JP6402861B2 - 車両のサスペンション部材 - Google Patents

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Description

本発明は、車輪を車体に懸架するサスペンションに用いられる車両のサスペンション部材に関する。
車両のサスペンション部材は、車輪と車体との間に設けられるため、車輪を介して路面から入力される荷重、車体から入力される荷重、および、ステアリング機構から入力される荷重などが作用する。このため、サスペンション部材には、そうした荷重に対して適切な剛性が要求される。例えば、サスペンション部材の一つとして、ナックル（フロントナックル）が知られている。図９（ａ）は、ナックル１００の正面図であり、図９（ｂ）は、ナックル１００の側面図である。ナックル１００は、ハブベアリングが装着される円孔１１１が穿設された本体部１１０と、本体部１１０から一体的に上方向に延びて形成される首部１２０とを有する。首部１２０の上端は、アッパアームを介して車体に連結される。本体部１１０の下端中央１５０はロアアームを介して車体に連結され、本体部１１０の下端一方側１７０はタイロッドを介してステアリング機構に連結される。ナックル１００は、鉄あるいはアルミなどの金属製であって、鍛造あるいは鋳造によって製造される。尚、図９においては、ナックル１００に連結される部材については図示を省略している。
ナックル１００は、首部１２０において、図９（ｂ）の矢印ａにて示すように、ねじり方向の荷重が働き、本体部１１０において、矢印ｂにて示すように曲げ方向の荷重が働く。こうした、ねじり方向の荷重、および、曲げ方向の荷重に対して、従来のナックル１００においては、断面形状にて剛性の確保を図っていた。等方性材料で製造される部品であれば、例えば、図１０に示すような長方形（長辺ｘ、短辺ｙ）の断面を有している部位においては、ねじり剛性ｋTは、次式により表される。
ｋT＝Ｇ×ｋ×ｘ×ｙ3
ここで、Ｇは縦弾性係数、ｋは係数、（ｘ＞ｙ）である。
従って、ねじり剛性を高くするためには、理想的には図１０（ｂ）に示すように、短辺ｙの寸法を長くするとよい。短辺ｙの寸法を長くするのに制約がある場合には、長辺ｘの寸法を長くしても、ねじり剛性を高くすることができるが、その場合には、質量の増加量が多くなってしまい好ましくない。
サスペンション部材は、スペースの関係から他部品と干渉しないようにするために形状の制約がある。例えば、図９（ｂ）に示すように、ナックル１００の内側（車両幅方向の内側）には、ショックアブソーバＳが設けられ、ナックル１００の外側（車両幅方向の内側）には、タイヤＴが配置される。このため、ナックル１００を車幅方向に厚くすることは制限される。従って、断面形状にて効率よく剛性を高めることは難しく、質量増加を招いてしまう。
一方、例えば、特許文献１には、炭素繊維複合材を用いた自動車部品が提案されている。この特許文献１に提案された複合材は、強化繊維を一方向に配向した一方向複合材と、強化繊維をランダム配向したランダム複合材とを接合した構造材である。
国際公開第２０１２／１３７５５４号
サスペンション部材においては、荷重の加わる方向が各部位によって異なっている。つまり、１つのサスペンション部材であっても、場所によって、荷重の加わる方向が互いに異なる。例えば、上述のナックル１００においては、首部１２０にて矢印ａ方向にねじり荷重が働き、本体部１１０にて矢印ｂ方向に曲げ荷重が働く。従って、特許文献１に提案された技術を適用しても、サスペンション部材全体にわたってバランスよく剛性を高めることができない。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、質量増加をできるだけ招かないようにして、車両のサスペンション部材の全体の剛性を確保することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の特徴は、
連続繊維からなる炭素繊維が一方向に揃えて配置された一方向炭素繊維複合材（Ａ）と、
不連続繊維からなる炭素繊維がランダムな方向に向けて配置されたランダム炭素繊維複合材（Ｂ）と
によって一体的に形成されているサスペンション部材であって、
前記一方向炭素繊維複合材に配置された前記連続繊維は、前記一方向炭素繊維複合材の向かい合う一方端から他方端にわたって連続した炭素繊維であり、
