FFT分析器を用いた大型車のホイールボルト・インナーナット点検器
大型車の車輪脱落の原因になる、「ホイールボルトの折損やインナーナットの緩み」が、誰にでも簡単に検査できる、画期的な点検器です。

車輪脱落防止のための正しい車輪の取扱いについて
車輪の脱落は、路上故障や他の交通の妨げとなるばかりでなく、人の命に係るなど、場合によっては、重大な事故を引き起こし、社会的信頼を損なうことにもなりかねません。
社団法人日本自動車工業会が作成した「大型トラック・バス車輪脱落防止のための正しい車輪の取扱いについて2007年9月」には、日常点検整備時の注意事項などが、詳頻発する大型車のホイールボルト折損による細に書かれています。そこには、「車輪が脱車 輪 脱 落 事 故（図1）を受けて 行われたホ落するまでには、必ず予兆があります。日常

イールボルト緊急点検の実施結果（平成16

点検や定期点検をしっかり行えば、車輪脱落年国土交通省発表）によると、トラックの約事故は防止できます。」とあり、日常点検の2 %で、ボルト・ナットおよびホイールに何ら重要性が強調されています。

かの異常が見つかっています。

現状の日常点検では、ナットの脱落や錆などがないかを目視で点検したり、ハンマを使ってナットを叩いたときに、指で感じる振動が他のナットと違っていないか、濁った音がしていないか調べたり、タイヤの空気圧を点検したりしています（図2）。ただし、目視では、ナットやホイールで隠れている見えない部分のボルトの傷やひびなどは確認できません。また、ハンマでナットを叩いて緩みを点検する方法では、かなりの熟練した技術

807071

発生件数69が必要です。ダブルタイヤ構造の後輪では、前輪に比べて奥まった位置にボルトがある

60

ほか、車輪やボルトの本数が多い大型車やト
475041

レーラなどでは、点検には手間と時間が掛

件40かります。特に、JIS方式の後輪（図3）では、

数30

インナーナットとアウターナットで、２つのホ20イールを別々に締め付けていますので、ホ10イールボルトが隠れてしまい、目視の点検は

0
ʼ0405

ʼ06

暦年

ʼ07

できません。ハンマによる点検も複雑な構造をしているため、より熟練した技術と時間を要求されます。十分に注意して日常点検

図1

車輪脱落事故発生状況（平成16年〜平成19年）を行わなければ、車輪が脱落する予兆を見逃すことになるかもしれません。

3ヶ月点検では、まず、アウターナットを一旦緩めルボルトに十分な軸力が加わっていれば、より安て、インナーナットを規定のトルクで締め方向に心です。ただし、ボルト・ナットの半数ごとに、点検締め付けます。その後でアウターナットを規定の作業を繰り返し行う必要があり、見落としや締めトルクで締め付けることになっています（図4）。
ト忘れなどのケアレスミスが起きてしまっては、せっルクレンチなどを使って、車種によって決められかくの点検も無駄になりかねません。ているトルクできちんと締め付けを行い、ホイー

図2

図3 ホイールの取り付け方法

日常点検整備の方法（JIS 方式）

JIS 方式の断面図（例）
ナット緩み出っ張りナットが締まる
方向に叩く

フロント

ディスク
ホイール

ナットが付いていない
亀裂

ホイール
ナット

ブレーキ
ドラム

ボルト折れ
錆汁

ホイール
ボルト
ホイール
ハブ

リア

エアーゲージディスク
ホイール

アウターナット

エアーゲージ
ブレーキ
ドラム

前輪

図4

後輪

インナーナット
ホイー
ル

ホイール
ボルト

3ヶ月点検の方法（JIS 方式の後輪）8本ボルトの場合

JIS方式（球座面）のダブルタイヤ①アウターナットを緩めます②インナーナットを締付けます③アウターナットを締付けます①最初に半数を点検②次に残りの半数を点検

この図は右側タイヤの場合です。

簡便な日常点検方法の提案
そこで、JIS方式のダブルタイヤ構造の車輪の図5

提案した日常検査方法

点検のために、「FFT分析器を用いた大型車のディスクホイール
ホイールハブ
力センサー

ハンマ

ホイールボルト・インナーナット点検器」を提案しました。この点検器では、日常点検と同じよ
うに、ハンマを使ってインナーナットの頭頂部を叩きます（図5）。ハンマには、インナーナットをホイール
ボルト叩いたときに、インナーナットに加わった力を検インナーナット アウター出するためのセンサが取り付けられています。

ナット

まず、トルクレンチを用いて、きちんとしたトルク管理（600 N-m）を行って、十分な軸力で取り付けられたインナーナットとアウターナットの

図6

十分な軸力で取り付けられたボルト・ナットの検査結果

インナーナットを叩いたときに検出された力の時間変化（時間波形）とFFT分析結果を図6にForce time domain signal

1示します。力の時間波形からは、ハンマによって非常に短い時間で力が入力されている（鋭いス

ハンマによる入力の時間変化
0.80.6

パ イ ク 信 号 ）こ と が わ か り ま す 。図 で は 、0.42/10 000秒間程度になります。この時間波

0.2形（時間領域）を、FFT分析器によって周波数領0域に変換すると、10 kHzまで、ピーク・ディップのないスムーズな曲線を描く周波数特性を-0.2-0.40.0290.0292

0.0294 0.0296

0.02980.030.0302

0.03040.03060.03080.031

Time (sec)

示しています。同じようにホイールボルトが8本Power spectral density
10の 大 型 車 の 後 輪（ J I S 方 式 のダブルタイヤ構造）をハンマで点検してみた結果が図7です。

