Ｋ

Ｙ

Ｂ

技

報

KYB
TECHNICAL KYB技報
REVIEW
57
OCT. 2018 No.

KYB TECHNICAL REVIEW NO. 57 OCT. 2018

KYB株式会社（2015年10月１日よりカヤバ工業株式会社は商号をKYB株式会社に変更いたしました）
本社・営業

東京都港区浜松町二丁目４番１号（世界貿易センタービル） 〠105―6111

基盤技術研究所
生産技術研究所
KYB開 発 実 験 セ ン タ ー
工 機 セ ン タ ー
電子技術センター
名 古 屋 支 店
大
阪
支
店
福
岡
支
店
第 二 営 業 部
広 島 営 業 所
相
模
工
場
熊
谷
工
場
岐 阜 北 工 場
岐 阜 南 工 場
岐 阜 東 工 場
カヤバシステムマシナリー㈱KYBト ロ ン デ ュ ー ル ㈱㈱タカコ
K Y B 金 山 ㈱K Y B - Y S ㈱KYBモーターサイクルサスペンション㈱KYB エ ン ジ ニ ア リ ン グ
アンド サービス㈱
KYBシ ス テ メ リ ッ ト ㈱KYBロ ジ ス テ ィ ク ス ㈱ジャパン・アナリスト株式会社☎（03）3435―3511

神 奈 川 県 相 模 原 市 南 区 麻 溝 台 一 丁 目12番 １ 号
岐
阜
県
可
児
市
土
田
60
番
地
岐 阜 県 加 茂 郡 川 辺 町 鹿 塩 白 砂 1185 番 地 の 4
岐
阜
県
可
児
市
土
田
60
番
地
神 奈 川 県 相 模 原 市 南 区 麻 溝 台 一 丁 目 12 番 地 1
愛 知 県 名 古 屋 市 中 村 区 名 駅 三 丁 目11番22号（IT名 駅 ビ ル）
大 阪 府 吹 田 市 江 坂 町 一 丁 目23番20号（TEK第 ２ ビ ル）
福 岡 県 福 岡 市 博 多 区 博 多 駅 東 二 丁 目 ６ 番26号（安 川 産 業 ビ ル）
静 岡 県 浜 松 市 中 区 神 明 町315番 地 １（浜 松 し み ず ビ ル）
広 島 県 広 島 市 東 区 光 町 一 丁 目12番16号（広 島 ビ ル）
神 奈 川 県 相 模 原 市 南 区 麻 溝 台 一 丁 目12番 １ 号
埼
玉
県
深
谷
市
長
在
家 2050 番
地
岐
阜
県
可
児
市
土
田 2548 番
地
岐
阜
県
可
児
市
土
田 505 番
地
岐
阜
県
可
児
市
土
田
60
番
地
東 京 都 港 区 芝 大 門 二 丁 目 ５ 番 ５ 号（住 友 不 動 産 芝 大 門 ビ ル）
新
潟
県
長
岡
市
浦
3909
番
地
京 都 府 相 楽 郡 精 華 町 祝 園 西 一 丁 目 32 番 地 1
岐 阜 県 下 呂 市 金 山 町 戸 部 字 舟 野 4350 番 地 の 130
長
野
県
埴
科
郡
坂
城
町
坂
城 9165
岐
阜
県
可
児
市
土
田
2548

〠252―0328〠509-0206〠509―0307〠509-0206〠252―0328〠450―0002〠564―0063〠812―0013〠430―0931〠732―0052〠252―0328〠369―1193〠509―0298〠509―0297〠509―0206〠105―0012〠949―5406〠619―0240〠509―1605〠389―0688〠509―0298☎（042）
745―8111☎（0574）
26―1453☎（0574）
52―1323☎（0574）
26―5310☎（042）
761―8145☎（052）
587―1760☎（06）
6387―3221☎（092）
411―2066☎（053）
454―5321☎（082）
567―9166☎（042）
746―5511☎（048）
583―2341☎（0574）
26―5111☎（0574）
26―1111☎（0574）
26―2135☎（03）5733―9441☎（0258）
92―6903☎（0774）
95―3336☎（0576）
35―2201☎（0268）
82―2850☎（0574）
27―1170

東 京 都 港 区 芝 公 園 一 丁 目 ６ 番 ７ 号住友不動産 ラ ン ド マ ー ク プ ラ ザ〠105-0011☎（03）
6895-1260

岐
阜
県
可
児
市
土
田 505 番地
岐 阜 県 可 児 市 姫 ヶ 丘 二 丁 目 16 番 地
東 京 都 港 区 浜 松 町 二 丁 目 9 番 3 号（NBC浜 松 町 ビ ル）

〠509―0226〠509―0249〠105―0013☎（0574）
26―1110☎（0574）
26―6427☎（03）3436―5660

KYB Corporation（Kayaba Industry Co., Ltd. employed “KYB Corporation” as the popular name from October 1st, 2015.）
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KYB Corporation Aircraft Components Division
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TEL:（1）425-365-1392
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2625 North Morton, Franklin, Indiana 46131, U.S.A.
TEL:（1）
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Distrito Federal, C.P. 11000, Mexico
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55-5282-5770
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Poligono Industrial Perguita Calle B, No. 15, 31210 Los Arcos Navarra, Spain
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948-640336

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KYB Manufacturing Czech, s.r.o.
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Republic
TEL:（420）466-812-233
KYB CHITA Manufacturing Europe s.r.o.
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TEL:（420）469-363-302
LLC KYB Eurasia
117638 Odesskaya street 2 building A, Moscow, RussianFederation
TEL:（7）495-7716010【Asia】KYB Steering（Thailand）Co., Ltd.
700/829 Moo 6, T. Nongtamlueng Amphur Panthong,Chonburi 20160,Thailand
TEL:（66）
3-818-5559
KYB（Thailand）
Co., Ltd.
700/363 Moo 6, Amata Nakorn Industrial Park2, BangnaTrad Road, K.M. 57, Tambol Don Hua Roh, Amqhur
Muang, Chonburi 20000, Thailand
TEL:（66）3-846-9999

TEL:（886）
3-368-3123
KYB Motorcycle Suspension India Pvt. Ltd.
Pilot No. 6, Sipcot Industrial Park, Vallam Vadagal Village,
Sriperumbudur Taluk, Kancheepuram District 631604
Tamil Nadu, India
TEL:（91）44-3012-4301
KYB-Conmat Pvt. Ltd.
702-703, Beside N. H. No. 8, Por, Vadodara 391243, Gujatat,
India
TEL:（91）960-1551608
KYB Corporation Chennai Branch
No. 408, Height 1, Temple Green Project, Mathur Village,
Sriperumbudur Taluk, Kancheepuram District, India
602105
TEL:（91）
2568-0501
KYB Middle East FZE
Office No. 2010 20th Floor, Tower-A
JAFZA One, Jebel Ali Free Zone,
PO.BOX:261819, Dubai, UAE
TEL:（971）
4-887-2448

KYB Asian Pacific Corporation Ltd.
No. 4345 Bhiraj Tower at BITEC, Unit 1209-1211, 12th
Floor, Sukhumvit Road, Bangnatai Sub-District, Bangna
District, Bangkok 10260, Thailiand
TEL:（66）
0-2-300-9777【China】
凱迩必（中国）
投資有限公司KYB（China）Investment Co., Ltd.
No. 121, Wei 3 Road, Dingmao, Zhenjiang New Zone, Zhenjiang, Jiangsu, 212009, China
TEL:（86）
511-8558-0300

KYB-UMW Malaysia Sdn. Bhd.
KYB-UMW Steering Malaysia Sdn. Bhd.
Lot 8, Jalan Waja 16, Telok Panglima Garang, 42500 Kuala
Langat, Selangor, Malaysia
TEL:（60）
3-3322-0800

凱迩必機械工業（鎮江）有限公司
KYB Industrial Machinery（Zhenjiang）Ltd.
No. 38, Wei 3 Road, Dingmao, Zhenjiang New Zone, Zhenjiang, Jiangsu, 212009, China
TEL:（86）
511-8889-1008

PT. KYB Hydraulics Manufacturing Indonesia
JL. Irian X blok RR2, Kawasan Industri MM2100 Desa
Cikedokan Kec.
Cikarang Barat, Kabupaten Bekasi, 17845, Indonesia
TEL:（62）
21-28080145

無錫凱迩必拓普減震器有限公司
Wuxi KYB Top Absorber Co., Ltd.
No. 2 Xikun North Road, Singapore Industrial Zone, Xinwu District, Wuxi, Jiangsu, 214028, China
TEL:（86）
510-8528-0118

PT. Kayaba Indonesia
JL, Jawa Blok ii No. 4 Kawasan MM2100, Cikarang Barat
17520, Indonesia
TEL:（62）
21-8981456

常州朗鋭凱迩必減振技術有限公司
Changzhou KYB Leadrun Vibration Reduction Technology
Co., Ltd.
No. 19 Shunyuan Road, New District, Changzhou, Jiangsu
213125 China
TEL:（86）519-8595-7206

PT. Chita Indonesia
JL, Jawa Blok ii No. 4 Kawasan MM2100, Cikarang Barat
17520, Indonesia
TEL:（62）
21-89983737
KYB Manufacturing Vietnam Co., Ltd.
Plot I 10-I 11-I 12, Thang Long Industrial Park,
Dong Anh District, Hanoi, Vietnam
TEL:（84）
24-3881-2773
Takako Vietnam Co., Ltd.
27 Dai Lo Doc Lap, Vietnam Singapore Industrial Park,
Thuan An District, Binh Duong, Vietnam
TEL:（84）
650-378-2954
永華機械工業股份有限公司
KYB Manufacturing Taiwan Co., Ltd.
No. 493, Kuang Hsing Road, Bade City, Taoyuan Pref.
33450, Taiwan

知多弾簧工業（鎮江）有限公司
CHITA KYB Manufacturing（Zhenjiang）Co., Ltd.
No. 8 Building-1F, New Energy Industrial Park（NorthPark）, No. 300, Gangnan Road, Zhenjiang New District, Jiangsu 212132, China
TEL:（86）
511-8317-2570
凱迩必貿易
（上海）
有限公司
KYB Trading（Shanghai）Co., Ltd.
King Board Square Building 3, 9F B-C,
No. 269, Tongxie Road, Changning District, Shanghai, China, 200335
TEL:（86）
21-6211-9299

KYB技報巻頭言
国際協力と日本の力

第57号

2018-10目

次

随筆
メキシコ駐在記
中国鎮江駐在記
解説
IoT, AIの現状と製造業における活用
製品紹介

中型油圧ショベル用 倒立バケットシリンダ
技術解説
水圧電磁比例制御弁の安定性に関する考察

北川

能

１

松浪
関口

淳雄
秀樹

２
６

増倉

孝一

10

船戸

泰志

16

吉田

太志

21

紹介
ニュルブルクリンク24時間レース活動の紹介
辻
亘

富山 宗輝
技術紹介
ピストンロッド曲がり測定・矯正技術の開発
光尾
崇
製品紹介
大型高性能LMW用フロントフォークの開発
牧野 公昭
トリリニア型オイルダンパの開発
石原 幸子

中原
学
技術紹介
極微低速域高減衰バルブの開発
安井剛
磁場解析を活用した比例ソレノイド減衰力調整式ショックアブソーバの応答性改善
上野 和生

松下 雄介
用語解説
品質工学について
KYB品質工学研究会
技術紹介
油圧機器に関連した材料分析技術



田村
中瀬
櫻木

徹弥
拓也
研治

28

35
40
45

50
54

60
62

編集後記
（表紙写真（表）：TGR参戦車両用SAと実車〔P.31参照〕，（裏）：大型高性能LMW用フロントフォークと実車〔P.40参照〕）

KYB TECHNICAL REVIEW
No. 57 OCT. 2018
CONTENTS
Foreword
International Cooperation and the Strength of Japan

KITAGAWA Ato

１

MATSUNAMI Atsuo
SEKIGUCHI Hideki

２
６Explanation
The Current State of IoT and AI, and Their Use in the Manufacturing Industry

MASUKURA Kouichi

10

Essay
Notes on My Stay in Mexico
Notes on My Stay at Chinese Zhenjiang

Product Introduction
Inverse Type Hydraulic Cylinder for Medium Class Excavators
Technology Explanation
Stability of Water Hydraulic Proportional Control Valves

FUNATO Hiroshi

16

YOSHIDA Futoshi

21

Introduction
Profile of Activities for 24 Hours Nürburgring
TSUJI Wataru

TOMIYAMA Shuuki
Technology Introduction
Development of Technology for Piston Rod Bending Measurement and Correction

MITSUO Takashi
Product Introduction
Development of Front Fork for Large, High-Performance LMWMAKINO Kimiaki
Development of Tri-Linear Oil Damper
ISHIHARA Yukiko
NAKAHARA Manabu
Technology Introduction
Development of Valve for Ultra-Low Speed with High Damping ForceYASUI Takeshi
Response Improvement of Shock Absober with Propotional Solenoid Damping
Force Adjustment by Using Magnetic Field Analysis
UENO Kazuo

MATSUSHITA Yusuke
Glossary
Quality EngineeringKYB Quality Engineering Research Group
Technology Introduction
Material Analysis Techniques for Hydraulic Components
TAMURA Tetsuya



28

35
40
45

50
54

60
62

NAKASE Takuya
SAKURAGI Kenji（Cover Photograph: SAs for TGR-Participating Vehicle and Actual Vehicle 〔see P.31〕, HighPerformance Large LMW Front Fork and Actual Vehicle〔see P.40〕）

KYB技報第57号

2018―10

巻頭言

国際協力と日本の力北川能*人間，歳をとっても何かしら社会に貢献できる．
社会にとって良いだけでなく，その方が本人にとっ今年は明治維新から数えて150年になるという．
その真ん中に第二次世界大戦があった．前半の75年ても心身ともに健康に生きる上で良いことと思う．
かく言う私も，現在は既に年金暮らしが続いており
日本国民および日本政府へ感謝するところ大である．

間は西欧に征服されないよう死に物狂いで富国強兵に努め，いつの間にか世界有数の軍事大国になってしまった．そして結局，世界を相手に戦うことにな

その感謝の気持ちを表すため，オファーがあった仕事は可能な限り引き受けている．
現在，私の専門が活かせる国際協力の一つとして，
東南アジア諸国の多くの島々を対象とした水力発電所の建設事業への参加がある．東南アジア諸国では
現在，電力需要が急増しており発電所建設の必要性が高まっているが，資金および技術に問題がある．
多くの島々への建設であるから巨大な原子力発電所ではなく，規模としては火力発電所が適切である
が，それを維持していくには多額の燃料代が必要となる．これに対し，水力発電所は一旦建設すれば燃料代はかからずメンテナンスだけで済むため，経済的な発電所と言える．また東南アジア諸国の島々には意外と大きな川があり，雨量が多いので川の水量も多い．そのうえ全く未開発の状態にある所が多く，
まさに水力発電所の建設にはうってつけである．問り，敗戦．日本は負けたもののアジア諸国は西欧の植民地から次々と独立した．
一方，後半の75年間の日本は，戦前とうって変わって経済発展だけに傾注し，完全に破壊された国土から目覚ましい復興を遂げた．そして今度はいつの間にか一時はアメリカに次ぐ世界第二の経済大国になってしまった．
日本はその気になると，すぐに世界有数の国になってしまう．どうしてこのようなことが可能なのだろう．これは第一に，何にでも興味を持ち，学ぶ
気持ちがあることと思う．例えば江戸時代における一般庶民の識字率は世界一だった．そして「塵劫記」という数学の本はベストセラーとなり，どの家にあったと言われる程であるから驚く．数学の問題を解くのが一つの娯楽だったのだろう．
日本がすぐに世界有数の国になってしまう第二の題は東南アジア諸国に水力発電所の建設技術がないことである．

理由は，技術を大切にし身体を動かすことを卑しいこととは思わないことであり，それは技術を持つ職

一方の日本はどうかと言うと，水力発電所の建設
技術や資金は幾らでもあるのに，肝心のそれを建設する場所がもうどこにもなく，メンテナンスだけを行っているという状態にある．そこでこの東南アジ

人を大切にすることに繋がる．また自らの仕事に意味を見出し，仕事を単なる苦役ではなく自分自身を高める道と考えて打ち込み，しまいには仕事を楽しみに変えてしまう．

ア諸国での水力発電所建設事業への日本の国際協力の出番となった．私はたまたまその設計作業の一部

イラクのサマーワへの自衛隊のPKO派遣の期間も終りに近づいた頃，現地で自衛隊に対するデモがである急遮断時の水路系解析を行った．最初に建設する発電所は毎秒 ２ トンの水量で発電量は8000kWであるが，近く完成のようである．
これはたまたま私が関わった一例に過ぎず，最新あった．デモと言っても自衛隊への感謝と滞在延長を求めるもので前代未聞である．こんなデモが起きた理由は，自衛隊がイラクの友人としてお手伝いに来たという気持ちを持っていたこと，そして何事を技術に関することでもないが，日本は今後様々なことで世界に貢献していかねばならない．

するにしても自衛隊の隊員が率先して現地の人たちと一緒になって仕事をしたことである．他の国の部隊ではあり得ないことで，このような気持ちがある＊限り，日本の力は世界有数であり続けるであろう．

所属

東京工業大学名誉教授―1―メキシコ駐在記

随筆
メキシコ駐在記
松浪淳

雄

頼のおける行きつけのタコス屋さんを幾つか持っており，時として『俺のオススメの角のタコス屋は最

１ ．はじめに
私は，2006年 ７ 月から2010年12月と2015年 １ 月から2017年 ３ 月までの ２ 回にわたりメキシコシティへ駐在しました． １ 回目がKYB Latinoamerica，S. A. de
C. V.（以下KLA）， ２ 回目がKYB Mexicoメキシコシティ支店（以下KMEX-DF）．KLA及びKMEX-DFはメキシコシティに所在し，メキシコ以南の中南米をカバーするオートモーティブコンポーネンツ事業本部の市販ショックアブソーバ販売拠点です．妻と子供２ 人（次女はメキシコ生まれ．現在，日墨両方の国籍保有）の家族帯同での駐在でした．通算 ７ 年弱の駐在を通じて家族と共に貴重な経験をさせて頂いたので，ここにその一部を紹介したいと思います．

高だ！』『いや，俺のオススメの方が美味い』等，
どうでも良いタコス自慢に付き合わされることもしばしばです（写真 １ ，２ ）．

２ ．メキシコ生活
メキシコシティはメキシコ合衆国（合衆国は世界でアメリカとメキシコの ２ 国のみ）の首都で，地理的には国土のほぼ中心に位置します．
気候は標高約2,300mにあることもあり，世間一般のイメージとは異なって年間を通じて気温は温暖で，且つ湿度が低く，非常に過ごし易い街です．

写真 １

タコス屋

写真 ２

タコス

一方，盆地であることから空気の流れが悪いため，
過去に比べると改善されていますが，依然として大気汚染は深刻な問題です．
人口は首都圏を含めると約2,000万人を超える大都市で，住んでいる日本人（駐在含む）は約3,000人．
最近は日系企業の進出が自動車産業を中心に非常に増えており，在留邦人数は更に増えています．
そのお蔭もあってか，クオリティの高い日本人向けの飲食店が増えており，日本食材店もあります．
また当然ながら，メキシコ料理をはじめ，スペイ
ン料理，フランス料理，アルゼンチン料理などの美味しいレストランもたくさんあり，食生活は恵まれています．ただし，露店などのタコスを食べると食中毒になる危険性があるので，注意が必要です．

子供は ２ 人とも日本人学校に通わせていました．

ちなみに，メキシコ人もその辺りを考えてか，信同学校は1977年に田中角栄首相（当時）訪問の際の―2―

KYB技報第57号

共同声明の趣旨に従い，日本政府・在留邦人・日系企業の援助を得て設立されました．同じ敷地に日本

2018―10

３ ．メキシコでの業務～思い出人コースとメキシコ人コースが一緒に学ぶ，世界でも珍しい日本人学校です．
メキシコシティの交通事情は，お世辞にも褒めた

メキシコでの業務は市販用ショックアブソーバを
メキシコ以南の中南米へ販売するというもので，テ

そもそも自動車運転免許証の試験が筆記・実技ともにありません（厳密に言うと，過去はあったが廃止

また， １ 回目の駐在で印象に残っているのは，2009
年に流行した新型インフルエンザ（当時，豚インフル
エンザと言われていた）に直撃したことです．コルド
バ保健相（当時）が新型インフルとして報じた事をリトリーとしては非常に広範囲をケアする必要があ
ものではありません．まず交通手段として，クルマ， りました．地図で見るとメキシコからチリやペルーへ行くのは近く見えますが，いざ行くとなると，チ
地下鉄，バスがありますが，安全面や利便性からクリの場合で約10時間のフライトとなり（東京からロルマ移動が基本となります．前述の公共交通機関は
スアンゼルスに行くのと変わらない），これが結構
スリや強盗に遭うリスクが高いためです．しかし、疲れます．
残念ながらクルマの運転については，メキシコにはされた）．そのせいかどうかはわかりませんが，日中の街中は渋滞が慢性化しています（写真 ３ ）．ようやく最近，免許試験制度復活の声があがっていま
すが，早期の復活を切に願っています．
また，タクシーもありますが，これもまたハード
ルが高い交通機関です．大きく分けて『シティオ』

きっかけに世界中で一気に社会問題となりました．報道直後から日本をはじめたくさん問い合わせが入ったり，感染予防マスクが届いたりと大変でした．日本
やアメリカへ一時避難をするかなど，色々な検討をしたことは今でも鮮明に覚えています．最終的に家族という無線タクシーと，『リブレ』という流しタク
は日本へ一時帰国させることになりました．
シーがあります．前者は会社に属したタクシーなの
その時，興味深かったのが，日本人とメキシコ人
で比較的信頼性は高いのですが，後者は無認可のもの対応の差です．メキシコ人も流行当初はマスクをのも多くあるため，安全面でのリスクが高く，犯罪していたのですが， １ 週間もすれば，マスクを外しに巻き込まれる可能性があります．最近ではUBERていました．これぞ底抜けに陽気な彼等のなせる業
社に代表される配車アプリによるタクシーサービス
かと思い知らされました．
もありますが，既存タクシーとの軋轢や，安全面の次に ２ 回目の思い出ですが，2011年のマツダ㈱様課題があります．
のメキシコ進出を皮切りに自動車産業への投資が一
このように交通事情の悪さはある意味メキシコシティの名物ですが，日々深刻の度合いは増しており， 気に拡大したことです．当社も2012年にグアナフア
ト州・シラオ市にKMEXシラオ工場を設立しました．
何らかの対策を講じて欲しいものです．
BRICsに次ぐNEXT 11のメンバーであるメキシコ
が経済的に成長を始めていくダイナミズムを直接，肌で感じることができたのは貴重な体験でした．

４ ．テキーラ
メキシコを語る上で外せないのがテキーラ（写真４ ）です．ご存知の通り，アルコール度数が約40度もあるメキシコを代表するハードリカーで，アガベというリュウゼツランを原材料とした蒸留酒です．
日本では勢いに任せてショットガンで飲んで，二日酔い！という様なイメージがあるかもしれませんが，
レモンジュースやトマトジュースをチェイサーにち
びちびと飲む方法もあります．またグレードもたくさんあって非常に楽しめるお酒で，古くはアステカ時代にルーツを持ち，ハリスコ州で造られるものがテキーラと呼ばれます．テキーラの古い製造施設（日本でも有名なホセ・クエルボ社）はユネスコ世界遺
写真 ３

渋滞

産に登録されています．
ちなみに，先述の製造施設までは列車で行くこと―3―メキシコ駐在記ができます．その名も『テキーラ・エクスプレス』．
（写真 ５ ）が迎えてくれ，
駅に着くなりマリアッチ注１）
列車の中ではテキーラが振る舞われるというもので，のピラミッドは今でも頂上まで登ることができ，頂上からの眺めは壮観です．

