(57)【要約】【課題】有限要素法による解析結果に基づいて、編組線が抜けにくいブラケット形状を探索する。【解決手段】リング３とその径方向内側に位置する筒部１２との間に挟まれている編組線４を備えているブラケットにおける、編組線４の抜け発生の可能性を判定するための解析を行う。この解析には、ブラケット１についての有限要素モデルを作成する作成ステップと、有限要素モデルにおけるリング３と筒部１２とをパン７チと中子８とによって挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、リング３と筒部１２との間のスプリングバック後における隙間量を求める演算ステップとが含まれる。【選択図】      図２
2013137705.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
幅方向に長く高さ方向に短い長円形状である筒状のリングと、このリングの径方向内側に位置する筒部を有した本体と、前記リングと前記筒部とをパンチと中子とによって挟んで圧縮変形させることにより当該リングと当該筒部との間に挟まれている編組線と、を備えているブラケットにおける、前記編組線の抜け発生の可能性を判定するための解析を行うブラケットの解析方法であって、
前記ブラケットについての有限要素モデルを作成する作成ステップと、
前記有限要素モデルにおける前記リングと前記筒部とを前記パンチと前記中子とによって挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、前記リングと前記筒部との間のスプリングバック後における隙間量を求める演算ステップと、
を含むことを特徴とするブラケットの解析方法。
【請求項２】
前記作成ステップでは、前記ブラケットについての有限要素モデルを、前記リング及び前記本体を含み前記編組線を除いたモデルとして、作成する請求項１に記載のブラケットの解析方法。
【請求項３】
前記演算ステップでは、前記リングと前記筒部とを前記パンチと前記中子とによって高さ方向に挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、前記リングの幅方向中央部と前記筒部の幅方向中央部との間における隙間量を、編組線の抜け発生の可能性の指標として、求める請求項１又は２に記載のブラケットの解析方法。
【請求項４】
前記リングは、幅方向端部に、前記パンチによって高さ方向に押し潰されることにより幅方向に延びて形成される塑性変形部を有し、
前記演算ステップでは、
前記中子に対して接近する前記パンチの下死点を、前記塑性変形部の高さ方向の寸法が前記リングの変形前の厚さの２倍と同じ値となるまで当該パンチが当該塑性変形部を押し込んだストローク位置としている請求項１〜３のいずれか一項に記載のブラケットの解析方法。
【請求項５】
前記筒部の形状に関する値と、前記演算ステップで求められた前記隙間量との関係を求める結果処理ステップを、更に備えている請求項１〜４のいずれか一項に記載のブラケットの解析方法。
【請求項６】
前記結果処理ステップで用いられる前記筒部の形状に関する値は、当該筒部における幅方向に対する高さ方向寸法の変化に関する値と、当該筒部の幅方向寸法と、のうちの一方又は双方である請求項５に記載のブラケットの解析方法。
【請求項７】
幅方向に長く高さ方向に短い長円形状である筒状のリングと、このリングの径方向内側に位置する筒部を有した本体と、前記リングと前記筒部とをパンチと中子とによって挟んで圧縮変形させることにより当該リングと当該筒部との間に挟まれている編組線と、を備えているブラケットにおける、前記編組線の抜け発生の可能性を判定するための解析を、コンピュータによって実行させるためのブラケットの解析プログラムであって、
コンピュータを、
前記ブラケットについての有限要素モデルを作成する作成手段、
前記有限要素モデルにおける前記リングと前記筒部とを前記パンチと前記中子とによって挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、前記リングと前記筒部との間のスプリングバック後における隙間量を求める解析手段、
として機能させることを特徴とするブラケットの解析プログラム。
【請求項８】
幅方向に長く高さ方向に短い長円形状である筒状のリングと、このリングの径方向内側に位置する筒部を有した本体と、前記リングと前記筒部とをパンチと中子とによって挟んで圧縮変形させることにより当該リングと当該筒部との間に挟まれている編組線と、を備えているブラケットにおける、前記編組線の抜け発生の可能性を判定するための解析を実行する解析装置であって、
前記ブラケットについての有限要素モデルを作成する作成手段と、
前記有限要素モデルにおける前記リングと前記筒部とを前記パンチと前記中子とによって挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、前記リングと前記筒部との間のスプリングバック後における隙間量を求める解析手段と、
を備えていることを特徴とする解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、筒状のリングと、このリングの径方向内側に位置する筒部を有した本体と、リングと筒部との間に挟まれている筒形状の編組線とを備えたブラケットにおける、編組線の抜け発生の可能性を判定するために利用されるブラケットの解析方法、その解析プログラム、及び、解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車分野においては、低燃費及び二酸化炭素排出量の削減を実現するハイブリッド車両が注目され、実用化されている。このハイブリッド車両には、エンジンと駆動用モータとが搭載されており、駆動用モータには、バッテリの直流電源がインバータにより交流電源に変換され供給されている。
