Ｋ

Ｙ

Ｂ

技

報

KYB
TECHNICAL KYB技報
REVIEW
61
OCT. 2020 No.

KYB TECHNICAL REVIEW No. 61 OCT. 2020

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）
2020年９月１日現在
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
名 古 屋 支 店
大
阪
支
店
福
岡
支
店
浜 松 営 業 所
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ステージエンジニアリング㈱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㈱㈱ け ん し ゆ う☎（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 字 白 砂 1185 番 地
岐
阜
県
可
児
市
土
田
60
番
地
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
三
重
県
津
市
雲
出
長
常
町 1129 番
地 11
三
重
県
津
市
雲
出
長
常
町 1129 番
地 11
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 4350 番 地 130
長 野 県 埴 科 郡 坂 城 町 坂 城 9165 番 地
岐
阜
県
可
児
市
土
田
2548
番
地

〠252―0328〠509-0206〠509―0307〠509-0206〠450―0002〠564―0063〠812―0013〠430―0931〠732―0052〠252―0328〠369―1193〠509―0298〠509―0297〠509―0206〠514-0396〠514-0396〠949―5406〠619―0240〠509―1605〠389―0688〠509―0298☎（042）
745―8111☎（0574）
26―1453☎（0574）
52―1323☎（0574）
26―5310☎（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☎（059）
234-4111☎（059）
234-9260☎（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
神奈川県相模原市南区麻溝台 一 丁 目12番 1 号 KYB株式会社 相模工場内
東 京 都 港 区 浜 松 町 二 丁 目 9 番 3 号（NBC浜 松 町 ビ ル）

〠509―0206〠509―0249〠252-0328〠105―0013☎（0574）
26―1110☎（0574）
26―6427☎（042）
749-7512☎（03）
3437―1955

KYB Corporation（Kayaba Industry Co., Ltd. employed “KYB Corporation” as the popular name from October 1st, 2015.）

Head Office
Overseas Subsidiaries and Affiliates【Americas】
KYB Americas Corporation
2625 North Morton, Franklin, Indiana 46131, U.S.A.
TEL:（1）
317-736-7774
Takako America Co., Inc.
715 Corey Road Hutchinson, Kansas 67504-1642, U.S.A.
TEL:（1）620-663-1790
KYB International America, Inc.
2625 North Morton, Franklin, Indiana 46131, U.S.A.
TEL:（1）
317-346-6719
KYB Mexico S.A. de C.V.
Circuito San Roque Norte #300 Santa Fe II, Puerto Interior, Silao Guanajuato, CP 36275, Mexico
TEL:（52）472-748-5000
KYB Latinoamerica, S.A. de C.V.
Blvd. Manuel Avila Camacho 32 Int. 403,
Col. Lomas de Chapultepec, I seccion, Del. Miguel Hidalgo.
Distrito Federal, C.P. 11000, Mexico
TEL:（52）
55-5282-5770
KYB Manufacturing do Brasil Fabricante de Autopeças S.A.
Rua Francisco Ferreira da Cruz, 3000, Fazenda Rio GrandeParana, CEP 83820-293, Brazil
TEL:（55）
41-2102-8204
Comercial de AutopeÇas KYB do Brasil Ltda.
Rua Cyro Correia Pereira, 2400 Suite 07-Cidade Industrial,
Curitiba-PR, 81460-050, Brazil
TEL:（55）
41-3012-3620

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KYB Europe GmbH
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KYB Suspensions Europe, S.A.U.
Ctra, Irurzun S/No, 31171 Ororbia Navarra, Spain
TEL:（34）
948-421700
KYB Steering Spain, S.A.U.
Poligono Ipertegui No. 2, nave 12, CP-31160, ORKOIEN
Navarra, Spain
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948-3121004

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KYB Advanced Manufacturing Spain, S.A.U.
Poligono Industrial Perguita Calle B, No. 15, 31210 Los Arcos Navarra, Spain
TEL:（34）
948-640336
KYB Manufacturing Czech, s.r.o.
U Panasonicu 277, Stare Civice, 530 06 Pardubice, Czech
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TEL:（420）466-812-233
KYB CHITA Manufacturing Europe s.r.o.
Prumyslova 1421, 53701 Chrudim, Czech Republic
TEL:（420）469-363-302

World Trade Center Bldg., 2―4―1, Hamamatsu―cho,Minato―ku, Tokyo 105―6111, Japan
Tel：
（81）
3―3435―3511
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 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（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

KYB Corporation Chennai Branch
No. 408, Height 1, Temple Green Project, Mathur Village,
Sriperumbudur Taluk, Kancheepuram District, India
602105
TEL:（91）
2568-0501

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, Thailand
TEL:（66）
2-300-9777

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

PT. KYB Hydraulics Manufacturing Indonesia
JL. Irian X blok RR2 Kawasan MM2100, Cikarang Barat
17520, Indonesia
TEL:（62）
21-28080145
PT. Kayaba Indonesia
JL, Jawa Blok ii No. 4 Kawasan MM2100, Cikarang Barat
17520, Indonesia
TEL:（62）
21-8981456
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）274-378-2954
永華機械工業股份有限公司
KYB Manufacturing Taiwan Co., Ltd.
No. 493, Guang Hsing Road, Bade District, Taoyuan City,
33454, Taiwan
TEL:（886）
3-368-3123

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
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
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
湖北恒隆凱迩必汽車電動転向系統有限公司
Hubei Henglong & KYB Automobile Electric Steering System
Co., Ltd.
108 Shacen Road, Economic and Technological Development Zone, Jingzhou, Hubei, China. 434000
TEL:（86）
716-416-7951
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

KYB技報第61号

2020-10目

次

巻頭言
何事も現地現物
技術解説
CFD解析によるベーンポンプの性能改善

スマート道路モニタリングシステムの開発
用語解説

新しい社会の始まり
技術紹介
ピニオンアシストタイプ電動パワーステアリングの減速機ラトル音解析技術
用語解説
バックラッシとラトル音
1Dシミュレーション，1DCAE
技術紹介
油圧シリンダ用故障検知機器の開発

シリンダチューブボトム溶接部の非破壊検査技術の開発
小型ミキサMR12のドライブシャフト駆動化の開発
油圧モジュールロボットの開発
製品紹介
ミニモーションパッケージ５型（MMP5）
紹介
ワールドラリークロス用ショックアブソーバの開発
随筆
チェコ・スペイン・ドイツ駐在記
アメリカ・メキシコ駐在記
編集後記

伊東

敏夫

1

鈴木
長島

一成
碧

3

首藤
髙松

悠
伸一

11

岡村

淳

21

柳生

貴也

23

宮谷
島田

修
美穂

28
29

岩本
高橋
光尾
齋藤
齊藤
杉本
玄

貴宏
佑介
崇
弘明
靖
隼一
相昊

31

田中

大介

50

奥村

昌利

55

松岡
岡

毅
敬子

60
64

（表紙写真（表）：油圧モジュールの適用イメージ［P. 47参照］，（裏）：MMP5外観［P. 50参照］）

35
40
45

KYB TECHNICAL REVIEW
No. 61 OCT. 2020
CONTENTS
Foreword
Everything is “Genchi Genbutsu”

ITO Toshio

1

SUZUKI Kazunari

3

NAGASHIMA Midori
SHUTO Yu
TAKAMATSU Shinichi

11Technology Explanation
Performance Improvement of Vane Pump via CFD Analysis
Development of a Smart Road Monitoring System


Glossary
The Beginning of a New Society
OKAMURA Atsushi
Technology Introduction
Analysis Technology for Rattling Noise in Reduction Gears of Pinion-Type Electric Power Steering
YAGYU Takaya
Glossary
Backlash and Rattling Noise
MIYATANI Osamu
1D Simulation and 1DCAESHIMADA Miho
Technology Introduction
Development of a Wireless Condition-Monitoring System for Hydraulic Cylinders

IWAMOTO Takahiro

TAKAHASHI Yusuke
Development of Non-destructive Inspection Technology for Cylinder Tube Bottom Welded Zones

MITSUO Takashi
Development of the “MR12” Mixer truck with driveshaft drive
SAITO Hiroaki
Development of a Hydraulic Module Robot
SAITO Yasushi

SUGIMOTO Shunichi
SANG-Ho Hyon
Product Introduction
Mini Motion Package 5（MMP5）

21

23
28
29

31

35
40
45

TANAKA Daisuke

50

Introduction
Development of a Shock Absorber for the World Rallycross Championship
OKUMURA Masatoshi
Essay
Report on Residence in the Czech Republic, Spain and Germany
MATSUOKA Tsuyoshi

55

Report on Residence in the USA and Mexico

OKA Keiko

60
64

Editors Script（Cover Photograph: Application Image of a Hydraulic Module［see P. 47］, Appearance of the MMP5［see P. 50］）

KYB技報第61号

2020―10

巻頭言

何事も現地現物
伊

東

敏

夫＊

昨年度は，年齢的に最後のチャンスだったため，在外研究で 1 年間イギリスのラフバラー大学に滞在

その間，同級生の子供や親と懇談するのですが，現地の 5 歳児が話す英語と，普段大学で同僚が話す英させていただきました．研究内容は，自動車分野で有名なラフバラー大学の交通安全研究チームの一員
として，自動運転におけるドライバのヒューマン語に大差ないことがわかりました．日本なら， 5 歳
児の話し言葉と大学教員の話し言葉が同じ訳があるはずもないので，非常に印象深く感じました．それファクターの解析を行うことでした．
イギリス留学での関心事は，研究内容もさることながら，英語でありました．英語は国際的なコミュ
ニケーションの基本として誰もが使えないといけないものですが，ずっともやもやしたものが付きま
とっていました．それは，なぜ日本人がこんなにも英語が苦手なのかということです．多くの企業が国際的なビジネスを展開する中，英語教育を奨励し昇進条件に課すところもあり，また，大学においても本学のようにスーパーグローバル大学でなくても英語教育に力を入れております．力を入れるのは，学生の英語力が期待値に到達していないからです．ア
ジア圏の外国人学生と比べても，日本人学生のレベ
ルはよろしくない状況です．
日本人にとって英語が苦手なことを解明する材料
は，留学に同伴した家族（恥ずかしながら遅くしてに，どの子供も 5 歳にしてはよく喋ります．日本でも幼稚園に子供を引率していましたが，こんなにも上手に会話をする子供はいなかったはずです．この体験で，実は英語の方が日本語よりも容易に学習できる言語ではないかという思いに至りました．それで，息子がすぐ英語を使えるようになったかというと，まったく先生の言っていることが理解できず授業に付いて行けないので，就学時間はずっと塗り絵をさせられていたそうです．
そんな状態が半年程続いた後，三者懇談があったので小学校で順番を待っている間，同級生と息子が英語で会話しているのを初めて聞きました．半年で子供同士の英会話はできるようになっていたのです．
家に帰ってから英語を話すことはなかったので，てっきりわからないままだと思っていたのでした．
どの程度話せるか，息子に校内を案内してと英語でできた 5 歳の息子と家内）になります．二人ともまったく英語には無縁で，息子は日本語すらあやしいほ聞いてみると，まともな英語で案内してくれたのでした．その英語は，たどたどしい日本語よりも流暢どでした．彼らの 1 年間の英語の学習状況を観察す
れば，なぜ日本人が英語を苦手とするのかわかるのではないかと考えたのでした．彼らの英語の学習として特別なことをやらず，息子は現地の小学校任せ，で，発音は現地で覚えたものなので私よりも英語らしい，というよりはネイティブ英語そのものでした．
もちろん，語学の早期習得は子供だけの能力なのですが，同年齢の会話レベルからみて，このときどう

家内は自習とし，私から強制するものは一切なしとしました．

も英語の方が学習しやすいのではないかという思いが強まりました．そして，その思いが決定的になっイギリスの小学校は 5 歳になる 9 月から 1 年生となるため，
日本より 1 年半程早くなります．したがって，2019年春に渡英しましたので，息子は 1 年生のイースター休暇の後学期から地元の小学校に入学したのが，クリスマス前に持って帰って来た 6 歳になった息子の宿題の文章です．

ました．小学校の登校は親が引率するルールになっており，始業まで校庭で待機することになります．

Breaking News: Rudolph Saves Christmas
In the early hours of this morning a red-nosed
reindeer saved Christmas, by leading Santa’s＊

sleigh on the foggiest Christmas Eve in fifty years.

芝浦工業大学教授

NORTH POLE TIMES―1―

何事も現地現物

Santa very nearly cancelled delivering presents tochildren all over the world because it was too

れを「情報」と訳して定着させました．なぜこのような訳にしたかというと，information（内部形成）

foggy to drive his sleigh. Luckily, Santa had theidea to ask young reindeer Rudolph if he could
use his bright nose to guide the sleigh through theの意味合いは，受け手がその内容を聞いて自分の内部に変化を起こす重要なものだけを受け入れることなので，日本人が内部形成するのは情（なさけ）を

bad weather. Rudolph was happy to help andthanks to him all presents were delivered safely.
Rudolph said; “All of the other reindeer used to

知ったときだということで「情報」と訳したのです．
つまり，内部形成は情を報じられたときということです．明治時代の偉人達は，万事この調子で知恵をlaugh and call me names !” Rudolph the red-nosed
reindeer, you’ll go down in history !
現地では 6 歳児が読む英語がこの程度なのです．

絞って，日本人にわかり易い翻訳語を造ってくれたのでした．そのおかげで，現代人は英語を学ばなくても西洋文明を享受できることになったのであります．

日本の中学 1 年では学習していないレベルの語彙と文法で構成されています．この文章を読んで，なぜ以上，日本人がなぜ英語が苦手なのか，私なりの解を見出せることができました．これは，英語を母

日本人が英語を苦手とするのかわかった気がしました．それは，中学で教える英語レベルが低すぎるのではないかということです．外国語にせよ， 6 歳児
が読む文章なら，中学 1 年生がわからないわけがあ

国語とするイギリスに行っていなければ明確な信念
としてわからなかったはずです．英語教育は私の立場上重要事項ですので，留学による研究成果と共に，現地現物の重要さを改めて痛感した体験にもなりまりません．それを，例えば“I have a book.”から教え，
3 年間習っても現地で 6 歳児が読む英文のレベルまで行っていないのです．これでは，英語レベルが低
いままで，義務教育が終わって現実の英語に接するとレベルの差があり過ぎて苦手意識を持つのではないでしょうか．
一方，家内の方は，渡英後しばらくはスマートフォンの翻訳ソフトを駆使して日常の買い物をしていたのですが，英語が使えないとうまく買い物ができないことを痛感し，英語の独学（復習）を始めました．
そして，帰国する前には，息子の同級生のママ友とコミュニケーションが取れるようになっていました．
こちらは必要に応じて仕方なく勉強してものにした，という社会人スタイルになります．家内の英語学習をみて思ったのが，そもそも日本人には英語が不要した．御社におかれましても，英語が必要な方は案ずることなく，必要に応じて学習すればよいと思います．なぜなら，英語は日本語以上に学習しやすい言語だからです．私の研究室に滞在している外国人
留学生は，日本語は非常に難しい言語だと言っています．それは文字の種類の多さだけでなく，使用される状況の暗黙の宣言を理解しないと適切に使えない言語だからだそうです．どういうことかというと，日本語には通常主語がありません．それは，状況に応じて主語を省略しても意味が通じるからで，その状況の理解（空気を読む）も含めた言語構成になっているからです．英語は必ず主語があり，空気を読まなくても意思の疎通が可能です．実際，留学先で会議に出席していると，日本人同士では考えられない発言や展開になります．誰も会議の空気を読まず，なので学校を卒業してしまえば英語を使わないため，多くの日本人は英語に苦手意識を持つのではないかと思いました．これは，母国語だけで日常生活が成

論理的に発言するからです．何となく偉い方を意識し，空気を読んで，全体が合意して方向が決まるということはありませんでした．また，英語には敬語

り立ち，大学における高度な学問も母国語だけで成り立つ日本特有の事情も関係しているはずです．ア
ジアだけでなく，世界中の英語が母国語でない国々

がありません．敬意を伝えたいときは丁寧な言い回しで婉曲表現をしますが，通常の会議では誰もが同じ言葉を使います．学生も教授を名前で呼ぶ文化もは，理工系の知識は英語で学ばなければならないはずです．日本では偉大な先人達が，理工系も含めす
べて英語を日本語に訳してくれたので，現代人は英あって，なおさらフランクに感じました．現状ではオンラインでの会議が増え，現地に移動することが減りましたが，現地現物で得られるものは多いと思語が使えなくても高度な技術を学ぶことができているということを，留学によって改めて気付かされたのであります．例えば，“information”という英語はわれます．御社におかれましても，オンラインでの業務展開を織り込みながらも，現地現物の仕組みの展開を期待しています．

直訳すれば「内部形成」ですが，偉大な先人達はこ―2―

KYB技報第61号

2020―10

技術解説

CFD解析によるベーンポンプの性能改善
Performance Improvement of Vane Pump via CFD Analysis
鈴 木 一 成 ・ 長 島
碧
SUZUKI Kazunari・NAGASHIMA Midori

要旨近年，自動車には環境性能向上が求められており，

Abstract
In recent years, there has been a demand to improve the environmental performance of vehicles
車載用ベーンポンプにおいてもより一層の効率向上
and also a demand for further improvements in
や静粛性向上が求められている．高品質な車載用
both efficiency and silent operation for vane
ベーンポンプ開発のためには，試作，検証試験のほpumps equipped on vehicles. To develop a highか，CFD（Computational Fluid Dynamics） 解 析
技術による性能予測を併用することが重要であるが， quality vane pump, in addition to manufacturing a
prototype and conducting verification tests, it is
性能を限界まで高めるためには，より予測精度を向
also important to simultaneously use performance
上させることが必須である．しかし，従来の解析技
prediction based on CFD（Computational Fluid
術では予測精度をこれ以上高めることが難しく，改Dynamics）analysis techniques, but it is necessary
良が必要である．
to further improve prediction accuracy in order to
これまで，解析技術向上のために，キャビテーショ
ンモデルを取り入れた混相流の非定常解析を用いて， push the performance to its limit. However, it isdifficult to increase prediction accuracy any fur作動油中のエアの挙動とポンプ内部のキャビテー
ther using existing analysis techniques so an imション現象の予測に取組んできた．その結果，回転provement is needed.
数－流量特性では予測誤差 ５ %以下を達成した．
So far, to improve analysis techniques, work has
本報では，ポンプの振動，騒音に影響を及ぼすベー
been done to predict the behavior of air contained
ン室の内部圧力のサージ圧力に着目し，その予測精
in hydraulic oil and cavitation phenomena in
度を向上させるために解析モデルの改良を行ったた
pumps using transient analysis of multiphase flow
め，その取組み内容と各性能予測の結果について解that incorporates cavitation models. As a result, a
説する．
prediction error of 5% or less was achieved for rotational speed-flow rate characteristics.
This paper focuses on the surge pressure of internal pressure in the vane chamber, which affects
pump vibration and noise. Since the analysis model was enhanced to improve the prediction accuracy, an explanation is provided concerning the details of this initiative and the results from eachperformance prediction.

１

車載システムの省エネ化が求められている．また駆動システムも多様化し，環境性能にも有利な電動化が緒言

自動車市場では，環境対応としての低燃費化が進み，大きな潮流となる中，一層の静粛化も求められている．

―3―

CFD解析によるベーンポンプの性能改善

車 載 シ ス テ ム の 一 つ で あ るCVT（Continuously
Variable Transmission）もそうした対象となり，そくことで油をベーン室へと吸込み，吐出ポート区間で減少していくことで油を吐き出す（図 ２ ）．また平衡型の動力源として用いられるベーンポンプにおいても，高効率化や低騒音化対応は必須となっている．
こういった要求に対してこれまでKYBでは，流ポンプの場合，ベーン室の形状は回転軸に対して対称であり，一回転の間にポンピング行程を二度行う．

動抵抗による圧力損失の低減や隙間漏れ低減，ポー
トタイミングのチューニングなどの様々な対策を行ってきた．しかし，これらの対策も過去の実績や知見に基づくアプローチでは限界レベルにきており，より高い要求性能に応えるためには理論・現象論に基づいた設計方策が必要となっている．
そこで，性能限界の理論的判断が可能な解析技術を構築し，厳しい要求性能の実現と開発効率の向上を目指した研究活動を継続している．前報（１）掲載時までの取組みでは，CFD解析においてキャビテーションモ
デルを取り入れた混相流の非定常解析を行うことで，作動油中のエアの挙動とポンプ内部のキャビテーショ
ン現象の予測を可能にし，回転数－流量特性では予測誤差が ５ %以下となることを述べた．現在は更にポン
プ品質特性である低騒音化を狙い，これに影響を及ぼすベーン室の内部圧力の高精度化に対して取組んでおり，本報ではこの技術内容について概説する．

２

実験

図２

2. 2

カムリング－ロータASSY概要

試験装置

検証用実験データを計測する試験機の油圧回路を
図 ３ に示す．試験機は，🄐ポンプの特性計測回路
🄑タンク内の油への気体混入回路🄒混入した気体量の計測回路の ３ つの部分から構成されている．以下に各油圧回路を説明する．

解析の精度を確認するために試験機にてポンプ性能計測を実施している．計測項目はベーン室の内部
圧力，回転数－流量特性，吐出圧力脈動，軸トルクの ４ 項目となる．
ベーン室の内部圧力は昇圧時のサージ圧力，回転数－流量特性は高回転時の流量低下量，吐出圧力脈動は脈動の変動幅，軸トルクは平均トルクの予測精度確認のために計測を実施している．
2. 1 対象ベーンポンプ
対象とするベーンポンプは図 １ に示すような平衡型
ベーンポンプである．ベーンとロータ，シャフトで構成されたロータASSYは ２ つのバルブプレート間に配置されて回転する構造となっており，ベーンとロータ，カムリングで形成されるベーン室の容積が増減すること
でポンピングを行う．ベーン室の容積は吸込みポートの直前で最小となり，吸込みポート区間で増大してい

図３

試験機の油圧回路

2. 2. 1 🄐ポンプの特性計測回路
回転数－流量特性は，駆動モータによって供試ポ
ンプの回転数を制御し，吐出側に設置した体積式流量計にて計測した．また，油温はタンク内油の温度とし，一定に制御した．
ベーン室の内部圧力計測は，図 ４ に示すように圧力センサを供試ポンプのロータに埋め込み計測をした．センサケーブルはシャフトの軸方向に穴を設け，

図１

平衡型ベーンポンプ構造

カップリングの内側を通ってスリップリングに取り付けた（図 ５ ）．スリップリングはブラシ式である―4―

KYB技報第61号

2020―10

ため，ブラシの回転接触部に発生する熱によって接触抵抗が変化することで圧力計測値の誤差となる．

そこで今回は，油のインピーダンスから気体含有率を計測可能な計測器を油圧タンクに接続し，タンク

そのため外部からのブロア送風による冷却で，計測時の発熱を抑え計測精度の確保を行った．
吐出圧力脈動は供試ポンプの吐出口直近に設けた内の気体含有率をリアルタイムに計測した．図 ６ に
気体含有率の計測波形を示す．ここで気体を混入せずに計測した場合の気体含有率が ０ ％ではなくγ0としているのは，通常状態で油中には既に気体を含ん圧力センサで計測を行い，軸トルクは駆動モータと供試ポンプの間に設けた軸トルクセンサによって計測を行った．

