(57)【要約】【課題】機械構造に対して要求する目標の出力値が得られるような、当該部品の設計変数を容易に調整できる設計支援装置を提供する。【解決手段】基本設計変数の変更後に、基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する基本部品全ての特性値許容率が１以上かを判定し、当該特性値許容率が１以上であって、設計変更後のブレーキ力Ｆ／母型ブレーキ力Ｆ０≧目標ブレーキ力Ｆｇ／母型ブレーキ力Ｆ０を満たす場合には、設計変更可能と判定する。【選択図】図１
2012168640.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機械構造の設計変更を支援する設計支援装置であって、
前記機械構造の設計変更前の複数の基本設計変数に基づいて、当該基本設計変数によって所定の荷重を受ける基本部品に表れる変更前特性値を前記基本部品それぞれについて算出し、また、前記基本設計変数のいずれかを所定の単位で変更した場合の当該基本設計変数に基づいて、前記基本部品に表れる変更後特性値を前記基本部品それぞれについて算出する特性値算出部と、
前記変更前特性値に対する当該特性値の許容値の割合を示す基本部品特性値許容率を前記基本部品それぞれについて算出する特性値許容率算出部と、
最も小さい前記基本部品特性値許容率を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第１感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出する第１感度係数算出部と、
前記第１感度係数が最も小さい基本設計変数を当該基本設計変数の所定の単位で変更した場合の値が設計範囲内である場合に、全ての前記基本部品それぞれについての前記基本部品特性値許容率が１以上かを判定する第１許容判定部と、
全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上である場合であって、前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合に、前記設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する第１設計変更可否判定部と、
を備えることを特徴とする設計支援装置。
【請求項２】
全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上で無いと判定された場合に、前記所定の単位で変更した基本設計変数の値を変更前の値に戻すと共に、前記所定の単位で変更した場合に設計範囲を超える前記基本設計変数を除外し、前記設計変更前特性値の変化可能割合値に、前記基本部品特性値許容率を乗じて得られる、前記基本部品の設計変更の容易さを示す特性値余裕度を、前記除外後の基本設計変数により荷重の影響を受ける基本部品それぞれについて算出する特性値余裕度算出部と、
最も小さい前記特性値余裕度を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第２感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出し、前記第２感度係数が最も小さい基本設計変数を所定の単位で変更する第２感度係数算出部と、
前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合であって、前記基本設計変数とは異なる非基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する他部品の変更前特性値に対する当該他部品の特性値の許容値の割合を示す他部品特性値許容率全てが１以上である場合に、前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する第２設計変更可否判定部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の設計支援装置。
【請求項３】
前記非基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する他部品の変更前特性値に対する当該他部品の特性値の許容値の割合を示す他部品特性値許容率全てが１以上でないと前記第２設計変更可否判定部によって判定された場合に、前記基本設計変数とは異なる非基本変数を変更し、当該変更後の非基本設計変数の値によって得られる他部品特性値許容率の全てが１以上である場合に、前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による設計変更と、前記非基本設計変数の設計変更とを可能と判定する非基本設計変数変更部と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載の設計支援装置。
【請求項４】
機械構造の設計変更を支援する設計支援装置の処理方法であって、
前記機械構造の設計変更前の複数の基本設計変数に基づいて、当該基本設計変数によって所定の荷重を受ける基本部品に表れる変更前特性値を前記基本部品それぞれについて算出し、また、前記基本設計変数のいずれかを所定の単位で変更した場合の当該基本設計変数に基づいて、前記基本部品に表れる変更後特性値を前記基本部品それぞれについて算出し、
前記変更前特性値に対する当該特性値の許容値の割合を示す基本部品特性値許容率を前記基本部品それぞれについて算出し、
最も小さい前記基本部品特性値許容率を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第１感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出し、
前記第１感度係数が最も小さい基本設計変数を当該基本設計変数の所定の単位で変更した場合の値が設計範囲内である場合に、全ての前記基本部品それぞれについての前記基本部品特性値許容率が１以上かを判定し、
全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上である場合であって、前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合に、前記設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する
ことを特徴とする処理方法。
【請求項５】
全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上で無いと判定された場合に、前記所定の単位で変更した基本設計変数の値を変更前の値に戻すと共に、前記所定の単位で変更した場合に設計範囲を超える前記基本設計変数を除外し、前記設計変更前特性値の変化可能割合値に、前記基本部品特性値許容率を乗じて得られる、前記基本部品の設計変更の容易さを示す特性値余裕度を、前記除外後の基本設計変数により荷重の影響を受ける基本部品それぞれについて算出し、
最も小さい前記特性値余裕度を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第２感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出し、前記第２感度係数が最も小さい基本設計変数を所定の単位で変更し、
前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合であって、前記基本設計変数とは異なる非基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する他部品の変更前特性値に対する当該他部品の特性値の許容値の割合を示す他部品特性値許容率全てが１以上である場合に、前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する
ことを特徴とする請求項４に記載の処理方法。
【請求項６】