世界遺産へ着くころにすっかり出来上がっているという，とってもご機嫌な乗り物です．
注 １ ）メキシコ音楽を演奏する楽団

写真 ４

テキーラ

写真 ５

マリアッチ

写真 ６

太陽のピラミッド，長女

写真 ７

月のピラミッドからの眺め

５ ．世界遺産
その他にもメキシコには世界遺産がたくさんあり，
メキシコシティ近郊ではピラミッドが有名です．
『テ
オティワカン』と呼ばれる紀元前に存在したテオ
ティワカン文明の中心となった宗教都市遺跡で，太陽のピラミッド（写真 ６ ）と月のピラミッド（写真７ ）と呼ばれる ２ つのピラミッドがあります．太陽

６ ．ビーチメキシコはカリブ海と太平洋に面しており，非常に綺麗なビーチでも有名です．中でも，カリブ海側―4―

KYB技報第57号

2018―10のカンクン（写真 ８ ）は世界中から観光客が集まる
ホットスポットで，バケーションを過ごすには持って来いの場所です．

写真 ９
写真 ８

カンクン

７ ．おわりにもう一方の太平洋側にも，ロスカボスやアカプル
コといった有名なビーチがあります．また １ 月～ ３
月にかけては繁殖と子育てでクジラがやってくるので，ホェールウォッチング（写真 ９ ）でも有名なエ
リアです．

著

メキシコで一緒に仕事をした駐在員，ローカルス
タッフ，そして家族のおかげで駐在を全うできました．紙面を借りて感謝とお礼を申し上げます．
Gracias a todo el apoyo que me han brindado
mis companeros de trabajo y mi familia，pude
cumplir con el reto que yo tenia en Mexico．
Muchas gracias por todo!
仕事の上でも，自分自身の人生においても，とても貴重な体験をさせて頂きました．

者 

松浪

ホェールウォッチング

淳雄

2005年入社．オートモーティブコ
ンポーネンツ事業本部グローバル
事業統轄部営業企画部専任課長．
市販営業，名古屋支店営業，メキ
シコ駐在を経て現職．

―5―

中国鎮江駐在記

随筆
中国鎮江駐在記
関口秀樹

１ ．はじめに
私 は，2011年 ６ 月 か ら2016年 ３ 月 ま でKYB
Hydraulics Industry（Zhenjiang）Ltd.（以下KHIZ）に，2016年 ４ 月から2017年 ５ 月まではKYB Industrial
Machinery（Zhenjiang）Ltd.
（以下KIMZ）へ駐在した．
約 ６ 年間を振り返り，駐在生活で経験した一部を紹介する．KIMZとKHIZは，共に中国の江蘇省「鎮江」
市にあり，2016年に ２ 拠点は合併し新KIMZとなり，
オートモーティブコンポーネンツ（以下AC）事業とハイドロリックコンポーネンツ（以下HC）事業の両製品を生産している海外で唯一の工場である．

２ ．鎮江市について
鎮江市は，上海から西へ約300kmに位置し，人口は約300万人，住んでいる日本人（駐在含む）は50人にも満たない．したがって，街に出てもまず日本
人に会うことはありません．馴染んでしまったせい
か，街ではよく現地の人に道を聞かれることが多かった．特産は，芳醇な香りとコクのある味わいの「黒酢」が世界的にも有名である．黒酢工場で働いている人は，風邪をひかないといわれるくらい，健康に良いらしい．街に入ると，黒酢の香りが漂って

写真 １

鎮江鍋蓋面

いる所もある．また，麺文化が発達しており，朝食で鎮江鍋蓋面（写真 １ ）を食べる人が多い．友好都
市は，ドイツのマンハイム，韓国の全羅北益山市，
日本の倉敷市と津市である．駐在中には，倉敷市との友好都市交流会があり，日系企業として招待された．市内には京口三山と言われる，金山，北固山，焦山があり，その中でも北固山は，三国志時代の蜀の劉備と呉の孫尚香（孫権の妹）が見合いをした舞台としても有名である．歴史好きの人にはたまらな
いのではないでしょうか．西津度（写真 ２ ）は，瓦で積み上げられた街並みを見ながら散策し，風情を楽しむことができるため，全国からの多くの観光客が訪れている．ライトアップされた夜の西津度も素
晴らしい．
―6―

写真 ２

西津度

KYB技報第57号

2018―10３ ．交通機関の発展つくことが実感できるが，鎮江では，基本的に日本語は通じず，英語もほとんど通じないため，生活上

交通機関は，飛行機，車，バス以外では，中国全土に高速鉄道網が広がっており，交通渋滞に巻き込

最低限の基本会話，単語，数字，単位は事前にマスターしておいた方が良い．

まれることなく，遠距離移動には非常に便利である．
しかし，外国人は，切符を買うときに苦労する．昔は，駅の自動販売機で購入できた．駅員と会話をすることなく，画面からタッチパネル方式で買えたた
め，非常に便利であったが，現在は諸事情により，外国人は窓口もしくは，携帯電話予約でしか購入で５ ．食文化について
人が生きるために「食」はとても重要である．駐在中は「食」を楽しんだ．朝食は，お腹にやさしい粥，ワンタンなどの軽めのもの，皆さんがご存知の饅頭類（肉まん，野菜まん，小龍包など）は，どれも中身がジューシーである．当然，麺類も外せない．

きない．外国人が窓口で購入するには， ２ 通りの方
ただし，ほとんどのお店で麺の量が多いので食べ過法がある．①言葉が話せない場合には，事前に行先を紙に書いておき，窓口にて無言で駅員に差し出す． ぎには要注意である．オプションで卵焼きを付けた
り，好きなだけ生姜，香菜，漬物等々トッピングで質問を受けても，駅員が処理をしてくれるまで，必きるので，ついつい山盛りになってしまう．
死な形相でひたすら紙を指さす．②多少会話に自信煎餅（Jianbing）（写真 ３ ）と呼ばれ，ソーセーがある場合には，晴れて挑戦できるのだが，発音がジや野菜，海藻，卵など好きな具材と店ごとの謎のうまくないと聴き取ってもらえず，何度も言い直すことがある．このようにして，何とか購入できる．
そういうこともあってか，数年前に大きな駅には外国人用の窓口が設けられ，英語対応も可能になるなど改善されている．
また，全国的に電動バイクが普及しており，利用者は非常に多い．音もなく速い速度で接近してくるので，歩行者は気を付けないと危険である．鎮江市
内には近場の移動手段としてタクシーの代わりに使える便利な電動三輪車があったが，数年前に政策的に廃止された．
ここ数年は，スマートフォンで開錠できる乗り捨て自由のシェアサイクル（自転車）が市内の至るところでみられるなど新しいサービスが次々と展開されている．

特色ソース（これが非常に良い味を出している）をクレープ状の生地に包んだものがある．注文してすぐに熱々のものができ，多くの人々に好まれているようだ．個人的には，通常の具材と揚げパンを挟んでもらったものが，食べごたえありで，お気に入りである．機会があったら，ぜひお試しを．

４ ．言葉について
世界各国地域ごとに方言があるように，鎮江にも方言がある．通常一般に勉強をする標準語とは，発音が異なるため，街や従業員同士の会話を聞くと別の国にいるかのような感覚になる．初めは，鎮江駅
からホテルまでのタクシー移動も大変であった．私の標準語の発音もおかしかったのもあるかもしれな
いが，運転手に「言っていることがわからない」と言われ，当時覚えたての鎮江方言でホテル名を伝えると，何事もなかったかのように送ってもらったのを覚えている．その後は，雑談しながら目的地に向かうことも多くなりました．
電子辞書，携帯の翻訳ツールなどを駆使し，ある程度会話ができるようになるまでは，必死でした．
現地で強制的に話さざるをえない環境に身を置いた方が，必然性にかられるため，語学力は，早く身に

写真 ３

煎餅

次に紹介するのは，中国の何処でも食べられ，万人に好まれている「火鍋」（写真 ４ ）という料理である．野菜，肉，海鮮類，練り物など様々な食材から選び，鍋でしゃふしゃぶして，自分で作った「つけだれ」に浸けて食べる．また，辛さのレベルを選ぶことができる．写真 ４ は，本場の四川省の火鍋で，辛さレベルは一番下の「微辛」でも，正直言って，辛い．四川系は，唐辛子の「辛さ」と山椒の「痺れ」―7―

中国鎮江駐在記が混ざった「麻辣味」が特色で，食べた直後に汗がどっと噴き出すが，汗を拭きながら食すのもとても爽快．病み付きになる料理のひとつである．

写真 ４

四川火鍋

また，夜の屋台も忘れてはいけない．炒飯，焼きそば，串焼き，なんでもある．寝る直前まで至福の時間を過ごせるが，その代償として，体重が右肩上がりで増えていき，最悪はスーツ，作業着を破いてしまう場合がある．経験者からのアドバイスとして，駐在される方はお気を付け願いたい．

写真 ５

蜀の武将「張飛」の甲冑

６ ．歴史
4,000年の歴史といわれる中国には，世界的にも有名な万里の長城，西安の兵馬俑など史跡が数多く残っている．その中でも「三国志」の史跡を訪れてみました．三国志は，学生時代に何度も読んだ歴史物で，想像を膨らませながら見ることができた．どの史跡も規模の大きさに圧倒される．写真 ５ は，蜀の武将「張飛」が治めていた重慶にある古城に保存されていたものである．

写真 ６

嵩山少林寺

次に，鎮江から電車とバスで乗り継いで約 ８ 時間，湖南省にある「嵩山少林寺」（写真 ６ ）も訪れた．
1982年に公開されたハリウッドスターのジェットリー主演の映画「少林寺」で少林武術は，一躍有名になった．少林寺では，全寮制武術学校が多くあり，多くの生徒が武術修行をしていた．また，夜には自然の山々を舞台に屋外で行われる少林武術ショーは，
ライトアップ，音響効果も迫力があり，圧巻であった．
中国では，小さなお店がたくさん集まったお城のような建物をよく見かける．重慶の商業城（写真 ７ ）は，映画のワンシーンのように，夜は黄金色に輝い
ていた．
写真 ７
―8―

黄金に輝く重慶の商業城KYB技報第57号

2018―10

７ ．中国での業務

８ ．おわりに

HC事業の海外生産工場であったKHIZは，2004年
から岐阜南・東工場と同じ建設機械用シリンダの生2016年は，中国市場は政策変革や中国を中心とした一帯一路の動きから徐々に景気が回復し始めた，

産をしており，2011年には相模工場の20t系ショベ
ル用の走行モータを一部中国移管した．これに伴って駐在することになった．最初の業務は，移管まで

世界経済の好調も重なり，生産も忙しくなり始め，
2017年 ６ 月に日本帰任となった．振り返ってみれば，
駐在の ６ 年は，あっという間で，つらい時も楽しいに部品の現地調達化を進めることと，移管後に安定的量産ができるように部品の安定供給を図ることであった．また，KHIZに原価企画部門を立ち上げ，時も多々あったが，濃厚な時間を過ごせたと思う．
特に海外駐在では，自部署の範囲外業務や，様々な面での判断と責任を求められる機会が多いため，苦日本の工場経営に近づけるように試行錯誤しながら活動した．さらに相模工場のミニショベル用走行
モータおよび旋回モータの中国移管も経験できた．
その後2016年頃までは，世界的な経済不況の影響も労もしたが，緊張感を持って仕事をすることができ，非常にやりがいがあった．これまでお客様，取引先の方々，現地従業員，日本や他拠点の方々，拠点長
や同じ駐在員など多くの方々から支援を受けたおかあり，中国市場も厳しい状況が続き，どん底の時代を耐え，2016年 ４ 月にはKIMZと合併し，新たな体げで様々な問題も一緒に解決できた．この場をお借りしてお礼を申し上げます．現在，海外駐在の方々，

制 の 下， 歩 ん で き た こ と が 記 憶 に 残 っ て い る．
KIMZに少しでも力になれればと，言葉の壁，ニュアンスの違いなどで苦労もしつつ，現地の方々と何度もやり取りをしながら，これまでやってきた．

これから駐在される方々は，健康に留意され，ストレスを上手に発散し，国際交流もしながら万事うま
くいくことを願っている．

著

者 

関口

秀樹

1997年入社．ハイドロリックコン
ポーネンツ事業本部営業統轄部専任課長．相模工場油機技術部第一設計室，管理部原価企画課，KHIZ
駐在，KIMZ駐在を経て現職．

―9―

IoT，AIの現状と製造業における活用

解

説

IoT，AIの現状と製造業における活用
増

１

倉

孝

一

例紹介を行う．

はじめに

近年，AI（Artificial Intelligence：人工知能）とIoT（Internet of Thing：モノのインターネット）
が学術界のみならず，産業界や政府機関においても注目を集めている．自動車の自動運転の発展や，自然言語の自動翻訳など日々の生活の利便性の向上だ
けでなく，AIによる労働の置き換えが進むとの予測もある．IoTやAIの発展は良い面，悪い面の両面で，大きなインパクトを産業や社会に与えることが予測されている．
今後，広い分野のビジネスがAIやIoTにより大きく変化すると考えられている．従来，IT（Information
Technology：情報技術）とあまり縁のなかった業界
もAIやIoTを活用することにより，従来存在しなかった新サービスが創出されてくると思われる．また，
AIやIoTを利用した判断や作業の自動化が進み，生産性や業務効率の大きな改善が進むと考えられる．
製造業におけるIoT，AIの活用は，ドイツや米国が進んでいたが，最近は日本の製造業もIoTやAIの活用に注目している．日本の製造業は伝統的に現場が強く，熟練の職人が高品質な製品を製造するという特徴があり，比較的部分最適が得意であったが，
IoT，AIの導入により，工場間や部門間の全体最適化が図れる可能性が高い．
本稿では，上記の状況を踏まえ，まずIoTやAIなどのIT化が本質的にどのような価値をもち，どのように産業や社会を変化させていくかを論じる．
次に，ディープラーニングを中心とした現在のAIの技術動向を解説し，AIの特徴とAIを活用する
ことでなにができて，なにができないかを説明する．
さらに，IoTシステムの動向とシステムイメージを解説し，IoTを活用し実世界の情報を収集，蓄積して，AIによってデータ処理することで生まれる

２

IoTとAIによるパラダイムシフト

2. 1 情報技術の進化による新たな価値
ITの急速な発展により，デバイス，ネットワーク，
クラウドなど，IoTを構成する要素は高性能かつ安価となってきている．これにより，従来では扱えなかった大量かつ広範囲のデータを収集し，蓄積することができるようになった．国際的なデジタルデー
タ量は2016年は16ゼタバイトだが，2020年は47ゼタ
バイト，2025年には163ゼタバイトに飛躍的に増大すると予測される１）．これらのデータのうち大部分
はカメラからの画像データ，マイクからの音声デー
タ，各種センサからのデータなどの実世界を観測したデータ，各種ログなどの非構造化データである．
図 １ に情報の階層とその価値を示す．カメラ，マイク，各種センサからの信号や，SNSの書き込みなどから得られるデータ（Data）は，関係や意味が付与されていない非構造化データであり，そのままでは活用が難しく価値を見出しづらい．従来はこのような非構造化データは，大部分が収集も活用もされず捨てられていた．
このような捨てられていた膨大なデータをセンサなどで収集し，インターネット技術で送信して，ク
ラウド上のデータベースに蓄積することで構造化する技術がIoTである．データベース上に日時，場所，取得したセンサや対象物の情報などと共にデータを蓄積することで，データの検索や比較ができる情報（Information）として活用ができるようになる．
構造化された情報は，過去からのトレンドをみたり，他の情報と比較したり，統計的処理を行うことが可能で，判断や制御を行うための基準として活用ができるようになる．

新たな価値について論じる．
最後に，上記の議論を踏まえ，製造業におけるIoT，AIの具体的な活用方法の考察といくつかの事― 10 ―

KYB技報第57号

2018―10間約15%で成長する３）４）と考えられており，他のあらゆる産業と比較して，規模的，成長率的にインパクトが大きい．
IoTの産業適用は米国およびドイツが先行しており，米国では産業界を中心に「Industrial Internet」のコンセプトで，IoTを利用した新たなサービスや価値創造を目指している．ドイツでは政府が主導し「Industry 4.0」のコンセプトで主に製造業の効率化を目指している．日本政府でもSociety 5.0という概念を提唱し，IoT，AI，ロボット技術をあらゆる産業や社会生活に取り入れ，経済発展と社会問題の解決を図ることを目指している５）．
表 １ に示すように，いままでの工業社会では製造
図１業を中心とした労働集約型，資本集約型の経済であったが，今後はITによりリアルとバーチャルが融合し，個人や企業同士が結びつく分散協働型の経情報の階層と価値

このような構造化された情報（Information）を済へと次第に変化していくと考えられる．
基にして物事の解釈，予測を行い，判断や行動方針
表 １ 農業，工業，情報社会の比較を決める知恵（Intelligence）とする．従来は情報を基に知恵に昇華することができるのは人間だけで
農業社会
工業社会
情報社会
あったが，AIの発展によって，比較的単純な領域
BC ８ 世紀～18世紀 18世紀～21世紀
21世紀～
年代
を中心にAIが人間に代わって行うことができるよ
農耕具，灌漑， 蒸気機関，電気， コンピュータ，
主要技術
うになってきている．AIは人間では扱えきれない
天文学など
自然科学など 電気通信，バイオ等
大量かつ広範囲のデータや情報を扱うことができ，
価値の
データ，
土地
資本
源泉
ネットワークIoTと親和性が高い．実際に画像認識や音声認識で
封建経済
資本経済
シェアリング経済
は，人間の認識精度を超えるAIが現れてきている． 経済形態
競争力の
主従制度と
資本の集中と分散協働とまた，囲碁などのゲームにおいて最適な行動を選ぶ
源泉
土地貸与
垂直統合
ネットワーキング
ような比較的高度な判断でも人間を超えるような事リアル＆例が見られる．
活動範囲
ローカル
グローバル
バーチャル
階層が低いデータは活用することが難しいため，価値は低い．しかしデータを構造化された情報にして，さらに知見や行動へつなげる知恵とすることで，このような情報社会においては，価値の源泉はさまざまな活用が可能となり，大きな価値を持つ．
データやネットワークにあり，いかにネットワーク
IoT，AIによる価値創造の本質とは，このように無を築き，有益なデータを利用して集めるか．また集価値であったデータを，情報や知恵に昇華することめたデータを，いかに情報や知恵として価値を創出
で価値を生むことができることと考えられる．
するかが企業戦略上の最重要ポイントとなる．
2. 2 産業の変化
前節で述べたような情報技術の進化と，それによる大量のデータの蓄積と知的労働のAIでの置き換えにより，従来は人間の労働者によって行われていた分析や作業が機械化，自動化されていくことで効率化されていく．さらに，自動運転，ドローン，ス
マート農業などの新たなサービスやビジネスが生まれ，成長していく．
この影響範囲は，先進国および途上国のあらゆる産業分野に広がり，今日の世界経済の46%にのぼる
32.3兆ドルのインパクトを与えると予想される２）．
成長率で見ても，IoTは世界全体，日本国内とも年

３

AIの動向と特徴

現在の急速なIT化への動きは，近年のAIの急速な発展によるところが大きい．AIはコンピュータの黎明期の1950年代より研究されてきたが，実用に足るレベルの精度に達していなかった．
しかし，ディープラーニングを中心とした第三世
代AIは，課題によっては人間に匹敵，もしくは超える精度を達成し，人間からAIに置き換えることが経済合理性を持つようになってきた．

― 11 ―

本章では，第三世代AIの概要と，特徴を説明する．

IoT，AIの現状と製造業における活用

3. 1 第三世代AI
AIは，図 ２ のように入力データからそのデータ適用される事例が増えてきている．
強化学習はロボットの動作やゲームの行動を最適を区別するような特徴を表した特徴量を抽出し，解決したい課題に応じて作成したモデルやアルゴリズ
ムに特徴量を入力することで，望む出力を得る．

化する手法で，状況に応じてどのような行動をとることが最適かを学習する手法である．ロボットや車などの自動制御や，新しい物質を試行錯誤しながら探すような課題に向いている手法である．強化学習は現在活発に研究がおこなわれている分野であり，
２ ～ ３ 年後以降に実用化の事例が増えてくると考え

図２

られる．
3. 2 AIの得手・不得手
第三世代AIの汎用性と高性能化により，あらゆ
る産業分野でAIを活用した自動化や効率化，新サー

AIの基本的処理

例えば，画像認識では入力データは画像，特徴量

ビスが考案されている．図 ３ は，各産業分野におけるAIの主な適用例である．

はエッジ情報や色分布などとなり，モデルからは認識結果をあらわすラベルが出力される．
第一世代のAIは，入力データから特徴量を作る
部分とモデルを生成する部分の両方を人間が行っており，あらかじめ人が決めたルールに沿って動く
AIであった．第二世代AIは，特徴量を作る部分は人間が行うが，モデルの生成は統計的アルゴリズム
や探索的アルゴリズムにて自動で行う．ディープ
ラーニングに代表される第三世代AIは，特徴量を作る部分も畳み込み演算などにより自動的に行うことができるようになった．入力データと教師データのみを用意すればよいため，人手を要する部分が大きく減り，AIの適用範囲が格段に広がっている．
また以前のAIに比べて複雑なモデル表現が可能であり，性能的にも大幅に向上している．
特に，ディープラーニングは画像，音声，時系列
データなどの多次元データから特徴量を抽出し，推論を行うことが得意という特徴があり，IoTシステ
ムにおいて入手しやすいカメラ，マイク，センサか

図３

産業分野ごとのAIの適用例

らのデータと相性がよい．
AIの学習手法には大きく ３ つの種類があり，目的や課題に応じて適切に使い分けることが重要である．

製造業，運輸業，店舗やECなどの小売業では，すでに具体的な適用例が数多く出てきている．医療，
インフラ，金融，農業などにおいても今後適用事例

教師あり学習は，学習時に入力データとその望ましい出力を教師データとして教えることでモデルを生成する方法で，高い判別精度が期待できる手法でが増えていくと考えられる．産業分野ごとでAI活用のタイミングは異なると思われるが，ほとんどの業界で，今後なんらかのAI活用が進むと考えられる．

ある．一方，大量の教師データを人手にて作成する必要があることが欠点である．画像認識，音声認識，
自然言語翻訳，予測などはこの教師あり学習が主にAIの進化により，下記のような課題は実用レベ
ルまで精度向上してきている．
・事務処理，物を運ぶなどの比較的単純な作業を利用されている．
教師なし学習は，教師データなしで入力データのみを利用してモデル化し，クラスタリング，次元削正確に行うこと・画像認識や翻訳など，データを認識判別して適切な回答を返すこと

減，異常検知などに利用される．教師データの作成が不要で，導入のハードルが低いため注目を集めている手法である．機器の故障予知や異物検知などに・天気予報や人事評価など，今までのデータに基づいて，分析や予測すること
一方現状では，AIは下記のような課題には向い― 12 ―

KYB技報第57号ていない．
・経営ビジョンや事業戦略作成など，ビジョンや目標を設定すること・カウンセリングや学術研究など，目に見えない問題を発見し解決すること
・クリエイターやプロデューサーなど，今までにないまったく新しい何かを生み出すこと・営業提案や演出など，感情や感性に深く関わる
コミュニケーション
基本的に，十分な量のデータを集めることが難し
い課題や，どのような答えが正解かを定義することが難しい課題には，AIより人間のほうが向いているといえる．
実際にAIを業務に活用しようとするときは，すべての業務をAIで置き換えようとするのではなく，AIが得意な部分はAI化を積極的に進め，人間のほうが得意な分野は人間にて行い，人とAIのそれぞれ得意なところを活かす形で協働することが重要となる．