前記一方向炭素繊維複合材は、前記ランダム炭素繊維複合材の複数個所において前記ランダム炭素繊維複合材に埋設されて設けられ、そのうちの少なくとも２つが前記連続繊維からなる炭素繊維の方向が互いに異なるように配置されていることにある。
本発明の車両のサスペンション部材は、一方向炭素繊維複合材とランダム炭素繊維複合材とによって一体形成されている。サスペンション部材は、ランダム炭素繊維複合材によって全体形状が形成され、その内部の複数個所において、一方向炭素繊維複合材が埋設されている。各複合材は、強化繊維としての炭素繊維に樹脂を含浸させて形成されている。ランダム炭素繊維複合材は、不連続繊維からなる炭素繊維を用いることにより、炭素繊維をランダムな方向に向けて配置して形成されているため、機械物性が等方性となる。従って、サスペンション部材は、このランダム炭素繊維複合材によって、その全体において所定の剛性を確保することができる。
しかし、サスペンション部材には、部分的に大きな荷重が働く。しかも、この荷重の働く方向が、各部によってまちまちとなることがある。ランダム炭素繊維複合材だけでサスペンション部材を製造した場合には、そうした部分的に働く大きな荷重に対する剛性を確保しようとすると断面積が増加するため好ましくない。
そこで、本発明においては、ランダム炭素繊維複合材の複数個所において、一方向炭素繊維複合材が埋設されて設けられ、そのうちの少なくとも２つが連続繊維からなる炭素繊維の方向が互いに異なるように配置されている。一方向炭素繊維複合材は、連続繊維からなる炭素繊維を一方向に揃えて配置して形成されている。この連続繊維は、一方向炭素繊維複合材の向かい合う一方端から他方端にわたって連続した炭素繊維である。このため、一方向炭素繊維複合材は、機械物性が異方性となる。従って、サスペンション部材において、剛性を高める必要がある個所が複数あり、かつ、その複数の個所の少なくとも２か所において剛性を高めたい方向が互いに異なる場合には、それぞれの個所において、剛性を高めたい方向から決まる方向に連続繊維からなる炭素繊維を配向した一方向炭素繊維複合材が埋設されることにより、それぞれの箇所の剛性を適切に高めることができる。この結果、本発明によれば、部分的に剛性（例えば、曲げ剛性、ねじり剛性）を自在に調整することが容易となり、質量増加をできるだけ招かないようにして、車両のサスペンション部材の全体の剛性を確保することができる。
本発明の一側面の特徴は、
前記サスペンション部材は、車両の転舵輪を回転可能に支持するように前記車両に組み付けられるナックル（１）であって、
中央にハブベアリングが装着される円孔が形成されている本体部（１０）と、
前記本体部から一体的に上方に延びて上端で他のサスペンション部材と連結される首部（２０）とを備え、
前記一方向炭素繊維複合材（Ａ）は、前記首部と、前記本体部とに設けられて、
前記本体部に設けられる前記一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が前記ナックルの前記車両への組付状態における上下方向であり、前記首部に設けられる前記一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が前記上下方向と直交する方向であることにある。
本発明の一側面のサスペンション部材は、ナックルである。ナックルは、車両の転舵輪を回転可能かつ転舵可能に支持するように車両に組み付けられる部材であり、ハブベアリングを介して転舵輪を回転可能に支持する本体部と、本体部から一体的に上方に延びて上端で他のサスペンション部材と連結される首部とを備えている。本体部には、ハブベアリングが装着される円孔が形成されている。ナックルは、転舵輪を転舵するためのタイロッドが連結され、タイロッドの動きに合わせて転舵輪を転舵する。このとき、首部にねじり荷重が働く。また、路面からの入力であって、転舵輪の向きを変えようとする力によっても首部にねじり荷重が働く。従って、首部のねじり剛性を高める必要がある。そこで、本発明の一側面においては、首部に、炭素繊維が上下方向と直交する方向に向くように一方向炭素繊維複合材が埋設されている。従って、首部のねじり剛性を高めることができる。尚、本明細書で用いる方向は、サスペンション部材の車両への組付状態における方向を表す。
