(57)【要約】【課題】より詳細にクランプの拘束自由度を設定することを可能にして、より正確なワイヤーハーネスの経路設計等に役立つ、クランプの拘束自由度設定方法を提供する。【解決手段】クランプの回転軸に直交し、ワイヤーハーネスの接線方向に延びる所定長の第１クランプ軸ＣＡ１、及びクランプの回転軸に一致して延びる所定長の第２クランプ軸ＣＡ２を想定し、第１クランプ軸、第２クランプ軸との交点である第０クランプ点ＣＰ０、第１クランプ軸の端点である第１クランプ点ＣＰ１、及び第２クランプ軸の端点である第２クランプ点ＣＰ２においてそれぞれ、３次元空間を表す３軸の、各軸方向の変位及び各軸周りの回転に関する自由度をそれぞれ設定することにより、クランプが取り付けられた位置の拘束自由度を設定するようにしている。【選択図】      図４
2004357355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の線条材が束ねられてなるワイヤーハーネスの経路予測等の計算に用いられ、前記ワイヤーハーネスの所定部位に取り付けられたクランプの拘束自由度を設定する方法であって、
前記クランプの回転軸に直交し、前記ワイヤーハーネスの接線方向に延びる所定長の第１クランプ軸、及び前記クランプの回転軸に一致して延びる所定長の第２クランプ軸を想定し、
前記第１クランプ軸、前記第２クランプ軸との交点である第０クランプ点、前記第１クランプ軸の端点である第１クランプ点、及び前記第２クランプ軸の端点である第２クランプ点においてそれぞれ、３次元空間を表す３軸の、各軸方向の変位及び各軸周りの回転に関する自由度をそれぞれ設定することにより、前記拘束自由度を設定する、
ことを特徴とするクランプの拘束自由度設定方法。
【請求項２】
請求項１記載のクランプの拘束自由度設定方法において、
前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点においてそれぞれ、クランプ回転軸に平行な方向を前記３軸のうちの１軸と定め、前記第０クランプ点での前記ワイヤーハーネスの接線と平行な方向を前記３軸のうちの他の１軸と定め、これら１軸及び他の１軸に共に直交する方向を前記３軸のうちの更に他の１軸と定める、
ことを特徴とするクランプの拘束自由度設定方法。
【請求項３】
請求項２記載のクランプの拘束自由度設定方法において、
前記ワイヤーハーネスを円形断面で線形性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して前記ワイヤーハーネスの経路予測を行う際の、前記クランプの拘束自由度を設定する方法であって、
前記第１クランプ軸は、前記ワイヤーハーネスに割り当てられた複数の梁要素にうちの、前記第１クランプ軸に接する梁要素と一致させる、
ことを特徴とするクランプの拘束自由度設定方法。
【請求項４】
請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、
２軸合わせの完全拘束タイプのクランプに対して、
前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、所定位置に拘束されるものとして設定し、
前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、自由であるものとして設定する、
ことを特徴とするクランプの拘束自由度設定方法。
【請求項５】
請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、
１軸合わせの完全拘束タイプのクランプに対して、
前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点及び前記第１クランプ点においては所定位置に拘束され、前記第２クランプ点においては自由であるものとして設定し、
前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、自由であるものとして設定する、
ことを特徴とするクランプの拘束自由度設定方法。
【請求項６】
請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、
全回転自由で軸合わせなしタイプのクランプに対して、
前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点においては所定位置に拘束され、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点おいては自由であるものとして設定し、
前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、自由であるものとして設定する、
ことを特徴とするクランプの拘束自由度設定方法。
【請求項７】
請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、
１軸合わせの丸穴クランプ及び丸穴コルゲートクランプに対して、
前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点及び前記第２クランプ点においては所定位置に拘束され、前記第１クランプ点においては自由であるものとして設定し、
前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、自由であるものとして設定する、
ことを特徴とするクランプの拘束自由度設定方法。
【請求項８】
請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、
１軸合わせの長穴クランプ及び長穴コルゲートクランプに対して、
前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点及び前記第２クランプ点においては所定位置に拘束され、前記第１クランプ点においては自由であるものとして設定し、