前記非基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する他部品の変更前特性値に対する当該他部品の特性値の許容値の割合を示す他部品特性値許容率全てが１以上でないと前記第２設計変更可否判定部によって判定された場合に、前記基本設計変数とは異なる非基本変数を変更し、当該変更後の非基本設計変数の値によって得られる他部品特性値許容率の全てが１以上である場合に、前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による設計変更と、前記非基本設計変数の設計変更とを可能と判定する
ことを特徴とする請求項５に記載の処理方法。
【請求項７】
機械構造の設計変更を支援する設計支援装置のコンピュータを、
前記機械構造の設計変更前の複数の基本設計変数に基づいて、当該基本設計変数によって所定の荷重を受ける基本部品に表れる変更前特性値を前記基本部品それぞれについて算出し、また、前記基本設計変数のいずれかを所定の単位で変更した場合の当該基本設計変数に基づいて、前記基本部品に表れる変更後特性値を前記基本部品それぞれについて算出する特性値算出手段、
前記変更前特性値に対する当該特性値の許容値の割合を示す基本部品特性値許容率を前記基本部品それぞれについて算出する特性値許容率算出手段、
最も小さい前記基本部品特性値許容率を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第１感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出する第１感度係数算出手段、
前記第１感度係数が最も小さい基本設計変数を当該基本設計変数の所定の単位で変更した場合の値が設計範囲内である場合に、全ての前記基本部品それぞれについての前記基本部品特性値許容率が１以上かを判定する第１許容判定手段、
全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上である場合であって、前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合に、前記設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する第１設計変更可否判定手段、
として機能させることを特徴とするプログラム。
【請求項８】
前記コンピュータを、さらに、
全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上で無いと判定された場合に、前記所定の単位で変更した基本設計変数の値を変更前の値に戻すと共に、前記所定の単位で変更した場合に設計範囲を超える前記基本設計変数を除外し、前記設計変更前特性値の変化可能割合値に、前記基本部品特性値許容率を乗じて得られる、前記基本部品の設計変更の容易さを示す特性値余裕度を、前記除外後の基本設計変数により荷重の影響を受ける基本部品それぞれについて算出する特性値余裕度算出手段、
最も小さい前記特性値余裕度を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第２感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出し、前記第２感度係数が最も小さい基本設計変数を所定の単位で変更する第２感度係数算出手段、
前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合であって、前記基本設計変数とは異なる非基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する他部品の変更前特性値に対する当該他部品の特性値の許容値の割合を示す他部品特性値許容率全てが１以上である場合に、前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する第２設計変更可否判定手段、
として機能させることを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【請求項９】
前記コンピュータを、さらに、
前記非基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する他部品の変更前特性値に対する当該他部品の特性値の許容値の割合を示す他部品特性値許容率全てが１以上でないと前記第２設計変更可否判定部によって判定された場合に、前記基本設計変数とは異なる非基本変数を変更し、当該変更後の非基本設計変数の値によって得られる他部品特性値許容率の全てが１以上である場合に、前記第２感度係数算出部の所定の単位での設計変更後の基本設計変数による設計変更と、前記非基本設計変数の設計変更とを可能と判定する非基本設計変数変更手段、
として機能させることを特徴とする請求項７に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械構造の設計変更を支援する設計支援装置及びその処理方法とプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
機械構造の設計変更は、従来、設計支援装置などのツールを用いて行われている。例えば、ブレーキ装置であれば、ブレーキシリンダ等による入力を、アームによるテコの原理で増大してブレーキ力として出力している。従って、ブレーキ力向上という設計仕様の変更には、ブレーキシリンダ（ＢＣ）圧の増加、ブレーキ装置のシリンダ径の増大やアーム部の長大化が必要となる。そのとき、ＢＣ圧、シリンダ径の増大や、アーム部のテコ比の増大などの設計変更をすると、各部材に生じる荷重が大きくなるため、発生応力の増大やブレーキパッドの温度の上昇、ブレーキパッドを熱源とするライニング受け２３の熱応力の増大が生じる。
【０００３】
ここで、設計支援装置などのツールを用いた設計変更においては、例えば機械構造のある部品に加わる荷重条件が決まれば、設計変数の変更可能な範囲で、特性値（応力、温度など）を調整することができる。しかし、必要なブレーキ力を満たすＢＣ圧、シリンダ径、テコ比の組み合わせを任意に選択しても特性値を許容値内に調整することが容易ではない場合もある。
【０００４】
このため従来は、設計者はＢＣ圧、シリンダ径、テコ比を、経験により試行錯誤的に決定して、多数の構成部品の設計計算について繰り返し実施し、特性値における許容値の満足の有無を確認する必要があった。設計計算には、有限要素法などによる数値シミュレーションが用いられることもあり、多くの手間と時間を要した。
【０００５】
さらに、ＢＣ圧、シリンダ径、テコ比の調整のみでは、ブレーキ力の仕様は満たしても、他の特性値が許容値を満足しない場合がある。ＢＣ圧、シリンダ径、テコ比を決定した後、他の設計変数の変更により、許容値を満足しなかった特性値を許容値内に収めることが困難であると判断した場合には、最初から設計をやり直す必要があった。
なお、設計支援装置に関連する技術が特許文献１に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２２５６５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上述の特許文献１の技術では、過去の設計データや故障原因などのノウハウが蓄積されているデータベースを保有しており、設計者が、過去の製品仕様の流用や変更により問題となる設計変数の変更を回避する技術であって、仕様を満足するための設計指針を見出すことは困難である。
【０００８】
そこでこの発明は、上述の課題を解決することのできる設計支援装置及びその処理方法とプログラムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、機械構造の設計変更を支援する設計支援装置であって、前記機械構造の設計変更前の複数の基本設計変数に基づいて、当該基本設計変数によって所定の荷重を受ける基本部品に表れる変更前特性値を前記基本部品それぞれについて算出し、また、前記基本設計変数のいずれかを所定の単位で変更した場合の当該基本設計変数に基づいて、前記基本部品に表れる変更後特性値を前記基本部品それぞれについて算出する特性値算出部と、前記変更前特性値に対する当該特性値の許容値の割合を示す基本部品特性値許容率を前記基本部品それぞれについて算出する特性値許容率算出部と、最も小さい前記基本部品特性値許容率を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第１感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出する第１感度係数算出部と、前記第１感度係数が最も小さい基本設計変数を当該基本設計変数の所定の単位で変更した場合の値が設計範囲内である場合に、全ての前記基本部品それぞれについての前記基本部品特性値許容率が１以上かを判定する第１許容判定部と、全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上である場合であって、前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合に、前記設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する第１設計変更可否判定部と、を備えることを特徴とする設計支援装置である。