付けられたインナーナットとアウターナットと同じように、ピーク・ディップのないスムーズな曲線を描く周波数特性を示しています。
ところが8本のうち１本（緑線）だけ、ほかのボルトの結果とは明らかに違った周波数特性のもの

Spectral level (dB)

8本のうち７本は、600 N・mのトルクで締め0-10-20-30-4001000 2000

3000 4000

5000 6000

7000 8000 9000 10000

Frequency (Hz)がありました。そのボルトを詳しく調べてみたところ、インナーナットの締め付けトルクが規定にな2/10 000秒の間に鋭いスパイク信号が現満たず、ホイールボルトの軸力が低下していたれます。

ことがわかりました。そのときのハンマによるイ一方、インナーナットの締め付けトルク不足にンナーナットへの入力の時間波形が図8です。

よってホイールボルトの軸力が低下した場合

きちんと6 0 0 N・m でトルク管 理されたイン（図8）では、ややスパイク信号が広がった形に

ナ ー ナットとアウター ナットで は、図 6 のようなり、少しつぶれて見えます。

そこで、故 意にトルク不足の締め付け方にしト・ナット（青線）とは大きく異なり、正常範て、ホイールボルトの軸力を半分程度にした囲（２つの赤線に挟まれた範囲）からも約7場合と、ホイールボルトを 切断し、インナーkHz以上で外れています。

ナットをアウターナットで締め付けた状態（ホイールボ ルトが 完 全 に 折 損した 状 態、アウターナットの締付けトルクは600 N・m）で

図7 大 型 車 の 後 輪（ボ ルト・ナットが 8 本 のJIS方式のダブルタイヤ構造）の検査結果の検査をしてみました。図9のホイールボルト

Power spectral density

10の軸力を半分程度にした場合では、インナー0

Spectral level (dB)ナットへの入 力の時間波 形（図9の左図）がやや歪な形になっています。ただし、十分な軸力が得られている図6の時間波形と比べて大きな違いは見られません。一方、FFT分析結果-10-20-30（図9の右図の緑 線）では、十 分な軸力が得-400られているボルト・ナット（青線）とは、明ら

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000

8000

9000 10000

Frequency (Hz)かに異なる特性を示しています。これまでに蓄積した十分な軸力が得られているボルト・ナットのFFT分析結果をもとに設定した正常

図8 インナーナットの締め付けトルク不足によって軸力が低下したボルト・ナットへのハンマによる入力の時間波形範囲（２つの赤線に挟まれた範囲）からも約
Force time domain signal

8 kHz以上で外れています。また、ホイールボ

1ルトを切断することで、ホイールボルトが完全0.80.6に 折 損した 状 態 で は 、ス パイク信 号 の 直 後0.4（約1/10 000秒後）に小さなスパイク信号0.2が存在しています（図10の上図）。十分な軸0力が得られている図6の時間波形とは、わず-0.2

かな違いですが、FFT分析結果（図10の下図-0.4-0.029 -0.0292 -0.0294 -0.0296 -0.0298 -0.03 -0.0302 -0.0304 -0.0306 -0.0308 -0.031
Time (sec)の緑線）では十分な軸力が得られているボル

図9 ホイールボルトの軸力を半分にしたボルト・ナットの検査結果
1

Force time domain signal

Power spectral density

100.8

Spectral level (dB)

00.6
0.40.20-10-20-30-0.2-0.4
44.5

5Time (sec)

5.5

610-3-40

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

Frequency (Hz)

7000

8000

900010000

このように、インナーナットへの入力の時間波
形だけでは、容易に判断できない締め付けトル

図10 ホイールボルトが完全に折損したボルト・ナット（アウターナットの締付けトルクは600 N・m）の検査結果

ク不足による軸力の低下やホイールボルトのForce time domain signal

折損を、FFT分析器を使用して周波数領域で1比較すれば、簡単に判定可能となります。

0.8

インナーナットだけでなく、アウターナットの締0.6

め付けトルクが不足して、軸力が低下している

0.40.2場合、あるいはインナーナットとアウターナット0の両方の締め付けトルクが不足して、軸力が低-0.2下している場合も判定することが可能です。ま-0.4
0.029

0.0295

た、定期点検では、異常がなくても、その後、ボた場合にも同様の現象がおきることが実験的に確認されています。この検査器では、１本のボルト・ナットに対して、ハンマで１度だけ叩く

0.031

0Spectral level (dB)や傷、伸びなどが生じたことで、軸力が低下し0.0305

Power spectral density

10

ルトやインナーナットの見えない部分でのひび

0.03Time (sec)-10-20-30だけで良・不良の判定ができ、他のボルト・ナッ-40

トと比較する必要はありません。ハンマでナッ01000

2000

3000 4000

5000 6000

7000 8000 9000 10000

Frequency (Hz)

トを叩いたときに、指で感じる振動が他のナットと違っていないか、他のナットより濁った音がしていないかを判定する従来の点検方法より日本経済の状態の悪化とともに、人件費・設備も短時間で済みます。ハンマでナットを叩いた管理費等は大幅に削減されています。安全にときの音を、耳で聞き分ける必要もありません

関わる必要な検査がおろそかになれば、車輪脱から幹線道路沿いのような、さわがしい場所で輪事故が相次ぐ結果になりかねません。

も、自動車のエンジンがかかった状態でも点検

今後、検査器の信頼性向上と普及をはかるなができます。熟練した技術も必要ありません。

ど、さまざまな活動をリオン株式会社は行ってインナーナットを叩く強さを加減するだけで、参ります。

誰でも短時間で習熟できる程度の簡単な検査方法です。
＊この検査方法は、社団法人日本自動車機械工具協会・財団法人小林理学研究所・リオン株式会社の3社で、特許出願中です。

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