特許 7636891 軽量カウルクロスバー及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-18

(45)【発行日】2025-02-27

(54)【発明の名称】軽量カウルクロスバー及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   B62D 25/08 20060101AFI20250219BHJP

   B29C 70/16 20060101ALI20250219BHJP

   B29C 70/32 20060101ALI20250219BHJP

   B29C 48/09 20190101ALI20250219BHJP

   B29C 48/32 20190101ALI20250219BHJP

   B29C 48/885 20190101ALI20250219BHJP

   B29C 48/151 20190101ALI20250219BHJP

   B29K 105/08 20060101ALN20250219BHJP

   B29L 9/00 20060101ALN20250219BHJP

   B29L 23/00 20060101ALN20250219BHJP

【ＦＩ】

B62D25/08 J

B29C70/16

B29C70/32

B29C48/09

B29C48/32

B29C48/885

B29C48/151

B29K105:08

B29L9:00

B29L23:00

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020211829

(22)【出願日】2020-12-21

(65)【公開番号】P2022022951

(43)【公開日】2022-02-07

【審査請求日】2023-10-13

(31)【優先権主張番号】10-2020-0084666

(32)【優先日】2020-07-09

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】591251636

【氏名又は名称】現代自動車株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＨＹＵＮＤＡＩ ＭＯＴＯＲ ＣＯＭＰＡＮＹ

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(73)【特許権者】

【識別番号】500518050

【氏名又は名称】起亞株式会社

【氏名又は名称原語表記】ＫＩＡ ＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ

【住所又は居所原語表記】１２， Ｈｅｏｌｌｅｕｎｇ－ｒｏ， Ｓｅｏｃｈｏ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(73)【特許権者】

【識別番号】509286787

【氏名又は名称】エルエックス・ハウシス・リミテッド

【氏名又は名称原語表記】ＬＸ ＨＡＵＳＹＳ，ＬＴＤ．

【住所又は居所原語表記】９８， Ｈｕａｍ－ｒｏ， Ｊｕｎｇ－ｇｕ， Ｓｅｏｕｌ， Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ Ｋｏｒｅａ

(73)【特許権者】

【識別番号】507098483

【氏名又は名称】ヒュンダイ・モービス・カンパニー・リミテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110000051

【氏名又は名称】弁理士法人共生国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】安 在 憲

(72)【発明者】

【氏名】韓 寅 守

(72)【発明者】

【氏名】金 熙 錫

(72)【発明者】

【氏名】金 溢 湘

(72)【発明者】

【氏名】鄭 益 ジン

(72)【発明者】

【氏名】張 庚 勳

(72)【発明者】

【氏名】兪 榮 振

(72)【発明者】

【氏名】朴 相 ヒョン

(72)【発明者】

【氏名】李 旭 熙

(72)【発明者】

【氏名】鄭 龍 雨

(72)【発明者】

【氏名】崔 益 根

(72)【発明者】

【氏名】趙 鎔 賛

【審査官】諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第００／０２２３３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１７８０８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】欧州特許出願公開第００５８５６１８（ＥＰ，Ａ１）

【文献】実開平０４－０２４８８１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２００８／００８７３７１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】独国特許出願公開第１０２４０３９５（ＤＥ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２９Ｃ ４８／００－４８／９６

Ｂ２９Ｃ ７０／００－７０／８８

Ｂ２９Ｋ １０５／０８

Ｂ２９Ｌ ９／００

Ｂ２９Ｌ ２３／００

Ｂ６２Ｄ ２５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内側パイプを製作するステップと、
前記内側パイプ上に複合素材が巻取られる複数のワインディングレイヤからなるワインディング層を積層するステップと、
前記ワインディング層の上層に鋸歯形状の外側パイプを押し出すステップと、を含み、
前記ワインディング層の互いに隣接した複合素材は、互いに異なる方向に巻取られることを特徴とする軽量カウルクロスバーの製造方法。

【請求項2】

前記内側パイプを製作するステップにおいて、
押出金型により前記内側パイプを押し出すステップと、
押し出された前記内側パイプを冷却するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の軽量カウルクロスバーの製造方法。

【請求項3】

前記外側パイプを製作するステップにおいて、
押出金型により前記ワインディング層の上面に前記外側パイプを押し出すステップと、
押し出された前記外側パイプを冷却するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の軽量カウルクロスバーの製造方法。