【０００３】
このようなインバータにケーブルを接続するためのコネクタとして、例えば特許文献１に記載のコネクタがある。このコネクタには、シールドシェルとして、筒状のリングと、このリングの径方向内側に位置する筒部を有した本体と、リングと筒部との間に挟まれている筒形状の編組線とを備えたブラケットが含まれている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３２９５５７号公報（図６参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特にハイブリッド車両では、低燃費を目的として各部品の軽量化が望まれており、前記ブラケットにおいても、軽量化が要求されている。
そこで、従来では、ブラケットとして、駆動用モータに接続されている複数本（例えば３本）のケーブル用と、回生ブレーキに接続されている複数本（例えば３本）のケーブル用とが別々に設けられていたが、軽量化のために、これらケーブルをすべて一方向に並べて束ね、共通する単一のブラケットを用いる構成が提案されている。
【０００６】
この場合、図１に示すように、ブラケット１が有する本体２の筒部１２の幅方向（前記一方向）寸法Ｗを、従来よりも２倍程度大きくする必要がある。しかし、この構成の場合、編組線４が軸方向に引っ張られると、編組線４が筒部１２とリング３との間から抜け出るという不具合が発生しやすくなることが明らかになった。
そこで、ブラケット（筒部１２及びリング３）の幅方向寸法が大きくなっても、編組線４が抜け出るのを防ぐことが可能となるブラケット形状の設計が望まれている。
【０００７】
このようなブラケット形状の設計手法として、有限要素法を用いた構造解析が考えられる。そこで、有限要素法を用いた構造解析を行い、例えばリングと筒部とによる編組線への押し付け力（圧着力）を求め、この押し付け力を、編組線の抜け発生の可能性の指標とすることが、一般的に考えられる。しかし、この場合、押し付け力が同じであってもブラケットのサイズが異なると、実際では編組線の抜けが発生したり発生しなかったりすることが認められた。つまり、解析結果として編組線への押し付け力（圧着力）を求め、この解析結果に基づいて、編組線が抜けにくいブラケット形状を探索するのは、困難であると考えられる。
【０００８】
そこで、本発明は、有限要素法による解析結果に基づいて、編組線が抜けにくいブラケット形状を探索することが可能となるブラケットの解析方法、その解析プログラム及び解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）本発明は、幅方向に長く高さ方向に短い長円形状である筒状のリングと、このリングの径方向内側に位置する筒部を有した本体と、前記リングと前記筒部とをパンチと中子とによって挟んで圧縮変形させることにより当該リングと当該筒部との間に挟まれている編組線とを備えているブラケットにおける、前記編組線の抜け発生の可能性を判定するための解析を行うブラケットの解析方法であって、前記ブラケットについての有限要素モデルを作成する作成ステップと、前記有限要素モデルにおける前記リングと前記筒部とを前記パンチと前記中子とによって挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、前記リングと前記筒部との間のスプリングバック後における隙間量を求める演算ステップとを含むことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、ブラケットについての有限要素モデルにおけるリングと筒部との間のスプリングバック後における隙間量を求め、この隙間量を、編組線の抜け発生の可能性の指標とすることで、編組線が抜けにくいブラケット形状を探索することが可能となる。つまり、ブラケットのサイズが異なっても前記隙間量が同じであれば、編組線の抜けやすさと抜けにくさにバラツキは生じにくいと考えられることから、前記隙間量を、編組線の抜け発生の可能性の指標とすることで、編組線が抜けにくいブラケット形状を探索が可能となる。
例えば、所定の形状を有するブラケットにおいて、リングと本体の筒部との間のスプリングバック後における隙間量が大きいと、その形状を有するブラケットでは、編組線が抜ける可能性は高く、スプリングバック後における隙間量が小さいと、その形状を有するブラケットでは、編組線が抜ける可能性は低いと判定することができる。
【００１１】
（２）また、前記作成ステップでは、前記ブラケットについての有限要素モデルを、前記リング及び前記本体を含み前記編組線を除いたモデルとして、作成するのが好ましい。
本発明の発明者は、編組線を除いた有限要素モデルを用いても、前記隙間量を求める解析結果に大きな影響を与えないことを見出した。そこで、実際のブラケットではリングと筒部との間に編組線が挟まれているが、解析では、編組線を除いた有限要素モデルを作成し、解析の処理速度を速めている。なお、編組線を除いた有限要素モデルを用いても、前記隙間量を求める解析結果に大きな影響を与えない理由は、編組線の厚みと編組線自身のスプリングバック量との合計が、リングと筒部との間のスプリングバック後の隙間量よりも小さく、リングと筒部との間のスプリングバック後の隙間量は、編組線が含まれていても含まれていなくても影響を受けにくいためであると推測される。
【００１２】
