ナックル
ナックルは自動車の懸架・操舵系でホイールハブ、ブレーキ、アーム類、タイロッドを結ぶ中核部材である。路面入力と車体からの荷重を受け、車輪の舵角・キャンバー・トーを幾何学的に規定し、制動トルクや加減速力を伝達する。乗用車ではアップライト（upright）とも呼ばれ、マクファーソン式ならストラットを、ダブルウィッシュボーンやマルチリンクなら上下一対のボールジョイントを介して車体側に結合する。素材は鍛造鋼、ダクタイル鋳鉄、アルミ合金などが主流で、軽量化と剛性・耐久性、NVH低減、製造性のバランスが要求される。
機能と役割
ナックルは車輪中心の位置と姿勢を決める支点である。タイロッド接続点はアッカーマン特性を左右し、ストラットやアーム接続点の三次元配置はキングピン傾角（SAI）、キャスター、キャンバー、スクラブ半径を規定する。これらは操舵力、直進安定性、タイヤ摩耗、制動時のトー変化に直結する。さらにハブベアリングの支持座やブレーキキャリパ取付座の精度は、回転抵抗、ジャダー、鳴きの発生に影響する。
構成要素
- ハブ・ベアリング支持部：圧入またはボルト締結でユニット化されたハブベアリングを保持する。
- アーム接続部：ボールジョイント用テーパ穴やブッシュボルト座を備え、上下のリンクを結ぶ。
- タイロッド接続部：円すいテーパ穴と割ピン構造で緩み止めを確保する。
- ブレーキ取付座：キャリパブラケットの位置・平行度・面粗さが制動フィールを支配する。
荷重条件と設計要件
ナックルは垂直荷重、横力、縦力、制動トルク、路面からの衝撃を三次元的に受ける。設計では曲げ・ねじり剛性、ボールジョイント周りの面圧、ベアリング座圧入干渉、応力集中の緩和（フィレット、リブ）が重要である。腐食環境や石はね対策としてビードや水抜き形状、表面処理も検討する。
重要パラメータ
KPI/SAI、キャスター、キングピンオフセット、スクラブ半径、ロールセンター、トレールは、ナックルのピボット位置と腕長で決まる。ブレーキ時のダイブ、加速時のリフト、ロード入力時のトー/キャンバーコンプライアンスを目標値に収めるため、CAEとK&C試験で検証する。
材料と製造プロセス
量産では鍛造鋼が高強度・信頼性で優位、アルミ合金は軽量化と熱伝導に優れる。鋳鉄はコストと制動鳴き抑制で選択される。工程は鍛造/鋳造→機械加工→ショットブラスト→熱処理（鋼のQT、AlのT6）→表面処理→非破壊検査（MT/PT、鋳物ならX線）→寸法検査→組立の順で行う。
鍛造と鋳造の比較
鍛造ナックルは鍛流線で疲労強度が高く、肉薄・リブ一体化で軽量化が容易。鋳造は複雑形状と一体化設計に適し、ブレーキ座やダクトの自由度が高い。いずれもベアリング支持座やテーパ穴は仕上げ加工で高精度を確保する。
サスペンション形式別の特徴
マクファーソン式ではナックル上部にストラットクランプ部を備え、キャスタ・キャンバーはストラットと車体側で調整する。ダブルウィッシュボーン/マルチリンクでは上下ボールジョイント間距離がキャンバー剛性を決め、タイロッド位置でバンプステアを制御する。商用車のリジッド車軸ではキングピン式ナックルを用い、ブッシュ・スラストベアリングで操舵摩擦を管理する。
ブレーキ・ハブとの統合
ハブユニットの磁気エンコーダ信号やABSセンサ配索をナックルで保護し、キャリパブラケットの平行度・オフセットがディスク摩擦面と一致するようGD&Tで公差設計する。
取付と締結
ナックルの締結はテーパシャンク＋ナット、ハブベアリング固定ボルト、ストラットクランプボルトなどで構成する。ボルトは適正トルクと座面清浄度、潤滑条件を管理し、再使用可否を規定する。圧入部は面粗さと直角度、円筒度、干渉量を規定し、焼きばめ・冷却挿入の工程で傷を防止する。
故障モードと点検
- クラック：段差衝突や過負荷で発生。染色浸透探傷や拡大鏡で確認。
- ガタ：ボールジョイントやハブ座の摩耗で発生。ジャッキアップしガタ量を測定。
- 腐食：塩害や電食で進行。防錆塗装と異種金属接触の絶縁で対策。
- 寸法ずれ：事故後の変形でアライメント不良やタイヤ偏摩耗を誘発。
交換・整備の要点
ナックル交換時はトー・キャンバー・キャスタの再測定を行い、ハブナットの締付け角法、ベアリング予圧、割ピン新品使用を順守する。ブレーキホースやABS配線の取り回しは干渉・張力ゼロを確認する。
チューニングとモータースポーツ
ドロップスピンドルやナックルオフセット変更はロールセンター補正とスクラブ半径最適化に有効だが、ブレーキ干渉やバンプステア増大を伴い得る。競技ではアルミ鍛造＋インサート鋼のハイブリッド構造で軽量と剛性を両立し、センサマウントを一体化する。
電動化・ADASへの対応
EVは車重増・タイヤ外径拡大・制動エネルギ回生の影響でナックル部の荷重条件が厳しくなる。軽量化と高剛性の両立、ブレーキ鳴き抑制、熱容量確保、ホイールスピードや車高センサの耐環境性向上が求められる。将来はロードセル一体型や健康監視（SHM）用途のセンサ内蔵も進む。
設計検証と品質保証
ナックルはK&C台上試験、耐久路走、段差衝突、塩水噴霧、熱サイクルで検証する。量産では寸法能力指数、トレーサビリティ、破壊解析の体制を整え、市場不具合の早期是正を図る。JIS/ISO整合の規格値や工程能力を文書化し、サプライヤ監査で継続的改善を行う。