また、転舵輪には、路面からの入力によって車幅方向の横荷重が働く。このため、本体部においては、円孔の中心よりも下側が車幅方向の内側あるいは外側に押される。これにより、本体部には、車幅方向に曲げ荷重が働く。本体部の中央には円孔が形成されているため、曲げ荷重が働くのは、本体部における円孔の車両前方向部位および車両後方向部位である。そこで、本発明の一側面においては、本体部に、炭素繊維が上下方向に向くように一方向炭素繊維複合材が埋設されている。従って、本体部の曲げ剛性を高めることができる。
本発明の一側面の特徴は、
前記サスペンション部材は、車両の非転舵輪を回転可能に支持するように前記車両に組み付けられるキャリア（５０）であって、
中央にハブベアリングが装着される円孔が形成されている本体部（６０）と、
前記本体部から一体的に延設されて他のサスペンション部材と連結される複数の連結部（７０，８１，８２，８３）とを備え、
前記一方向炭素繊維複合材（Ａ）は、前記本体部と、少なくとも１つの前記連結部における前記本体部から一体的に延設される根元側部分である基部（７１ｘ，７２ｘ，８１ｘ，８２ｘ，８３ｘ）とに設けられて、
前記本体部に設けられる前記一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が前記キャリアの前記車両への組付状態における上下方向であり、前記連結部における前記基部の少なくとも１つに設けられる前記一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が前記上下方向と異なる方向であることにある。
本発明の一側面のサスペンション部材は、キャリアである。キャリアは、車両の非転舵輪を回転可能に支持するように車両に組み付けられる部材であり、ハブベアリングを介して転舵輪を回転可能に支持する本体部と、本体部から一体的に延設されて他のサスペンション部材と連結される複数の連結部と備えている。本体部には、ハブベアリングが装着される円孔が形成されている。非転舵輪は、路面からの入力によって車幅方向に横荷重が働く。このため、本体部には、車幅方向に曲げ荷重が働く。そこで、本発明の一側面においては、本体部に、炭素繊維が上下方向に向くように一方向炭素繊維複合材が埋設されている。従って、本体部の曲げ剛性を高めることができる。
また、キャリアは、連結部における本体部から一体的に延設される根元側部分である基部において、他のサスペンション部材からの入力によって、ねじり荷重が働く。従って、連結部における基部のねじり剛性を高める必要がある。連結部における基部に働くねじり荷重の方向は、各連結部においてまちまちであり、本体部に働く曲げ荷重の方向と同じになるわけではない。そこで、本発明の一側面においては、連結部における基部の少なくとも１つに設けられる一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が上下方向と異なる方向に向けられている。従って、連結部における基部に働くねじり荷重の方向に合わせて、連結部における基部のねじり剛性を高めることができる。
尚、上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。
第１実施形態に係るナックルの正面図および側面図である。 一方向炭素繊維複合材における異方性を説明する図である。 ランダム炭素繊維複合材における等方性を説明する図である。 ランダム炭素繊維複合材と一方向炭素繊維複合材とを組み合わせた場合の剛性を説明する図である。 ナックルに働く荷重を説明するためのナックルの正面図および側面図である。 第２実施形態に係るキャリアの正面図および側面図である。 他のサスペンション部材との連結関係を表すキャリアの正面図である。 キャリアに働く荷重を説明するためのキャリアの正面図および側面図である。 従来のナックルの正面図および側面図である。 ねじり剛性を高める一般的な方法を表す説明図である。
以下、本発明の一実施形態に係る車両のサスペンション部材について図面を用いて説明する。図１は、第１実施形態として、車両のサスペンション部材の１つであるフロントナックル１(以下、単に、ナックルと呼ぶ）を表す。図１（ａ）はナックル１の正面図であり、図１（ｂ）は、ナックル１の側面図である。ここでは、ナックル１が車両に組み付けられている状態で、車幅方向内側面を正面としている。従って、図１（ｂ）の右側に前輪が配置される。
ナックル１は、車両の転舵輪を回転可能に支持するように車両に組み付けられる部材であって、転舵輪である前輪を回転可能に支持する本体部１０と、本体部１０から一体的に上方向に延びて形成される棒状の首部２０とを有する。以下、ナックル１に連結される部材についても説明するが、それらの部材については、図示を省略している。