【請求項4】

前記ワインディング層は、２つ以上の互いに異なるワインディングレイヤからなることを特徴とする請求項１に記載の軽量カウルクロスバーの製造方法。

【請求項5】

前記ワインディング層は、
前記内側パイプ上に位置し、第１方向に沿って形成される第１ワインディングレイヤを積層するステップと、
前記第１ワインディングレイヤ上に位置し、第１方向と所定の角度を有する第２方向に沿って構成される第２ワインディングレイヤを積層するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載の軽量カウルクロスバーの製造方法。

【請求項6】

前記ワインディング層は、
前記第２ワインディングレイヤ上に第３ワインディングレイヤを積層するステップと、
前記第３ワインディングレイヤ上に第４ワインディングレイヤを積層するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項５に記載の軽量カウルクロスバーの製造方法。

【請求項7】

前記内側パイプ上に複合素材が巻取られる複数のワインディングレイヤからなるワインディング層を積層するステップにおいて、
前記複数のワインディングレイヤが積層された後に引抜きを行うステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の軽量カウルクロスバーの製造方法。

【請求項8】

前記内側パイプ上に複合素材が巻取られる複数のワインディングレイヤからなるワインディング層を積層するステップにおいて、
前記ワインディング層を構成する複合素材は、ポリプロピレンおよび単一配向繊維複合素材の組み合わせからなることを特徴とする請求項１に記載の軽量カウルクロスバーの製造方法。

【請求項9】

カウルクロスビームの内側に位置する内側パイプと、
前記内側パイプの外面に沿って形成されるワインディング層と、
前記ワインディング層の上面に位置する外側パイプと、で構成され、
前記外側パイプは、鋸歯形状を有するように構成されることを特徴とする軽量カウルクロスバー。

【請求項10】

前記ワインディング層は、単一配向繊維複合素材からなることを特徴とする請求項９に記載の軽量カウルクロスバー。

【請求項11】

前記ワインディング層は、互いに異なる角度を有する少なくとも２つ以上の単一配向繊維からなることを特徴とする請求項９に記載の軽量カウルクロスバー。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軽量カウルクロスバー及びその製造方法に関し、より詳しくは、プラスチック素材からなり、重量が低減され、十分な剛性を確保するための結合関係を有する軽量カウルクロスバー及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般的に、自動車の車体は、両側に配置されたサイドフレームと、サイドフレームを横に連結する数個のクロスビームとからなっている。このうち、カウルクロスビームは、カウルパネルの後方の車室側に横方向に設けられて車体前方に剛性を付与する構造物である。カウルクロスビームは、ステアリングカラムを支持し、ステアリングカラムから伝達されるエンジンの振動を十分に吸収できる剛性を有する。カウルクロスビームの中央部下側には、カウルクロスビームを支持する一対のサポートレグ（ｓｕｐｐｏｒｔ ｌｅｇ）が結合する。サポートレグは、ステアリング装置からの振動を車体の下部に分散させる役割を果たす。サポートレグには、サポートレグの横方向の剛性を増大するための連結バーが設けられる。

【0003】

カウルクロスビームの両側には、サイドフレームに結合するための側面締結部が設けられる。また、カウルクロスビームには、計器盤、エアコンディショニングダクト、音響装置、ヒューズボックス、エアバッグなどを設けるための各種ブラケットが設けられる。カウルクロスビームに結合するサポートレグ、側面締結部および各種ブラケットは、プレス、押出、鋳造などによってそれぞれ生産された後、溶接によりカウルクロスビームに結合する。ただし、自律走行車の供給に基づき、車両の前方スリムコックピットの形状に応じてカウルクロスバーの構造変更が要求され、また、従来の内燃機関車の場合、アルミニウムカウルクロスバーの構成によって重量が増大し、車両の燃費が悪くなる問題点が存在していた。そのため、最近では、軽量カウルクロスバーへの要求が高まっている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】韓国公開特許第１０－２００６－０００５７８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたもので、本発明の目的は、軽量プラスチックからなり、安定的な剛性が得られるカウルクロスバーの製造方法と、複数のワインディング層を含むカウルクロスバーの製造方法により軽量化されたカウルクロスバーを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明による軽量カウルクロスバーの製造方法は、内側パイプを製作するステップと、前記内側パイプ上に複合素材が巻取られて複数のワインディング層を積層するステップと、前記ワインディング層の上層に外側パイプを押し出すステップと、を含み、前記複数のワインディング層の互いに隣接した複合素材は、互いに異なる方向に巻取られることを特徴とする。