（３）また、前記演算ステップでは、前記リングと前記筒部とを前記パンチと前記中子とによって高さ方向に挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、前記リングの幅方向中央部と前記筒部の幅方向中央部との間における隙間量を、編組線の抜け発生の可能性の指標として、求めるのが好ましい。
リング及び筒部が幅方向に長く高さ方向に短い長円形状であると、編組線は、リングと筒部との間において幅方向中央部で抜けやすい傾向にあることが、発明者によって見出された。そこで、編組線が抜けやすい幅方向中央部における隙間量を求めることで、編組線の抜けに関して安全側となる解析が可能となる。
【００１３】
（４）また、パンチと中子とを用いてプレスにより実際行うブラケットの組み立てでは、中子に対して接近するパンチの下死点は、パンチがブラケットに対して与える荷重により制御され決定される。しかし、前記解析方法では、これとは異なり、下死点は、リングの幅方向端部に形成される塑性変形部に基づく。つまり、前記リングは、幅方向端部に、前記パンチによって高さ方向に押し潰されることにより幅方向に延びて形成される塑性変形部を有し、前記演算ステップでは、前記中子に対して接近する前記パンチの下死点を、前記塑性変形部の高さ方向の寸法が前記リングの変形前の厚さの２倍と同じ値となるまで当該パンチが当該塑性変形部を押し込んだストローク位置としているのが好ましい。
これは、実際、ブラケットのサイズが異なれば、パンチがブラケットに与えるべき荷重は様々となるが、塑性変形部の高さ方向の寸法（厚さ）は、ブラケットのサイズが異なっても、リングの変形前の厚さの２倍とほぼ同じになる点に着目したことによる。
そこで、パンチの下死点を、塑性変形部の高さ方向の寸法がリングの変形前の厚さの２倍と同じ値となるまで当該パンチが当該塑性変形部を押し込んだストローク位置とすることで、解析において、ブラケットのサイズが異なった場合に、パンチがブラケットに与えるべき荷重を様々な値に変更することなく、同じアルゴリズムによって解析を行うことが可能となる。
【００１４】
（５）また、前記ブラケットの解析方法は、前記筒部の形状に関する値と、前記演算ステップで求められた前記隙間量との関係を求める結果処理ステップを、更に備えているのが好ましい。
この場合、筒部の形状に関する値と、演算ステップで求められた前記隙間量との関係を用いることにより、編組線の抜けにくいブラケット形状の探索が容易となる。
【００１５】
（６）そして、この場合において、前記結果処理ステップで用いられる前記筒部の形状に関する値は、当該筒部における幅方向に対する高さ方向寸法の変化に関する値と、当該筒部の幅方向寸法と、のうちの一方又は双方であるのが好ましい。
筒部における幅方向に対する高さ方向寸法の変化に関する値、筒部の幅方向寸法は、編組線が抜け易くなる要因に影響を与えることが判明した。そこで、このような、高さ方向寸法の変化に関する値と幅方向寸法とのうちの一方又は双方と、演算ステップで求められた前記隙間量との関係を求めることにより、編組線が抜けにくいブラケット形状の探索が容易となる。
【００１６】
（７）また、本発明は、幅方向に長く高さ方向に短い長円形状である筒状のリングと、このリングの径方向内側に位置する筒部を有した本体と、前記リングと前記筒部とをパンチと中子とによって挟んで圧縮変形させることにより当該リングと当該筒部との間に挟まれている編組線とを備えているブラケットにおける、前記編組線の抜け発生の可能性を判定するための解析を、コンピュータによって実行させるためのブラケットの解析プログラムであって、コンピュータを、前記ブラケットについての有限要素モデルを作成する作成手段、前記有限要素モデルにおける前記リングと前記筒部とを前記パンチと前記中子とによって挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、前記リングと前記筒部との間のスプリングバック後における隙間量を求める解析手段として機能させることを特徴とする。
本発明によれば、上記（１）と同様の作用効果を奏する。
【００１７】
（８）また、本発明は、幅方向に長く高さ方向に短い長円形状である筒状のリングと、このリングの径方向内側に位置する筒部を有した本体と、前記リングと前記筒部とをパンチと中子とによって挟んで圧縮変形させることにより当該リングと当該筒部との間に挟まれている編組線とを備えているブラケットにおける、前記編組線の抜け発生の可能性を判定するための解析を実行する解析装置であって、前記ブラケットについての有限要素モデルを作成する作成手段と、前記有限要素モデルにおける前記リングと前記筒部とを前記パンチと前記中子とによって挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、前記リングと前記筒部との間のスプリングバック後における隙間量を求める解析手段とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、上記（１）と同様の作用効果を奏する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、ブラケットについての有限要素モデルにおけるリングと筒部との間のスプリングバック後における隙間量を求め、この隙間量を、編組線の抜け発生の可能性の指標とすることで、編組線が抜けにくいブラケット形状を探索することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】解析の対象となるブラケットの実施の一形態を示す斜視図であり、一部を断面により示している。
【図２】編組線をリングと筒部との間に固定する際の模式図（１／４モデル）である。
【図３】解析装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】解析装置によって実行される解析方法の処理手順を示すフローチャートである。