本体部１０は、その中央に大径の円孔１１が貫通して形成されている。この円孔１１の周囲にはベアリング締結孔１２が円孔１１の上方と下方とにそれぞれ２つずつ形成されている。円孔１１には、ハブベアリング（図示略）が配置され、ベアリング締結孔１２にベアリング取付ボルト（図示略）を挿通して締め付けることにより、ハブベアリング（図示略）が円孔１１に装着されるようになっている。これにより、本体部１０は、円孔１１に挿通されたアクスルハブをハブベアリングを介して回転可能に支持する。
本体部１０の側方には、ブレーキキャリパ（図示略）を取り付けるための２つのキャリパ取付部１３Ａ，１３Ｂが形成されている。各キャリパ取付部１３Ａ，１３Ｂには、それぞれキャリパ取付孔１４が貫通して形成されており、キャリパ取付ボルト（図示略）をキャリパ取付孔１４に挿通してブレーキキャリパがナックル１に取り付けられるようになっている。
本体部１０の下方には、車幅方向内側に延びたロアアーム連結部１５と、車両の前方向に延びたタイロッド連結部１７とが、それぞれ本体部１０と一体的に形成されている。ロアアーム連結部１５には、２つのロアアーム連結孔１６が貫通して形成されており、各ロアアーム連結孔１６に挿通されたボールジョイント等の連結部材（図示略）を介してロアアーム（図示略）が連結される。また、タイロッド連結部１７には、タイロッド連結孔１８が貫通して形成されており、タイロッド連結孔１８に挿通されたボールジョイント等の連結部材（図示略）を介してタイロッド（図示略）が連結される。
首部２０は、本体部１０から車幅方向内側に向かって上方に延びて棒状に形成される。首部２０の先端には、車幅方向外側に向けて延びたアッパアーム連結部２１が一体的に形成されている。アッパアーム連結部２１には、２つのアッパアーム連結孔２２が貫通して形成されており、各アッパアーム連結孔２２に挿通されたボールジョイント等の連結部材（図示略）を介してアッパアーム（図示略）が連結される。
従って、ナックル１は、アクスルハブを回転可能に支持した状態で、アッパアームおよびロアアームによって車体と揺動可能に連結され、かつ、タイロッドによってステアリング機構（図示略）に連結される。こうして、ナックル１は、転舵輪を、回転可能、車体に対して揺動可能、および、転舵可能に支持する。
従来のナックルは、金属製（鉄あるいはアルミ）であったが、本実施形態のナックル１は、炭素繊維を樹脂で固めた炭素繊維複合材によって一体的に形成されている。このナックル１は、炭素繊維の形態の異なる２種類の炭素繊維複合材が用いられて形成されている。その一つは、連続繊維からなる炭素繊維が一方向に引き揃えて配置された一方向炭素繊維複合材Ａであり、もう一つは、不連続繊維からなる炭素繊維がランダムな方向に向けて配置されたランダム炭素繊維複合材Ｂである。一方向炭素繊維複合材Ａおよびランダム炭素繊維複合材Ｂにおけるマトリックス（母材）は、共通の熱特性を有する材料が用いられ、熱可塑性樹脂（例えば、ポリアミド樹脂等）であってもよいし、熱硬化性樹脂（例えば、エポキシ樹脂等）であってもよい。
一方向炭素繊維複合材Ａに用いられる連続繊維は、複合材の向かい合う一方端から他方端にわたって連続した炭素繊維である。また、ランダム炭素繊維複合材Ｂに用いられる不連続繊維は、例えば、平均繊維長が１０ｍｍ〜１００ｍｍにカットされた長繊維である。
一方向炭素繊維複合材Ａは、機械物性が異方性となる異方性材料である。例えば、図２（ａ）に示すように、一方向炭素繊維複合材Ａは、炭素繊維（連続繊維）が横方向に向けて配向されている場合には、矢印ａ方向に働くねじり荷重に対しては剛性が高いが、矢印ｂ方向（図２（ｂ）に示す）に働く曲げ荷重に対して剛性が低い。また、図２（ｂ）に示すように、炭素繊維が上下方向に向けて配向されている場合には、矢印ａ方向に働くねじり荷重に対しては剛性が低いが、矢印ｂ方向に働く曲げ荷重に対しては剛性が高い。
一方、ランダム炭素繊維複合材Ｂは、機械物性が等方性となる等方性材料である。従って、例えば、図３に示すように、ランダム炭素繊維複合材Ｂは、矢印ａ方向に働くねじり荷重に対しても、矢印ｂ方向に働く曲げ荷重に対しても、適度な剛性が得られる。
こうした機械物性をとらえて、ナックル１は、全体がランダム炭素繊維複合材Ｂによって形成され、それだけでは剛性が不足する部分、つまり、剛性を増加させたい部分に、荷重が働く方向を考慮して一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。以下、剛性が不足する部分を特定個所と呼ぶ。