【0007】

前記内側パイプを製作するステップにおいて、押出金型により前記内側パイプを押し出すステップと、押し出された前記内側パイプを冷却するステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【0008】

前記外側パイプを製作するステップにおいて、押出金型により前記ワインディング層の上面に前記外側パイプを押し出すステップと、押し出された前記外側パイプを冷却するステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【0009】

前記ワインディング層は、４つの互いに異なるワインディングレイヤからなることを特徴とする。

【0010】

前記ワインディング層は、前記内側パイプ上に位置し、第１方向に沿って形成される第１ワインディングレイヤを積層するステップと、前記第１ワインディングレイヤ上に位置し、第１方向と所定の角度を有する第２方向に沿って構成される第２ワインディングレイヤを積層するステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【0011】

前記ワインディング層は、前記第２ワインディングレイヤ上に第１方向と同じ方向を有するように構成される第３ワインディングレイヤを積層するステップと、前記第３ワインディングレイヤ上に第２方向と同じ方向を有するように構成される第４ワインディングレイヤを積層するステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【0012】

前記内側パイプ上に複合素材が巻取られて複数のワインディング層を積層するステップにおいて、前記複数のワインディングレイヤが積層された後に引抜きを行うステップと、をさらに含むことを特徴とする。

【0013】

前記内側パイプ上に複合素材が巻取られて複数のワインディング層を積層するステップにおいて、前記ワインディング層を構成する複合素材は、ポリプロピレンおよび単一配向繊維複合素材の組み合わせからなることを特徴とする。

【0014】

本発明による軽量カウルクロスバーは、車体の一側に配置されたサイドフレームに位置する第１カウルクロスビームと、前記第１カウルクロスビームと少なくとも一部が重なるように締結され、車体の他側に配置されたサイドフレームに固定される第２カウルクロスビームと、を含み、前記第１カウルクロスビームまたは第２カウルクロスビームの内側に位置する内側パイプと、前記内側パイプの外面に沿って形成されるワインディング層と、前記ワインディング層の上面に位置する外側パイプと、で構成されることを特徴とする。

【0015】

前記ワインディング層は、単一配向繊維複合素材からなることを特徴とする。

【0016】

前記ワインディング層は、互いに異なる角度を有する少なくとも２つ以上の単一配向繊維からなることを特徴とする。

【0017】

前記第２カウルクロスビームの外側パイプは、鋸歯形状を有するように構成され、前記第１カウルクロスビームの内周面は、前記鋸歯形状に対応する形状を含むことを特徴とする。

【0018】

前記第１カウルクロスビームの外側面の少なくとも一部は、平らな領域を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、実施例から次の効果を得ることができる。プラスチック素材からなるので、より軽量のカウルクロスバーにできる。また、プラスチック素材からなるカウルクロスバーの剛性を増大させるために、複数のレイヤからなるワインディング層を備えるので、十分な剛性性能を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】本発明による軽量カウルクロスバーの構成図である。

【図2】本発明による第１カウルクロスビームの断面図である。

【図3】本発明による第１カウルクロスビームのワインディング層を形成する方法を示す説明図である。

【図4】本発明による第２カウルクロスビームの側断面図である。

【図5】本発明による引抜きブロック部の側断面図である。

【図6】本発明による軽量カウルクロスバーの製造装置の構成図である。

【図7】本発明による軽量カウルクロスバーの製造方法のフローチャートである。

【図8】本発明による４つのレイヤからなるワインディング層の製造方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本発明の実施例を、添付の図面を参照して詳しく説明する。実施例は様々な形態に変形することができ、以下の実施例に限定されるものではない。また、明細書に記載された「．．．部」、「．．．ビーム」などの用語は、１つの機能や動作を処理する単位を示す。構成要素を「第１」、「第２」などと区分したのは、その構成が同一の関係で車両の前方を基準として区分したもので、必ずしもその順序に限るものではない。また、この実施例は、カウルクロスビームの個数を限定するものではない。

