KR102371249B1 - 차체의 결합구조 - Google Patents

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현대자동차 주식회사
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Abstract

본 발명은 이종 재질의 열팽창 차이를 극복하여 불량을 방지하는 차체의 결합구조에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조는, 차체의 기본 골격인 이너 바디와, 상기 이너 바디에 결합되어 차량의 외관에 노출되고, 상기 이너 바디와 이종 재질로 형성되는 아우터 플레이트와, 상기 아우터 플레이트에 일체로 구비되고, 상기 아우터 플레이트가 상기 이너 바디에 결합되도록 볼트에 의해 상기 이너 바디에 체결되는 브래킷을 포함할 수 있다.
상기 이너 바디가 열팽창 될 때에 상기 브래킷의 변형에 의해 상기 이너 바디와 상기 아우터 플레이트의 열팽창 차이가 흡수될 수 있다.

Description

차체의 결합구조{ENGAGEMENT STRUCTURE FOR VEHICLE BODY}
본 발명은 차체의 결합구조에 관한 것으로, 보다 상세하게는 이종 재질의 결합을 위한 차체의 결합구조에 관한 것이다.
일반적으로, 차체는 자동차 제조과정의 첫 단계에서 제작된다. 또한, 차체는 각종 프레스 장치를 통하여 패널(panel)이 생산된 후, 차체공장으로 옮겨져 패널의 각 부분이 조립됨으로써 BIW(body in white)가 생산된다.
BIW는 탈착 가능한 도어, 후드, 파워트레인 및 샤시 등을 뺀 패널들을 용접해서 만들어진 도색되지 않은 자동차의 골격이다. 이러한 BIW에는 외관미 등을 고려한 차체의 외판이 볼팅에 의해 결합될 수 있다. 한편, 상기 외판은 통상적으로 차체의 강성과 직접적인 관계가 없으며, 성형이 자유롭고 경량인 재질이 사용된다. 따라서, 대부분의 외판과 BIW는 이종 재질이며, 용접이 자유롭지 못하다.
하지만, 이종 재질의 외판과 BIW가 볼팅에 의해 결합되는 경우, 볼트와 BIW는 동일 재질로서 열팽창 계수가 같을 수 있으나, 외판은 열팽창 계수가 다르기 때문에 열팽창 차이에 의한 불량이 야기될 수 있다. 이러한 불량은 차량의 주행 및 유지 과정에서 발생될 수 있으며, 차체의 생산 과정에서도 반복적인 도장(painting)과 열 건조에 따라 발생되어 생산 품질의 불량을 초래할 수 있다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은 이종 재질의 열팽창 차이를 극복하여 불량을 방지하는 차체의 결합구조를 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조는, 차체의 기본 골격인 이너 바디와, 상기 이너 바디에 결합되어 차량의 외관에 노출되고, 상기 이너 바디와 이종 재질로 형성되는 아우터 플레이트와, 상기 아우터 플레이트에 일체로 구비되고, 상기 아우터 플레이트가 상기 이너 바디에 결합되도록 볼트에 의해 상기 이너 바디에 체결되는 브래킷을 포함할 수 있다.
상기 이너 바디가 열팽창 될 때에 상기 브래킷의 변형에 의해 상기 이너 바디와 상기 아우터 플레이트의 열팽창 차이가 흡수될 수 있다.
상기 볼트는 상기 이너 바디와 동종 재질일 수 있다.
상기 브래킷은 상기 이너 바디와 동종 재질일 수 있다.
상기 아우터 플레이트를 제작하기 위한 금형에 상기 브래킷을 고정시킨 후에 주조가 수행되어 상기 브래킷 및 상기 아우터 플레이트가 일체 성형될 수 있다.
상기 브래킷은, 상기 볼트가 상기 브래킷을 관통할 수 있도록 형성된 볼팅 홀과, 상기 볼팅 홀이 형성된 부분으로부터 연장되어 상기 아우터 플레이트에 고정되는 연장부와, 상기 연장부가 연장되면서 절곡되는 형상에 따라 형성되는 흡수부를 포함할 수 있다.
상기 이너 바디가 열팽창 될 때에 상기 흡수부가 변형될 수 있다.
상기 볼팅 홀은 중앙 부분에 형성되고, 상기 연장부는 사방으로 연장되어 상기 브래킷의 전체적인 형상이 "+" 형상일 수 있다.