前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点及び前記第１クランプ点においては自由であり、前記第２クランプ点においては前記他の１軸周りの回転が所定角度に拘束されるものとして設定する、
ことを特徴とするクランプの拘束自由度設定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複数の線条材が束ねられてなるワイヤーハーネスの経路予測等の計算に用いられ、ワイヤーハーネスの所定部位に取り付けられたクランプの拘束自由度を設定する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、車両等においては多種多様の電装品が搭載されるようになっており、それらは、複数の電線や通信線がインシュロック等の結束部材やテープ等の保護部材によって束ねられた、いわゆる、ワイヤーハーネスで接続されている。図７は、本発明に係るワイヤーハーネスの全体形状を概略的に示す図である。
【０００３】
図７に示すように、ワイヤーハーネス１は、各端部に電装品等と接続されるコネクタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが取り付けられている。また、その中間部には各種クランプ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが取り付けられ、更に、分岐点４を有している。
【０００４】
上記各コネクタ２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは、電装品側の相手方コネクタの固定位置及びその装着方向に応じて所定の位置に着脱可能に固定され、ワイヤーハーネスの端部を完全拘束する。また、上記各クランプ３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、ワイヤーハーネスの所定部位を、電装品の筐体やステー等の所定位置に完全拘束又は回転拘束する。
【０００５】
ところで、近年、ワイヤーハーネスの経路予測等のために、コンピュータを利用した設計支援システムが利用されることが多くなった。この際、この経路予測等の計算のために、対象となるワイヤーハーネスに割り当てられた代表的な部位やコネクタやクランプ等に対して、それぞれ所定の拘束条件のひとつとして拘束自由度が設定される。以下に、従来、行われていたコネクタやクランプ等に対する拘束自由度の設定方法について説明する。
【０００６】
図８は、従来、行われていたコネクタやクランプ等に対する拘束自由度の設定方法を示す図である。図８において、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸は、ワイヤーハーネス上の各節点（又はノードともよぶ）における右手ローカル座標系での直行する３軸に対応する。例えば、Ｚ軸をクランプ軸と一致するようにしているが、これらの決定方法は、使用する関数によって適宜変更可能である。なお、図中、参考のために、分岐点の拘束自由度についても示している。
【０００７】
ここで、クランプについて説明を加える。クランプには、基本的に、長穴クランプ及び丸穴クランプがある。丸穴クランプは、回転クランプともよばれ、ワイヤーハーネスを保持する台座部とステー等に設けられた丸穴形状の取付穴に挿入される支持脚とから構成される。丸穴クランプは、Ｚ軸（取付部位に鉛直方向）廻りに回転可能である。
【０００８】
一方、長穴クランプは、固定クランプともよばれ、ワイヤーハーネスを保持する台座部とステー等に設けられた長穴形状の取付穴に挿入される支持脚とから構成される。この支持脚の断面形状は、取付穴と略同様の長穴形状をしている。長穴クランプは、Ｚ軸廻りに回転不可能である。更に、長穴クランプ及び丸穴クランプには、Ｘ軸（ワイヤーハーネスの長手方向）廻りに回転可能な、コルゲート長穴クランプ及びコルゲート丸穴クランプがある。
【０００９】
経路予測等の計算の際には、他の拘束条件例えばワイヤーハーネスの形状特性や材料特性等と共に、各クランプの拘束自由度が節点毎にそれぞれ設定される。なお、クランプ等の支持部材の拘束自由度の設定方法は下記特許文献１においても示されている。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２５１７４１号公報（図４）
【非特許文献１】
Ｂ．ナス著「マトリックス有限要素法」ブレイン図書出版株式会社出版、１９７８年８月１０日、ｐ．７−１５
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、実際的には、ワイヤーハーネスのみならず、クランプ自体でもねじれや変形が発生する可能性がある。これは、クランプの種類等によってそれぞれ異なるものである。しかしながら、上述の従来の設定方法において、クランプは、単に、複数の節点のうちのひとつに６つの拘束自由度と共に割り当てられるのみであった。すなわち、従来の方法では、クランプの種類毎に微妙に異なる拘束自由度の差異まで表現しきれない場合があった。より正確に経路予測等の計算を行うためには、さらに詳細かつ正確にクランプの拘束自由度を設定することが好ましい。
【００１２】