【0022】

本発明のカウルクロスバー１００は、ポリプロピレンおよびガラス繊維（ｇｌａｓｓ ｆｉｂｅｒ：ＧＦ）が組み合わされて構成され、少なくとも２つ以上の金型枠を含み、プラスチック射出成形によりカウルクロスバー１００が一体に構成される。内側パイプ１１１の外側を取り囲むワインディング層１１２は、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）と単一配向繊維複合素材（ガラス繊維）との組み合わせからなり、少なくとも２つ以上の層を形成するように構成され、外側パイプ１１３により取り囲まれるように構成される。以下、複合素材は、ワインディング層のワインディングレイヤを構成する連続繊維を意味する。

【0023】

図１にて、カウルクロスバー１００は、車体の両側を横切り、両末端がサイドフレーム３００に連結される第１カウルクロスビーム１１０ａ、第２カウルクロスビーム１１０ｂを含み、第１カウルクロスビーム１１０ａ、第２カウルクロスビーム１１０ｂおよびサイドフレーム３００と結合されるように構成される側面締結部１５０を含む。第１カウルクロスビーム１１０ａ、第２カウルクロスビーム１１０ｂの中央部には、車両の車体に支持されるように構成されるサポートレグ１２０を含む。より好ましくは、第２カウルクロスビーム１１０ｂにサポートレグ１２０が位置し、サポートレグ１２０は、第２カウルクロスビーム１１０ｂと一体に第１カウルクロスビーム１１０ａと締結されるように構成される。サポートレグ１２０は、車両のコックピットの形状によってその形状が変化可能である。

【0024】

本発明の一実施例において、スリムコックピットを用いる車両に適用されるカウルクロスバー１００として、カウルクロスビームの中央部に位置するサポートレグ１２０は、一定の曲率を含み、車両の車体に固定されるように構成される。曲率を含むサポートレグ１２０の形状は、車両に適用されるコックピットまたは運転席と助手席のウォークスルー（ｗａｌｋ ｔｈｒｏｕｇｈ）形状を含む車両に適用可能である。本発明のカウルクロスバー１００の場合、プラスチック素材で一体射出成形されて構成されるが、第１カウルクロスビーム１１０ａと第２カウルクロスビーム１１０ｂとに分割されて製作され、第２カウルクロスビーム１１０ｂが第１カウルクロスビーム１１０ａの少なくとも一部と重なるように締結されて固定される。より好ましくは、カウルクロスバー１００は、ポリプロピレンとガラス繊維とが混合された樹脂の成形により構成される。

【0025】

第１カウルクロスビーム１１０ａは、内側パイプ１１１と、ワインディング層１１２と、外側パイプ１１３と、で構成され、内側パイプ１１１の上部に単一配向繊維複合素材が少なくとも１つ以上の層を形成するように構成される。外側パイプ１１３の少なくとも一部の面は平らな状態で構成されるが、ポリプロピレン（Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＰＰ）素材からなる第１カウルクロスビーム１１０ａに締結される側面締結部１５０、ステアリングカラム締結部１４０がボルト締結されて固定できるように構成される。

【0026】

第１カウルクロスビーム１１０ａは、車体のサイドフレーム３００と締結されるように側面締結部１５０を含む。側面締結部１５０は、第１カウルクロスビーム１１０ａの一端に締結されるように構成されるが、第１カウルクロスビーム１１０ａの押出時、中空内側に形成されるインサートキャップと締結されて固定される。第１カウルクロスビーム１１０ａの平らな面に締結されるステアリングカラム締結部１４０を含む。ステアリングカラム締結部１４０は、第１カウルクロスビーム１１０ａの上面に位置する平らな面に固定され、最外角はスチールブラケット１４１で構成される。第２カウルクロスビーム１１０ｂは、第１カウルクロスビーム１１０ａの内側パイプ１１１の外径より小さい外径を有するように構成され、引抜きブロック部１３０を基準として第１カウルクロスビーム１１０ａの内側に第２カウルクロスビーム１１０ｂの少なくとも一部が引込まれて固定できるように構成される。

