KR20050089057A - 프론트 엔드 모듈 - Google Patents

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KR20050089057A
KR20050089057A KR1020057011383A KR20057011383A KR20050089057A KR 20050089057 A KR20050089057 A KR 20050089057A KR 1020057011383 A KR1020057011383 A KR 1020057011383A KR 20057011383 A KR20057011383 A KR 20057011383A KR 20050089057 A KR20050089057 A KR 20050089057A
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South Korea
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end module
plastic
component
metal
component comprises
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KR1020057011383A
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English (en)
Inventor
제임스 이. 스타가르드
제리 클라지스
블레어 롱하우스
에릭 코월
래리 디. 버터필드
토마스 엠. 고럴
미치 브라운
알. 케이쓰 팬터
테리 이. 나돈
데니스 가이다
Original Assignee
제네럴 일렉트릭 컴퍼니
카리슬레 엔지니어드 프로덕츠, 인크.
바리-폼
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Abstract

프론트 엔드 모듈이 설명되며, 여기서 상기 모듈은 금속 기판에 연결된 플라스틱 구성요소를 포함한다. 금속 기판은 유압 성형에 의해 형성되고 실질적으로 단일 부재로 성형될 수 있다. 플라스틱 구성요소는 금속 기판 주위에 몰딩되고, 금속 기판의 길이를 따라 이산 위치에서 금속 기판과의 연결을 동시에 형성한다.

Description

프론트 엔드 모듈{FRONT END MODULE}
본 출원은, 전체 명세서가 본 명세서에 참고용으로 명백히 병합되어 있는, 2002년 12월 19일에 출원된 미국 가특허 출원 60/434,923의 우선권을 청구한다.
본 발명은 일반적으로 금속 및 플라스틱 함유물로 구성된 구성요소에 관한 것으로, 더 구체적으로 금속 기판에 연결된 플라스틱 물질을 포함하는 프론트 엔드 모듈(front end module)에 관한 것이다.
현재, 차량 프론트 엔드 모듈과 같은 차량용 구조적 구성요소는 금속 및/또는 플라스틱으로 이루어져 있다. 프론트 엔드 모듈은 전조등, 라디에이터, 팬, 경적 등과 같은 다양한 차량 구성요소를 위한 부착형 구조를 제공할 뿐 아니라 차량에 구조를 제공한다. 바람직하게, 프론트 엔드 모듈은 제조자에 의해 차량에 장착될 준비가 되어 있는 단일 유닛 조립체에 제공될 수 있다.
일반적으로, 그러한 구조적 구성요소는 함께 용접되는 수 개의 스탬핑(stamping)으로부터 이루어져 있다. 대안적으로, 그러한 구성요소는 압출 성형 또는 유압 성형(hydroforming) 등에 의해 폐쇄 단면 금속으로부터 이루어져 있다. 폐쇄 부분 금속의 이용은 비교적 더 강한 구성요소를 제공한다. 그러나, 일반적으로, 추가 금속 물질은 부착 표면을 제공하기 위해 폐쇄 단면 금속 구성요소에 용접되어야 한다.
이들 구조적 구성요소는, 차량 성능 요구조건을 충족할 수 없음으로 인해 현재 더 큰 차량을 위한 플라스틱 물질로부터 완전히 만들어지지 않는다. 그러나, 차량 구성요소를 위한 부착 지점을 제공하기 위해 금속과 연계하여 플라스틱 구성요소를 사용하는 것은 종래 기술에 알려져 있다. 몇몇 경우에, 금속 구조적 구성요소는 나사 또는 리벳(rivet)과 같은 기계적 패스너를 이용하여 플라스틱 구성요소에 부착된다. 그러나, 이러한 방법을 사용하는 것은 비교적 비용이 많이 들고 노동 집약적이다.
플라스틱을 금속 구조물에 고정시키는 다른 방법은 Valeo Thermique Moteur에게 양도된, Guyomard 등의 미국 특허 6,273,496에 도시되어 있다. 이러한 인용 특허는 폐쇄 단면 금속 구성요소를 포함하는 금속 구조적 구성요소를 포함하는 프론트 패널을 개시하는 것으로 나타난다. 플라스틱 물질은 금속 구조 위에 중첩 성형(overmolded)된다.
플라스틱을 금속에 고정시키는 다른 방법은 Bayer사의 이름으로 Goldbach 등이 출원한 미국 특허 출원 공개 번호 2001/0053431에 도시되어 있다. 그러한 다른 플라스틱 및 금속부는 Bayer Akhengesellsschaft에 양도된 Goldbach의 미국 특허 출원 5,190,803에 도시되어 있다.
