KR20100073286A - 프로그레시브 금형을 이용하여 차량용 리어 시트를 장착하기 위한 힌지 브라켓 조립체를 제조하는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 브라켓 - Google Patents
프로그레시브 금형을 이용하여 차량용 리어 시트를 장착하기 위한 힌지 브라켓 조립체를 제조하는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 브라켓 Download PDFInfo
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Abstract
리어 시트의 백 패널과 결합되는 힌지 브라켓 조립체의 브라켓을 프로그레시브 금형을 이용하여 제조하는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 브라켓이 개시된다. 제조 방법은 금형에 연속 공급되는 금속 판재에 다수의 파일럿 홀을 형성하고, 소정 형상의 노치와 오목부를 형성하는 제1 단계와, 상기 제1 단계에서 가공된 판재의 오목부 중심에 개구를 형성하고, 판재의 면을 절단하여, 돌출부를 갖는 소정 형상의 프리폼을 성형하는 제2 단계와, 상기 제2 단계에서 형성된 프리폼의 돌출부를 벤딩하고, 양 측면을 가압하여 보강부와 홈을 형성하며, 소정 부위에 장착홀을 천공하는 제3 단계와, 상기 제3 단계에서 양 측면이 절곡된 프리폼의 대략 절반부를 절곡하여 브라켓을 성형하는 제4 단계와, 상기 제4 단계에서 성형된 브라켓을 이전 단계의 브라켓과 분리시키는 제5 단계를 포함한다.
차량, 프로그레시브 금형, 힌지 브라켓, 리어 시트
Description
본 발명은 차량용 리어 시트를 플로어 패널에 고정하기 위한 힌지 브라켓 조립체에 관한 것으로, 보다 구체적으로 설명하면, 리어 시트의 백 패널과 결합되는 힌지 브라켓 조립체의 브라켓을 프로그레시브 금형을 이용하여 제조하는 방법 및 상기 방법에 의하여 제조된 브라켓에 관한 것이다.
자동차용 리어 시트는, 도 1에 도시된 바와 같이, 백 패널(back panel; 102)을 힌지 브라켓 조립체를 이용하여 사이드 패널에 회전 가능하게 장착되어, 플로어 패널 상부에 일정 간격을 두고 그 상부에 배치되는 것이 일반적이다.
이러한 힌지 브라켓 조립체는 백 패널(102)의 하부 모서리(104)와 체결되는 제1 브라켓(110)과, 상기 제1 브라켓(110)에 회전 가능하게 결합되며 차량의 사이드 패널에 고정되는 제2 브라켓(130)을 구비한다.
도 2를 참조하면, 제1 브라켓(110)은 제2 브라켓(130)과 회전 가능하게 결합 하는 힌지부(112)와, 리어 시트의 백 패널(102)과 결합하는 고정부(118)로 구성되며, 힌지부(112)와 고정부(118)는 일체로 형성되며 상호 직각으로 절곡된다.
힌지부(112)에는 중심에 결합핀(비도시)을 수용하는 원형 결합부(114)가 형성되며, 고정부(118)에는 백 패널(102)와 나사 체결되기 위한 개구(124)와, 백 패널(102)의 소정 부분에 형성된 위치고정홀에 삽입되는 절곡부(126)가 형성된다. 힌지부(112)와 고정부(118)의 강도를 보강하기 위하여 양 측면을 소정 각도로 절곡하여 보강부(122)가 형성되어 있다.
제2 브라켓(130)은 차량의 사이드 패널과 결합되는 타원형 플랜지부(132)와, 상기 플랜지부(32)로부터 원통형으로 돌출하는 원통부(34)로 구성된다. 플랜지부(132)에는 사이드 패널과 나사 체결되기 위하여 나사를 수납하는 다수의 체결구(136)와, 사이드 패널에 형성된 위치고정홀에 삽입되는 절곡부(138)가 형성된다. 원통부(134)는 제1 브라켓(110)의 원형 결합부(114)에 결합핀에 의하여 회전 가능하게 결합되도록 중심에 개구(142)가 형성되어 있다.
