KR20100116669A - 일체형 시일을 구비한 캡슐형 윈도우 조립체 및 이의 설치 방법 - Google Patents

일체형 시일을 구비한 캡슐형 윈도우 조립체 및 이의 설치 방법 Download PDF

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KR20100116669A
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찰스 이. 애쉬
스캇 더블유. 챔버스
줄리아 비. 맥라클란
찰스 시털렛
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필킹톤 그룹 리미티드
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Abstract

본 발명은 캡슐형 윈도우 조립체에 관한 것이며, 캡슐형 윈도우 조립체는 차량 본체의 개구, 특히, 차량 루프 내에 설치시 고정식 또는 이동식일 수 있다. 차량 승객실로의 공기, 물 및/또는 먼지의 유입을 방지하기 위하여, 일체형 시일(40)이 유전 기판 재료(44) 상에 성형된다. 차량 본체 개구 내에 조립체의 설치시, 시일(40)은 사후 설치 시일, 예컨대, 예비성형된 벌브 시일에 대한 필요성 없이, 본체 개구를 둘러싸는 시트 금속과 윈도우 조립체의 에지 사이의 갭을 효과적으로 폐쇄한다.

Description

일체형 시일을 구비한 캡슐형 윈도우 조립체 및 이의 설치 방법 {ENCAPSULATED WINDOW ASSEMBLY WITH INTEGRAL SEAL AND METHOD OF INSTALLING SAME}
본 발명은 대체로 중합체 프레임(polymeric frame) 또는 개스킷(gasket) 부재가 유리 시트의 주연 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 캡슐형 윈도우 조립체(encapsulated window assembly)에 관한 것이다.
캡슐형 윈도우 조립체, 특히 차량 루프 윈도우(roof window) 또는 선루프는 예컨대, 다음의 특허 문헌에서 설명된다.
미국 특허 제6,375,254호는 커버 "플레이트"(cover "plate") 및 커버 플레이트의 에지 주위에서 발포되거나 사출되어 에지 갭 시일(edge gap seal)을 형성하는 플라스틱 프레임을 포함하는 자동차 루프용 "커버"를 설명한다. 플라스틱 프레임은 바닥쪽이 개방되고, 에지 갭 시일을 형성하는 립(lip)에 의해 외부와 접경되는 홈(groove)을 구비한다. 플라스틱 프레임의 재료보다 연질인 재료로 제조된 플라스틱 인서트(insert)가 홈에 위치된다. 강화 프레임(reinforcing frame)을 선택적으로 포함하는 이러한 커버의 제조 공정 및 플라스틱 프레임의 홈에 플라스틱 인서트를 제조/위치시키는 공정도 설명된다.
미국 특허 제6,517,150호는 자동차용 루프의 루프 개구를 폐쇄하기 위한 커버 유닛을 설명하며, 이러한 커버 유닛은 적어도 부분적으로 투명 플라스틱으로 구성된 커버 요소와, 커버 요소의 측면 에지를 따라 연장하고 기본적으로 수직으로 진행되는 루프 장착 밀봉면(roof-mounted sealing surface)에 대한 접촉을 위해 커버 요소의 측면 에지를 둘러싼 시일을 지지하는, 예컨대 금속으로 제조된 강화 프레임을 구비한다. 커버 요소의 열 팽창을 가능하게 하기 위하여, 커버 요소가 강화 프레임에 대해 횡방향으로 이동할 수 있도록 강화 프레임은 가요성 시멘트를 이용하여 커버 요소에 접합된다(cemented). 시일은 커버 요소의 열 팽창에 의해 대체로 영향을 받지 않는 루프 장착 밀봉면에 접촉하는 루프 밀봉 영역을 구비하고, 시일은 커버 요소의 열 팽창의 보정(compensation)을 위한 커버 밀봉 영역을 구비한다.
차량 제조업자에 대한 캡슐형 윈도우 조립체의 공급자는, 잘 작동하고, 미적으로 만족스럽고, 제조하기가 간단하고, 비용면에서 효과적인 이러한 조립체를 생산하기 위한 방법들을 계속해서 모색한다. 본 발명의 캡슐형 윈도우 조립체는 이러한 목적들을 달성하는 것으로 판단된다.