よって本発明は、上述した現状に鑑み、より詳細にクランプの拘束自由度を設定することを可能にし、より正確なワイヤーハーネスの経路設計等に役立つ、クランプの拘束自由度設定方法を提供することを課題としている。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するためになされた請求項１記載のクランプの拘束自由度設定方法は、複数の線条材が束ねられてなるワイヤーハーネスの経路予測等の計算に用いられ、前記ワイヤーハーネスの所定部位に取り付けられたクランプの拘束自由度を設定する方法であって、前記クランプの回転軸に直交し、前記ワイヤーハーネスの接線方向に延びる所定長の第１クランプ軸ＣＡ１、及び前記クランプの回転軸に一致して延びる所定長の第２クランプ軸ＣＡ２を想定し、前記第１クランプ軸、前記第２クランプ軸との交点である第０クランプ点ＣＰ０、前記第１クランプ軸の端点である第１クランプ点ＣＰ１、及び前記第２クランプ軸の端点である第２クランプ点ＣＰ２においてそれぞれ、３次元空間を表す３軸の、各軸方向の変位及び各軸周りの回転に関する自由度をそれぞれ設定することにより、前記拘束自由度を設定する、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、クランプの回転軸に直交し、ワイヤーハーネスの接線方向に延びる所定長の第１クランプ軸ＣＡ１、及びクランプの回転軸に一致して延びる所定長の第２クランプ軸ＣＡ２を想定し、第１クランプ軸、第２クランプ軸との交点である第０クランプ点ＣＰ０、第１クランプ軸の端点である第１クランプ点ＣＰ１、及び第２クランプ軸の端点である第２クランプ点ＣＰ２においてそれぞれ、３次元空間を表す３軸の、各軸方向の変位及び各軸周りの回転に関する自由度をそれぞれ設定することにより、クランプが取り付けられた位置の拘束自由度を設定するようにしている。より詳細に各クランプの拘束自由度を設定することが可能になる。
【００１５】
上記課題を解決するためになされた請求項２記載のクランプの拘束自由度設定方法は、請求項１記載のクランプの拘束自由度設定方法において、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点においてそれぞれ、クランプ回転軸に平行な方向を前記３軸のうちの１軸と定め、前記第０クランプ点での前記ワイヤーハーネスの接線と平行な方向を前記３軸のうちの他の１軸と定め、これら１軸及び他の１軸に共に直交する方向を前記３軸のうちの更に他の１軸と定める、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項２記載の発明によれば、第０クランプ点、第１クランプ点及び第２クランプ点においてそれぞれ、クランプ回転軸に平行な方向を３軸のうちの１軸と定め、第０クランプ点でのワイヤーハーネスの接線と平行な方向を３軸のうちの他の１軸と定め、これら１軸及び他の１軸に共に直交する方向を３軸のうちの更に他の１軸と定めているので、ワイヤーハーネスとクランプとの位置関係が把握しやすくなり、設定作業や分析作業が容易になる。
【００１７】
上記課題を解決するためになされた請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法は、請求項１記載のクランプの拘束自由度設定方法において、前記ワイヤーハーネスを円形断面で線形性が保たれた複数の梁要素が結合された弾性体とみなし、有限要素法を利用して前記ワイヤーハーネスの経路予測を行う際の、前記クランプの拘束自由度を設定する方法であって、前記第１クランプ軸は、前記ワイヤーハーネスに割り当てられた複数の梁要素にうちの、前記第１クランプ軸に接する梁要素と一致させる、ことを特徴とする。
【００１８】
請求項３記載の発明によれば、第１クランプ軸は、ワイヤーハーネスに割り当てられた複数の梁要素にうちの、第１クランプ軸に接する梁要素と一致させるようにしている。したがって、有限要素法を利用してワイヤーハーネスの経路予測を行う際に計算量が削減される。
【００１９】
上記課題を解決するためになされた請求項４記載のクランプの拘束自由度設定方法は、請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、２軸合わせの完全拘束タイプのクランプに対して、前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、所定位置に拘束されるものとして設定し、前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、自由であるものとして設定する、ことを特徴とする。
【００２０】
請求項４記載の発明によれば、コネクタや簡易型長穴クランプとよぶクランプ類が取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００２１】
上記課題を解決するためになされた請求項５記載のクランプの拘束自由度設定方法は、請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、１軸合わせの完全拘束タイプのクランプに対して、前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点及び前記第１クランプ点においては所定位置に拘束され、前記第２クランプ点においては自由であるものとして設定し、前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、自由であるものとして設定する、ことを特徴とする。
【００２２】
請求項５記載の発明によれば、簡易コネクタとよぶクランプ類が取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００２３】
上記課題を解決するためになされた請求項６記載のクランプの拘束自由度設定方法は、請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、全回転自由で軸合わせなしタイプのクランプに対して、前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点においては所定位置に拘束され、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点おいては自由であるものとして設定し、前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、自由であるものとして設定する、ことを特徴とする。
【００２４】
請求項６記載の発明によれば、簡易型丸穴クランプとよぶクランプ類が取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００２５】