【図５】本実施形態の解析方法に用いられるブラケットの有限要素モデルを概略的に示す説明図であり、三次元的に表現したものである。
【図６】本実施形態の解析方法に用いられるブラケットの有限要素モデルを概略的に示す説明図であり、二次元的に表現したものである。
【図７】ブラケットの有限要素モデル（三次元）を概略的に示す説明図であり、静止状態の中子に対してパンチが下死点に到達した状態を示している。
【図８】ブラケットの有限要素モデル（二次元）を概略的に示す説明図であり、静止状態の中子に対してパンチが下死点に到達した状態を示している。
【図９】ブラケットの有限要素モデル（三次元）を概略的に示す説明図であり、下死点からパンチが上昇し、パンチがブラケットから離れた状態を示している。
【図１０】ブラケットの有限要素モデル（二次元）を概略的に示す説明図であり、下死点からパンチが上昇し、パンチがブラケットから離れた状態を示している。
【図１１】ブラケットが有する本体の筒部を模式的に表現した説明図である。
【図１２】筒部の形状に関する値としてブラケット幅を用いた場合の隙間量との関係を示す図である。
【図１３】筒部の形状に関する値としてｔａｎθを用いた場合の隙間量との関係を示す図である。
【図１４】筒部の形状に関する値としてｔａｎθとブラケット幅Ｗとの双方を用いた場合の隙間量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、解析の対象となるブラケットの実施の一形態を示す斜視図であり、一部を断面により示している。このブラケット１は、筒状のリング３と、このリング３の径方向内側に位置する筒部１２を有した本体２と、これらリング３と筒部１２との間に挟まれている筒形状の編組線４とを備えている。
【００２１】
本体２は、筒部１２の他にフランジ部１１を有しており、このフランジ部１１は、筒部１２の軸方向端部から当該筒部１２と直交する方向に延びている。フランジ部１１の幅方向両側には、このブラケット１を機器に固定するための固定用の孔１１ａが形成されている。
リング３は、軸方向から見た断面形状が幅方向に長く高さ方向に短い長円形状であり、本体２の筒部１２も、軸方向から見た断面形状が幅方向に長く高さ方向に短い長円形状である。なお、本実施形態では、幅方向（図２のｘ方向）及び高さ方向（ｙ方向）に直交する方向を、軸方向（ｚ方向）と定義する。
【００２２】
このブラケット１では、筒部１２とリング３との間に編組線４が挟まれているが、この構成を得るために、筒部１２の径方向外側に、編組線４及びリング３を配置した状態とし、リング３を縮径させる塑性加工を行う。これにより、編組線４は、リング３と筒部１２との間に挟まれて抜け止めされる。ブラケット１は、幅方向の中心線を挟んで上下高さ方向に対称であり、上下方向の中心線を挟んで左右幅方向に対称である。
【００２３】
図２は、編組線４をリング３と筒部１２との間に固定する際の模式図（１／４モデル）である。なお、図２では、編組線４を二点鎖線で示している。この図２に示すように、実際のブラケット１では、リング３と筒部１２との間に編組線４を介在させた状態で、これらリング３と筒部１２とを、パンチ７と中子８とによって高さ方向に挟んでリング３を圧縮変形させる。これにより、編組線４は、リング３と筒部１２との間に圧着されて抜け止めされる。編組線４を挟む実際の組み立ては、プレスによって行われ、固定状態の中子８に対してパンチ７を接近移動させ、筒部１２、編組線４及びリング３をその厚さ方向に圧縮する。
【００２４】
筒部１２の内周形状と中子８の外周形状とは、ほぼ一致しており、変形前のリング３は筒部１２よりも僅かに大きく形成されていることから、リング３が塑性変形して編組線４を挟み当該リング３が筒部１２の外周形状に沿った形状となる。また、圧縮成形後においても、リング３及び筒部１２は長円形状である。
そして、ブラケット１には、図１１の組み立て後の模式図に示すように、筒部１２の幅方向両側と幅方向中央部とで高さ方向の寸法が異なるオーバル形状のブラケット（ｒ２＞ｒ１）と、筒部１２の幅方向両側と幅方向中央部とで高さ方向の寸法が同一であるストレート型のブラケット（ｒ２＝ｒ１）との二種類が存在する。なお、筒部１２の外周面に対して、幅方向両端部の内接円Ｂ１と、幅方向中央部の内接円Ｂ２とを定義した場合に、内接円Ｂ１の半径が「ｒ１」であり、内接円Ｂ２の半径が「ｒ２」である。
【００２５】
本実施形態のブラケット１では、図２に示すように、リング３と筒部１２とをパンチ７と中子８とによって高さ方向（ｙ方向）から挟んで圧縮変形させた場合に、リング３の幅方向端部３ａがパンチ７によって高さ方向に押し潰されることにより、図１に示すように、幅方向両外側に延びる塑性変形部９が、幅方向端部３ａに形成される。塑性変形部９は、リング３の幅方向両側の壁が高さ方向に押し潰されて、Ｕ字形状に曲げられた部分である。成型後のＵ字形状の塑性変形部９の高さ方向（ｙ方向）の寸法は、リング３の変形前の厚さΔｔ（図２参照）の２倍と同じ値となる。
また、パンチ７においては、塑性変形部９を積極的に形成するために、幅方向に延びているｘ−ｚ平面で平坦な押圧面７ｂが形成されている。
【００２６】
そして、本実施形態の解析方法は、このようにして組み立てられるブラケット１において、編組線４がリング３と筒部１２との間から抜け出る可能性を判定するための解析を行う方法であり、本実施形態の解析プログラムは、この解析を、コンピュータ（後述の処理装置２１、図３参照）によって実行させるためのコンピュータプログラムである。