본 발명은 차량 본체의 개구를 메우는 캡슐형 윈도우 조립체, 특히, 차량의 루프의 개구를 메우는데 유용한 윈도우 조립체에 관한 것이다. 이러한 목적을 달성하기 위하여, 일체형 시일은 유전 기판 재료의 주연 에지의 적어도 일부 주위에 성형된다.
일체형 시일은 기부를 포함하는 몇몇 구성요소로 구성되고 적어도 일 표면은 기판 재료의 주연 에지 상에 성형된다. 립부는 만곡 형상으로 기부의 분리된 영역으로부터 연장된다. 일 실시예에서, 립부는 암형 체결부를 말단부에 또는 말단부 근처에 포함한다. 특정 실시예에서, 수형 체결부는 암형 체결부와 선택적으로 체결할 수 있도록 일 방향으로 시일의 기부의 또다른 영역으로부터 연장된다.
본 발명의 장점은 차량 본체의 시트 금속의 개구에 상기 전술한 특징부를 활용하는 윈도우 조립체의 설치시 실현됨으로써, 대상 윈도우 조립체의 시일은 차량 본체 개구의 주연을 형성하는 본체 시트 금속의 적어도 일 부분과 밀봉 접촉하게 된다. 이 경우, 립부가 시일의 기부를 향해 이동하고 동시에 시일의 립부가 본체 시트 금속의 부분에 대해 밀봉력이 가해지도록 시일의 립부가 압축된다.
이러한 적용예에서, "설치(installation)"는 고정식 선루프의 경우일 수 있는, 차량 본체 개구에 캡슐형 윈도우 조립체의 1회의, 기본적으로 영구적인 설치를 의미할 수 있다. 또한, "설치"는 본 발명의 윈도우 조립체의 시일이 차량 시트 금속에 대한 밀봉 형상을 유지시킬 수 있어야 하는 작동 동안 양호하게는 차량의 수명 동안 이동식 선루프의 반복 개방/폐쇄에 적용될 수 있다.
수형 체결부가 기부로부터 연장되는 이러한 실시예에서, 립부에 형성된 암형 체결부는 따라서 수형 체결부와 체결 접촉하게 된다. 이러한 체결시, 전술된 차량 본체 시트 금속 상에 비교적 일정한 밀봉 압력을 가하도록 하기 위하여, 자가 체결형 시일(self-engaging seal)에 특정량의 가요성을 허용하도록 개방부가 형성된다.
본 발명의 이러한 및 다른 목적, 특징 및 장점들은 설명의 목적만을 위해 본 발명에 따른 몇몇 실시예를 도시하는 첨부 도면을 참고할 때, 다음의 설명으로부터 명백해진다.
도 1은 본 발명의 특정 실시예에 따른 자가 순응식(self-conforming), 비체결(non-engaging)형 시일의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 성형 자가 체결형 시일을 구비한 기판의 일 실시예의 단면도이다.
도 3은 잠금 능력을 가진 성형 자가 체결형 시일을 구비한 기판의 다른 실시예의 단면도이다.
도 4는 차량 본체의 개구에 설치시 "체결되는" 시일을 도시하는 도 2의 실시예의 단면도이다.
도 5는 차량 루프의 개구와 관련하여 설치하는 본 발명의 윈도우 조립체의 사시도이다.
도 6은 차량 루프의 개구에 설치되는 본 발명의 윈도우 조립체의 사시도이다.
도 7은 이동식 선루프에서 사용되는 바와 같은 본 발명의 윈도우 조립체의 사시도이다.
도 8은 수형 정지부를 구비한 성형 자가 순응 시일의 단면도이다.
도 9는 본 발명에 따른 도 3에 도시된 실시예의 다른 실시예의 단면도이다.
본 발명은 차량 본체의 개구에서 용이하게 설치될 수 있는 캡슐형 윈도우 조립체에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 캡슐형 윈도우 조립체는 선루프 또는 문루프로서도 칭해지는 차량 루프의 개구를 메우는 데 적절하다. 본 발명의 윈도우 조립체는 본 발명에서 직사각형 형상으로 설명되지만, 실질적으로 요구되는 어떤 형상 및/또는 크기로도 제조될 수 있다.