上記課題を解決するためになされた請求項７記載のクランプの拘束自由度設定方法は、請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、１軸合わせの丸穴クランプ及び丸穴コルゲートクランプに対して、前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点及び前記第２クランプ点においては所定位置に拘束され、前記第１クランプ点においては自由であるものとして設定し、前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点、前記第１クランプ点及び前記第２クランプ点のいずれにおいても、自由であるものとして設定する、ことを特徴とする。
【００２６】
請求項７記載の発明によれば、丸穴クランプや丸穴コルゲートクランプが取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００２７】
上記課題を解決するためになされた請求項８記載のクランプの拘束自由度設定方法は、請求項３記載のクランプの拘束自由度設定方法において、１軸合わせの長穴クランプ及び長穴コルゲートクランプに対して、前記変位に関する自由度は、前記第０クランプ点及び前記第２クランプ点においては所定位置に拘束され、前記第１クランプ点においては自由であるものとして設定し、前記回転に関する自由度は、前記第０クランプ点及び前記第１クランプ点においては自由であり、前記第２クランプ点においては前記他の１軸周りの回転が所定角度に拘束されるものとして設定する、ことを特徴とする。
【００２８】
請求項８記載の発明によれば、長穴クランプや長穴コルゲートクランプが取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
まず、上記図７を用いて説明したようなワイヤーハーネスの経路設計等のために、本発明では有限要素法が用いられる。このため、ワイヤーハーネス及びクランプに対して、有限要素モデルが作成される。そこで、まず、図１及び図２を参照しながら、有限要素法を用いるために前提となる仮定条件、利用される理論及び基本式の概略について説明する。なお、本明細書中、コネクタもクランプの一種であるとみなしている。
【００３０】
図１（Ａ）は、ワイヤーハーネスの外観を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のワイヤーハーネスを離散化した様子を示す図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のワイヤーハーネスを梁要素と節点とで表した図である。図２は、梁要素と節点とで表したワイヤーハーネスにおける自由度を説明するための図である。
【００３１】
まず、本発明では、この有限要素法を用いるに際し、以下のような仮定をする。
▲１▼．ワイヤーハーネスを弾性体と仮定する。
▲２▼．ワイヤーハーネスを梁要素が結合されたものと仮定する。
▲３▼．各梁要素に線形性が保たれるものと仮定する。
▲４▼．ワイヤーハーネスの断面を円形であると仮定する。
【００３２】
次に、ワイヤーハーネスを離散化する。すなわち、図１（Ａ）に示すように、複数の電線１１がテープ１２等の保護部材によって束ねられたワイヤーハーネス１は連続体とみなすことができる。次に、図１（Ｂ）に示すように、このようなワイヤーハーネス１を、いくつかの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…に分割（離散化）する。すなわち、ワイヤーハーネスは１本のロープのようなものなので、有限個の梁要素をつなげたものとみなすことができる。
【００３３】
したがって、図１（Ｃ）に示すように、ワイヤーハーネスは、複数の梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…を複数のノードＮ０、Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、…で結合したものとして表すことができる。梁要素に必要な特性値は以下の通りである。
長さｌ（図１（Ｂ）参照）
断面積Ａ（図１（Ｂ）参照）
断面２次モーメントＩ
断面２次極モーメントＪ
密度ρ
縦弾性係数Ｅ
横弾性係数Ｇ
【００３４】
そして、図２に示すように、各梁要素Ｃ（Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、…）はそれぞれ、２つの節点α及び節点βを有する。３次元空間においては、節点αは、３つの並進成分と３つの回転成分を持ため、合計６つの自由度を持つ。また、節点βも同様である。したがって、梁要素Ｃは１２自由度を持つことになる。
【００３５】
なお、図中、
Ｆｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の力
Ｆｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の力
Ｆｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の力
Ｍｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸周りのモーメント
Ｍｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸周りのモーメント
Ｍｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸周りのモーメント
Ｕｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の変位
Ｕｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の変位
Ｕｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の変位
θｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の角変位
θｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の角変位
θｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の角変位
αは左側の節点、βは右側の節点
を示す。
【００３６】
ところで、振動してない静的な力による構造物の変位は、弾性範囲内では、以下の式（１）に示すフックの法則が成り立つことが知られている。
Ｋｘ＝Ｆ…（１）
ここで、Ｋ：ばね定数、ｘ：変位、Ｆ：力
を示す。
【００３７】
また、図２で示した梁要素Ｃにも同様にフックの法則が成り立つことが知られている。但し、梁要素Ｃは、上記のように１２自由度をもつため、以下の式（２）で示すように、１２行１２列のマトリクスと１２行のベクトルとで、力と変位との関係を表現することができる。
【００３８】
【数１】
2004357355.tif 000003
【００３９】
なお、式（２）において、１２行１２列のマトリクスを、４つの６行６列のマトリクスに分割し、それぞれをＫｉ（１，１）、Ｋｉ（１，２）、Ｋｉ（２，１）及びＫｉ（２，２）とする。そして、以降の説明では、簡単のために、これら６行６列のマトリクスを利用して説明する。
【００４０】
ここで、適合条件と釣り合い条件について図３を用いて説明する。図３（Ａ）は、３つの梁要素からなるワイヤーハーネスの一部位を示す図であり、図３（Ｂ）は、ワイヤーハーネスを３つの梁要素で表した図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の３つの梁要素を結合した状態を示す図である。
【００４１】
ここでは、まず簡単のために、図３（Ａ）で示すように、ワイヤーハーネスにおいて枝線やクランプの存在しない３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３からなる部位につて考える。すなわち、この部位は、図３（Ｂ）に示すように、３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で表わされるものとして設定する。この場合、梁要素Ｃ１の節点１β及び梁要素Ｃ２の節点２αの変位は等しくなり、これら両節点に加わる力も釣り合うことになる。同様に、梁要素Ｃ２の節点２β及び梁要素Ｃ３の節点３αの変位も等しくなり、これら両節点に加わる力も釣り合うことになる。したがって、これら変位の連続性と力の釣り合いの条件を満たすことで、梁要素Ｃ１及びＣ２、梁要素Ｃ２及びＣ３を、図３（Ｃ）に示すように、結合することができる。
【００４２】
なお、図中、
Ｆｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の力
Ｆｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の力
Ｆｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の力
Ｍｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸周りのモーメント
Ｍｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸周りのモーメント
Ｍｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸周りのモーメント
Ｕｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の変位
Ｕｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の変位
Ｕｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の変位
θｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の角変位
θｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の角変位
θｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の角変位
を示し、
ｉ＝１α、１β、２α、２β、３α、３βである。
【００４３】
例えば、上記梁要素Ｃ１は、上記式（２）と同様の形式で示すと、以下の式（３）のように表される。
【００４４】
【数２】
2004357355.tif 000004
【００４５】
梁要素Ｃ２、Ｃ３も式（３）と同様に表し、これら梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３を図３（Ｃ）に示すように結合し、梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３における上記変位の連続性と力の釣り合いを上記式（３）と同様の形式で示すと、以下の式（４）のようになる。
【００４６】
【数３】
2004357355.tif 000005
【００４７】
ここで、式（３）中の６行６列のマトリクスＫ１（１，１）、Ｋ１（１，２）、Ｋ１（２，１）及びＫ１（２，２）は上記式（３）で示した通り梁要素Ｃ１に対応するものであり、同様に、Ｋ２（１，１）、Ｋ２（１，２）、Ｋ２（２，１）及びＫ２（２，２）は梁要素Ｃ２に対応し、Ｋ３（１，１）、Ｋ３（１，２）、Ｋ３（２，１）及びＫ３（２，２）は梁要素Ｃ３に対応するものである。但し、但し、Ｍ１２で示すＫ１（２，２）とＫ２（１，１）とが重なっている部分、並びに、Ｍ２３で示すＫ２（２，２）とＫ３（１，１）とが重なっている部分は、それらの各構成要素が足し合わされたものとなる。
【００４８】
なお、４つ以上の梁要素についても、同様に扱うことができる。このようにして、任意の数の梁要素に分割されるワイヤーハーネスの有限要素モデルを作成することができる。
【００４９】
ちなみに、上記式（４）を簡単に表すと、
［Ｋ］｛ｘ｝＝｛Ｆ｝
となる。