また、本実施形態の解析方法では、ブラケット１について、有限要素法による構造解析を行うための有限要素モデルを作成し、有限要素法による非線形構造解析を行い、その解析結果に基づいて、編組線４の抜け発生の可能性を判定する。
以下、この解析に用いる解析装置、解析方法及び解析プログラムについて説明する。
【００２７】
〔１．  解析装置の構成〕
本実施形態の有限要素法による解析は、図３に示す解析装置２０によって実行される。この解析装置２０は、処理装置２１、入力装置２２及び出力装置２３を備えている。
処理装置２１は、ＣＰＵの他に、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びハードディスクなどからなる記憶部、及び、インターフェースなどを備えたパーソナルコンピュータからなる。
入力装置２２は、キーボードなどからなり、処理装置２１に対して各種の情報を入力するための使用される。入力する情報としては、例えば、有限要素モデルを作成するために必要となるブラケット１の形状に関する情報、ブラケット１の物性値、解析のための荷重条件及び拘束条件などである。
出力装置２３は、ディスプレイ、プリンタなどからなり、処理装置２１の処理結果を出力する。
【００２８】
処理装置２１の記憶部には、有限要素法による構造解析プログラムと、この構造解析プログラムによる解析結果とブラケット１の形状との関係を求めるための結果処理プログラムと、が記憶されている。前記構造解析プログラムは、従来公知のＦＥＭ解析プログラムを用いることができ、本実施形態では、陽解法を用いて有限要素解析を行うコンピュータプログラムである。
そして、処理装置２１は、この処理装置２１の記憶部に記憶されている前記構造解析プログラム及び前記結果処理プログラムが実行されることによって、モデル作成部２４、ＦＥＭ解析部２５及び結果処理部２６として機能する。つまり、構造解析プログラムは、コンピュータからなる処理装置２１を、モデル作成部２４、ＦＥＭ解析部２５及び結果処理部２６として機能させる。これらの各機能については、後に解析方法と共に説明する。
【００２９】
なお、前記プログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に格納して販売、譲渡することができる。また、このプログラムの販売・譲渡は、プログラムがネットワーク経由でダウンロード可能に格納されたサーバから、処理装置２１（コンピュータ）にダウンロードさせることで行ってもよい。
【００３０】
〔２．  解析方法〕
図４は、上記解析装置２０によって実行される解析方法の処理手順を示すフローチャートである。図５と図６は、本実施形態の解析方法に用いられるブラケット１の有限要素モデルを概略的に示す説明図である。図５は三次元的に表現したものであり、図６は二次元的に表現したものである。本実施形態では、図５と図６に示すモデルを想定して有限要素法による解析を行う。つまり、本実施形態では、１／４モデルについて解析を行う。これは、ブラケット１は、幅方向の中心線を挟んで上下高さ方向に対称であり、上下方向の中心線を挟んで左右幅方向に対称であるため、１／４モデルについて解析を行えば、充分である。
【００３１】
図５と図６とは、圧縮前の状態を示している。そして、図７と図８とは、静止状態の中子８に対してパンチ７が下死点に到達した状態を示しており、図９と図１０とは、下死点からパンチ７が上昇し、パンチ７がブラケット１から離れた状態を示している。図８から図１０の状態までの間に、ブラケット１ではスプリングバックが生じさらに完了している状態が含まれている。なお、パンチ７が下死点に達した後、パンチ７及び中子８をブラケット１から離反させる。
【００３２】
処理装置２１のモデル作成部２４（図３参照）は、実際のブラケット１、パンチ７及び中子８の形状（設計値による形状）に基づいて、基礎形状モデル（基礎形状データ）を作成する（図４のステップＳ１）。図５及び図６が、この基礎形状データにより表現される基礎形状モデルを示している。設計値による形状は、入力装置２２により入力される。
なお、本実施形態の基礎形状モデルは、実際のブラケット１（図１参照）とは異なり、基礎形状モデルには、本体２及びリング３が含まれるが、編組線４は含まれていない。
【００３３】
そして、モデル作成部２４は、基礎形状モデルから、解析対象を多数の要素に分割した有限要素モデルを作成する（ステップＳ２）。具体的には、本体２及びリング３に関して各軸方向の分割数を設定し、要素分割メッシュを生成することにより有限要素モデルを作成する。そして、メッシュによって区画された各要素に対して、物性値及び要素の種類を入力する（ステップＳ３）。各要素に対して、物性値として、例えば、本体２及びリング３の材料に応じて、ポアソン比、ヤング率及び塑性データなどを入力し、要素の種類として、ソリッド、シェル、ビームなどを設定する。なお、本体２及びリング３の前記塑性データは、実際の本体２及びリング３に対して予め実施した引張試験により得た応力と歪（塑性歪）との関係を示す応力−歪曲線に基づいて求めたものである。
【００３４】
また、有限要素モデルに対して拘束条件を設定する。このモデルは１／４モデルであることから、図５において、リング３及び本体２の幅方向中央部Ｗｃについては、ｘ方向を固定とし、他の方向を自由とする。また、リング３及び本体２の幅方向両端部Ｗｅについては、ｙ方向を固定とし、他の方向を自由とする。なお、図８から図１０の状態までの間、つまり、スプリングバックが生じている間は、拘束条件を追加しており、リング３のｚ方向の中間位置（図９の一点鎖線に沿ったの位置）をｚ方向について拘束し、他の方向については自由としている。
【００３５】
図４のステップＳ２及びステップＳ３における、分割数の設定、各種値及び設定の入力は、入力装置２２により入力される。なお、パンチ７の下死点の設定については、後のステップＳ４において実行される。