図４でいるためである．一方，気体を混入した場合の気体含有率γ1はγ0の約 ５ 倍程度である．

ベーン室の内部圧力計測用センサ

図６

３

図５

気体含有率計測結果

解析

本章ではCFD解析に関して，ベーン室の内部圧力の高精度化への取組みと各性能予測の実験との比
較結果について記述する．
（米Simerics
解析には市販ソフトSimerics MP+®
社）を用いた．表 １ に主な解析条件の一覧を示す．
また，キャビテーションモデルに関する蒸気については次のSinghalモデルにて計算している．

圧力センサ取付け方法

2. 2. 2 🄑タンク内の油への気体混入回路
タンク内の油へ気体混入を行った場合，油中に混入した気体は瞬時に溶解せず気泡として存在し，気泡が大きいほど浮力によって浮上しやすく，油面にて消滅する．そこで，実験ではタンク内の油中に気泡を停留させ，かつ均一に混入された状態を作る目
的で別途，循環回路を構成した．本回路ではポンプ
吸込み側にマイクロバブル発生器（気泡サイズ：10～30μm）を取り付けることで，マイクロバブルを油中に混入させた．なお油中の気体量（気体含有率）
は，マイクロバブル発生器へ送り込む気体量で調整しており，実験前に慣らし運転を行うことで回路内の気体含有率を一定にした．
2. 2. 3 🄒混入した気体量の計測回路
気体含有率は，タンク内の油を注射器で抜取り，メスシリンダを用いて気体の体積を計測することで算出する方法が一般的に用いられる．しかし，注射器での抜取り工程では圧力変化に伴って気体の析出や溶解が起こり，気体含有率が変わる恐れがある．
―5―dV
蒸気量： αvap＝∫（R
V
v－Rc）

⑴

発生量：
Rv＝Cv・ρoil ρvap

2（Psat－P）（1－αair－αvap） ⑵ρoil
3

消滅量： Rc＝Cc・ρoil ρvap

2（P－Psat）
αvap
ρoil
3

αvap：蒸気量（質量）αair ：気体含有量（質量）V ：計算格子体積
P ：圧力（絶対圧）Psat ：油の飽和蒸気圧
ρoil ：油の密度
ρvap ：蒸気の密度
Rv ：蒸気の発生量
Rc ：蒸気の消滅量
Cv ：蒸発係数（= １ ）Cc ：凝縮係数（= １ ）⑶

CFD解析によるベーンポンプの性能改善
表１
流体パラメータ

Unit

温度

55

°C

密度

815

㎏/㎥

粘度

0.0032

Pa・s

体積弾性率

1.52

GPa

蒸気圧

400

Pa（Abs.）

密度

1.23

油

気体

粘度

り，回転数に関わらず圧力の昇圧が完了した際のサージ圧力（図中○部）
は実験よりも解析の方が大きくなっ

解析条件一覧

ていることが確認できる．今回はこのベーン室の内部
圧力のサージ圧力に着目し，その予測精度を向上させることを目的とする．
3. 2 解析モデルの改良
3. 2. 1 隙間モデルの追加
既存モデルではポンプ内部の隙間をモデル化して㎏/㎥－5

いないため内部漏れを考慮できず，サージ圧力が大きく計算される結果となっていた．そのため今回は

1.79×10

Pa・s

入口圧

0

MPa（Gage）

吐出圧

2.5

MPa（Gage）

回転数R

0.8 to 1.4

－

境界条件

ムリングの隙間量は，別途潤滑解析を行って見積もった値を，ベーンとサイドプレート，ベーンとロー

流体モデル
二相流流れ

均質媒体モデル

粘性

層流モデル

キャビテーション

Singhal モデル

タの隙間量については，図面と各部品の組付位置から幾何学的に決まる値を用いている．
また，ベーンとロータの隙間で生じる漏れに関しては，ベーンをカムリングに押し付けるために設けられている背圧室に起因することから，背圧室のモデル化も同時に行った．なお，背圧室ではポンプ駆動中，ベーンがカムリングの内周に沿って運動する
ため，背圧室の容積が変化することで，圧力脈動が発生する．この圧力脈動は吐出圧力にも影響を与えることから，背圧室のモデル化によって，吐出圧力
脈動をより精度良く予測することも可能となる．

格子
移動境界

スライディングメッシュ法

ベーン室

六面体格子

その他
最小セルサイズ

四面体格子
5×10

－5

m

総セル数

約300万セルCPU（64bit PC）

E5–1650V3，32GB RAM

時間

2–4 日

計算

3. 1

ベーン室の内部圧力に大きく影響を及ぼすと考えられるベーンとカムリングの隙間（図 ８ ），ベーンとサイドプレートの隙間（図 ９ ），ベーンとロータの隙間（図10）を解析モデルに追加した．ベーンとカ

既存モデルの解析結果

まず既存モデルでのベーン室の内部圧力の実験比
較結果を図 ７ に示す．横軸はポンプロータの回転角度であり，本波形はポンピングサイクル １ 回分の圧力となる．また，回転数Rは気体含有率γ0の状態における計測回転数に対して理論流量から ５ %低下した流量のときの回転数にて無次元化している．この結果よ

図８
図７ベーン室の内部圧力比較結果（改良前）―6―ベーンとカムリングの隙間

KYB技報第61号

2020―103. 3

予測精度の確認

前節で説明した解析モデルの改良効果を確認する
ために，各性能について，実験結果との比較を行った．以降に詳細を述べる．
3. 3. 1 ベーン室の内部圧力
まず，作動油中に気体を混入しない場合（気体含
図９

有率γ0）におけるポンプの回転数R=0.8でのベーン
室の内部圧力の結果を図12に示す．モデル改良前のベーンとサイドプレートの隙間

解析結果を赤線，モデル改良後の解析結果を青線，実験結果を黒線で表している．結果を比較すると，モデル改良後の結果では，全体的に実験結果と近い
圧力波形になっていることがわかる．特に昇圧時のサージ圧力については，モデル改良前の結果では376％あった予測誤差が，モデル改良後の結果では27％まで低減され，大幅に予測精度を向上させることができた．またこのサージ圧力は，図13に示すように回転数を変更した場合においても予測精度の向図10ベーンとロータの隙間

3. 2. 2 ベーン先端形状の変更
既存モデルにおけるベーン先端の形状は図11⒜のようなカムリング内周面に平行な簡略形状としていた．しかし，今回ベーンとカムリングの隙間を考慮することから，実形状（円弧）にすることで先端隙間の流れ抵抗は現実解に近づき，予測精度は向上すると考えられるため，ベーン先端の形状を図11⒝のように変更した．

上が確認できた．
次に，作動油中に気体を強制的に混入した場合（気体含有率γ1）におけるポンプの回転数R=0.8でのベーン室の内部圧力の結果を図14に，回転数毎のサージ圧力の比較結果について図15に示す．これらの結果から，気体含有率γ1においても前述の気体含有率γ0の結果と同様に，解析モデル改良後の結果は改良前と比較して，サージ圧力が大きく改善している様子が確認できた．
以上のことから，今回の解析モデルの改良によって，解析においてもベーン室周りの隙間漏れや背圧室の影響などを考慮できるようになったことで，ベーン室の内部圧力のサージ圧力の予測精度は，気体含有率やポンプの回転数に関わらず，大幅に向上
することが示された．

⒜変更前

図12
⒝変更後

図11

ベーン先端形状―7―

気体含有率γ0におけるベーン室の内部圧力（回転数R=0.8）

CFD解析によるベーンポンプの性能改善実験の比較検証を行った（図16）．モデル改良後の解析結果を赤点，実験結果を黒線で示す．図より，予測誤差は最大でも4.3％となっており，解析モデ
ルの改良は吸込み油路やポンプ室内部のキャビテー
ション予測には大きな影響を与えることなく，改善前とおおよそ同程度の予測精度を維持していることが確認できた．

図13

気体含有率γ0におけるサージ圧力比較結果

⒜γ0時

図14

気体含有率γ1におけるベーン室の内部圧力（回転数R=0.8）

⒝γ1時

図16

回転数－流量特性3. 3. 3 吐出圧力脈動
吐出圧力脈動はポンプ騒音への寄与率が高いため，脈動予測は騒音対策に非常に有用であると考えられる．従って，今回はまず脈動の変動幅（以下，変動振幅）に関して，解析と実験の比較を行った．
なお，変動振幅は図 17 に示すように，波形におけ
図15

る Peak to Peak の幅で表している．この変動振幅について，回転数毎に比較した結果を図 18 に示す．
グラフより，気体含有率に関わらず，回転数 R=1.2

気体含有率γ1におけるサージ圧力比較結果

3. 3. 2 回転数－流量特性
回転数－流量特性はポンプの基本性能のひとつであり，既存モデルにおいても十分な予測精度を確保

までは比較的精度良く予測できているが，R=1.4 においては予測誤差が大きくなることが分かる．これはポンプ内部で発生するキャビテーションに起因しできているが，今回の解析モデルの改良による予測
精度への影響を確認するため，改良後の解析結果とていることが考えられるが，その詳細についてはまだ解明できておらず，今後の課題となる．

―8―

KYB技報第61号

2020―10

ここで，Tth ：理論トルク［N・m］
P ：吐出圧力［MPa］
V ：ポンプ容積［㎤/rev］
理論トルクは上記のように回転数に関係する項がないため，回転数に関わらず一定値となるが，実験

図17における軸トルクは回転数の増加に伴って，大きくなっていく傾向となっており，これは解析においても同様である．こうした傾向は，①回転数に応じて吐出圧力脈動の変動振幅例

ベーン室の内部圧力のサージ圧力や吐出圧脈動が変化して軸トルクに影響を与えること，②ポンプの回転に伴ってしゅう動速度に比例する粘性抵抗（ベーンとカムリングの隙間，ベーンとサイドプレートの隙間の粘性抵抗）がベーンに作用して軸トルクに影響を与えることが要因として挙げられる．しかしながら，今回の解析においては②のしゅう動部の粘性抵抗を考慮していなかったため，実験と解析において軸トルクの増加傾向が異なったと考えられる．
従って，今後の取組みとしてはしゅう動部の隙間流
れの粘性抵抗を考慮することで軸トルクの予測精度の向上を図る予定である．

⒜γ0時

⒜γ0時

⒝γ1時

図18

吐出圧力脈動の変動振幅比較

3. 3. 4 軸トルク
ポンプの軸トルクは，ポンプ効率を検討する上で重要な特性となる．そこで，今回はベーンとロータの表面に負荷する圧力の積分値から算出される値
を軸トルクとして実験結果との比較を行った（図19）．また，図中破線は理論トルクであり，以下の式⑷で求めている．
P×V
T
 th＝
⑷
2π
―9―

⒝γ1時

図19

軸トルク比較

CFD解析によるベーンポンプの性能改善

４

クについても，低回転では予測誤差が小さいものの，

結言

CFD 解析技術の向上について，ベーン室の内部
圧力のサージ圧力の予測精度を向上させることを目

回転数の増加に伴って予測誤差が大きくなる傾向があるなど，現解析モデルにおける高回転域の性能予測への課題が示唆された．

的に実施した解析モデルの改良内容と，改良前後における各性能の予測精度の結果について解説した．
解析モデルの改良により，ベーン室の内部圧力の今後はキャビテーションが与える影響の詳細把握
や，しゅう動部の隙間流れの粘性抵抗の考慮といった解析モデルの更なる改良に取組み，CFD 解析のサージ圧力の予測精度が向上した他，回転数－流量特性に関しても改良前と同程度の高い予測精度を確保できていることが確認できた．

予測精度を向上させることで高品質なポンプ開発に貢献していく所存である．

しかし，吐出圧力脈動に関して，変動振幅は特定の回転数までは高い予測精度となったが，高回転領域においては誤差が大きい結果となり，また軸トル
著

参

考

文

献

１ ）鈴木，中村，矢加部，渡辺，中村：CFD解析によるベー
ンポンプの特性予測，KYB技報第53号．
（2016年10月）

者 

鈴木

一成

長島

碧

2008年入社．技術本部基盤技術研

2011年入社．技術本部基盤技術研

究所要素技術研究室．油圧ポンプ

究所要素技術研究室．油圧ポンプの研究開発ならびに振動騒音関連

ならびに油圧システム関連業務に業務に従事．

従事．

― 10 ―

KYB技報第61号

2020―10

技術解説

スマート道路モニタリングシステムの開発
Development of a Smart Road Monitoring System
首 藤
悠 ・ 髙 松 伸 一
SHUTO Yu・TAKAMATSU Shinichi

要旨
少子高齢化に端を発して起こる社会問題への対策

Abstract
As a measure against social problems caused by

として，日本政府は科学技術政策Society5.0を提唱し，情報技術を駆使して効率化した都市（スマートシティ）を構築するプロジェクトを推進している．
これに対しKYBでは，保有技術を応用して自治体の道路維持管理業務を支援する新たなサービスビ
ジネスを打ち出し，スマート道路モニタリングシス
テムと銘打って開発に着手した．開発にあたり，自治体の実情を反映したサービスを実現するために，
島根県益田市の協力のもと，この地をテストベッドとして活動を進めている．
スマート道路モニタリングシステムは，データ収集，データ転送，データ分析の ３ つのサブシステムで構成され，これらは従来よりKYBの保有する車両の計測技術や分析技術に加えて，AI/IoT技術を利用したものとなっている．
開発の結果，道路パトロール時の車両挙動計測と

the declining birthrate and aging population, theJapanese government has proposed the Scienceand Technology Policy “Society 5.0” and promotes
a project to build an efficient city（smart city）bymaking full use of information technology.
In response to this, KYB applied its own technology and launched a new service business that supports the road maintenance work of local governments, and started developing this as the Smart
Road Monitoring System. In order to achieve a service that reflects the actual situation of the local
government, we have developed the system withthe cooperation of Masuda City in Shimane Prefecture, where it is being used as a test bed.

The Smart Road Monitoring System consists ofthree subsystems: data collection, data transfer,and data analysis. These subsystems have been usそのデータの分析を通じて，道路維持管理業務を効
ing AI/IoT technology in addition to vehicle mea率化するサービスの基本システムを構築することができた．現在，その成果は国の認めるところとして， surement and analysis technology owned by KYB.
As a result of the development, we were able to
さらなる技術開発を継続している．
build a basic system of service that makes roadmaintenance work more efficient by measuring
vehicle behavior during road patrol and analyzing
the data. At present, the achievements are recognized by the government, and further technological development is continuing.

少子高齢化の進む日本では，将来の人口減少により市場規模が縮小し経済発展が停滞することや，生綻することなどが危惧されている．そこで日本政府は，これらの課題解決に向けた科学技術政策として，“Society5.0”を提唱している．Society5.0では，IoTやAI等の先端技術を利用し，仮想空間と現実空間を高

産年齢人口減少により公共サービスの提供体制が破度に融合させることで，経済発展と社会的課題の解１

緒言― 11 ―

スマート道路モニタリングシステムの開発

決を両立する社会を目指しており，このような社会を体現するモデル都市，すなわちスマートシティの創造を目標に，国家プロジェクト１）が進められている．
このような政府の取り組みを視野に，KYBでもス
マートシティ創造への貢献策の検討を行った．この中では様々な提案がなされたが，従来から持つ保有技術の強みを活かした新たなビジネスとして，モノづくりとサービスを融合するスマート道路モニタリングシス
テムの構想がまとまり，開発に着手することとなった．
スマート道路モニタリングシステムは，自治体の業務を，IoTやAIなどの先端技術によって効率化することを狙いとしたサービスである．このシステム
では，本章冒頭に述べたような生産年齢人口の減少を受け，労働者不足に陥っている自治体を想定し，

図１

島根県益田市（Google mapより）

図２

スマートシティモデル開発体制

自治体のインフラ資産である道路の維持管理業務を支援することに焦点を当てている．
近い将来，このような労働者不足に悩む自治体は大いに増加し，税収減と相まってインフラの維持管理は深刻化することが見込まれる２）．この対策として，少数の労働者で業務を遂行できるよう，労務負担を軽減することや，費用負担の軽減を企図する
サービスは，Society5.0の構想に合致したソリュー
ションである．

２

開発体制

前述の通り，スマート道路モニタリングシステム
は自治体向けに構想されたサービスである．このため，より有益なサービスを実現するには，社内で技術開発を進めるばかりでなく，自治体の業務実態を把握して開発目標を定め，実際に利用してもらって評価する必要がある．そこで，スマートシティ規格作成に向けた各種プロジェクトを展開する「一般社団法人益田サイバースマートシティ創造協議会」（MCSCC：Masuda Cyber Smart city Creative
Consortium）の会員となり，スマートシティのテストベッドの一つである島根県益田市（図 １ ）の協力のもと，この地を舞台に開発活動を開始した．このKYBとMCSCC，および益田市の連携について，
スマートシティを推進する国の位置づけも踏まえた関係図を図 ２ に示す．この関係の中で，KYBは益田市の有する課題を抽出し，その解決のための技術開発を行ったうえ，益田市の環境を利用して開発技術の評価を行う．この取り組みに対し，MCSCCは

３

道路維持管理の実情

MCSCCに加わったのち，スマート道路モニタリ
ングシステムの開発をスタートさせるにあたり，先ずは開発目標を定めるために，益田市における道路維持管理業務の実情を聞き取り，実際の業務に同行して調査した．
このような調査の結果，道路維持管理業務は，最終的な道路補修作業の担い手が異なる ２ つの系統に大別されることが分かった．一つは道路パトロール
車両での管理道路巡回を通じて路面の損傷個所を確認し，市職員の手によって適宜の補修を行う小規模補修業務，もう一つは広範囲にわたる損耗が確認された路面に対し，正確な測定調査を行った後，国に対して補修予算を申請して，専門業者に外注して大掛かりな工事を行う大規模補修業務である．

これら規模の異なる補修業務は，いずれも道路パ
トロール車両による巡回を起点に路面の実態を把握
両者の調整役を担い，スマートシティモデルとしての成果を日本政府に示してロビー活動を行うことで， することから始まり，必要な補修の規模によって異なる選択肢を辿る．また，この規模の違いにより，政府から権威が付与され，サービス普及の基盤を固
自治体に与える課題の性質にも違いがある．
めていく，といった構図である．
― 12 ―

KYB技報第61号

2020―10

小規模補修では，危険性の高い個所を迅速に発見し素早く補修することが重要である．写真 １ に示す
ように，益田市の道路パトロールでは山間を巡る道
程なども多く含まれ，写真 ２ のような異常個所を見つける度に停車確認することも頻繁である．このような視界の悪い経路を含む長大な道路を，くまなくパトロールして回ることの労務負担は，非常に大きなものとなっている．
一方の大規模補修では，国への予算申請の証拠資料として必要な，損傷度測定の調査費用が高額であるという課題がある．正確な定量値を把握する必要があることから，高額な機器を備える専門業者に調写真 ２査を委ねることとなるが，調査費用に割り当てられる財源は十分でないため，数年に一度，管理道路の総延長のうち，わずか数％を測定するに留まる．
業務の具体的な様態については自治体ごとの差異があると思われるが，道路維持管理の枠組みはどの自治体でも類似すると考えられたため，上述の様に把握できた益田市の実情に立脚し，開発目標の設定
を行った．

写真 １

山岳部の市道図３

４

路側への落石

開発目標

前章に記載の調査情報をもとに，IoTやAIを活用
して労務負担を軽減することや，従来よりも安価か
つ広域を調査できる方式で路面性状の測定を行うことを狙いとして，開発目標を定めた．目標は，データの収集や分析を司るサブシステムを構築して連動させることで，道路の状態計測やそのデータの蓄積，分析を通じた診断の機能を持つ，スマート道路モニ
タリングシステム（図 ３ ）を開発することである．
個々のサブシステムの機能概要を以下に示す．
①データ収集システム：道路パトロール車両に各種センサを取り付け，パトロール中の経緯度座標とセンサデータをセットで収集する．
②デ ータ転送システム：市庁舎とKYBの分析拠点とでセキュアなネットワークを構築し，相互にデータを送受信する．
③データ分析システム：益田市から受信したデー
タをもとに，経緯度座標ごとの路面性状を診断し，診断結果を視認可能な地図に出力する．

スマート道路モニタリングシステム― 13 ―

スマート道路モニタリングシステムの開発

５システム開発以下に，スマート道路モニタリングシステムを構成するデータ収集，データ転送，データ分析の ３ つのサブシステムについて記述する．
5. 1 データ収集システム
益田市の管理道路を道路パトロール車両で巡視する際に，その車両挙動を計測する狙いで，市の利用車両を改造し，センサとロガーを搭載した計測車両を構築した．この改造により収集される車両挙動のデータは，走行中の路面からの入力を反映した振る舞いを記録するため，後述するデータ分析システムを利用することで，路面の損耗状態を推定できるものと見込む．また，この車両に搭載したロガーは，

写真 ４

ラゲッジスペースの使われ方

市職員の利便性や収集データの画一性などを企図して開発した専用機を利用している．これらの計測車

5. 1. 2 利用センサ
車両各部へのセンサ配置を図 ４ ，計測項目の一覧

両や配置したセンサ，ロガーについて，以下の各項で詳述する．
5. 1. 1 計測車両化改造
益田市では，道路パトロール業務に対し，写真 ３のような車両を利用しているため，この車両を計測車両とする改造を行った．
この改造にあたりいくつかの制約があった．例えば，リース車両であるため，リース終了後に原状復帰できるよう，可逆的な改造に留めておく必要性があることや，用具が多数搭載（写真 ４ ）されるため，十分な車室空間の確保が必要となることなどである．
これらの制約から，車体への穴開けや接着等，車両にとっての破壊や汚損に繋がる加工を一切行わず，既存の隙間やねじを利用する治具を設計して機器を固定するといった工夫を行った．また，配線や機器を 表 １ に 示 す．全 球 衛 星 測 位 シ ス テ ム（GNSS：
Global Navigation Satellite System）による経緯度に加え， ４ 輪全てに対し車体側とタイヤ側（ばね上とばね下）の ３ 軸加速度およびサスペンション変位を収集することを基本とし，さらに慣性計測装置による姿勢情報や，ステアリング角度による運転情報の取得など，車両挙動の詳細が把握できる構成となっている．この構成は，後の分析を通じ計測項目や精度の評価を行う狙いがあり，先ずは質／量ともに充実したデータを得られる計測車両を仕立てている．

は露出を避け，助手席下の隙間などに設置している．
このような工夫を経たうえで，前述したような山道を日々走行したとしても，安定した計測が行えるよう，機器の耐久性や構成の信頼性には十分に配慮し
ている．