이러한 힌지 브라켓 조립체의 제1 및 제2 브라켓은 강철 판재를 탠덤(tandem) 금형을 이용하여 제조하는 것이 일반적이다. 탠덤 금형이라 함은 하나의 금형에 하나의 공정을 적용하여 한 부품을 생산할 때 다수의 프레스와 금형을 필요로 하는 금형을 의미한다. 탠덤 금형을 이용하여 제품을 성형하는 방법은 성형품을 로봇을 이용하여 다음 공정의 금형에 안착시키는 방식과, 작업자가 직접 손을 이용하는 방식과, 진공 흡착 방식을 이용하는 방식을 포함한다.
그러나, 방식이 어떠하든 탠덤 금형을 이용하여 제품을 성형하는 경우에는, 펀치와 다이로 이루어진 금형의 갯수가 많고, 따라서 펀치를 작동시키기 위한 프레스의 갯수 역시 증가한다. 또한, 프레스를 작동시키기 위하여 각각의 프레스 마다 작업자가 고정적으로 배치되어야 한다. 그러므로, 금형 및 프레스의 갯수가 증가하고, 작업자의 수가 증가하므로, 제품의 생산비가 증가하는 문제점이 있다.
이러한 문제를 해결하기 위하여, 프로그레시브 금형을 이용하여 자동차 부품을 제조하는 방법의 예가 국내 특허 제10-0794452호에 개시되어 있다. 상기 특허에 개시된 방법을 도 7을 참조하여 설명하기로 한다.
피어싱(piercing) 단계(S1)에서 강철 판재(A)를 상하 금형 사이로 투입할 때 강철 판재에 4개의 구멍(10)을 동시에 천공한다. 구멍(10)은 동일선상에 위치하고 있으며 동일한 직경으로 연속적으로 천공된다.
노칭(notching) 단계(S2 및 S3)에서 강철 판재의 중앙을 기준으로 양측에 각각 노칭부(12)가 형성된다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 노칭 단계(S2)에서 우측 브라켓(26)을 형성하기 우하여 강철 판재의 일측면에 노칭부(12)가 형성된다. 제2 노칭 단계(S3)에서 좌측 브라켓(26)을 형성하기 위하여 강철 판재의 타측면에 노칭부(12)가 형성된다.
마킹(marking) 단계(S4)에서 상부 금형의 저면에 설치된 파일럿 핀에 의하여 고정된 상태에서 강철 판재의 상면에 'L' 글자 표식을 마킹한다. 이 경우에, 파일럿 핀이 강철 판재에 형성된 구멍(10)에 각각 삽입되어 강철판재를 견고하게 고정한다.
포밍(forming) 단계(S5)에서 연속적으로 이동하는 2개의 강철판재의 양측부 분에 형성된 돌출부(16)를 절곡시켜 벤딩부(18)를 형성한다.
리스트라이킹(restriking) 단계(S6)에서 강철판재의 양측부분, 즉 벤딩부(18)를 누르면서 강철판재의 위치를 설정하여, 강철판재가 다음 단계로 이동하는 것을 보조한다.
마지막으로, 커팅(cutting) 단계(S7 및 S8)에서 2개의 강판의 사이드 부분과 중앙 부분을 각각 절단한다. 보다 구체적으로 설명하면, 제1 커팅 단계(S7)에서 강철판재의 각 사이드 부분(20)을 절단하고, 제2 커팅 단계(S8)에서 사이드 부분이 절단된 강판의 중앙 부분을 절단한다. 제2 커팅 단계 이후에 강철판재의 중앙 부분으로부터 중앙 절단칩(22)이 분리된다.
전술한 제조 과정에 따라서, 프레스 장치에 투입된 강철판재는 좌측 브라켓(24)과 우측 브라켓(26)을 동시에 순차적으로 성형한다.
본원 발명자는 탠덤 금형을 이용하여 생산되고 있는 차량용 리어 시트의 힌지 브라켓 조립체를 프로그레시브 금형으로 제조할 수 있는 기술을 개발하여, 생산성을 향상시키고자 하였다.