【００１０】
また本発明は、機械構造の設計変更を支援する設計支援装置の処理方法であって、前記機械構造の設計変更前の複数の基本設計変数に基づいて、当該基本設計変数によって所定の荷重を受ける基本部品に表れる変更前特性値を前記基本部品それぞれについて算出し、また、前記基本設計変数のいずれかを所定の単位で変更した場合の当該基本設計変数に基づいて、前記基本部品に表れる変更後特性値を前記基本部品それぞれについて算出し、前記変更前特性値に対する当該特性値の許容値の割合を示す基本部品特性値許容率を前記基本部品それぞれについて算出し、最も小さい前記基本部品特性値許容率を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第１感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出し、前記第１感度係数が最も小さい基本設計変数を当該基本設計変数の所定の単位で変更した場合の値が設計範囲内である場合に、全ての前記基本部品それぞれについての前記基本部品特性値許容率が１以上かを判定し、全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上である場合であって、前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合に、前記設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定することを特徴とする処理方法である。
【００１１】
また本発明は、機械構造の設計変更を支援する設計支援装置のコンピュータを、前記機械構造の設計変更前の複数の基本設計変数に基づいて、当該基本設計変数によって所定の荷重を受ける基本部品に表れる変更前特性値を前記基本部品それぞれについて算出し、また、前記基本設計変数のいずれかを所定の単位で変更した場合の当該基本設計変数に基づいて、前記基本部品に表れる変更後特性値を前記基本部品それぞれについて算出する特性値算出手段、前記変更前特性値に対する当該特性値の許容値の割合を示す基本部品特性値許容率を前記基本部品それぞれについて算出する特性値許容率算出手段、最も小さい前記基本部品特性値許容率を示す前記基本部品について算出した前記変更後特性値の当該基本部品についての前記変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、前記設計変更前のある基本設計変数に対する前記設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値で表される場合の指数と、前記変数変化割合値が前記特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第１感度係数を、前記複数の基本設計変数それぞれについて算出する第１感度係数算出手段、前記第１感度係数が最も小さい基本設計変数を当該基本設計変数の所定の単位で変更した場合の値が設計範囲内である場合に、全ての前記基本部品それぞれについての前記基本部品特性値許容率が１以上かを判定する第１許容判定手段、全ての前記基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上である場合であって、前記設計変更前の基本設計変数による前記機械構造の変更前出力値に対する前記所定の単位での設計変更後の基本設計変数による前記機械構造の変更後出力値の割合が、前記変更前出力値に対する前記機械構造の目標出力値の割合以上である場合に、前記設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する第１設計変更可否判定手段、として機能させることを特徴とするプログラムである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、機械構造を構成する部品の特性値が許容値に収まり、かつ、機械構造に対して要求する目標の出力値が得られるような、当該部品の設計変数を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】設計支援装置の構成を示すブロック図である。
【図２】ブレーキ装置の機械構造を示す第１の図である。
【図３】ブレーキ装置の機械構造を示す第２の図である。
【図４】設計支援装置の処理フローを示す第１の図である。
【図５】設計支援装置の処理フローを示す第２の図である。
【図６】設計支援装置の処理フローを示す第３の図である。
【図７】感度係数の概念を示す図である。
【図８】余裕度を算出するための各パラメータと特性値曲線との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態による設計支援装置を図面を参照して説明する。
図１は同実施形態による設計支援装置の構成を示すブロック図である。
この図において、符号１は設計支援装置である。当該設計支援装置１は、記憶部１００、制御部１０１、入力部１０２、ブレーキ力算出部１０３、特性値算出部１０４、特性値許容率算出部１０５、第１感度係数算出部１０６、第１許容判定部１０７、第１設計変更可否判定部１０８、特性値余裕度算出部１０９、第２感度係数算出部１１０、第２設計変更可否判定部１１１、非基本設計変数変更部１１２の各処理部や記憶部を備えている。
【００１５】
そして、これらの処理部や記憶部を備えた設計支援装置１は、機械構造の設計変更前の複数の基本設計変数に基づいて、当該基本設計変数によって所定の荷重を受ける基本部品に表れる変更前特性値を基本部品それぞれについて算出し、また、基本設計変数のいずれかを所定の単位で変更した場合の当該基本設計変数に基づいて、基本部品に表れる変更後特性値を基本部品それぞれについて算出し、
また、変更前特性値に対する当該特性値の許容値の割合を示す基本部品特性値許容率を基本部品それぞれについて算出する。また設計支援装置１は、最も小さい基本部品特性値許容率を示す基本部品について算出した変更後特性値の、当該基本部品についての変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、設計変更前のある基本設計変数に対する設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、変数変化割合値が特性変化割合値で表される場合の指数と、変数変化割合値が特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第１感度係数を、複数の基本設計変数それぞれについて算出する。
そして、設計支援装置１は、第１感度係数が最も小さい基本設計変数を当該基本設計変数の所定の単位で変更した場合の値が設計範囲内である場合に、全ての基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上かを判定する。また設計支援装置１は、全ての基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上である場合であって、設計変更前の基本設計変数による機械構造の変更前出力値に対する所定の単位での設計変更後の基本設計変数による機械構造の変更後出力値の割合が、変更前出力値に対する機械構造の目標出力値の割合以上である場合に、設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する。