写真 ３

計測車両化した益田市パトロール車両

図４

センサ配置

表１

計測項目

名称

計測対象

種別

ばね上Gセンサ

４ 輪ばね上-上下方向加速度

アナログ

4ch

ばね下Gセンサ

４ 輪ばね下 ３ 軸加速度

アナログ

12ch

ストロークセンサ

４ 輪サスペンション変位

アナログ

4ch

慣性計測装置

車体ロール・ピッチ・ヨー挙動 アナログ

6ch

手動ボタン

道路イベント

デジタル

4ch

GNSS

自己位置計測

デジタル

1ch

前方カメラ

前方路面画像取得

デジタル

1ch

デジタル

5ch

CAN情報（OBD2） 舵角・車速・ブレーキ等― 14 ―CH数KYB技報第61号

2020―105. 1. 3 専用ロガー
前述のように，構築した計測車両では多様なセン

Wi-Fi基地局の近傍であった場合には，自動的に無線通信が開始され，記録した収集データをサーバにサを利用しており，収集される信号は数種の通信方式が混在したものとなっている．このため，多様な通信方式に対応してデータを記録できるロガーが必要

転送する．これらの機能により，作業者は計測について何ら意識することなくパトロールを行うだけで，車両挙動データが収集され，データがサーバに蓄積であり，またセンサ信号を増幅するためのアンプや，センサへの電源供給も不可欠である．しかしながら，
5. 1. 1 項で述べたように，車室内で機器の設置に利用されることとなる．なお，データの喪失や車両のバッ
テリ枯渇が起こらないよう，データ保存処理と電力管理は十分に配慮した設計となっている．

できる空間には大きな制約がある．電源やアンプ，ロガーもこの制約を免れず，一般に大型化してしまう傾向にある市販品の利用は難しいという問題があった．
さらに，仮にこれら機器サイズの問題が解決できたとしても，データ収集のための機器操作にも問題がある．実際のデータ収集の手順を考えると，機器類の電源をONにしたのち，計測開始のトリガを起動させなければならず，計測を終えるタイミングでは，停止操作をして電源をOFFにする必要がある．
これらの操作は，頻繁に停車を繰り返す道路パト
ロール業務をさらに煩雑にし，操作ミスや操作忘れによるデータの未収集に繋がる恐れが大きいほか，作業者に従来以上の業務負担を与えてしまう．
このような機器類のサイズの問題と，操作負荷の問題を一挙に解決するため，コンパクトながら必要な機能を集約した専用ロガーを開発した．このロガーの外観を写真 ５ に示す．専用ロガーはおおむね
A4大のサイズの中に，電源供給および信号増幅の回路を組み入れ，様々な通信規格に対応した80chの信号を記録できるようにしたロガーである．
専用ロガーは，必要機器を全て小型化して搭載してあることから，これ一つで計測車両に配置した多様なセンサからの信号を全て記録できるうえ，助手
席下など，デッドスペースとなっている空間に格納することも容易い．さらに，組み込まれたプログラ

5. 2 データ転送システム
益田市で収集されたデータを，神奈川県相模原市にあるKYB社内に設置した分析サーバへ転送する
ため，図 ５ に示すデータ転送システムを構成した．
このシステムは，益田市側とKYB側の ２ つのロー
カルエリアネットワーク（LAN）をインターネッ
トによって接続し，LAN内部で利便性高く最適化されたデータ転送を行うとともに，LAN間では暗号通信によりセキュアな通信を実現する構成となっている．このシステムの構築にあたり課題となった，
ネットワーク構造と無線通信方式，具体的な転送手

ムによって起動／終了処理の管理がなされ，計測車
両のエンジンONに連動した計測開始と，エンジン
OFFに連動した終了処理が自動実行される．この順について，以下の各項に述べる．
5. 2. 1 ネットワーク構造
開発当初，データ転送に関しては世に数多ある通とき，終了処理を行っている地点が予め設定された信技術を利用するだけで良く，開発上の課題は少な

図５

写真 ５

データ転送システム― 15 ―

専用ロガー

スマート道路モニタリングシステムの開発いと考えていたが，この考えは早期に改めざるを得なくなった．益田市役所は地方自治体の行政機関で方式は，携帯電話のサービスを提供する通信事業者の事業戦略に依存するものの，人口密集地帯ではほあるため，住民情報等，様々な重要情報を扱っており，近年ではこういった情報が流出しないよう，市役所のネットワークからは直接インターネットに接ぼ完全に通信が確立できるうえ，高速通信が可能という特徴がある．デメリットは，人口密集地帯以外
では通信途絶となる可能性が高いことと，料金形態

続できないようになっていたのである．市役所の業
務の要に応じインターネットを利用するためには，より上位の行政機関である県のネットワークを介しが通信量に応じた従量課金であることである．試算によれば，20GBものデータを携帯網利用によって送信した場合，約 ８ 千円もの通信費が発生することて行う必要があり，セキュリティを担保するため，利用には厳正な審査を経ての登録が必要となる．本件のように，研究開発を旨とした取り組みに対しては門戸が開かれていないため，通常の手続きで所望となる．したがってこの方式を採用すれば，本開発を通じて提供する道路維持管理業務支援サービスの収益の大部分は，そのままKYBを通り抜けて通信事業者に納まる見込みとなる．

の通信環境が整備される望みは薄かった．
そこで，市役所内に新たなLANを構築する手段

もう一つの方式であるLPWAはLow Power WideAreaの略称であり，その名の通り，省電力で広域を採った．市役所内に，市の業務で用いる公的ネッ
トワークと切り離した新規のネットワークを敷設し，市の業務と独立したLANを形成する．このLANの下に，計測車両が収集したデータを受信するためのをカバーする無線通信方式である．市内の要部数か所に基地局を設置すれば，益田市内全域で通信が行えるような広域性と安価な費用が特徴だが，高速通信には向かず，一日当たり20GBものデータの転送

Wi-Fi基地局と保存するためのサーバ，後述するデータ分析システムによって診断された結果を閲覧するためのPC，およびインターネット接続のためのルータを設置した．
5. 2. 2 無線通信方式
既に述べている通り，データ収集を行ったのち，車両に蓄積されたデータの転送にはWi-Fiによる無線通信を利用している．無線通信を採用した理由は，
データの取り出しにあたり，データを保存したメ
ディアや転送ケーブルの抜き差しなど，操作を要する方法では職員の業務に負担を強いることになってしまうためであり，無線通信の採用は必須の要件である．しかしながら，採用する通信方式にはいくつかの選択肢があった．
表 ２ に，代表的な無線通信規格の一覧を示す．車には実用性を見込めない．
このような無線通信方式の特徴を整理し，通信データ量を踏まえたうえで，採用する方式を検討した．最終的には，市職員の道路パトロールが毎日午前と午後の二回行われ，昼食時や退勤時となる昼／
夕の時間帯に計測車両が市役所敷地内に戻るという益田市の業務パターンと，パトロールした路面の診断結果は翌日に確認できればまず十分であるという情報に照らし，Wi-Fi＋FTTHを採用した．この決定により，無線通信は市役所敷地内等，通信地域を制限されるものの，毎日のデータ転送を行うに十分な廉価性と高速性が確保された．

両に搭載した専用ロガーから，拠点に設置されたサーバまでデータを転送する目的で無線通信を行う場 合， 選 択 肢 と し て はWi-Fi＋FTTH， 携 帯 網，
LPWAの ３ 種が挙げられた．
先 ず，Wi-Fi＋FTTHは， 無 線 通 信 規 格 で あ る
Wi-Fiと 敷 設 さ れ た 光 通 信 網（FTTH：Fiber To
The Home）を併用する方式である．この方式には安価に高速通信が行えるメリットがあり，計測車両による １ 日の収集データ量は最大20GBほどにのぼるが，Wi-Fi＋FTTHであれば転送時間と費用に関しては問題とならない．ただし，短距離にしか到達しないWi-Fiの特性上，通信可能な範囲が限られるという制約がある．
次の携帯網は，3G／4G／5Gなど，携帯電話で利用される無線通信規格を利用する方式である．この

表２
⽅式
Wifi
+
FTTH

携帯

LPWA

5. 2. 3

規格

無線通信規格の特性比較
転送性能

通信コスト

メリット・デメリット

評価

IEEE802.11b/g 〜54Mbps

ネットワークの設置要△

IEEE802.11n〜600Mbps

ネットワークの設置要〇

IEEE802.11a〜54Mbps

野外での利⽤禁⽌

×

IEEE802.11ac〜600Mbps

ネットワークの設置要△

3G〜14Mbps

4G〜100Mbps

13K円/⽉×300K円/⽉

データの転送コストが⾼い
ネットワークの設置要
帯域が不⾜

×

帯域が不⾜

×

Lora

〜250Kbps

13K円/⽉SIGFOX〜100bps―△

データ転送手順

構築したデータ転送システムは，職員が道路パト
ロールから戻って車両のエンジンを切った際に，専用ロガーが自動でWi-Fi基地局を探索することから始まる．市役所内の駐車場内に設置された基地局との接続が確立されると，専用ロガー内のデータが市役所内のサーバへ転送される．このとき，通信障害― 16 ―

KYB技報第61号

2020―10やエンジン再起動によるデータ転送の中断が起これ
ば，データ欠損が生じないよう制御して中断処理がては，従来益田市職員が把握していた路面性状診断と同等以上の診断精度を掲げた．これを実現する

行われ，後に改めて再送処理が実行される．サーバ
内に蓄積されたデータは，毎日昼／夕の ２ 度，イン
ターネットを介してKYBのサーバに自動送信され，AIモデルとしては，予断を持たず，教師あり学習のモデルを複数併用することとした．

夜には送信を完了し，KYBのサーバに当日分の収集データが蓄積された状態に至る．このシステムは，
2019年 ５月の運用開始以来，現在まで安定して機能しており，相当量の車両挙動データが蓄積されている．
5. 3 データ分析システム
本システムの目的は，計測した車両挙動データから路面性状を診断することである．このため，シス
テムの要点は車両挙動データを入力，路面性状を出力として入出力の関係を明らかにし，入力に対し精度良く出力を算出するモデルを作ることに他ならな
い．この関係を数式で表すと，式⑴となる．ここで，Xは入力となる車両挙動データ，yは出力となる路面性状データ，Lは入出力を関係づけるモデルである．
y＝LX

⑴

今回，入力は 5. 1. 2項で述べたセンサ構成からなる多チャンネルの時系列データ，出力は路面性状評
価指標（※ 5. 3. 3項にて後述）である．式⑴では簡単のため，出力データを単一変数としたが，複数の路面性状評価指標を併用する場合は出力もベクトル化されるため，多入力多出力のモデルとなる．このようなモデルを構築する場合，関係式と条件式の組
み合わせが膨大となることから，一般に，人の手によって精度の良いモデルを作成することは困難である．一方，統計学を根拠としたAIを用いてモデルを作成する場合，一定のアルゴリズムを利用することで組み合わせ計算の膨大さは無害化され，比較的容易に実現することが可能である．そのため，本システムではAIを用いて路面性状診断モデルを作成することとした．以下，順を追ってこのモデルの作成手順を解説する．

図６

AIモデルの選定

5. 3. 2 AIの学習
教師あり学習を行う場合，予め入出力が揃った既知のデータ，すなわち教師データを準備し，図 ７ に示す分析精度向上の過程を経て精度の良いAIモデルを作成する．これは式⑵として表され，車両挙動データXiをAIモデルLに入力して得られた路面性状
推定値LXiと，既知の路面性状データyiとの差が最小となるAIモデルLを探査することを表す．

（

n

）

arg
（yi－LXi）2
 min ΣL i＝1⑵

精度の良いモデルが構築できた後，車両挙動デー
タをAIモデルに入力し，出力される路面性状推定値を利用したシステム運用が可能となる．システム
運用では，式⑵における路面性状データyiは把握できていないが，分析精度向上の過程での精度確立を根拠として，路面性状推定値LXiが十分高精度であるものと解釈して利用される．

5. 3. 1 AIモデル
先ず，本システムで用いたAIのモデルについて説明する．一般的にAIと言うと，コンピュータを用いて人間のような判断を行うソフトウェアの総称
といった広い概念を指す．この中でも，式⑴に示したような，適切なモデルを構築することで未知の入力から正しい出力を推定する手法は，教師あり学習と呼ばれる．図 ６ に示す通り，教師あり学習は，AIという大枠の中にある，機械学習の一分野である．
教師あり学習にも様々なモデルが存在し，一部には，昨今注目を集めるディープラーニングも含まれる．
今回構築するデータ分析システムの精度目標とし

図７

AIを用いた分析システム運用イメージ

5. 3. 3 データの準備
このようなAIモデル構築の手順から，モデル構
築には教師データを十分な量用意する必要がある．

― 17 ―

スマート道路モニタリングシステムの開発

5. 1 節で説明したデータ収集システムによる収集
データは，教師データのうちの入力データに相当す

路面性状評価指標の一つであるIRIは，自動車乗車中に体感や目視によって推測することでも，あるるが，これに対する出力データ，つまり路面性状の正しい情報を記録したデータが不足しているため，
このデータの準備を行った．

程度の精度を期待できる指標とされており，路面性状とIRIの関係は図 ８ のように表される．この図を参考に，定性的な補修不要／要経過観察／要補修の路 面 性 状 の デ ー タ 準 備 で は，MMS（Mobile
Mapping System）による測定を行った．これは写真 ６ に示すような，レーザスキャナやカメラ，ジャ３ 水準を，定量値であるIRIと対応付けて，以下のように設定した．これにより，AIモデルから補修不
要／要経過観察／要補修の ３ 水準が出力可能となる．
・補修不要 ： ０ ≦ IRI ＜ ２

イロセンサなどの計測装置を搭載した車両により，道路表面の凹凸等，物理的な性状を直接測定する方法である．㈱三英技研の協力により益田市内の路線を測定し，同じ路線をデータ収集システム搭載車両

・要経過観察： ２ ≦ IRI ＜ ４・要補修： ４ ≦ IRI

にて走行することで，入力となる車両挙動データ，および出力となる路面性状のデータを揃え，教師データとした．このときMMSにより測定した路面性
状データは，国際ラフネス指標（IRI：International
Roughness Index），ひび割れ率，平坦性，わだち掘
れなど，いずれも路面性状評価のために広く利用さ

写真 ７

路面性状診断出力の例

図８

IRI値と ３ 水準の関係３）

れている定量評価指標である．以降では簡単のため，
この中からIRIを採り上げて解説する．

5. 3. 5 データの前処理
データをAIに利用可能な形式に加工する工程を前処理という．データ転送システムによりKYBの
写真 ６

MMS搭載車両（株式会社三英技研HPより転載）

サーバに蓄えられた車両挙動データに対し行った前処理について，以下に概要を記述する．
先ず，車両挙動データの元の形式の概要を図 ９ に

5. 3. 4 路面性状診断
益田市での聞き取り結果から，従来より路面性状として補修不要／要経過観察／要補修の ３ 水準で診示す．このデータは，経緯度と車両挙動の計測値とが時系列に記録されたものである．このデータ形式を前提に，車両挙動データに対して行う前処理を説明する．

断結果を把握していることが分かっていたため，データ分析システムの出力も同じ ３ 水準に揃えることとした．これらの水準に対し，定量的な損傷程度

時系列のデータから路面性状を診断する際，適切な処理を行わずに全データを利用して診断を行うと，データに含まれる走行区間全体で １ つの診断を下すは把握できていないものの，定性的には，舗装された平滑路面のような良路を補修不要，路面表層に軽度の損傷がある状態を要経過観察，安全で快適な走ことになる．これでは細かく地点を特定し，各所での損傷を把握して道路維持管理に役立てる用途を満足できない．そのため，時系列のデータを一定時間行を脅かす程度の損傷がある状態を要補修と判断していることがわかった．これら ３ 水準として想定する路面としての例を写真 ７ に示す．

ごとに区切り，区切られた時間帯に含まれる走行区
間を路面性状診断の最小単位に据えることで，区間の分解能を向上させる．

― 18 ―

KYB技報第61号

2020―10

次に，AIモデルを学習させるため，上記データから特徴量と呼ばれる数値を算出する．特徴量とは，最大値や平均値などの基本統計量や，車両挙動を代表する数値として定義した値などである．この特徴
量の設定が分析精度に寄与するため，車両挙動分析の知見を活かして定めた．特徴量を算出することで，一定時間ごとにまとめられた時系列データは少数の特徴量データに置き換えられ，学習にかけるデータの量を効率的に縮約することができる．
上述の時間分割と特徴量算出の前処理を経て，分析に用いるデータは図10の形式に再編される．

図11

地図表示ソフト上への描画を備えた資料としての利用可能性を備えている．

６

図９

図10

開発成果と反響

以上のように，スマート道路モニタリングシステ
ムは開発の第一ステップを終え，自治体の道路維持管理業務を支援するための路面性状診断が実現可能であることを確認できた．通常の製品開発であれば，
この実行可能性検証を経て獲得した知見を一度整理し，さらなる開発の具体化に向けて社内での検討を進める段階である．しかしながら，冒頭に述べたよ
うに，本取り組みは国や自治体と連携しているため，フォーラムでの講演や，新聞・TVでの報道を通じた公表とともに開発が進められており，既に得られた反響も大きい．そこで，以下の各節にて，国や自治体との連携や，寄せられた反響について記述する．
6. 1 益田市からの評価
益田市に対してスマート道路モニタリングシステ
ムの開発提案を行った時点では，システムの全容は車両挙動データ

前処理後のデータセット

5. 3. 6 AIの分析結果と精度検証
前処理を経て整備された教師データのうち， ８ 割

絵に描いた餅であり，具体的な現実性を帯びてはいなかった．しかしながら，各サブシステムの機能がを学習用， ２ 割を検証用として分け，学習用データを用いてAIモデルを学習させた．十分に精度を高めた後，AIモデルに検証用データを入力して路面実装され，成果が形付いていくにつれ，道路維持管理業務に携わる職員から，具体的な要望や課題が挙げられるようになった．これらの声をもとに，適宜開発目標を修正して完成した本システムの評価は高性状評価指標の推定値を獲得し， ３ 水準の路面性状診断出力に変換した．この出力を地図表示ソフト上に描画した結果を図11に示す．
従来の益田市の業務には比較対象が無いため，定量評価は難しいものの，地図への出力結果についての職員の認識において，従来の方法に基づく認識との齟齬が無いことから，従来相当の精度で分析が行えているものと思料される．
また，AIモデルによる分析では，益田市の従来の診断に揃えて ３ 水準の出力としているが，その背後では
IRI，ひび割れ率，平坦性，わだち掘れなどの各路面性状評価指標の推定値が数値出力されるため，定量性

く，特に，従来では把握できていなかった路面性状の具体的な様態が，定量的な数値や直観に訴える地図情報として示され，記録が蓄積していくこと，それにも関わらず，利用者である自治体職員には一切の労苦を伴わないことが好評を博している．
このように評価されるシステムの実現は，実務課
題を抱える自治体と連携しての開発であればこその成果であり，KYB内部で完結した開発体制だった
ならば，完成したシステムは砂上の楼閣となっただろう．開発にご協力頂いた益田市職員の方々のご厚情には感謝が尽きない．

― 19 ―

スマート道路モニタリングシステムの開発

6. 2 国との連携
スマート道路モニタリングシステムの開発は，令和元年度に公募された，国土交通省スマートシティ
モデル事業４）として行われた取り組みでもある．この公募には73のコンソーシアムからの応募があり，その中から選出された15の先行モデルプロジェクトのうちの一つに，MCSCCを通じた本活動がある．
本報で述べた初年度の成果は，評価機関である有識者委員会の定めた，以下の ４ 点の評価項目すべて
において高く評価されている．
①先進性：早期に社会実装可能な具体性がある②効率性：都市経営の効率化に資する③継続性：継続的で自律的な運営である④汎用性：他の都市にも移植可能である

７

結言

本報に述べた開発により，スマート道路モニタリ
ングシステムは実効可能性検証を終え，技術面での実現性を確認することができた．また，開発に並行して取り組んだ国や自治体との連携を通じ，実際の課題に直面する現場の中で柔軟に開発目標を定めた
ことで，高い評価を得られた．
スマートシティの実現には，都市の抱える課題の要衝を見極め，実務者が自律的に運用できるサービスを構築することが鍵となる．実務者の視点を見落とした理想論では，運用の現場に馴染むシステムの開発は難しいため，早期に連携の体制を整えて開発に臨めたことは幸いであった．今後もこの紐帯を強これを受け本活動では，引き続き令和二年度の事
め，国や自治体，KYBなど，関係するすべての者
業にエントリし，国と連携した開発を推進していく． にとって有益で，持続可能なサービスを打ち立てら
6. 3 他都市展開れるよう，ビジネスモデルの開発を進めていく．
益田市や国との連携の他，MCSCCを通じて他都
近年では，KYBにおいてもAI/IoT技術を利用し市への水平展開についても検証を行っている．2019
生産支援・開発支援・計測分析等を行う例が増えて年11月には熊本県八代市に招かれ，計測車両を伴っきている．本取り組みもそのうちの一つとして，従た訪問のうえ，指定された路線を走行して現地の路来技術にAI/IoT技術を融合させ，新たな付加価値
面性状を題材にシステムを実演した（図12）．
を生むモデルケースとなることを目指したい．
この取り組みでは，構築済みのデータ転送システ
最後に，本開発に携わり多大なご協力を頂いた社
ムが無いため機能は制限されるものの，携行可能な内外の関係各位に，この場をお借りして厚く御礼申までに縮小した状態でもシステム運用可能なことをし上げます．
示し，高い移植性と有用性を評価された．
参

考

文

献

１ ）国土交通省都市局報道発表，“スマートシティの実現に向けた計画を策定”，令和 ２ 年 ４ 月24日
２ ）国土交通省 第 ６ 回道路技術小委員会，“これからの舗装
マネジメント”，平成28年
３ ）池田拓哉，東嶋奈緒子，“国際ラフネス指数の計測方法に関する研究”，土木学会舗装工学論文集第 ３ 巻，1998年
４ ）国 土交通省スマートシティプロジェクトチーム事務局
報道発表，“スマートシティモデル事業

いよいよ始動”，

令和元年 ５月31日

図12

著

熊本県八代市での出張診断

者 

首藤

悠

髙松

伸一

2016年入社．基盤技術研究所運動2007年入社．基盤技術研究所要素制御研究室所属．主に振動制御技

技術研究室所属．技術士（機械部

術の開発に従事．

門）．主に四輪用ショックアブソー
バ，電動パワーステアリングの研究に従事．
― 20 ―

KYB技報2020―10

説

解

語

用

第61号

「新しい社会の始まり」「スマート道路モニタリングシステムの開発」（p. 11）に記載

オートモーティブコンポーネンツ事業本部

1

技術統轄部

岡

村

淳

1. 2 サイバー空間とフィジカル空間
スマートフォンの普及によってSNSが身近になり，Society 5.0

1. 1 人間社会の変化
新しい発明が人間社会に大きな影響をあたえることがあります．古くは稲作の発明による大規模集落の形成や，ワットによる蒸気機関の発明による産業革命，そして，コンピュータやインターネットの発明によるボーダーレス化など，そのような発明が行われると人間の社会構造そのものが変化し，新しい社会が生まれます．
日本政府は，これまでの社会構造の変化を，狩猟社会（Society 1.0），農耕社会（Society 2.0），工業社会（Society 3.0），情報社会（Society 4.0）の4段階と捉え，次の5番目の社会構造として期待される未来の姿をSociety 5.0として提唱し，我が国が目指すべき姿を図のように定め，第5期科学技術基本計画にまとめて発表しました（図 1 ）．

