テスラ Model 3 & Model Y 向け改良型コントロールアーム

SH Auto Partsは、テスラ Model 3 および Model Y 向けに、改良型のフロントアッパーコントロールアームを設計・特許取得・製造しました。これは、複合素材を使用した純正フロントアッパーコントロールアームで発生していた早期故障、特にボールジョイント分離の可能性といった問題や、重量が増したにもかかわらずボールジョイントの故障が続いた純正改良版への対応として開発されたものです。

なぜテスラ Model 3 & Model Y のコントロールアームを改良する必要があったのか？

テスラ Model 3 / Model Y に搭載された複合素材製コントロールアーム（上記写真は修理を試みた痕跡のある例）については、市場投入後に2つの重大な問題が確認されたため、改良設計が必要となりました。いずれも早期故障に関するもので、1つはコントロールアームのボールジョイント周辺の構造破損、もう1つはボールジョイント自体の故障です。深刻な場合、ボールジョイントの分離につながり、非常に危険な事態を引き起こす可能性があります。

なぜテスラのコントロールアームは故障したのか？

テスラ車は、数多くの革新的な機能や素材、技術を組み合わせた最新かつ先進的な設計を採用しています。テスラ Model 3 の複合素材製アッパーフロントコントロールアームの故障は、軽量化を最大限追求するために軽量素材を使用したことが原因と考えられます。複合素材は多くの金属と比べて強度対重量比に優れており、現代の自動車製造において合理的な選択肢とされています。

複合素材コントロールアームはたわみと環境要因で故障

複合素材のコントロールアームは、軽量化による性能向上を実現します。しかし、上記のテスラ Model 3 用複合素材コントロールアームは、スチール製コントロールアームの製造プロセスで得られるような、繰り返しのたわみや温度・湿度変化への耐性を欠いていました。革新的なサスペンション部品の故障モードを予測するのは難しく、複合素材アームが柔軟性や強度に関する標準試験をクリアしたとしても、長期的な環境ストレスによる潜在的な故障を見極めるのは困難です。

ボールジョイントシールの漏れが腐食と摩耗を引き起こした

テスラ Model 3 のアッパーフロントコントロールアームで発生したもう一つの問題は、ボールジョイントの早期故障でした。これは、シールが漏れやすく、ボールジョイント内部に湿気が侵入したため、腐食と摩耗が進行したことが原因です。さらに、複合素材コントロールアームの破損傾向と相まって、損傷したボールジョイントから発生する不規則で過大な力がボールジョイント分離を招く恐れがあり、重要なサスペンション部品において重大な安全リスクとなります。

テスラはModel 3のコントロールアーム問題を解決したのか？

テスラは、Model 3 用複合素材コントロールアームの柔軟性および亀裂の問題に対応するため、上記のようにスチール製のOE交換品を設計しました。改良版は元の設計に似た構成でしたが、シール不良によるボールジョイントの早期故障という追加の問題は解決されませんでした。

破損やコントロールアーム分離のリスクは低減されましたが、ボールジョイント故障の問題は依然として残り、さらに改良版コントロールアームは元の複合素材製よりも大幅に重量が増しました。改良版は3kgに達し、元の2.43kgの複合素材コントロールアームより重くなったため、軽量性による性能面の優位性を失い、なおかつボールジョイントシールの問題を抱えたままでした。

SH Auto Partsによるテスラ Model 3 & Model Y 向け改良型アッパーフロントコントロールアーム

SH Auto Partsでは、テスラ Model 3 純正アッパーフロントコントロールアームの設計と素材構成を評価し、柔軟性と耐久性を確認するために試験とコンピュータ支援エンジニアリング（CAE）を実施しました。上記の画像は、試験荷重下で最大3.91mmのたわみを示したテスラ複合素材コントロールアームを示しています。CAE解析では、故障モードの分析に加え、ボールジョイントの信頼性に影響を及ぼしたシール漏れの原因も特定しました。

さらに、OE改良版のスチール製アッパーフロントコントロールアームも調査した結果、ボールジョイントシールの問題が依然として残っていることが判明しました。また、このOE改良版は純正複合素材製に比べ極めて重く、当社のサスペンション部品設計と試験における計算・経験に基づけば、必要以上に重量が増している可能性があると判断しました。

SH Auto Partsはどのようにテスラ Model 3 のコントロールアームを再設計したのか？

SH Auto Partsは、テスラ Model 3 のコントロールアームを基本設計から見直し、IATF 16949規格に準拠して再設計を行いました。目的は、純正複合素材部品の剛性と強度を高め、ボールジョイントシールの故障問題を解決し、性能を損なうことなく重量を抑えることでした。上記の写真に示されている結果として、当社の製品は純正複合素材製アッパーフロントコントロールアームの約2倍の剛性を実現し、同条件下での最大たわみは1.75mmに抑えられ、さらにテスラのOE改良版より0.2kg軽量化されています。
SH Auto Partsがプレス加工・成形によって製造するテスラ Model 3 & Model Y 用アッパーフロントコントロールアームは、OE複合素材製より剛性が高く、テスラ改良版より軽量であり、ボールジョイントシールの故障も発生しません。当社の改良設計は特許を取得しており、テスラ Model 3 & Model Y のサスペンションをアップグレードする製品として製造しています。ODM、OEM、またはアフターマーケット向けのサスペンション部品用コントロールアームの再設計・再開発をご検討中の方は、ぜひ当社の熟練エンジニアチームにお問い合わせください。