４

IoT，AIによる価値の創造

4. 1 IoTシステムの全体像
IoTとAIを用いた典型的なシステムの全体像を図４ に示す．

図４

2018―10く使われる．
プ ロ ト コ ル に は，HTTP（Hypertext Transfer
Protocol：Web通信用プロトコル）
や，MQTT（Message
Queuing Telemetry Transport：軽量メッセージ通信
プロトコル）など，汎用的なものがよく使われる．
近年，クラウドはコスト面や運用面から，パブリッ
ククラウドを利用することが増えている．データ
ベースは大量のデータの格納に適したNoSQLデー
タベースがよく使われる．
AIや統計的なデータ処理はクラウド上にて処理されることが多いが，自動運転など応答速度への要求が高い場合は，モデルの学習はクラウドで行い，モデルを用いた推論はデバイス上のプロセッサで行う．このようにデバイス側で判断や処理などを行うことをエッジコンピューティングといい，今後必要性が増すと考えられる．
IoTシステムでは，他システムやアプリとの連携がポイントとなる．これはAPI（Application Programming
Interface）というインターフェース仕様を定義して，他システム等とのやりとりや通信を行うことが一般的である．
IoTシステムのそれぞれの構成要素は，比較的標準的，汎用的なものであり，個々の技術的な難易度は高くないが，必要とされる知識やノウハウは広範囲にわたるため，一社で構築，運用するのは困難である．それぞれの得意な部分を持ち寄り，複数の会社でうまく協調し協業して進めることがポイントとなる．
4. 2 IoTとAIによる提供価値
IoTとAIにより，提供されるサービスやその価値を図 ５ に示す．図に示したように，提供サービスは単純なものから，次第に高度化していき，それに合わせて提供価値も向上していく．
モニタリングは最も単純なサービスであり，セン
サなどで取得したデバイスのデータを遠隔地より監

IoTシステムの全体像

IoTの対象物は，人の健康や行動，スマートフォン，
車やドローン，家庭やビル，工場，インフラなど多視する．人手による定期点検に比べると現場に行く必要がなく，多拠点・リアルタイムなモニタリングが容易となる利点がある．
IoTのネットワークを使い，モニタリングにより岐にわたるが，これら対象物の状態を，機器から直接取得したり，センサ，カメラなどを利用して取得

遠隔地より得た情報を基にクラウドからデバイスに指示することで遠隔制御が実現できる．現場に行っしたりする．
取得したデータは，マイコンやゲートウェイなど
によってデジタル化され，ネットワークを通じてクラウドに転送される．ネットワークの物理層は汎用てデバイスを制御する手間や時間が不要となり，トラブルへの早期対応やコスト削減に役立つ．
次段階の予測からはIoTとAIの複合システムとなる．デバイスのセンサ等から得られた大量のデータ的なものを利用し，光ファイバーなどの有線通信や，
セ ル ラ ー， 無 線LAN，LPWA（Low Power Wideをクラウドに蓄積し，AIでモデル化することで今後の挙動を予測する．例えば機器の故障予測を行う，

Area：省電力広域無線通信）などの無線通信がよ

顧客ごとに購入しやすい商品を予測してレコメン― 13 ―

IoT，AIの現状と製造業における活用

図５

図６

IoTとAIによるサービスと価値製造業におけるIoT，AIの活用例

新のAIを使うことで，故障の １ ～ ２ か月前に検知できることが多い．

デーションするなどの応用が考えられる．
予測結果に応じた設定や操作をあらかじめ行うこ②製品品質チェック：画像やセンサにて製品をセとで，システムやその運用を最適化することができ
ンシングして，AIによって正常品/異常品の分る．ユーザーの行動を予測して，適切な警告やアド別を行う．超音波やマルチスペクトルカメラなバイスをあたえる，故障を予測してメンテナンスをど人間を超えたセンシングと，バラつきのないするなどで大幅な効率化が可能である．
判断が可能である．
最後の段階として，システムやデバイスが状況や③機器操作，オペレーションの自動化：センシン
目的に応じて判断し，自律的に稼働するようになる．
グとAIにより，機器操作やオペレーションを
自動車の自動運転や自己修理など，人手を介さず運自動化する．人件費削減だけではなく，生産速用され，大幅な効率化のみならず，いままでにない度の向上や，事故の防止が期待できる．
革新的な新サービスが生まれる可能性がある．自律
顧客に販売する機器においても，予兆保全や操作
運転の段階まで到達すると産業や社会にも大きなイ
自動化が実現できれば，顧客側のコスト削減につな
ンパクトを与えるものと予測される．
がる．このような場合，月額保守サービスへの展開，コスト削減コンサルティングサービスの提供などに
５ 製造業における活用
よって，機器の提供側も追加収益が得られるビジネ
製造業において，IoTとAIの活用が考えられる分
スモデルが展開できる．
野は多岐にわたる．図 ６ に示すように，IoTやAIを用いて，コストの削減や業務効率の改善を目指す活用方法がある．また，マーケティングやセールスを高度化して既存商品の売上増を目指したり，IoTやAIを活用した新サービス，新規事業を立ち上げるこ

経営，商品開発，マーケティングなどは，創造性や戦略性が必要とされるため，IoTやAIによって業
務の置き換わりが進むとは考えづらい．しかし，
IoTにより製品や使用状況からとったデータを分析して方針決定に役立てる，AIを利用して膨大な候とでビジネス拡大を目指したりする活用方法もある．
一方，自社におけるコスト削減やビジネス拡大を補のなかから最適な物質や組合せを探すなど，人間の業務のサポートとしての使い方が増えてくると考目指す方向性と，顧客やパートナーのコスト削減やビジネス拡大を支援する方向性がある．それぞれにより適したビジネスモデルは異なっている．
5. 1 IoT，AIによるコスト削減

えられる．
5. 2 IoT，AIによるビジネスの拡大
IoT，AIを活用したビジネスや売上の拡大は，マーケティングや販売プロセスを最適化するものと，新最も取り組みやすく，現在活発に検討されているのが自社コスト削減である．製造業においては製造

たなサービス，商品，ビジネスモデルを創造するものがある．

や物流など，比較的定型業務が多い部門に効果が大
きい．
①機器の予兆保全：製造設備などにセンサを取り付けて故障をAIにて予測することでダウンタ

マーケティングや販売プロセスの最適化では，顧客の製品利用状況や商談状況をAIで分析し，よりよい商品やサービスを提案する，広告をAIで最適するなどが考えられる．この分野はECが先行してイムを減少させる．ディープラーニングなど最いるが，今後B2Bを含む幅広い業界に広がると予想― 14 ―

KYB技報第57号

2018―10

は今後も数多く出てくると考えられる．従来の製造される．
新たなサービス，商品，ビジネスモデルの創造は， 業的なプロセスやビジネスと異なる面が多いが，その分チャンスも大きいと言える．
今後の企業存続の大きな要因として経営層からの期待が大きい分野である．ユーザー情報や商品利用状況を分析し，それぞれのユーザー層に対して最適な商品をマスカスタマイゼーションで提供する，クラウドやAIと連携して自動的に進化する商品．ユー
ザーにとって煩雑な部分をAIとIoTで自動化する商

本稿が今後の事業効率化やビジネス拡大の一助となれば幸いである．
参

考

文

献

１ ）IDC Data Age 2025 Study, sponsored by Seagate（2017/4）

品などが考えられる．
IoTにより収集したデータをAIで分析，判断し，そのデータを必要とする個人や企業に提供するビジネスも今後増えていくと考えられる．航空機のセン２ ）インダストリアル・インターネット解説レポート（GEサ情報から航空機の最適な運航をアドバイスする，
道路状況やセンサ情報から自動的にトランスミッ
ションのギアシフトを補正して燃費向上を図る６），
時間帯や曜日，天気などからどの場所にタクシーの３ ）IDC Forecasts Worldwide Spending on the Internet of

客がいる確率が高いかをタクシー会社に情報提供するサービスなどがすでに出てきている．
IoTやAIを活用することで，様々な新しい商品やサービスが生まれる可能性があるが，従来の製造業と開発内容やビジネスモデルが異なることが多いた
め，柔軟な人材活用や、他社とのコラボレーションが重要となる．

４ ）国 内IoT市場 産業分野別／ユースケース別予測，2018

2012/11）
http://www.ge.com/jp/sites/www.ge.com.jp/files/
Industrial_Internet_Japan_WhitePaper_0517_2s.pdf
Things to Reach $772 Billion in 2018（2017/12）
https://www.idc.com/getdoc.jsp?containerId=prUS432
95217
年～2022年（2018/03）
https://www.idcjapan.co.jp/Press/Current/20180314
Apr.html
５ ）内閣府 Society 5.0
http://www8.cao.go.jp/cstp/society5_0/index.html
６ ）T he internet of Things: ZF Friedrichshafen AG
https://www.zf.com/corporate/en_de/magazine/maga

６

zin_artikel_viewpage_22170472.html

おわりに

IoT，AI分野は現在も技術進化，ビジネス応用ともに早い速度で進んでいるため，新しい技術や応用
著

者 

増倉

孝一

㈱ブライトビジョン代表取締役社
長．㈱東芝にて，人工知能および映像処理の研究開発，携帯電話，
スマートホームの商品企画，事業戦略を担当した後，2016年より現職．
先端ITを活用した業務効率化，新商品・新規事業開発のコンサルティ
ングを行う．現在，KYBにてIoT
に関するコンサルティングを実施．

― 15 ―

中型油圧ショベル用

倒立バケットシリンダ

製品紹介

中型油圧ショベル用船

１

倒立バケットシリンダ

戸

泰

志

現行KCH）は，ロッド摺動部が先端（バケット）

はじめに

油圧ショベルは，道路や建物の建設や解体，森林開発や農地の改良，産業廃棄物の処理等，様々な用途で用いられており，我々が街中で目にすることも多い建設機械の主力機である．
一般的な油圧ショベルのフロント部は，ブーム，
アーム，バケットの ３ つの可動部を有し，それぞれを油圧シリンダで動かすことで，強力で複雑な動作を行うことができる（図 １ ）．

側になるよう装着される．それに対して，倒立バケッ
トシリンダKCH-Upside Down（以下KCH-UD）は，
ロッド内部に伸側，縮側の ２ つの油通路を構成し，機体への装着方法を反転することを可能としている（図 ２ ）．KCH-UDは，現行KCHのような従来型バケットシリンダが潜在的に持っていた，ロッド摺動部，及びダストシール部の損傷リスクを低減し，シリンダの外部油漏れ発生を抑制することを主目的とした，KCHの派生製品である．しかし，これまで
その有効性の実機検証が十分にはできていなかった．
今回，KCH-UDを様々な用途の油圧ショベルに装着し，KCH-UDの有効性を検証することができたので，開発背景や構造と共に紹介する．

図 １ 中型油圧ショベル SK200（コベルコ建機㈱様ホームページより転載）

KYBでは1970年代から油圧ショベル用シリンダを生産しており，1984年に誕生した高圧型シリンダ
KCH（KYB Cylinder High Pressure）シリーズは，
機体の油圧システム高圧化への対応や，シールの耐久性向上等，「漏れない・錆びない・壊れない」をスローガンとしてモデルチェンジによる改良を繰り返し，現在も当社ハイドロリックコンポーネンツ事
業本部の主力製品の一つである．しかしながら，シリンダの基本的な構造は30年以上に亘って大きな変更はなく，油圧機器の中でも比較的単純な機能，構造であることから，コモディティ化が進行した製品であるといえる．
油圧ショベル用の従来型バケットシリンダ（以下，― 16 ―

図２

倒立バケットシリンダ構造概略

KYB技報２第57号

2018―10

物が付着，接触した状態でシリンダが摺動した場合，
ワイパリングのダストリップ部を損傷するリスクがKCHと油漏れKCHシリーズは，機体の油圧システム高圧化や， 増大する．ダストリップ部が損傷すると，シリンダ
摺動速度の高速化に対応した，油圧ショベル用シリ内部へのコンタミ侵入を許し，コンタミによりシーンダとして最適なシールシステムを採用してきた．
ルを傷付けることで外部油漏れに至り，さらには作
近年では，耐ダスト性を向上したワイパリングを採動油の汚染による油圧機器全体の不具合に発展する
用し，ダストの侵入によるロッドの傷付き，外部油可能性がある．
漏れに至る不具合件数も減少している．
しかしながら，KCHで最も多い不具合は，依然としてロッドシール部からの油漏れである．図 ３ に
2005年以降，現在に至るまで長期間にわたって収集した油圧ショベル用シリンダの不具合分析データを示す．ロッドシール部からの油漏れは，シリンダ不具合全体の30％を占め，シリンダ別割合ではバケッ
トシリンダが特に多く，66％を占める．

図４

３
図３

中型ショベル用シリンダの不具合割合

ロッドシール部からの油漏れは，偶発的な油漏れと，シール寿命による油漏れの ２ 種類に大別できる．図３ に示すロッドシール部からの油漏れ発生時の機体稼働時間を確認すると，シール寿命には至らない短い稼働時間で油漏れに至っている事例が多くを占めている．つまり，短い稼働時間でも発生割合の高い
ロッドシール部からの油漏れは，偶発的な理由により多く発生し，その中でもバケットシリンダが，ブームシリンダやアームシリンダより多く修理・交換されているということである．この理由として考えられるのは，バケットシリンダのロッド部が被掘削物に近いというシリンダ取り付け構造上の問題である．
しかも，バケットシリンダはアーム構造物によりオペレータからは直接目視できないので，意図せず被掘削物に接触させてしまうリスクが高い（図 ４ ）．
シリンダのロッド摺動部表面は，高周波熱処理の後，クロムめっきを施しているが，油圧ショベルの強大な力で被掘削物に衝突させた場合，ロッド摺動部には打痕や擦り傷が生じてしまう．ロッドの打痕や擦り傷は，摺動によりロッドシールを傷付けることで外部油漏れに至る．また，被掘削物の衝突までには至らないとしても，ロッド摺動部表面に被掘削

油圧ショベルのオペレータ視界

開発背景

近年では油圧ショベルのマシンコントロール（半自動運転），マシンガイダンス（運転支援）技術も進歩し，オペレータの習熟度，運転技能に頼らない
取り組みも活発である．しかし，油圧ショベルの用途は様々で，オペレータ自らの操作でフロントを自在に操りながら行う作業も依然として多い．そのため，オペレータから直接目視できないバケットシリ
ンダのロッド摺動部を被掘削物に接触させてしまう
リスクは依然として残されているといえる．このリスクを低減することは，油圧ショベルにおけるシリンダ不具合発生件数を低減し，ひいては機体のライ
フサイクルコスト低減に繋がるものと考えている．
ロッド内に配管を構成するアイデア自体は従来から存在し，油圧ショベル以外では一般的となっている用
途もある．例えば，高所作業車のブームを伸縮させる
シリンダや，
トラックの荷台を上下させるテレスコピッ
クタイプのシリンダでは，中空ロッドの内部にパイプを通すことで，伸側，縮側の ２ つの油通路を構成している．伸側，縮側ポートがロッドヘッド部に集約され，シリンダ外部に配管を取り回す必要がないロッド内配管構造のメリットを生かした用途である．しかしこれらのシリンダは，定格圧力が20MPa程度と低く，シリンダに大きな外力が加わることのない，いわば優しい
使われ方である．対して油圧ショベル用シリンダは，― 17 ―

中型油圧ショベル用

倒立バケットシリンダ

してロッドの曲げ剛性低下が小さくなるように，定格圧力が35MPaと高く，その高圧は高頻度で発生し，さらに機体構造物の一部として大きな外力に耐える必要がある，いわば厳しい使われ方であり，中空ロッドの内部にパイプを通す従来のロッド内配管構造では強度上の問題がある．よって，KCH-UDでは，中実ロッ
ドに ２ つの深穴加工を施すことで伸側，縮側の油通路を構成するという，ロッドの強度低下を最小限に抑えた構造を採用するに至った．

４

製品仕様

油通路を横並びに配置する（図 ２ ）．
②ロ ッドの最小断面積を確保し，現行KCHと同等の一発破壊強度を確保するため，ピストン締結部のねじサイズを大径化する．
5. 2 圧力損失
ロッド内に油通路を設けることで，現行KCHに対して伸側油通路が長くなり，圧力損失は大きくなる．この圧力損失の増大分による燃費への影響を，
当社の油圧ショベルシミュレーションモデルにて解析を行うと，KCHに対する燃費の悪化は，模擬掘KCH-UDは，現行KCHと同等に使用できる強度特性，耐久性と，取り付け互換性を有することを要

削積込動作を常時フルレバー（最大流量）で実施する と い う 最 も 影 響 の 大 き く な る 条 件 に お いて約件として開発した．
4. 1 基本仕様①定格使用圧力：35MPa

0.7％程度となる結果を得た．しかし，実作業モードでは，常時フルレバー動作を行うことは考え難く，
KCH-UDによる燃費への影響は軽微であると考える．
5. 3 ピストン締結ねじの締付トルク低減②最高シリンダ速度：60m/min③作動油温度範囲：－20～100℃
KCH-UDは，現行KCHと同一のシリンダ径，ロッド径で構成するため，伸推力，縮推力は同一である．
4. 2 耐久性⑴シールシステム
シリンダの耐久性に関わる重要な要素であるシー
ルシステムは，現行KCHと同一品を採用する．
⑵構造物強度
圧力，外力に対する一発破壊強度，疲労強度は現
行KCHと同等レベルを維持する（ロッドの強度低下については5. 1 項を参照）．
4. 3 取り付け互換性
現行KCHでは，ボトムに設けていた伸側ポートと シ リ ン ダ ヘ ッ ド に 設 け て い た 縮 側 ポ ー ト を，
KCH-UDではロッドヘッド部に集約し，作動油の給現行KCHのピストン締結部は，高トルク締付によりねじ部に初期締付力を与えることで，締付部に外力が負荷された際のねじ底に発生する応力振幅を小さくし，ねじ部の疲労強度を確保する思想である．
KCH-UDは，ロッドに油通路加工を施しても，ねじ部の最小断面積を確保し，十分な一発破壊強度を有するよう，ねじサイズを大径化しているが，それに伴い，ピストンとロッドの接触座面が小さくなることから，現行KCHと同等の高トルク締付は出来ない．
そこでKCH-UDでは，外力負荷時のねじ底応力を分散する構造を採用し，締付トルクを低減しても，現行KCHと同等の外力耐久強度を確保している．
5. 4 チューブへの傷付き耐久性
KCH-UDでは，ロッド摺動部への被掘削物接触リ
スクは低減できるが，その分，シリンダチューブ外排ポートが必要なくなったボトム，シリンダヘッド
は専用のポートなし品を設定することで，シリンダ

表面に被掘削物が接触しやすいといえる．しかし，油圧シリンダの使われ方で発生するような，被掘削のデッドストロークを延長することなく，機体への取り付け互換性を確保する（図 ２ ）．

物の接触による当て傷や打痕は，局部的に圧縮応力場となっており，シリンダ内の圧力によりチューブ
外表面にフープ応力が生じても，当て傷や打痕が起点となって早期破損する心配はないことが確認でき

５

開発課題と設計上のポイント

5. １ 油通路の構成とロッドの強度低下
KCH-UDは，現行KCHと同外径，同材質のロッており，問題ないと考える．
5. 5 ロッドの深穴加工工法
KCH-UDの構成上，油通路として用いる偏心したド本体に ２ つの深穴加工を施すことで油通路を形成するため，ロッドの曲げ剛性，最小断面積が，現行
KCHの中実ロッドに対して低下し，シリンダの座

２ つの深穴が，最も難易度が高い機械加工部である．
KCH-UDでは，伸側，縮側の両油通路共，ピストン締
結側のロッド端面より加工する．穴径や内面粗度，真屈荷重も低下するが，次の処置により強度低下を最小限とし，油圧ショベルの使われ方として問題ないレベルとしている．

直度といった加工精度も必要であるが，KCH-UDの量産に向けては加工時間の短縮が最大の課題であった．
加工工具や加工条件の研究を，製品の開発と並行し①シリンダを機体へ取り付けるピン揺動方向に対て実施し，高速深穴加工条件を見出すことができた．

― 18 ―

KYB技報６第57号

2018―10ル機において，バケットシリンダをKCH-UDへ交換し，実機によるKCH-UD有効性の検証

コベルコ建機㈱様ご協力のもと，様々な用途の油圧ショベルにKCH-UDを交換装着し，有効性の確認

同様の作業を実施頂いた．交換後1,000hr以上の稼働を行った結果，チューブ外表面にはプラスチックご
みの接触による傷や汚れが確認されるものの，ロッを実施した．
6. 1 産廃リサイクル機
高く積み上げられたプラスチックごみの中にアド摺動部の傷付きはほとんど確認されず，ワイパリ
ングのダストリップ部も健全であることを確認した．
また，チューブ上に配管やバンドがないことから，配タッチメントを挿入し，細かく砕きながら，処理設備へ投入する作業に用いられる産廃リサイクル機（図 ５ ）では，現行KCHバケットシリンダの場合，管損傷による油漏れリスクを撲滅できる（図 ７ ）．

ロッド摺動部に当て傷が生じ，シリンダヘッド部にもプラスチックごみが接触し，ワイパリングのダス
トリップ部損傷，チューブに沿って装着される油圧配管の曲がりや，配管をシリンダチューブに固定するバンドの破損が確認された（図 ６ ）．

図７

図５

KCH-UD搭載 産廃リサイクル機

ユーザ様からは「これまで多発していたロッドの傷付き，油漏れに対する根本的な解決手段になり得る」とのコメントを頂いた．
6. 2 建築廃材リサイクル機
マグネット付圧砕機を装着し，鉄筋コンクリート
廃材から鉄筋を回収する作業に用いられる建築廃材リサイクル機では，現行KCHの場合，作業中に鉄筋がロッド摺動部に接触し，油漏れに至る事例があ

産廃リサイクル機 作業状況

る．これに対し，KCH-UDはロッド摺動部が圧砕機から離れていることで，鉄筋がロッド摺動部に接触するリスクを低減できる（図 ８ ）．

図６

現行KCH搭載 産廃リサイクル機

ユーザ様によると，この用途では，バケットシリン
ダのロッド部からの油漏れが多発しており，対策としてロッドカバー（ブーツ）を装着しても，プラスチッ
クごみの中でシリンダを伸縮作動させることから，すぐに破れてしまうとのことである．この産廃リサイク― 19 ―

図８

KCH-UD搭載 建築廃材リサイクル機

中型油圧ショベル用

倒立バケットシリンダ

6. 3 汚泥処理機
一般的な掘削用バケットを装着し，汚泥の処理作業に用いられる機体では，汚泥の中にアームを深く挿入して作業するため，現行KCHでは，ロッド摺動部やシリンダヘッド部に汚泥が付着しやすい．また，この汚泥は乾燥すると，ダストシールで掻き取りきれないほど固くなることで，シリンダ内への砂粒侵入による油漏れや，作動油の汚染が生じる．
KCH-UDでは，ロッド摺動部やシリンダヘッド部に汚泥が接触，付着する機会が減少し，シリンダ内部
へのコンタミ侵入，シリンダ油漏れを防ぐことができる（図 ９ ）
．

図10

７

図９

KCH-UD搭載 汚泥処理機

ペレータの不注意による操作ミスに対しても，即油漏れに繋がるロッド摺動部への傷付きリスクを低減できる（図10）
．

参

考

文

献

１ ）原：回想，KCHの誕生，KYB技報第56号（2018年 ４ 月）．
２ ）高橋：中型油圧ショベル用情報化施工機器 新型ストロー
クセンシングシリンダの開発，KYB技報第54号，（2017
年 ４ 月）．
３ ）上 倉：ピストンロッド内配管シリンダの開発，KYB技報第50号，（2015年 ４ 月）．
４ ）高 井：油圧ショベル用シリンダ変遷，KYB技報第50号，

者 

船戸

おわりに

今回，実際に稼働している油圧ショベルにて評価を行うことで，これまでのKCHでは防ぎきれない
油漏れ不具合に対するKCH-UDの有効性を確認できた．今後，さらに多くのユーザ様に使用して頂くことで，シリンダの油漏れ不具合低減，さらには油圧ショベルの信頼性向上と発展に繋げていきたい．
最後に，本製品の開発にあたりご協力頂きました
コベルコ建機㈱様，関連協力会社の皆様，社内各部門に，この場を借りて厚く御礼申し上げます．