상기 연장부는 상기 볼팅 홀의 방사상으로 복수개가 연장될 수 있다.
상기 흡수부는 상기 이너 바디로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 "U" 자 형상으로 형성될 수 있다.
상기 연장부는 상기 흡수부를 형성한 후에 더 연장된 끝 단이 상기 아우터 플레이트에 연결되어 고정될 수 있다.
상기 연장부의 끝 단이 상기 아우터 플레이트에 삽입될 수 있다.
상기 아우터 플레이트가 상기 연장부의 끝 단에 압입될 수 있다.
상기 볼트가 볼팅된 상태에서 상기 흡수부는 상기 볼트의 헤드부와 상기 아우터 플레이트의 사이에 배치될 수 있다.
상기 흡수부의 변형은 "U" 자 형상이 오므라드는 변형일 수 있다.
상기 흡수부는 상기 이너 바디로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 "V" 자 형상으로 형성되고, 흡수부의 변형은 "V" 자 형상이 오므라드는 변형일 수 있다.
상기 흡수부는 상기 이너 바디로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 "U" 자 및 상기 이너 바디를 향해 볼록한 "U" 자를 모두 포함하는 형상으로 형성되고, 상기 흡수부의 변형은 "U" 자 형상들이 오므라드는 변형일 수 있다.
상기 흡수부는 상기 이너 바디로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 "V" 자 및 상기 이너 바디를 향해 볼록한 "V" 자를 모두 포함하는 형상으로 형성되고, 상기 흡수부의 변형은 "V" 자 형상들이 오므라드는 변형일 수 있다.
상기 흡수부의 "U" 자 형상이 적어도 2개 이상 형성될 수 있다.
상기 브래킷은, 상기 볼트가 상기 브래킷을 관통할 수 있도록 형성된 볼팅 홀과, 상기 볼팅 홀에 형성된 부분으로부터 연장되어 상기 아우터 플레이트에 고정되는 연장부와, 상기 연장부에 천공된 홀인 흡수부를 포함할 수 있다.
상기 이너 바디가 열팽창 될 때에 상기 흡수부가 변형될 수 있다.
상기 흡수부의 변형은 홀이 오므라드는 변형일 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 이종 재질의 결합을 위한 생산비용의 증가없이 이종 재질을 용이하게 결합시킬 수 있다.
또한, 이종 재질의 열팽창 차이를 극복하여 불량을 방지함으로써, 안정성 및 안전성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 브래킷의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브래킷의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브래킷의 저면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조의 열팽창 극복을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브래킷의 평면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 브래킷의 흡수부의 개략적인 단면도이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면에 의거하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조의 사시도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조는 이너 바디(10), 아우터 플레이트(20), 및 브래킷(30)을 포함한다.
상기 이너 바디(10)는 차체의 기본 골격인 BIW(body in white)를 포함하여 그에 연결되는 후드, 도어 등의 기본 골격을 의미하는 것으로 정의한다. 여기서, 차체를 구성하는 BIW, 후드, 및 도어는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자(이하, 당업자)에게 자명하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
상기 아우터 플레이트(20)는 상기 이너 바디(10)에 결합되어 차량의 외관에 노출되는 부분이다. 또한, 상기 아우터 플레이트(20)는 차량의 외관미 및 경량화를 고려하여 CFRP(carbon fiber reinforced plastics), GFRP(glass fiber reinforced plastics) 등의 플라스틱 재질로 형성될 수 있다. 즉, 상기 아우터 플레이트(20)는 상기 이너 바디(10)와 이종 재질로 형성된다. 따라서, 상기 아우터 플레이트(20)와 상기 이너 바디(10)의 결합은 용접에 의해 수행되는 것이 용이하지 못하며, 볼팅(bolting)에 의해 수행된다.