例えば、図４（ａ）に示すように、矢印ａ方向にねじり荷重が強く働く部分に対しては、ランダム炭素繊維複合材Ｂの中に、一方向炭素繊維複合材Ａを、その連続繊維の向きをねじり荷重に対して剛性が高くなる方向（ねじり荷重の中心軸に直交する方向）に向けて埋設するようにすれば、ねじり剛性を高めることができる。また、図４（ｂ）に示すように、矢印ｂ方向に曲げ荷重が強く働く部分に対しては、ランダム炭素繊維複合材Ｂの中に、一方向炭素繊維複合材Ａを、その連続繊維の向きを曲げ荷重に対して剛性が高くなる方向（曲げ中立線と平行となる方向）である上下方向に向けて埋設するようにすれば、曲げ剛性を高めることができる。
ナックル１は、ドライバーの操舵操作によるタイロッドの動きに合わせて、転舵輪を転舵する。このとき、首部２０に図５（ｂ）の矢印ａ１に示す方向にねじり荷重が働く。また、路面からの入力であって、転舵輪の向きを変えようとする力によっても、首部２０に同様なねじり荷重が働く。従って、首部２０のねじり剛性を高める必要がある。
また、車輪には路面から車幅方向（図５（ｂ）の左右方向）に横荷重が働き、この荷重がアクスルハブを介してナックル１に入力される。この場合、本体部１０は、円孔１１の中心よりも下側が車幅方向の内側あるいは外側に押される。これにより、本体部１０には、図５（ｂ）の矢印ｂ１に方向に曲げ荷重が働く。従って、本体部１０における円孔１１の車両前方向および車両後方向における部位の曲げ剛性を高める必要がある。
そこで、ナックル１は、図５に示すように、首部２０および本体部１０に、剛性を高めたい個所である特定個所Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３が設定され、その特定個所Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。首部２０に設定される特定個所Ｐ１には、連続繊維がねじり荷重の中心軸に略直交する方向に向けられた一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。本明細書における、ねじり荷重の中心軸の方向とは、例えば、そのねじり荷重がネジに働いたときに、そのネジの進む方向を意味する。本実施形態においては、連続繊維は、図５（ａ）における左右方向、つまり、車両の前後方向に向けて配向されている。従って、特定個所Ｐ１における断面（図５（ａ）のｚ１−ｚ１断面）は、図４（ａ）のイメージで表される。
また、特定個所Ｐ２および特定個所Ｐ３は、本体部１０における円孔１１の車両前方向および車両後方向の部位に設定されている。特定個所Ｐ２および特定個所Ｐ３には、連続繊維が上下方向に向けられた一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。従って、特定個所Ａ２および特定個所Ａ３における断面（図５（ａ）のｚ２−ｚ２断面、および、ｚ３−ｚ３断面）は、図４（ｂ）のイメージで表される。
このナックル１は、例えば、ランダム炭素繊維複合材Ｂを得るための基材であるマット（一般に、ランダムマットという呼称で知られているため、以下、ランダムマットと呼ぶ）と、一方向炭素繊維複合材Ａを得るための基材であるシート（一般に、ＵＤシートという呼称で知られているため、以下、ＵＤシートと呼ぶ）とを使って成形される。この場合、ランダムマットを複数積層し、そのランダムマットの積層されている間であって、特定個所となる位置に、ＵＤシートをサンドイッチ状に挟んだ積層体が準備される。ＵＤシートは、ランダムマットに挟まれる形態として、所定の厚さが得られる枚数だけ積層されていてもよいし、ロール状に巻かれていてもよいし、それらを組み合わせるなどしてもよい。また、ＵＤシートは、自身の連続繊維が上述した方向に向くように、その向きが設定される。
この積層体は、加熱された上金型と下金型との間に配置され、上下の金型によって積層方向に加圧（ホットプレス）されることによって、ナックル１の母体（全体形状）が成形される。この場合、加圧方向は、図５の矢印ｐ方向とすればよい。母体は、全体がランダム炭素繊維複合材Ｂにて形成され、その中の特定個所Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３に、一方向炭素繊維複合材Ａが埋設された一体物となる。ナックル１は、母体に、適宜、穴あけ加工、切削加工などが行われて完成する。