6. 4 一般土木作業機
法面用バケットを装着し，造成作業を行う一般土木作業機では，法面を造成する作業自体ではロッドに土砂を接触させることはほとんどないが，掘削用バケットへ交換し，ピット掘りのように深く掘る作業を行う場合，不注意でロッド摺動部を掘削物に当ててしまうこともある．KCH-UDでは，こうしたオ

著

KCH-UD搭載 一般土木作業機

泰志

2004年入社．ハイドロリックコン
ポーネンツ事業本部技術統轄部岐阜南油機技術部シリンダ設計室．

油圧ショベル等のシリンダ製品開発に従事．

― 20 ―（2015年 ４ 月）．

KYB技報第57号

2018―10

技術解説

水圧電磁比例制御弁の安定性に関する考察※
Stability of Water Hydraulic Proportional Control Valves
吉 田 太 志YOSHIDA Futoshi

要
旨
作動流体に清水を用いた水圧電磁比例制御弁は高いエネルギー密度と制御性を持ち，かつ高い環境性と安全性，衛生性を兼ね備えた流体制御機器のひとつである．このような特長をもつ制御弁は，食品，
飲料，半導体，医療，医薬，化粧品，化学薬品，自然エネルギー，水中作業機械などの多岐にわたる製造装置への応用が期待される．本制御弁の作動流体
は低粘性のため，摩擦・磨耗を防ぐための静圧軸受
けと案内弁が安定して動作するための減衰絞りを設けている．更に制御弁の性能の向上のため，補償回路により，スプール変位を制御パラメータとしてフィードバック制御を行っている．既報において制
御弁単体の理論解析と実験的検証から，補償回路，
ソレノイド及び案内弁の ３ つの要素に分けた伝達関数を定義づけ，これらをフィードバック結合することで制御弁単体の特性が三次の伝達関数で表せることを提案し，各種設計パラメータが周波数特性やステップ応答特性に及ぼす影響を検証してきた．その結果，ソレノイドの推力特性と案内弁の幾何学的構
造から求められる伝達特性は常に安定であり，その応答特性は補償回路を含めると三次の伝達特性となって不安定要素が包含されることが明らかになった．しかし，補償回路が加わることによる安定性への影響は十分に考察されていない．本報では，提案している制御弁の安定性に関して設計的視点から検討し，特に補償回路のパラメータの影響について言及する．

※

The 12th International Symposium on Fluid Control, Measurement and Visualization（FLUCOME2013）, 奈良（2013年11月）にて発表

Abstract
Water hydraulic proportional control valves using tap water as their working fluid provide fluid
control solutions with excellent power density andcontrollability similar to oil hydraulic equipment
as well as high levels of environmental friendliness, hygiene, and safety. Control valves withthese features are expected to find application in awide range of manufacturing equipment for foods,
drinks, semiconductors, medical/pharmaceuticalproducts, cosmetics, chemicals, renewable energy,
and underwater work equipment. Since thesevalves use a low-viscosity working fluid, they havehydrostatic bearings for friction/wear prevention
and damping orifices for stable pilot valve operation. They are also equipped with a compensating
circuit to provide feedback control, using spool
displacement as a control parameter, for improved
valve performance. The previous report proposed,
based on theoretical analysis and experimental
verification of each valve, that valve characteristics can be represented using a cubic transfer
function by defining transfer functions for threevalve components, namely the compensating circuit, the solenoid, and the pilot valve, and performing feedback connection of these components. It
also examined the effects of design parameters onfrequency and step response characteristics, revealing that, while the thrust characteristics of thesolenoid and the transfer characteristics required
due to the geometric structure of the pilot valve
are always stable, the valve response characteristics are determined by a cubic transfer function
including the compensating circuit and may include unstable elements. However, effects on stability due to the addition of a compensating circuit
are not adequately considered. This report examines design considerations for valve stability anddiscusses the effects of parameters associated withthe compensating circuit.

― 21 ―

水圧電磁比例制御弁の安定性に関する考察

１

諸言

作動流体に清水を用いた水圧機器・システムは高いエネルギー密度と制御性を持ち，かつ高い環境性と安全性，衛生性を兼ね備えた流体制御機器のひとつである．このような特長をもつ制御弁は，食品，
飲料，半導体，医療，医薬，化粧品，化学薬品，自然エネルギー，水中作業機械などの多岐にわたる製造装置への応用が期待される．特に波力・風力発電
及び，海底掘削などの高い安全性と環境性が必要な
海洋開発機械への応用や，従来手作業で行われていた食肉・水産加工の自動化においては，衛生度が高く洗浄性を備えたシステムの実現が期待されている．
その中の共通技術として力，位置，速度制御の高性能化を実現するための手段の一つが水圧電磁比例制御弁である１）．本制御弁は，作動流体が低粘性であるが故に機器動作に減衰効果を与えるためには何らかの工夫が必要である．ここではスプールの動作に対してメータイン/メータアウトを組合わせた構造としている．制御弁の応答性に対してこれらの構造に起因する影響については既に報告している２），3），4），5）．
既報において制御弁単体の理論解析と実験的検証
から，補償回路，ソレノイド及び案内弁の ３ つの要素に分けて伝達関数を定義づけ，これらをフィードバック結合することで制御弁単体の特性が三次の伝達関数で表せることを提案し，各種設計パラメータが周波数特性やステップ応答特性に及ぼす影響を検証してきた．その結果，ソレノイドの推力特性と案内弁の幾何学的構造から求められる伝達特性は常に安定であり，その応答特性は補償回路を含めると三次の伝達特性となって不安定要素が包含されること体では得られにくい．図 ２ に静圧軸受け絞りと減衰
絞りのスプールに対する位置関係を模式的に示す．
静圧軸受け絞りは，摺動による摩擦・摩耗の低減効
果のほかに，スプールとの位置関係から明らかなように，スプールの動きに対してメータイン回路として機能し，スプール動作の応答性向上の効果も併せ持つ．一方，減衰絞りは，スプールの動きに対してメータアウト回路として機能している．後述するように，これらの機能をより効果的に作用させるためには，スプール動作に対して， ２ 箇所の絞りの相対的な影響を知っておくことが重要である．
スプールはソレノイドの推力とばね力とのバランスで定位している．ここで，図 １ に示すように引張りばねを用いることで，スプールの片側が自由端となるため，スプールにかかるモーメントや横力を低減し，静圧軸受けの機能をより効果的に得ることが可能になる．
図 ３ に制御弁内で構成されるシステムのブロック
線図を示す．本制御弁は，補償回路，ソレノイド，
案内弁の要素に分けることができる．それぞれの伝達関数をC(s)，S(s)，P(s)で表す．案内弁の制御はス
プール変位を作動変圧器（LVDT）で検出し，これ図１表１が明らかになった．前報では，静圧軸受け絞りと減衰絞りの等価直径比Crが制御弁の応答性に及ぼす影響を調査した５）．本報では，制御弁の安定性に関わる補償回路とCrの関連について言及する．

２

水圧電磁比例制御弁の構造
主な仕様

項目

構造と特長

定格流量

［L/min］

20

定格圧力

［MPa］

14

使用圧力範囲 ［MPa］

3.5～14

使用温度範囲 ［℃］

２ ～50

作動流体

水道水

入力電圧

図 １ に水圧電磁比例制御弁の構造，表 １ に主な仕

仕様

［V］

±10

様を示す．作動流体に低粘性の清水を用いているため，摺動部の隙間に水膜を形成するのが困難である．
そのため，本制御弁のスプールはその両端を静圧軸受けで支持し，スプールはスリーブに対して非接触で変位し，摺動による摩擦・摩耗の低減を図る構造になっている．静圧軸受けを通過した水は，スプー
ル両端の圧力室へ導かれている．スプール両端の圧力室から戻りラインの間に減衰絞りを設けているが，単に絞りによる減衰効果は「水」のような低粘性流

図２― 22 ―

静 圧軸受け絞りと減衰絞りのスプールに対する位置関係

KYB技報第57号

2018―10をフィードバックしてPI制御の補償回路により行っ
ている．

P
（s）＝

（
x s）
KL
＝
FSOL（s） TLs＋1
表２

３

ブロック線図D′
b＝2Db

DN＝2Cr Db

2A2
ξ＝ α・αSPL

2wDb
v Cr

Γ－ξ
T L＝
KSP＋β

Re＝

伝達関数と特性方程式

図 ４ に解析モデルのパラメータ定義図を示す．以
下に各要素について説明する２），3），4）．

パラメータ一覧

DN
D′
b

Cr ＝
図３

⑶

K L＝

bN

1
KSP＋β

αb＝

π・DSPL・δ 3
αbT＝12・µ・LbT

π・Db4
32・µ・Lb

π・DSPL・δ 3
αbN＝12・µ・LbN

4QNTO
1
W＝
π・2 2Db2 Cr2

π 22 5Db5
αN＝
C516ρLNT QNTO・λ r

2π・DSPL・µΓ＝（Lbn＋LbT）
δ
αbN
αN
α＝
－ －1
αbN＋αbT－αb αbN
図４

β＝8・C・LW・（PS－PL）
cot（θ）

パラメータ定義図

3. １ 補償回路C（s）
補償回路は一般的なPIコントローラとし，式⑴で定義する．
kpTI s＋kp
（s）
＝
C
⑴
TI s

3. ２ ソレノイドの伝達関数S（s）
ソレノイドの伝達関数S(s)は，既報において実験的に一次遅れの標準形で近似でき，時定数τSOLを用いて式⑵の伝達関数で表現できる３）．
KSOL
（s）
＝
S
⑵
τSOL＋1（

λ＝0.3164・ 2）

wDb －0.25 －0.25
Crv

3. ４ 開ループ伝達関数V（s）以上で定義した ３ つの要素のうち，ソレノイドと案内弁により構成される伝達特性は図 ５ に示すブロック線図の開ループの伝達関数V(s)として，式⑷の二次遅れ系で表される．ここで，減衰係数 ζ と固有振動数ω及び比例定数Kは式⑸～式⑺で表される．
開ループ伝達関数の固有振動数は式⑸のように案内
弁とソレノイドの推力の応答特性の時定数で決まる．

3. ３ 案内弁の伝達関数P（s）
案内弁の伝達関数P(s)は，各部の圧力，流量を平衡点近傍において線形化し，式⑶の一次遅れ系の伝達関数として求めることができる．なお，式⑶の各パラメータは表 ２ で定義する．ここで，Crは，減衰絞りと静圧軸受け絞りの等価直径比である．静圧
軸受け絞りの直径は，スプールの円周方向に ４ ヵ所

図５配置されていることから，これらを一つの絞りとして等価直径D′bで表し，減衰絞りの直径DNとの比を
Cr=DN / D′bで定義した．静圧軸受け絞りの流れはレ
イノルズ数Reから層流と判断し，チョーク絞りとしてαbでモデル化した．減衰絞りの減衰力を決める
摩擦係数λは，その流れが乱流であるため，ブラシウスの実験式を適用した．

― 23 ―

 償回路を除いたソレノイドと案内弁のブロッ
補
ク線図
2

Kω
V
（s）＝ 2s ＋2 ξωs＋ω2⑷

1
TL・τSOL

⑸


ω＝

ς＝

（

）

1
1
＋τ ω
2 τSOLω SOL⑹

水圧電磁比例制御弁の安定性に関する考察

K＝

KSOL
KSP＋β

⑺

一巡伝達関数V SYS
（s）

3. ５

更に，図 ３ に示したように補償回路を含めた制御弁システムにおける一巡伝達関数VSYS (s)は，式⑴，式⑷の



C
（s）
（
v s）
1＋C
（s）V
（s）

（

k Kω2
kPKω2 s＋ P
TI

）

＝
k Kω2
s3＋2 ξωs 2＋（1＋kP K）
ω2s＋ P
TI

応答においてオーバシュートを生じない臨界制動になっている．更にCrが大きくなると ζ は指数関数的に増大するため，過制動の伝達特性になり，スプー
ルの応答が遅くなる．
以上の結果から，Crが小さすぎると時定数TLが大きくなることで応答が遅くなり，Crが大きすぎると減衰係数 ζ が増大することにより応答が遅くなる

フィードバック結合により式⑻で表すことができる．

VSYS（s）＝

Cr=0.69で減衰係数ζが最小値 １ となるため，過渡ので，Crをある範囲に設定することでソレノイドと案内弁の応答性を改善することができる．前報に⑻

おいてCrの最適値はCr =0.69～1.6の間にあることが示されている５）．

上記で求めた一巡伝達関数VSYS (s)の特性方程式は，
以下の式⑼で表される．
TI ω2s+kP Kω2=0
TI s3+2TIζωs2+（ １ +kP K）

４⑼

安定性に関する考察

補償回路を含めた制御弁における特性の安定性を調べるには，補償回路を含めた式⑼の特性方程式をもとに検討することが可能である．
4. １ ソ レノイドと案内弁部の動特性に及ぼすCr の影響５）
案内弁の安定性に関わるパラメータとして，静圧軸受け絞りと減衰絞りに注目して検討する．前述のとおり，これらはスプールとの位置関係によって，それぞれメータイン回路，メータアウト回路を構成
し，スプール動作に対して，応答性と減衰性の相反する効果をもたらす．これにソレノイドの一次遅れ系の推力特性が加わることでソレノイドと案内弁の応答特性が決まる．これらの影響について，静圧軸
受け絞りと減衰絞りの等価直径比で定義したCrと式⑶で定義した案内弁の伝達関数の時定数TLと式⑷で定義した案内弁とソレノイドを含めた伝達関数の減衰係数 ζ により考察する．図 ６ にCrと時定数TL及び減衰係数 ζ の関係を示す．
時定数TLはCrの増加に対して反比例して減少している．これは，Crが小さい場合，減衰絞りが静圧
軸受け絞りに対して相対的に小さいことを意味し，
メータアウトの効果でスプールの応答が遅くなる．
逆にCrが大きくなるに従い時定数TLが反比例して小さくなり，静圧軸受け絞りによるメータインの効果
で応答が速くなる．
減衰係数 ζ は，Crの値に関わらず ζ は常に正であCr

図６

Crと時定数TL及び減衰係数ζの関係

4. ２ 補償回路を含めた総合的考察
前述のとおり，Crをある範囲に設定することでソレノイドと案内弁の応答性が良くなることを示したが，これに補償回路が加わることで制御弁の応答
性は式⑻で表現されるように，不安定要素が包含されることが予測される．制御弁を安定に制御するためには，Crに着目した補償回路の制御パラメータとの関連を知っておくことが重要である．そこで，式⑼で表される制御弁の伝達関数の特性方程式に対して，Hurwitzの安定判別法を適用し，補償回路の制御パラメータとCrの関係から制御弁の安定性について検討する．式⑼の特性方程式の各係数a0～a3は，式⑽～⒀として求められる．
⑽
a0＝TI
a1＝2TIζω⑾
2
a2＝TI ω（ １ +KkP）
⑿⒀
a3＝KkP ω2
Hurwitzの安定判別法において，この系が安定となるためには，a ０ ～a ３ の各係数が正であることが必要となる．Hurwitzの行列式は式⒁～⒃で表すことができる．
H1＝a1＝2TIζω⒁

る．従ってシステムへ応用する際は，あらかじめ共
振 周 波 数 を 避 け て 設 計 す る こ と が 可 能 で あ る．
― 24 ―

KYB技報

2018―10a a2
H2＝ a1 a3 ＝a1a2－a0a3＝2TI ζωTI ω（1＋Kk
P）

KP= ６ までは立上り及び減衰特性については実測結⒂－TI KkP ω
a1 a3 02
2
H3＝ a0 a2 0 ＝a3H2＝KkP ω［2TI ξωTI ω（1＋KkP）
a
a
0 1 3

レーションの結果ではその振動周波数に違いが見られるが，これは，数式モデルでは，比例弁の実用的な使用周波数域を対象とし，高周波数域で共振周波

0



第57号

果と同様の傾向が確認できる．なお，実測とシミュ

2

2－TI KkP ω ］
2⒃

数を持つ慣性項を考慮していないためと考えられる．
シミュレーション結果では定常偏差が １ %程度でこれらの行列式において，式⒁のH1は，式⑸，⑹及び図 ６ からH1> ０ となることは明らかである．
従って，全ての行列式が正になるための条件は，H2が正になることが必要条件で，ζで整理すると式⒅が得られる．
2
１ +KkP）－TI KkPω2＞ 0⒄
2TIζωTIω（
KkP
ξ ＞
⒅
2TI ω
（1＋KkP）
つまり，補償回路の制御パラメータが制御弁の特性に及ぼす安定性及び安定限界は，式⒅の不等式により決まる．この式は，制御弁の安定限界の視点か
ら，式⑸，⑹及び図 ６ で示したように減衰係数 ζ 及び固有周波数ωに含まれるCrに関係していること，また，補償回路の比例ゲインと積分時間が相互に影響を及ぼし合っていることを示している．以下，各パラメータが制御弁の特性に及ぼす安定性について考察する．
4. ３ 比例動作と積分動作の相互影響
比例ゲインと積分時間が安定限界に及ぼす相互影
響については，式⒂を用いて考察することが可能である．式⒂において，TIを大きくすると右辺は ０ に
近づく，一方，左辺 ζ は，式⑹で表されるように補償回路を除いたソレノイドと案内弁の伝達関数の減衰係数であるため，比例ゲイン及び積分時間には依存しない一定値となる．その値は図 ６ で示したとおりCrに対して常に １ より大きい．従って，式⒅は任意のCr及びKPに対して不等式を満足するため，比
例ゲインKPは制御弁の安定性に対して及ぼす影響はなく，比例動作のみでは制御弁は常に安定となる．
図 ７ ⒜，⒝，⒞に比例制御のみの場合のステップ
応答の実測結果を示す．代表例として，Crはやや
メータインの効果をもつCr=1.2を選定し，比例ゲイ
ンKP= 2 ，6，10の場合を示す．KPを大きくすると，立上りが速くなり，オーバシュートが発生，振動しながらも収束し安定に至っている．ここで，実測結果から，KP=10までは安定と判断できるが，立上りで振動が発生しているので，KPを更に大きくすることでより振動的になる可能性が予測される．
図 ８ に同条件でのシミュレーション結果を示す．
シミュレーション結果においてもKP=10まででは安定しており，解析結果と定性的に一致している．

図８― 25 ―

図７⒜比例制御のみの実測結果（KP= 2 ）図７⒝比例制御のみの実測結果（KP= 6 ）

図７⒞比例制御のみの実測結果（KP=10）

比例制御のみのシミュレーション結果（Cr=1.2）水圧電磁比例制御弁の安定性に関する考察あり，これを除去するには一般的には積分動作を加えることが必要である．図 ９ にCr=1.2比例ゲイン
KP= ６ の場合の積分時間に対する安定限界を示す．
図 ９ において，式⒅の不等式を満足する領域が安定となり，この場合，TI= ５ msec程度が安定限界であることを示している．これを実験的に確認するために図 ９ の⒜，⒝に示した条件で行ったPI制御による
ス テ ッ プ 応 答 の 実 測 結 果 を 図10⒜， ⒝ に 示 す．
TI=20msecのときは，立上り後0.2秒程度で収束し，安定しているが，TI= ４ msecにすると安定限界を超えて持続振動が発生し，不安定になっていることが分かる．ちなみに図11にTI=20msec，Cr =1.2の場合の比例ゲイン対する安定限界の関係を示す．KP= １以上である一定値に漸近し，KP= ０ ～10の範囲で ζ図10⒜ テップ応答における積分時間の影響の実測ス
結果（TI=20msec）

図10⒝ テップ応答における積分時間の影響の実測ス
結果（TI= 4 msec）

よりも小さいことから，比例動作は制御弁としての安定性に及ぼす影響はないことが分かる．
以上の結果から積分動作を入れることで安定範囲が狭くなることがわかった．図７⒝に示した実測結果において，KP= ６程度では定常偏差は測定誤差範囲に含まれてしまうほど小さいと考えられ，これ以上に定常偏差に対して精査する必要がなく，比例動
作のみでも実用上十分な定常特性が得られていると判断できる．従って，定常偏差をある程度，許容することで比例動作のみでも安定して制御弁を制御することが可能であり，補償回路の簡略化やコスト低減を図ることができる．

図11

比例ゲインと安定限界の関係さいためにメータインの効果が強くなり，目標値に近づくと，ソレノイドと案内弁で決まる伝達特性の減衰係数 ζ が大きいことにより減衰効果が大きく作
図９用し，全体としてオーバシュートが小さく，かつ立上りが速い特性が得られるためと考えられる．図13

積分時間と安定限界の関係

4. ４ Cr の応答性への影響
このように補償回路の比例動作と積分時動作が制御弁の安定性に及ぼす影響を考察した結果，比例ゲ
インは安定性への影響は小さく，積分時間を加える
ことで不安定になる可能性を示した．比例動作のみ
でも基本的には安定なので，次に比例動作とCrの応答性について考察する．図12にCrの応答性へ及ぼす影響を示す．Crを大きくすると立ち上がりが速くなり，応答性に効果がある．これは，立ち上がりは案内弁のCrに依存した伝達関数の時定数TLが小はCr=1.2と1.6の場合の実測結果である．Crが大き
いほうが応答性に優れる．しかしながら，前述のとおり，実測においては立ち上がりが速くなると振動的になる．一方，振動を抑えるために比例ゲインを小さくすると定常偏差が大きくなるため，不安定要素である積分動作を加えることが必要になる．
以上の結果から，実用性の観点において，本制御
弁の応答性と安定性から判断すると，比例動作のみの制御で比例ゲインに適値が存在する．

― 26 ―

KYB技報５第57号

2018―10差を許容することで比例動作のみでも安定して結言

設計的視点で，提案している水圧比例制御弁の安定性に関して検討した結果，特に設計パラメータ
Crと補償回路の影響について以下のことが明らか

３制御弁が機能する比例ゲインの適値が存在する．
比例ゲインは，制御弁としての安定性に及ぼす影響は極めて小さく，積分動作を加えることで安定範囲が狭くなる．

になった．
１ Crを １ よりも大きい範囲で設定するとメータ

２インの効果により，立ち上がりが速くなり，安定性を確保しつつ応答性に効果がある．
実用的に要求される応答性とある程度の定常偏

参

考

文

献

１ ）M i y a k a w a , S . , Y a m a s h i n a , C . , T a k a h a s h i , T . ,Development of Water Hydraulic Proportional Control
Valve, the Fourth JHPS International Symposium on
Fluid Power, ISBN４-931070-04-3, ©Copyright JHPS,
1999 All rights reserved. Japan２ ）Y oshida, F., Miyakawa, S., Characteristics of
Proportional Control Valve Using Tap Water, the ７thInternational Fluid Power Conference, Group H, 445456, 22-24 March 2010, Aachen, Germany.
３ ）Yoshida, F., Miyakawa, S., Dynamic Characteristics of
Proportional Control Valve Using Tap Water―
Experimental Examination―, the Twelfth
Scandinavian International, Conference on Fluid
Power, Vol. 2 469-480, 18-20 May 2011, Tampere,

図12 Crの応答性への影響（シミュレーション結果）

Finland.
４ ）Yoshida, F., Miyakawa, S., Effect of Parameters on
Frequency Characteristics of Proportional Control
Valve Using Tap Water, the ８th JFPS international
Symposium on Fluid Power in Okinawa, Japan, on
October 25-28, 2011, CD-ROM.
５ ）Yoshida, F., Miyakawa, S., Effect of Design Parameteron Response Characteristics of Water hydraulicproportional Control Valves, The 13th Scandinavian
International Conference on Fluid Power, Proceedings,
ISBN: 978-91-7519-572-8, June 3-5, 2013, Linkoping,

図13 Crの応答性への影響（実測結果）

著

Sweden.