상기 브래킷(30)은 상기 아우터 플레이트(20)에 형성된 수용 홀(22)에 배치되어 상기 아우터 플레이트(20)에 일체로 구비된다. 여기서, 상기 수용 홀(22)은 상기 브래킷(30)의 제공을 위해 상기 아우터 플레이트(20)에 천공된 홀(hole)이다. 또한, 상기 브래킷(30)은 상기 아우터 플레이트(20)가 볼트(40)에 의해 상기 이너 바디(10)에 체결될 때에 상기 볼트(40)와 상기 이너 바디(10)의 사이에 배치된다. 다시 말해, 상기 볼트(40)는 상기 아우터 플레이트(20)에 일체로 구비된 상기 브래킷(30)을 관통하여 상기 이너 바디(10)에 형성된 너트 홀(12)에 삽입되면서 체결을 수행한다. 나아가, 상기 브래킷(30)은 이너 바디(10)와 동종 재질로 형성되며, 상기 브래킷(30)과 상기 아우터 플레이트(20)의 일체 성형의 예로는 상기 아우터 플레이트(20)를 주조로 제작하기 위한 금형에 상기 브래킷(30)을 고정시킨 후에 주조가 수행되는 방법이 있다. 한편, 이러한 상기 브래킷(30)과 상기 아우터 플레이트(20)의 일체 성형은 당업자에 의해 다양한 방법으로 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 브래킷의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 브래킷의 평면도이며, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 브래킷의 저면도이다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 하나의 실시예에 따른 브래킷(30)은 볼팅 홀(31), 흡수부(33), 및 연장부(35)를 포함한다.
상기 볼팅 홀(31)은 볼팅 시에 상기 볼트(40)가 상기 브래킷(30)을 관통할 수 있도록 형성된 홀이다.
상기 흡수부(33)는 상기 이너 바디(10) 및 상기 아우터 플레이트(20)가 열팽창 될 때에 열팽창 계수가 다른 상기 이너 바디(10)와 상기 아우터 플레이트(20)의 팽창되는 차이를 흡수하여 상기 이너 바디(10) 및 상기 아우터 플레이트(20)가 최초 볼팅된 위치로부터 이탈되는 등의 볼팅 불량을 방지하도록 기능한다.
상기 연장부(35)는 상기 브래킷(30)의 중앙 부분으로부터 사방으로 연장된다. 따라서, 상기 브래킷(30)에는 4개의 연장부가 형성되고, 상기 브래킷(30)의 전체적인 형상은 "+" 형상이다. 또한, 상기 볼팅 홀(31)은 상기 브래킷(30)의 중앙 부분에 형성된다. 한편, 상기 볼팅 홀(31)이 원형의 홀이라 할 때, 상기 볼팅 홀(31)의 방사상으로 4개 초과 혹은 미만의 연장부(35)가 형성될 수 있으며, 상기 연장부(35)의 개수는 4개로 한정되지 않는다. 다만, 설명의 편의상 상기 "+" 형상의 브래킷(30)을 기준으로 설명하기로 한다. 상기 흡수부(33)는 상기 연장부(35)가 사방으로 연장되면서 절곡되는 형상에 따라 형성된다. 또한, 평면도인 도 3이 상방에서 바라본 도면이라 할 때, 상기 연장부(35)는 상방으로 볼록하도록 "U" 자로 절곡되어 상기 흡수부(33)를 형성한 후에 사방으로 더 연장되는 형상을 갖는다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조의 단면도이다.
도 5에 도시된 바와 같이, 상기 연장부(35)의 상기 흡수부(33)를 형성한 후에 더 연장된 끝 단이 상기 아우터 플레이트(20)에 연결되어 고정되고, 상기 너트 홀(12)은 상기 이너 바디(10)에 일체로 형성된 너트(14)의 중공이며, 상기 흡수부(33)는 상기 이너 바디(10)로부터 멀어지는 방향으로 볼록하게 형성된다. 도 5에는 상기 연장부(35)의 끝 단이 상기 아우터 플레이트(20)에 삽입되어 연결되는 것이 도시되었으나, 상기 연장부(35)의 끝 단은 상기 아우터 플레이트(20)가 압입되도록 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 차체의 결합구조의 열팽창 극복을 보여주는 도면이다.
도 6에 도시된 바와 같이, 상기 볼트(40)는 삽입부(42) 및 헤드부(44)를 포함하며, 상기 삽입부(42)가 상기 볼팅 홀(31)을 통하여 상기 브래킷(30)의 중앙 부분을 관통한 후에 상기 너트 홀(12)에 삽입되고, 상기 헤드부(44)가 상기 브래킷(30)의 이탈이 방지되도록 지지한다. 이 때, 상기 삽입부(42)의 외주면 및 상기 너트 홀(12)의 내주면에 나사산이 형성되고, 나사산이 서로 맞물림은 물론이다.