선루프를 설계하고 제조하는 당업자들은 공지되어 있는 선루프와 관련하여 이용되는 시일 조립체의 복잡성과 고비용을 잘 알고 있다. 특히, 사후 제조 벌브 시일(post-manufactured bulb seal) 등을 설치하여야 하는 필요성은 널리 공지되어 있다. 이러한 사후 설치 시일의 사용에 대한 필요성을 제거한 일체형 시일을 제공하는 것이 본 발명의 주요 목적이다. 벌브 시일을 부착시키기 위한 노동 비용의 절감 뿐 아니라, 벌브 시일 자체의 비용 절감은 당업자들에 의해 쉽게 이해될 것이다.
본 발명에 따른 캡슐형 윈도우 조립체는 우수한 태양광 제어(solar control) 특성을 가진 유전 기판 재료(dielectric substrate material), 양호하게는 유리, 가장 양호하게는 본체 착색된 또는 코팅된 소다 석회 실리카 유리(soda-lime-silica glass)의 적절한 크기의 시트 또는 패널을 포함한다.
시일은 임의의 적절한 방법에 의해 기판 재료의 시트 또는 패널 주연의 적어도 일부 주위에서 성형된다. 양호하게는, 시일은 사출 성형되지만, 압출 또는 반응 사출 성형(RIM)은 본 발명에서 유용한 다른 가능한 성형 방법이다.
다수의 공지되어 있는 선루프 시일 조립체는 사후 적용 벌브 시일이 설치되는 조립체의 캡슐형 부분의 기부를 위해 폴리비닐클로라이드(PVC)를 활용한다. PVC가 경제적으로 매력적이지만, 유리와 같은 재료에 부착하기는 어렵다. 그러므로, 본 발명은 유리에 더 쉽게 부착되면서, 비용효과적이고, 본 발명의 일 편(one-piece)의 시일 또는 일체형 시일로서 작용하기에 충분히 가요성이 있는 다양한 열가소성 엘라스토머(TPE) 재료 중 하나 이상을 이용하는 것이 바람직하다. 양호한 일 TPE 재료는 상표 Sevrene® 하의 비켐 코포레이션(Vi-Chem Corporation)에 의해 판매되는 스티렌-에틸렌-부타디엔-스티렌(SEBS)재료이다. 본 발명의 시일을 위한 다른 가능하고 적절한 재료는 InvisionTM, ForpreneTM, DuragripTM, DynaflexTM, KratonTM, KralburgTM, InterionTM, NexpreneTM, VeralloyTM 및 GLSTM명칭 하에서 판매되는 상용으로 입수가능한 제품들을 포함한다.
자가 체결식 일체형 시일을 포함하는 재료의 경도(durometer)는 60 내지 90 Shore A의 사이에 있는 것이 바람직하다는 것이 발견되었다. 경도가 75 내지 85 Shore A의 사이에 있는 것이 더 바람직하다. 바람직하게는, 일체형 시일의 재료도 내구성이 있다. 특히, 이는 내긁힘성/내흠집성을 가지며, UV 방사 노출에 대한 내열화성을 가진다. 본 발명의 윈도우 조립체는 본 발명의 일부인 도면들에서 다양한 방식으로 나타난다.
도 1에서, 본 발명의 일 실시예가 설명되고, 유전 기판 재료(12)의 주연 상에 성형되는, 자가 순응식, 비체결형 시일(10)이 도시된다. 접착면(14)이 기판 재료(12)에 부착된다. 도면에 나타낸 바와 같이, 접착면(14)은 유전 기판의 주 표면(18)의 주연부 및 유전 기판의 주연 에지 면(20)에 부착되어, 소위 2-측면 캡슐화(2-sided encapsulation)를 형성한다. 유전 기판의 단일 주 표면(18)의 주연부에서의 접착(단일 측면 캡슐화) 또는 유전 기판의 양쪽 주 표면의 주연부와 에지 면에서의 접착(3-측면 캡슐화)도 본 발명의 범위 내에 존재한다.