以上より、モデル作成部２４によって、ブラケット１についての、有限要素法による構造解析を行うための有限要素モデルが作成される（以上が、作成ステップである）。
【００３６】
そして、本実施形態では、中子８に対するパンチ７のストロークを設定する（ステップＳ４）。ここで、実際のブラケット１（図１参照）と同様に、本実施形態の解析においても（後のステップＳ５の演算ステップにおいても）、図７及び図９に示すように、リング３と筒部１２とをパンチ７と中子８とによって高さ方向（ｙ方向）から挟んで圧縮変形させた場合に、リング３の幅方向端部３ａがパンチ７によって高さ方向に押し潰されることにより、幅方向両外側に延びる塑性変形部９が形成される。なお、本実施形態では、１／４モデルであることから、塑性変形部９は上側半分のみが表れる。
【００３７】
そこで、中子８に対して接近するパンチ７のストロークを、塑性変形部９の厚さに基づいて設定する。つまり、塑性変形部９の高さ方向（ｙ方向）の寸法がリング３の変形前の厚さΔｔ（図５、図６参照）の２倍と同じ値となるまで、パンチ７が塑性変形部９を押し込んだストローク位置となるように、パンチ７の下死点（ストローク）を、設定する。なお、本実施形態は１／４モデルであることから、塑性変形部９の上側半分の部分の厚さがΔｔとなるまで、パンチ７が塑性変形部９を押し込んだストローク位置となるように、設定する。
このストロークの設定は、入力装置２２により入力されてもよいが、有限要素モデルが作成されると、リング３の（変形前の）厚さをＦＥＭ解析部２５が取得することができるので、この取得した値に応じてＦＥＭ解析部２５が演算により設定してもよい。
【００３８】
そして、ＦＥＭ解析部２５は、作成された有限要素モデルを用いて、有限要素法による非線形構造解析を行う。本実施形態では、有限要素モデルにおけるリング３と筒部１２とを、パンチ７と中子８とによって高さ方向に挟んで圧縮変形させた場合の有限要素法による構造解析を行い、リング３と筒部１２との間のスプリングバック後における隙間量Δｙａを求める（ステップＳ５、演算ステップ）。なお、この隙間量Δｙａは、高さ方向（ｙ方向）の隙間寸法である。
【００３９】
図６に示すように、パンチ７の下面の軸方向中央部は、中子８へ向かって凸の突条７ａが幅方向（ｘ方向）に沿って形成されており、中子８の上面の軸方向中央部は、パンチ７に対して凹んだ凹溝８ａが幅方向に沿って形成されており、突条７ａと凹溝８ａとの間でリング３及び筒部１２の軸方向中央部を圧縮することができる。この形態は、実際のパンチ７及び中子８に採用されている他、有限要素モデルにおいても採用されている。
【００４０】
上記の演算ステップ（ステップＳ５）により、スプリングバック後の隙間量Δｙａを、リング３と筒部１２との間の全領域にわたって求めることができ、解析結果が出力される（ステップＳ６）。出力先は、解析装置２０が有する出力装置２３とすることができる。
さらに、結果処理部２６は、上記の解析結果から、リング３と筒部１２との間の隙間量Δｙａの最大値Δｙａｍａｘを求め、この最大値Δｙａｍａｘと、予め設定されている閾値αとを比較する（ステップＳ７）。前記最大値Δｙａｍａｘが閾値αを超えている場合（Δｙａｍａｘ＞α、ステップＳ７でＮｏ）、結果処理部２６は、この解析で用いた有限要素モデルの基になったブラケットは、編組線４が抜け易いものであると判定する（ステップＳ８）。これに対して、最大値Δｙａｍａｘが閾値α以下である場合（Δｙａｍａｘ≦α、ステップＳ７でＹｅｓ）、結果処理部２６は、この解析で用いた有限要素モデルの基になったブラケットは、編組線４が抜けにくいものであると判定する（ステップＳ９）。ステップＳ７〜９が、結果処理ステップである。
【００４１】
この結果処理ステップによれば、解析で用いた有限要素モデルの基となった所定の形状を有するブラケット１において、リング３と本体２の筒部１２との間のスプリングバック後における隙間量（最大値）Δｙａｍａｘが、前記閾値αよりも大きい場合、その形状を有するブラケット１では、編組線４が抜ける可能性は高いと判定することが可能となる。
これに対して、スプリングバック後における隙間量（最大値）Δｙａｍａｘが、前記閾値α以下である場合、その形状を有するブラケット１では、編組線４が抜ける可能性は低いと判定することが可能となる。
【００４２】
以上のように本実施形態に係る解析方法によれば、ブラケット１についての有限要素モデルにおけるリング３と筒部１２との間のスプリングバック後における隙間量（最大値）Δｙａｍａｘを求め、この隙間量（最大値）Δｙａｍａｘを、編組線４の抜け発生の可能性の指標とすることで、編組線４が抜けにくいブラケット形状を探索することが可能となる。つまり、ブラケット１のサイズが異なっても、使用される編組線４の厚さが同じであり、解析結果である前記隙間量（最大値）Δｙａｍａｘが同じであれば、編組線４の抜けやすさと抜けにくさにバラツキは生じにくいと考えられることから、前記隙間量（最大値）Δｙａｍａｘを、編組線４の抜け発生の可能性の指標とすることで、編組線４が抜けにくいブラケット形状を探索が可能となる。
【００４３】
また、本実施形態の作成ステップ（図１のステップＳ１〜Ｓ３）では、ブラケット１についての有限要素モデルを、リング３及び本体２を含むが、編組線４を除いたモデルとして、作成している。これは、編組線４を除いた有限要素モデルを用いても、隙間量Δｙａ（Δｙａｍａｘ）を求める解析結果に大きな影響を与えないためである。そこで、実際のブラケット１ではリング３と筒部１２との間に編組線４が挟まれているが、ＦＥＭ解析では、編組線４を除いた有限要素モデルを作成し、解析の処理速度を速めている。