者 

吉田

太志

1998年入社．技術本部事業開発推進部（相模駐在）専任課長．博士（工学）．水圧機器・システムの研究・開発に従事．

― 27 ―

ニュルブルクリンク24時間レース活動の紹介

紹介

ニュルブルクリンク24時間レース活動の紹介
辻

１

亘

・

山

宗

輝

耐久レース」と呼ばれる．20.8㎞にも及ぶ通称「北はじめに

過去，KYB技報第38号随筆「ニュルブルクリン
クでのチューニング事情」，同第43号製品紹介「レクサスLFA用ショックアブソーバ」として，ドイ
ツニュルブルクリンク（以下ニュル）については触れている．今回 ３ 回目として「ニュル24時間（以下24h）レース」用ショックアブソーバ（以下SA）と開発事情などについて紹介する．

２

富コース」と5.1㎞の通称「グランプリコース」を連結した約25㎞のコースを24時間の総周回数で競う耐久レースである（写真 1 ）．近年プロフェッショナ
ル化が進められているものの，元来はローカルレー
スでありアマチュアドライバーの参戦と多種多様な参戦車両から，車速に大きな違いのある車両が多数混走するという特徴がある．

ニュルとの関わり

KYBとニュルとの関わりを振り返ると，①筆者の一人がトヨタNチーム出向中に故成瀬マ
スタードライバー（以下成瀬さん）を中心として 始 ま っ たTOYOTA GAZOO Racing（以 下TGR）の「ニュル24hレース」活動：2001年～
現在に至る（レース参戦活動は2007年～）②「Tri-d-Master」の開発：2005年頃③各カーメーカー（国内・海外）との量販車向け
SAチューニング：随時実施
な ど が 上 げ ら れ る． 継 続 的 に 行 っ て い る の は ①

3. ３ TGR参戦車両
表 １ に，主な「ニュル24hレース」クラス分けを

TGRとの「ニュル24hレース」活動となる．

示す．

３

写真 １

ニュル24hレースPIT風景（TGRより）

表１

KYBと「ニュル24hレース」活動

3. １ 活動経緯
成瀬さんとのSA開発活動やニュルを使っての車両評価テスト・育成活動などから，2007年にはニュルで開催されている24h耐久レースへ参戦する運びとなった．一連の活動の流れから，このレース用SAも任されることとなったが，今から考えると実にチャレンジングな機会を与えて頂いたと思う．初めての参戦車両は当時既に生産が終了していたアルテッツァであった．
3. ２ 「ニュル24hレース」とはドイツ北西部ニュルにて行われる「世界一過酷な24h/SPECIAL（SP）クラス（cc）
24h/SPECIAL 排気量
備考（◆：TGR参戦クラス）（SP）クラス 下限 上限
SP2T◆ 1350 1600 現行最小クラス（T：ターボ付）
SP3◆ 1750 2000 幅広い車種が参戦
SP3T◆ 1600 2000 主に ２ Lターボ車が参戦※SP4～SP7，SP8T（ ６ クラス）は省略
SP8◆ 4000 6250 主に大排気量スポーツカーが参戦
上限 特別に承認されたプロトタイプ等のクラス
SP-PRO◆ 3000なし 改造範囲は広いがリストリクタ規制あり
SP9
FIA-GT3ホモロゲーションに準拠
SP10
近年設定されたSRO-GT4ホモロゲーションに準拠
SP-X
どのクラスにも適合しないスペシャルマシン

TGRはここまでSP2T～SP-PROまでの ５ クラスに参戦している．総合優勝を争うのは純粋なレーシ
ングカーと言えるSP9クラスとなるが，TGRのSP8― 28 ―

KYB技報

第57号

及びSP-PROクラス参戦車は乗用車ベースとはいえこれに続く速さである．
TGRが2007～2018年まで12年間参戦した全車両
表２
年度

参戦車両

トヨタアルテッツァ
2007
RS200

109
SP3
110
SP8

2009

レクサスLF-A（開発車両）

SP8

2010

レクサスLFA（デリバリー直前）

SP8

2012

トヨタ86
レクサスLFA2013

を掲載する．

総合順位
車両№ （クラス順位）

クラス

レクサスLF-A（開発車両）

レクサスLFAにKYB製SAが装着されている．12年間で ８ 車種用のSA開発を行ってきた．表 ２ に，参戦車両の概略

TGR参戦車両の歴史（写真TGRより）

2008

2011 レクサスLFA

14
14
15
50
51
87

SP8

88

SP8

83
165

SP3

166

SP8

79
135

トヨタ86
レクサスLFA

SP3

136

SP8

48

レクサス
2014
LFA Code X

SP-PRO

53

トヨタ86

SP3

86

レクサス
LFA Code X

SP-PRO

53

レクサスRC

SP3T

187

レクサスRC F

SP-PRO36

2016 レクサスRC

SP3T

188

トヨタC-HR

SP2T

326

2017 レクサスRC

SP3T

170

2018 レクサスLC

SP-PRO56

2015

2018―10― 29 ―

110位

（16位）

104位

（14位）

121位

（ ７ 位）

87位（ ４ 位）

リタイヤ
18位（ １ 位）

備考
生産終了（中古車）
社内ドライバー中心
スタート前豪雨による遅延、濃霧による中断
MORIZO選手出場
発売前/開発車両テスト
ジャーナリスト・レーサー起用
MORIZO選手出場
未発売開発車両テスト（継続）プロレーサー一部起用
MORIZO選手出場
タイヤサイズ変更など大幅なUpdate実施
本格的にプロレーサー起用

規定周回数
初のクラス優勝達成
不足

134位（ ８ 位）

41位

LFA： ４ 年目（ ３ 位）

15位（ １ 位）

65位（ ６ 位）

46位

LFA： ５ 年目
86：初年度
初の ３ 台体制参戦（ １ 位）

36位（ ２ 位）

DNS
63位（ ２ 位）

13位（ １ 位）

11位（ １ 位）

54位（ １ 位）

14位（ １ 位）

39位（ ４ 位）

LFA： ６ 年目
降雨による ９ 時間の中断
MORIZO選手出場
ジャーナリスト，社内Dr等の復活
LFA： ７ 年目（最終）86： ３ 年目（最終）
再び先行開発車として
LFA Code X参戦
MORIZO選手出場
事前レース事故での速度規制
開発車 ２ 台参戦（原点回帰と新たな挑戦のス
タート）
TOYOTA GAZOOR acingとしての参戦

24位（ １ 位）

リタイヤ
84位

一部レースチーム体制での参戦（RC F）
RC： ２ 年目
C-HR：初参戦
雹による ３ 時間の中断
社内ドライバー復活（ １ 名）

（ ３ 位）

25位

RC：3年目
社内ドライバー出場（ １ 名）

96位

LC初参戦
濃霧による ２ 時間の中断（ ２ 位）（ １ 位）

ニュルブルクリンク24時間レース活動の紹介

４

ニュル24hレース用SA

4. １ ニュル「北コース」の特徴「ニュル24hレース」を過酷と云わしめる最大の要因は，言うまでもなく「北コース」と呼ばれる
Nordschleife（ノルドシュライフェ）を使って行われることにある（写真 ２ ）．通常のサーキットと比較した場合，⑴世界最長である．
①トラブル等あった場合，PITへ戻るのが容易
ではなくロスタイムも大きい②部分的な降雨など，場所によって １ 周の中でも路面状況が大きく異なる場合がある⑵アップダウンや路面の起伏により常に上下左右方向に入力がある．
①高低差が300ｍもある

写真 ４

名物「カルーセル」（TGRより）

寒さ・暑さ・雨・霧・雹など
4. ２ 求められるSA性能「ニュル24hレース」では，前述した「北コース」の特徴からも分かるように，SAも過酷な状況下で使用されるため求められる性能も高い．特に以下が②ジャンピングスポットが幾つか存在する（写真 ３ ）
⑶路面μが一般道並みに低い．
⑷172ものコーナーがある．
超低速～超高速（50～250㎞/h超）まで⑸荒れたコンクリート路のバンクがある（写真 ４ ）．
⑹縁石が高い．
ショートカットなどライン取りが容易でない⑺コース全体の平均スピードが高い．
⑻コース幅・エスケープゾーンが狭い．
コースオフ≒即クラッシュとなる危険が高い⑼山間部であり，天候・気温の変化が激しい．

重要であると考える．
①激 しい路面の起伏に追従するしなやかなスト
ローク②優れた操縦性と車体安定性を実現するための高い路面接地性③大小様々な入力に対応する広範囲の減衰力特性
4. ３ 初参戦用SA
2007年当時，当社にアルテッツァ向けレース用
SAはあったが，既存の物をそのまま投入することはしなかった．それは成瀬さんと活動を共にする中で知らずに身についた以下の ２ つの「教え」の様なものがあったからである．
①けっして妥協せず少しでも性能の良いものを求める姿勢②１ 秒前の技術はもう古い，常に進化を追い求める姿勢
自分でも気づかないうちに染みついたこの「教え」
により，出来るだけ性能の高いSAを投入したいという「強い想い」につながっていったのである．全

写真 ２

ノルドシュライフェ（車の大辞典cacacaより）

く新しい構造のSAを投入し，SAとしてはトラブルなく完走に貢献できたことは何よりの成果であった．
2007年初参戦時のこうした想いは12年間継続された
今でも守られており，以下の設計思想につながっていったのである．
①SA基本性能の重視（特性調整機能などのレースフィールドにおける利便性よりも，まずは基本性能の重視）②軽量化よりも十分な強度と信頼性の確保
これらはとかく誤解されがちであり，時には議論となったり，時には自分達を追い込んだりもしたが，これもあくまで「ニュル24hレース」に参戦し始め

写真 ３

ジャンピングスポット（TGRより）た成瀬さんの想い・考えを軸に活動を継続されてい― 30 ―

KYB技報表３
年度

第57号

TGR参戦全車両用SA

参戦車両

アブソーバ

トヨタアル
2007

2009
2010

・LF-A用量産仕様での挑戦（摺動部等一部試作）：2008～09年
・改良ベースバルブ開発（応答性向上狙い）：2010年

レクサス
LF-A

2011
2012

レクサス

2013

LFA

・本 格的なスルーロッド構造開発と熟成（更なる応答性向上狙い）：2011～13年
・減衰力調整式スルーロッドSA開発（性能と利便性両立）：2014年

2014・ス ルーロッド構造以外での性能の追求（摺動性、応答性）
・Fr倒立式単筒ガスST開発
・Rr可変応答調整式単筒ガスSA開発

2012
2013

トヨタ86

2014
2014
2015

2016

2016

2015
2016
2017
2018

・他社製SAと競合経緯有：2014年
・２ WAY減衰力調整式可変応答タイプ単筒ガスSA開発（性能と利便性の両立，初の横置き搭載SA）

レクサス
LFA 
Code X
レクサス

・Code X用SA構造流用（正立搭載）

RC F

・86用同構造流用し利便性追加
・Fr倒立式 １ WAY減衰力調整式単筒ガ
スST・Rr ２ WAY減衰力可変応答調整式単筒
ガスSA

トヨタ
C-HR

・性能と利便性の両立追求（圧側可変機構追加）
・ ３ WAY減衰力調整式可変応答タイプ
単筒ガスSA開発：2017年

レクサス
RC
レクサス

・2017年RC用SA構造流用

LC

るTGRの活動でこそ許されることである．表 ３ に参戦全車両用SAを示す．

５

アブソーバ概要・ニュル24hレース用SAへの挑戦（性能と信頼性）
・スルーロッド構造（簡易型）開発

テッツァ
RS200

2008

2018―10SA開発・活動裏話

5. ２ 設計思想
通常はレース用SAのイメージとして①コンパクト・軽量②格好良いルックス

ここまでの内容で若干触れてはいるが，開発等に関する内容を紹介する．

③高価格④調整機構満載（ダイヤルがたくさん付いてる）
といった事柄が思い浮かぶと思うが，我々の思想を

5. １ 開発スタッフ
筆者は2017年から新設の「モータースポーツ部」
所属となり，ほぼ専任でこの活動に対応しているが敢えて当て嵌めると以下の様になる．
①コンパクト・軽量→強度面，信頼性重視で最優先事項ではない

以前は量販車向けSAの性能開発に従事していた．
初めからレース用SAを専門に手掛けていた訳では
なかった．

②ルックス
→基本気にしていない（機能優先）③価格→安く作ろうとはしてないので唯一合致⁉

― 31 ―

ニュルブルクリンク24時間レース活動の紹介④減衰力調整機構・構造→性能重視の観点からシンプルな構造重視（フルサポート体制なので，内部部品組換えで

特性調整実施）こう書くと前述の様に誤解も招くが，この活動ならではの以下の背景や理由がある．
〈背景・理由〉①MORIZO注１）選手が乗られる車両であること．
つまり万が一にも壊れてはならない（絶対的な信頼性と安全性が必要）

図１

開発スケジュールイメージ

注 １ ）トヨタ自動車豊田章男社長のドライバーズネーム②毎年ほんの数か月の短期開発であること．
「ニュ
ル24hレース」一本に絞った活動であり，車両

5. ４ 走り終えたSAは
24hを走り終えたSAがどんな状態なのか興味のあも年毎に異なる場合が多く，一発開発となり失敗は許されない（作り直しや熟成していく時間が無い）る方もいると思う．雨や霧，はては雹まで降り積もることもあり，24hでの走行距離は天候に大きく左右される．過去を振り返ってみると，2014年クラス

結果として，一般的な開発イメージとは異なる形となってしまう．また，万全を期すために①使用する部品は，全て性能や信頼性を確認した実績のあるものを使用（量産部品をそのまま流用という意味ではない）②性 能確認も，時には自分達で同じ構造のSAを製作し取付け，実走確認まで実施③SA組立て・組換え等に関しても全て自分達の手で一つ一つ確認しながら実施
5. ３ 実際の設計
参戦車両毎に条件は異なるが，実際の設計にあたっては量販車向けとは異なり細かな要求仕様が提示される訳ではない．また，参戦するベース車両のSAが当社製の場合は参考図面等も存在するが，他社製の場合も多く，その場合は自分達でサスレイア
ウトの確認や長さ検討・取付け形状の採寸から干渉

優勝のCode Xが151ラップしている．つまりスター
ト～ゴールだけの単純計算で3829㎞．これに予選やウォームup走行などの周回数として25ラップ程度を加算すると，走行距離はおよそ4500㎞程度となる．
この数値をどう考えるかはそれぞれではあるが，幸
いにこれまでSAが壊れたり性能downにより走行に支障を来したりしたことは一度もない．走行後のSAをチェックしても性能の低下や各部品の劣化などは極めて少ない．これはひとえに前述した思想はもちろんのこと，量産SAメーカーとして日頃各メーカーに鍛えられているおかげではないだろうか．
5. ５ 他SAメーカー「ニュル24hレース」には多彩な参戦車が多数出場するが，使用されるSAはレース用で知名度の高い
ZF・OHLINS・KW・BILSTEIN・MULTIMATIC
社製でほぼ占められている．中でもドイツの老舗SA予測まで行わなければならないため苦労する．トヨタ自動車のシャシ設計者が参画されている場合は，ブランドBILSTEIN社は，このレースの冠スポンサーの一つであるため，同社製SAが装着されているか否

上記の様な苦労は大幅に軽減され，心的負担も減る． かに関係なく出場する全車両が同社のロゴを貼付しTGR活動の主旨として，一から純粋なレーシン
なければならない規定となっている（写真 ５ ）．
グカーを製作している訳ではなく，あくまで量産の，因 み に2016年RC Fと2018年LCは，SAだ け で なあるいは量産前提の乗用車ベースでの車両製作となっているので，量産乗用車ならではの「作り勝手」
や「居住性」重視などにより，スペースが厳しかったり，苦しいサスレイアウトになっている場合もある．また，車高は落としたいがSAのストロークは
出来る限り欲しいとか，SAが効率の良い配置にならないとか，シャシ設計を始め関わるエンジニアの方々も常に苦労が絶えない．SAも例えばストロー
クを少しでも確保するために，0.1㎜単位で部品寸法を削る努力が行われる．図 １ に「ニュル24hレー
ス」用SAの開発スケジュールイメージを示す．

写真5― 32 ―BILSTEIN社ロゴ（TGRより）

KYB技報第57号

くKYB製レース用EPSも装着されている．

６

2018―10が遺してくれた目に見えるもの（活動，形）と言えるのではないであろうか．

課題

SA自体の課題と活動に関する課題がある．
①SA製作費が高額になってしまっている→各部品の作り勝手（加工のしやすさ）など，量産的考えの必要性②SAがメンテナンスフリー的な設計になっておらず，機能や作りを理解した取扱いを要する（フルサポート体制での機能や作り）→取扱いの容易性③SA基本性能と利便性の両立→利便性を欲する声は継続的にある④後任となる専任設計者の不在

写真 ６→後任候補者選出中

７

成瀬さんを偲びニュル近郊に植樹された桜（TGRより）

８ 「ニュル24hレース」活動の意義

TGR「ニュル24hレース」活動を振り返って

TGRの「ニュル24hレース」参戦目的はホームペー
ジ等でも繰り返し述べられており，改めて自分が触れる必要もないが，ワークス参戦といったイメージを持たれている方々，あるいはレース関係者などがこの活動内容やレース映像などを見ると，疑問を抱かれたり，現場での当事者たちとは全く異なるご評価だったりする事に驚く場合もある．
「レースには参加しているが，レースをしていない」といった本質，「人を鍛え（人財育成），クルマを鍛える（いいクルマづくり，味づくり）」が原点と分かってはいても場面々々での戸惑いは，正直なところ2007年の参戦当初からここまで少なからずあった．しかし，そうした中で活動の目的をしっかり踏まえる事を心掛け，参戦以前からご信頼頂いているTGRのこの活動に少しでも貢献できるようにひたすら努力してきたつもりである．それがTGRのパートナー企業の一つとして12年間活動を共にして頂いている一因と思いたい．
成瀬さんが故人となって久しいが，この活動に携わる方々が変わっても，また成瀬さんを全く知らな
くとも活動が脈々と継続されているという事実に，

この活動がKYBにとってどんな活動なのか，どんな意義があるのかまとめると以下の様に考える．
①制約なく技術的なチャレンジができる活動→技術力を高める絶好の機会②貴重な経験やいろいろな人と交流できる活動→人財育成③当 社SA事業として，豊田章男社長やトヨタ自動車にKYBを直接アピールできる大切な活動→技術アピールやSA受注・市販化のチャンス④SAメーカーとして，特に量販車向けを主体としているKYBとしては誇れる特別な活動→KYBブランドのイメージアップ

９

おわりに

「ニュル24hレース」活動に参画させて頂いている部品サプライヤーとして，TGR（トヨタ自動車株
式会社）様に厚くお礼を申し上げます．また，レー
ス用SA製作にあたりいつもご協力頂いている部品メーカー様および加工業者様にも心より感謝申し上げます．
最後にもう一度，この様な機会を与えてくれた故成瀬さんに改めて感謝の意を表し締めくくります．

感慨深いものを感じる．この活動自体が，成瀬さん― 33 ―

ニュルブルクリンク24時間レース活動の紹介

著

者 

辻

亘

富山

宗輝

1982年 入 社． 経 営 企 画 本 部 モ ー2014年 入 社． 経 営 企 画 本 部 モ ー

タースポーツ部専門部長．自動車

タースポーツ部．開発実験セン

技術研究所開発実験室，トヨタ出ターを経て，現職．

向，技術統轄部車両技術部，開発
実験センターなどを経て，現職．

― 34 ―

KYB技報第57号

2018―10

技術紹介

ピストンロッド曲がり測定 ･ 矯正技術の開発
光

１

尾

崇

はじめに

建設機械や農業機械のアクチュエータとして油圧
シ リ ン ダ が 用 い ら れ て い る． 例 え ば 図 １ に 示 す
フォークリフトは工場や倉庫などで物品の輸送や保管の際の積みおろし，倉庫での荷役作業を行うための産業車両の一つである．この機体は荷物の下部やパレットに差し込んで持ち上げるフォークとフォー
クを上昇させるリフトシリンダを備えている．そのリフトシリンダの構成部品のひとつにピストンロッ
ドがあり，ピストンロッド製造工程の一部に，曲がりの測定及び矯正がある．

図２

曲がり測定方法

図３

曲がり矯正方法

ただし現状の設備は，曲がりと同時に外形による振れ量も測定している（外形による振れ量の詳細は曲がり矯正工程では図 ２ および図 ３ に示すように

後述の4.1項にて説明する）ため，真円度の悪い素材が投入されると実際の曲がりが小さくても，設定された矯正アルゴリズムでは曲がりのしきい値を満足せず矯正が完了しないことがある．これにより，

ピストンロッドを回転させた時の振れにて曲がりを測定し，曲がりが最大の位置をVブロックで受けて矯正工程のサイクルタイム（以下CT）悪化による生産性低下や矯正不良品として廃棄することによる

加圧ブロックでワークを押し込み，曲がりを矯正している．ワークを押し込む量は測定した曲がり量より算出している．

歩留まり悪化の問題がある．
そこで，これらの問題点を解消すべく真円度に影響されない曲がり測定技術を開発し，量産運用に至ったため，その概要について紹介する．

図１

フォークリフト― 35 ―

ピストンロッド曲がり測定 ･ 矯正技術の開発

２

開発目的・目標

４

現状の問題点

本技術開発の目的は曲がり測定精度向上による生産性向上と歩留まり改善である．そのため，以下の

4. 1 曲がり測定精度
ピストンロッド曲がり測定状態を写真 １ に示す．

目標を満たす必要がある．
⑴曲がり測定精度の明確化⑵ １ 本当たりの矯正回数：平均10回以下

曲がり測定は １ 項図 ２ のように，両端の支点の部分をローラで受けてワークを回転させ，各測定位置（センサ １ ～センサ ５ ）の振れ量を測定する．

⑶矯 正不良数： ０ /20本（曲がりの大きなワーク
対象）

３

対象製品・対象工程について

リフトシリンダの構造は図 ４ に示す通りであり，
以下のような機能を有す．また，ピストンロッドの概略図を図 ５ に示す．
①油圧ポートから油が供給されることで，ピストンロッドが伸びてフォークが上昇する．
②油圧を開放し，自重にてフォークが下降する．

図４

リフトシリンダ構造図

図５

ピストンロッド概略図

写真 １

この時，図 ７ のように対角上（図でのAとA’，BとB’など）の変位量の差を算出する．その値の最大値を振れ量とし，振れ量の１/２をワークの曲がりとしている．また，図 ７ のように実変位に対してある
レバー比で振れを測定しているため精度に余裕はな
く，曲がり測定の高精度化を狙うには振れ測定方法の見直しが必要である．

ピストンロッド生産工程フローを図 ６ に示す．対象工程である曲がり矯正は，NC加工機におけるワー

図７

クの振れ防止と切削取り代低減を図るための重要な工程である．
なお，本開発の対象であるピストンロッ
ドのサイズは長さL＝900～2300㎜，外径φ37～52㎜である．

ピストンロッドと曲がり測定部

曲がり算出方法

さらに，図 ８ に示すような断面形状が真円ではないワークが投入された場合，真円度形状とワークの上下動による振れ量（以下，外形による振れ量）の両方の値が測定値に含まれ，曲がりを正確に測定できない．つまり真円度が悪い場合，外形による振れ量の影響が大きく，振れ量をしきい値以下とすることが困難となり，矯正が完了しないことがある．

図６

ピストンロッド生産工程フロー― 36 ―

KYB技報第57号

2018―105.1. 3 断面形状ねじれの影響の補正
5.1. 2 項の考えを検証した結果，式⑴および式⑵にて算出した曲がりと三次元測定機にて測定した曲がり（真値）との間に誤差が発生した．各センサ位
置におけるワーク断面形状を確認すると，センサ ０
図８