なお、［Ｋ］を剛性マトリクス、｛ｘ｝を変位ベクトル、｛Ｆ｝を力ベクトルとよぶ。
【００５０】
このような考え方を、クランプが取り付けられたワイヤーハーネスにも応用した例を以下に、図４〜図６を用いて説明する。図４は、本発明で想定される第１〜２クランプ軸及び第０〜２クランプ点を示す図である。図５は、本発明のクランプの拘束自由度設定方法に係る図である。図６（Ａ）は、３つの梁要素とクランプに対応する梁要素とからなるワイヤーハーネスの一部位を示す図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を４つの梁要素で表した後にそれらを結合した状態を示す図である。
【００５１】
図４に示すように、本発明では、ワイヤーハーネス１に取り付けられる所定のクランプの回転軸に直交し、ワイヤーハーネス１の接線方向に延びる所定長の第１クランプ軸ＣＡ１を設定する。また、このクランプの回転軸に一致して延びる所定長の第２クランプ軸ＣＡ２を想定する。また、第１クランプ軸ＣＡ１と第２クランプ軸ＣＡ２との交点を第０クランプ点ＣＰ０とし、第１クランプ軸ＣＡ１の端点を第１クランプ点ＣＰ１とし、第２クランプ軸ＣＡ２の端点を第２クランプ点ＣＰ２とする。第１クランプ軸ＣＡ１及び第２クランプ軸ＣＡ２の長さは、計算を簡単にするため、例えば、上記ワイヤーハーネスの各梁要素の長さと同等とする。
【００５２】
このような想定の下に、図５に示すように、各種クランプに対して、ＸＹＺ軸方向の変位及びＸＹＺ軸周りの回転に関する自由度を予め割り当てる。なお、ＸＹＺ軸は、右手ローカル座標系での直行する３軸に対応する。例えば、Ｚ軸をクランプ軸と一致するようにし、Ｘ軸をワイヤーハーネスの接線方向とし、これらに共に直交する軸をＹ軸とているが、これらの決定方法は、使用する関数によって適宜変更可能である。なお、Ｚ軸は、Ｘ軸、及びＹ軸はそれぞれ、請求項中の１軸、他の１軸及び更に他の１軸に対応する。また、本明細書中、下記に例示するコネクタもクランプ類に含まれるものとして扱う。
【００５３】
図５に示すように、例えば、２軸合わせの完全拘束タイプのクランプに対しては、変位に関する自由度は、第０クランプ点ＣＰ０、第１クランプ点ＣＰ１及び第２クランプ点ＣＰ２のいずれも、ＸＹＺ軸座標で示される所定位置に拘束されるものとして設定される。この位置は、例えば、クランプの取り付け位置に対応する。以下のクランプの説明でも同様である。また、ＸＹＺ軸周りの回転に関する自由度は、第０クランプ点ＣＰ０、第１クランプ点ＣＰ１及び第２クランプ点ＣＰ２のいずれも自由であるものとして設定される。
【００５４】
なお、このように拘束自由度を設定すると、このクランプに対応する第１クランプ軸ＣＡ１及び第２クランプ軸ＣＡ２は共に、剛体棒であり、第０クランプ点ＣＰ０に剛結合しているようにみなすことができる。このようにみなすことにより、この種のクランプの物理的イメージを直感的に把握することが可能になる。このようなタイプのクランプをここでは簡易型長穴クランプとよぶ。また、周知のコネクタもこのタイプのクランプにあてはまる。
【００５５】
また、例えば、１軸合わせの完全拘束タイプのクランプに対しては、変位に関する自由度は、第０クランプ点ＣＰ０及び第１クランプ点ＣＰ１はＸＹＺ軸座標で示される所定位置に拘束されるものとして設定されるが、第２クランプ点ＣＰ２の変位は自由であるものとして設定される。また、ＸＹＺ軸周りの回転に関する自由度は、２軸合わせの完全拘束タイプのクランプと同様、第０クランプ点ＣＰ０、第１クランプ点ＣＰ１及び第２クランプ点ＣＰ２のいずれも、自由であるものとして設定される。
【００５６】
なお、このように拘束自由度を設定すると、このクランプに対応する第１クランプ軸ＣＡ１及び第２クランプ軸ＣＡ２は共に、剛体棒であり、第０クランプ点ＣＰ０に剛結合しているようにみなすことができる。このようなタイプのクランプをここでは簡易コネクタとよぶ。
【００５７】
また、例えば、全回転自由で軸合わせなしタイプのクランプに対しては、変位に関する自由度は、第０クランプ点ＣＰ０はＸＹＺ軸座標で示される所定位置に拘束されるものとして設定されるが、第１クランプ点ＣＰ１及び第２クランプ点ＣＰ２の変位は自由であるものとして設定される。また、ＸＹＺ軸周りの回転に関する自由度は、２軸合わせの完全拘束タイプのクランプと同様、第０クランプ点ＣＰ０、第１クランプ点ＣＰ１及び第２クランプ点ＣＰ２のいずれも、自由であるものとして設定される。
【００５８】
なお、このように拘束自由度を設定すると、このクランプに対応する第１クランプ軸ＣＡ１及び第２クランプ軸ＣＡ２は共に、剛体棒であり、第０クランプ点ＣＰ０に剛結合しているようにみなすことができる。このようなタイプのクランプをここでは簡易型丸穴クランプとよぶ。
【００５９】
また、例えば、１軸合わせの丸穴クランプ及び丸穴コルゲートクランプに対しては、変位に関する自由度は、第０クランプ点ＣＰ０及び第２クランプ点ＣＰ２はＸＹＺ軸座標で示される所定位置に拘束されるものとして設定されるが、第１クランプ点ＣＰ１の変位は自由であるものとして設定される。また、ＸＹＺ軸周りの回転に関する自由度は、第０クランプ点ＣＰ０、第１クランプ点ＣＰ１及び第２クランプ点ＣＰ２のいずれも、自由であるものとして設定される。
【００６０】
なお、このように拘束自由度を設定すると、これらのクランプに対応する第１クランプ軸ＣＡ１は剛体棒のようにみなすことができ、第０クランプ点ＣＰ０に剛結合しているようにみなすことができる。また、丸穴クランプの場合、第２クランプ軸ＣＡ２は剛体棒のようにみなすことができ、第０クランプ点ＣＰ０に剛結合しているようにみなすことができるが、丸穴コルゲートクランプの場合、第２クランプ軸ＣＡ２は剛体棒のようにみなすことができ、第０クランプ点ＣＰ０のＸ軸周りにリンク結合しているようにみなすことができる。
【００６１】
そして、例えば、１軸合わせの長穴クランプ及び長穴コルゲートクランプに対しては、変位に関する自由度は、第２クランプ点ＣＰ２におけるＸＹＺ軸周りの回転に関する自由度を除いて、上記１軸合わせの丸穴クランプ及び丸穴コルゲートクランプと同等となる。すなわち、１軸合わせの長穴クランプ及び長穴コルゲートクランプの回転に関する自由度は、第０クランプ点ＣＰ０及び第１クランプ点ＣＰ１においては自由であるが、第２クランプ点ＣＰ２においてはＸ軸周りの回転が所定角度に拘束されるものとして設定される。