상기 볼트(40)가 볼팅된 상태에서 상기 브래킷(30)의 볼팅 홀(31)이 형성된 중앙 부분은 상기 헤드부(44)와 상기 이너 바디(10)의 사이에 배치되고, 상기 흡수부(33)는 상기 헤드부(44)와 상기 아우터 플레이트(20)의 사이에 배치된다.
도 6a에는 열팽창 전 상태가 도시되었고, 도 6b에는 열팽창 후 상태가 도시되었다.
상기 이너 바디(10) 및 상기 이너 바디(10)와 동종 재질의 볼트(40)가 열팽창 되면, 상기 아우터 플레이트(20)는 상대적으로 적게 열팽창 되거나 열팽창 되지 않음에 따라 상기 헤드부(44)와 상기 아우터 플레이트(20) 사이의 간격이 좁아진다. 이 때, 상기 흡수부(33)의 "U" 자 형상이 오므라들면서 상기 이너 바디(10) 및 상기 아우터 플레이트(20)가 최초 볼팅된 위치로부터 이탈되는 것 및 볼팅 불량이 발생되는 것을 방지한다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 브래킷의 평면도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 브래킷(30a)은 볼팅 홀(31a), 흡수부(33a), 및 연장부(35a)를 포함한다.
여기서, 상기 흡수부(33a)의 형상만이 다를 뿐, 상기 볼팅 홀(31a) 및 연장부(35a)를 포함하여 본 발명의 다른 실시예에 따른 브래킷(30a)에 대한 대부분의 구성 및 기능은 상술한 본 발명의 하나의 실시예에 따른 브래킷(30)의 동일 명칭의 구성요소에 대한 설명과 동일하므로 반복적인 설명은 생략하기로 한다.
평면도인 도 7이 상방에서 바라본 도면이라 할 때, 상기 연장부(35)는 상하방향으로 천공된 홀인 상기 흡수부(33a)를 형성한 후에 사방으로 더 연장되는 형상을 갖는다.
상기 이너 바디(10) 및 상기 이너 바디(10)와 동종 재질의 볼트(40)가 열팽창 되면, 상기 아우터 플레이트(20)는 상대적으로 적게 열팽창 되거나 열팽창 되지 않음에 따라 상기 헤드부(44)와 상기 아우터 플레이트(20) 사이의 간격이 좁아진다. 이 때, 상기 천공된 흡수부(33a)가 오므라들면서 상기 이너 바디(10) 및 상기 아우터 플레이트(20)가 최초 볼팅된 위치로부터 이탈되는 것 및 볼팅 불량이 발생되는 것을 방지한다.
도 8은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 브래킷의 흡수부의 개략적인 단면도이다.
도 8에 도시된 바와 같이, 상기 흡수부(33, 33a)는 "U" 자 형상 및 천공된 홀 형상 이외에 또 다른 실시예들에 따라 "V" 자 형상(도 8a 참조), 또는 상방으로 볼록한 "U" 자 또는 "V" 자 및 하방으로 볼록한 "U" 자 또는 "V" 자를 모두 포함하는 형상(도 8b 참조), 또는 상방으로 볼록한 "U" 자 또는 "V" 자가 적어도 2개 이상 형성되는 형상(도 8c 참조)을 가질 수 있다. 여기서, 상기 이너 바디(10) 및 상기 볼트(40)가 열팽창 되어 상기 헤드부(44)와 상기 아우터 플레이트(20) 사이의 간격이 좁아지면, 상기 흡수부(33, 33a)의 "U" 자 또는 "V" 자 형상이 오므라들면서 상기 이너 바디(10) 및 상기 아우터 플레이트(20)가 최초 볼팅된 위치로부터 이탈되는 것 및 볼팅 불량이 발생되는 것을 방지한다.
상술한 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면, 이종 재질의 결합을 위한 생산비용의 증가없이 이종 재질을 용이하게 결합시킬 수 있다. 또한, 이종 재질의 열팽창 차이를 극복하여 불량을 방지함으로써, 안정성 및 안전성이 향상될 수 있다.
이상으로 본 발명에 관한 바람직한 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 아니하며, 본 발명의 실시예로부터 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의한 용이하게 변경되어 균등하다고 인정되는 범위의 모든 변경을 포함한다.