【００１６】
また、設計支援装置１は、全ての基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率が１以上で無いと判定された場合に、所定の単位で変更した基本設計変数の値を変更前の値に戻すと共に、所定の単位で変更した場合に設計範囲を超える前記基本設計変数を除外する。そして設計支援装置１は、設計変更前特性値の変化可能割合値に、基本部品特性値許容率を乗じて得られる、基本部品の設計変更の容易さを示す特性値余裕度を、除外後の基本設計変数により荷重の影響を受ける基本部品それぞれについて算出する。
また設計支援装置１は、最も小さい特性値余裕度を示す基本部品について算出した変更後特性値の、当該基本部品についての変更前特性値に対する割合の示す特性変化割合値を、設計変更前のある基本設計変数に対する設計変更後の当該ある基本設計変数の割合の示す変数変化割合値で表した際における、変数変化割合値が特性変化割合値で表される場合の指数と、変数変化割合値が特性変化割合値の倍数で表される場合の倍数とからなる第２感度係数を、複数の基本設計変数それぞれについて算出し、第２感度係数が最も小さい基本設計変数を所定の単位で変更する。
そして設計支援装置１は、設計変更前の基本設計変数による機械構造の変更前出力値に対する、所定の単位での設計変更後の基本設計変数による機械構造の変更後出力値の割合が、変更前出力値に対する機械構造の目標出力値の割合以上である場合であって、基本設計変数とは異なる非基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する他部品の変更前特性値に対する当該他部品の特性値の許容値の割合を示す他部品特性値許容率全てが１以上である場合に、所定の単位での設計変更後の基本設計変数による設計変更を可能と判定する。
【００１７】
また、設計支援装置１は、非基本設計変数の変動により受ける荷重が変動する他部品の変更前特性値に対する当該他部品の特性値の許容値の割合を示す他部品特性値許容率全てが１以上でないと判定された場合に、基本設計変数とは異なる非基本変数を変更し、当該変更後の非基本設計変数の値によって得られる他部品特性値許容率の全てが１以上である場合に、所定の単位での設計変更後の基本設計変数による設計変更と、非基本設計変数の設計変更とを可能と判定する。
【００１８】
そして、このような処理により、設計支援装置１は、機械構造を構成する部品の特性値が許容値に収まり、かつ、機械構造に対して要求する目標の出力値が得られるような、当該部品の設計変数を容易に調整することのできる設計支援装置１を提供する。
なお、本実施形態においては設計支援装置１を用いてブレーキ装置の機械構造の設計変更を行う場合の例について説明するが、他の機械構造の設計変更を行う場合に本願の技術を使うようにしてもよい。
【００１９】
図２はブレーキ装置の機械構造を示す第１の図である。
この図で示すように、本実施形態において設計変更する機械構造であるブレーキ装置は、ブラケット２４に接続されたブレーキシリンダ２１では、空圧の増減に基づいて、ブレーキシリンダ２１の移動部がブレーキシリンダ２１の軸方向に移動する。前記移動部がシリンダアーム２２側に移動した場合、当該シリンダアーム２２の一端と当接する。当該シリンダアーム２２は当該アームのほぼ中央においてブラケット２４のテコ支持部に接続されており、ブレーキシリンダ２１のシリンダ軸方向の移動によってテコ支持部を基準にテコの原理により他端が上下する。そして、シリンダアーム２２の他端にはライニング受け２３が備えられる。このような構造がブラケット２４を介して二対接続されており、ブレーキシリンダ２１の移動によって両対のライニング受け２３がテコの原理により車輪を挟み込むことにより当該車輪の回転を制動するブレーキ装置が構成されている。
そして、本実施形態においては、このようなブレーキ装置の設計の基本型（母型）の設計変更を実施し、後述する感度係数、特性値余裕度、基本部品特性値許容率などを判断基準として、母型のＢＣ圧、シリンダ径、テコ比などの基本設計変数やその他の非基本設計変数を変更することにより、仕様を満たす設計変更を実施するものである。
【００２０】
図３はブレーキ装置の機械構造を示す第２の図である。
図３で示すブレーキ装置の図は、図２を簡易的に示した図であって、ディスクやタイヤなどの回転体を挟み込む一対のライニング受け２３のうち、片側のライニング受け２３につながるシリンダアーム２２と、そのシリンダアーム２２についてテコ支持部を支点として作動させるブレーキシリンダ２１との構成を示している。ブレーキシリンダ２１がピストン運動を行うことによって、シリンダアーム２２がテコ支持部を支点として回転体を挟み込むようにライニング受け２３を作動させる。なおテコ支持部はブラケット２４に相当する。ブレーキ装置は、このような構造を回転体の両側に備えることによって、回転体を挟み込み、当該回転体の回転を制動する。
【００２１】
図４は設計支援装置の処理フローを示す第１の図である。
図５は設計支援装置の処理フローを示す第２の図である。
図６は設計支援装置の処理フローを示す第３の図である。
以下、設計支援装置１の処理フローの詳細について説明する。
図１より、まず、入力部１０２が、目標ブレーキ力Ｆｇを入力する（ステップＳ１０１）。すると、ブレーキ力算出部１０３が、記憶部１００に記録されている母型のブレーキ装置１の変更前の基本設計変数を読み取って、当該基本設計変数を用いて、設計変更前の母型のブレーキ装置１の母型ブレーキ力Ｆ０（変更前出力値）を算出する。また、ブレーキ力算出部１０３は、変更前出力値に対する目標出力値の割合「Ｆｇ÷Ｆ０」を算出する（ステップＳ１０２）。そして、制御部１０１は、入力部１０２が入力した目標ブレーキ力Ｆｇと、ブレーキ力算出部１０３が算出した母型ブレーキ力Ｆ０と、変更前出力値に対する目標出力値の割合「Ｆｇ÷Ｆ０」を、記憶部１００のブレーキ力記憶領域に格納する。なお、ブレーキ力Ｆは、ブレーキ装置１のブレーキシリンダ２１のシリンダ径をＤ、ＢＣ圧をＰ、テコ比をτとすると、
【００２２】
【数１】
2012168640.tif 000003
【００２３】
により表すことができる。当該式（１）において、シリンダ径（Ｄ）、ＢＣ圧（Ｐ）、テコ比（τ）のそれぞれに母型のブレーキ装置１の変更前の基本設計変数を入力することにより、母型ブレーキ力Ｆ０を算出することができる。そして制御部１０１は、特性値算出部１０４へ特性値の算出処理の開始を指示する。
【００２４】
次に、特性値算出部１０４は、ブレーキ装置１を構成する複数の部品のうち、基本設計変数によって所定の荷重を受ける基本部品に表れる変更前特性値Ｙ０を基本部品それぞれについて算出する。特性値は基本部品に荷重が係ることによって基本部品に表れる応力や温度などの特性を表す値である。例えば基本設計変数の何れかを変更することによって、
（１）ピストン出力による荷重Ｆ１
（２）ピストン出力のテコの作用による荷重Ｆ２
（３）テコの支点に生じる荷重Ｆ３
（４）ピストンの出力に影響を受けない荷重（組み立てにより生じる荷重など）Ｆ４
の何れかの荷重が変動する。ここで荷重Ｆ１はシリンダピストンに係る荷重などであるため、シリンダピストンを基本部品とする。また、荷重Ｆ２はライニング受け２３にかかる荷重であるためライニング受け２３も基本部品とする。また荷重Ｆ３はテコ支持部を固定するピンなどに係る荷重であるため当該ピンを基本部品とする。また荷重Ｆ４は圧力の入力などによりシリンダにかかる荷重であるためシリンダについても基本部品とする。
ここで、ある基本部品の特性値Ｙは、当該基本部品に生じる荷重をＦｐとすると、
【００２５】
【数２】
2012168640.tif 000004
【００２６】
により表すことができる。当該式（２）においてＦｐは、シリンダ径（Ｄ）、ＢＣ圧（Ｐ）、テコ比（τ）などの基本設計変数によって定まり、λは基本設計変数以外の非基本設計変数によって定まるパラメータである。例えば、部材としてピンを考え、特性値が軸応力でピンの直径がｄのときは、特性値Ｙは式（３）のように表すことができる。
【００２７】
【数３】
2012168640.tif 000005
【００２８】