【0027】

より好ましくは、第２カウルクロスビーム１１０ｂの一端に位置するサポートレグ１２０の少なくとも一部は、第２カウルクロスビーム１１０ｂと同時に第１カウルクロスビーム１１０ａに引込まれて固定できるように構成される。第１カウルクロスビーム１１０ａの内側に引込まれる第２カウルクロスビーム１１０ｂの一端には歯車構造１１４で構成され、第１カウルクロスビーム１１０ａの内側に挿入可能であり、より好ましくは、サポートレグ１２０の少なくとも一部が第２カウルクロスビーム１１０ｂの歯車構造１１４で形成され、第１カウルクロスビーム１１０ａの内側に引込まれるように構成される。

【0028】

サポートレグ１２０の一面には中空部１２１を含むが、車両に発生する衝撃によって中空部１２１に搭乗者が接触した場合、中空部１２１で衝撃を吸収できるように構成される。さらに、サポートレグ１２０に隣接して位置する引抜きブロック部１３０は、衝撃を吸収可能な吸収部材１３１を含むが、吸収部材１３１は、フォーム（Ｅｘｐａｎｄｅｄ Ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ：ＥＰＰ）からなり、カウルクロスバー１００に印加される衝撃を吸収できるように構成される。サポートレグ１２０は、第２カウルクロスビーム１１０ｂと締結される上端部と、車体の下面に締結される下端部とを含んで構成される。下端部は、上端部に位置する少なくとも１つ以上の締結溝を介して固定される。

【0029】

本発明の一実施例において、締結溝は、上端締結溝および下端締結溝で構成され、上下方向の衝撃に対応して、下端締結溝の支持剛性が上端締結溝の支持剛性より低いように構成される。したがって、カウルクロスバー１００およびサポートレグ１２０に印加される上下方向の衝撃に対応して、下端締結溝が先行して破断し、この後、上端締結溝が破断して上端部と下端部との締結が解除されるように構成される。これによって、カウルクロスバー１００の上下方向に印加される衝撃を吸収するようにサポートレグ１２０が構成される。

【0030】

それだけでなく、本発明の一実施例では、外側パイプ１１３にインサート射出成形で構成できるサポートレグ１２０、ステアリングカラム締結部１４０および側面締結部１５０を形成することができる。また、サポートレグ１２０、ステアリングカラム締結部１４０および側面締結部１５０などに補強部材としてスチールブラケットを含むことができるが、これは衝撃吸収および破断を防止する機能を行うように構成される。すなわち、本発明の一実施例として、外側パイプ１１３に少なくとも一部にインサート射出成形によりカウルクロスバーの下位構成を成形できるように構成される。

【0031】

図２は、本発明の一実施例として、第１カウルクロスビーム１１０ａの断面図を示しており、図３は、ワインディング層１１２を形成する３つの複合素材からなるワインディングレイヤで構成される製造方法を示している。第１カウルクロスビーム１１０ａは、内側パイプ１１１、ワインディング層１１２および外側パイプ１１３が順次に積層されて中空状に構成される。すなわち、内側パイプ１１１は、中空状の円形断面を有するように構成され、内側パイプ１１１の外側に巻取られる少なくとも１つ以上の単一配向繊維複合素材からなるワインディング層１１２を含む。より好ましくは、本発明の単一配向繊維複合素材は、熱可塑性複合材料（Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｆｉｂｅｒ ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ、ＣＦＴ）からなる。

【0032】

本発明の一実施例において、ワインディング層１１２は、３つの複合素材からなるが、最初の内側パイプ１１１を基準として４５度の傾きを有するように第１ワインディングレイヤ１１２ａが巻取られる。第１ワインディングレイヤ１１２ａは、２重の単一配向繊維からなる。この後、最初に巻取られた第１ワインディングレイヤと９０度の角度をなすように第２ワインディングレイヤ１１２ｂが位置するように構成され、第２ワインディングレイヤ１１２ｂは、２重の単一配向繊維からなる。第３ワインディングレイヤ１１２ｃは、第１ワインディングレイヤ１１２ａと同じ角度を有するように第２ワインディングレイヤ１１２ｂの上面に巻取られる。複合素材は、それぞれ０．２５Ｔの厚さを有するように構成される。本発明の他の実施例では、６つの複合素材層を含むワインディング層１１２を構成することができる。