10: 이너 바디
12: 너트 홀
14: 너트
20: 아우터 플레이트
22: 수용 홀
30: 브래킷
31, 31a: 볼팅 홀
33, 33a: 흡수부
35, 35a: 연장부
40: 볼트
42: 삽입부
44: 헤드부

Claims (19)

  1. 차체의 기본 골격인 이너 바디;
    상기 이너 바디에 결합되어 차량의 외관에 노출되고, 상기 이너 바디와 이종 재질로 형성되는 아우터 플레이트; 및
    상기 아우터 플레이트에 일체로 구비되고, 상기 아우터 플레이트가 상기 이너 바디에 결합되도록 볼트에 의해 상기 이너 바디에 체결되는 브래킷;
    을 포함하되,
    상기 이너 바디가 열팽창 될 때에 상기 브래킷의 변형에 의해 상기 이너 바디와 상기 아우터 플레이트의 열팽창 차이가 흡수되고,
    상기 브래킷은,
    상기 볼트가 상기 브래킷을 관통할 수 있도록 형성된 볼팅 홀;
    상기 볼팅 홀이 형성된 부분으로부터 연장되어 상기 아우터 플레이트에 고정되는 연장부; 및
    상기 연장부가 연장되면서 절곡되는 형상에 따라 형성되는 흡수부;
    를 포함하고,
    상기 이너 바디가 열팽창 될 때에 상기 흡수부가 변형되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 볼트는 상기 이너 바디와 동종 재질인 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 브래킷은 상기 이너 바디와 동종 재질인 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 아우터 플레이트를 제작하기 위한 금형에 상기 브래킷을 고정시킨 후에 주조가 수행되어 상기 브래킷 및 상기 아우터 플레이트가 일체 성형되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 볼팅 홀은 중앙 부분에 형성되고, 상기 연장부는 사방으로 연장되어 상기 브래킷의 전체적인 형상이 "+" 형상인 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 볼팅 홀의 방사상으로 복수개가 연장되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 흡수부는 상기 이너 바디로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 "U" 자 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 연장부는 상기 흡수부를 형성한 후에 더 연장된 끝 단이 상기 아우터 플레이트에 연결되어 고정되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 연장부의 끝 단이 상기 아우터 플레이트에 삽입되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 아우터 플레이트가 상기 연장부의 끝 단에 압입되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 볼트가 볼팅된 상태에서 상기 흡수부는 상기 볼트의 헤드부와 상기 아우터 플레이트의 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 흡수부의 변형은 "U" 자 형상이 오므라드는 변형인 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 흡수부는 상기 이너 바디로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 "V" 자 형상으로 형성되고, 흡수부의 변형은 "V" 자 형상이 오므라드는 변형인 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 흡수부는 상기 이너 바디로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 "U" 자 및 상기 이너 바디를 향해 볼록한 "U" 자를 모두 포함하는 형상으로 형성되고, 상기 흡수부의 변형은 "U" 자 형상들이 오므라드는 변형인 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 흡수부는 상기 이너 바디로부터 멀어지는 방향으로 볼록한 "V" 자 및 상기 이너 바디를 향해 볼록한 "V" 자를 모두 포함하는 형상으로 형성되고, 상기 흡수부의 변형은 "V" 자 형상들이 오므라드는 변형인 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  17. 제8항에 있어서,
    상기 흡수부의 "U" 자 형상이 적어도 2개 이상 형성되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 브래킷은,
    상기 볼트가 상기 브래킷을 관통할 수 있도록 형성된 볼팅 홀;
    상기 볼팅 홀에 형성된 부분으로부터 연장되어 상기 아우터 플레이트에 고정되는 연장부; 및
    상기 연장부에 천공된 홀인 흡수부;
    를 포함하고,
    상기 이너 바디가 열팽창 될 때에 상기 흡수부가 변형되는 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 흡수부의 변형은 홀이 오므라드는 변형인 것을 특징으로 하는 차체의 결합구조.
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JP2001151155A (ja) * 1999-11-24 2001-06-05 Nissan Motor Co Ltd 樹脂ルーフ取付構造
KR101703781B1 (ko) * 2015-11-27 2017-02-08 덕양산업 주식회사 고강도 수지 카울크로스멤버 제작방법

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