그러나, 최근까지 자동차 부품을 프로그레시브 금형을 이용하여 제조하고자 하는 시도가 수회 있었으나, 성공적인 결과를 얻지 못하였다. 부품을 프로그레시브 금형으로 제조할 경우에, 부품 별로 별도의 금형의 구조 설계 기술, 정밀 가공 기술, 및 성형/금형 시뮬레이션 기술이 확보되어 있어야 한다. 그러나, 프로그레시브 금형과 관련된 기술이 현재 초기 단계라 연구되어야 하는 부분이 많이 남아 있다. 특히, 부품의 형상이 복잡하기 때문에, 프레스 설비에서부터 성형 해석 기술까지 검토되어야 할 부분이 있다.
본원 발명자는 프로그레시브 금형을 이용하여 차량용 힌지 브라켓 조립체를 제조하는 과정에서, 다수의 공정 파라미터, 즉 1) 벤딩 각도와 반경, 형상 계수에 따른 벤딩 여유량 계산, 2) 벤딩 여유량에 따른 평면의 이동 거리 계산, 3) 플래트패턴-레이아웃의 전개 길이 계산, 4) 플래트패턴-레이아웃 도면 작성, 5) 측방력에 의한 다이면압을 견딜 수 있는 다이블랭크 계산, 6) 각 공정의 가공력 계산, 7) 복합 공정을 갖는 제품에 대한 공정 순서 결정, 및 8) 스트립-레이아웃 도면 작성 등에 대한 데이터를 축적하였다.
즉, 본원 발명자는 금형 공법, 성형력, 재료물성치, 생산속도 등의 성형조건 을 경험적 데이터에 의존하여 시뮬레이션 프로그램으로 확인 및 수정 보완에 따른 적절한 성형 조건을 찾아서, 이를 금형 설계에 적용하였다.
본 발명의 목적은 차량용 리어 시트의 힌지 브라켓 조립체를 프로그레시브 금형을 이용하여 제조하여 브라켓의 생산성을 향상시키는 방법을 제공하는 것이다.
상기 및 기타 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일태양에 따르면, 차량용 리어 시트의 힌지 브라켓 조립체 중에서 리어 시트의 백 패널과 결합되는 브라켓을 제조하는 방법에 있어서, 금형에 연속 공급되는 금속 판재에 다수의 파일럿 홀을 형성하고, 소정 형상의 노치와 오목부를 형성하는 제1 단계와; 상기 제1 단계에서 가공된 판재의 오목부 중심에 개구를 형성하고, 판재의 측면을 절단하여, 돌출부를 갖는 소정 형상의 프리폼을 성형하는 제2 단계와; 상기 제2 단계에서 형성된 프리폼의 돌출부를 벤딩하고, 양 측면을 가압하여 보강부와 홈을 형성하며, 소정 부위에 장착홀을 천공하는 제3 단계와; 상기 제3 단계에서 양 측면이 절곡된 프리폼의 대략 절반부를 절곡하여 브라켓을 성형하는 제4 단계와; 상기 제4 단계에서 성형된 브라켓을 이전 단계의 브라켓과 분리시키는 제5 단계를 포함하는 제조 방법이 제공된다.
상기 제1 단계는 판재에 다수의 파일럿 홀을 형성하는 피어싱 단계와, 소정 형상의 노치를 형성하는 1차 노칭 단계와, 상기 노치와 대향하는 위치에 상기 노치와 동일한 형상의 노치를 형성하여 브릿지를 형성하는 2차 노칭 단계와, 판재의 소정 부위에 원형 오목부를 형성하는 엠보싱 단계를 포함한다.
상기 제2 단계는 엠보싱 단계에서 형성된 원형 오목부 중심에 개구를 형성하는 피어싱 단계와, 소정 형상의 측면부를 판재의 양 측면으로부터 절단하는 커팅 단계를 포함한다.