そして、例えば基本部品がＡ，Ｂ，Ｃの３部品存在する場合には、特性値算出部１０４は、基本部品Ａについての変更前特性値Ｙ０Ａを、設計変更前の基本設計変数を用いて算出する。また、特性値算出部１０４は、基本部品Ｂについての変更前特性値Ｙ０Ｂを、設計変更前の基本設計変数を用いて算出する。また、特性値算出部１０４は、基本部品Ｃについての変更前特性値Ｙ０Ｃを、設計変更前の基本設計変数を用いて算出する。なお、設計変更前の基本設計変数は予め入力して、記憶部１００等に記録されているものとする。特性値算出部１０４は、基本部品それぞれについて算出した変更前特性値Ｙ０Ａを基本部品Ａの識別情報に対応付けて、また、変更前特性値Ｙ０Ｂを基本部品Ｂの識別情報に対応付けて、また、変更前特性値Ｙ０Ｃを基本部品Ｃの識別情報に対応付けて、記憶部１００へ記録する。
【００２９】
また、特性値算出部１０４は、何れかの基本設計変数を「所定の単位」変更した後の基本設計変数に基づいて、基本部品に表れる変更後特性値Ｙを基本部品それぞれについて算出する。所定の単位とは、例えば、基本設計値に対する百分率（１％／１Ｓｔｅｐ）など一定間隔の単位や、部品について取りうる予め決められた値などである。当該基本部品それぞれについて変更後特性値Ｙは上記式（２）を用いて変更前特性値Ｙ０と同様に算出する。つまり、例えば基本部品がＡ，Ｂ，Ｃの３部品存在する場合には、特性値算出部１０４は、基本部品Ａについての変更後特性値ＹＡを、何れかの基本設計変数の設計変更後の値を用いて算出する。また、特性値算出部１０４は、基本部品Ｂについての変更後特性値ＹＢを、何れかの基本設計変数の設計変更後の値を用いて算出する。また、特性値算出部１０４は、基本部品Ｃについての変更後特性値ＹＣを、何れかの基本設計変数の設計変更後の値を用いて算出する。
【００３０】
そして、制御部１０１は、特性値算出部１０４が各基本部品についてそれぞれ算出した変更前特性値Ｙ０を入力して、記憶部１００の特性値記憶領域に記録する。例えば、制御部１０１は、変更前特性値Ｙ０Ａを基本部品Ａの識別情報に対応付けて、また、変更前特性値Ｙ０Ｂを基本部品Ｂの識別情報に対応付けて、また、変更前特性値Ｙ０Ｃを基本部品Ｃの識別情報に対応付けて、記憶部１００へ記録する。
また、制御部１０１は、特性値算出部１０４が各基本部品についてそれぞれ算出した変更後特性値Ｙを入力して、記憶部１００の特性値記憶領域に記録する。例えば、制御部１０１は、変更後特性値ＹＡを基本部品Ａの識別情報に対応付けて、また、変更後特性値ＹＢを基本部品Ｂの識別情報に対応付けて、また、変更後特性値ＹＣを基本部品Ｃの識別情報に対応付けて、記憶部１００へ記録する。
そして制御部１０１は、特性値許容率算出部１０５へ処理の開始を指示する。
【００３１】
次に特性値許容率算出部１０５は、制御部１０１からの処理の開始の指示を入力すると、記憶部１００から各基本部品についての変更前特性値Ｙ０を読み取る。例えば、ブレーキ装置１を構成する部品のうち、基本設計変数の変更によってかかる荷重が変動する部品として基本部品Ａ，Ｂ，Ｃが存在する場合、基本部品Ａについての変更前特性値Ｙ０Ａ、基本部品Ｂについての変更前特性値Ｙ０Ｂ、基本部品Ｃについての変更前特性値Ｙ０Ｃ、を読み取る。
また特性値許容率算出部１０５は、記憶部１００から各基本部品についての特性値の許容値Ｙｓを読み取る。例えば、基本部品Ａ，Ｂ，Ｃが存在する場合、特性値許容率算出部１０５は、基本部品Ａについての許容値ＹｓＡ、基本部品Ｂについての許容値ＹｓＢ、基本部品Ｃについての許容値ＹｓＣ、を読み取る。
なお、当該特性値の許容値Ｙｓは予め計算されて記憶部１００に記録されているものとする。そして、許容率算出部１０５は、変更前特性値Ｙ０に対する当該特性値の許容値Ｙｓの割合を示す基本部品特性値許容率αを、式（４）を用いて基本部品それぞれについて算出する（ステップＳ１０３）。
【００３２】
【数４】
2012168640.tif 000006
【００３３】
つまり、例えば基本部品がＡ，Ｂ，Ｃの３部品存在する場合には、特性値許容率算出部１０５は、基本部品Ａについての変更前特性値Ｙ０Ａに対する当該特性値の許容値ＹｓＡの割合を示す基本部品特性値許容率αＡを式（４）を用いて算出する。また、特性値許容率算出部１０５は、基本部品Ｂについての変更前特性値Ｙ０Ｂに対する当該特性値の許容値ＹｓＢの割合を示す基本部品特性値許容率αＢを式（４）を用いて算出する。また、特性値許容率算出部１０５は、基本部品Ｃについての変更前特性値Ｙ０Ｃに対する当該特性値の許容値ＹｓＣの割合を示す基本部品特性値許容率αＣを式（４）を用いて算出する。そして制御部１０１は、特性値許容率算出部１０５の算出した基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率αＡ、αＢ、αＣを入力し、第１感度係数算出部１０６へ出力するとともに、当該第１感度係数算出部１０６へ処理の開始を指示する。また、制御部１０１は、特性値許容率算出部１０５が各基本部品についてそれぞれ算出した基本部品特性値許容率αを記憶部１００の特性値許容率憶領域に記録する。例えば、制御部１０１は、基本部品特性値許容率αＡを基本部品Ａの識別情報に対応付けて、また、特性値許容率αＢを基本部品Ｂの識別情報に対応付けて、また、基本部品特性値許容率αＣを基本部品Ｃの識別情報に対応付けて、記憶部１００へ記録する。
【００３４】
そして、制御部１０１は、特性値許容率算出部１０５による基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率αの算出の後、基本設計変数を所定の単位で変更した場合に、当該基本設計変数の設計範囲を超える基本設計変数があるかを判定し、ある場合には、その基本設計変数についての以降の処理から除外すると決定し（ステップＳ１０４）、メモリなどにその基本部品の識別情報を保持する。なお、基本設計変数を所定の単位で変更する場合には、現在の基本設計変数よりも大きく変更する場合、小さく変更する場合が存在するが、例えば、目標ブレーキ力を高める場合には大きい側へ変更したときの基本設計変数が、最大の設計範囲を超えるかを判定し、また目標ブレーキ力を弱める場合には小さい側へ変更したときの基本設計変数が最小の設計範囲を超える（下回る）か、を判定することとなる。基本設計変数を大きい側、または小さい側のどちらへ変化させて、その変化後の値が設計範囲を超えるかを判定かについては、基本部品や、目標出力値によって異なる。本実施形態においては、目標ブレーキ力（目標出力値）を高めるため、基本設計変数を所定の単位で大きく変更するものとして話を進める。
【００３５】
そして、制御部１０１は、基本設計変数のうち「所定の単位」設計変更しても設計範囲内となる基本設計変数が存在するかをメモリ等に記録されている基本設計変数の値（最初の判定処理においては初期値）から判定する（ステップＳ１０５）。そして、制御部１０１は、設計範囲内となる基本設計変数が無い場合には、設計変数の変更可能範囲（設計範囲）の変更情報の入力を受け付ける（ステップＳ１０６）。例えば、ブレーキ装置の場合、テコ比は車両設計の艤装寸法において決まっており、車両側の設計を見直すことにより、最初に決まっていたテコ比の変更可能範囲を増大することが可能なため、車両側の設計変更後におけるテコ比の変更可能範囲を示す変更情報を受け付ける。
【００３６】
他方、制御部１０１は、設計範囲内となる基本設計変数の基本部品が有る場合には、次に、第１感度係数算出部１０６へ、特性値許容率算出部１０５の算出した基本部品特性値許容率αＡ、αＢ、αＣを出力する。そして第１感度係数算出部１０６は、当該入力した基本部品特性値許容率αＡ、αＢ、αＣのうち、最も小さい基本部品特性値許容率αを選択する（ステップＳ１０７）。
そして、第１感度係数算出部１０６は、当該選択した基本部品特性値許容率αに対応付けられて記憶部１００に記録されている基本部品の識別情報を読み取る。そして第１感度係数算出部１０６は、当該基本部品の識別情報に対応付けられて記憶部１００の特性値記憶領域に記録されている変更前特性値Ｙ０と、変更後特性値Ｙを読み取る。これにより、最も小さい基本部品特性値許容率αを算出するための基本部品の変更前特性値Ｙ０と、変更後特性値Ｙを読み取ることができる。例えば基本部品特性値許容率αＡが最も小さい場合には、基本部品Ａの変更前特性値Ｙ０と変更後特性値Ｙを読み取ることができる。そして、第１感度係数算出部１０６は、それら読み取った変更前特性値Ｙ０と、変更後特性値Ｙを用いて、次式（５）により、基本設計変数それぞれの感度係数を算出する。