以上説明した第１実施形態のサスペンション部材であるナックル１は、剛性を高める必要がある特定個所が複数あり、かつ、剛性を高める方向が互いに異なっていても、それらの特定個所に、それぞれ剛性を高めたい方向を考慮して連続繊維が配向された一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。このため、ナックル１全体にわたってバランスよく剛性を高めることができる。また、従来のように、金属材料の断面形状によって剛性を確保する必要がなくなり、省スペース化、および、軽量化を図ることができる。これにより、設計の自由度が増す。
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態の車両のサスペンション部材は、後輪（非転舵輪）を回転可能に支持するように車両に組み付けられるリアキャリア（以下、単にキャリアと呼ぶ）である。図６（ａ）はキャリア５０の正面図であり、図６（ｂ）は、キャリア５０の側面図である。ここでは、キャリア５０が車両に組み付けられている状態で、車幅方向内側面を正面としている。従って、図６（ｂ）の右側に後輪が配置される。
キャリア５０は、後輪を回転可能に支持する本体部６０を有する。本体部６０は、その中央に大径の円孔６１が貫通して形成されている。この円孔６１の周囲にはベアリング締結孔６２が円孔６１の上方と下方とにそれぞれ２つずつ形成されている。円孔６１には、ハブベアリング（図示略）が配置され、ベアリング締結孔６２にベアリング取付ボルト（図示略）を挿通して締め付けることにより、ハブベアリング（図示略）が円孔６１に装着されるようになっている。これにより、本体部６０は、円孔６１に挿通されたアクスルハブをハブベアリングを介して回転可能に支持する。
本体部６０の一方側には、ブレーキキャリパ（図示略）を取り付けるための２つのキャリパ取付部６３Ａ，６３Ｂが形成されている。各キャリパ取付部６３Ａ，６３Ｂには、それぞれキャリパ取付孔６４が貫通して形成されており、キャリパ取付ボルト（図示略）をキャリパ取付孔６４に挿通してブレーキキャリパがキャリア５０に取り付けられるようになっている。
本体部６０の上方には、本体部６０から一体的に車幅方向内側に向かって延設される第１アッパアーム連結部８１と、本体部６０から一体的に上方に向かって延設される第２アッパアーム連結部８２とが設けられている。図７は、キャリア５０と各種のサスペンションアームとの連結関係を表す図である。第１アッパアーム連結部８１には、第１アッパアーム連結孔８１ａが略車両前後方向に貫通して形成されており、第１アッパアーム連結孔８１ａに挿通されたボールジョイント等の連結部材Ｊ１を介して第１アッパアームＵＡ１が連結される。第２アッパアーム連結部８２には、第２アッパアーム連結孔８２ａが車両前後方向に貫通して形成されており、第２アッパアーム連結孔８２ａに挿通されたボールジョイント等の連結部材Ｊ２を介して第２アッパアームＵＡ２が連結される。
本体部６０の下方には、本体部６０から一体的に下方に向かって延設されるロアアーム連結部７０が設けられている。ロアアーム連結部７０は、本体部６０から一体的に下方に向かって延設された第１脚部７１および第２脚部７２と、この第１脚部７１と第２脚部７２とが一体的に連結される先端部７３とからなる。先端部７３には、第１ロアアーム連結孔７３ａが略車両前後方向に貫通して形成されており、第１ロアアーム連結孔７３ａに挿通されたボールジョイント等の連結部材Ｊ３を介して第１ロアアームＬＡ１が連結される。第１脚部７１および第２脚部７２には、それぞれ第２ロアアーム連結孔７１ａ，７２ａが車両前後方向に貫通して形成されており、第２ロアアーム連結孔７１ａ，７２ａに挿通されたブッシュ等の連結部材Ｊ４を介して第２ロアアームＬＡ２が連結される。
また、本体部６０の側方には、本体部６０から一体的に車幅方向内側に向かって延設されるトーコントロールアーム連結部８３が設けられている。トーコントロールアーム連結部８３には、トーコントロールアーム連結孔８３ａが略車両前後方向に貫通して形成されており、トーコントロールアーム連結孔８３ａに挿通されたボールジョイント等の連結部材Ｊ５を介して、トーコントロールアームＴＣＡが連結される。
従って、キャリア５０は、アクスルハブを回転可能に支持した状態で、２本のアッパアームＵＡ１，ＵＡ２、２本のロアアームＬＡ１，ＬＡ２、および、トーコントロールアームＴＣＡによって車体と揺動可能に連結される。こうして、キャリア５０は、後輪（非転舵輪）を、回転可能、車体に対して揺動可能に支持する。