誤差原因となる外形振れ量4. 2 材料変更によるワーク押し込み量不足
曲がり矯正工程では，材料の初期曲がりの大きさとセンサ ６ の位置における断面形状は図10のようにねじれていることが分かった．このねじれの影響を考慮していない式⑴では，外形振れ量に誤差が発生するため，ねじれを考慮した算出方法を検討した．

に応じてワーク押し込み量を設定し，曲がりを矯正している．現状の曲がり矯正において，初期曲がりが小さいワークに対しては設定される押し込み量で矯正ができている．しかし，初期曲がりの大きなワー
クに対しては設定されるワーク押し込み量では押し込み量が不足し曲がりを所定のしきい値以下とする
ことができない，つまりは矯正が完了しないことがある．

５

曲がり測定・矯正技術の開発

図10

5. 1 曲がり測定技術の開発
5.1. 1 振れ測定精度の向上
接触式高精度変位計を採用し，直接振れを測定す
る構造を採用することで振れ測定精度（仕様上の指示精度）±0.003㎜を確保した．
5.1. 2 外形による振れ量の除去
各センサにて測定される振れ量には外形による振れ量が含まれるため，曲がりを正確に測定するためにはこの値を除去する必要がある．そこで，図 ９ のように両側ローラ直近にセンサ ０ 及び ６ を追加した
曲がり測定方法を考案した．センサ ０ 及び ６ はロー
ラ直近であるため，曲がりによる振れ量がなく外形による振れ量のみを測定できる．この振れ量より外形振れ量を以下のように設定し，各センサにて測定される振れ量より各センサでの曲がりを以下のように算出する．各センサでの曲がりの最大値をワークの曲がりとする．
b＝（b0＋b6）/ ２ ⑴
Zn＝（bn－b）/ ２ ⑵b：外形振れ量，b0：センサ ０ の振れ量，
b6：センサ ６ の振れ量，bn：各センサの振れ量，
Zn：各センサでの曲がり

図９

現状の曲がり測定方法

センサ ０ 及び ６ における断面形状

このねじれは材料メーカのロール矯正工程にて発生したと推測され，ねじれ量はワークごとに異なるが，各断面におけるねじれ量は距離に比例しほぼ一定の比率でねじれていることを確認した．この特性を利用して，外形振れ量をセンサ ０ 及び ６ の平均値
でなく各センサからの距離の逆比で算出することとした．例えばセンサ １ の外形振れ量は以下のようになる．
b＝｛b0×（L－L1）/L｝＋b6 ×L1/L
⑶
L1：センサ １ の距離，L：ワーク全長
5. 2

曲がり矯正に関する変更点

曲がり矯正方法は １ 項図 ３ に示す現行の方式を採用し，測定した曲がり量に対して機種ごとに設定した係数を掛けて算出した押し込み量にて矯正を行う．
ただし，初期曲がりが大きなワークでは前述したよ
うに，押し込み量が足りず矯正できない場合があったため，初期曲がりの大きなワークについては押し込み量算出設定値を改めて設定した．

６

開発結果

6. 1 曲がり測定技術の開発結果
曲がり測定実験機を試作し，外径φ37，42㎜，長
さL＝900，2300㎜のワークの曲がりを測定した．
この時の曲がり測定精度は表 １ のようになった．こ
こでは，真円度測定機及び三次元測定機で測定した― 37 ―

ピストンロッド曲がり測定 ･ 矯正技術の開発

曲がりをワークの曲がりの真値としている．
外形振れ量の算出方式別に測定精度を比較すると，
L＝900㎜では両方式で大きな差はなかったが，L＝2300㎜では差が発生した．これは全長の短いL＝900㎜では両端におけるねじれ量が小さく，各セン
サにおける外形による振れ量の影響が小さかったためである．一方，L＝2300㎜では両端のねじれが大きくなり，式⑴では各センサにおける外形による振７

量産設備への展開

7. 1 量産設備の曲がり測定精度
６ 項の結果を受け，量産設備へセンサの追加及び開発した曲がり測定方式の機能追加をした．センサ
追加後の曲がり矯正機は写真 ２ のようになっている．

れ量の誤差が大きくなったことが測定精度悪化の原因である．つまり，式⑶の方が長さに依存することなく測定精度は良好であり，有効な補正方式である
といえる．
表１
全長
L＝900［㎜］L＝2300［㎜］

写真 ２

曲がり測定精度
測定精度

外形振れ量

ave
［㎜］ σ［㎜］平均値－0.0070.011±0.040距離の逆比－0.0080.011±0.041

平均値－0.0080.024±0.080距離の逆比－0.0040.013±0.043（ave±3σ）
［㎜］

全長

外形振れ量

L＝2300［㎜］ 距離の逆比

6. 2 ワーク押し込み量の変更結果
初期曲がりが大きなワークに対して矯正ができる
よう，押し込み量設定値を変更し矯正を実施した．
矯正前後における曲がり量の変化及び矯正回数を図11に示す．図より初期曲がりの大きなワークにおいても目標CTに入る矯正回数平均10回以下に対し，

図11

量産設備への機能追加後の曲がり測定精度を，表２ に示す．
表２

また，この測定精度を考慮した曲がりしきい値を設定して矯正を行えば，次工程であるNC工程も特に問題なく加工可能であることを確認した．
以上のことから，真円度に影響されない曲がり測定技術には，5. 1 項図 ９ に示すセンサ ０ および ６ の追加と外形による振れ量を算出し除去する方案が有効であることが明らかになった．

平均8.2回で曲がり矯正を完了することができた．

センサ追加後の曲がり矯正機

曲がり測定精度
ave［㎜］ σ［㎜］
0.005

0.016

測定精度
（ave±3σ）［㎜］±0.052

表 １ の値と比較し，ほぼ同等の測定精度が得られており，真円度などの外形による振れの影響を受けず，曲がりを測定できるようになった．
7. 2 曲がり矯正工程の評価
量産設備への機能追加後，初期曲がりの大きなワークに対して矯正を実施した．曲がり矯正前後における矯正結果は図12のようになり，矯正不良となったワークは ０ 本であった．また，平均矯正回数は8.95回であり，目標CTに入る矯正回数平均10回以下であった．
以上の結果より，改造前の設備で矯正できなかった真円度の悪いワークや初期曲がりの大きなワークに対しても，曲がりをしきい値以下に矯正できる設
備能力が確保できたといえる．

図12

初期曲がりの大きなワークの矯正結果― 38 ―

自動曲がり測定及び矯正結果

KYB技報８第57号開始した．これにより生産性の向上や歩留まりの改善を図ることができた．

結果

今後も生産性向上や低コスト化につながる，様々な検査計測技術開発に取り組んでいきたい．
最後になりましたが，今回の開発，量産運用に至⑴曲がり測定精度を明確にできた．
曲がり測定精度：真値に対し±0.052㎜⑵ １ 本当たりの矯正回数：平均8.95回⑶矯正不良数： ０ /20本

９

るまでに多大なご支援，ご協力をいただきました社
内外関係者各位にこの場をお借りして厚く御礼申し
上げます．

おわりに

真円度の悪いワークや初期曲がりの大きなワークに対応可能な曲がり矯正技術を開発し，量産運用を著

2018―10

者 

光尾

崇

2006年入社．技術本部生産技術研
究所第二研究室．検査，計測技術の開発に従事．

― 39 ―

大型高性能LMW用フロントフォークの開発

製品紹介

大型高性能LMW用フロントフォークの開発
牧

１

野

公

昭

と大きく異なる仕様となっている．KYBモーター
サイクルサスペンション㈱（以下KMS）はNIKEN

はじめに

４ 輪の自動車や ２ 輪のモーターサイクル同様， ３輪の車両も過去から様々なものが提案・実現されてきた．近年では，2013年にヤマハ発動機㈱（以下YMC） 様 が リ ー ニ ン グ マ ル チ ホ イ ー ル（以 下LMW）という車両システムを発表し，大きな注目を集めている．このLMWは ３ 輪あるいはそれ以上の車輪を持ち， ２ 輪車と同じように車輪を含めてリーンさせる（傾ける）事でバランスをとりコーナーを曲がる事を特徴としている．その結果， ２ 輪車の使い勝手の良さと楽しさを持ちながら， ２ 輪車より高い安定性を持つ車両となる．LMWを採用した車両
として，2014年にTRICITY 125，2016年にTRICITY
155（写真 １ ）を発売．スクータータイプのシティコ
ミュータとして，高く評価されている．
今回YMC様が開発した新型LMWのNIKEN（写真 ２ ）は，TRICITYと異なりスポーツタイプの大型高性能車両である．エンジン出力，タイヤのグリッのフロントフォークの開発を担当した．本報はその開発について，ポイントとなったいくつかの内容について紹介する．

写真 ２プといった性能が極めて高く，走行速度域がスクー
タータイプの車両を大きく上回る．前の ２ 輪を支えるフロントフォー クも，TRICITYや従来の ２ 輪車

NIKEN

※「LMW」，「TRICITY」および「NIKEN」は，
ヤマハ発動機㈱の商標です．

２

新規性と課題

今回の開発品フロントフォークは，特に骨格となる部分に多くの新規要素がある．以下に主なものを挙げる．
① ２ 本の脚がタイヤの片側から支える片持ち（後脚をダンパASSY，
前脚をガイドASSYと呼ぶ）②アッパブラケット無しの全長が短い倒立構造③大径のステアリングシャフト④アウタチューブ ２ 本を連結するブラケット追加⑤ ２ 本の脚が １ 個のアクスルブラケットで結合
その骨格に対し，ダンパASSYの内部には，既存

写真 １

TRICITY 155の高性能倒立フロントフォーク用オイルダンパカー
トリッジ／スプリング構造を採用した．内部構造の新規性を抑える事で，骨格部分の開発に専念した．
― 40 ―

KYB技報第57号

ガイドASSY側にはオイルダンパやスプリング等はなく，作動油のみが入ったシンプルな構造となっている．

2018―10

最終仕様について概要を図 １ ，内部構造を図 ２ に示す．
このフロントフォークを実現するために，強度・耐久性，性能，量産性，設備投資を含むコストなど，多くの課題があった．中でも「量産性と設備投資抑制の両立」と「強度・耐久性の確保」は，本製品の特殊性から重要であった．

３

量産性と設備投資抑制の両立

3. １ ステアリングシャフト塑性加工
本開発品のステアリングシャフトは，強度上の要件
からφ50という前例の無い大径である．一方でステ
アリングシャフトの上部は，車両側のレイアウト都合
上，小径とする必要がある．これはこれまでに量産実績が無い仕様であり，高額な設備投資が予想された．
そこで開発の初期段階で，KMS生産技術とKYB㈱生産技術研究所での塑性加工の解析（図 ３ ）を実施し，設備投資無しで加工可能な限界となる形状を求めた．その結果をYMC様の車両設計に反映することで，車両側の要求と量産性を両立させた（写真 ３ ）
．

図１

概要
図３

写真 ３

3. ２

塑性加工の解析例

塑性加工したステアリングシャフト素材

ステアリングシャフト圧入設計

大径のステアリングシャフトは塑性加工だけでな
く，アンダブラケットへの圧入工程にも量産性への大きな課題があった．
本開発品の圧入部には，圧入荷重に大きな影響を与える以下 ２ 点の特徴がある．
①大径化に伴い，圧入嵌合部外周が長い②アンダブラケット厚み寸法が大きい（圧入嵌合部が長くなる）
通常の ２ 輪車向け圧入寸法の相似設計を適用した
図２

内部構造

場合，圧入荷重が過大となり，大型の新規圧入設備が必要となってしまう．また本開発品の素材は，穴が― 41 ―

大型高性能LMW用フロントフォークの開発

アルミ，軸が鉄である．圧入代をむやみに減らして圧入荷重を低減した場合，線膨張係数の違いから，温度上昇時に圧入が緩んで固定できなくなってしまう．
そこで圧入部の設計全体を見直した．まず圧入代については，温度上昇時でも圧入代が確保できる設定を計算で求めた．次に上下の端部のみが圧入嵌合部となる形状とし，強度に影響の無い中央部は隙間をあけ，圧入荷重を低減した．その結果，既存設備で圧入可能となった．加えて，上下の圧入径に差をつけることで，圧入ストロークを短くし，圧入時間も短縮した．圧入部を工夫する事で，設備投資を抑えながら，必要な強度と量産性を両立させた（図 ４ ）．

図５

図４

3. ３

初期試作品の構造

圧入部の変更内容

組立工程への対応

本開発品の初期の試作品では，ダンパASSYとガイドASSYのインナチューブが両方アクスルブラ
ケットに直接ねじ結合されていた．この構造では最初にアクスルブラケットとインナチューブ ２ 本が一体となり，その上で ２ 本の脚を同時に組立てなければならない（図 ５ ）．通常の ２ 輪車用フロントフォー
クは， ２ 本のダンパASSYを １ 本ずつ組立した後，それをブラケットに組付けるという組立順序である．
よってこの構造のままでは，既存のダンパASSYラインで生産できず，専用組立ラインが必要となる．
そこでアクスルブラケットとガイドASSYの組付け部をクランプ結合とし，分割可能とした（写真 ４ ）― 42 ―

写真 ４

最終仕様の構造KYB技報第57号

結果，ダンパASSY及びガイドASSYは，それぞれ
通常の ２ 輪車と同じダンパASSYラインで組立可能となった．新規設備はブラケット類とダンパ・ガイ
ドASSYを組み上げる最終工程のみとし，設備投資を抑制した．
3. ４ ダンパASSYインナチューブ結合部の設計
ダンパASSYのインナチューブとアクスルブラ
ケット結合部は，アクスルブラケット内側の溝にO

2018―10決と同時に，高い負荷にも対応させる事ができた．

４

強度・耐久性4. １ 初期検討
YMC様での強度検討と並行して，KYB㈱CAE推進部にてFEM解析（図 ８ ）を行った．開発初期段
階での強度検討は，これで目処をつけた．

リングを入れて密封するのが標準構造である（図 ６ ）．
しかし本開発品のアクスルブラケットはアンバラン
ス形状でサイズも大きく，従来工法での内側Oリン
グ溝加工ができない．そこでOリングを保持するカ
ラーを挟む事で内径Oリング溝加工を無くし，量産可能な仕様とした（図 ７ ）．
このカラーを用いる構造は，薄肉のインナチュー
ブを採用した特殊な機種で量産されている．ただし
本開発品は片持ち構造であり，インナチューブとア
クスルブラケット結合部に高い負荷がかかる．そこでインナチューブ端面から高い面圧を受けるカラーの材質を，アルミ合金から炭素鋼に変更した．さらにアルミ合金製アクスルブラケットとの座面を大きくして，面圧を低く抑えた．結果，生産上の課題解

図６

標準構造の締結部

図７

本開発品の締結部

図８

FEM解析例

4. ２ 疲労寿命の確保
単純な強度は解析や強度試験で確認できるが，疲労強度を確認するには十分ではない．そこでYMC
様で実施いただいた実車計測から解析した応力頻度と，KMSで測定した各部品のS-N線図を使用し，部品ごとに疲労強度要件を満たしているかを計算で確認した．通常の ２ 輪車での実車計測は，例えばアウタチューブでは前後方向の応力が高いことは明確であり，その方向だけを測定すれば良い．しかし本製品は片持ちであり，解析の荷重付与前後の変形具合（図 ９ ）を見ても分かるように，フォークには前後方向だけでなく捩じれや曲げの複雑な入力がある．
そこで応力を45°刻みの ８ カ所で全周測定し，応力全体像を把握した（写真 ５ ）．

図 ９ FEM解析，変形比較（変形を増幅して表示したもの）― 43 ―

大型高性能LMW用フロントフォークの開発

５

おわりに

今回の開発品は特殊な機種ではあったものの，開発内容自体は基本に則った手法をそのまま適用した

写真 ５ものである．しかしここまで新規性要素の多い機種
は珍しく，その開発を基本に立ち返って携わることが出来たのは，とても良い経験であった．また基本

応力測定のゲージ（例）4. ３ 耐久試験
各部品の疲労寿命を確認した後，フロントフォーとはいうものの，フロントフォーク開発に関わる
KMSのノウハウと言える内容も多くあり，YMC様が求めるフロントフォークの実現に大きく貢献でき

ク全体での耐久試験を実施した．YMC様での実車計測データを基に，その応力をベンチ上で再現できるテスト条件を新規に設定した．

たと思う．
最後に，本製品の開発にあたりご指導，ご協力頂いた関係部署，協力会社の皆様に，この場を借りてこの新たに設定した耐久試験をクリアすることで， 厚くお礼申し上げます．
フロントフォーク全体としての疲労強度が必要要件を満たしていることが確認できた．
著

者 

牧野

公昭

2006年 入 社．KYBモ ー タ ー サ イ
クルサスペンション㈱技術部． ２
輪車用サスペンションの設計・開発に従事．

― 44 ―

KYB技報第57号

2018―10

製品紹介

トリリニア型オイルダンパの開発
石

１

原

幸

子

・

中

学

250km離れた苫小牧で石油タンクの火災被害が発生はじめにした．この頃から長周期地震動という言葉が一般社

地震による被害から人と建物を守るため，建築物はただ損傷・倒壊しないだけでなく，安心・安全な
居住空間の確保や居住者の恐怖心を和らげることが非常に重要である．
地震に対する建築物の構造は，「耐震」，「制振」，「免震」に分けることができる．
「耐震」とは，建築
物自体の粘りや強さで地震に耐える構造である．
「制振」とは，建築物の任意の階に制振装置（ダンパ等）を設置し，層間変位（各階のずれ）を抑え，建築物の変形を低減させる構造である．両者は建築物に伝わった地震力をいかに抑えることができるかが重要となる．
これに対して「免震」とは，地盤と建築物を絶縁させ，地盤から建築物に伝わる揺れを低減させる構造である．そのため，免震建築物は居住空間や居住者の安全性を高めることができる．

会に広がり，免震・制振構造の採用が広がった．
2011年に発生した東北地方太平洋沖地震（東日本大震災）により，長周期地震動への対策が強化されるようになった．今後起こりえる南海トラフ沿い巨大地震や内陸直下型地震等の大振幅地震動への対応が急務となっている中，免震用オイルダンパの需要も増え，要求性能も変化している．

表１
1923
1924
1948
1950
1964

２

原

日本の地震と建築基準の歴史と免震の普及

日本は多くの巨大地震を経験し，そのたびに建築基準を改正している（表 １ ）．1948年に発生した福井地震を教訓に，1950年に初めて建築基準法が制定された．1964年の新潟地震では液状化が問題となり，1968年の十勝沖地震ではコンクリ－トのせん断破壊が起きた．この ２ つの地震を教訓に，1971年に建築基準法が改正された．1981年には震度 ７ でも倒壊・損傷しない新耐震基準が導入された．現在の耐震基
準もこのときの改正を基にしており，これ以降に建てられた建物を新耐震基準と呼ぶ．1995年に発生した 兵庫県南部地震（阪神・淡路大震災）では，旧基準の建物に被害が集中し，新基準の建物は被害を免れたと言われている．また，当時 ２ 棟あった免震建築物が無傷であったことから免震建物が注目されるようになった．
2003年に発生した十勝沖地震では，震央から約― 45 ―

1968
1971

1978
1981
1995

2000
2003

2011
2016

日本の地震と建築基準法の変遷

関東大震災 M7.9
市街地建築物法改正
世界で初めての耐震基準の制定
福井地震 M7.1
壁の少ない建物に被害が集中
建築基準法制定（旧耐震）
必要な壁量を追加
新潟地震 M7.5
地盤の液状化
十勝沖地震 M7.9
鉄筋コンクリ－ト短柱化とせん断破壊
建築基準法改正
柱の補強規定の追加
コンピュ－タ解析による知見の反映
宮城県沖地震 M7.4
建築基準法改正
新耐震設計法の導入
兵庫県南部地震 M7.3
旧基準の建物に被害が集中
免震・制振構造が注目される
建築基準法改正
免震・制振構造の普及
十勝沖地震 M8.0
震源から200km以上離れた苫小牧で石油タン
ク火災被害
東北地方太平洋沖地震
M9.0
熊本地震 M6.5（前震）M7.3（本震）トリリニア型オイルダンパの開発

３

イルダンパと同様である．
オイルダンパは両端に取付けられる物体の相対変開発の背景

本報で紹介するトリリニア型オイルダンパは免震用オイルダンパであり，株式会社熊谷組様と共同開位に応じて伸縮する．ダンパが伸びてピストンが動
くとA室の圧力が上昇し，伸び側の減衰バルブ（調発した速度依存型減衰係数可変オイルダンパである． 圧弁・リリーフバルブ）が開き，作動油がB室に流通常の免震用オイルダンパは速度によって減衰係数出する．この時の，減衰バルブを作動油が通過するの切り替わらないリニア特性か，切り替わりが １ 回際の油圧抵抗により発生したA室とB室の圧力差にのバイリニア特性のみであった．バイリニア特性は１ 次減衰係数と ２ 次減衰係数で構成されており， １次減衰係数領域では傾きを大きくして，低速で高減衰力を発生させることができる． ２ 次減衰係数領域
では，傾きを小さくして，オイルダンパの破損を防いでいる．
それに対し，本品は １ 次減衰係数を低速域と中速域に分け，減衰係数の切替わりが ２ 回のトリリニア
特性になるようにした．今後想定される巨大地震に向けて，低速域では免震効果をより発揮できるように傾きを現行品よりも小さくし，中速域では建築物が擁壁に衝突することを回避できるように傾きが急
激に大きくなる．
カヤバシステムマシナリー㈱（以下KSM）は，建設会社と共同で様々なオイルダンパを開発してきた．変位によって減衰係数を切り替えるオイルダン
パとして，大成建設株式会社様との共同開発である
パッシブ変位切換型オイルダンパ（KYB技報第52号で紹介），清水建設株式会社様との共同開発品である可変減衰型オイルダンパ（KYB技報第55号で紹介）がある．変位依存型と速度依存型は建物構造
設計者の判断によるものであり，どちらが良いと言えるものではない．
本開発品である速度依存型は，標準の免震ダンパ

よりピストン速度に応じた減衰力として作用する．
また，A室はB室よりピストンロッド分の作動油が少ないため，チェックバルブが開くことによりタンク室からB室へ作動油が補充される．
ダンパが縮む時，チェックバルブが閉じ，B室の圧力が上昇する．そして縮み側の減衰バルブ（調圧弁・リリーフバルブ）が開き，作動油がA室へ流出する．伸びる時同様，減衰バルブを作動油が通過する際の油圧抵抗により発生したA室とB室の圧力差によりピストン速度に応じた減衰力として作用する．
また，ピストンロッド体積分の余剰作動油はボトム側のシリンダに組み込まれている．減衰バルブ（調圧弁・リリーフバルブ）が開くことでタンク室へ流出する．

（BDS：Building Damper hi－Speed type）のバル
ブの構成部品を １ つ追加するだけで実現可能であったため，製作が容易で短期間での評価を行うことが
できた．

4

図１

5

免震用オイルダンパ概略図

減衰性能の確認試験

5. 1 設計仕様
本オイルダンパの設計仕様を表 ２ ，減衰力特性を開発ダンパの構造と作動原理

図 ２ に示す．標準品であるBDS120－B－ １ （最大力1000kN）は速度32cm/sで減衰係数を切り替える．

図 １ にトリリニア型オイルダンパの構造を示す．
免震用オイルダンパはインナーチュ－ブ，アウター
それに対し，本開発品は，速度60cm/s以下では傾チュ－ブ，ピストンロッド，ピストン，減衰バルブ， きを小さくし，速度60cm/sを超えて中速域に切り作動油から構成される．
替わると，減衰係数が大きくなる．100cm/sを超え
ピストンロッドとピストンは連結されており，イ
ると，オイルダンパの破損を防ぐために傾きを極小
ンナーチュ－ブ内部の黄色部（A室・B室）に作動にし，力の増大を抑える．また，本特性値は，要求油が密閉されている．ピストンとボトム側のシリン
ダには減衰バルブ（調圧弁・リリーフバルブ）が組
み込まれており，速度に応じて減衰力が発生する．
オイルダンパの構造はKSM標準品であるBDS型オ