【００３７】
【数５】
2012168640.tif 000007
【００３８】
ここで、式（５）は、最も小さい基本部品特性値許容率αとなる基本部品の変更前特性値Ｙ０と、当該基本部品に荷重を与える基本設計変数を所定の単位で変更した後の変更後特性値Ｙとの関係式である。そして第１感度係数算出部１０６は、当該関係式において、最も小さい基本部品特性値許容率αとなる基本部品について算出した変更後特性値Ｙの、当該基本部品についての変更前特性値Ｙ０に対する割合である特性変化割合値（Ｙ／Ｙ０）を、変更前の基本設計変数に対する設計変更後の当該基本設計変数の割合の示す変数変化割合値（Ｄ／Ｄ０，Ｐ／Ｐ０，τ／τ０，（τ−１）／（τ０−１）など）で表した場合の、指数（式（５）におけるｋ，ｌ，ｍ，ｎ）や、倍数（式（５）におけるＡ）を感度係数として特定する。
【００３９】
図７は感度係数の概念を示す図である。
より具体的な感度係数の求め方の例としては、例えば、母型のブレーキ装置１において、それぞれの基本設計変数を単独で変えたときのＹ／Ｙ０を図７のグラフにプロットし、式（５）に近似することでも求めることが可能である。例えば、母型のブレーキ装置１において、シリンダ径をＤ１、Ｄ２、Ｄ３と設計変更したときに、ある特性値がＹ１、Ｙ２、Ｙ３となったとすると、その値を図７のグラフにプロットし、次式（６）に近似して、感度係数Ａ，ｋを求める。同様に、ＢＣ圧や、テコ比を変えて、残りの感度係数を決定する。
【００４０】
【数６】
2012168640.tif 000008
【００４１】
なお、式（５）における右辺のＤ０はシリンダ径の変更前の値、Ｐ０はＢＣ圧の変更前の値，τ０はテコ比の変更前の値、Ｄはシリンダ径を所定の単位で変更した後の値、ＰはＢＣ圧を所定の単位で変更した後の値，τはテコ比を所定の単位で変更した後の値である。また、（（τ−１）／（τ０−１））ｎは、荷重のテコ支持部への影響を現している。
【００４２】
縦軸Ｙ／Ｙ０、横軸Ｐ／Ｐ０、（Ｄ／Ｄ０）２、τ／τ０で示される図７で示すように、感度係数（Ａ，ｋ，ｌ，ｍ，ｎ）は、特性値の曲線が傾き１の直線より上方にあるか、下方にあるかを表している。例えば、荷重がピンに直接負荷される単純なケースにおいて、特性値をピンの軸応力とすると、感度係数の値は「１」となり、荷重と特性値に非線形性があれば「１」以外の値をとる。
【００４３】
なお、感度係数は、部品に影響する荷重タイプにより「０」の値を取ることがある。例えば、上述の（１）の荷重Ｆ１の場合には、式（５）における感度係数ｍや感度係数ｎが「０」となる。また、（２）の荷重Ｆ２の場合には、式（５）における感度係数ｎが「０」となる。また、（３）の荷重Ｆ３の場合には、式（５）における感度係数ｍが「０」となる。また、（４）の荷重Ｆ４の場合には、式（５）における感度係数ｋ、感度係数ｌ、感度係数ｍ、感度係数ｎが「０」となる。
【００４４】
そして、第１感度係数算出部１０６は、算出した感度係数のうち、最も感度係数が小さい値を持つ基本設計変数を選択する（ステップＳ１０８）。例えば、式（５）を参照して、感度係数ｋが最も小さい場合にはシリンダ径Ｄを選択し、また感度係数ｌが最も小さい場合にはＢＣ圧を選択し、感度係数ｍが最も小さい場合にはテコ比を選択する。つまり、これまでの処理によって、基本設計変数の中でどの変数を変更すべきがが決定される。そして、第１感度係数算出部１０６は、選択した最も値の小さい感度係数を示す基本設計変数を第１許容判定部１０７へ出力する。
【００４５】
次に、第１許容判定部１０７は、入力した基本設計変数を所定の単位で変更する。例えば、シリンダ径または、ＢＣ圧または、テコ比のいずれかの基本設計変数の値を所定の単位で変更させる（ステップＳ１０９）。当該所定の単位は基本設計変数ごとにことなり、基本設計変数の設計変更によって効果が得られるために十分な値である。また、当該所定の単位は工業規格などで決まっている離散値を設定するようにしてもよい。
【００４６】
そして、特性値許容率算出部１０５が、ある基本設計変数の値が所定の単位で変更された後の、各基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率αをステップＳ１０３と同様の処理により算出する（ステップＳ１１０）。そして、第１許容判定部１０７は、全ての基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率αが１以上であるかを判定し（ステップＳ１１１）、全ての基本部品それぞれについての基本部品特性値許容率αが１以上である場合には、第１許容判定部１０７は、所定の単位で変更した基本設計変数の値を第１設計変更可否判定部１０８へ出力する。
【００４７】
次に、第１設計変更可否判定部１０８は、所定の単位で変更した基本設計変数と、それ以外の変化させていない基本設計変数とを用いて、設計変更後のブレーキ力Ｆ（変更後出力値）を算出する。また、第１設計変更可否判定部１０８は、記憶部１００のブレーキ力記憶領域に記録された、目標ブレーキ力Ｆｇ（ステップＳ１０１で入力した目標ブレーキ力）と、母型ブレーキ力Ｆ０（ブレーキ力算出部１０３が算出した設計変更前のブレーキ力）を読み取る。そして、第１設計変更可否判定部１０８は、式（７）を満たすかを判定する（ステップＳ１１２）。
【００４８】
【数７】
2012168640.tif 000009
【００４９】
つまり、第１設計変更可否判定部１０８は、設計変更前の基本設計変数によるブレーキ装置１の変更前出力値に対する設計変更後の基本設計変数によるブレーキ装置１の変更後出力値の割合が、変更前出力値に対するブレーキ装置１の目標ブレーキ力（目標出力値）の割合以上であるかを判定する。そして、これを満たす場合（ステップＳ１１２においてＹｅｓの場合）には、ブレーキ装置１のブレーキ力が、目標ブレーキ力Ｆｇ以上となり、さらに基本設計変数についても設計範囲内に納まる設計変更を行うことができる。そして設計変更の処理を終了する。なお、設計変更の終了と判定した場合にも、設計支援装置１は、更なる設計変更が可能かどうかを判断するために、上述のステップＳ１０１からの処理を繰り返すようにしてもよい。
また、上記ステップＳ１１２においてＮｏの場合には、ステップＳ１０４の処理へ移行する。
【００５０】
次に、上述のステップＳ１１１において、いずれかの基本部品について算出した基本部品特性値許容率αが１未満であった場合には、他の基本設計変数について設計変更できるかを判定するために、以下の処理を続ける。
この処理においては、制御部１０１が、特性値余裕度算出部１０９へ処理の開始を指示する。すると、特性値余裕度算出部１０９は、上述のステップＳ１０９の処理によって、第１許容判定部１０７が所定の単位で変更した基本設計変数の値を所定の単位分元に戻す（ステップＳ１１３）。そして、制御部１０１は、基本設計変数を所定の単位分設計変更した場合に、設計範囲を超える基本設計変数があるかを判定し、ある場合には、その基本設計変数についての以降の処理を除外すると決定し（ステップＳ１１４）、メモリなどにその基本設計変数の識別情報を保持する。
【００５１】
なお、ステップＳ１０４で説明したように、基本設計変数を所定の単位で変更する場合には、現在の基本設計変数よりも大きく変更する場合、小さく変更する場合が存在する。ここで、例えば、目標ブレーキ力を高める場合には大きい側へ変更したときの基本設計変数が、最大の設計範囲を超えるかを判定し、また目標ブレーキ力を弱める場合には小さい側へ変更したときの基本設計変数が最小の設計範囲を超える（下回る）か、を判定することとなる。基本設計変数を大きい側、または小さい側のどちらへ変化させて、その変化後の値が設計範囲を超えるかを判定かについては、基本部品や、目標値によって異なる。本実施形態においては目標ブレーキ力を現在のブレーキ力より大きくすることとし、基本設計変数を大きく所定の単位変更するものとする。
【００５２】
そして、制御部１０１は、現在、基本設計変数のうち「所定の単位」設計変更しても設計範囲内となる基本設計変数が存在するかを判定する（ステップＳ１１５）。そして、制御部１０１は、設計範囲内となる基本設計変数が無い場合には、設計変数の変更可能範囲の変更情報の入力を受け付け（ステップＳ１１６）、ステップＳ１０１へ処理を移行する。他方、設計範囲内となる基本設計変数が有る場合には、次に、特性値余裕度算出部１０９が、設計変更前特性値Ｙ０の変化可能割合値に、基本部品特性値許容率αを乗じて得られる、基本部品の設計変更の容易さを示す特性値余裕度φを、式（８）または式（９）を用いて基本部品それぞれについて算出する（ステップＳ１１７）。