キャリア５０は、ナックル１と同様に、全体がランダム炭素繊維複合材Ｂによって形成され、剛性を増加させたい部分に、荷重が働く方向を考慮して一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。図８（ａ）に示すように、第１アッパアーム連結部８１における本体部６０から延設される根元側部分である基部８１ｘには、連結部材Ｊ１から矢印ａ２方向のねじり荷重が働く。第２アッパアーム連結部８２における本体部６０から延設される根元側部分である基部８２ｘには、連結部材Ｊ２から矢印ｂ２方向のねじり荷重が働く。ロアアーム連結部７０における本体部６０から延設される根元側部分である基部７１ｘ，７２ｘには、連結部材Ｊ３から矢印ｃ２方向のねじり荷重が働く。この場合、ロアアーム連結部７０においては、ねじり荷重が入力される先端部７１と本体部６０とを一体的に繋ぐ部分である第１脚部７１および第２脚部７２が基部７１ｘ，７２ｘに相当する。また、トーコントロールアーム連結部８３における本体部６０から延設される根元側部分である基部８３ｘ（図８（ｂ）参照）には、連結部材Ｊ５から矢印ｄ２方向のねじり荷重が働く。
従って、第１アッパアーム連結部８１における基部８１ｘがねじり荷重に対して剛性を高めたい特定個所Ｐ４に設定され、第２アッパアーム連結部８２における基部８２ｘがねじり荷重に対して剛性を高めたい特定個所Ｐ５に設定され、ロアアーム連結部７０における２か所の基部７１ｘ，７２ｘがねじり荷重に対して剛性を高めたい特定個所Ｐ６，Ｐ７に設定され、トーコントロールアーム連結部８３における基部８３ｘがねじり荷重に対して剛性を高めたい特定個所Ｐ８（図８（Ｂ）参照）に設定される。
キャリア５０は、全体がランダム炭素繊維複合材Ｂによって形成されるが、この特定個所Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７，Ｐ８には、連続繊維がねじり荷重の中心軸に略直交する方向に向けられた一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。この例では、特定個所Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６，Ｐ７に設けられる一方向炭素繊維複合材Ａにおける連続繊維の方向は、図８（ａ）に示すように、車両の前後方向に向けて配向されている。また、トーコントロールアーム連結部８３の特定個所Ｐ８に設けられる一方向炭素繊維複合材Ａにおける連続繊維の方向は、図８（ｂ）に示すように、車幅方向に向けて配向されている。
また、キャリア５０の本体部６０には、ナックル１と同様に、車輪に横荷重が入力されることから、図８（ｂ）に示すように、矢印ｅ２方向に曲げ荷重が働く。従って、本体部６０における円孔６１の車両前方向および車両後方向における部位が、曲げ剛性を高めたい特定個所Ｐ９、Ｐ１０（図８（ａ）参照）に設定される。この特定個所Ｐ９，Ｐ１０には、連続繊維の向きを曲げ荷重に対して剛性が高くなる方向（曲げ中立線と平行となる方向）である上下方向に向けられた一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。
このキャリアにおいても、例えば、ランダムマットとＵＤシートとを用いて、ナックル１と同様に成形することができる。
以上説明した第２実施形態のサスペンション部材であるキャリア５０は、剛性を高める必要がある特定個所が複数あり、かつ、剛性を高める方向が互いに異なっていても、それらの特定個所に、それぞれ剛性を高めたい方向を考慮して連続繊維が配向された一方向炭素繊維複合材Ａが埋設されている。このため、キャリア５０全体にわたってバランスよく剛性を高めることができる。また、従来のように、金属材料の断面形状によって剛性を確保する必要がなくなり、省スペース化、および、軽量化を図ることができる。これにより、設計の自由度が増す。
以上、２つの実施形態の車両のサスペンション部材について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
例えば、本実施形態は、ナックル１およびキャリア５０への適用について説明しているが、サスペンションアーム（アッパアーム、ロアアームなど）に適用することもできる。