【0033】

それぞれの複合素材が巻取られた後には、巻取られたワインディングレイヤ１１２の加熱平坦化作業を行うように構成されるが、より好ましくは、少なくとも２つの複合素材が巻取られた後に加熱平坦化作業を行うように構成される。
ワインディング層１１２が形成された後に外側パイプ１１３が押し出されるように構成されるが、外側パイプ１１３は、ポリプロピレンとガラス繊維との複合材からなる。より好ましくは、内側パイプ１１１と外側パイプ１１３は、同じ素材からなって押し出される。

【0034】

図２に示すように、外側パイプ１１３の少なくとも一部の領域は、平らな面を含むように構成され、より好ましくは、外側パイプ１１３の断面積は、互いに異なる厚さの頂点を有するように突出した領域を含んで位置することができる。したがって、互いに異なる頂点の間に位置する第１カウルクロスビーム１１０ａの平らな面にサポートレグ１２０、ステアリングカラム締結部１４０および側面締結部１５０などがボルト締結される。

【0035】

図４は、本発明の一実施例として、第２カウルクロスビーム１１０ｂの断面を示しているが、内側パイプ１１１の上面に４つのワインディングレイヤを含み、ワインディング層１１２の上面に外側パイプ１１３を射出成形して形成される。さらに、外側パイプ１１３の成形を行うために押出金型６１０により外被素材が注入される場合、外側パイプ１１３の形状は、押出金型６１０により決定される。本発明の一実施例において、第２カウルクロスビーム１１０ｂの外側は、複数の突出部を含む歯車構造を形成するように外側パイプ１１３が押し出され、これは、第１カウルクロスビーム１１０ａの内側に引込まれて固定されるように、第１カウルクロスビーム１１０ａの内側パイプ１１１の内周面が押し出される。すなわち、押出金型の形状に応じて第１カウルクロスビーム１１０ａの内側パイプ１１１の内周面の形状が決定され、第２カウルクロスビーム１１０ｂの外側パイプ１１３の外周面の形状が決定されるが、第１カウルクロスビーム１１０ａと第２カウルクロスビーム１１０ｂとが締結されて相互回転しないように固定可能である。

【0036】

図５では、第１カウルクロスビーム１１０ａと第２カウルクロスビーム１１０ｂは、少なくとも一部が重なって位置するように構成される。より好ましくは、第２カウルクロスビーム１１０ｂの最外角に位置する歯車構造１１４は、サポートレグ１２０と一体に構成され、歯車構造１１４を含む第２カウルクロスビーム１１０ｂとサポートレグ１２０の一部は、第１カウルクロスビーム１１０ａの内側に挿入されて固定されるように構成される。

【0037】

より好ましくは、第２カウルクロスビーム１１０ｂの外側パイプは、鋸歯形状を有するように構成され、第１カウルクロスビーム１１０ａの内周面は、鋸歯形状に対応する形状を含むように構成されるが、第２カウルクロスビーム１１０ｂの外側パイプが第１カウルクロスビーム１１０ａの内周面上に挿入されて固定されるように構成される。さらに、カウルクロスビームの外側パイプが鋸歯形状を有するように構成されるが、インサート射出成形により外側パイプの外表面に締結される構成は、鋸歯形状に位置する。したがって、インサート射出成形によりカウルクロスビームと締結される構成は、衝撃による回転が防止できる。

【0038】

第１カウルクロスビーム１１０ａと第２カウルクロスビーム１１０ｂとが重なる領域に第１カウルクロスビーム１１０ａの外側パイプ１１３を取り囲むように構成される引抜きブロック部１３０を含む。引抜きブロック部１３０は、第１カウルクロスビーム１１０ａ、第２カウルクロスビーム１１０ｂを取り囲むように構成され、第２カウルクロスビーム１１０ｂに位置するサポートレグ１２０の少なくとも一部を同時に取り囲むように構成される。サポートレグ１２０の一側には中空部１２１を含み、中空部１２１に対応する引抜きブロック部１３０に位置する中空形状を含むことができ、引抜きブロック部１３０の一側には、衝撃が緩衝するように構成される吸収部材１３１を含む。