【００５３】
【数８】
2012168640.tif 000010
【００５４】
【数９】
2012168640.tif 000011
【００５５】
図８は余裕度を算出するための各パラメータと特性値曲線との関係を示す図である。
なお、式（８），（９）において、Ｙ：基本設計変数の変更前の特性値、Ｙｓ：特性値の許容値、Ｙ０ｍ：設計変数の変更可能範囲内での最大もしくは最小における特性値、Ｙ０：母型の基本設計変数における特性値を示している。また式（８），（９）においてＹｓ／Ｙは基本部品特性値許容率αを示している。Ｙ０ｍは、設計基準が許容値以下とするとき最小特性値をとり、許容値以上とするとき最大特性値をとる。また、Ｙ０ｍは、母型の基本設計変数において描ける特性値関数上の値である。
【００５６】
ここで、特性値余裕度φの式の各項の説明を行う。
式（８）または式（９）において、右辺の第１項は、母型において設計変数を変更することで変わる特性値の変化可能な割合を示している。この値は、現在の特性値Ｙにおける変化可能な割合の予想値となっている。この値が大きいほど、基本設計変数以外の設計変数の変更により、現在の特性値を大きく変化させられる可能性があることを示している。
また、右辺の第２項は、現在の特性値の許容値に対する割合（基本部品特性値許容率α）を示している。この値が１以上、またより大きいほど、特性値が許容値に対して余裕があることを示している。逆に、この値が１より小さく、またより小さいほど、特性値を大きく変化させて、許容値以下にする必要があることを示している。
【００５７】
例えば、第１項＝１．５となったときは、現在の特性値Ｙは1／１．５倍まで下げることができると予想される。
また、第２＝０．８となったときは、現在の特性値Ｙは０．８倍下げないと許容値に到達しない。
また、第１項×第２項＝１．５×０．８＝１．２＞１．０となり、基本設計変数以外の設計変更により、特性値を許容値まで到達できると予想されることを示している。
つまり、特性値余裕度φが１．０以上の時、基本設計変数以外の設計変数を変更することにより、特性値を許容値以下に変化させることできると予想される。
最小特性値，最大特性値は、基本設計変数が決まっているため、従来の部品毎の設計計算ツールの荷重条件が決まり、設計変数の設計可能範囲内での特性値の最小値、最大値を求めることができる。
上記により、不明確であった基本設計変数の決定基準の１つとして、各部品の設計変更の容易さを定量的に表すことができる。
【００５８】
そして、例えば基本部品がＡ，Ｂ，Ｃの３部品存在する場合には、特性値余裕度算出部１０９は、基本部品Ａについての特性値余裕度率φＡ、また、基本部品Ｂについての特性値余裕度φＢ、また、基本部品Ｃについての特性値余裕度φＣを式（８）又は式（９）を用いて算出する。そして制御部１０１は、特性値余裕度算出部１０９の算出した基本部品それぞれについての特性値余裕度φＡ、φＢ、φＣを入力し、第２感度係数算出部１１０へ出力するとともに、当該第２感度係数算出部１１０へ処理の開始を指示する。
【００５９】
そして、次に、第２感度係数算出部１１０が、基本部品それぞれについて算出された全ての特性値余裕度φが「φ≧１」であるかを判定する（ステップＳ１１８）。そして、何れか、または全ての基本部品について算出された特性値余裕度φが、特性値余裕度φ＜１を示す場合にはステップＳ１１６へ移行する。また、全ての基本部品について算出された特性値余裕度φが、特性値余裕度φ≧１を示す場合には、第２感度係数算出部１１０は、特性値余裕度φのうち、最も小さい特性値余裕度φを選択する（ステップＳ１１９）。
【００６０】
そして、第２感度係数算出部１１０は、当該選択した特性値余裕度φに対応付けられて記憶部１００に記録されている基本部品の識別情報を読み取る。そして第２感度係数算出部１１０は、当該基本部品の識別情報に対応付けられて記憶部１００の特性値記憶領域に記録されている変更前特性値Ｙ０と、変更後特性値Ｙを読み取る。これにより、最も小さい特性値余裕度φとなる特性値を示す基本部品の変更前特性値Ｙ０と変更後特性値Ｙを読み取ることができる。例えば特性値余裕度φＡが最も小さい場合には、基本部品Ａの変更前特性値Ｙ０と変更後特性値Ｙを読み取ることができる。そして、第２感度係数算出部１１０は、それら読み取った変更前特性値Ｙ０と、変更後特性値Ｙを用いて、式（５）により、基本設計変数それぞれの感度係数を算出する。
【００６１】
そして第２感度係数算出部１１０は、当該関係式において、最も小さい特性値余裕度φを示す基本部品について算出した変更後特性値Ｙの、当該基本部品についての変更前特性値Ｙ０に対する割合の示す特性変化割合値（Ｙ／Ｙ０）を、変更前の基本設計変数に対する設計変更後の当該基本設計変数の割合の示す変数変化割合値（Ｄ／Ｄ０，Ｐ／Ｐ０，τ／τ０，（τ−１）／（τ０−１）など）で表した場合の、指数（式（５）におけるｋ，ｌ，ｍ，ｎ）や、倍数（式（５）におけるＡ）を感度係数として特定する。なお、当該感度係数の特定処理の手法は、上述の式（５）や式（６）を用いて説明した手法と同様である。
【００６２】
そして、第２感度係数算出部１１０は、算出した感度係数のうち、最も感度係数が小さい値を示す基本設計変数を選択する（ステップＳ１２０）。そして、第２感度係数算出部１１０は、選択した最も値の小さい感度係数を有する基本設計変数を第２許容判定部１１１へ出力する。
【００６３】
次に、第２許容判定部１１１は、入力した基本設計変数を所定の単位で変更する。例えば、第２許容判定部１１１は、シリンダ径または、ＢＣ圧または、テコ比のいずれかの基本設計変数の値を所定の単位で変更する（ステップＳ１２１）。当該所定の単位は基本設計変数ごとにことなり、基本設計変数の設計変更によって効果が得られるために十分な値である。また、当該所定の単位は工業規格などで決まっている離散値を設定するようにしてもよい。
【００６４】
そして次に、第２設計変更可否判定部１１１が、所定の単位で変更した基本設計変数と、それ以外の変更していない基本設計変数とを用いて、設計変更後のブレーキ力Ｆ（変更後出力値）を算出する。また、第２設計変更可否判定部１１１は、記憶部１００のブレーキ力記憶領域に記録された、目標ブレーキ力Ｆｇ（ステップＳ１０１で入力した目標ブレーキ力）と、母型ブレーキ力Ｆ０（ブレーキ力算出部１０３が算出した設計変更前のブレーキ力）を読み取る。そして、第２許容判定部１１１は、式（７）を満たすかを判定する（ステップＳ１２２）。
【００６５】
つまり、第２設計変更可否判定部１１１は、設計変更前の基本設計変数によるブレーキ装置の変更前出力値に対する設計変更後の基本設計変数によるブレーキ装置の変更後出力値の割合が、変更前出力値に対するブレーキ装置の目標出力値の割合以上であるかを判定する。そして、設計支援装置１の制御部１０１は、ステップＳ１２２の処理において式（７）を満たさない場合には、更なる設計変更が可能かどうかを判断するために、上述のステップＳ１１４からの処理を繰り返す。
また、ステップＳ１２２の処理において式（７）を満たす場合には、特性値許容率算出部１０５が、基本設計変数とは異なる非基本設計変数の変動により荷重の変動の影響を受ける他部品の特性値許容率αを算出する（ステップＳ１２３）。なお、非基本設計変数は、例えば、シリンダアームの板厚、シリンダ棒の径、シリンダカップの板厚、テコ支持部におけるピンの径、などである。そして、第２設計変更可否判定部１１１は、非基本設計変数の変動により荷重の変動の影響を受ける他部品全てについての他部品の特性値許容率αが１以上であるかを判定し（ステップＳ１２４）、全ての他部品それぞれについての他部品の特性値許容率αが１以上である場合には設計変更の処理を終了する。
そして、これを満たす場合には、目標ブレーキ力Ｆｇ以上となり、さらに基本設計変数や非基本設計変数についても設計範囲内に納まる設計変更を行うことができる。
【００６６】