【００６２】
なお、このように拘束自由度を設定すると、これらのクランプに対応する第１クランプ軸ＣＡ１は剛体棒のようにみなすことができ、第０クランプ点ＣＰ０に剛結合しているようにみなすことができる。また、長穴クランプの場合、第２クランプ軸ＣＡ２は回転ばねであり、第０クランプ点ＣＰ０に剛結合しているようにみなすことができるが、長穴コルゲートクランプの場合、第２クランプ軸ＣＡ２は回転ばねであり、更に第０クランプ点ＣＰ０のＸ軸周りにリンク結合しているようにみなすことができる。
【００６３】
このようにクランプのタイプ毎に拘束自由度を設定することにより、より詳細に各クランプ間の差異を表現することが可能になり、この結果、より正確なワイヤーハーネスの経路設計等が可能になる。
【００６４】
次に、このような拘束自由度の設定方法を用いて、例えば、ワイヤーハーネスの経路予測する方法について、以下に説明する。
【００６５】
簡単のために、ここでも、図６（Ａ）で示すように、対象となるワイヤーハーネスにおいて３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で表される部位について考える。そして、節点Ｎ１に所定のクランプが取り付けられているものとして設定する。上記図４及び図５を用いて説明した設定方法を用いると、節点Ｎ１に取り付けられるたクランプは、上記第１クランプ軸ＣＡ１及び第２クランプ軸ＣＡ２にそれぞれ対応する梁要素Ｃ２及びＣ４′が設定される。但し、第１クランプ軸ＣＡ１は、この第１クランプ軸ＣＡ１に接する梁要素Ｃ２と一致させている。これにより、計算量の削減の効果がある。
【００６６】
そして、ここでも、各節点における変位の連続性と力の釣り合いの条件を満たすことで、梁要素Ｃ１〜Ｃ３、Ｃ４′を、図６（Ｂ）に示すように、結合することができる。図６（Ｂ）における、３つの梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３で表わされる部位は、図３（Ｃ）で示した通りであるのでその繰り返し説明は省略する。これに加えて、節点Ｎ１から第２クランプ軸ＣＡ２に対応する梁要素Ｃ４′が分岐することになる。
【００６７】
なお、図中、
Ｆｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の力
Ｆｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の力
Ｆｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の力
Ｍｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸周りのモーメント
Ｍｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸周りのモーメント
Ｍｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸周りのモーメント
Ｕｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の変位
Ｕｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の変位
Ｕｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の変位
θｘｉ：ｉ番要素のｘｉ軸方向の角変位
θｙｉ：ｉ番要素のｙｉ軸方向の角変位
θｚｉ：ｉ番要素のｚｉ軸方向の角変位
を示し、
ｉ＝１α、１β、２α、２β、３α、３β、４α、４βである。
【００６８】
梁要素Ｃ４′は、以下の式（５）のように表わされる。
【００６９】
【数４】
2004357355.tif 000006
【００７０】
ここで、６行６列のマトリクスＫ４（１，１）、Ｋ４（１，２）、Ｋ４（２，１）及びＫ４（２，２）は上記Ｋ１（１，１）、Ｋ１（１，２）、Ｋ１（２，１）及びＫ１（２，２）と同様である。
【００７１】
そして、梁要素Ｃ１〜Ｃ３、Ｃ４′を図３（Ｃ）に示すように連結し、梁要素Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４′における上記変位の連続性と力の釣り合いを上記式（４）と同様の形式で示すと、以下の式（６）のようになる。
【００７２】
【数５】
2004357355.tif 000007
【００７３】
ここで、式（６）中の６行６列のマトリクスＫ１（１，１）、Ｋ１（１，２）、Ｋ１（２，１）及びＫ１（２，２）は梁要素Ｃ１に対応し、Ｋ２（１，１）、Ｋ２（１，２）、Ｋ２（２，１）及びＫ２（２，２）は梁要素Ｃ２に対応し、Ｋ３（１，１）、Ｋ３（１，２）、Ｋ３（２，１）及びＫ３（２，２）は梁要素Ｃ３に対応し、Ｋ４（１，１）、Ｋ４（１，２）、Ｋ４（２，１）及びＫ４（２，２）は梁要素Ｃ４′に対応するものである。但し、但し、Ｍ１２４で示すＫ１（２，２）とＫ２（１，１）とＫ４（１，１）とが重なっている部分、Ｍ２３で示すＫ２（２，２）とＫ３（１，１）とが重なっている部分は、それらの各構成要素が足し合わされたものとなる。
【００７４】
このようにして、ワイヤーハーネスに取り付けられたクランプを有するワイヤーハーネスに対して、有限要素モデルを作成することができる。なお、４つ以上の梁要素や複数のクランプが取り付けられたワイヤーハーネスについても、同様に扱うことができる。なお、上記のような一般的なマトリックス有限要素法は、例えば、上記非特許文献１中でも紹介されている。
【００７５】
