tube,
The wire harness design method in which the diameter Dx of the wire harness is calculated by the following equation based on the inherent coefficient a _i derived from an empirical rule, the diameter d _v and the number N _v of a plurality of types of electric wires constituting the wire harness. .