따라서, 금속 기판에 부착된 플라스틱 구성요소를 포함하는 프론트 엔드 모듈이 바람직하며, 특히 여기서 플라스틱 구성요소는, 기계적 패스너를 이용하지 않으면서, 또한 연결을 달성하기 위해 비교적 소량의 플라스틱 물질을 이용하여 제작 동안 금속 기판에 연결될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일반적인 가르침에 따라 프론트 엔드 모듈의 정면 사시도.
도 2는 본 발명의 일반적인 가르침에 따라 도 1에 도시된 프론트 엔드 모듈의 후면 사시도.
본 발명의 제 1 실시예에 따라, 그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖는 금속 구성요소를 포함하는 프론트 엔드 모듈이 제공된다. 모듈은 금속 구성요소의 적어도 일부분 주위에 배치된 플라스틱 구성요소를 더 포함하며, 여기서 플라스틱 물질의 제 1 부분은 적어도 하나의 개구부를 통과하여 연장하고, 플라스틱 물질의 제 2 부분은 금속 구성요소의 외부 표면 주위에 연장하여, 플라스틱 구성요소를 금속 구성요소에 연결하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖는 윤곽이 형성된(contoured) 단일 금속 구성요소를 포함하는 프론트 엔드 모듈이 제공된다. 모듈은 금속 구성요소의 적어도 일부분 주위에 배치된 플라스틱 구성요소를 더 포함하며, 여기서 플라스틱 물질의 제 1 부분은 적어도 하나의 개구부를 통과하여 연장하고, 플라스틱 물질의 제 2 부분은 플라스틱 구성요소를 금속 구성요소에 연결시키기 위해 금속 구성요소의 외부 표면 주위에 연장하고, 둘러싼다.
본 발명의 다른 실시예에 따라, 그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖는 윤곽이 형성된 단일 금속 구성요소를 포함하는 프론트 엔드 모듈이 제공되며, 여기서 금속 구성요소는 수평부와, 그로부터 연장하는 2개의 이격되고 대향된 수직부를 포함한다. 모듈은 금속 구성요소의 적어도 일부분 주위에 배치된 플라스틱 구성요소를 더 포함하며, 여기서 플라스틱 물질의 제 1 부분은 적어도 하나의 개구부를 통과하여 연장하고, 플라스틱 물질의 제 2 부분은, 플라스틱 구성요소를 금속 구성요소에 연결시키기 위해 금속 구성요소의 외부 표면에 대해 연장하고, 둘러싼다.
첨부된 도면과 연계하여 볼 때, 바람직한 실시예의 상세한 설명에 대한 설명을 보아 본 발명을 더 잘 이해할 것이다.
동일한 참조번호는 여러 도면 전체에 동일한 부분을 나타낸다.
바람직한 실시예(들)에 대한 다음의 설명은 사실상 단지 예시적이고, 본 발명, 그 응용 또는 용도를 한정하도록 의도되지 않는다.
예를 들어, 다음 설명이 주로 프론트 엔드 모듈과 연계하여 본 발명을 설명하지만, 본 발명이 마찬가지로 모든 응용에 적용가능하고, 여기서 개별적인 패스너 필요 없이 플라스틱 구성요소를 금속 구성요소에 연결하는 것이 바람직하다는 것이 인식될 것이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 일반적인 가르침에 따른 복합 프론트 엔드 모듈은 일반적으로 10으로 도시된다. 프론트 엔드 모듈(10)은, 일반적으로 14로 표시된 패널과 같지만 여기에 한정되지 않는 플라스틱 구성요소에 접합되는 것이 바람직한 일반적으로 12로 표시된 튜브(바람직하게 유압 성형으로 제조됨)와 같지만 여기에 한정되지 않는 하나의(예를 들어 단일) 금속 부재로 구성되는 것이 바람직하다.
바람직하게, 튜브(12)는 폐쇄 단면을 포함한다. 그러한 폐쇄 단면 금속 구성요소의 용도는 모듈(10)에 강성을 제공한다. 폐쇄 형태의 부분은 임의의 적합한 구성을 취할 수 있다. 이것은 반드시 일정한 단면 형태를 가질 필요가 없다. 그러한 구조는 차량 지지 구조에 특히 유용하다. 개방된 단면 금속 구성요소도 또한 본 발명의 범주 내에 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 튜브(12)는 강철, 알루미늄 등(여기에 한정되지 않음)과 같은 임의의 적합한 금속을 포함할 수 있다.