【0039】

吸収部材１３１は、引抜きブロック部１３０と車両の内側が向かい合う一端に位置することができ、中空部１２１および衝撃吸収のために、中空部１２１に対応する中空形状とともに、吸収部材１３１を介して車両の室内で印加される衝撃を吸収する機能を行う。より好ましくは、サポートレグ１２０の上端の少なくとも一部を取り囲むように構成される引抜きブロック部１３０を提供し、引抜きブロック部１３０と向かい合うサポートレグ１２０の下端には射出破断部を含むことができるが、最初に印加される衝撃は中空部１２１を介して吸収し、所定の衝撃量以上がカウルクロスバー１００に印加された場合、サポートレグ１２０の射出破断部が破断するように構成される。このように、本発明は、第１カウルクロスビーム１１０ａおよび第２カウルクロスビーム１１０ｂが向かい合う位置に印加される衝撃が吸収できるように複数の衝撃吸収構造および構成を含む。

【0040】

図６では、本発明の一実施例として、軽量カウルクロスバー１００を形成するための製造装置の模式図を示している。図示のように、最初の内側パイプ１１１を射出成形するための内側パイプ押出金型４１０を含む。内側パイプ１１１を構成する物性として、ポリプロピレンとガラス繊維５０％とが混合された樹脂が内側パイプ押出金型４１０の一端に注入される。押し出された内側パイプ１１１は、冷却金型４２０により冷却するステップを行った後、ガラス繊維が内側パイプ１１１に巻取られるように引取機５１０に移動する。

【0041】

引取機５１０では、内側パイプ１１１上に最初の内側パイプ１１１を基準として（第１方向）４５度の傾きを有するように第１ワインディングレイヤ１１２ａが巻取られる。第１ワインディングレイヤ１１２ａは、２重の単一配向繊維からなる。この後、最初に巻取られた第１ワインディングレイヤ１１２ａと９０度の角度（第２方向）をなすように第２ワインディングレイヤ１１２ｂが位置するように構成され、第２ワインディングレイヤ１１２ｂは、２重の単一配向繊維からなる。第３ワインディングレイヤ１１２ｃは、第１ワインディングレイヤ１１２ａと同じ角度を有するように第２ワインディングレイヤ１１２ｂの上面に巻取られる。追加的に、第４ワインディングレイヤ１１２ｄは、第２ワインディングレイヤ１１２ａと同じ角度を有するように巻取られる。

【0042】

前記のように、本発明の一実施例では、引取機５１０により４つの層からなる複合素材が積層されたワインディング層１１２を形成するが、それぞれのワインディングレイヤ（それぞれの複合素材が積層された層）が形成された後には、引抜機５２０により当該ワインディング層１１２の凹凸区間を平坦化し、接着力を増大させるように構成される。より好ましくは、引取機５１０は、それぞれの層に対応する方向（第１方向または第２方向）に複合素材が積層されるように少なくとも１つ以上で構成される。このように、本発明は、引取機５１０の位置および角度に応じてそれぞれのワインディングレイヤが形成される角度が設定可能である。

【0043】

ワインディング層１１２が内側パイプ１１１の上面に積層された後には、外側パイプ１１３の押出金型６１０に移動して外側パイプ１１３がワインディング層１１２の上面に押し出されるように構成されるが、押し出された外側パイプ１１３を冷却するための外側パイプ１１３の冷却金型６２０に移動するように構成される。

【0044】

このように、本発明の第１カウルクロスビーム１１０ａおよび第２カウルクロスビーム１１０ｂは、内側パイプ１１１、ワインディング層１１２および外側パイプ１１３により構成されるが、外側パイプ１１３の押出金型６１０の形状が可変することにより、押し出される外側パイプ１１３の外周面が変更されるように構成される。より好ましくは、本発明の一実施例において、第２カウルクロスビーム１１０ｂの外周面は、歯車構造１１４を有するように外側パイプ１１３が押し出されるように構成される。

【0045】

図７は、本発明の一実施例として、軽量カウルクロスバー１００の製造方法のフローチャートを示している。本発明の一実施例として、軽量カウルクロスバー１００の製造方法によれば、内側パイプを押し出すように内側パイプ押出金型４１０に樹脂を注入するステップを含む（Ｓ１００）。このように押し出された内側パイプ１１１は、冷却金型４２０により冷却するステップを行う（Ｓ２００）。冷却された内側パイプ１１１上にワインディング層１１２を構成するために、引取機５１０により複合素材としてガラス繊維が巻取られるように構成される（Ｓ３００）。本発明の一実施例では、４つのワインディングレイヤを構成するが、構成されたワインディング層１１２は、第１～第４ワインディングレイヤを含む。