자가 순응, 비체결 시일(10)의 기부(22)로부터, 립부(24)는 만곡 형상으로, 그리고 본체 시트 금속(26)와 밀봉 체결을 형성시키기 위한 거리만큼 연장된다. 립부(24)가 유전 기판(12)의 에지와 차량 본체 개구의 에지를 형성하는 시트 금속(26) 사이의 거리보다 적어도 200% 긴 길이를 갖는 것이 바람직한 것이 발견되었다. 또한, 차량 시트 금속(26) 상에서 시일(10)에 의해 가해지는 힘은 일관된 포지티브 시일(consistently positive seal)을 유지하도록 충분해야 하고, 일관된 포지티브 시일을 제공하기 위해서는 0.50lbft/100mm(2.2N/100mm)와 6lbft/100mm(26.6N/100mm) 사이인 것이 바람직하다는 것이 발견되었다. 본 명세서에서 기술된 자가 순응식, 비체결형 시일(10)이 이러한 목적을 달성하기 위하여, 시일을 형성하는데 선호되는 재료는 75 내지 85 Shore A 범위의 경도를 가진 TPE-SW 스티렌 블록 공중합체(styrenic block copolymer)이다. 상기 전술된 파라미터들 내에 포함되는 시일은 고정식 윈도우 조립체와 이동식 윈도우 조립체 모두를 위한 적절한 시일로서 작용할 수 있다.
본 발명의 자가 순응식 비체결형 시일(10)의 변형예는 도 8에 도시된다. 도 8에 설명된 시일의 추가 특징부는 차량 본체 개구를 형성하는 시트 금속(미도시)의 전반적인 방향(general direction)으로 기부(30)로부터 연장되는 수형 정지부(32)이다. 수형 정지부(32)는 립부(34)가 필요한 양보다 더 압축되거나 변형되는 것을 방지하고, 립부(34)의 압축량이 반복될 수 있게 한다. 또한, 수형 정지부(32)는 차량 본체 개구의 시트 금속에 대하여 립부(34)의 추가적 밀봉력(sealing force)을 제공할 수 있다. 다른 중요한 측면에서, 자가 순응식 비체결형 시일(10)의 이러한 변형예는 수형 정지부의 특징부가 없는 자가 순응식 비체결형 시일(10)과 대체로 유사하다.
도 2는, 접착면(44), 기부(40) 및 만곡 립부(42)의 기본 특징부들에 더하여, 립부(42)의 말단부(46)에서 또는 그 근처에서, 그 기능이 이하에 더 상세히 설명될 암형 체결부(48)를 구비하는 본 발명의 또다른 실시예를 설명한다. 또한, 수형 체결부(50)는 립부(42)에서 분리되고 기부(40)로부터 연장된다. 수형 체결부(50) 및 암형 체결부(48)의 주요 목적은 도 4에 나타난 바와 같이, 차량 시트 금속에 대해 시일의 압축시, 수형 체결부(50)와 암형 체결부(48)의 체결을 통하여 차량 시트 금속에 대해 립부의 포지티브 밀봉력을 제공하는 방식으로, 시일의 반복가능한 변형을 제공하는 것이다. 해제가능한 체결 특징부(48, 50)를 구비한 자가 체결형 시일의 밀봉력은 2lbft/100mm(8.8N/100mm)와 6lbft/100mm(26.6N/100mm) 사이에 있는 것이 바람직하다는 것이 발견되었다. 해제가능한 체결 특징부(48, 50)를 구비한 자가 체결형 시일은 밀봉 능력의 반복성으로 인해 이동가능한 윈도우 조립체 적용에 특히 유용하다.