튜브(12)는 임의의 수의 구성으로 구성될 수 있다. 그러나, 프론트 엔드 모듈에 사용하는데 적합한 그러한 구성이 바람직하다. 한정되지 않은 예로서, 튜브(12)는 바람직하게 모듈의 상부 영역에서 시작하고, 펜더(미도시)와 같은 차량 구조에 연결되도록 적응된다. 튜브(12)는 일반적으로 전조등 모듈 영역 또는 마운트(16)에 대응하는 영역에 걸쳐 도시된 바와 같이 수평으로 연장한다. 그 다음에, 튜브(12)는 방향을 조절하여 일반적으로 라디에이터(미도시) 측위치에 대응하는 영역에 거의 평행하게 수직으로 아래로 향하고 이어진다. 튜브(12)는 일반적으로 라디에이터(미도시)의 하부 위치에 대응하는 영역에 수평으로 평행하게 이어지도록 향한다. 그 다음에, 튜브(12)는 라디에이터(미도시)의 위치에 대응하는 영역의 대향측에 거의 평행하게 수직으로 위로 이어지도록 향한다. 그 다음에, 튜브(12)는 일반적으로 대향하는 전조등 모듈 영역 또는 마운트(16)에 걸쳐 수평으로 이어지도록 향하고, 대향 펜더(미도시)에서 종료한다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 튜브(12)는 일반적으로 u-자형 부재의 각 아암으로부터 바깥쪽으로 연장하는 연장부(28)를 갖는 u-자형 부재를 포함한다. 다시, 튜브(12)가 유압 성형 등에 의해 하나의 부품의 폐쇄 단면 부재로서 형성되는 것이 바람직하다.
플라스틱 패널(14)은 다수의 적합한 구성으로 구성될 수 있다. 그러나, 프론트 엔드 모듈에 사용하는데 적합한 이러한 구성이 바람직하다. 한정되지 않는 예로서, 플라스틱 패널(14)은 상부 교차 단부(18), 전조등 마운트(16), 그릴 지지부(20), 후드 래치 마운트(22), 수직 중심 지지부(24) 등을 포함하는 것이 바람직하다. 플라스틱 패널(14)은 또한 적어도 하나, 더 바람직하게는 복수의 강화 부재, 예를 들어 강화 리브(26)를 포함할 수 있다. 도시된 바와 같이, 플라스틱 패널(14)은 전술한 구성요소 등의 부착을 허용하도록 윤곽을 형성하는 것이 바람직하고, 또한 개구부, 플랜지, 보스(boss), 및 다른 돌출부(여기에 한정되지 않음)와 같은 추가 표면 물체(effect)를 구비할 수 있다.
플라스틱 패널(14)은 임의의 적합한 열가소성 또는 열경화성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 플라스틱 물질의 한가지 그러한 예는 변형된 폴리페놀린 산화물(polyphenolene oxide)을 포함할 수 있다. 적합한 플라스틱에 대한 한가지 예가 제공되지만, 임의의 적합한 열가소성 또는 열경화성 물질이 본 발명의 범주 내에 사용될 수 있음이 인식될 것이다. 더욱이, 충전재 또는 다른 접착제는 플라스틱 패널(14)을 강화시키기 위해 플라스틱 물질에 첨부될 수 있다. 임의의 적합한 충전재가 사용될 수 있다. 그러한 충전재는 예를 들어 유리 섬유 또는 플라스틱 섬유를 포함할 수 있다.
프론트 엔드 모듈(10)의 연장부(28)는 튜브(12)의 연장부(28)의 단부(30)를 통해 펜더의 상부 프론트 엔드에 고정되는 것이 바람직하다. 튜브(12)의 연장부(28)의 단부(30)는 차량 펜더로 모듈(10)을 고정시키기 위해 패스너를 수용하는 개구부를 포함할 수 있는 것이 바람직하다. 튜브(12)의 하단부는 부착점(32)에서 튜브(12)에 부착된 브래킷(미도시)을 통해 2개의 위치에서 차량 새시에 접합하는 것이 바람직하다.
프론트 엔드 모듈(10)은 바람직하게 펜더를 위치시키고, 펜더로부터 차량 새시로 구조적 로드 경로를 제공한다. 프론트 엔드 모듈(10)은 또한 통합 장착 지지부(34)에 의해 냉각 모듈에 의해 생성된 로드를 지지한다. 프론트 엔드 모듈은 또한 공기 필터 하우징, A/C 수신 건조기, 전조등 모듈, 냉각제 용기, 팬 측판(fan shroud), 및 바람직하게 프론트 엔드 모듈(10)에 장착될 수 있는 경적(여기에 한정되지 않음)과 같은 다른 다양한 구성요소를 지지하도록 적응된다. 장착 구멍(36)은 이들 구성요소 등을 장착하기 위해 제공될 수 있다.