【0046】

さらに、それぞれのワインディングレイヤが積層された後、引抜機５２０によりレイヤの表面の平坦化を行うように構成される（Ｓ４００）。ワインディング層１１２が積層された後、外側パイプ１１３の押出金型６１０により外側パイプ１１３がワインディング層１１２の上面を取り囲むように構成される（Ｓ５００）。この後、外側パイプを冷却するステップを行い（Ｓ６００）、サポートレグ１２０、引抜きブロック部１３０およびステアリングカラム締結部１４０などがカウルクロスビームに締結されるように外側パイプ１１３の後加工を行うように構成される（Ｓ７００）。

【0047】

より好ましくは、外側パイプ１１３は、サポートレグ１２０、引抜きブロック部１３０およびステアリングカラム締結部１４０と向かい合う一面が平行な面を形成するように加工可能であり、サポートレグ１２０、引抜きブロック部１３０およびステアリングカラム締結部１４０がカウルクロスビームに固定されるようにボルトホールなどを含んで構成される。

【0048】

図８では、本発明の一実施例として、ワインディング層１１２を形成するステップをフローチャートに示している。本発明の一実施例として、４層からなるワインディングレイヤを積層するに際して、第１ワインディングレイヤは、カウルクロスバー１００の幅を基準として第１方向に所定の角度を有するように内側パイプ１１１上に巻取られるように構成される（Ｓ３１０）。より好ましくは、本発明の一実施例において、第１方向は、カウルクロスバー１００の幅方向を基準として４５度の角度で構成される。第１ワインディングレイヤが巻取られた後、引抜機５２０により第１ワインディングレイヤの平坦化を行い、平坦化された第１ワインディングレイヤ上に第２方向にワインディングレイヤが積層されるように巻取られる。より好ましくは、第２方向は、第１方向を基準として－９０度の角度に設定可能である（Ｓ３２０）。

【0049】

第２ワインディングレイヤが積層された後、引抜機５２０により第２ワインディングレイヤの上面が平坦化され、第２ワインディングレイヤの上面に第１方向と同じ方向に第３ワインディングレイヤが積層される（Ｓ３３０）。第３ワインディングレイヤが積層された後に引抜き作業を行い、第４ワインディングレイヤが第３ワインディングレイヤの上面に積層されるように構成される（Ｓ３４０）。

【0050】

本発明の他の実施例では、第１ワインディングレイヤ～第４ワインディングレイヤをそれぞれ形成する複合素材がなす方向がすべて異なっていてもよいし、本発明のさらに他の実施例では、少なくとも２つのワインディングレイヤは同じ方向に巻取られてもよい。

【0051】

以上の詳細な説明は、本発明を例示するものである。また、上述した内容は、本発明の好ましい実施形態を説明するものであり、本発明は多様な他の組み合わせ、変更および環境で使用可能である。この実施例は、本発明の技術的思想を実現するための最善の態様を説明するものであり、具体的な適用分野および用途で要求される多様な変更も可能である。したがって、本発明の詳細な説明は、本発明を制限するものではない。

【符号の説明】

【0052】

１００ カウルクロスバー
１１０ａ 第１カウルクロスビーム
１１１ 内側パイプ
１１２ ワインディング層
１１２ａ 第１ワインディングレイヤ
１１２ｂ 第２ワインディングレイヤ
１１２ｃ 第３ワインディングレイヤ
１１３ 外側パイプ
１１４ 歯車構造
１１０ｂ 第２カウルクロスビーム
１２０ サポートレグ
１２１ 中空部
１３０ 引抜きブロック部
１３１ 吸収部材
１４０ ステアリングカラム締結部
１４１ スチールブラケット
１５０ 側面締結部
３００ サイドフレーム
４１０ 内側パイプ押出金型
４２０ 内側パイプ冷却金型
５１０ 引取機
５２０ 引抜機
６１０ 外側パイプ押出金型
６２０ 外側パイプ冷却金型

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】