人は何処にいても，誰とでも好きな時に連絡できるようになり，また，個人が世界に向けて情報発信を行うこともできるようになりました．
発信者から発信された情報は，一旦クラウドと呼ばれるコンピュータの集合体の中（サイバー空間）に蓄積され，検索・読み出しによって，情報の受信者（フィジカル空間）に引き渡されます．
このように，サイバー空間とフィジカル空間の間の情報のやり取りには，これまで，必ず人間が介在していました．これをシームレスに接続することが，Society5.0の必要条件となります．

2

IoTとCPS

2. 1 IoT（Internet of Things）
それでは，サイバー空間とフィジカル空間をシー
ムレスに接続するにはどうしたらよいでしょうか？
そこで，考えられたのが，“物のインターネット（IoT）”と呼ばれる技術です．いろいろな機器を直接インターネット接続し，人間を介さずに，自動でフィジカル空間の計測データをサイバー空間に上げることができれば，サイバー空間でこれらのデータが利用できるようになります．
例えば，最近の車両のカーナビは，GPSによって

図1

第5期科学技術基本計画によるSociety 5.01）

Society 5.0は，コンピュータに蓄積された情報（サ

計測された自車の位置や速度等をネットワーク上のサーバに自動で上げる機能が搭載されています．自動車OEMは，これを解析することで，例えば道路の混雑状況の解析を行っています．カーナビに表示される渋滞情報は，この解析データを用いて渋滞地
イバー空間）と，現実社会に紐づいた情報・状態（フィ点を表示している為，道路にセンサーがない場所でジカル空間）をシームレスに接続し，サービスを自動化して，新たな価値を創造しようというものです． も渋滞地点を表示することが可能になっています．

― 21 ―

「新しい社会の始まり」

2. 2 CPS（Cyber Physical Space）
IoT技術により自動で収集され，サイバー空間に送られたデータを活用し，処理したうえで，フィジ
カル空間へのフィードバックを実現することをCPSと呼びます．
例えば，高速道路の自動走行では，本車線上から料金所までの走り方（走行速度）をどうするかという課題があります．勿論，道路の制限速度で走ればよいという話がありますが，実際にはどう走るのがよいでしょうか？こういった問題を解決する為に，先ほどのカーナビから収集した位置と速度のデータが役に立ちます．当然，走行速度はインターチェン
ジの構造や天候，そして混雑度合いに依存して異なるでしょう．こういった走行パターンを整理して，それぞれの場合の適切な減速パターンをコンピュー
タで計算して，自動走行車にフィードバックする検討がされています．
このように，人と社会をコンピュータとシームレスにつなげることで，今まで人が行っていた面倒なことをコンピュータに任せることで，より良い社会を実現しようというのがSociety5.0の提案です．

3

ビックデータとAI

3. 1 ビッグデータ
IoT技術によって，データの収集を自動化する話をしてきましたが，次は，収集されたデータをどう処理するかということが課題になります．自動で収集されたデータは，量が多いだけでなく，様々な形を持つ，いろいろな種類のデータとなります．これをビッグデータと呼びます．データの種類，量，発生・更新の頻度がビッグデータの重要な要素になります．
先ほどの例で言うと，カーナビから収集されている自動車の位置，速度，エンジン回転数，ワイパーの状態等の情報の集合体はビッグデータといってもよいでしょう． これらのデータからは，渋滞情報
だけでなく，道路の降雨状況の検出，大地震や台風の直後の通れる道路の検出，道路上の陥没など危険な場所の検出等，いろいろな分析が可能なことは想像に難くないと思います．

進歩によって，ビッグデータの分析が可能になり，注目され始めました．
3. 2 AI（Artificial Intelligence，人工知能）

最近注目を集めているAIですが，歴史は非常に古く，人間の脳を再現するニューラルネットワークのアイディアは，1943年まで溯ります．しかし，これまで，コンピュータの性能が不足していた為，ごく限定された規模のニューラルネットワークをシ
ミュレーションすることしかできず応用範囲が限定されておりました．現在は，コンピュータの性能が10,000倍 以 上 に も な り， 取 り 扱 う こ と が で き る
ニューラルネットワークの規模も，人の脳に近づいてきています．更に，機械学習と呼ばれるニューラ
ルネットワークの教育方法も考案され，急速に応用範囲が広がっています．
例えば，コンピュータで，犬と猫の写真を見分けさせたい場合，まず，犬と猫の見た目の違いを明確にして，それを人手でプログラムにしなければなりません．ひとことで，犬と猫の見た目の違いといわれても，明確に答えられる人は，少ないでしょう．
機械学習では，その代わりに，沢山の犬と猫の写真を用意し，猫・犬というラベルとともにニューラ
ルネットワークに入力し，それが正しい答えを出せるように調整していきます．
入力する写真の数が少ないと，コンピュータは頻繁に間違えますが，大量の写真で教育すると精度を上げることができるようになります．
このように，機械学習は，人がプログラムを記述するのではなく，データをあたえることで，機械に自分自身をプログラムさせるため，あいまいな概念
をコンピュータに作りこみやすいという特徴があります．この為，プログラムにするのが難しい応用でも対応できる可能性が広がります．
有名な例では，レントゲン写真を観察して，がん患者を見分ける応用では，医者が見落としていた
がんまできっちり見分けることができたそうです．
このように，言語化が難しい場合でも，コンピュー
タで分析できるようになるため，ビッグデータを分析する一つの方法として期待されています．
参

考

文

献

1）
「Society 5.0」内閣府

しかし，これまで蓄積されたデータをどう利用す
るかは，そのデータを解析する人間に任されていました．データの解析が大変難しかったためです．それが，近年のコンピュータの性能向上とAI技術の― 22 ―

https://www8.cao.go.jp/cstp/society5_0/

KYB技報第61号

2020―10

技術紹介

ピニオンアシストタイプ電動パワーステアリングの
減速機ラトル音解析技術
柳

１

生

貴

也

はじめに

KYBの電動パワーステアリング（以下EPS）は，
ウォーム減速機を用いたピニオンアシストタイプである．
ウォーム減速機のウォームホイールは樹脂製のため，金属製と比較して摩耗や温度による寸法変化が大きく，減速機のバックラッシ変化が大きい．
例えば，雰囲気温度が高くなるとウォームホイー
ルは熱膨張により大きくなり，バックラッシが減少する．それにより減速機のロストルクが増加するため，図 １ に示すようにウォームギヤが揺動する構造を用いてバックラッシの大きさを保ち，ロストルクの変動を低減している．

図２

操舵位置と歯面状態

押付荷重を大きくすると減速機のロストルクが大きくなるため，操舵トルクに対するラック軸力の発生に遅れが生じる．その結果，車両としては理想の走行ラインを描けなくなる（図 ３ ）．従って，操舵
応答性と減速機ラトル音の両特性はトレードオフの関係にある．
これまでは，互いの特性を両立する押付荷重やバックラッシの大きさなどの仕様を実験的に決定するほかなかったが，仕様に基づいたEPS特性を予測可能な1Dシミュレーションモデルを開発したので
紹介する．

図１

アンチバックラッシ構造

これに対し，減速機の摩耗によりバックラッシが増大するとウォームホイールの回転方向が切り替わる瞬間に，歯面が接触しない空走状態が発生し，その後，歯面が衝突することで，減速機ラトル音が発生する（図 ２ ）．
このため，回転方向が切り替わる際のバックラッ
シの大きさが，なるべく小さくなるように，ウォー
ムギヤをウォームホイールに押し付ける荷重（押付荷重）を与えている．

― 23 ―

図３

操舵力とラック軸力ピニオンアシストタイプ電動パワーステアリングの減速機ラトル音解析技術

２

ジングの打音を抑制する緩衝材も兼ねている．

シミュレーションモデル

2. 1 EPSシステムモデル
図 ４ に示すEPSシステムモデルは，ハードの「EPS機構部」とソフトの「アシスト制御部」で構成されている．ステアリングホイールの操作やタイヤからの逆入力などに応じてEPSの挙動を模擬する全体モデルである．

図５

アンチバックラッシ構造概略

2. 3 減速機アンチバックラッシ構造モデル
図 ６ にアンチバックラッシ構造のモデル概略図を示す．ウォームギヤ先端側のカートリッジの構造は，

図４

EPSシステムモデル

EPS機構部のモデリングには，1DCAEツールであるSimulationX注１）を使用した．本ツールは，制御
モ デ ル で 広 く 採 用 さ れ て い るMATLAB® ／Simulink®注２）との連携が容易であり，MBDモデリ
ングツールとして一般に多用されている物理モデリ
ング言語Modelicaに準拠している．

減速機の軸間方向の動きに対して，噛合い剛性とス
プリング剛性を与える．軸間が拡がる方向へ移動し，ウォームギヤが緩衝部と接触したのちには，上記に加え，緩衝部剛性が加わる構成とした．
軸間直角方向の動きに対しては，ホルダの二面幅で動きを規制する構成とした．
モータ側は，ベアリングで支持する構造であり，ベアリングのアキシャル隙間によってウォームギヤ
はウォームギヤ軸方向へ移動する．アキシャル隙間の大きさによって，ウォームギヤの揺動可能な角度が変化する構成とした．

アシスト制御部は，当社EPSに採用されている制御ロジックに基づき，MATLAB®／Simulink®を使用してモデル化している．
注 １ ）SimulationXはESI ITI GmbHの登録商標です．
注 ２ ）MATLAB® ／ Simulink®はMath Works社 の 登 録
商標です．

2. 2 減速機アンチバックラッシ構造
図 ５ にアンチバックラッシ構造の概略を示す．
ウォームギヤの先端には，ベアリングを減速機の軸間方向のみに移動するよう規制するホルダと，ベア
リングをウォームホイール側へ押すためのスプリングとで構成されたカートリッジを配置する．モータ

図６側は，ベアリングの内部隙間によってウォーム軸が傾斜できる構造になっている．
Oを支点にウォームギヤ軸が傾斜することで，噛合い位置での軸間距離が変化し，バックラッシを変化させる．また，カートリッジはベアリングとハウ

３

アンチバックラッシ構造モデル概略

減速機ラトル音評価

3. 1 減速機ラトル音計測方法
減速機ラトル音の評価は，図 ７ に示すように，タ― 24 ―

KYB技報第61号

2020―10

イロッド端よりサイン波で荷重を入力し加振した際の減速機部の加速度の大きさで行った．ステアリン

本計測方法によると，減速機ラトル音は破線で囲った周波数帯にピークが発生する．

グホイールやコラムの代わりに，スタブシャフトには慣性円盤を取り付けている．実機計測及び解析ともに同様の評価条件である．

解析結果のピークは，減速機ラトル音の周波数帯の中に発生しているが，実機計測結果と比較すると，周波数が若干高い．周波数が高くなる原因として機なお，減速機ラトル音として放射音ではなく，ハウジングに取り付けた加速度計の値を用いたのは，実機において計測が比較的容易なためである．

構部品の支持状態が実機と解析で異なることが考えられる．従って，ハウジングの3Dモデルを1Dモデ
ルへ縮退することで，実機と支持状態を一致させることを検討した．
図 ９ に示すのは，減速機ハウジングの3Dモデル
である．ハウジングの各ベアリング支持部を多点拘束（MPC）し，1Dモデルにおける荷重入力点として使用した．3Dモデルの1D縮退にはニュートン
ワークス㈱のMOR（model-order-reduction）を使用した．
図10は，ハウジングの1DモデルをEPS機構部のモデルに取り込み，同様の解析を行った結果である．

図７

減速機ラトル音評価条件

3. 2 減速機ラトル音解析と実機計測の比較
図 ８ に減速機ラトル音の解析結果と同条件における実機計測結果を示す．
結果に示す線図は，実機計測及び解析によって得られた加速度データを周波数分析したものである．
図９

図８

図10

減速機ラトル音比較― 25 ―

減速機ハウジング3Dモデル

ハウジングを考慮した減速機ラトル音比較

ピニオンアシストタイプ電動パワーステアリングの減速機ラトル音解析技術

ハウジングを考慮していない結果に比べて，ピー
クが一致し，全体も実機と近似した波形になった．

４

操舵トルクを記録する．
操舵トルクについても，表 ２ に示す仕様でパラメータスタディを行った．バックラッシは新品状態を想定しているため「小」で固定し，押付荷重のみ変化させた．

シミュレーションモデルの妥当性確認

4. 1 減速機ラトル音の確認
本シミュレーションモデルを用いて，減速機バッ
クラッシと押付荷重についてパラメータスタディ（表 １ ）を行い，減速機ラトル音への影響を確認した．同時に，実機についても同様の測定を行い，互いの結果の相関を確認することでシミュレーション
モデルの妥当性の確認を行った．減速機ラトル音の測定方法は，前節の方法と同様である．
表１

ラトル音確認仕様仕様

バックラッシ

押付荷重

A

中

中

B

大

大

C

大

中
仕様

図12

操舵トルク評価条件

表２

操舵トルク確認仕様

バックラッシ

押付荷重D
小小図11に示すのは，減速機ラトル音の実機計測結果（横軸）と解析結果（縦軸）の相関グラフである．
E
小中
値は減速機の周波数帯の加速度で，ピークtoピーク
F
小大の値を用いた．
実機と解析の相関係数Rは0.974であり，高い相関図13に示すのは，操舵トルクの実機計測結果（横がある．つまり，仕様の変化に対する減速機ラトル軸）と解析結果（縦軸）の相関グラフである．値は音の変化は実機と同等であり，特性予測ツールとして本シミュレーションモデルが妥当であると言える． 操舵範囲の平均操舵トルクを用いた．
実機と解析の相関係数Rは0.951であり，高い相関がある．つまり，仕様の変化に対する操舵トルクの変化は実機と同等であり，特性予測ツールとして本

シミュレーションモデルが妥当であると言える．

図11

4. 2

減速機ラトル音相関

操舵応答性の確認

操舵応答性への影響確認として，ロストルクの変化を確認した．確認は，タイロッド端に負荷を付けていない状態で操舵した時の操舵トルクを測定することで行った．

図13

操舵トルク相関以上より，本シミュレーションモデルを用いるこ
操舵トルクの測定方法は，図12に示す通りである． とで，減速機ラトル音を最小に抑えつつ，操舵応答性を最大にする仕様を導出することができる．
ハンドルから三角波で操舵角度を入力し，その時の― 26 ―

KYB技報

５

第61号

まとめ

2020―10６

おわりに本報では，本シミュレーションモデルを用いた特性予測として減速機ラトル音と操舵トルクを取り上EPSは省エネや油を使わないことによる環境配慮を背景に需要が高まっていったが，昨今では，先進

げたが，このほかのEPSに関する動作についても，
本シミュレーションモデルを用いて予測することが可能である．

運転支援システム（ADAS）や自動運転への対応のため，欠かせない技術となっている．これらの変化に対して迅速な対応ができるよう，シミュレーショ

また，変更パラメータについては「バックラッシ」
や「押付荷重」としているが，本シミュレーションモ
デルに入力する際は，部品寸法で入力するため，部ンモデルにさらなる改良を加え，開発・設計支援技術の向上に取り組む．
最後に本シミュレーションモデルの開発にご支援，品の寸法公差の設定検討に用いることも可能である．
本シミュレーションモデルの開発により，設計段
階でEPSの特性予測が可能となり，開発・設計の効率化を図ることができた．

ご協力をいただいた社内外の関係者各位に，この場を借りて厚く御礼申し上げたい．

著

者 

柳生

貴也

2005年入社，オートモーティブコ
ンポーネンツ事業本部技術統轄部
電子技術部，ベーンポンプ，EPSの設計を経て現職．

― 27 ―

「バックラッシとラトル音」

用

説

解

語

「バックラッシとラトル音」「ピニオンアシストタイプ電動パワーステアリングの減速機ラトル音解析技術」（p. 2 3 ）に記載

KYB技報編集委員

1

宮

谷

修

1. 3 バックラッシに関する問題点
・バックラッシが大きい場合

バックラッシ

1. 1 バックラッシとは歯車がお互いに噛み合っている際に運動方向に意
図的に作られた隙間部分のことを言います．歯車同士の干渉を防ぎ，スムーズに回転するために必要です．
1. 2 バックラッシの種類
・円周方向バックラッシ
相手歯車を固定し，歯車を回転させることができるピッチ円上の弧の長さのことを言います．

騒音や振動の発生原因になります．
・バックラッシが小さい場合伝達効率の低下や歯車寿命の低下などを招きます．

2

ラトル音

2. 1 ラトル音とは歯車の回転トルクの変動や反転時に発生する歯打
ち音のことを言います．
2. 2 ラトル音の発生原因
・トルク変動（反転）・バックラッシ

JISB0102-1より引用

・歯直角法線バックラッシ
作用面が接触しているときの，反作用面の歯面間の最短距離のことを言います．

2. 3・半径方向の遊び
両方の歯面を接触させたときの，所定の軸間距離からの移動量のことを言います．

― 28 ―

 動パワーステアリングにおけるラトル音発
電生個所

KYB技報2020―10

説

解

語

用

第61号

「1Dシミュレーション，1DCAE」「ピニオンアシストタイプ電動パワーステアリングの減速機ラトル音解析技術」（p. 2 3 ）に記載

技術本部

1

CAE推進部島田美穂

近年では，製品や部品の現象を数式で表現し複数の物理現象を跨って計算をする1Dシミュレーショ

1Dシミュレーション

コンピュータによる技術的なシミュレーション（CAE：Computer Aided Engineering）はこれまで，より大規模で高精度な計算ができるようになる方向で進んできました．モノづくりとシミュレーションとの関係は，1980年代初めから有限要素法（FEM）が，1990年代からは流体解析が設計にルーチンとして組み込まれ発展し，コンピュータ性能の向上とともに大規模なシミュレーションを高速に行うことができるようになり，応力の熱の状態，空気や油の流れなどの計算は，ある特定の断面をモデル化した2Dシミュレーションから，より精密な立体形状を用いる3Dシミュレーションが日常となっています．さらに複数部品での計算や異なる場を連成した計算など，精度も上がり，実験に近い結果が得られるようになってきています．
表1

ンが注目されています（表 1 ）．設計においては形状が決まる前の構想設計での製品の動作原理や物理現象を計算する机上検討が重要であり，1Dシミュ
レーションは有効な手段です．形状によらないため
コンピュータに掛かる計算負荷は2D，3Dのような形状をモデル化した計算より小さく，モデルを修正しながらパラメトリックに設計寸法を変化させるよ
うな繰り返し計算による検討が可能です．設計フロントローディングの観点から，製品開発プロセスにおいては，開発初期での問題抽出や最適化が重要であり，設計の手戻りや開発期間への影響が大きいといわれています．そのため，開発の早期段階からの
1Dシミュレーションの活用は不可欠であり，全体最適設計を可能とすることが重要となります．最近
で は こ れ に 対 し，1Dシ ミ ュ レ ー シ ョ ン を 含 め「1DCAE」という考え方が提案されています．

1Dシミュレーションソフト例1）

製品名

開発元

概要

Dymola仏 Dassault
Systemes 社

数式でシステムを記述できる言語「Modelica」のモデルを用いてシミュ
レーションを実行するツール．

AMESimSIEMENS（旧LMS）

微分方程式で挙動を記述したコンポーネントが多数あり，互いに結び付けることで物理的システムをモデル化．Modelicaのモデルを取り込める．

MATLAB/
Simulink

米 MathWorks 社「MATLAB」はベクトルや行列の計算が容易なコンピュータ言語．
MATLABのライブラリによりプログラミングをブロック線図で表現可能にしたツールが「Simulink」．制御設計やデジタル信号処理のアルゴ
リズム開発に使われる．

Simscape

米 MathWorks 社

MATLAB/Simulinkをベースにした言語とモデリングツール．電気や油圧のコンポーネントを微分方程式で表現でき，このコンポーネントを組
み立てることで物理的システムのモデルを構築できる．

SimulationX

独 ITI 社自動車のパワートレイン向けシミュレータ「ITI-SIM」の後継として，
油圧，電気，熱流体なども扱えるように開発したシミュレーションツー
ル．Modelicaに準拠したカスタマイズツール．

OpenModelica

Open Source
Modelica
Consortium

Modelicaのモデルを用いてシミュレーションを実行するオープンソースの無償ツール．

― 29 ―

「1Dシミュレーション，1DCAE」

2

決定しこれを実現するように左側の3D-CAEを用い

1DCAE「1DCAE」という考え方は10年ほど前から聞かれる よ う に な り 次 の よ う に 定 義 さ れ て い ま す2）．
『1DCAEとは上流段階から適用可能な設計支援の考え方，手法，ツールで，1Dは特に一次元であるという意味ではなく，物事の本質を的確に捉え，見通しの良い形式でシンプルに表現することを意味す
る．1DCAEにより，設計の上流から下流までCAEで評価可能となる．ここで言うCAEはいわゆるシミュレーションだけでなく，本来のComputer-Aided Engineeringを意味する．1DCAEでは，製品設計を行うに当たって（形を作る前に）機能ベースで対象とする製品全体（もの・ひと・場）をもれなく表現し，評価解析可能とすることにより，製品開発
上流段階での全体適正設計を可能とする．全体適正設計を受けて（この結果を入力として）個別設計（形を作る）を実施，個別最適設計の結果を全体適正設計に戻しシステム検証を行う．』
この定義の1DCAEの位置付けは図 1 ，1DCAEと3D-CAEの関係は図 2 のようになります．そして，
1DCAEの考え方を具現化する手段の一つとなるのが1Dシミュレーションです．図 3 は油圧バルブの動作イメージです．1Dの段階ではメカ部の形状は気にせず，質量，バネ定数といった情報だけが必要となります．1DCAE で最適な質量，バネ定数をて形にしていきます．ここで決定された詳細情報か
ら最終的な質量，バネ定数を1DCAEに戻し油圧バ
ルブの機能を検証します．この例はコンポーネント
レベルでありますが，実際は複雑なシステムにも適用可能です．
このように1DCAEはエンジニアの思考を容易に計算機上に具現化してくれますが，設計者の資質に大きく依存します．エンジニアは対象とする製品全
体を機能レベルで理解する必要があり専門分野以外のことも知る必要があります．近年では，要求される機能が高度化・多様化してきており，製品やシス
テムは，それに伴い複雑化し，今後ますます加速していく方向にあります．このような状況において，実機だけでの評価では限界があり限られたリソース（人・もの・金）の中で開発を効率良く進めて行くには，1DCAEの考え方が重要であり市場の使われ方まで想定したモデルによるシミュレーションが重要になってきています．
参献2 ）大富浩一：「1DCAEの背景，考え方，課題，今後」日本
機械学会誌，第120巻，第1188号，pp. 10-15（2017年11月）
3 ）ニュートンワークス，SimulationX解析事例（一部加筆）．
http://www.newtonworks.co.jp/solution/software-analysis/simulationx/simx-ex007.html