【００４４】
さらに、本実施形態では、プレスにより実際行うブラケット１の組み立てでは、中子８に対して接近するパンチ７の下死点は、パンチ７がブラケット１に対して与える荷重により制御され決定される。しかし、ＦＥＭ解析では、パンチ７の下死点を、塑性変形部９の高さ方向の寸法がリング３の変形前の厚さの２倍と同じ値となるまでパンチ７が塑性変形部９を押し込んだストローク位置としている。
これは、実際、ブラケット１のサイズが異なれば、パンチ７がブラケット１に与えるべき荷重は様々となるが、塑性変形部９の高さ方向の寸法（厚さ）は、ブラケット１のサイズが異なっても、リング３の変形前の厚さの２倍とほぼ同じになる点に着目したことによる。
そこで、パンチ７の下死点を、塑性変形部９の高さ方向の寸法がリング３の変形前の厚さの２倍と同じ値となるまでパンチ７が塑性変形部９を押し込んだストローク位置とすることで、解析において、ブラケット１のサイズが異なった場合に、パンチ７がブラケット１に与えるべき荷重を様々な値に変更することなく、同じアルゴリズムによって解析を行うことが可能となる。
【００４５】
〔２．１  解析結果処理の他の例（その１）〕
上記の演算ステップ（図４のステップＳ５）によれば、リング３と筒部１２との間の隙間量Δｙａを、リング３と筒部１２の間の全領域にわたって求めることができるが、解析結果処理の他の例（その１）では（図４において、ステップＳ５から破線の矢印で進むステップＳ１１では）、結果処理部２６は、全領域における隙間量Δｙａのうち、リング３と筒部１２との間の、幅方向中央部Ｗｃおける隙間量Δｙｂを抽出してもよい（図９参照）。なお、図９は、１／４モデルを示していることから、有限要素モデルの最も右端の点が、リング３及び筒部１２の幅方向中央部Ｗｃとなる。さらに、この隙間量Δｙｂは、図１０に示すように、パンチ７の突条７ａと凹溝８ａとによって挟まれた部分の間における高さ方向の隙間寸法であり、リング３と筒部１２との間の、幅方向中央部Ｗｃであって、リング３及び筒部１２の軸方向（ｚ方向）の中央部おける隙間量Δｙｂである。
【００４６】
そして、結果処理部２６による処理結果が出力される（図４のステップＳ１２）。つまり、リング３と筒部１２との間の幅方向中央部Ｗｃであって、軸方向（ｚ方向）の中央部おける、スプリングバック後の隙間量Δｙｂが出力される。出力先は、解析装置２０が有する出力装置２３とすることができる。
このように幅方向中央部Ｗｃにおけるスプリングバック後の隙間量Δｙｂに着目するのは、リング３及び筒部１２が幅方向に長く高さ方向に短い長円形状であると、編組線４は、リング３と筒部１２との間において幅方向中央部で抜けやすい傾向にあるためである。この理由は、幅方向中央部では編組線４のリング３と筒部１２に対する圧着の強さが弱くなるためであると推測される。そこで、編組線４が抜けやすい幅方向中央部Ｗｃ（図９参照）における隙間量Δｙｂを求めることで、編組線４の抜けに関して安全側となる解析が可能となる。
【００４７】
〔２．２  解析結果処理の他の例（その２）〕
さらに、図４のステップＳ１１によれば、上記のとおり、図５に示した有限要素モデルの基となったブラケット（これをタイプ１と呼ぶ）に関しての、幅方向中央部Ｗｃにおけるスプリングバック後の前記隙間量Δｙｂが、結果処理部２６によって求められる。そして、このステップＳ１１から一点鎖線の矢印で進むステップＳ２１では、このタイプ１のブラケットの筒部１２の形状に関する値が、結果処理部２６によって求められる。つまり、解析対象であったタイプ１のブラケット１において発生したスプリングバック後の隙間量Δｙｂ（解析値）と、このタイプ１のブラケットの筒部１２の形状に関する値として、筒部１２の幅方向寸法Ｗと、筒部１２の肩部の角度θについての値（本実施形態ではｔａｎθ）とが求められる。
【００４８】
筒部１２の幅方向寸法Ｗとは、図１１に示すように、筒部１２の幅方向寸法（外寸）であり、以下において、筒部１２の幅方向寸法Ｗをブラケット幅Ｗと呼ぶ。
また、筒部１２の肩部の角度θについての値（本実施形態ではｔａｎθ）とは、図１１に示すように、筒部１２の外周面に対して、両端部の内接円Ｂ１と、幅方向中央部の内接円Ｂ２とを定義した場合に、内接円Ｂ１の半径ｒ１と内接円Ｂ２の半径ｒ２との差（ｒ２−ｒ１）と、内接円Ｂ１，Ｂ２の中心距離Ｌとに基づく値である（ｔａｎθ＝（ｒ２−ｒ１）／Ｌ）。このｔａｎθは、筒部１２における幅方向に対する高さ方向寸法の変化（ｒ２−ｒ１）に関する値を意味する。
なお、筒部１２の形状に関する値（ブラケット幅Ｗとｔａｎθ）は、図４のステップＳ１における基礎形状モデルが作成されると、求めることが可能となる。
【００４９】
そして、ステップＳ１１及びステップＳ２１に続くステップＳ２２では、後に具体例を説明するが、上記の筒部１２の形状に関する値（ｔａｎθとブラケット幅Ｗとの一方又は双方）と、前記隙間量Δｙｂとの関係が、結果処理部２６によって求められる。そして、この関係が出力装置２３へ出力される（ステップＳ１２）。ステップＳ１１、Ｓ２１、Ｓ２２が結果処理ステップに含まれる。
【００５０】
さらに、図４のステップ１からステップＳ２１までの処理は、図５に示した有限要素モデルの基となったブラケット（タイプ１）のみならず、タイプ１と比べてブラケット幅Ｗとｔａｎθとの内の一方又は双方が異なるブラケット（タイプ２〜タイプ１２）についても、同様に実行される。
【００５１】
ステップＳ２１（又はステップＳ２２）で採用される筒部１２の形状に関する値は、筒部１２における幅方向に対する高さ方向寸法の変化に関する値（ｔａｎθ）と、ブラケット幅Ｗとのうちの一方又は双方とすることができる。
【００５２】
〔２．２．１  ステップＳ２２の具体例（１）〕