튜브(12)는 튜브를 먼저 형성 및 관통시킴으로써, 바람직하게는 유압 성형함으로써 제조되는 것이 바람직하다. 그 다음에, 튜브(12)는 사출 성형 툴에 위치한다. 그 다음에, 몰드가 폐쇄되는데, 여기서 유리 섬유 등을 포함하는, 바람직하게는 강화재를 포함하는 플라스틱 물질이 사출 성형 툴의 공동부로 펌핑되어, 이에 따라 패널(14)을 원하는 구성으로 형성하고, 동시에 이 패널(14)을, 튜브(12)의 전면 및 후면의 나머지를 노출시켜 놓고 일반적으로 38로 표시된 이산 위치에서 튜브(12)에 결합한다. 더 구체적으로, 튜브(12)를 패널(14)에 결합하기 위해, 개구부(미도시)는 튜브(12)의 일측부 상에 형성된다. 대향 개구부(40)는 툴의 대향측 상에 형성된다. 코어 툴은 튜브(12)의 대향측 상의 개구부(40)를 통해 이 개구부에 인접하게 삽입된다. 코어 툴은, 플라스틱 물질로 하여금 튜브(12)의 일측부로부터 개구부를 통해 코어 툴의 공동부에 흐르도록 하는 공동부를 제공한다. 이러한 방식으로, 플라스틱은 개구부를 통과하여 흐르지만, 튜브(12)의 전체 공동부를 채우지 않는다.
바람직하게, 플라스틱 물질은 튜브의 내부 상에 버튼형(button-like) 구조(42)를 형성한다. 이러한 버튼형 구조(42)는 튜브(12)에서의 개구부에 걸쳐 연장하는 에지를 갖는다. 플라스틱 물질은 개구부(40)로부터 튜브(12)의 대향측 상에 형성하고, 강화 리브(26)를 포함할 수 있다. 이러한 방식의 연결을 이용하면, 플라스틱은 플라스틱 물질로 튜브(12)를 완전히 채울 필요 없이 튜브(12)에 고정된다. 따라서, 플라스틱 물질은 바람직하게, 위치(38)에서 튜브(12) 안으로 적어도 부분적으로 채워지고, 냉각 이후에 튜브(12)와의 연결점을 형성한다. 튜브(12)와의 플라스틱 패널(14)의 연결 고정은 38로 도시되고, 본 명서세에 참고용으로 병합되어 있는 본 발명자와 동일한 발명자의 미국 특허 출원 60/398,901에 완전히 설명되어 있다. 위치(38)에서의 연결이 임의의 수의 형태로 구성될 수 있고, 제한없이 오목부, 개구부, 구멍, 애퍼처, 보어, 관통 보어(through bore), 등을 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
추가로 도시된 바와 같이, 플라스틱 물질은 바람직하게 44에 도시된 바와 같이 튜브(12) 주위에 형성될 수 있다. 강화 리브(26)는 또한 전술한 바와 같이 포함될 수 있다. 이러한 방식으로 이루어진 연결을 통해, 플라스틱 물질은 튜브(12)의 외부 표면 주위에 바람직하게 형성되고, 냉각 이후에, 튜브(12)와의 연결점을 형성한다. 더욱이, 연결은 이러한 방식으로 이루어지고, 플라스틱 패널(14)을 튜브(12)에 몰딩함으로써, 별도의 패스너가 금속 기판의 플라스틱 구성요소를 연결할 필요성은 제거된다. 그러나, 별도의 패스너가 전술한 연결 시스템 이외에 포함될 수 있다는 것이 인식될 것이다.
사출 성형이 모듈(10)을 제작하는 현재 바람직한 방법이지만, 임의의 다른 적합한 성형 기술이 본 발명의 범주 내에 사용될 수 있음이 인식될 것이다. 이들은, 제한 없이 압축 몰딩, 사출 압축 몰딩, 압출 성형 압축, 가스 원조 또는 물 원조 압력 몰딩, 저압 몰딩, 블로우 몰딩(blow molding), 열성형 및/또는 회전 몰딩을 포함한다.