상기 제3 단계는 프리폼의 돌출부를 벤딩하여 절곡부를 형성하는 1차 벤딩 단계와, 프리폼의 양 측면을 가압하여 보강부를 형성함과 동시에 일정 부분에 홈을 형성하는 2차 벤딩 단계와, 프리폼의 소정 부위에 장착홀을 천공하는 피어싱 단계를 포함한다.
상기 브릿지에 의하여 연결되어 있는 한 쌍의 프리폼은 브릿지를 기준으로 소정 각도, 바람직하게는 15도의 각도로 배치된다.
상기 제2 단계와 제3 단계 사이에 파일럿 핀을 이용하여 프리폼을 위치설정하면서, 프리폼을 다음 단계로 이송시키는 아이들/파일럿 단계가 추가되는 것이 바람직하다.
상기 제4 단계는 프리폼의 절반부를 절곡하여 고정부를 형성하는 1차 벤딩 단계와, 상기 절곡된 고정부를 2차 벤딩하여 최종 고정부를 형성하는 2차 벤딩 단계를 포함한다.
상기 제3 단계와 제4 단계 사이에 그리고 제4 단계와 제5 단계 사이에 파일럿 핀을 이용하여 프리폼을 위치설정하면서, 프리폼을 다음 단계로 이송시키는 아이들/파일럿 단계가 추가되는 것이 바람직하다.
전술한 구성에 의하면, 프로그레시브 금형을 이용하여 힌지 브라켓을 제조하 면 탠덤 금형을 이용하는 제조하는 것과 비교하여 생산성이 약 4배 증가한다. 아울러, 3~4 세트의 금형이 필요한 탠덤 금형과 비교하여 단 1 세트의 금형만을 이용하고, 또한 고가의 프레스를 한대만 설치하면 되는 장점이 있다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 차량용 리어 시트의 힌지 브라켓 조립체 중 제1 브라켓을 제조 방법에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 힌지 브라켓 조립체의 제1 브라켓을 프로그레시브 금형을 이용하여 제조하는 과정과 스트립 레이아웃을 도시하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 우선, 소정의 폭을 갖는 금속 판재(200)가 하부 금형의 상부에 공급되면, 금속 판재(200)는 노칭/파일럿 단계(S100)를 거친다. 노칭/파일럿 단계(S100)는 금속 판재(200)에 다수의 파일럿 홀(202), 바람직하게는 4개의 파일럿 홀(202)을 형성하는 피어싱 단계와, 소정 형상의 노치(204)를 형성하는 1차 노칭 단계와, 상기 노치(204)와 대향하는 위치에 상기 노치와 동일한 형상의 노치(206)를 형성하여 브릿지(207)를 형성하는 2차 노칭 단계와, 상부 금형에 형성된 파일럿 핀(비도시)을 파일럿 홀(202)에 삽입하여 노치(204 및 206)가 형성된 판재를 위치설정하는 파일럿 단계와, 제1 브라켓(110)의 원형 결합부(114)에 대응하는 원형 오목부(208)를 형성하는 엠보싱 단계를 포함한다.
그 이후, 금속 판재는 연속적으로 이동하여 피어싱/커팅 단계(S102)를 거친다. 피어싱/커팅 단계(S102)는 엠보싱 단계에서 형성된 원형 오목부(208) 중심에 개구(210)를 형성하는 피어싱 단계와, 소정 형상의 측면부를 판재의 양 측면으로부터 절단하는 커팅 단계를 포함한다. 이 때, 측면부를 나란히 절단하면, 판재에 돌출부(213')를 갖는 소정 형상의 프리폼(preform; 213)이 형성되며, 상기 프리폼(213)은 마주보는 프리폼과 브릿지(207)에 의하여 연결된다. 피어싱/커팅 단계(S102)에서 측면부가 절단되는 상태가 도 4에 확대 도시되어 있다.
피어싱/커팅 단계를 거친 금속 판재는 상부 금형에 형성된 파일럿 핀을 파일럿 홀(202)에 삽입하여 프리폼을 위치설정하면서, 프리폼을 다음 단계로 이송시키는 아이들/파일럿 단계(S104)를 거친다.