1DCAEの位置付け

図3

文1 ）日経ものづくり，2012年9月号，pp. 86-89（一部抜粋）．

図2
図1

考

1Dと3D3）― 30 ―

1DCAEと3D-CAEの関係

KYB技報第61号

2020―10

技術紹介

油圧シリンダ用故障検知機器の開発
岩

１

本

貴

宏

・

高

橋

佑

介

と偶発的な油漏れの両要因による油漏れを早期に検知する機能を備えた機器の開発を狙いとする．

はじめに

近年，様々な市場でIoT注１）やICT注２）などを活用した情報収集，未然故障診断の開発，製品化が進んでいる．
建設機械，産業車両に代表される，油圧機器が多く搭載される機体メーカ各社においても，機体状態や稼働状況を遠隔でモニタリングし，機体ダウンタイム
軽減を目的に様々な状態監視が行われている．
一方で，生産設備などの市場では，予知保全をキーワードとして，振動や加速度を検出可能な機能を備えた軸受などの部品を搭載した機器の導入が進んでいる．
KYBでも各種センサ開発や，取得したビッグデー
タを活用した状態監視システム開発を進めてきた．
今後は油圧機器自体で各種センサ情報から，状態や予兆を検知し，不調を発信するセルフケア機能が搭載されると推察される．
本報では故障情報を検知する無線状態監視システ
ムを開発し，KYB油圧製品の付加価値向上を狙いとして取り組んだ，油圧シリンダ用故障検知機器の原理試作について紹介する．
注 １ ）Internet of Things（モノのインターネット）のこと
注 ２ ）Information and Communication Technology（情報通信技術）のこと

２

写真 １

３

油圧シリンダ

盛り込み技術

3. 1 油漏れ検出技術
本開発は，現行油圧シリンダの基本機能を維持しつつ，故障検知機能を付加することを基本思想としている．そこで，油圧シリンダのロッド径に関わらず，簡単に装着が可能で，かつ汎用的なセンサを用いた油漏れ検出機構を構築した（図 １ ）．
一般的にロッドシールからの油漏れは，装着された
各シール部品のシール性が，寿命や偶発的な要因で低下することによって，シリンダ外部への油漏れが発生する．そこで，メインシールとダストシール間に新たに検出専用の追加シールを装着し，ロッドシールを通り抜ける油の微小な圧力をセンサで検出し，その変化をモニタリングして油漏れを判定するようにした．

開発の狙い

油圧シリンダ（写真 １ ）は油圧システムの中で末端に位置するアクチュエータであり，ロッドシール
のみで高圧な作動油を外部に対し密封し，さらに外部ダスト環境で摺動している．KYBの油圧シリン
ダは外部油漏れの対策を中心として進化を続けてきたが，現在でもシリンダ故障は，ロッドシール部からの油漏れが高い割合となっている．
ロッドシール部からの油漏れは，シール寿命による油漏れと，ロッド傷つきなどによる偶発的な油漏れの ２ 種類に大別できる．
そこで，油圧シリンダのシール寿命による油漏れ

図１

油漏れ検出機構略図

3. 2 無線通信技術
油圧シリンダを搭載する機体は多くの場合，過酷な― 31 ―

油圧シリンダ用故障検知機器の開発環境で使用され，またその中でも，アクチュエータであるシリンダは油圧配管のみが存在する機体先端に配置される．そのため，センサ駆動用の電源線や出力信号線が確保しにくい箇所への装着性や現行製品への展開容易性などを考慮し，電源線および信号線が一切不要
な，電池駆動にて故障情報を無線通信で出力する完全ワイヤレスセンサを適用したシステム構成とした（図 ２ ）．

図３

センサ端末取り付け部

注 ３ ）直 流電圧をある電圧レベルから別の電圧レベルに変換する電力変換器のこと

４

図２

原理試作

開発したシステムは，油圧シリンダに装着され，油漏れに伴う圧力を検出するセンサ端末と，センサ
端末から送信された無線信号を受信し，演算処理を実施する中継器にて構成する．
4. 1 油漏れ検出機構
原理試作での油漏れ検出機構は，市場でオプショ
ンアタッチメントとして後からでも装着できる構造とした．試作品の構成は以下の通りである（図 ４ ）．
①シリンダヘッド：装着用ボルト穴追加工②シールハウジング：検知シール装着用③センサホルダ：センサ端末装着用④リリーフバルブ：高圧からのセンサ保護用⑤センサ端末：試作品

システム構成3. 3 低消費電力技術
油圧シリンダのメンテナンス間隔，シール寿命は複数年に亘ることから，センサ端末の駆動電池寿命も複数年の連続動作が必要となる．そこで，センサ
端末機能のシンプル化，高効率DCDCコンバータ注３）の搭載による低消費電力化を盛り込んだ．さらに大容量電池搭載での長寿命化も実施した．
なお，センサ端末は機体先端などの比較的日常メ
ンテナンスが実施しにくい箇所に設置されるため，充電作業が不要な一次電池での駆動方式とした．
3. 4 省スペース・高耐久性

開発したセンサ端末は，現在生産しているKYB
製油圧シリンダへの装着性と機体干渉，および被掘削物との接触の面から，シリンダ最大外径に対し内側に配置する必要がある．また，シリンダとのクリアランスを設けることで，異物の挟まり，電波遮蔽も回避できるよう省スペース化した（図 ３ ）．
過酷な振動環境での使用を考慮し，高い耐振性と耐衝撃性を備えるセンサ構造とした．

図４

原理試作品部品構成

センサ端末に搭載した圧力検出部は，油漏れの兆候を早期に検知するため，微小な圧力を検出できる
低圧領域の検出部が必要である．しかし，偶発的な要因による油漏れが生じた場合は，油圧シリンダの伸縮動作に伴う高い圧力が加圧されることとなり，耐圧不足により検出部の破損が懸念される．そこで，― 32 ―

KYB技報第61号

センサホルダにリリーフバルブを備え，検出部を保護する構成とすることで，高圧となる環境下において，低圧領域計測の検出部を装着可能とした．
4. 2 無線通信システム
現在，
無線通信方式は様々な周波数帯が存在するが，本システムでは搭載機体サイズや使用環境を考慮し，通信距離が数十メートルから数百メートルの2.4GHz
近距離無線通信（PAN：Personal Area Network）
を採用した．なお，この周波数帯は免許不要で世界共通で使用可能である．また，モジュール単体で無線認証が進んでおり，製品認証の簡略化が可能となる．
さらに，様々な環境において高い通信信頼性を確保するため，センサ端末同士での相互通信が可能な
マルチホップ機能，チャンネル干渉で有利な常に周波数を移動しながら通信する伝送周波数ホッピング機能を備えた無線モジュールを適用した．
4. 3 センサ端末
センサ端末は，内部に無線モジュールを実装した基板および駆動用一次電池を備え，各部品をステンレス製ケースに保持し，高い耐振性と耐衝撃性を備えた構造とした（図 ５ ）．また，外形寸法は，長さ66㎜，径Φ37㎜とし，KYB製油圧シリンダのシリ
ンダヘッドと干渉しないよう省スペース化した．

2020―104. 3. 2駆動電源回路

無線モジュール制御用のCPUを未搭載としたことで実装面積の削減を実現し，大容量の二酸化マンガンリ
チウム電池を搭載しつつコンパクト化を可能とした．
電池特性は，一般的に周囲温度の依存が大きく，
特に低温環境下では著しい性能低下が生じる．
屋外で使用される機体の使用温度範囲は，下限温度が－20℃であることが多い．この場合，搭載した電子部品の一部で駆動電圧範囲を下回り，動作不能となる懸念がある．そこで，周囲環境の温度変化においても安定した駆動電力を供給し，かつ間欠動作
パターン（後述）で時間割合の高い待機動作での低負荷領域において，電力変換効率が優れ，消費電力の小さい高効率DCDCコンバータを搭載した．
4. 3. 3 無線通信アンテナ
無線通信用アンテナは，センサ端末外部に突起物のない形状とするため，基板実装型のチップアンテ
ナを採用した．ステンレス製ケース内にチップアンテ
ナを収納することで懸念される電波遮蔽は，上部に備えたキャップ部品を樹脂製にすることで，電波の透過を可能とした．なお，この樹脂キャップは電池や実装基板の固定と外郭防水シール機能を兼ねており，高い耐振動性，耐衝撃性，耐水性を実現している．
4. 4 中継器
センサ端末から受信した圧力，温度の計測データ
を，温度補正および圧力値への換算処理を行い，独自の演算式で油漏れの判定や兆候を診断する．
圧力，温度の計測データのほかに，駆動用一次電
池の電池電圧も受信し，残量を監視して電池交換時期を出力する．
そのほかに，無線通信パラメータやセンサ端末の動作パターンパラメータの設定や，通信状態の監視に関わる機能を備えている．
中継器にシステムの中枢を担う演算処理機能を集図５

中化したことで，今後生じる様々な要求に柔軟に対応可能な機能拡張を容易にし，独自性と発展性を実現可能とした（図 ６ ）．

センサ端末構造概略図

4. 3. 1 電子回路構成
無線モジュールを使用する場合，制御用のCPU注４）を別で搭載する構成を採ることが一般的に知られている．しかし，無線モジュールには，通信などを制御するCPUがあらかじめ搭載されているため， ２
つのCPUをそれぞれ駆動することになり，より多くの電力を消費してしまう．そこで，無線モジュー

図６

計測データ変換処理

ルに搭載されたCPUのユーザ領域を活用した構成とし，消費電力を低減した．なお，CPUのユーザ
領域は限られているため，計測と無線通信の機能に

4. 4. 1 計測・送信動作パターン
開発したシステムは，電池駆動のセンサ端末を電池無交換で長時間連続動作を実現するため，常時動限定したシンプルな独自のプログラムとした．

作ではなく，計測および送信動作と待機動作を行う― 33 ―

油圧シリンダ用故障検知機器の開発

間欠動作パターンを採用した（図 ７ ）．
計測および送信動作では，高い電力消費を必要とす
る送信を，計測データを一定量蓄積した後にまとめて送信することで，送信頻度を減らし電力消費を低減した．
この動作パターンは，今後搭載する機体や環境にあわせて，計測時間，サンプリング周期およびシス
テム周期の ３ つの動作パラメータを任意に設定可能な仕様とした．

注 ６ ）Electronic Control Unit（電子制御装置）のこと

５

現在の状況

本システムは，研究段階での原理試作品による評価を終え，量産可能な工程での試作へと移行し，各構成部品はその工程での試作を完了している．
研究段階から製品開発段階へ移行し，量産性を加味した部品設計での試作品の製作も完了したため，動作確認，耐環境性確認，電気的特性に関する試験もすでに実施中である．
今後，早期に機体への試作品提供ができる体制となるようシステム評価を実施中である．
今回，研究レベルでの原理試作から製品開発の量産に向けた試作へのスムーズな移行は，当社の研究機関と製品開発部門での小規模グループ化による柔軟性によるものであり，両部署をもつ弊社の強みであると再認識している．

図７

間欠動作パターン

６

4. 4. 2 判定結果の出力
油漏れ判定結果は，ユーザが扱いやすいデータに変換し，CAN注５）通信にて搭載機体のECU注６）へ出力する．
なお，CAN通信は，建設車両，農業車両やバストラッ
クなどの商用車で利用されているSAE J1939を適用した．
機体側ネットワーク環境も考慮し，計測データを
SDカードへ蓄積する機能を搭載した．
4. 4. 3 駆動電源
中継器の駆動は，機体装着を前提にDC24V駆動で自動起動や自動停止などの機能も備え，搭載車両のバッテリ負荷低減を考慮した使用しやすい機能も搭載した．また，産業用途として使用可能なAC100V

おわりに

本来，故障予知検知機能は，そのメンテナンスビ
ジネスやデータ活用が重要であり，今後は，デジタル技術を取り入れ，それにあわせたシリンダ機能，供給の最適化へ拡げていく．
今回は油圧シリンダをターゲットとして開発を行ったが，開発で得られた無線通信技術や電池駆動技術を応用し，各種センサの完全ワイヤレス化やエネルギーハーベストの適用による完全自立型センサ
へ発展させ，各種油圧製品への組込，機能の見える化や自己診断，予知などの機能を有した高付加価値化製品の開発に取り組んでいく．

の電源駆動にも対応している．

参注 ４ ）Central Processing Unit（コンピュータの中央処

文１ ）船 戸：中型油圧ショベル用理装置）のこと

献
倒立バケットシリンダ，

KYB技報第57号，（2018年10月）．

注 ５ ）Controller Area Network（シリアル通信プロトコ２ ）吉田，亀田，原：状態監視システム，KYB技報60号，
（2020

ル）のこと

著

考

年 ４ 月）
．

者 

岩本

貴宏

高橋

佑介

1992年入社．技術本部基盤技術研

2007年入社．ハイドロリックコン

究所情報技術研究室．主にセンサ

ポーネンツ事業本部技術統轄部岐技術開発に従事．

阜南油機技術部シリンダ設計室．
油圧ショベル用シリンダ開発に従事．
― 34 ―

KYB技報第61号

2020―10

技術紹介

シリンダチューブボトム溶接部の非破壊検査技術の開発
光

１

尾

崇

はじめに

２

開発目的・目標

写真 １ に示す油圧ショベルは街中の工事現場や採掘場など様々な用途で用いられている建設機械であ本技術開発の目的は溶接不良検出による品質保証である．そのため，以下の目標を満たす必要がある．

る．一般的にフロント部はブーム，アーム，バケッ
トの可動部から成り立っており，これらを動かすた
めにKYBの主力製品の一つである建設機械用油圧シリンダ KCH（KYB Cylinder High pressure）が用いられている．
現在，中型KCHの組立工程において，シリンダ
チューブボトム溶接工程がネック工程となっている．
このネック工程を解消する方策として新工法の採用を検討している．そこで，新工法による溶接部の品質を保証するために，溶け込み不足を検出可能な非破壊検査を実施することとした．
ここでは，シリンダチューブボトム溶接部の溶け込み不足を検出するため，超音波探傷を用いた非破壊検査技術の開発を行ったので紹介する．

⑴溶接不良品検出率：100％⑵過検出率注１）： １ ％以下⑶未溶着長さ測定精度の明確化
注 １ ）溶接良品をNGと判定する確率３

対象製品・対象工程について

3. 1 油圧シリンダの基本構造
油圧シリンダの基本構造は図 １ に示す通りであり，
以下のような機能を有する．
①圧油がボトム側ポートから供給されることでシリンダが伸び，ロッド側の油はタンクへ戻る．
②圧油がロッド側ポートより供給されることでシリンダが縮み，ボトム側の油はタンクへ戻る．

図１

3. 2

油圧シリンダの基本構造

現状の溶接工程

現状の工程（溶接工程～仕上げ洗浄工程まで）および超音波探傷を用いた検査工程の導入予定位置を
写真 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）

図 ２ に示す．

― 35 ―

シリンダチューブボトム溶接部の非破壊検査技術の開発

４

現状の問題点

従来，溶接部の検査では斜角探触子による手作業での検査を実施してきた．しかし，応力集中による

図２

破 損 を 防 ぐ た め 一 律 で あ っ た カ ラ ー の サ イズがチューブ肉厚に合わせモデルチェンジされた．そのため，カラーのサイズによっては図 ４ -ａのように溶接工程～仕上げ洗浄工程

3. 3 溶接不良について対象となるシリンダチューブの一例を写真 ２ に示検査できるモデルと，図 ４ -ｂのように反射エコーが得られず，従来使用してきた斜角探触子では検査できないモデルがある．全モデルの検査を実施する

す．溶接部のA-A’断面を観察したとき，図 ３ -ａのよ
うにカラーまで溶け込んでいる状態を溶接良，図 ３ ｂのようにカラーまで溶け込んでおらず溶け残りがにはカラーのサイズに合わせた斜角探触子が必要となり，コストや校正などを含めた段取り時間などが問題となる．

ある状態を溶接不良（以下未溶着）とする．この未溶着が円周方向に一定長さ以上ある製品について溶
接不良品と定義する．溶接不良品はB-B’断面を観察
すると写真 ３ のように未溶着部に空隙が観察される．

ａ

カラー １ の場合

図４

写真 ２

シリンダチューブ外観ｂ

カラー ２ の場合

カラーサイズの異なる場合の斜角探傷

そこで垂直探触子での検査が必要となったが，溶接部のビード形状は図 ３ のような凸形状となっており，さらに円筒形状の検査となる．通常の垂直探触子では点接触に近く探傷面の接触面積が小さくなり，
超音波が十分に入射できず感度が低くなるため，正確な検査が困難となる．
また，写真 ４ に示すように溶接がラップしている部位に対し，それ以外のビード高さが低くなっている．そのため，溶接開始および完了位置付近では写真 ４ のような傾斜が存在し，通常の垂直探触子では検査が困難である．

ａ

溶接良
図３

ｂ

溶接不良

溶接部A-A’断面の概略図

写真 ４

５

溶接完了位置付近のビード形状

溶接部非破壊検査技術の開発

5. 1 ソフトプローブ
溶接部の垂直探傷を実施するため，写真 ５ に示す
写真 ３

溶接不良品の溶接部B-B’断面

ジャパンプローブ社製ソフトプローブを使用する．
― 36 ―

KYB技報

写真 ５第61号

2020―10

ソフトプローブ各種

図７

未溶着部のエコー

ソフトプローブは図 ５ に示すようにプローブの接触面に柔軟性があるためビード形状に沿って接触が表示されるエコー高さを比較し，検査部位を以下のように判定する．

可能であり，曲面や凹凸面を有する試験体の検査に適している探触子である．

［欠陥エコー＜底面エコー］：溶着良［欠陥エコー＞底面エコー］：未溶着
5. 3 超音波探傷機

溶接部を円周方向に探傷し，未溶着部を検査する
写真 ６ のような超音波探傷機を製作し評価を行った．

図５

ソフトプローブの特徴概略図

傾斜しているビード部の検査やプローブの構造上発生するノイズなどを考慮し，写真 ５ 右のソフトプ
ローブを使用することとした．仕様については以下に示す通りである．
周波数：10MHz 振動子径： ５ ㎜
振動子数： ２
5. 2 評価方法
評価方法について説明する．
図 ６ のように溶着している場合，カラーの底面でエコーが反射し，図のXの位置にエコーが表示される．
この位置に表示されるエコーを底面エコーとする．
図 ７ のように未溶着の場合，カラーの表面（チューブ，ボトム底面）でエコーが反射し，図のYの位置

写真 ６

６

超音波探傷機

開発結果

6. 1 探傷能力評価結果
ある一定長さの未溶着があると予想されるNGテストピース（以下TP）のエコー高さを評価した結果を図 ８ に示す．図は最も未溶着の発生しやすい溶接開始位置の少し手前より検査を行った結果である．

にエコーが表示される．この位置に表示されるエ
コーを欠陥エコーとする．このXおよびYの位置に

図６

図８

溶着良部のエコー― 37 ―

NGTPのエコー高さ評価結果

シリンダチューブボトム溶接部の非破壊検査技術の開発

図のように溶接開始後に［欠陥エコー＞底面エコー］となる部位を確認した．この結果より，この果は検査ピッチ変更前と同じ結果となった．未溶着
長さ測定精度については変更前よりばらつきは大き位置に一定長さ以上の未溶着部があると推定できる． くなるものの，実際の長さに対し ０ ～+ ６ ㎜と判定
次に，このTPについて写真 ７ のような断面観察
する結果となった．そのため，検査ピッチ変更後もを行い未溶着長さを測定し，その値に対する探傷機
過剰検出の傾向にあるといえる．
で判定した未溶着長さの測定誤差を評価した．結果の一部を表 １ に示す．

6. 2 ソフトプローブの耐久性評価結果
探傷時は，ソフトプローブにある程度荷重をかけながら行っているため，使用回数とともにプローブ
は消耗し感度低下が発生する．そこでTPの探傷を繰り返し，ソフトプローブ使用回数に対する感度低下（探傷感度の上昇）についてn= ２ 台で評価した．
ソフトプローブ使用回数5,000回ごとに，写真 ８ のように板厚10㎜の平板を使用しエコー高さが80％となる探傷感度を確認した．

写真 ７
表１
TPNo
OK-1
OK-2
OK-3
NG-1
NG-2
NG-3

NGTP断面観察結果

断面観察結果と探傷機判定結果

判定
断面観察結果
探傷機
溶接良品
OK
溶接良品
OK
溶接良品
OK
溶接良品
NG
溶接不良品
NG
溶接不良品
NG

未溶着長さ
測定誤差（㎜）
未溶着部なし未溶着部なし未溶着部なし
6
6
4

結果
OK正判定
OK正判定
OK正判定
過検出
NG正判定
NG正判定

表より，不良検出率は100％であった．しかし，未溶着長さについては実際の未溶着長さより長く（+ ４ ～+ ６ ㎜）判定する傾向となった．これは図９ のようにビード中心では溶着できているが，溶着幅が小さい場合，一部欠陥エコーが反射してしまい，［欠陥エコー＞底面エコー］となる場合がある．この時，溶着良部を未溶着と判定してしまうため，過剰検出気味の判定結果となる．

図９

写真 ８

探傷感度確認

耐久性評価結果を図10に示す．ここで，プローブの価格および １ 本当たりの使用回数より目標使用回
数は82千回とした．また，各プローブにおける探傷
限界感度についてはプローブのノイズが検査精度に影響しない感度より設定している．

図10

溶着幅の小さい部位でのエコー

耐久性評価結果

本テーマにおける評価結果では，探傷機の判定した未溶着長さが，断面観察し確認した未溶着長さよ確認した両プローブともに使用回数82千回では使用限界感度にならず，使用限界感度となる使用回数

り短くなることはなかった．
また，検査時間短縮のため検査ピッチを ２ 倍に変更した場合の探傷能力評価も行ったところ，判定結はそれぞれNo. 1=150千回，No. 2=110千回と推定できた．また，82千回使用後のプローブNo. 1および
No. 2にて，TPを再探傷したが耐久テスト前後にお― 38 ―

KYB技報第61号

ける判定結果にほぼ変化はなく，82千回使用後も問題なく探傷可能といえる．

７８⑶未溶着長さ測定精度： ０ ～+ ６ ㎜注２）

設備の完成立ち合いを経て，量産ラインにてn増しテストを実施中である．現在までにn=300本の探傷を実施したが，未溶着長さが一定長さ以上となり溶接不良と判定された量産品は １ 本であった．その量産品についても手探傷で未溶着長さを確認したところ，未溶着長さは一定長さ以下となり良品判定となった．つまり，開発時と同様過剰検出の傾向となっているといえる．過検出率は0.33％（1/300本）であった．
また，開発時に使用したNGTPをマスタとし，定期的に未溶着長さを測定しているが判定結果は開発時と同様の結果となっている．これらのことから，量産ライン導入後においても問題なく検査できているといえる．