したがって、例えば、ワイヤーハーネスの形状特性及び材料特性として、予め取得可能な長さｌ、断面積Ａ、断面２次モーメントＩ、断面２次極モーメントＪ、縦弾性係数Ｅ及び横弾性係数Ｇを上記（４）や式（６）のように表される有限要素モデルのマトリクスＫｉからなる剛性マトリクス［Ｋ］に代入し、拘束条件として、強制変位点等の座標情報を同有限要素モデルの変位ベクトル｛ｘ｝の一部に代入し、未知数である変位ベクトル｛ｘ｝をコンピュータを利用して求めることにより、ワイヤーハーネスの経路予測等の計算をすることができる。この解を求める際には、周知の弧長法や陽解法が利用可能である。
【００７６】
このように、本発明の実施形態によれば、上記第１〜第２クランプ軸及び第０〜第２クランプ点とを想定してクランプを含むワイヤーハーネス有限要素モデルを作り、各クランプ点におけるＸＹＺ軸方向の変位及びＸＹＺ軸周りの回転に関する自由度をそれぞれ設定するようにしている。したがって、より詳細に各クランプの拘束自由度を設定することが可能になり、この結果、より正確なワイヤーハーネスの経路設計等が可能になる。
【００７７】
なお、本発明の方法は、車両内に配線されるワイヤーハーネスに限定されず、屋内に配線されるワイヤー様構造物にも、同様に適用可能である。また、空間を表す３軸、各クランプ軸及びは各クランプ点は、便宜上命名したものであり、他の呼び方をしてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１発明によれば、クランプの回転軸に直交し、ワイヤーハーネスの接線方向に延びる所定長の第１クランプ軸ＣＡ１、及びクランプの回転軸に一致して延びる所定長の第２クランプ軸ＣＡ２を想定し、第１クランプ軸、第２クランプ軸との交点である第０クランプ点ＣＰ０、第１クランプ軸の端点である第１クランプ点ＣＰ１、及び第２クランプ軸の端点である第２クランプ点ＣＰ２においてそれぞれ、３次元空間を表す３軸の、各軸方向の変位及び各軸周りの回転に関する自由度をそれぞれ設定することにより、クランプが取り付けられた位置の拘束自由度を設定するようにしている。より詳細に各クランプの拘束自由度を設定することが可能になる。したがって、より正確なワイヤーハーネスの経路設計等が可能になる。
【００７９】
請求項２記載の発明によれば、第０クランプ点、第１クランプ点及び第２クランプ点においてそれぞれ、クランプ回転軸に平行な方向を３軸のうちの１軸と定め、第０クランプ点でのワイヤーハーネスの接線と平行な方向を３軸のうちの他の１軸と定め、これら１軸及び他の１軸に共に直交する方向を３軸のうちの更に他の１軸と定めているので、ワイヤーハーネスとクランプとの位置関係が把握しやすくなり、設定作業や分析作業が容易になる。
【００８０】
請求項３記載の発明によれば、第１クランプ軸は、ワイヤーハーネスに割り当てられた複数の梁要素にうちの、第１クランプ軸に接する梁要素と一致させるようにしている。したがって、有限要素法を利用してワイヤーハーネスの経路予測を行う際に計算量の削減の効果がある。
【００８１】
請求項４記載の発明によれば、コネクタや簡易型長穴クランプとよぶクランプ類が取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００８２】
請求項５記載の発明によれば、簡易コネクタとよぶクランプ類が取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００８３】
請求項６記載の発明によれば、簡易型丸穴クランプとよぶクランプ類が取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００８４】
請求項７記載の発明によれば、丸穴クランプや丸穴コルゲートクランプが取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【００８５】
請求項８記載の発明によれば、長穴クランプや長穴コルゲートクランプが取り付けられたワイヤーハーネスの経路予測に特に有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（Ａ）は、ワイヤーハーネスの外観を示す図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）のワイヤーハーネスを離散化した様子を示す図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）のワイヤーハーネスを梁要素と節点とで表した図である。
【図２】梁要素と節点とで表したワイヤーハーネスにおける自由度を説明するための図である。
【図３】図３（Ａ）は、３つの梁要素からなるワイヤーハーネスの一部位を示す図であり、図３（Ｂ）は、ワイヤーハーネスを３つの梁要素で表した図であり、図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）の３つの梁要素を結合した状態を示す図である。
【図４】本発明で想定される第１〜２クランプ軸及び第０〜２クランプ点を示す図である。
【図５】本発明のクランプの拘束自由度設定方法に係る図である。
【図６】図６（Ａ）は、３つの梁要素とクランプに対応する梁要素とからなるワイヤーハーネスの一部位を示す図であり、図６（Ｂ）は、図６（Ａ）を４つの梁要素で表した後にそれらを結合した状態を示す図である。
【図７】本発明に係るワイヤーハーネスの全体形状を概略的に示す図である。
【図８】従来、行われていたコネクタやクランプ等に対する拘束自由度の設定方法を示す図である。
【符号の説明】
１  ワイヤーハーネス
Ｃ１〜Ｃ７  梁要素
Ｎ０〜Ｎ７  節点
ＣＰ０  第０クランプ点
ＣＰ１  第１クランプ点
ＣＰ２  第２クランプ点
ＣＡ１  第１クランプ軸
ＣＡ２  第２クランプ軸
【図１】
2004357355.tif 000008
【図２】
2004357355.tif 000009
【図３】
2004357355.tif 000010
【図４】
2004357355.tif 000011
【図５】
2004357355.tif 000012
【図６】
2004357355.tif 000013
【図７】
2004357355.tif 000014
【図８】
2004357355.tif 000015