ここで、上述の式（２）において、Ｆ（Ｄ，Ｐ、τ）は基本設計変数の因子、また、λは非基本設計変数の因子であるため、すべての部品について、特性値Ｙは上記した式（２）により表すことができる。従って、基本設計変数とは異なる非基本設計変数の変動により荷重の変動の影響を受ける他部品の特性値許容率αについても、上述の式（４）により求めることができる。なお、上記式（３）の説明においては、λが円断面積（４／π・ｄ２）を表しているが、当該λについては非基本設計変数の変動により荷重の変動の影響を受ける他部品によって様々である。
【００６７】
他方、第２設計変更可否判定部１１１が、ステップＳ１２４において、いずれかの他部品の特性値許容率αがα＜１であると判定した場合（つまりステップＳ１２４の判定結果がＮｏである場合）には、非基本設計変数を変更する必要があるため、非基本設計変数について変更可能かを判定する以下の処理を続ける。
【００６８】
この処理においては、制御部１０１が、非基本設計変数変更部１１２へ処理の開始を指示する。すると、非基本設計変数変更部１１２は、基本部品の基本設計変数以外の非基本設計変数を所定の単位変更した場合に、その設計範囲が超えてしまう非基本設計変数があるかを判定し、ある場合には、その非基本設計変数について以降の処理から除外すると決定し（ステップＳ１２５）、メモリなどにその非基本設計変数の識別情報を保持する。
【００６９】
そして、非基本設計変数変更部１１２は、ステップＳ１２５において除外されなかった非基本設計変数の何れか１つを「所定の単位」変更したときに、非基本設計変数それぞれにより荷重が影響する各部品の特性値許容率αを算出する。そして非基本設計変数変更部１１２は、現在、非基本設計変数それぞれにより荷重が影響する各部品についてのα≧１となっている特性値許容率αのうち、特性値許容率αが減少しつつもα≧１を維持し、かつ現在、特性値許容率α＜１となっている当該特性値許容率αの値が増加するような非基本設計変数が特定できるかの条件（条件１）を満たすかを判定する（ステップＳ１２６）。なお、現在、非基本設計変数それぞれにより荷重が影響する各部品についてのα≧１となっている特性値許容率αのうち、特性値許容率αが減少しつつもα≧１を維持し、かつ現在、特性値許容率α＜１となっている当該特性値許容率αの値が増加するような非基本設計変数の特定の処理は、非基本設計変数について１つずつ数値を変更して、そのときの非基本設計変数それぞれにより荷重が影響する各部品についての特性値許容率αを算出することにより行う。
【００７０】
そして、条件１を満たさない場合（Ｎｏの場合）には、次に、非基本設計変数変更部１１２は、ステップＳ１２５において除外されなかった非基本設計変数を「所定の単位」変更したときに、非基本設計変数それぞれにより荷重が影響する各部品の特性値許容率αを算出する。そして、非基本設計変数変更部１１２は、現在、非基本設計変数それぞれにより荷重が影響する各部品について算出された特性値許容率α＞１となっている特性値許容率αのうち、最も値の小さい特性値許容率αの値が増加し、かつ、その他の特性値許容率αが減少しないような非基本設計変数が特定できるかの条件（条件２）を満たすかを判定する（ステップＳ１２７）。当該基本設計変数の特定処理についても、非基本設計変数について１つずつ数値を変更して、そのときの各基本部品についての特性値許容率αを算出することにより行う。
そして、条件２についても満たさない場合には、設計変数の変更可能範囲の変更情報の入力を受け付け（ステップＳ１２８）、ステップＳ１０１へ処理を移行する。例えば、ブレーキ装置の場合、使用するボルトとして、切削加工されたボルトが選択されていたような状況において、強度向上を目的として、非基本設計変数の変更可能範囲の変更情報の入力を受け付けることにより、転造加工されたボルトを選択する。
【００７１】
また、上述のステップＳ１２６において条件１を満たす非基本設計変数が特定できた場合には、非基本設計変数変更部１１２は、以下のような、特性値許容率α＜１である部品についての当該特性値許容率αを増加させるために、特性値許容率αに余裕があるα≧１である部品についての特性値許容率αを下げていく処理を行う。
つまり、非基本設計変数変更部１１２は、ステップＳ１２６において条件１を満たす非基本設計変数が特定できた場合（Ｙｅｓの場合）には、当該特定できた非基本設計変数の中で、特性値許容率α＜１となっている特性値許容率αのうち最も小さい値を増加させる非基本設計変数を１つまたは複数特定する（ステップＳ１２９）。そして、非基本設計変数変更部１１２は、当該特定した非基本設計変数の中で、特性値許容率α≧１となっている特性値許容率αのうち最も値の大きい特性値許容率αを、設計変更によって減少させる非基本設計変数として特定する（ステップＳ１３０）。
【００７２】
そして、非基本設計変数変更部１１２は、ステップＳ１３０で特定した非基本設計変数の中で、増加効率ηが最も大きい非基本設計変数を選択する（ステップＳ１３１）。なお、非基本設計変数変更部１１２は、増加効率ηが最も大きい非基本設計変数を選択するにあたり、α＜１である特性値許容率αの増加量Δα、α≧１である特性値許容率αの減少量Δα’として、増加効率ηを、次式によって計算する。
【００７３】
【数１０】
2012168640.tif 000012
【００７４】
なお、選択した非基本設計変数の変更により、非基本設計変数それぞれにより荷重が影響する各部品の特性値許容率αが変化する可能性がある。そして式（１０）は、そのとき、目的の部品の特性値許容率αの増加量に対する、他の部品の特性値許容率αの減少量の合計値の割合を効率ηとして表している。目的の部品についての特性値許容率α以外が増加しても、ηは大きくならない。ηが大きいほど、増加量が大きく、減少量が小さい。
【００７５】
そして、非基本設計変数変更部１１２は、ステップＳ１３１で選択した非基本設計変数を所定の単位で変更する（ステップＳ１３２）。そして、ステップＳ１２３の処理へ移行する。このような処理により、非基本設計変数の変更に基づいて、当該非基本設計変数により荷重が影響する各部品の全てについて算出する特性値許容率αが特性値許容率α≧１となれば設計終了とすることができる。
【００７６】
また、上述のステップＳ１２７において条件２を満たす非基本設計変数が特定できると判定した場合には、非基本設計変数変更部１１２は、ステップＳ１２７で特定できると判定した非基本設計変数のうち、特性値許容率αを最も増加させる非基本設計変数を選択する（ステップＳ１３３）。そして、非基本設計変数変更部１１２は、ステップＳ１３３で選択した非基本設計変数を所定の単位で変更する（ステップＳ１３４）。そして、ステップＳ１２３の処理へ移行する。このような処理により、非基本設計変数の変更に基づいて、当該非基本設計変数により荷重が影響する各部品の全てについて算出する特性値許容率αが特性値許容率α≧１となれば設計終了とすることができる。
【００７７】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述の処理によれば、機械構造を構成する部品の特性値が許容値に収まり、かつ、機械構造に対して要求する目標の出力値が得られるような、当該部品の設計変数を容易に調整することができる。
【００７８】
ここで、上述の設計支援装置は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
【００７９】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００８０】
１・・・設計支援装置
２・・・ブレーキ装置
２１・・・ブレーキシリンダ
２２・・・シリンダアーム
２３・・・ライニング受け
２４・・・ブラケット
１００・・・記憶部
１０１・・・制御部
１０２・・・入力部
１０３・・・ブレーキ力算出部
１０４・・・特性値算出部
１０５・・・特性値許容率算出部
１０６・・・第１感度係数算出部
１０７・・・第１許容判定部
１０８・・・第１設計変更可否判定部
１０９・・・特性値余裕度算出部
１１０・・・第２感度係数算出部
１１１・・・第２設計変更可否判定部
１１２・・・非基本設計変数変更部
【図１】
2012168640.tif 000013
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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