注 ２ ）検査ピッチにより精度は変化（上記値は ２ 倍のピッチ）

９

おわりに

ソフトプローブを用いたシリンダチューブボトム
溶接部の非破壊検査技術を開発したことで，溶接部の品質保証が可能となった．これにより新工法の採用が可能となり，生産性向上やコスト低減を図ることができる見込みである．
今後も品質保証度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，今回の開発において多大なご支援，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．

者 

光尾

結果

⑴溶接不良品検出率：100％⑵過検出率：0.33％

量産ラインへの導入

著

2020―10崇

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

― 39 ―

小型ミキサMR12のドライブシャフト駆動化の開発

技術紹介

小型ミキサMR12のドライブシャフト駆動化の開発
齋

１

藤

はじめに

KYB熊谷工場では各種コンクリートミキサ車を製 造 し て い る． そ の ラ イ ン ア ッ プ は 大 型 ミ キ サ（MR42注１）～50），中型ミキサ（MR15～32），小型
ミキサ（MR12）とお客様の使い勝手に応える型式

弘明

PTOとポンプは直結構造のため，PTOとポンプ
フランジのツメの接点に摩耗が生じ，そのまま使用し続けることで摩耗が進行しツメが破損する不具合が発生した．この対策としてMR1220ではポンプフ

ランジの定期的な交換が必要となっている．なお小型シャシの場合，PTOはハウジングの中にPTOフ
ランジを備える構造となっている（写真 ４ ）．
を揃えており，好評をいただいている（写真 １ ）．
MR12における直結構造の一掃及び，耐久性の高
小型ミキサであるMR12は積載量 3 tクラスで小回
いドライブシャフト構造へ変更することこそ，過去りが利く小型シャシがベースであり，住宅街等の狭い工事現場への生コン打設が主な役割の型式である． MR12では実現できなかったことであり，今回の開発は小型シャシの小スペースに対するドライブシャ
MR12は品質向上を目的とし，MR1220から現行型
フト駆動の適用という挑戦となった．
であるMR1221にモデルチェンジをした．本報では
注 ２ ）Power Take Offの略でエンジン後部から動力を取MR1221へのモデルチェンジについて紹介する．
注１）
 MRはMixer Rocketの略で42は最大混合容量4.2㎥

り出す装置を示す．MR12は同1.2㎥となる．

写真 １

２

大型ミキサ（MR44）と小型ミキサ（MR12）

写真 ２

中型ミキサ（MR15）のポンプレイアウト

開発背景

ミキサ車において，ポンプ駆動の動力はシャシ側のエンジン後部についているPTO注２）にドライブシャフトを接続することが標準の仕様になっている（写真 ２ ）
．しかしMR12ミキサにおいてはミキサのサイズが小さいため，中・大型系のミキサで採用されているドライブシャフトを取り付けるスペース
がなく，ポンプをPTOに直結させ，ポンプに取り付けたフランジをPTOに直接噛み込ませる構造となっていた（写真 ３ ，図 １ ）．

写真 ３
― 40 ―

MR1220 PTO-ポンプ直結構造

KYB技報

図１

第61号

PTOとポンプフランジの取り付けイメージ

2020―10

図２

MR12ドライブシャフト駆動ポンプレイアウト構想

ポンプをフロントフレーム内部に設置し，ドライ
ブシャフトを接続する構造を採用するにあたり，下記の課題があった．
・フロントフレーム強度
・油圧配管レイアウト
・ドライブシャフト-PTO接続法
・組立性／整備性の確保
各課題について ４ 章にて詳述する．
写真 ４

３

PTOハウジング内部

４

構想検討

前述のようにMR12は小型ミキサ故にPTOとフロ
ントフレームの間のスペースが少ない（写真 ５ ）．
ドライブシャフトの取り付けスペースを確保することがドライブシャフト駆動化への必須条件であり，その方法を模索した．

詳細設計

4. 1 フロントフレーム強度
フロントフレームは生コンを積載したドラム及び減速機の重量を支えており，停車時はもちろん，走行時の急制動や悪路走行でドラムから受ける荷重にも耐えうる強度を求められる．フロントフレームの基本形状は ４ 側面が閉じた末広がりとなる台形をしており，KYBミキサ車でもこの形状が多くの型式で採用されている．
前面を開放形状とすることは前述の荷重に対して大きく不利となる．実際にFEM解析で形状評価をしていく中で開放部の上面角部に高応力が発生した（図 ３ ）．
高応力を低減するために角部に板を取り付ける対策をとった．形状はRとし，その大きさはFEM解析

写真 ５

MR1220のポンプレイアウト

フロントフレームの ４ 側面のうち前面を開放形状とすることでポンプをフロントフレーム内部まで移設できるようになり，ドライブシャフトが取り付けられるようになると考えた（図 ２ ）．
― 41 ―

図３

FEM解析 急制動モードの応力分布

小型ミキサMR12のドライブシャフト駆動化の開発

を繰返し行うことで最適化し，強固なフレーム形状
が出来上がった（図 ４ ，図 ５ ）．

角度に合わせ20°前方に傾斜しており，フロントフ
レーム内部は前方に向かって狭くなる（図 ６ ）．従っ

最終的に試作フレームにて実車応力試験を実施し，要求強度を満たしていることを確認した．
このフレーム形状によりポンプを格納するスペーてポンプ上方に配管されるホースは，前方から取り出そうとするとフロントフレーム上部と干渉するため，不可能であることがわかり，フロントフレーム

スの確保と，フレーム強度の向上という相反する要件を両立させることが可能となった．

後方に配管用の穴を開け，後方より取り出すこととした．
ポンプ側方配管もホースの許容曲げR範囲内ではスペース上成立しない．継手で強制する必要があったが，適合する継手が存在していなかったため，専用設計の継手を準備することとし，この専用継手で前方より取り出す構造とした．こうしてフレームの前方より油圧ホース ２ 本，後方より同 ２ 本を取り出す配管構造となった（図 ７ ）．

図４

なお前述のフロントフレーム後方の穴は配管用だ
けでなく，軽量化のため強度に影響を与えない範囲
で可能な限り大きく開放する形状としている．

構想時のフロントフレーム形状（図 ３ 同等）

図５

最終フロントフレーム形状

4. 2 油圧配管レイアウト
MR1220の油圧配管はポンプの周辺にスペースがあり，ポンプの上方より ２ 本，側方より ２ 本の計 ４
本油圧ホースが伸びていた（写真 ６ ）．

図６

ポンプとフロントフレーム内部の位置関係

図７

写真 ６

MR1221の油圧配管

4. 3 ドライブシャフト-PTO接続法
ドライブシャフトとPTOの取り付け穴はピッチ

MR1220の油圧配管レイアウト

MR1221ではポンプがフロントフレーム内部に入ってしまうことからポンプ周辺にスペースがなく，が異なるため直接接続することはできない．また
PTOはPTOハウジングの内部に引っ込むように配置（写真 ４ ）され，両者をどのように接続するのか

油圧ホースをどのように取り出すかが課題となった．
フロントフレームの減速機を固定するプレート（フロントフレーム内部の天井）はドラム取り付けが課題となった．解決策として両者をつなぐ中間のアタッチメントと呼ばれる部品を装着することで接続は可能となる（図 ８ ，写真 ７ ）．しかし，PTOにとっ― 42 ―

KYB技報第61号

2020―10ては重量物を追加することになるため，PTOの寿命が懸念された．計画段階からのシャシメーカの協4. 4. 2 配管のユニオン継手採用
ポンプはフロントフレームの内部に入り込んでお力により，アタッチメントを接続しても製品寿命が十分確保できることが確認できた．これによりドラ
イブシャフトとPTOを接続する課題をクリアした．

り，また油圧ホースはフレームの前後に配管されていることから，整備時にポンプのフレームへの出し入れには継手を外す必要がある．その作業は狭いス
ペースでの作業を強いられるため，作業性向上を狙い4. 2 節で前述の専用継手は，ポンプへの接続部に配管の向きを変えなくても脱着可能なユニオン継手を採用した（写真 ８ ）．

図８

アタッチメント構造

写真 ７

実車取り付け4. 4 組立性／整備性の確保
ポンプをフロントフレーム内部に配置することで組立性／整備性の大幅な低下が予測された．前述の不具合を根絶することが命題ではあったが，いかに組立性／整備性の低下を抑えるかも課題であった．
4. 4. 1 ガイドのスライド構造
ポンプは組立時はフレーム内部へ組み付けるが，整備時はフレーム外へ取り出しできるようになっていなければならない．そこで採用したのがフロントフレームに設けたガイドのスライド構造である．
フロントフレームの両内側側面にガイドと呼ばれるプレートを設け，ポンプを固定するポンプブラ
ケットは，このガイドの上に乗りフレーム内部の固定位置でボルト固定される．ポンプブラケットは，ガイドの上に乗る部分を後方に大きく延長した形状をしているため，ガイド上で安定する．この安定によりガイド上でポンプブラケットをスライドして移動させることができるようになり，ポンプ本体のフロン
トフレーム内部への出し入れが可能となった（図 ９ ）
．

図９

写真 ８

ポンプの専用継手

4. 4. 3 フレーム分解構造
フロントフレーム前方には，スペアタイヤを載せるキャリアと追加したドライブシャフトのカバーを吊るすブラケットがついている（写真 ９ ）．ポンプ
整備時にこれらの部品が作業者の作業スペースを阻害する．MR1220ではブラケットは溶接で取り付けされ脱着は不可であったが，これをMR1221ではボル
ト留め構造に変更することで，整備時にブラケットごと取り外し作業スペースを確保できるようにした．
試作段階において実車でのポンプ脱着確認会を行い，実作業でのポンプ作業性を確認した（写真10）．

写真 ９

ガイドのスライド構造― 43 ―

フロントフレーム前方ブラケット

小型ミキサMR12のドライブシャフト駆動化の開発

５

まとめ

MR12の新旧仕様の差を表 １ にまとめる．
表１
型式

MR1220（旧）

駆動方式

PTOポンプ直結 ドライブシャフト

ポンプ
位置

フロント
フレーム前方フロント
フレーム内部

フロントフ
レーム形状

前面クローズ形状

前面開放形状

架装物重量（㎏）

1040

1075

特
徴

写真10

ポンプ脱着確認会の様子

ブラケットは当初上面部と側面部が分かれており，側面部は溶接で固定し上面部をボルト留めできるよ
うにしていたが，この確認会においてブラケットの側面部が作業性を悪化させることがわかり，ブラケット全体を脱着可能とすることとした（図10）．

図10

６MR1221（新）おわりにMR12において摩耗によるツメの破損という不具合によりお客様に多大なご迷惑をお掛けしてしまっ
たが，今回の開発を通して命題であった不具合の改
善と共に耐久性の向上を達成でき，お客様にも安心してお使い頂けるミキサ車とすることができた（写真11）．
最後にこの場をお借りし本開発にご協力頂いた関係者の皆様に厚くお礼申し上げます．

脱着可能なブラケット

また油圧配管についても，取り付けについて製造部門よりリクエストがあり，可能な限り実車に反映させることができた．
著

MR12新旧の仕様比較

者 

齋藤

弘明

2012年入社．特装車両事業部熊谷工場技術部．ミキサ車量産・改善関連業務に従事．

― 44 ―

写真11

MR1221初号機

KYB技報第61号

2020―10

技術紹介

油圧モジュールロボットの開発
齊

１

藤

靖

・

杉

本

一＊

隼

はじめに

２

本報は，立命館大学 理工学部 ロボティクス学科
ヒューマノイドシステム研究室＊とKYB-YS株式会
社との2018年度研究成果であり，第38回日本ロボット学会学術講演会および2019国際ロボット展で発表した内容を主に報告する．
従来，油圧と言えば一般的に油圧ショベルなど，
大きな力が必要なものに利用されてきたイメージがある．ロボットの様に繊細な動作が必要な機械については，電動モータの方が制御容易であり一般的である．近年，電動モータは日々出力密度を高め続けており，油圧市場の侵食が進んでいる．
そのような折，Boston Dynamics社が開発した人型ロボット ‘アトラス（Atlas）’ は悪路を正確に安定して動き，人々に衝撃を与えたことは記憶に新しい．本機体は，段差を軽快に飛び越えるなど，その高速で高負荷な動作は，電動ロボットにはない油圧の可能性を示していた．
我々も，油圧のコア技術を活用した新市場を生み出すべく，油圧ショベルが得意とする農林水産・土
木建築・物流運搬・防災復興などの過酷な環境下での重作業だけでなく，人手不足が深刻化している業種で活用しやすい機器の市場参入を目指し，開発に着手した．油圧ショベルは特定のタスクに対して圧倒的に高い性能を発揮している．しかし，作業環境の変化や，多様なタスクに現場で適応することは不得意であり，搬入・搬出，タスクの切り替え方法・時間など，利便性の面で弱点が存在する．一方，近年の産業界での開発手法として，製品アーキテク
チャは，従来のインテグラル型（擦り合わせ）からモジュール型（組み合わせ）への移行が進み，モジュール化による合理化により開発期間の短縮やコスト低減を図る動きが加速している．以上より，油圧ショベルの能力を包括し，油圧ロボットの長所を

・

玄

相

昊＊

課題の抽出と解決手法

ほとんどの機械やロボットは，各々の用途に特化した構造設計がなされており，特定のタスクに対し高い能力を発揮するが，複数のタスクに対し形態を柔軟に変えて適応することは困難である．
災害発生時，復旧現場に，いち早く油圧ショベルを投入する方策として，分解・組立式の空輸可能な
油圧ショベルの開発事例等あるが，部品の分解・組立に時間が掛かること，および部品形状が一定ではないため，効率のよい運搬ができないなどの課題がある．それらの弱点を最小化することができれば，油圧のメリットを最大化して活用することができる
ようになる．災害復旧に使用される，油圧ショベルの課題とモジュールロボットによる課題解決方法を
表 １ に示す．
表１

課題と解決方法

油圧ショベルの課題
A1）大型かつ重量物であるため，輸送が困難である
A2）油圧配管の取り回しが複雑で，油洩れがある
A3）車輪やクローラ式では姿勢が安定しない環境では使用が困難である
A4）先端アタッチメント交換だけでは，様々なニーズに対する汎用性には限界があり，パーツの換装も困難であるモジュールロボットによる課題解決方法
B1）軽量小型で輸送がしやすく，分解・組立が容易であること
B2）油圧配管の取り回しが容易，或いは不要であり，電動ロボットのように取扱いが簡単であること
B3）姿勢が安定しない環境では車輪だけでなく脚構造を使用するなど，多彩な移動機構を構成できること
B4）モジュールの簡単な換装により，ロボットの形状を状況に合わせて変化させることで多様なニーズに対する汎用性を有すること

３

単関節モジュールの提案と概要

3. 1 アクチュエータと回路構成
前項を受け，油圧モジュールロボットとして様々な形態が考えられるため，ここではアクチュエータ
活用する手段の １ つとして，モジュール化によるロボットのプラットフォーム化を提案することとした． 駆動方式について述べておく．
― 45 ―

油圧モジュールロボットの開発

表 ２ に油圧制御の構成パターンを示す．油圧回路の構成（開回路・閉回路）と油圧アクチュエータの選択（電動油圧アクチュエータ（Electro-HydraulicActuator），直動運動の油圧シリンダ，回転運動の油圧モータ等）により，開発できるモジュールは無数に考えられる．本開発では開回路で出力密度が高く，ロボットフレーム内に配管が容易な油圧シリンダを用いることとした．
モジュールの更なる重量化を防ぎ，耐汚染性に優れた比例弁を使用する目的で，C1）の方式を選択した．
表２

油圧制御の構成パターン
油圧制御の構成

C1）油圧源と制御弁を外部や胴体モジュールに集中配置し，開回路で駆動する方式C2）油圧源を外部や胴体モジュールに設置，制御弁を各モジュールに分散配置し，開回路で駆動する方式
C3）EHA方式のアクチュエータを各モジュールに分散配置し，閉回路で駆動する方式.

3. 2 モジュールの要求仕様
モジュールロボットを設計する際，モジュール化
する範囲や構成部品が重要となる．既存の油圧ロボットでは，油圧ユニット・制御弁・アクチュエータ・
フレーム構造など個別で設計されており，アクチュ
エータと制御弁はユニット化して搭載するのが一般的である．しかし，フィールドロボットでは腕や脚の本数の変更だけでは対応できない状況が多々あり，
自由度とアクチュエータの再配置を含めた最適な形態を選択する必要がある．タスクに合わせた多様な形態を明確にするために，表 ３ に要求仕様を示す．
表３

表４

関節仕様

モジュールの関節仕様
E1）直動アクチュエータ：シリンダとリンク機構で回転関節を駆動する構造
E2）回転アクチュエータ：モータを回転軸に取り付け，直接関節を駆
動する構造

3. 4

単関節モジュール

本機体は，モジュール化のコンセプトを実証する目的で製作した最初の機体である．従って短納期かつ低コストで試作評価すべく，最低限の機能搭載に限定した．
開発した単関節モジュールを図 １ に示す．単関節モジュールは，油圧シリンダやセンサを搭載するメ
インフレームと， ４ 節リンクで回転駆動されるサブフレームから構成される．メインフレームは，材質
SPHC鉄鋼を板金加工により製作した．各々のフレー
ム背面と後面の接続面にボルト締結用の穴が設けられており，同一モジュールを締結可能とする．これにより要求仕様D3）を満たしている．油圧シリンダは内径φ25，ロッド径φ12.5のサイズを選定した．

要求仕様

モジュールの要求仕様
D1）モジュール構造のみでロボットリンクの形成が可能であること
D2）構造が単純で耐久性・耐衝撃性を有すること
D3）分解と組立が容易な脱着機構を有すること

図１

D4）油圧回路・電気回路の接続が容易であること
D5）関節の角度制御とトルク制御が可能であること
D6）環 境やタスクに合わせ，形態だけでなく，柔軟な力の操作が可能な制御システムを有すること

3. 5

単関節モジュールの構成要素および配管

単関節モジュールの活用方法

D7）安価で大量に製造でき，輸送効率や整備性が高いこと

モジュールを適用したイメージを図 ２ に示す．
開発のコンセプトは，図 ２ に示すような多様な形態を構成できることであり，ⅰ～ⅵのように自在に3. 3 モジュールの関節仕様
次に，モジュールの関節仕様について決定する．
モータによる回転関節を駆動する構造が一般的で組み替え可能である．また，油圧シリンダおよび搭載するエンコーダと圧力センサにより, 関節の角度制御とトルク制御が可能であり，先端のアタッチメ

あるが，本研究では表 ３ の要求仕様D1）とD4）を重視して，表 ４ のE1）構造を選択した．

ントを用途に応じてショベルのバケットやタイヤを選択することで，様々な用途・環境で使用できる．

― 46 ―

KYB技報第61号

2020―10ⅰ油圧ショベル
ⅱ双腕型油圧ショベル
ⅲ ２ 足型ヒューマノイドロボット
ⅳ ６ 脚型ロボット
ⅴ ４ 脚型不整地適応ロボットⅵ ４ 脚型ロボット

図３
表５

制御システム概要

制御システムアーキテクチャ
制御システムのアーキテクチャ

F1）ホストPCとサーボコントローラを，外部や胴体モジュールに集中配置する方法
F2）ホストPCを外部や胴体モジュールに設置，サーボコントローラ
を各モジュールに分散配置する方法

4. 2脚ロボットの概要

１ つ9.7kgのモジュールを ３ 個結合して，先端にア
タッチメントを追加すると図 ４ に示すような股・膝・足首の関節を有する脚部ロボットができる．これは
図２

図 ２ の適用イメージⅲの青枠に該当しており，構成の足部や配管を含む総重量は33.3kgである．本報では割愛するが，脚部の設計は ２ 足歩行ロボットの着モジュールの適用イメージもしモジュールが破損したとしても，予備品があれば，故障部位に因らず現場で交換可能であり，直ちに作業復帰することができる．破損したモジュー
ルはメンテナンスに出せばよく，同一品のため，工場より代品を直ぐに発送・補充することもできる．
また，使用頻度が高い部位のモジュールをローテーションさせ稼働時間を増やすことも可能である．

４

地動作やスクワット，スイング動作の運動シミュ
レーションを行い，必要な関節トルクや関節角速度を満足する ４ 節リンクパラメータを設計している．

複数モジュールによるロボット構成

4. 1 制御システム概要
複数組み合わせたモジュールを操作するにあたり，
制御システム概要について図 ３ に示す．ホストPCとサーボコントローラから構成され，Ethernet通信

図４

ロボット脚部構成

により目標値やセンサ値を送受信して各モジュールを駆動する．運動計画や各モジュールへのトルク分
配などの上位層演算はホストPC，角度・推力の関節サーボ制御の下位層演算はサーボコントローラでまた，表 ３ の要求仕様D6）を検証するため，実機の制御実験を実施した．脚部ロボットの足裏を地面に固定し，位置制御の検証として股関節の軌道追従制御と，トルク制御の検証として膝・足首関節を用いた重力補行い，制御弁へ指令電圧を与える．制御システムのアーキテクチャとして表 ５ が挙げられる．

償制御を行った．脚部ロボットの重量をキャンセルし，
人間のわずかな力でロボットを任意の位置へ動かすこ

本報ではサーボコントローラの防油防塵対策が不要なF1）の方法を選択した．

とが可能であり，その任意の位置で手を放しても，ロボットはその位置を保持することが可能な制御である．
写真 １ に重力補償制御実験状況を示す．

― 47 ―

油圧モジュールロボットの開発

電動モータの出展多数の中，油圧ロボットの存在を示すことができた．

５

モジュールの軽量化の方策

展示会場の設営でも感じたが，モジュールの運搬を考慮した場合，本機体の重量は運搬や現場での組

写真 １

立に影響するため，軽量化を図る必要がある．そこ
で，現状の鉄鋼材料から軽くて強い炭素繊維とエポキシ樹脂の複合材であるCFRP材を利用して，油圧重力補償制御実験4. 3 マニピュレータロボットの概要
4. 2 節で述べたモジュールロボットの先端にハンシリンダの外筒およびモジュールフレームを製作した．試作品を写真 ３ に示す．
モジュール総重量として １ / ２ 程度低減できた．

ド部を追加すると，写真 ２ のようにマニピュレータ
ロボットに置き替えることができる．本構成は2019
国際ロボット展に出展しており，会場でデモンスト

CFRPシリンダの作動確認は実施したが，耐久性等の評価について完了しておらず，今後も開発を継続する．

レーションを実施した．

写真 ３

６
写真 ２

マニピュレータロボット

CFRPモジュール（上）とCFRPシリンダ（下）おわりに

本報では油圧ロボットとして，単関節モジュール
ロボットを提案し，有効性を検証するための脚部ロボットの評価を実施した．今後，各構成方法におけマニピュレータロボットの構成を図 ５ に示す．展
示会場ブースの狭いスペースでも問題なく動作でき， る検証を進めていく予定である．