도 3은 접착면, 기부, 만곡 립부(62), 상기 립부(62)에서 분리된 기부(60)의 영역으로부터 연장되는 수형 체결부(68) 및 만곡 립부(62)에 형성된 암형 체결부(66)를 구비하는 본 발명의 캡슐형 윈도우 조립체의 또다른 실시예를 설명한다. 수형 체결부(68) 및 암형 체결부(66)의 위치는 주로, 기부(60)를 향한 방향으로 립부(62)가 압축될 때, 수형 체결부(68)와 암형 체결부(66)의 체결을 허용하도록 결정된다. 이러한 실시예에서, 수형 체결부(68)와 암형 체결부(66)는, 초기 체결 이후에, 반복가능한 포지티브 밀봉이 제공되도록 잠금가능한 체결을 할 수 있다. 자가 체결형 시일 구조체의 립부(62)와 기부(60) 사이에 형성된 개방부(70)는, 포지티브 밀봉력을 제공하는 동시에, 윈도우 조립체의 기판의 에지와 본 발명이 윈도우 조립체가 설치되는 본체 개구의 시트 금속 사이 갭의 크기 변화를 수용하기 위한 약간의 유연성도 제공한다. 이는 해제가능한 자가 체결형 시일과 잠금가능한 자가 체결형 시일 모두에서 사실이다. 잠금가능 수형 체결부(68) 및 암형 체결부(66)를 구비한 자가 체결형 시일은 특히 이동식 차량 윈도우 조립체에 적절하다.
잠금가능한 자가 체결형 시일에 관련하여, 도 9에 나타난 바와 같이 수형 체결부(68)와 암형 체결부(66)의 체결을 허용하는 방식으로, 수형 체결부(68)는 립부(62)의 말단부(72)로부터 연장되고 암형 체결부(66)는 기부(60)에 위치하도록 수형 체결부(68)와 암형 체결부(66)의 위치를 변경하는 것은 본 발명의 범주 내에 포함된다.
도 4는, 예컨대, 도 5의 제거가능한 선루프 패널(80)이 차량 본체 개구에 설치되고 도 6에 나타난 바와 같이 폐쇄 위치에 있을 때, 수형 체결부(50)와 암형 체결부(48)가 체결되어 있는 도 2의 자가 체결형 시일을 설명한다.
도 7은 개방 위치에서의 (제거가능한 선루프와는 대조적인) 개방가능한 선루프(90)를 도시한다. 이러한 구성에서, 도 1, 도 2, 도 3 및 도 8의 시일은 참조 도면들에서 설명된 위치에 있을 것이다.
본 발명에 따른 다양한 실시예들이 도시되고 설명되었지만, 본 발명은 이에 제한되지 않고, 당업자들에게 공지된 바와 같이 다수의 변화와 변경을 수용함을 알 수 있다. 그러므로, 이 발명은 본 명세서에서 도시되고 설명된 상세한 설명에 제한되지 않고, 이와 같은 모든 변화 및 변경을 포함한다.

Claims (15)

  1. 유전 기판과, 자가 순응 시일을 포함하는 캡슐형 윈도우 조립체이며,
    유전 기판은 적어도 하나의 주 표면과 그 주위의 주연 에지 면을 구비하며,
    자가 순응 시일은 기판의 적어도 주연부 상에 성형되며, 상기 시일은,
    유전 기판의 하나 이상의 표면과 밀접하게 접착 접촉하는 적어도 하나의 접착면을 구비하는 기부와,
    기부로부터 만곡 형상으로 연장되며, 캡슐형 윈도우 조립체가 설치되는 차량 본체 개구의 시트 금속의 주연 에지와 캡슐형 윈도우 조립체의 주연부 사이의 갭을 밀봉할 수 있는 립부를 포함하며,
    시일은 60 내지 90 Shore A의 경도를 지닌 열가소성 엘라스토머 재료로 구성되고, 0.50lbft/100mm(2.2N/100mm)와 6lbft/100mm(26.6N/100mm) 사이의 힘을 차량 본체 개구의 시트 금속의 주변 에지에 가하도록 형성되는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 시일의 재료는 SEBS TPE 재료를 포함하는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 열가소성 엘라스토머 재료의 경도는 75 내지 85 Shore A인
    캡슐형 윈도우 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 차량 본체 개구의 시트 금속의 주연 에지 상에 시일에 의해 가해지는 힘은 2lbft/100mm(8.8N/100mm)와 6lbft/100mm(26.6N/100mm)의 사이인