그 이후, 피어싱/커팅 단계(S102)에서 양 측면이 절단되어 형성된 프리폼(213)은 1차 벤딩/파일럿 단계(S106)를 거친다. 1차 벤딩/파일럿 단계(S106)는 피어싱/커팅 단계(S102)에서 형성된 프리폼(213)의 돌출부(213')를 벤딩하여 절곡부(214)를 형성하는 1차 벤딩 단계와, 프리폼(213)의 양 측면을 가압하여 보강부(216)를 형성함과 동시에 일정 부분에 홈(216a)을 형성하는 2차 벤딩 단계와, 프리폼(213)의 소정 부위에 장착홀(218)을 천공하는 피어싱 단계를 포함한다.
상기 1차 벤딩/파일럿 단계(S106)에서 프리폼(213)이 벤딩된 상태가 도 5에 확대 도시되어 있다. 도면에서 알 수 있는 바와 같이, 한 쌍의 프리폼(213)은 브릿지(207)보다 절곡부(214)가 아래에 위치하여 소정의 각도(α), 바람직하게는 약 15도의 각도를 이루고 있다.
1차 벤딩/파일럿 단계를 거친 프리폼(213)은 상부 금형에 형성된 파일럿 핀을 파일럿 홀(202)에 삽입하여 프리폼을 위치설정하면서, 프리폼을 다음 단계로 이 송시키는 아이들/파일럿 단계(S108)를 거친다.
그 이후, 1차 벤딩/파일럿 단계(S106)에서 양 측면이 절곡된 프리폼(213)은 2차 벤딩/파일럿 단계(S110)를 거친다. 2차 벤딩/파일럿 단계(S110)는 프리폼(213)의 절반부를 절곡하여 고정부(220)를 형성하는 1차 벤딩 단계와, 상기 절곡된 고정부(220)를 2차 벤딩하여 최종 고정부(220')를 형성하는 2차 벤딩 단계를 포함한다.
2차 벤딩 단계에서 절곡되는 프리폼(213)이 도 6에 확대 도시되어 있다. 1차 벤딩/파일러 단계(S106)에서 소정 각도로 기울어진 프리폼은 2차 벤딩/파일럿 단계(S110)의 2차 벤딩 단계에서 수평하게 변형되어, 제1 브라켓(222)이 형성된다.
2차 벤딩/파일럿 단계에서 형성된 제1 브라켓(222)은 상부 금형에 형성된 파일럿 핀을 파일럿 홀(202)에 삽입하여 제1 브라켓을 위치설정하면서, 제1 브라켓을 다음 단계로 이송시키는 아이들/파일럿 단계(S112)를 거친다.
마지막으로, 이젝팅 단계(S114)에서 제1 브라켓(222)의 브릿지(224)를 이전 아이들/파일럿 단계(S112)에 있는 제1 브라켓(222)의 브릿지와 분리시키는 세퍼레이팅/파일럿 단계와, 최종적으로 브릿지(224)에 의하여 연결된 한 쌍의 제1 브라켓(222)을 배출하는 이젝팅 단계가 수행된다.
본 발명을 상기 실시예를 참조하여 설명하였지만, 보호 받고자 하는 보호범위가 전술한 실시예에 의하여 한정되지 않는다. 본 발명의 보호 범위는 하기의 청구범위에 의하여 결정된다.
도 1은 리어 시트의 백 패널을 고정하기 위한 통상의 힌지 브라켓 조립체를 개략적으로 도시하는 도면.
도 2는 도 1에 도시된 힌지 브라켓을 분해하여 도시하는 사시도.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 힌지 브라켓 조립체의 제1 브라켓을 프로그레시브 금형을 이용하여 제조하는 과정과 스트립 레이아웃을 도시하는 도면.
도 4는 피어싱/커팅 단계에서 측면부가 절단되는 상태를 확대 도시하는 도면.
도 5는 1차 벤딩/파일럿 단계에서 벤딩된 프리폼을 확대 도시하는 도면.
도 6은 2차 벤딩 단계에서 절곡된 프리폼을 확대 도시하는 도면.