性能に応じて切替え速度を変更する計画である．

― 46 ―

KYB技報表２

低速減衰係数中速減衰係数高速減衰係数
切替力
切替速度
リリーフ力
リリーフ速度
最大減衰力
最大速度

第57号

②切り替り位置確認試験

標準品と開発品の設計仕様比較

C11
C12
C2
Fc
Vc
Fr
Vr
Fmax
Vmax

kN/［cm/s］
2
kN/［cm/s］
kN/［cm/s］
kN
cm/s
kN
cm/s
kN
cm/s

標準品
BDS120-B-1
25.0
―
1.695
―
―
800
32
1000
150

2018―10切り替り速度とその前後での変化を確認する．
③周波数依存性確認試験
同速度の実験を複数の周波数で行い，依存性の有無を確認する．

開発品
6.67
0.11
2.0
400
60
1100
100
1200
150

5.3. 2 試験体
試験体はKSM保有の評価用ダンパを使用し，減衰バルブのみ製作して組み込む．ダンパ外観を図 ４に示す．
型式：BDS120

図４5.3. 3図２

減衰力特性

5. 2 開発品のバルブ構成
本開発において，減衰係数が任意の速度地点で高くなるように切り替えることは技術的に難しいため，専用のバルブを開発した．調圧弁概略図を図 ３ に示
す．本バルブはKYB保有特許（特第5466539号）を利用している．
具体的な構造は，ハウジング内部に規制部材を追加し，調圧弁が規定のストロ－ク量に達すると，規制部材とぶつかり，調圧弁の移動量を規制できることである．特許内容については，特許紹介を参照いただきたい．

試験体概略図加振条件

加振条件を表 ３ ～表 ５ に示し，計画特性プロットを図 ５ に示す．また，本試験は図 ６ に示すように正弦波加振とし，オイルダンパ取付長近傍を加振開始
位置（中立位置）とする．各速度での減衰力を測定し，その値を評価する．なお，減衰力の計算値は式⑴～⑶より算出した値を用い，測定した力値との比
較を行う．
（V<Vc）
⑴
F=C11・V（Vc≦V<Vr）
⑵
F=C12・V ２
F=Fr+C２ ・（V-Vr） （V≧Vr）
⑶
ここで，
C11	：低速時減衰係数［kN/［cm/s］］
C12	：中速時減衰係数［kN/［cm/s］２ ］
Fr ：リリーフ力［kN］
C２ ：高速時減衰係数［kN/［cm/s］］
V ：正弦波加振時速度［cm/s］
Vr ：リリーフ速度［cm/s］
Vc ：切替速度［cm/s］
F ：減衰力［kN］
表３

図３

低速域の加振条件
加振変位［mm］
速度［cm/s］

調圧弁の概略図

5. 3 試験概要
5.3. 1 試験内容
本試験では，下記項目について確認を行った．
①減衰力確認試験

周波数

周期

［Hz］

［s］

0.25

 弦波加振により，計画通りの減衰力－変位履歴
正図が得られるかを確認する．
（正弦波加振の説明は次頁図 ６ に記載）
― 47 ―

20

40

55

60

4

127.3

254.6

350.1

382.0

0.5

2

63.7

127.3

175.1

191.0

0.75

1.33

42.4

84.9

116.7

127.3

1.0

1

×

63.7

87.5

95.5

トリリニア型オイルダンパの開発
表４

中速域の加振条件
加振変位［mm］
速度［cm/s］

周波数
［Hz］

周期
［s］

65

80

90

95

100

0.25

4

413.8

×

×

×

×

0.5

2

206.9

254.6

286.5

302.4

318.3

0.75

1.33

137.9

169.8

191.0

201.6

212.2

1.0

1

103.5

127.3

143.2

151.2

159.2

表５

高速域の加振条件
加振変位［mm］

中央近傍に入っていることを確認した．
②切り替わり位置確認試験の結果
低 速から中速への切り替え速度である60cm/sと，中速から高速への切り替え速度（リリーフ速度）である100cm/sとその前後（±5cm/s）の検査ポ
イントにおいて，計画特性と一致した減衰力が発生しており，計画通りに特性が切り替わっていることを確認した．
③周波数依存性確認試験の結果
低 速と高速域での周波数依存性はほぼ見られなかった．中速域では周波数の影響が多少見られる

速度［cm/s］
周波数
［Hz］

周期
［s］

105

120

140

150

0.25

4

×

×

×

×

0.5

2

334.2

382.0

445.6

477.5

0.75

1.33

222.8

254.6

297.1

318.3

1.0

1

167.1

191.0

222.8

238.7

図５

加振条件

図６

ものの，実運用時には免震建物の固有振動数が0.16から0.3Hz（周期 ３ ～ ６ 秒）であるため，実建物への影響は少ないと考える．

図７

低速域の減衰力－変位履歴曲線（0.5Hz）

図８

中速域の減衰力－変位履歴曲線（0.5Hz）

図９

高速域の減衰力－変位履歴曲線（0.5Hz）

計画特性プロット

正弦波波形の説明

5.3. 4 試験結果
周波数0.5Hzで加振した時の減衰力－変位履歴図を図 ７ ～図 ９ に示す．建築の場合，変位履歴図でダンパ特性を評価する．また，計画特性との比較をするため，速度と最大減衰力の関係をプロットしたグ
ラフを図10，図11に示す．
①減衰力確認試験
低 速域である20cm/s，40cm/s時では，低めにふれているが，その他の領域については，特性公差― 48 ―

KYB技報第57号

2018―10

6

まとめ

トリリニア型オイルダンパの原理試作品を製作し，減衰特性を確認し，実現可能であることを確認した．
本年度は製品化に向けて，量産型のオイルダンパの設計・試験を行い免震用部材としての大臣認定を申請し，来年度に認定取得予定である．本オイルダン
パは，新築の免震建築物の大振幅地震動のみならず，
既存の免震建築物の免震性能の向上にも寄与できることが期待される．

著

図10

伸び側の加振結果

図11

縮み側の加振結果

本製品の開発にあたって協力いただいた株式会社
熊谷組のご担当の皆様，社内各部門，関連協力業者の皆様に，深く感謝申し上げます．

者 

石原

中原

幸子

学

2015年入社．カヤバシステムマシ

1991年入社．カヤバシステムマシ

ナリー㈱三重工場技術部．KYB

ナリー㈱三重工場技術部専任部長．

事業開発推進部よりKSMへ転籍．

KYB岐阜南油機技術部設計室よオイルダンパ開発業務に従事．

りKSMへ転籍．オイルダンパ開発業務に従事．

― 49 ―

極微低速域高減衰バルブの開発

技術紹介

極微低速域高減衰バルブの開発
安

１

井

剛

本報では，前述のピストンバルブ開発時に着目した微低速域よりも，更に低速度域（極微低速域）に

はじめに

近年，自動車メーカにて開発される新型車両において，サスペンションフレームや，ボディ自体の剛性が上昇傾向にあり，またタイヤ・ホイールの大径化・低扁平化も併せて，車両全体の高剛性化が進んでいる．
これに伴い，従来はタイヤ等によって吸収され，ショックアブソーバ（以下SA）には伝わっていな
かった細かい振動もSAに伝わるようになり，同じ路面からの入力に対しても，SAがより細かく動かされるようになった．したがって，SAに対しては，より微低速域・小振幅における減衰力の確保が求められている．
本要求を受けて開発されたピストンバルブをKYB技報第51号・第54号にて紹介した１）２）．何れのピストンバルブもピストン形状を工夫することで，微低速域減衰力をリニアに発生することが可能となった（図 １ ）．

おける減衰力の向上を可能とする新開発のピストン
バルブについて紹介する．

２

開発の背景

極微低速域は，SAが動き始める極めて初期の速度域であり，従来，油圧力（ピストンバルブ）ではコントロール困難とされてきた．
この速度域でSAが発生する軸力注１）は，SA摺動部の摩擦力が支配的であり（図 ２ ），車両性能への影
響が非常に大きいことから，摺動部品の改良による軸力コントロールが従来成されてきた．
注 １ ）摩擦力と減衰力の合成力

図２

極微低速でSAが発生する軸力イメージ

摺動部の摩擦力は，数十N程度であるが，その僅か数Nの差により車両官能評価が明らかに変化する
ことが知られている．しかし，サスペンション特性
や車両性能の狙いに合わせて摺動特性を変化させる
ことは，大幅な部品種類の増加に繋がるため実質困難である．
そこで，従来のピストンバルブではコントロール
図１

既存バルブの減衰力-速度特性イメージ

出来ないとされてきた極微低速域の軸力を油圧力― 50 ―

KYB技報第57号

2018―10（ピストンバルブ）によりチューニング可能とすべ
く，新バルブの開発に着手した．

３

新開発ピストンバルブの狙い

極微低速域の軸力を適度に発生させることで，主に路面からのビリビリした細かい入力の遮断性等の質感やステアリング操作に対する応答性・追従性等の操安性が向上することが確認されている．
KYBの既存ピストンバルブを用いて極微低速域の減衰力を増加させる場合は，極微低速域以降も影響を受け減衰力が増加し，路面からのゴツゴツした入力が強くなり乗心地が悪化してしまうため，減衰力チューニングのみで，質感・操安性とゴツゴツしない乗心地を両立させることは困難であった（図 ３ ）．
新開発のピストンバルブは，既存のピストンバルブ
では両立困難だった特性，①車両の質感向上を目的とした極微低速域の軸力向上，②乗心地の確保を目的とした微低速～低速域の減衰力抑制の ２ 点を狙いとした．

図３

図４

４

拡張バルブ部の目標特性イメージ

新開発ピストンバルブのメカニズム

4.1 ピストンバルブ構造
従来ピストンバルブと新開発ピストンバルブの構造を図 ５ に示す．
新開発ピストンバルブは，従来ピストンバルブに
拡張バルブ部を追加し直列配置した構造とした．
拡張バルブ部（図 ６ ）は，ディスクとリーフバル
ブで構成され，ディスク内径部に配置されたリーフ
バルブ（以下，非着座バルブ）がシート面を持たず，
通常のリーフバルブのように着座しない構造となっていることが特徴である．

新開発バルブの目標特性イメージ

極微低速域で減衰力を発生させるため，従来ピスト
ンバルブとは異なる構造（以下，拡張バルブ部）を検討した．拡張バルブ部の設計要件は以下の ３ 点である．
①極微低速域で減衰力を発生し，バルブチューニ
ング可能とする．
②極微低速以降の速度域では，減衰力を飽和特性とする．
③伸び・縮みの両行程に作用する．
拡張バルブ部と従来ピストンバルブ部の減衰力特性を合成することで，新開発ピストンバルブの目標
特性を達成することとした（図 ４ ）．

図５
― 51 ―

新開発ピストンバルブ構造

極微低速域高減衰バルブの開発

図６

拡張バルブ部構造

4.2 新開発ピストンバルブの作動原理
極微低速域で減衰力を発生するため，ディスクと非着座バルブは，組付け時の隙間が限りなく小さくなるよう設計した．非着座バルブにより作動油流路が蓋をされているため，極微低速域の僅かな作動油流量であっても減衰力を発生すると共に，瞬時に非着座バルブが押し広げられることで極微低速域以降の減衰力増加が抑制される構造となっている．
また，極微低速域より速い作動速度域の減衰力を飽和特性とするため，非着座バルブを大径に設定し，バルブ開口時に十分な流路面積を確保した．中高速域においては，作動油流量が増えるため，非着座バ
ルブを大きく撓ませ，流路面積を確保する必要がある．
非着座バルブはシート面を持たない構造であるため，上下両方向へ開口し，伸行程・縮み行程に作用する（図 ７ ）
．

図７

4.3

図８

4.4

極微低速域の軸力特性

チューニング性

新開発ピストンバルブは，極微低速域の減衰力をリーフバルブの開弁抵抗により発生させることから，
リーフバルブ剛性を変更することによりチューニン
グが可能である．また，内背面のバルブ剛性を変えることで，伸行程・縮み行程それぞれの減衰力を独立してチューニングすることが可能である（図 ９ ）．
極微低速域のチューニング例を図10に示す．

拡張バルブ部の作動イメージ

図９

拡張バルブ部チューニング要素

図10

極微低速域の軸力チューニング例

4.5 非着座バルブ耐久性向上手法
前述の通り中高速域の減衰力を飽和特性とするため，極微低速域軸力特性

従来ピストンバルブと新開発ピストンバルブの極
微低速域の軸力特性を図 ８ に示す．両バルブとも，同一の摺動部品で構成しており，軸力の差から，新非着座バルブを大きく撓ませる．そのため，非着座バルブの支持点に高い応力が発生し，破損の懸念がある．
非着座バルブの耐久性向上の手法として，バルブ

開発ピストンバルブは極微低速域で減衰力を発生していることが分かる．

支持点を増やし，最大応力を低下させると共に，応力を分散させる対策を行った（図11）．

― 52 ―

KYB技報第57号

2018―10５採用状況

本 バ ル ブ 構 造 は，2018年 ７ 月 よ り 発 売 のLexus
ES（写真 １ ）の一部グレードへ採用され，カーメー
カーから非常に高い評価を頂いている．
現在も複数車種にて採用に向けた開発を進めており，採用車種・生産数ともに拡大を目指している．

図11

非着座バルブ破損対策

写真 １

4.6 新開発ピストンバルブによる効果
車両が動いている間，SAは常に微振幅での上下動を繰り返しているため，伸行程・縮み行程の切り替わりで，SA作動速度は必ず極微低速域を通過する．
極微低速域の軸力を新開発バルブを用いて車両に合わせチューニングすることにより，車両性能への様々な効果が確認されている．
①ステアリング操作に対する応答性の向上②路面から伝達する細かな振動の遮断性向上③高速走行時の車両安定性の向上④ばね下追従性の向上⑤良路走行時のばね上フラット感の向上
また，極微低速域の軸力が油圧力（ピストンバルブ）

６

Lexus ES

おわりに極微低速域の減衰力向上・調整を可能とする新構造のピストンバルブを開発した．これにより，従来
バルブでは不可能であった速度域のチューニングが可能となり，カーメーカーからのニーズに対して高い次元で対応できるようになった．
国内では既に量産が開始されており，現在は海外拠点への展開を推進している．
最後に，本開発にあたりご指導，ご協力を頂いた関係各位に，この場を借りて厚くお礼申し上げます．
参

考

文

献

でチューニング可能となったことで，摺動部特性は可能な限り低摩擦とすればよく，信頼性の向上へ注力

１ ）君 嶋，山中，山本：減衰力応答性改良バルブの開発，できるようになることも，付帯効果として大きい．

２ ）君嶋：微低速域高減衰バルブの開発，
KYB技報54号，（2017

KYB技報第51号，（2015年10月）
年 ４ 月）「Lexus ES」はトヨタ自動車株式会社の商標です．
画像提供：Lexus International

著

者 

安井

剛

2005年入社．オートモーティブコ
ンポーネンツ事業本部サスペン
ション事業部技術部第一設計室．
ショックアブソーバの開発に従事．
― 53 ―

磁場解析を活用した比例ソレノイド減衰力調整式 ショックアブソーバの応答性改善

技術紹介

磁場解析を活用した比例ソレノイド減衰力調整式
ショックアブソーバの応答性改善
上

１

野

和

生

・

松

下

雄

介

衰力切替え応答性を同時に改善できる条件を求めた．

はじめに

注 １）パワー源をもち，路面状況に応じた制御機能をも

近年，自動車において，操縦安定性と乗り心地を両立するため，セミアクティブサスペンションを搭

つサスペンション．セミアクティブサスペンション

載した車両が増加しつつある．
セミアクティブサスペンションとは，時々刻々と変化する路面からの入力に対し，リアルタイムで減衰力を制御するシステムのことで，アクティブサス
ペンション注1）を減衰力調整式ショックアブソーバ
で近似的に実現しようとするものである．
自動車用減衰力調整式ショックアブソーバの形式
としては，制御電流に応じて無段階に減衰力調整できる比例ソレノイドバルブ（以下SOL弁）を搭載した減衰力調整式ショックアブソーバが主流である（図 １ ）１）．

きるが，アクティブサスペンションの場合は加振方

図１の場合は減衰力を制振方向にのみ働かせることがで向にも働かせることができる．

２

本製品の概要写真 １ に製品化した外付け式SOL減調SAの外観を示す．

減衰力調整方式の割合（2016年度）

写真 １

SOL弁の搭載位置としては，ショックアブソーバの内側に設置する内蔵式と，ショックアブソーバの外側に設置する外付け式があり，その割合はショッ
クアブソーバ諸元の成立性が高い外付け式が過半数を占めている１）．
今回報告を行うのは，外付け式SOL弁を用いた減（以下，外付け式
衰力調整式ショックアブソーバ１）
SOL減調SA）の開発初期の試作品において，減衰力切替え応答性が要求品質に達しなかったために行った応答性改善活動についてである．
本活動において，磁場解析に品質工学（用語解説「品質工学について」p. 60参照）を活用し，実際の使用状況におけるばらつきに対するロバスト性と，減外付け式SOL減調SA外観

図 ２ に外付け式SOL減調SAの構造を示す．ショックアブソーバの外側に設置したSOL弁に油を導くた
めにシリンダ，中間パイプ及びアウターシェルで構成される ３ 重管の構造となっている．伸行程と圧行程を １ つのSOL弁で減衰力を調整するために，作動油の流れをユニフロー（一方向流れ）とした．ピストン，ベースバルブはチェック弁になっており，減衰力は主にSOL弁で発生させる．
図 ３ に量産に用いられたSOL弁構造（本活動と基本構造は同じ）を示す．SOL弁は，ソレノイド部と制御バルブ部から成り立っている．ソレノイド部は通電する電流値に応じて変化するソレノイド推力を発生させる．制御バルブ部のメイン弁については，― 54 ―

KYB技報第57号

2018―10３

減衰力切替え応答性への寄与率

応答性に関する試験結果を分析することによりSA本体（図 ２ におけるSOL弁以外）は，応答性への寄与率は低く，SOL弁の寄与率が高いこと，中でもソレノイドの寄与率が高いことがわかった（図 ５ ）．
そこで，ソレノイドの磁場解析により応答性を改
図２

善する方法を検討することとした．

３ 重管ユニフロー構造

P1，P2及びP3の圧力バランスで積層リーフバルブと可動ディスクの開閉を行なう．このP3は，ソレノイド推力を受けたポペットバルブによってコントロールされる．つまり，電流値を変化させることで，任意の減衰力を発生させる構造になっている．この
ソレノイド部が，磁場解析を行う対象である．
図５

４

減衰力切替え応答性の寄与率

解析モデル

ソレノイドの過渡磁場解析モデルを汎用有限要素法解析プログラムのスクリプト言語を用いて作成した．
解析モデルは，パラメトリックに寸法を変更できるよう簡略化したモデルとした（図 ６ ）．さらに，
渦電流及び磁気飽和も考慮した．

図３

SOL弁構造図 ４ に減衰力特性の狙いのイメージを示す．セミアクティブサスペンションでは，ショックアブソー
バの減衰力可変幅を大きく設定し，その切替え応答性を上げることで，操縦安定性と乗心地を高次元で両立できると考える．

図６

５

図４

減衰力特性の狙いイメージ

ソレノイド解析モデル

制御モデル

対象のソレノイドは電流値制御にPWM制御注２）（図 ７ ）を用いており，そのデューティー比注３）を決めるためにPI制御（図 ８ ）が用いられている．設
定推力に対しての応答性を評価するためには，電流制御を考慮する必要があるため，これらの点も汎用
有限要素法解析プログラムのスクリプト言語を用いて再現した．
― 55 ―

磁場解析を活用した比例ソレノイド減衰力調整式 ショックアブソーバの応答性改善

図10に,内蔵部品の有無と応答性の関係を示す．
内蔵部品が増加するほど，応答性が悪化する状況を解析においても再現できた．

図７

図８PWM制御概念

PI制御概念注 ２ ）一定電圧の入力から，パルス列のONとOFFの一定周期を作り，ONの時間幅を変化させる事で，出力される電力を制御する方式．
注 ３ ）ある一定の周期でON-OFFを繰り返すパルス列において，パルス幅（ONの時間）をパルス周期（ONとOFFを合計した時間）で割った比率．

６

図10

解析モデルの検証

内蔵部品の影響確認（応答性）

解析プログラムの妥当性を確認するために，応答性（時間と電流の関係）の比較を行った．
図 ９ に，内蔵部品の有無による解析結果（磁束線

図11は，実験結果の出力図の上に，スケールを合わせて解析結果のグラフを重ね書きしたものである．
PWM制御有無にかかわらず，解析結果は実験結図）の比較を示す．

果の応答性の傾向を良く再現できており，今回作成

図９

図11

内蔵部品の影響確認（磁束線図）― 56 ―

実験と解析の比較

KYB技報第57号

したモデルが実用上問題ないことが確認できた．

７

2018―10８

実験計画法による事前評価

図12は，同一条件における吸引力と電流値の解析結果である．立上りは吸引力の応答性が悪く，立下りは電流の応答性が悪い．

品質工学の適用

8. １ パラメータ設計注４）
品質工学には多くの手法が存在するが，本活動で用いたのはパラメータ設計である．パラメータ設計においては，
対象製品における課題を解決するために，入力と出力の関係から機能を定義する必要がある．
比例ソレノイドの応答性改善のための機能を，本活動においては，入力は電流値（PWM制御），出力は電流波形（電流の応答性）と考えた．
また，パラメータ設計では，誤差因子と制御因子

図12を設定する必要がある．誤差因子は，市場での使われ方や製造工程などにおけるばらつきであり，設計者側で制御できない因子である．制御因子は，設計同一条件における電流と吸引力の解析例

各因子の傾向を把握し，より的確に品質工学を適用するために，事前に実験計画法（L16）による評価を実施した．その結果を図13に示す．
電流と吸引力の要因効果図は近い傾向にあり，電流の応答性を改善すれば，吸引力の応答性も改善できる可能性が高いことが分った．また，評価した因子の影響度合いも確認でき，ソレノイド部で起きている現象について理解を深めることができた．この評価によって得られた知見を基に，品質工学における評価方法，制御因子及び誤差因子を考案した．

者が自由に設定できる設計パラメータであり，製品の課題解決のために調整する因子である．
以上に示したシステムの入出力関係について図式化したものがP-ダイアグラム（図14）である．

図14

P-ダイアグラム

注 ４ ） 製品の特性や機能性が，誤差因子に対してロバス
ト（頑健）になるように制御因子を設計する方法．

8. ２ 標準SN比注５）
ソレノイドの応答性の理想は，波形の立上りおよび立下りが瞬時に行われることである．そこで標準
SN比を用いて理想に近づく条件を求めることとした．具体的には，図15に示したように，矩形波（赤線）を目標曲線注６）とし，電流が目標曲線に近いほど良いと考えた．
解析には，設定した吸引力となるように電流設定
値を自動調整するプログラムを用いたため，ロバス
ト性が低い場合は，電流波形が誤差因子間で大きくばらつくことになる．
今回は，目標曲線を標準状態N0注７）とし，ノイズ条件（N1～N8）における電流波形が，標準状態N0
図13

応答性の要因効果図比較に近づく制御因子の組み合わせを求めることで，ロ― 57 ―

磁場解析を活用した比例ソレノイド減衰力調整式 ショックアブソーバの応答性改善がわかる．
図17に要因効果図を示す．応答性に対し，因子Hの影響が特に大きく，因子Bおよび因子Gも影響していることが分かった．

図15

標準SN比

バスト性向上と応答性向上を同時に達成できると考
えた．

図17

注 ５ ）製品の機能を入力-出力で考えた場合に，理想と考える機能が，直線関係にない場合に用いる評価方法．
注 ６）その製品にとって理想と考える特性を表した曲線．
注 ７ ） 基準となる因子の水準の組み合わせ．例えば，ノイズのない状態．