そこで、先ず、ｔａｎθとブラケット幅Ｗとのうちの一方を用いる場合の、ステップＳ２２について説明する。
図１２は、ブラケット幅Ｗを用いた場合の隙間量Δｙｂとの関係を示す図であり、図４のステップＳ２２によりこの関係が求められる。この図１２は、タイプ１のブラケットについての解析結果（Δｙｂ）及びそのブラケット（タイプ１）の筒部１２の形状に関する値のみならず、他のタイプのブラケットについての解析結果（Δｙｂ）及びそのブラケットの筒部１２の形状に関する値も示している。ここでの他のタイプのブラケットとしては、タイプ４、タイプ７〜９、タイプ１０〜１２である。
【００５３】
具体的に説明すると、図１２中の実線は、ｔａｎθ＝０のストレート型のブラケット（タイプ１、タイプ１０〜１２）における、隙間量Δｙｂとブラケット幅Ｗとの関係を示したものであり、破線は、ｔａｎθ＝０．０２３のオーバル形状のブラケット（タイプ４、タイプ７〜９）における、隙間量Δｙｂとブラケット幅Ｗとの関係を示したものである。
つまり、図４のステップ１からステップＳ２１までの処理を、形状が異なる複数種類のタイプのブラケットについて実行し、それぞれ処理結果を得て、この処理結果に基づいて、図１２に示す関係を求めている。
【００５４】
図１２において、隙間量Δｙｂの閾値αが設定されれば、ストレート形状のブラケットにおける、ブラケット幅Ｗの上限値を求めることが可能となる。つまり、この上限値以下のブラケット幅Ｗを有したストレート形状のブラケットでは、編組線４が抜けにくいと判断することが可能となる。オーバル形状の場合においても、同様である。なお、図１２によれば、同じ幅方向寸法Ｗであっても、オーバル形状の方が、ストレート形状よりも、編組線４が抜けにくいことがわかる。
【００５５】
〔２．２．２  ステップＳ２２の具体例（２）〕
図１３は、ｔａｎθを用いた場合の隙間量Δｙｂとの関係を示す図であり、図４のステップＳ２２によりこの関係が求められる。この図１２も同様に、タイプ１のブラケットのみならず、他のタイプ（タイプ２〜６）のブラケットについての解析結果（Δｙｂ）及びそのブラケットの筒部１２の形状に関する値も示している。
図１３の折れ線は、ブラケット幅Ｗを固定した場合（Ｗ＝１０９）の、隙間量Δｙｂとｔａｎθとの関係を示したものである。一定のブラケット幅Ｗを有するブラケットでは、ｔａｎθの値が所定値βを超えると、隙間量Δｙｂがほぼゼロとなる。つまり、ｔａｎθの値が所定値βを超えると、編組線４が抜けにくいブラケットとなることがわかる。
【００５６】
〔２．２．３  ステップＳ２２の具体例（３）〕
次に、筒部１２の形状に関する値として、ｔａｎθとブラケット幅Ｗとの双方を用いた場合の前記隙間量Δｙｂとの関係を、図１４に示す。この関係は、図４のステップＳ２２により求められる。図１４は、隙間量Δｙｂがほぼ同じとなる領域を、等高線を用いてマップとして示している。なお、この図１４は、図１２と図１３との結果に基づいて得られる。
この図１４に示す関係によれば、隙間量Δｙｂの閾値αを、図１４中の二点鎖線Ｌ０と設定した場合、この二点鎖線Ｌ０よりも隙間量Δｙｂが小さくなる領域では、編組線４が抜けにくいことがわかる。
【００５７】
以上の具体例（１）〜（３）で説明したように、筒部１２の形状に関する値と、図４のステップＳ５（演算ステップ）で求められた隙間量との関係を求め、この関係を出力することにより、編組線４の抜けにくいブラケット形状の探索が容易となる。
特に、筒部１２の形状に関する値としては、筒部１２における幅方向に対する高さ方向寸法の変化に関する値（ｔａｎθ）と、ブラケット幅Ｗと、のうちの一方又は双方としている。これは、ｔａｎθ及びブラケット幅Ｗは、編組線４が抜け易くなる要因に影響を与えるためである。そこで、このような、ｔａｎθとブラケット幅Ｗとのうちの一方又は双方と、前記隙間量との関係を求めることにより、編組線４が抜けにくいブラケット形状の探索が容易となる。
【００５８】
また、前記実施形態の有限要素モデル（図５参照）では、ブラケットの本体２のフランジ部１１のうち、筒部１２の変形に大きく寄与する部分のみを、解析対象としている。つまり、図１に示しているように孔１１ａが形成されているフランジ部１１の両側部については、有限要素モデルから除いている。このように、本実施形態の有限要素モデルでは、筒部１２の変形に大きく寄与する部分のみを解析対象とし、処理速度を高めている。
また、上記の実施形態はすべて例示であり本発明の範囲を制限するものではない。本発明の範囲は、上記の実施形態ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲の構成と均等の範囲内での変更が含まれる。
【符号の説明】
【００５９】
１：ブラケット    ２：本体    ３：リング    ４：編組線    ７：パンチ    ８：中子    ９：塑性変形部    １２：筒部    ２０：解析装置    ２４：モデル作成部（作成手段）    ２５：ＦＥＭ解析部（解析手段）
【図１】
2013137705.tif 000003
【図２】
2013137705.tif 000004
【図３】
2013137705.tif 000005
【図４】
2013137705.tif 000006
【図５】
2013137705.tif 000007
【図６】
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【図７】
2013137705.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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