당업자는, 이제 본 발명의 넓은 가르침이 다양한 형태로 구현될 수 있다는 것을 이전 설명으로부터 인식할 수 있다. 그러므로, 본 발명이 특정 예와 연계하여 설명되었지만, 본 발명의 진정한 범주는 여기에 한정되지 않아야 하고, 이는 다른 변형이 도면, 명세서 및 첨부된 청구항을 검토하여 당업자에게 명백하게 되기 때문이다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 일반적으로 금속 및 플라스틱 함유물로 구성된 구성요소에 관한 것으로, 더 구체적으로 금속 기판에 연결된 플라스틱 물질을 포함하는 프론트 엔드 모듈 등에 이용된다.

Claims (27)

  1. 프론트 엔드 모듈(front end module)로서,
    그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖는 금속 구성요소와;
    상기 금속 구성요소의 적어도 일부분 주위에 배치된 플라스틱 구성요소를 포함하고, 여기서 상기 플라스틱 구성요소를 상기 금속 구성요소에 연결하기 위해 상기 플라스틱 물질의 제 1 부분은 상기 적어도 하나의 개구부를 통과하여 연장하고, 상기 플라스틱의 제 2 부분은 금속 구성요소의 외부 표면 주위에 연장하는, 프론트 엔드 모듈.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 구성요소는 유압 성형(hydroforming)에 의해 형성되는, 프론트 엔드 모듈.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 금속 구성요소는 윤곽이 형성된(contoured) 단일 부재인, 프론트 엔드 모듈.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 금속 구성요소는, 하나의 수평 부분, 및 상기 수평 부분으로부터 연장하는 2개의 이격되고 대향된 수직 부분을 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 금속 기판은 폐쇄 단면을 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 금속 구성요소는 그 안에 형성된 복수의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 복수의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 적어도 하나의 부착 구멍을 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 표면에 형성된 적어도 하나의 강화 부재를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  11. 프론트 엔드 모듈로서,
    그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖는 윤곽이 형성된 단일 금속 구성요소와;
    금속 구성요소의 적어도 일부분 주위에 배치된 플라스틱 구성요소를 포함하며, 여기서 상기 플라스틱 구성요소를 상기 금속 구성요소에 연결시키기 위해 상기 플라스틱 물질의 제 1 부분은 상기 적어도 하나의 개구부를 통과하여 연장하고, 상기 플라스틱 물질의 제 2 부분은 상기 금속 구성요소의 외부 표면 주위에 연장하고 둘러싸는(envelope), 프론트 엔드 모듈.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 금속 구성요소는 유압 성형에 의해 형성되는, 프론트 엔드 모듈.
  13. 제 11항에 있어서, 상기 금속 구성요소는, 하나의 수평 부분, 및 상기 수평 부분으로부터 연장되고 이격되고 대향된 2개의 수직 부분을 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  14. 제 11항에 있어서, 상기 금속 기판은 폐쇄된 단면을 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  15. 제 11항에 있어서, 상기 금속 구성요소는 그 안에 형성된 복수의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  16. 제 11항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  17. 제 11항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 복수의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  18. 제 11항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 적어도 하나의 부착 구멍을 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  19. 제 11항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 표면에 형성된 적어도 하나의 강화 부재를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  20. 프론트 엔드 모듈로서,
    그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 갖는 윤곽이 형성된 단일 금속 구성요소로서, 여기서 상기 금속 구성요소는 하나의 수평 부분, 및 그로부터 연장하는 이격되고 대향된 2개의 수직 부분을 포함하는, 윤곽이 형성된 단일 금속 구성요소와;
    상기 금속 구성요소의 적어도 일부분 주위에 배치된 플라스틱 구성요소로서, 여기서 상기 플라스틱 구성요소를 금속 구성요소에 연결시키기 위해 상기 플라스틱 물질의 제 1 부분은 적어도 하나의 개구부를 통과하여 연장하고, 상기 플라스틱 물질의 제 2 부분은 상기 금속 구성요소의 외부 표면 주위에 연장하고 둘러싸는, 플라스틱 구성요소를
    포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 금속 구성요소는 유압 성형에 의해 형성되는, 프론트 엔드 모듈.
  22. 제 20항에 있어서, 상기 금속 기판은 폐쇄 단면을 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  23. 제 20항에 있어서, 상기 금속 구성요소는 그 안에 형성된 복수의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  24. 제 20항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 적어도 하나의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  25. 제 20항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 복수의 개구부를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  26. 제 20항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 안에 형성된 적어도 하나의 부착 구멍을 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
  27. 제 20항에 있어서, 상기 플라스틱 구성요소는 그 표면에 형성된 적어도 하나의 강화 부재를 포함하는, 프론트 엔드 모듈.
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