8. ３ 誤差因子（ノイズ）実際の使用状況においてばらつきが影響すると考えられる ３ 因子（プランジャのストローク，電圧，
温度）について直交配列（ ２ 水準）して得られた ８水準（N1～N8）を誤差因子とした．
8. ４ 制御因子
製品において調整可能な ８ 因子（製品寸法，コイ
ル条件など）を制御因子（A～H）とした．これを
L18直交表に割り振った．
8. ５ 解析結果
図16に，L18直交表の全条件（18× ８ 条件）の解
析結果を示す．条件によって，電流値の大きさや，立上り，立下りの応答性が大きく異なっていること

要因効果図

図18に参照条件と最適条件の解析結果を示す．最適条件では，立上り，立下り共に応答性が向上している．なお，吸引力の設定値に合うように電流値を自動調節するプログラムを用いているため，両図の電流の絶対値は異なる．
なお，図18の最適条件は波形が振動しているが，これは応答性が高い条件において見られた現象である．

図18

参照条件と最適条件の解析結果（電流値）

表 １ にSN比の再現性確認結果を示す．推定値と確認結果の利得差は0.26dbと小さく，利得の再現性は高いことから，解析結果は信頼できると考える．
表１

再現性確認［db］

条件

推定値

確認結果

最適条件

61.47

61.78

参照条件

56.26

56.31

利得

 5.21

 5.47

これらの結果から，応答性を向上し，ノイズに対してロバスト性を向上させるための知見を得ること
ができた．

９

振動低減

図18の最適条件において波形の振動が見られた．
この現象が実際に発生するかは未確認であるが，問
図16

解析結果一覧

題となった場合の対策をあらかじめ解析上で検討することとした．
― 58 ―

KYB技報第57号

2018―10

図20
図19

外付け式SOL減調SA生産数予測

KP値とKI値の影響

図19に，PI制御（図 8 ）におけるKP値とKI値を調整することにより振動低減にトライした結果を示す．
確認した範囲においては，KP値を小さくすることで振動を低減できている．仮に解析と同様の振動が実際に発生した場合には，この考え方で改善可能

その際に本活動で得られた知見を基に応答性改善策が盛り込まれた．外付け式SOL減調SAは，2016年
より量産が開始され，今後も採用車種・生産数とも１）に拡大が期待される（図20）
．

と考える．

参

考

文

献

１ ）鎌 倉，古田，森，冨田：外付け式ソレノイド減衰力調

10整ショックアブソーバーの開発，
KYB技報第55号，
（2017

おわりに

年10月）
．

本活動は製品開発の初期に行ったものであったため，製品化に至るまでの間に設計変更があったが，
著

者 

上野

和生

松下

雄介

1993年 入 社． 技 術 本 部CAE推 進2007年入社．オートモーティブコン部岐阜分室専門課長．生産技術研

ポーネンツ事業本部サスペンショ

究所を経て現職．解析業務に従事．

ン事業部技術部第二設計室．製品
企画開発部を経て現職．ショック
アブソーバの開発に従事．

― 59 ―

「品質工学について」

用

説

解

語

「品質工学について」「磁場解析を活用した比例ソレノイド減衰力調整式ショックアブソーバの応答性改善」（p. 54）に記載

KYB品質工学研究会

1

製品は市場に出荷され，様々な条件の下で使用されます．例えば，高温多湿等の環境条件や長時間の品質工学の定義とその必要性

品質工学とは，品質不具合がお客様の下で発生しないよう，製品の目的を達成する技術的な機能が，お客様目線での様々な条件下で，安定して発揮されるような，良い技術開発を行うための考え方と方法のことです．
近年，製品や技術に求められる機能が高度化，多様化する中で，製品開発を効率良く実施するために，開発そのものを机上で実施するモデルベース開発（以下MBD）が注目されています1）．MBDでは，その適用にあたり具体的な評価手法が明確になっておらず，品質工学の活用がその一つであるといえます．
一方で，次世代を担う若手・中堅人財の技術者育成が，モノづくり企業における重要な課題となっています．現在の企業環境は，以前と比べて若手技術者が育ちにくい状況にあります．その要因として文献2）では，業務の細分化がもたらす全体観不全，メー
ルやインターネットの普及によるコミュニケーショ
ン不足や業務観察不足が挙げられています．技術の本質を追求し，技術者の想像力を引き出す品質工学の方法論が，人財育成につながるとされています3）．

2

連続稼働等の使用条件，経時による材料，材質の劣化等があります．出荷時には何の問題もなかった製品の性能が，これらの条件下で乱れ，故障や不具合が引き起こされることがあります．このように，製品を開発した設計者がコントロールできない市場における様々な要因のことを，誤差因子，またはノイズと呼びます．
良い品質とは，市場における様々な条件下において，安定した性能を発揮することです．誤差因子に対する機能の安定性のことを機能性，またはロバス
ト性と呼びます．誤差因子を付加して，基本機能の安定性（ばらつき）を評価することを機能性評価と呼びます．機能性の高い製品を開発するため，設計者は形状寸法や材質等の設計パラメータを選択します．このように設計者が選ぶことができるパラメー
タが制御因子です．以上の関係をひと目でわかるよ
うに図示したものを，システムチャート（Pダイアグラム）と呼びます（図 1 ）．
開発の初期段階において，ロバスト性の高い技術を開発することで，後々市場における不具合を未然防止することが，品質工学の考え方の基本です．

市場の様々な条件に強い製品開発

技術には働きがあります．辞書によれば，働きには，“物の果たす機能・役割，他のものに及ぼす作用・影響” の意味があります．技術における働きとは，例えば電動モータの場合，電気を流すことで回転運動を得ることです．言い換えれば，電気エネルギを投入し，回転の運動エネルギを得ることです．この様に，技術の働きを入力と出力の関係で表現したものを基本機能と呼びます．

― 60 ―

図1

システムチャートの例

KYB技報3第57号

2018―10

設計者はこの要因効果図を見て，各制御因子の最適な水準を選びます．この時，機能の安定性確保を評価の効率化

製品開発時には，多くの制御因子が存在します．
また，市場での不具合を未然に防止するためには，
誤差因子をなるべく多く取り上げることも必要です．
これらを組み合わせて機能性評価を実施する場合，実験や計算の回数が膨大となってしまいます．そこ
で，品質工学では，実験計画法の技術を応用して，効率的に機能性を評価する手法が手順化されています．この手法のことをパラメータ設計と呼びます．
パラメータ設計では，直交表と呼ばれる実験計画法のツールを活用します．取り扱い可能な因子の数と水準の数に応じて，様々な直交表がありますが，最重視し，SN比の高い制御因子を優先して採用します．
次にSN比への影響が少ない制御因子で，出力を目標値に調整します．
ところで，総組み合わせ数の 1 ［%］以下の計測数から選ばれた最適条件は，本当に最適なものでしょうか？要因効果図から選ばれた最適水準の組み合わせは，実際の計測には含まれていない統計的な推定値です．そこで，この推定が正しいかどうかを確認するため，実際に最適水準の組み合わせを作成
し，計測を行います．これを確認実験と呼びます．
もし統計的な推定値と実際の確認結果の間に差がな
ければ，パラメータ設計が成功したと判断します．

も良く使われるものがL18直交表です．L18直交表
では， 3 水準の因子を 7 つ， 2 水準の因子を 1 つ利
用でき，全4,374通りの組み合わせを18通りに削減することができます．
パラメータ設計では，直交表を用いて削減した制
御因子の組み合わせに対して，誤差因子を与えた計測を実施します．その結果を統計的に処理して，図2 のような要因効果図と呼ばれるグラフを作成します．グラフは 2 種類あり，いずれも横軸には制御因
子とその水準を取ります． 1 つめは縦軸に基本機能の安定度（ばらつき）を表すSN比を取ります．SN比が大きい程，ばらつきが小さく，ロバスト性が高くなります． 2 つめは，入力に対する出力の大きさを表す感度を取ります．基本機能の考え方に応じて，SN比と感度の計算式にはいくつかの種類があります

この差のことを利得差と呼び，SN比，または感度を引き算して求めます．常用対数の引き算ですから，（例えば，標準SN比）．いずれの場合も，実際の数［db］単位で表されます．
値に常用対数（log10）をとり，3 ） “技術にも品質がある”，長谷部光雄，日本規格協会．

図2

実際の値の割り算を意味します．利得差が大きい場
合，基本機能や誤差因子，制御因子の設定に問題がある，すなわち設計者のアイデアに問題があると判断され，これらを見直す必要があります．品質工学のパラメータ設計は，単に計測数を低減させるだけではなく，アイデアの確からしさを検証する部分まで手順化されているのです．
参

考

文

献

1 ） “マツダの目指すモデルベース開発”，藤川智士，マツダ技報 No.31（2013）．
2 ） “なぜ若手社員は「指示待ち」を選ぶのか？”，豊田義博，
PHPビジネス文庫．

要因効果図の例― 61 ―

油圧機器に関連した材料分析技術

技術紹介

油圧機器に関連した材料分析技術
田

１

村

徹

弥

・

中

瀬

拓

也

・

櫻

木

研

治

させるが，組織異常があると疲労強度の低下などにつながる．また，油圧機器の油漏れを防止するオイ

はじめに油圧機器が意図した通りの機能を発揮するためには，部品を構成する材料の品質が適切でなければならない．油圧機器の摺動部を例にとると，品質を満足しない材料は疲労破壊，摩耗，かじり，腐食など様々な形態の不具合を引き起こす原因になる．材料
起因の不具合は，眼で見ただけではわからない原因が多く，ときには微視的な観点から材料の分析を行う必要がある．
KYBでは一般的な材料試験（硬さ測定，触針式
粗さ測定，光学顕微鏡による組織観察など）に加え，
以下のような材料分析手法を用いている．
・走査電子顕微鏡法（Scanning Electron Microscopy：SEM）
・エネルギー分散型X線分光法（Energy Dispersive X-ray Spectrometry：EDS）
・X線回折法（X-Ray Diffraction：XRD）

ルシールに対するコーティング表面の粗さの摩擦特性への影響など，表面処理・熱処理に関する知見は枚挙にいとまがなく，それらの品質確認に使用される材料分析は重要な位置を占める．
本報では，上記に述べた代表的な分析事例を以降に紹介する．

２

材料分析事例

2. 1 クロムめっきの欠陥観察（SEM/EDS）
硬質クロムめっきは油圧シリンダやショックアブ
ソーバのピストンロッドに成膜し，耐摩耗性や耐傷付き性を向上させる．めっきにピットやピンホールなどの表面欠陥があると，耐食性を悪化させる原因となる．表面欠陥の原因は様々あるが，クロムめっきの欠陥を分析した一例を紹介する．この事例では，
SEMおよびEDSを用いた．SEMは電子線を用いて・電子線後方散乱回折法（Electron Backscatter Diffraction：EBSD）
・原子間力顕微鏡法（Atomic Force Microscopy：AFM）

表面を高倍率で観察する方法であり，EDSなどの検出器を追加して元素分析を行うこともできる．目視できない微視的な形状の違いや，それに含まれる成分を検知することは，一般的な材料試験ではできな

他にも，有機分析（赤外分光分析や質量分析など）を行う場合もある．一般的な材料試験では材料の良い．しかしながら，これらは製品品質を左右する重要な要素であり，当社にとって不可欠な方法である．

し悪しを評価するに留まるが，上記に挙げた材料分
析手法は，材料の微視的な性質を詳細に把握することで不具合原因の推定ができる．さらに付け加えると技術開発の立場からも一歩進んだ材料特性の理解

図 １ はクロムめっき表面上の10㎛程度の大きさのピットをSEMにより観察した結果である．このような微視的な表面欠陥が生じる原因を探るため，観察された欠陥の一部のめっき皮膜断面内部構造を調査が得られるため重要である．
油圧機器の摺動部には，耐摩耗性や耐食性などのした．断面サンプル作製方法として，機械研磨では観察したい欠陥部が研磨くずなどで汚染されてしま機能を付与するために様々な表面処理・熱処理が施され，それらの品質は製品機能を支えている．表面処理のうち，当社で最も多く使用されるクロムめっきは，摺動部の耐摩耗性や耐腐食性を付与するが，うため，清浄な断面が作製できる集束イオンビーム（Focused Ion Beam：FIB）加工やイオンエッチン
グ法によるクロスセクションポリッシャ（CP）加工を行う．図 ２ は，約10㎛の表面欠陥の直上よりCP

表面欠陥があると製品機能の損失につながる．焼入れなどの熱処理は主に鉄系材料の機械的性質を向上

加工を行った断面SEM像である．表面上はわずかな大きさに見られる欠陥も，内部では広く広がってい― 62 ―

KYB技報第57号

2018―10

ることが確認できる．この腐食成分を確認するため，
SEM/EDSを用いて分析した事例が図 ３ となる．こ2. 2 ニッケルリンめっきの結晶構造解析（XRD）
ニッケルリン（NiP）めっきは成膜後にベーキン

れは図 ２ と同位置における元素マッピング像（クロム（Cr），鉄（Fe），酸素（O），塩素（Cl），それぞれ検出率が高い部分を設定色別で明るく表示）であグ（300℃前後の熱処理）を施すと，めっき皮膜の結晶化により硬さが800～900HV程度に上昇する１）．
熱処理条件が不適切であると，硬さの低下を招き不る．母材成分であるFeとめっき成分であるCrが確認されるほか，腐食とみられる箇所からは，Oと腐食の要因となるClが特徴的に検出される．このよう具合につながる懸念がある．
NiPめっきの硬さ上昇メカニズムは，皮膜の結晶構造に由来する．ここでは，NiPめっきの結晶構造に，微小領域の分析によって腐食過程を詳細に調べることができ，不具合の原因推定に役立っている．

をXRDで解析した結果を紹介する．
XRDは，試料に単色（特定の波長）のX線を照射することで得られるX線の回折パターンから結晶構造の情報を読み取る手法である．その応用により化合物の同定のほか，残留応力の測定や試料の配向性，結晶子サイズやひずみの推定など広く用いられる．
図 ４ は異なるリン量のNiPめっきについて，熱処
理温度を変化させたサンプルのXRDスペクトルを示す．

図１

クロムめっき表面欠陥のSEM観察事例

⒜低リン量

図２

CP加工後の断面SEM像

⒝高リン量
図４
図３

クロムめっき欠陥部の元素マッピング― 63 ―

ニッケルリンめっきXRDスペクトル

油圧機器に関連した材料分析技術

一般的に低リン量のめっき皮膜は，熱処理によるNiの結晶化で硬さが上昇することが知られる．図 ４⒜から実際に低リン量NiPめっきは，250℃以上でNiのピークが鋭くなっていることからNiの結晶化が進んでいることが確認できる．
高リン量のめっき皮膜（図 ４ ⒝）は，Ni3Pの析出が皮膜結晶構造の変化として表れており，高リン量の場合，Ni3Pの析出が硬さ上昇に寄与することが考えられる．
以上からリン量がNiPめっき皮膜特性に影響することが確認された．
2. 3 熱処理組織の結晶方位解析
高面圧接触する歯車（球状黒鉛鋳鉄）の歯面へ焼入れを行ったところ，白色組織（図 ５ および図 ６ ）が発生した．この材料は，本来，黒鉛周りも含め全てパーライト基地となる．この白色組織を特定し，有害なものであれば対策案を検討するため，EBSDを用いて詳細な組織調査を行った．
EBSDは，SEM中において試料に電子線を照射することで得られる結晶方位に基づいたパターンを取得する．これにより，単一相内における結晶方位の違いや，結晶構造の差異から複数の相の微視的な識別が可能である．今回のような同じ鉄元素で構成される結晶系の差異は，前述のEDSでは判別できない．
このためEBSDによる判別が役立つ．
上記の白色組織を含む焼入れ層表層部をEBSDにより解析した結果を図 ７ に示す．光学顕微鏡で観察された球状黒鉛まわりの白色組織は，相分布図をみるとオーステナイトとセメンタイトの混合組織であ

図５

マクロ組織

図６

表面の白色組織（光学顕微鏡像）

図７

EBSDによる白色組織の相解析結果

るレデブライトと考えられる．セメンタイトは硬質で脆性な組織であり，今回は歯車における接触面直下に生成しているので，黒鉛とともに疲労強度を低下させる欠陥として作用する懸念がある．
セメンタイトの低減に有効な策として焼入れ時の温度を低下させることが考えられる．この理由として，レデブライト組織は加熱の際に黒鉛周辺の炭素拡散により低融点化し溶融する．固溶限を超えた炭素はセメンタイトとなり，その他の部分は残留オー
ステナイトとして現れる２）．そのため，焼入れ温度を低減させることで，黒鉛周りの炭素の拡散および溶融を抑制し，結果としてセメンタイトの晶出を低減できると考えられる．

― 64 ―

KYB技報

2. 4

第57号

2018―10ダ イヤモンドライクカーボン皮膜のナノメート
ルスケール粗さ測定

ダ イ ヤ モ ン ド ラ イ ク カ ー ボ ン（Diamond-Like
Carbon：DLC）皮膜３）は，非常に滑らかな皮膜であるが，その表面にはナノメートルオーダの凹凸（以下，ナノ粗さと称する）が存在する．ここでは，
DLC皮膜表面のナノ粗さをAFMを用いて観察した事例を紹介する．
AFMは，一般的な触針式粗さ計よりも非常に高分解能に三次元の表面プロフィールを測定することができる手法である．

図 ８ に 成 膜 方 法 の 異 な る 各 種DLC皮 膜 表 面 をAFMで観察した結果を示す．図中に三次元表面性状のパラメータの一つである算術平均高さSa4）の値を示す．一般的な粗さに比べると，非常に小さく，金属を相手に摺動する場合，これが影響することはほとんどない．しかし，摺動相手がオイルシール，
ブッシュといった軟質材料の場合，この数十nmの粗さが摩擦・摩耗特性を悪化させる原因となる．
DLC皮膜は，圧力，ガス流量，温度，バイアス
電圧等様々なパラメータを制御することで成膜を行っている．これらのパラメータを変更することで，
DLC皮膜ナノ粗さの改善を実施した．図 ９ に成膜パラメータが異なる仕様のDLC皮膜のAFM像を示す．成膜パラメータの変更によるナノ粗さの改善に
より，仕様Cの皮膜においてSaが0.5nmという非常に滑らかな粗さを実現することができた．各仕様のDLC皮 膜 を 二 輪 車 用 フ ロ ン ト フ ォ ー ク イ ン ナ ー
チューブに成膜し，オイルシールを往復摺動させた
平均摩擦力の速度特性を評価した（図10）．皮膜ナ
ノ粗さの改善により，摩擦特性の改善が図られていることが確認できる．

図９

図10

３

DLC皮膜の粗さ改善

DLC皮膜の粗さ改善による摩擦低減

おわりに材料の性能や品質は肉眼での観察や一般的な材料試験だけでは分からないことが多く，今回紹介したような微視的な分析手法が不具合解析などに活用さ
れている．
参

考

文

献

１ ）来間清志，山田克美，佐藤馨，影近博：電析Ni-P合金めっきの熱処理による皮膜構造変化と硬さとの関係，表面技
術，Vol. 42, No. 10（1991）1013-1018.
２ ）辻 川正人：レーザ技術の素形材分野への展開，素形材
Vol. 55, No. 4（2014）.
３ ）大竹尚登，平塚傑工，齋藤秀俊：DLC膜の規格化について，トライボロジスト，Vol. 58，No. 8（2013）538-544.
４ ）日本工業規格：JIS B 0681-2：2018

図8

DLC皮膜の表面粗さ― 65 ―

油圧機器に関連した材料分析技術

著

者 

田村

徹弥

中瀬

拓也

1996年入社．技術本部基盤技術研

2005年入社．技術本部基盤技術研

究所材料研究室主幹研究員．主に究所材料研究室．博士（工学）．

表面処理に関する材料技術開発に

主にトライボロジーに係る材料技従事．

術開発に従事．

櫻木研治

2011年入社．技術本部基盤技術研
究所材料研究室．主に金属材料の表面処理・熱処理の技術開発に従事．

― 66 ―

編集後記
KYB技報に，何度か執筆しているが，初めて掲載された記事は1999年発行の19号である．当時の上司に技術文章の書き方について指導して頂きながら，苦労して書き上げたことを，よく覚えている．久しぶりに記事を読み返してみたが，「今ならもっと上手く書けるな」と思った．編集委員となって，記事をじっくりと目を通す機会が増える中で，伝えたい要点を簡潔に解り易く書かれている記事を目にすることが多々あり，感心させられ，参考になることがある．今後，執筆する際は，読み易く，読みたくなる記事になるよう心掛けていきたい．
（川島委員）
編集委員の作業のうち，校正と校閲の占める割合は比較的大きいが，近い将来において，校正作業の大部分がAIによって自動化されそうである．更には，全編集作業の自動化も夢物語ではないように思われる．とはいえ，歴史ある技報編集委員の仕事をだまって自動化ツールに明け渡すのは
悔しい限りである．
そこで，当面自動化が難しいであろう校閲の領域，すなわち執筆者の意図を汲みとりつつ新しい技術を如何に判りやすい文章で表現するかといった部分において，自動化ツールに負けない執筆者支援ができるよう努めてゆきたい．
（野口委員）
技報の編集委員会には，毎回KYBグループ内からさまざまな記事が寄せられてきます．私は編集員になり今回３回目の編集作業でしたが，記事の内容はKYBグループ内の多種にわたる製品のものであり，自分の業務の専門外の記事は内容を理解しながらの確認作業となるのでなかなか大変です．
技報の読者の方もさまざまな業務をされています．読者の方の専門外の記事でも，内容がわかりやすく，興味をもって読んでもらえるよう技報の編集をしていきたいと思います． （仙田委員）

編
◎手塚 隆
中村 善也
椛澤 亮一
西尾 昭彦
小倉 雅則
星野 公輔
吉村 光明
川島 茂
伊藤 直樹
赤塚浩一朗
米澤 和彦

集

執行役員技術本部技術企画部部長
技術本部基盤技術研究所要素技術研究室
技術本部基盤技術研究所電子技術研究室
技術本部生産技術研究所
技術本部知的財産部第一知的財産室
HC事業本部技術統轄部相模油機技術部
航空機器事業部生産部
特装車両事業部熊谷工場技術部
AC事業本部技術統轄部製品企画開発部
AC事業本部ステアリング事業部ポンプ技術部
AC事業本部サスペンション事業部実験部

委

員

渡辺 健二
松久 隆司
梅田 禎典
堂上 真樹
野口 恵伸
岩田 達也
近藤 文隆
宮嶋 勝昭
河野 義彦
仙田 貴弘
○宮 能治

AC事業本部サスペンション事業部生産技術部
KYBモーターサイクルサスペンション㈱生産技術部
HC事業本部技術統轄部開発実験部
経営企画本部経営企画部
技術本部事業開発推進部
人事本部
カヤバシステムマシナリー㈱技術部
KYBエンジニアリングアンドサービス㈱技術部㈱タカコ技術本部開発部
KYB-YS㈱設計部
技術本部技術企画部◎編集委員長○編集事務局
HC事業本部：ハイドロリックコンポーネンツ事業本部
AC事業本部：オートモーティブコンポーネンツ事業本部

発
行
編集発行人
発 行 所

KYB技報 第57号
〔禁無断転載〕 〔非売品〕
2018年10月 1 日
KYB技報編集委員会
KYB株式会社（2015年10月 1 日よりカヤバ工業株式会社は
商号をKYB株式会社に変更いたしました）

印

刷

所

〒105―6111
東京都港区浜松町二丁目 4 番 1 号
世界貿易センタービル
電話 0 3 ― 3 4 3 5 ― 6 4 5 1
FAX 0 3 ― 3 4 3 6 ― 6 7 5 9
勝美印刷株式会社／東京・白山

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是非ご利用下さい．
なお，冊子の発行は従来通り行ないますので，
こちらもあわせてご利用下さい．
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