図５

マニピュレータロボット構成― 48 ―

KYB技報第61号

2020―10

モジュール単体については，フレーム構造や油圧配管を一体化し，トポロジー最適化手法や金属3Ｄめる考えである．
最後に，本研究に支援頂きました坂城町コトづく

プリンタを活用した軽量化と，脱着機構の改良を進りイノベーション補助金事業に感謝致します．

著

者

齊藤

杉本

靖

隼一

1999年入社．KYB-YS㈱技術本部

2018年立命館大学理工学部ロボ設計部実験課課長.生産技術部，

ティクス学科卒業．

岐阜北SA技術部，事業開発推進部,

2020年立命館大学理工学研究科ロ

相模油機技術部，設計部設計課を

ボティクスコース修了．

経て現職．

同年，トヨタ自動車入社．
在学中は油圧モジュラーロボットの研究に従事．

玄 相昊
（げんそうこう ; Sang-Ho Hyon）
1998年早稲田大学大学院修士課程修了．
2002年東京工業大学大学院博士後期課程修了．
同年，東北大学大学院工学研究科
助手，2005年講師．
2005 ATR脳情報研究所研究員．
2010年立命館大学理工学部ロボティクス学科准教授，2020年教授，
現在に至る．
運動制御理論，人型ロボットの研究開発等に従事．博士（工学）．
日本ロボット学会，IEEEなどの会員．

― 49 ―

ミニモーションパッケージ５型（MMP５）

製品紹介

ミニモーションパッケージ ５ 型（MMP ５ ）
田

１

中

大

はじめに

介

２

ミニモーションパッケージ（以下MMP）は，油
圧シリンダとDCモータで油圧ポンプを駆動する小MMPの概要

2. 1 基本構成
MMPの構造図を図 １ に示す．

型パワーユニットを一体化した, 電動油圧アクチュ
エータである．製品外観を写真 １ に示す．
MMPは「油圧配管が不要」，「電気配線のみで高推力が出力可能」，「取付姿勢を問わない」，「シリンダ伸縮時のみポンプが駆動し省エネルギー」といった長所を特徴に，様々な分野で広く利用されている．
旧モデルのMMP “ ４ 型（MMP ４ ）”は，軽量小型，
信頼性の向上（極低温環境への対応・長寿命化等），
生産性向上を図ったモデルであり，KYB技報第35号や第46号で紹介された1）2）．
図 １ MMP ５ 構造図
現在の市場において競合他社や代替製品（電動アクチュエータ等）の参入に対抗し，更なる市場拡大
MMPは主に下記 ２ つのパートから構成される．
を狙う上では，MMP ４ の機能を維持しつつ，シリ
１ ）ポンプユニット
ンダ推力増強，小型化，低電流化等の性能向上が必
DCモータ・ギヤポンプ・各種油圧バルブ・オイ
要である．これら課題を解決する為，軽量小型を維
ルタンクから構成される，MMPの動力源のパート．
持しながら電力油圧変換効率を従来比で高めて商品
ギヤポンプ・各種油圧バルブについては中央部のボ性を向上させた，新型MMP“ ５ 型（MMP ５ ）”をディ内部に内蔵され，MMP 5 型モデルで共通使用さ
開発した．
れる．
本報では，その製品概要について紹介する．
DCモータは，仕様に応じて選定が可能である．
電圧違い（電源電圧DC12V，DC24V，DC100V用）
や，出力違い（108W, 250W, 350W（電圧24Vのみ））の仕様を用意しており，バッテリ電源や屋内交流
100V電源（全波整流器を介して駆動）等，様々な電源に対応でき，車両搭載用途から工場・家庭内の固定機械用途等，広範囲の分野で使用可能である．
２ ）油圧シリンダ
ポンプユニットにて発生した油圧力を，仕事（推力や作動速度）に変換するパート．
複筒式で構成され, ２ つの管の間（隙間）を油路とする為，油圧ホース等の配管を必要としない構造となっており，製品のコンパクト化に寄与している．
写真 １

MMP ５ 外観

シリンダサイズ（ボア・ストローク）を変更する
ことで，様々な出力（推力・作動速度）に対応でき― 50 ―

KYB技報第61号

2020―10〈シリンダ縮作動〉⑴シリンダ伸作動の反対向きの動作で作動する.

る構成となっている．
３ ）油圧回路及び動作説明

MMPの油圧回路図を図 ２ に示す．

⑵⑩シリンダの伸側室・縮側室の体積差による油量の余剰分を，⑧オイルタンクに補填する．
2. 2 MMPの特徴
MMPの特徴として，次のような長所がある．
⑴小型・軽量⑵安全・確実⒜注油・配管やエア抜きといった油圧施工を特に必要とせず，ユーザは電気配線と母機への取付けのみを行えば良い．メンテナンス性に優れる．
⒝耐水性JIS D0203 D ２ に適合（屋外使用を想定，
防水コネクタ使用時に限る）.

図２⒞耐振性JIS D1601 ３ B に適合（車両搭載を想定）．
⒟前述のリリーフ弁で内圧制御し破損を防止．
⒠モータ内部に安全装置（サーキットブレーカ）を配置し，モータ過負荷からの焼損・発火等，

MMP油圧回路図

２ 次災害を生みかねない破損を防止する．
⒡電源喪失等の緊急時を想定し, 手動でシリンダ
MMPの油圧回路は閉回路で構成される．
伸縮を可能とする緊急時リリース弁を備えてい①DCモータを電源に接続し，正転・逆転駆動する.
る事で⑩油圧シリンダの伸縮作動を行う事ができる． ⑶簡便・清潔〈シリンダ伸作動〉⒜油圧配管が不要，ホース等からの油漏れなし．
⑴①DCモータ駆動にて②ギヤポンプを回転させ，⒝電気配線のみで高推力が出力可能．
⑩シリンダ伸側室に圧油を吐出させる．
⒞取付姿勢を問わず作動可能．
⑵圧油により⑤切替弁が図中右側に移動しつつ，縮⒟シリンダ伸縮時のみポンプが駆動するため省エ側④オペレートチェック弁（以下④チェック弁）
ネルギー．
を開弁し，⑩シリンダ縮側室と⑧オイルタンクから②ギヤポンプへの吸込み流路を形成する．この３ MMP ５ の開発
とき，⑩シリンダの伸側室･縮側室の体積差による油量の不足分を，⑧オイルタンクより補填する． 3. 1 開発背景
旧MMP ４ は2007年の量産開始以降，12年以上続⑶伸側の④チェック弁を開弁して⑩シリンダ伸側にくロングセラー製品である．様々な母機のアクチュ
流入し，伸作動する．
エータとして好評いただいていたが，近年の市場要⑷⑩シリンダの伸端到達時等，伸側油路内の圧力が③リリーフ弁の設定圧力を超えると,③リリーフ
弁が作動し圧油を⑧オイルタンクへ返す．MMP
作動中の⑩シリンダの推力（内圧）は，③リリー
フ弁セット圧力によって決まる．
〈シリンダ停止・負荷保持〉⑴①DCモータへの通電を止めると，②ギヤポンプの圧油の吐出が止まり，⑩シリンダが停止する．
⑵④チェック弁が閉弁し，⑩シリンダは入力される
圧縮負荷・引張負荷を保持することができる．
⑶負荷保持状態にて，過大外力や温度上昇に伴う，過大な内圧上昇があった場合は，⑦オーバーロー
ドリリーフ弁により内圧を抑える制御をする．このとき⑩シリンダは負荷に応じて変位する．

求に出力や仕様で応えられない事案が増えていた．
そんな中，大手客先より，MMP ４ に対しシリンダを小型化（小径化）しつつ推力は現行同等以上という要求があり，対応には高圧化が必要で，そのためには「高効率化による出力向上」が必要となった．
また，同時期に，より高出力な競合製品も台頭しており，高効率化は必須課題となった．
以上より，競合製品を出力性能で凌駕する，高効率なMMP新モデル（ ５ 型）の開発を行った．
3. 2 開発目標値
開発課題の高効率化とは，電力（入力）から油圧力（出力）に変換できる割合を高めることをいう．

― 51 ―

ミニモーションパッケージ５型（MMP５）

図 ３ に電動油圧シリンダの効率実測値を示す．

図３

図 ５ にポンプの効率線図を示す．

図５

各電動油圧シリンダの効率線図

ポンプ効率線図

旧MMP ４ のポンプ効率の特徴として，吐出圧力最大効率は，MMP ４ は約20%，競合品は約27%である．
これに対し，市場要求出力を達成する為のMMP
５ 目標効率は45%以上（推力8.0kN出力時）であり，

３ MPaを超えると急激に効率が悪化する．MMPは
４ ～ ８ MPaでの使用割合が高く，この圧力領域の効率改善が必要であった．
高圧領域（ ４ MPa以上）でのMMP ４ のポンプ特

旧MMP ４ +25%と い う 高 い 目 標 を 目 指 し 開 発 を行った．
変換効率のうち，改善（向上）すべき主な項目として下記の ２ つが挙げられる．
⑴油圧ポンプの駆動力から油圧力への変換効率⑵DCモータの電力から駆動力への変換効率
上記 ２ つの項目を，同時にバランスを取りながら改善を進める必要があった．よって開発課題を下記として開発を進めた．
⑴油圧ギヤポンプ（以下ポンプ）の高効率化⑵新モータ採用と新ポンプとの出力調整性を調査した結果，低圧領域（ ４ MPa未満）比で高電流値＝大トルクが必要な特性（＝ポンプ機械効率悪化）であり，さらに高トルクに伴うモータの回転数の低下による吐出流量の低下と内部漏れ増大（＝ポンプ容積効率悪化）を招き，急激な効率低下を起こしていた．
MMP ５ のポンプでは，この高圧領域での効率低下の改善を行った．高トルクの原因となる回転抵抗
要素を排除する為，ポンプ可動各部の形状・寸法を見直し，各部クリアランスの最適化を行った．さらに，後述する新DCモータの出力特性・効率特性より，
MMPにおける使用割合の高い圧力領域と，モータの効率が最も高くなる領域が重なるよう性能調整を行った．
これにより，油圧ポンプの駆動力から油圧力への3. 3 開発課題⑴ポンプの高効率化
MMPのポンプ構造図を図 ４ に示す．

変換効率を向上させた．
3. 4

開発課題⑵新モータ採用と出力調整

MMP ５ より，従来の内製モータから，社外製新モータを採用している．採用にあたり前述した高圧領域でのトルク増大・回転数低下対策として，モー

図４

タのトルク-回転数特性を高トルク領域での回転数低下が少ない特性に変更している．これにより，ポンプ高圧領域（高トルク）でも高い回転数を維持で

MMP ポンプ構造図

MMPのポンプの特徴として，ポンプ駆動軸をモータシャフトが兼ねている．これにより構造簡略化・組立工数低減・部品点数低減ができ，リーズナ
ブルな価格での製品提供に寄与している．MMP ５はこの構造を保ちつつ高効率化を目指すこととした．

き，ポンプの効率向上に寄与している．
また，前述したモータの効率が最も高くなる領域
が，MMPにおける使用割合の高い圧力領域と重なるよう性能調整を行ったことで，DCモータ使用における電力から駆動力への変換効率を向上させた．

― 52 ―

KYB技報第61号

3. 5 MMP ５ の出力特性について
MMP ４ 及びMMP ５ の出力特性線図を図 ６ に示す．

2020―10掻き板）に作用する衝撃負荷を逃がす機能に用いられている．
従来の大流量OLRV仕様は，標準MMPのポンプユニットとシリンダの間に外付けの大流量OLRV内蔵プレートを設ける為，本体サイズが大きくなり，
取付時に取り回しがやや難になることがあった．
MMP ５ 型開発にあたり，この機能をより簡略化
してサイズダウンを図った．
図 ７ に大流量OLRV仕様の新旧外観と回路図を示す．

図６

出力特性新旧比較（電圧12V,シリンダ径φ40）横軸に発生推力（圧力）を示し，青線が左縦軸の速度（ポンプ吐出量）のライン，赤線が右縦軸の電流値のラインを示す．効率を改善したMMP ５ の出力特性は，旧MMP ４ の出力特性に対し変更されている．
大きな出力特性変更点として，下記が挙げられる．
⑴高推力（圧力）領域での作動速度（吐出量）を向上．
⑵推 力（圧 力） に 対 す る 電 流 値 増 加 率 を 低 減．
（推力が増す毎に電流値の低減量は増える）⑶推力（圧力）変化に対し速度（吐出量）変化少．
使用割合が高い高推力（高圧力・高トルク）領域
での速度増・電流値低減を達成できた．また，作動速度変化が少なく，かつ電流値増加率を低減できたことで，開発目標設定の根拠となった高圧化への対応が可能になった．小径シリンダでの推力維持や，同径シリンダでの推力アップ等，ポンプユニットとシリンダサイズの組合せ次第で対応できる範囲を広げることができるようになり，新たな市場（ニーズ）への拡販の土台ができた．

４

図７

旧MMP ４ の大流量OLRV回路は，標準MMPの油圧回路に対し，ポンプボディ内蔵の大流量OLRVと外付けの大流量OLRV，タンクの作動油をシリンダに返す吸込み弁の ３ つが付与されている．MMP ５ では，オペレートチェック弁部の吸込み許容量を向上することで，単体の吸込み弁を廃止，空いたスペー
スに大流量OLRVを設置することで，外付け大流量
OLRVを廃止した．これにより大流量OLRV仕様は
標準MMPと同じ外観にサイズダウンする事ができた．

５

特殊用途向け仕様の改善

MMPには標準機能（仕様）として，外部からの圧縮・引張負荷が一定値を超えると，シリンダを伸縮させて機器の破損・脱落等を防止する，オーバーロードリリーフ弁が内蔵されている．
この機能を拡張し，瞬間的に大きなシリンダ変位を伴う過大負荷に対応した，大流量オーバーロード
リリーフ弁（以下，大流量OLRV）を特殊仕様として用意している．代表的な用途としては，北米に多い小型車両（UTV）等に装備されるスノープラウ（雪掻き装置）の角度調整用途で，雪掻き時にプラウ（雪大流量OLRV仕様 新旧外観と油圧回路図

ラインナップの拡充

5. 1 分離型MMP
前項において特殊仕様MMPのサイズダウンについて言及したが，MMPは小型サイズの油圧機器としてのニーズが高い．しかし，小型なMMPであっても，母機によっては取付場所が狭く，母機と干渉して設置できない用途もある．これらのニーズを受け，MMPの 新 た な ラ イ ン ナ ッ プ と し て「分 離 型
MMP」を提案している．
分離型とは，MMPのポンプユニットとシリンダとを ２ 本の油圧ホースで繋いだ， １ つのパッケージである．使用時は母機可動部にアクチュエータであ― 53 ―

ミニモーションパッケージ５型（MMP５）

るシリンダを配置し，動力部であるポンプユニット
を母機の空いたスペースに設置する．母機可動部周

5. 2 高推力MMP（高圧化）
MMP ５ 開発のきっかけとなった「シリンダを小辺に干渉物が多くても，細長いシリンダであれば設型化（小径化）しつつ推力は現行シリンダ同等」の置が容易な為，母機への取付自由度が増える．また， 要求は，言い換えれば各シリンダサイズでの高推力
従来の一体型MMPと同様に １ つのパッケージであ化＝ポンプ吐出圧力の高圧化の要求である．前述しる為，お客様において各油圧装置の接続やエア抜きといった油圧作業は一切必要がなく，シリンダとユ
ニットを取付けて電源を繋ぐだけで使用できる手軽た高効率化により，同一のシリンダ径・推力にて必
要な電流値を下げることができた為，逆に従来の高い電流値領域まで，出力（ポンプ吐出圧力）を上げさを持っている．
分離型MMPの外観写真を写真 ２ に示す．

る余力ができたとも言える．
高圧化については現在市場のニーズを見ながら開発中である．

６

おわりに

MMP ５ は電力-油圧変換効率を向上し，従来品比で出力の向上や作動時電流値の低減をすることで，より扱いやすく適用範囲を広げた製品である．
現在，市場を広げるべく様々な分野に拡販活動を行っている．
最後に，開発に際して多大なご協力を頂いた関係各位に対して厚く御礼申し上げます．
参

考

文

献

１ ）佐 藤，西岡：改良型ミニモーションパッケージ，KYB

写真 ２

技報第35号，（2007年10月）．

分離型MMP外観２ ）細 川，田中：農業用油圧機器の紹介，KYB技報第46号，

分離型MMPは現在，北米向け用途で販売している．
狭いスペースでも干渉なく母機に取付けができ，油圧作業が不要な為，お客様より好評を得ている．

著

者 

田中

大介

2001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設計室．
MMPの開発に従事．
― 54 ―（2013年 ４ 月）．

KYB技報紹第61号

2020―10介

ワールドラリークロス用ショックアブソーバの開発
奥

１

村

利

ており，SA及びスプリングのメーカは各チームが自由に選択することができる．SAについてはOhlins社，

はじめに

KYBは2017年よりモータースポーツ活動による技
術力向上と人財育成，KYBブランドの確立を目的に
モータースポーツ部（以下MS部）を発足させ，以下の①～④によりWorld Rallycross Championship（以下WRX）参戦を目指して活動してきた．
①後 述するがWRXの競技の特性上ショックアブ
ソーバ（以下SA）の性能差が出やすい世界選
手権であり技術開発力向上が望めたこと②海外レース現場における人財育成が望めたこと③海外でのブランディングが望めたこと④KYB技報第52号で紹介した「レース用パワーステ
アリング」が，2014年よりWRXに参戦していたEKS
Parformance AB（以下EKS）に採用されたこと
EKSとは2017年よりスポンサ契約を結び共同開発を進め，2019年には当社SA初の世界選手権にフル参戦を果たした．本報はWRX用SA開発及び海外レー
ス現場でのテクニカルサポートについて紹介する．

２

昌

WRXとは

Reiger Racing Suspension社，Bilstein社，ZF（Sachs）
社，BOS Suspension社，TEIN社などが参入しており，
WRXで開発を行っているサプライヤも見られる．エンジンとトランスミッションの性能差が各チーム拮抗しているため，SAを含めたサスペンションの役割が大きいレースカテゴリといえる．
2. 2. 2 Race format
コースは舗装路区間と未舗装路区間から成る約1 ㎞のショートコースを使用し，コースには迂回路と必ず １ ヵ所はジャンプポイントが存在する．また
ルール上各レース １ 周は迂回路を走行しなければな
らず，迂回路を走行するタイミングが各チームの戦略であり，レースの勝敗に大きく関係する．
レースは予選 ４ レース，準決勝 ２ レース，決勝 １
レースで行われる．予選の上位12台が準決勝に出走
でき，準決勝 １ ，２ の上位 ３ 台ずつ（計 ６ 台）が決
勝に進出できる．Season Point（以下SP）は予選と準決勝，決勝の結果に応じて付与され，年間を通してSPが多い者がチャンピオンとなる．

2. 1 WRXの歴史
1973年から開催されていたFIA European RallycrossChampionshipのSupercarクラスが発展し，2014年から世界選手権に昇格され，年間10戦程度で欧州を中心に開催されているレースである．
2. 2 WRXのレギュレーションの概略
2. 2. 1 Supercarクラス車両
各チームが使用する車両のエンジンは約2000㏄のターボエンジン，最高出力は約600HPであり，トラ
ンスミッションはシーケンシャル ６ 速でフルタイム
四 駆， 最 低 車 両 重 量 は1300 ㎏， タ イ ヤ はCooper
Tires社のWRX専用ワンメイクタイヤを使用している． ０ -100mは約2.5秒で駆け抜け，これはF１よりも速いといわれている．
また各チームでサスペンション形式の最適化を図っ

３

EKSとは

EKSと はMattias Ekström氏（以 下Mattias）（写真 １ ）が発足したWRXチームであり，2014年からWRXにスポット参戦し，上述した通り当初から当社製レース用パワーステアリングを搭載しているチームである．2015年からはWRXにフル参戦を開始し，2016年には年間チームタイトルを獲得．また2017年と2018年にはAudi SportのワークスチームとしてWRXに参戦していた名門トップチームである．
Mattias自身，ドイツツーリングカー選手権，WRX
共に年間タイトルを獲得した名ドライバである．
Audi Sportが2018年限りでEKSへのワークス活動を終了したため，チームの規模を小さくし，2019年
は表 １ に示す体制，写真 ２ ，３ に示す車両で参戦した．

― 55 ―

ワールドラリークロス用ショックアブソーバの開発

写真 １
表１

図１

Mattias Ekström氏

３Dモデル（外観）2019年EKS参戦体制と年間順位

Team Name

DriverSeasonRank

Monster Energy Andreas Bakkerud（以下AB）

2nd

RX Cartel

Liam Doran（以下LD）

8th

EKS Sport

Krisztián Szabó（以下KS）

10th

写真 ４
写真 ２

WRX用SA

Monster Energy RX Cartel 2019年参戦車両

WRX用SA（車両取り付け時）

4. 1 チューブ移動勘合式正立ストラット
まず初めに，EKSの車両はストラット（以下ST）
形式のサスペンションを採用しており，当社はそれに対応すべくST形式SAの構造検討を行った．表 ２にSTの分類表を示すが，その中から当社はWRX用
SAにチューブ移動勘合式正立ST構造を採用した．
表 ２ よりわかるように，チューブ移動勘合式正立
ST構造は非常に高価な構造ではあるが，超高剛性であるため車両接触による強度的な不安が減少するとともに，横力を最外殻部品で受けるためSAは非
常に低摩擦になる．
５ 章にて後述するが，採用可否判断をするために

写真 ３

レースに出場した際に，車両同士の接触があったが当社製のSAが破損することはなく，EKSからも高EKS Sport 2019年参戦車両

ここではWRX参戦に向けて当社で開発したWRX
用SA（図 １ ，写真 ４ ）の新技術，新機能について評価を頂いた．
4. 2 伸圧独立減衰力調整式SA
一般的な減衰力調整式SAは減衰力調整をする際，ピストンロッドニードル油路の開口面積を変化させ紹介する．

る構造を採用している．その構造の場合は，ピスト

４

WRX用SA― 56 ―

KYB技報表２第61号

2020―10STの構造分類表

ンロッドニードル油路の開口面積は伸行程，圧行程共に影響を受けることになるため，伸行程減衰力と圧行程減衰力が共に変化する．しかし今回設計した新構造は，ピストンロッドニードル油路の開口面積が，伸行程にのみに作用するように独立させたため
伸 行 程 減 衰 力 の み 変 化 す る． そ の こ と に よ っ て
チューニング性の向上が図られた．
この構造は初実車走行テスト時から搭載しており，EKSからは以下の⑴，⑵について高い評価を頂いている．
⑴伸圧独立で減衰力調整ができることで車両運動特性を部分的に改善することができる⑵減衰力調整による背反が起きづらい
4. 3 ハイドロバンプストッパ
上述した通りWRXのコースは大小あるものの，③ハイドロバンプストッパ（以下HBS）を搭載
利点：油圧で減衰力を上げるため，ばね反発力がなく安定する
欠点 １ ：高価
欠点 ２ ：路面からの突上げが時折大きくなる
欠点 ３ ：減衰力が唐突に上がるとトラクション
や操縦性などが低下する
以上の①～③の欠点で分かるように，ジャンプの着地後の車両安定性と路面凹凸の走破性，トラク
ションや操縦性などは背反特性であり，両立が難し
いことがわかる．ただし，③HBSの欠点 １ について
は性能重視で採用されることが多いモータースポー
ツ業界では大きな欠点とは言えず，また欠点 ２ ，３については発生頻度が少ないことから，コース上にジャンプなどのイベントがあるRallycrossやRallyな