    캡슐형 윈도우 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 수형 정지부는 립부의 예정된 양의 변형 이후에 립부와 강제로(forcibly) 접촉하기 위하여, 립부를 향하여 기부로부터 연장되는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  6. 대향하는 한 쌍의 주 표면들과 이들 사이의 주연 에지 면을 구비하는 유전 기판을 포함하고, 유전 기판의 주연부 상에 성형된 자가 체결형 시일을 구비하는 캡슐형 윈도우 조립체이며,
    상기 시일은,
    유전 기판의 하나 이상의 표면과 밀접하게 접착 접촉하는 적어도 하나의 접착면을 구비하는 기부와,
    기부로부터 만곡 형상으로 연장되는 립부로서, 암형 체결부를 립부의 말단부에서 또는 립부의 말단부 근처에서 포함하는, 립부와,
    립부의 변형시, 암형 체결부와 선택적으로 체결될 수 있도록 일 방향으로 기부로부터 또한 연장되는 수형 체결부를 포함하며,
    시일은 60 내지 90 Shore A의 경도를 지닌 열가소성 엘라스토머 재료로 구성되는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  7. 제6항에 있어서, 립부는 차량 본체 개구의 시트 금속의 주연 에지 상에 0.50lbft/100mm(2.2N/100mm)와 6lbft/100mm(26.6N/100mm) 사이의 힘을 가하도록 형성되는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  8. 제6항에 있어서, 자가 체결형 시일은 스티렌 블록 공중합체를 구비한 열가소성 엘라스토머 재료를 포함하는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  9. 제8항에 있어서, 자가 체결형 시일은 SEBS TPE 재료를 포함하는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 시일의 립부는 유전 기판의 에지와 차량 본체 개구의 시트 금속 사이의 거리보다 적어도 200% 긴 길이를 갖는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  11. 주연 에지면에서 종결되는 대향하는 한 쌍의 주 표면들을 구비하는 유전 기판을 포함하고, 기판의 주연부 상에 성형된 잠금가능한 자가 체결형 시일을 구비하는 캡슐형 윈도우 조립체이며,
    상기 시일은,
    유전 기판의 하나 이상의 표면과 밀접하게 접착 접촉하는 적어도 하나의 접착면을 구비하는 기부와,
    기부로부터 만곡 형상으로 연장되는 립부로서, 잠금가능한 암형 체결부를 립부의 말단부에서 또는 립부의 말단부 근처에서 포함하는, 립부 및
    립부의 변형시, 잠금가능한 암형 체결부와 선택적으로 잠금가능하게 체결될 수 있도록 일 방향으로 기부로부터 또한 연장되는 수형 체결부를 포함하며,
    시일의 재료는 60 내지 90 Shore A의 경도를 지닌 열가소성 엘라스토머 재료인
    캡슐형 윈도우 조립체.
  12. 제11항에 있어서, 기부는 잠금가능한 암형 체결부를 포함하고, 수형 체결부는 립부의 말단부를 포함하는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  13. 제11항에 있어서, 열가소성 엘라스토머 재료는 SEBS TPE 재료를 포함하는
    캡슐형 윈도우 조립체.
  14. 제11항에 있어서, 시일의 립부는 유전 기판의 에지와 차량 본체 개구의 시트 금속 사이의 거리보다 적어도 200% 긴 길이를 가진
    캡슐형 윈도우 조립체.
  15. 차량 본체의 개구 내에 제6항에 따른 캡슐형 윈도우 조립체를 설치하는 방법으로서, 상기 개구는 본체 시트 금속에 의해 형성된 주연을 구비하는 캡슐형 윈도우 조립체 설치 방법이며,
    윈도우 조립체의 시일을 본체 시트 금속의 적어도 일부와 밀봉 접촉시키는 단계와,
    립부 상에 위치한 암형 체결부가 시일의 기부로부터 연장되는 수형부와 체결되어 체결된 립부와 기부 사이에 개방부를 형성하도록, 기부를 향해 일 방향으로 캡슐형 윈도우 조립체의 시일의 립부를 압축시키는 단계를 포함하고,
    압축된 립부는 윈도우 조립체의 기판의 에지와 차량 본체 시트 금속 사이의 갭을 메우는
    캡슐형 윈도우 조립체 설치 방법.
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