도 7은 종래 프로그레시브 금형을 이용하여 자동차 부품을 제조하는 과정을 도시하는 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
200: 금속 판재 202: 파일럿 홀
204: 노치 207: 브릿지
208: 오목부 213: 프리폼
214: 절곡부 220: 고정부
222: 브라켓
Claims (13)
- 차량용 리어 시트의 힌지 브라켓 조립체 중에서 리어 시트의 백 패널과 결합되는 브라켓을 제조하는 방법에 있어서,금형에 연속 공급되는 금속 판재에 다수의 파일럿 홀을 형성하고, 소정 형상의 노치와 오목부를 형성하는 단계(S100)와;상기 단계(S100)에서 가공된 판재의 오목부 중심에 개구를 형성하고, 판재의 측면을 절단하여, 돌출부를 갖는 소정 형상의 프리폼을 성형하는 단계(S102)와;상기 단계(S102)에서 형성된 프리폼의 돌출부를 벤딩하고, 양 측면을 가압하여 보강부와 홈을 형성하며, 소정 부위에 장착홀을 천공하는 단계(S106)와;상기 단계(S106)에서 양 측면이 절곡된 프리폼의 대략 절반부를 절곡하여 브라켓을 성형하는 단계(S110)와;상기 단계(S110)에서 성형된 브라켓을 이전 단계의 브라켓과 분리시키는 단계(S1140)를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 단계(S100)는 판재에 다수의 파일럿 홀을 형성하는 피어싱 단계와, 소정 형상의 노치를 형성하는 1차 노칭 단계와, 상기 노치와 대향하는 위치에 상기 노치와 동일한 형상의 노치를 형성하여 브릿지를 형성하는 2차 노칭 단계와, 판재 의 소정 부위에 원형 오목부를 형성하는 엠보싱 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 2 항에 있어서,상기 2차 노칭 단계와 엠보싱 단계 사이에 파일럿 핀을 이용하여 노치가 형성된 판재를 위치설정하는 파일럿 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 단계(S102)는 엠보싱 단계에서 형성된 원형 오목부 중심에 개구를 형성하는 피어싱 단계와, 소정 형상의 측면부를 판재의 양 측면으로부터 절단하는 커팅 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 4 항에 있어서,상기 단계(S102)에서 성형된 프리폼은 마주보는 프리폼과 브릿지에 의하여 연결되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 단계(S106)는 프리폼의 돌출부를 벤딩하여 절곡부를 형성하는 1차 벤딩 단계와, 프리폼의 양 측면을 가압하여 보강부를 형성함과 동시에 일정 부분에 홈을 형성하는 2차 벤딩 단계와, 프리폼의 소정 부위에 장착홀을 천공하는 피어싱 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 브릿지에 의하여 연결되어 있는 한 쌍의 프리폼은 브릿지를 기준으로 소정 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 한 쌍의 프리폼은 15도의 각도로 배치되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 단계(S102)와 단계(S106) 사이에 파일럿 핀을 이용하여 프리폼을 위치설정하면서, 프리폼을 다음 단계로 이송시키는 아이들/파일럿 단계가 추가되는 것 을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 단계(S110)는 프리폼의 절반부를 절곡하여 고정부를 형성하는 1차 벤딩 단계와, 상기 절곡된 고정부를 2차 벤딩하여 최종 고정부를 형성하는 2차 벤딩 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 10 항에 있어서상기 2차 벤딩 단계에서 절곡되는 한 쌍의 프리폼은 브릿지를 중심으로 상호 수평하게 배치되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항에 있어서,상기 단계(S106)와 단계(S110) 사이에 그리고 단계(S110)와 단계(S114) 사이에 파일럿 핀을 이용하여 프리폼을 위치설정하면서, 프리폼을 다음 단계로 이송시키는 아이들/파일럿 단계가 추가되는 것을 특징으로 하는 제조 방법.
- 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 따른 제조 방법으로 제조된 차량용 리어 시트의 힌지 브라켓 조립체의 브라켓.
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