必ず １ ヵ所はジャンプポイントが存在し，ジャンプの着地後の車両安定性がラップタイムに大きく関係

どのモータースポーツ用SAではHBSを採用することが必須となっている．

する．ジャンプの着地後の車両安定性を向上させる
ためには様々な方策があるが，それぞれ利点及び欠点が存在するため，それをまとめる．
①圧行程減衰力を高く設定

当社としては，②MBSの利点 ２ と③HBSの利点に着目しそれぞれを併用することにした．しかし上述した背反特性があるため，当社は以下A～Cを用いて両立を図った．

利点：簡易
欠点 １ ：路面からの突上げが大きくなる

A：MBS極薄構造
B ：HBS減衰外部調整機構

欠点 ２ ：トラクションや操縦性などが悪化する②メカニカルバンプストッパ（以下MBS）を搭載
利点 １ ：安価
利点 ２ ：ボトムタッチ時に金属部品同士の接触を防いで衝撃を緩和できる
欠点 １ ：ゴムやウレタンなどの材質は，ばね反C ：HBS三段階減衰力可変機構
上記A～Cを搭載したことにより，MBSとHBSの欠点を最小限にしつつ，上記背反特性を高次元で両立させることに成功し，EKSからは以下の⑴～⑶について高い評価を頂いている．
⑴各コースに対しての適応性が高い

発力があるため車両安定性が低下する
欠点 ２ ：不意にばね反発力が発生し，トラクショ
ンや操縦性などが低下する― 57 ―⑵着地後の車両が他チームよりも安定している⑶コーナリング時に急激な減衰力変化が発生しないためグリップが急変せずスムーズ

ワールドラリークロス用ショックアブソーバの開発

５

アームの破損が原因でリタイアとなったが，初出場
で準決勝に進出したこと，サスペンションアームがEKSとの共同開発

上 述 し た 通 り2017年 に 当 社 にMS部 が 発 足 し，2017年にはスポンサ契約，共同開発契約等をEKSと締結した．その当時からEKSが使用していたSAのサスペンション取り付け寸法やサスペンションの３Dモデル，SAのストロークなどの情報を共有し，破損するほどの接触があったものの当社製SAについては破損がなかったことなどが評価され，2019年
より正式に採用されることが決定した．

その情報をもとに当社で机上検討と試作品製作を行い，実車走行テストに向けて準備をしてきた．表 ３に示す通り，2018年から実車走行テストを開始し，EKSに採用されるようにテストごとに改善すべき点を明確にして性能アップを図った．
表３
Year/Month2018/3
2018/5

EKSとの実車走行テスト
Test format

Place

Private test

Mayenne（France）

Race test

Silverstone（British RX）（Great Britain）

2018/6

Private test

Strängnäs（Sweden）

2018/7

Private test

Höljes（Sweden）

写真 ５

６

2018年WRXスポット参戦車両

2019シーズンの成績と成果

6. 1 2019年シーズンのレース成績
EKSに正式に採用されたことにより，2019年の2018/9Race test（WRX） Rīga（Latvia）
レースには全戦帯同しSAの技術サポートを開始した．表 ４ に開催された全10戦のWRXのレースと表
表 ３ の通り性能確認を ３ 回のPrivate testで実施
し，彼我比較と耐久確認を ２ 回のRace testで行った． １ に示す ３ 台の最高順位を示す．
各テストの間隔は約 ２ ヵ月あるが，実際はテスト後
表 ４ 2019年開催地と最高順位にSAをEKSから当社へ返送し，日本で仕様変更と機能改善を行い，再度テスト １ 週間前にはEKSへ
Round
Place
Highest Rank
SAが到着するように出荷するため，SAの仕様変更
1
Yas Marina（UAE）
3rd Place（LD）と機能改善を実施できる期間は非常に短く大変苦労
2Barcelona（Spain）
3rd Place（AB）
した．時には現地で仕様変更をする必要があり，昼
3
Spa（Belgium）
2nd Place（AB）
食を食べずに準備したり，夜中まで準備をしたりし
Silverstoneて大変苦労した．
また，様々なドライバにテストしていただいたが，共通のエンジニアとメカニックがテストに参加する
等EKS側の配慮があったため，各ドライバの特徴な

5Hell（Norway）

5th Place（LD）

6

Höljes（Sweden）

12th Place（AB）

どを把握したうえでSAの評価ができた．さらに，
様々なコースでテストしたことで，多種多様な路面環境下での評価によって当社製SAの実力把握がで

7

Trois-Rivières（Canada）

1st Place（AB）

8

Lohéac（France）

5th Place（AB）

9

Rīga（Latvia）

3rd Place（AB）

10

Cape Town（South Africa） 2nd Place（AB）

き，我々自身も本物のラリークロスコースを見て学べたことは非常に大きな経験になった．
主な機能や部品については ４ 章で紹介した通りだが，それらだけではなく常にSAの基本特性の改良を進め性能向上をさせていった．最終的には，2018
年 ９ 月のRīgaにて写真 ５ に示す車両で以下の①②を評価するためにスポット参戦を果たした．
①レース中のラップタイム②レース条件下での信頼性及び耐久性

4（Great Britain）

2nd Place（AB）

表 ４ から読み取れるように，参戦初年度にもかかわらず全10戦のうち ７ 戦で表彰台を獲得しており，安定した成績を残すことができた．EKSは名門トップチームであり，Andreas Bakkerud氏はトップドライバであるため当然の結果かもしれないが，参戦
初年度としては当社にとって素晴らしい結果を残す

結果としては準決勝で接触によるサスペンションことができた．参戦した ３ 台とも成績が良くなかったレースはマシントラブルやクラッシュなどが原因― 58 ―

KYB技報第61号

でリタイアしたり，スローダウンしたりしたレースであり，基本的には天候や路面コンディションに左右されることなく安定したレースが多かった．そのような中，当社製のSAがトラブルを起こして順位を落とすことはなく無事シーズンを終えられ，EKS
からさらに信頼を得ることができた．
6. 2 EKS内での当社の役割と成果当社が担当したのは当社製SAの製品提供だけで2020―10

ります．この場を借りて厚くお礼申し上げます．
また，我々をアットホームな雰囲気であったチームに迎え入れ，我々の英語を理解しセッティングに反映してくれたEKSの方々にも厚くお礼を申し上げます．
さらにモータースポーツに関わったことがなかった私が，WRX参戦活動及び2019年のWRX全戦帯同したことは，エンジニアとしてSAの知識を深めらなく，EKSにセッティングのアドバイスも実施した． れただけでなく，車両運動特性の知識やレースでの戦略的判断，ドライバのコメントや天候，路面状況
ドライバから現状のセッティングで起こっている問などから現状を総合的に分析及び判断し，先見性を題点を挙げてもらい，SA目線で問題を解決するア
磨くことができ貴重な経験をさせて頂きました．
ドバイスを実施した．シーズン序盤は車両特性を把最後になりますが，2020年は以下の表 ５ に示す参握できなかったため非常に厳しい戦いの中で結果を出していたが，シーズン中盤からは我々の提案で安定した結果が出るようになり，EKSからはさらに高い信頼を得ることができた．
6. 3 スポンサシップの成果
またレースの成績には関係はないが，2017年から開始したスポンサシップ契約に基づくWRX参戦車両への当社ロゴの掲載を継続してきたこと，レース
終 了 時 にAndreas Bakkerud氏 が 当 社 名 を 出 し てYouTubeやSNSでコメントしたことなどから，他のレースチーム，他のレースカテゴリからの引き合
いなどもあり，WRXに参戦したことによる海外での当社のブランドイメージや知名度は向上した．これを継続しEKSと協力して広報活動を行っていく
ことで，さらなるブランドイメージ及び知名度向上，
モータースポーツ活動以外のビジネスチャンスを得られることが期待できる．

７

戦体制及び写真 ６ に示す車両でWRXに参戦しています．EKSは以前から協力関係にある，JC Raceteknik
ABを支援する形で参戦しています．当社としては
WRXで勝利を収められるように開発と技術サポートを継続していく所存です．
表５
Team NameKYB Team JC

2020年EKS参戦体制
DriverRobin Larsson
Janis Baumanis

おわりに

当社のWRX用SAが参戦初年度にもかかわらずシーズン ２ 位（SPは １ 位タイ，優勝回数によって２ 位）という結果が残せたのは，社内外の方々のご指導とご支援があったからこそ達成できたことであ

著

者 

奥村

昌利

2010年 入 社． 経 営 企 画 本 部 モ ー
タースポーツ部所属．基盤技術研
究所運動制御研究室，オートモー
ティブコンポーネンツ事業本部製品企画開発部を経て現職．
― 59 ―写真 ６

KYB Team JC 2020年参戦車両

アメリカ・メキシコ駐在記

随筆
アメリカ・メキシコ駐在記
岡敬子

１ ．はじめに

アメリカでの移動手段は自動車がメインとなる．
日本では完全にペーパードライバーだったため，運私は2014年 ５ 月から2015年12月までの １ 年 ８ ヶ月
間，アメリカのKYB Americas Corporation（以下

転の練習をするところからのスタートであった．先輩駐在員の方々には慣れない運転に同乗して恐い思

KAC），2016年 １ 月から2019年 ４ 月までの ３ 年 ４ ヶ月間，メキシコのKYB Mexico S.A de C.V.（以下KMEX），KYB Latinoamerica S.A de C.V.（以 下KLA）での駐在生活を経験した．
入社以来，本社人事に勤務し異動経験のなかった
私にとって，初めての異動が海を超えた海外になろうとは露ほども思わず，異動の話を聞いた時の衝撃は今でも鮮明に覚えている．さらに，続けてメキシ
コへ行くことになるとは，人生何が起こるか分からないものである．
５ 年間の駐在生活を通じて得た貴重な経験の一部を紹介する．

いをさせてしまい，感謝と申し訳なさで頭が上がらない．ただし，日本での運転はほとんどなく，私にとっての“運転”は「左ハンドル，右側通行」が普通だったため，先入観なくアメリカの道路を走ることができたのでは，と思っている．
アメリカには言わずと知れた観光地がたくさんあり，メキシコ駐在時も含めシカゴ（写真 ２ ），ハワイ，
ニューヨーク，フロリダと主だった観光地を訪れることができた．

２ ．アメリカ生活
KACのあるインディアナ州はアメリカ中西部に位置している．夏は気温が35℃近くまで上がり日差
しが非常に強いが，湿度が低くカラッとしているため日陰に入れば涼しく過ごしやすい．一方，冬は寒く気温がマイナス20℃近くまで下がることもある．
幸い私が過ごした2014年は暖冬だったため，そこま

ちなみに，インディアナからハワイへ行くには同で下がることはなかったが，それでもマイナス10℃以下になることはあり，耳の痛くなるような寒さをじアメリカとは言え，国内線を乗り継いで10時間近
くかかる．日本から行く方が乗り継ぎもなく，よほ

経験した（写真 １ ）．

ど早く楽に行ける．この事実がアメリカの広大さを如実に物語っていると感じた．

写真 ２

ミシガン湖から見たシカゴの街並み

３ ．アメリカでの業務
私が赴任した2014年にKACが米州統轄会社として位置付けられ，人事部門としては初めてのKAC
駐在となった．前任者がおらず手探りの状態の中，コーディネータとして日本とローカルスタッフとの橋渡しの役割を担った．日本からの様々な依頼事項
をローカルスタッフと協力しながら対応することは
写真 １

自宅アパートからの雪景色

もちろん，日本での経験で得た知識をローカルス― 64 ―

KYB技報第61号

タッフに伝えて改善活動へ繋げたりした．
英語でのコミュニケーションは日本人によくある「文法が間違っていて，伝わらなかったら恥ずかしい」という思いが先に立ち，なかなか言葉が出て来ず，「間違っていても伝わればいい！」と割り切れるまでは非常に苦労した．
ある人から「英語で夢を見るようになったら，かなりの上達だ」と言われたが， １ 年強の駐在ではその域に達することができなかったのは残念だった．
また，統轄会社として米州各拠点の支援にも携わった．残念ながら，一度は行ってみたかったブラ
ジルに行く機会はなかったが，メキシコはアメリカ駐在時から出張ベースで支援した．最終的にはメキ
シコの比重が高くなったこともあり，メキシコを本拠地として活動することとなった．

の経営者としての業務に携わる機会をいただいた．
KMEXの役員を除く従業員は全員KLAからの人財派遣という形態を取っており，総務，人事，経理を中心とした人に関わる業務はKLAで行っている．
人事業務だけでなく，株主総会，取締役会，経理決
算処理，監査対応といった日本ではあまり経験する
機会のない貴重な経験ができた．2017年当初はあまりのプレッシャーとストレスで円形脱毛症になったりもしたが，周囲のサポートをいただきながら無事に乗り切ることができ，感謝している．
また，KLAの本社は首都メキシコシティにあるため，月に一度の大都会への出張では業務の合間にささやかな息抜き（食事や観光）を楽しむことができた．

５ ．メキシコ生活
KMEXがあるシラオ市，駐在員が生活するレオン市のあるグアナファト州はメキシコ中央高地に位

４ ．メキシコでの業務
KMEXは2012年10月に会社設立，無段変速機用
ポンプの生産から始まり，2016年からのショックア
ブソーバの生産開始に向けて，人事部門として従業員の採用，人事制度の基盤構築等に携わった．
日本とは言語はもちろんのこと法律，文化，国民性の異なる海外ではローカルの人事マネージャの存在が不可欠であるが，KMEXではなかなか人事マ
ネージャが定着せず人事制度の制定が遅れていたこともあり，ローカルスタッフの協力を得ながらの作業となった．社員の離職率の高さやそれに伴う採用活動等，悩まされたこともたくさんあったが，一つ一つ協力しながら乗り越えることができた．
また，生産の立ち上げ準備で日本やKACからの出張者が多数来訪していた（表 １ ）．多い時は30人
近く同時に滞在したため，ホテルや通勤バス，空港送迎の手配等に奔走し大変な思いもしたが，普段はなかなか接する機会のない技術や製造の方々と一緒に食事をしたり時には観光に行ったり，日本ではできないコミュニケーションを取ることができた．現
在はKYB岐阜北工場に勤務しているが，メキシコ
でご一緒した方々から声をかけていただけて非常に有難く思っている．
表１

2020―10置している．メキシコは一年中暑いイメージがあるが，標高が1,800～1,900メートルと高いため，日中
晴れると30℃近くまで上がるものの，朝晩は気温が一桁台まで冷え込むこともあり，一日の寒暖差が大
きく体調管理が難しい．この寒暖の差と急な高地生
活に高山病のような症状を訴える出張者もいた．
ちなみにメキシコシティは標高2,300メートルとさらに高く，普段レオン市にいる私でも息苦しさや寝つきの悪さを感じることがあった．
メキシコもメインの交通は自動車である．メキシ
コの高速道路は制限速度が110㎞/h，一般道でも大通りは80㎞/hのところがあり，スピードを出して走っている車が非常に多い．そんな中，右にウィン
カを出しながら左に入ってくる車がいたり，時には高速道路でも平気で自転車や人が横切ることもあり，
ハプニングには事欠かない．渋滞もひどく，レオン
市からシラオ市までは通常で30分もかからずに移動できるが，雨が降ったり，事故があると １ 時間～ ２
時間は覚悟しなければならない．こんな状況の中を運転初心者の私がよく運転していたと自分を褒めた
くなるぐらいである．
レオン，シラオ地区は日系企業が多数進出していることもあり，リーズナブルで美味しい日本食レス
トランが増え，日本食材も気軽に手に入るため（値ある月の出張者来訪スケジュール表段は日本の ３ 倍ぐらいするが）食事にはあまり困らなかった．また，メキシコ料理を始め，スペイン料
理，イタリア料理，アルゼンチン料理等，様々な多国籍料理を堪能でき恵まれていたと思う．
メキシコ料理と言えば唐辛子，パクチーが欠かせない調味料である．辛いものが苦手な私はレストラ
2017年 ４ 月からは人財サービス会社であるKLA

ンで「この料理は辛い？」と聞くとたいてい「辛く― 65 ―

アメリカ・メキシコ駐在記ないよ」と返ってくるため，頼んでみるとかなりの確率で激辛料理が出てくることがあった．「（メキシコ人にとって）辛くない」という意味を理解するのにしばらく苦労した．また，パクチーも得意ではな
いため，私の中では「Sin Chile（唐辛子抜き）」「Sin

いう陶器である（写真 ５ ）．非常に緻密で細かい絵柄，
色使いに一目惚れして少しずつ増えていった．絵柄
によってはリーズナブルに買えるものもあり，日本に一時帰国した際のお土産としてとても喜ばれ，出
張者もお土産によく購入していた．

Cilantro（パクチー抜き）」の ２ つは重要なスペイン語だった．
定番のタコスは日本では小麦粉を使ったトルティーヤが多いが，メキシコではトウモロコシの粉を使ったものが一般的である．独特の香りがするた
め最初は抵抗感を持つ人も多いが，慣れてくるとこの香りがヤミツキになってくる．タコス屋は町の至るところで見かけるが，ピンからキリまで様々ある
ため，ローカルスタッフに連れて行ってもらうと美味しいタコスにありつける（写真 ３ ，４ ）．
写真 ５

写真 ３

写真 ４

セルビン焼の小物入れ

レオン，シラオ地区から一番近い観光地と言えば，州都でもあるグアナファトである（写真 ６ ）．グアナ
ファトは色とりどりの建物が建ち並び街全体が世界遺産となっており，数年前に上映されたディズニー
映画「リメンバー・ミー」の舞台になったとされる街である．昼間はカラフルな景色，夕方は夕陽に照らされた景色，夜はライトアップされた景色とその時々の美しい景色が見られる．出張者を連れて何度もグアナファトに行く機会があったが，いつ行っても，何度行っても楽しめる素敵な街である．

タコス屋

トウモロコシのトルティーヤのタコス

写真 ６

６ ．メキシコ観光・名産品

グアナファトの街並み

メキシコシティには世界遺産の「テオティワカン

メキシコには民芸品を中心に様々な名産品があるが，グアナファト州で有名なのは「セルビン焼」と遺跡」がある．中心街から50㎞程の場所にあり，中でも「太陽のピラミッド」，「月のピラミッド」と呼― 66 ―

KYB技報第61号

2020―10ばれる ２ つのピラミッドが有名である（写真 ７ ，８ ）．
現存するピラミッドでは珍しく頂上まで登ることができ，途中で何度も挫けそうになりながらも頑張って登り切った頂上からの景色は圧巻だった．

写真 ８
写真 ７

太陽のピラミッド

太陽のピラミッドから見た月のピラミッド

７ ．おわりに
KAC，KMEX，KLAと ２ か国， ３ 拠点で過ごした ５ 年間は何物にも代え難い貴重な経験となった．
言葉も文化も違う海外で大きなトラブルもなく駐在を全うできたのは，一緒に仕事をしたローカルス
タッフ，駐在員の皆様のおかげである．また，生活面では駐在員のご家族の皆様にも大変お世話になった．この紙面をお借りして感謝を申し上げたい．
駐在生活で得た経験や人との繋がりを，今後の業
務に活かしていけるよう邁進していく所存である．

著

者 

岡

敬子

1997年入社．総務・人事本部人事管理部専任課長．
本社人事部門，アメリカ，メキシ
コ駐在を経て現職．

― 67 ―

編集後記
編集委員の主な仕事は，記事の情報収集や選定，執筆者との調整やフォロー，原稿の査読による校正や修正箇所の調整である．デジタルが普及した中で，何とも古風で地味な作業である．一部では校正ソフトによる自動化も行われているようであるが，単純ミスや表記ルールの統一など，対応可能な校正内容は限定的であり，まだまだ人の目に依存するところが大きい．前後の文章の意味を理解した上で人が校正を行うことにより，文法の整合だけでなく読者にとって読みやすい記事に仕上がるのである．まだ世に出ていない記事を自分が査読し，読みやすく仕上がった技報を多くの読者に届ける．技報という主役を陰ながら支える脇役に満足している．
（周防委員）
平成バブル末期の1992年に就職活動で当社（当時はカヤバ工業）を会社訪問した際，「この大きさで容量８Gバイトもあるんだよ！」と紹介された小型冷蔵庫程の大きさのファイルサーバを見て「凄いですね！！」と驚いたことを覚えている．卒論の全データが1.4Mバイトのフロッピーディ
スク１枚に収まっていた時代である．技術の進化は凄まじく，今では誰もがスマホで数十Gバイトを持ち歩いており，もうすぐ高速通信でメモリの概念すらなくなるであろう．そんな中，オーケス
トラで使われる楽器の基本構造は300年以上変わっていないらしい．進化するものと変わらないもの，
技術にも双方ありどちらも大切と思う今日このごろである．
（宮谷委員）
アメリカ駐在から帰任して３度目となる，蒸し暑く例年よりも長い梅雨の中，本記を執筆している．駐在当時はKYB技報を通じて，日本やその他海外拠点からの情報を受信していた．中でも自分が所属するHC事業部関連の記事や，海外駐在記に良く目を通していたのを思い出す．編集委員である今は情報を発信するという立場にあり，本誌が世界中で読まれる事を再認識しながら，編集作業に当たっている．今後も技報がより多くの方々に興味を持っていただける内容になるよう，努
めていきたい．
（中野委員）
編集◎伊藤 隆
技術本部基盤技術研究所
椛澤 亮一 技術本部基盤技術研究所
川添 敏行 技術本部生産技術研究所
周防 士朗 技術本部知的財産部
星野 公輔 HC事業本部相模油機技術部
丸山 政一 航空機器事業部技術部
川島 茂
特装車両事業部熊谷工場技術部
太田 康洋 AC事業本部製品企画開発部
宮谷 修
AC事業本部電子技術部
伊藤 直樹 KYBモーターサイクルサスペンション㈱技術部
渡辺 健二 ＡＣ事業本部サスペンション事業部生産技術部

委

員

岡田 潔
KYBモーターサイクルサスペンション㈱生産技術部
中野 智和 HC事業本部岐阜南油機技術部
村松 亮一 経営企画本部経営企画部
渡辺 裕明 人事本部
岡村 和徳 KYBステージエンジニアリング㈱技術部
宮嶋 勝昭 KYBエンジニアリングアンドサービス㈱技術部
河野 義彦 ㈱タカコ技術本部開発部
小林 弘孝 KYB-YS㈱設計部〇宮 能治
技術本部技術企画部〇大林 義博 技術本部技術企画部〇村山 栄司 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61号
〔禁無断転載〕 〔非売品〕
2020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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日頃，KYB技報をご愛読いただきありがとうございます．第50号（2015年４月発行）から，より多くの方々にご覧いただくことを目的とし，弊社ホームページへの掲載を行っております．
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．
〈KYBのホームページアドレス〉
http://www.kyb.co.jp/（ト ップ画面からKYB技報バナーをクリックして下さい）