また、第１実施形態のナックル１は、首部２０の上端にアッパアームが連結されるタイプであるが、ストラット式サスペンションのように、首部２０の上端にショックアブソーバが連結されるタイプであってもよい。
１…ナックル、１０…本体部、１１…円孔、１５…ロアアーム連結部、１７…タイロッド連結部、２０…首部、２１…アッパアーム連結部、５０…キャリア、６０…本体部、６１…円孔、７０…ロアアーム連結部、７１…第１脚部、７２…第２脚部、７３…先端部、７１ａ，７２ａ…第２ロアアーム連結孔、７３ａ…第１ロアアーム連結孔、８１…第１アッパアーム連結部、８１ａ…第１アッパアーム連結孔、８２…第２アッパアーム連結部、８２ａ…第２アッパアーム連結孔、８３…トーコントロールアーム連結部、８３ａ…トーコントロールアーム連結孔、７１ｘ，７２ｘ，８１ｘ，８２ｘ，８３ｘ…基部、Ａ…一方向炭素繊維複合材、Ｂ…ランダム炭素繊維複合材、Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８，Ｐ９，Ｐ１０…特定個所。

Claims (2)

  1. 連続繊維からなる炭素繊維が一方向に揃えて配置された一方向炭素繊維複合材と、
    不連続繊維からなる炭素繊維がランダムな方向に向けて配置されたランダム炭素繊維複合材と
    によって一体的に形成されているサスペンション部材であって、
    前記一方向炭素繊維複合材に配置された前記連続繊維は、前記一方向炭素繊維複合材の向かい合う一方端から他方端にわたって連続した炭素繊維であり、
    前記一方向炭素繊維複合材は、前記ランダム炭素繊維複合材の複数個所において前記ランダム炭素繊維複合材に埋設されて設けられ、そのうちの少なくとも２つが前記連続繊維からなる炭素繊維の方向が互いに異なるように配置されている車両のサスペンション部材において、
    前記サスペンション部材は、車両の転舵輪を回転可能に支持するように前記車両に組み付けられるナックルであって、
    中央にハブベアリングが装着される円孔が形成されている本体部と、
    前記本体部から一体的に上方に延びて上端で他のサスペンション部材と連結される首部とを備え、
    前記一方向炭素繊維複合材は、前記首部と、前記本体部とに設けられて、
    前記本体部に設けられる前記一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が前記ナックルの前記車両への組付状態における上下方向であり、前記首部に設けられる前記一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が前記上下方向と直交する方向である車両のサスペンション部材。
  2. 連続繊維からなる炭素繊維が一方向に揃えて配置された一方向炭素繊維複合材と、
    不連続繊維からなる炭素繊維がランダムな方向に向けて配置されたランダム炭素繊維複合材と
    によって一体的に形成されているサスペンション部材であって、
    前記一方向炭素繊維複合材に配置された前記連続繊維は、前記一方向炭素繊維複合材の向かい合う一方端から他方端にわたって連続した炭素繊維であり、
    前記一方向炭素繊維複合材は、前記ランダム炭素繊維複合材の複数個所において前記ランダム炭素繊維複合材に埋設されて設けられ、そのうちの少なくとも２つが前記連続繊維からなる炭素繊維の方向が互いに異なるように配置されている車両のサスペンション部材において、
    前記サスペンション部材は、車両の非転舵輪を回転可能に支持するように前記車両に組み付けられるキャリアであって、
    中央にハブベアリングが装着される円孔が形成されている本体部と、
    前記本体部から一体的に延設されて他のサスペンション部材と連結される複数の連結部とを備え、
    前記一方向炭素繊維複合材は、前記本体部と、少なくとも１つの前記連結部における前記本体部から一体的に延設される根元側部分である基部とに設けられて、
    前記本体部に設けられる前記一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が前記キャリアの前記車両への組付状態における上下方向であり、前記連結部における前記基部の少なくとも１つに設けられる前記一方向炭素繊維複合材における炭素繊維の方向が前記上下方向と異なる方向である車両のサスペンション部材。
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