KR100914595B1 - 피스톤 로드의 체결 지그 - Google Patents

Abstract

피스톤 로드(1)의 일단부의 수나사부(1A)를 아이 부재(2)의 나사 결합 구멍(2A)에 나사 결합하는 체결 지그는 지그 본체(10)와, 지그 본체를 회전 조작하는 조작 레버로 이루어진다. 지그 본체(10)는 피스톤 로드의 다른 일단부의 수나사부(1B)에 나사 결합하는 구멍부(10A)와, 구멍부(10A)의 저면(10D)에 볼 베어링(13)을 통해 회전 가능하게 지지된 디스크(12)를 구비한다. 디스크(12)는 다른 일단부의 수나사부(1B)가 구멍부(10A)에 나사 결합된 상태에서 피스톤 로드(1)의 단부면에 축방향으로부터 접촉한다. 피스톤 로드(1)를 아이 부재(2)에 고정할 때에는 디스크(12)와 피스톤 로드(1) 사이의 압력으로 지그 본체(10)로부터 피스톤 로드(1)로 회전 토크를 전달한다. 한편, 조작 레버를 역방향으로 회전하면, 이 면압이 저하되어 볼 베어링(13)에 회전 가능하게 지지된 디스크(12)가 피스톤 로드(1)와 지그 본체(10)를 상대 회전시키기 때문에, 지그는 피스톤 로드(1)로부터 용이하게 제거된다.

Description

피스톤 로드의 체결 지그 {FASTENING JIG FOR PISTON ROD}

본 발명은 피스톤 로드의 단부를 아이 부재(eye member) 등의 걸림 부재에 나사 결합시켜 체결하기 위해 이용하는 체결 지그에 관한 것이다.

미국 특허청이 1998년 4월 7일에 발행한 US Pat. 5,735,373은 완충기의 피스톤 로드와 실린더에 고정하는 아이 부재를 개시하고 있다.

이러한 아이 부재로의 피스톤 로드의 고정은, 예를 들어 아이 부재에 형성한 나사 결합 구멍에, 피스톤 로드의 일단부에 형성한 수나사부를 나사 결합시킴으로써 행해진다. 조립 시에는, 아이 부재를 나사 결합 구멍이 상향이 되도록 바이스 등으로 고정적으로 유지하여, 피스톤 로드의 수나사부를 아이 부재의 나사 결합 구멍에 상방으로부터 삽입하고, 피스톤 로드를 회전시켜 수나사부를 나사 결합 구멍에 비틀어 넣고, 또한 토크를 가하여 체결한다.

이 작업을 행하기 위해서는, 피스톤 로드를 스패너와 같은 공구로 파지하여 돌리는 조작이 필요해진다. 이 조작을 위해, 예를 들어 피스톤 로드의 외주면의 일부를 절삭 가공하여, 평행한 한 쌍의 평면부로 구성된 파지부가 피스톤 로드에 설치된다. 피스톤 로드를 아이 부재에 고정할 때에는 피스톤 로드의 수나사부를 아이 부재의 나사 결합 구멍에 나사 결합시키고 피스톤 로드의 파지부를 스패너로 파지하여 회전시킨다. 수나사부는 파지부를 통해 입력되는 조작 레버의 회전 토크에 따라서 피스톤 로드를 나사 결합 구멍에 체결한다.

그러나, 이 조립 방법에는 다음과 같은 문제가 있다.

완충기의 조립에 있어서는, 아이 부재의 나사 결합 구멍에 피스톤 로드의 수나사부를 나사 결합시킨 후에, 피스톤 로드에 실린더 캡, 로드 가이드, 피스톤 등을 장착한다. 이 중, 실린더 캡이나 로드 가이드는 피스톤에 대해 미끄럼 이동 가능하게 구성되어 있으므로, 피스톤 로드에 장착한 이들 부재는 피스톤 로드의 외주를 따라서 낙하한다.

평행한 한 쌍의 평면부로 구성된 피스톤 로드의 파지부는 피스톤 로드의 다른 부위와 단면 형상이 상이하여, 그 경계부에는 단차가 형성된다. 한편, 실린더 캡에는 피스톤 로드의 외주면에 접하는 더스트 시일이나 오일 시일 등의 시일류가 장착되어 있어, 실린더 캡의 낙하에 의해 시일류가 이 단차에 접촉하여 손상될 가능성이 있다.

아이 부재의 상면에 실린더 캡을 수용하는 공간을 두고, 실린더 캡이 파지부의 형성 위치까지 낙하하지 않도록 하면, 단차에 의한 더스트 시일의 손상은 방지할 수 있다. 그러나, 그것을 위해서는 전용의 공간을 준비할 필요가 있어, 스페이서의 설치와 제거라는 작업 공정도 필요해진다.

한편, 완충기의 공용 시에 있어서도, 동일한 이유로부터 더스트 시일이 파지부에 도달하지 않도록 피스톤 로드의 실린더에 대한 신축 범위를 한정할 수밖에 없다. 그로 인해, 파지부를 아이 부재의 근방에 설치하였다고 해도, 적어도 파지부의 축방향 길이 상당분은 피스톤 로드의 실효 스트로크가 짧아진다.

따라서, 본 발명의 목적은 피스톤 로드를 걸림 부재에 고정하는 작업을, 피스톤 로드에 특별히 파지부를 형성하지 않고 행할 수 있는 지그를 제공하는 것이다.

이상의 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 양단부에 수나사부를 형성한 피스톤 로드의 일단부의 수나사부를, 걸림 부재에 형성한 나사 결합 구멍에 나사 결합시킴으로써 피스톤 로드를 걸림 부재에 고정하는 체결 지그에 있어서, 피스톤 로드의 다른 일단부의 수나사부에 나사 결합하는 암나사부와 저면을 갖는 구멍부와, 구멍부의 저면에 볼 베어링을 통해 회전 가능하게 지지된 디스크를 구비하고, 상기 디스크는 다른 일단부의 수나사부가 구멍부의 암나사부에 나사 결합된 상태에서 피스톤 로드의 단부면에 피스톤 로드의 축방향으로부터 접촉하는, 지그 본체와, 지그 본체를 회전 조작하는 부재를 구비하고 있다.

본 발명의 상세 및 다른 특징이나 이점은 명세서의 이후의 기재 중에서 설명되는 동시에, 첨부된 도면에 나타낸다.

본 발명에 따르면, 피스톤 로드를 걸림 부재에 고정하는 작업을, 피스톤 로드에 특별히 파지부를 형성하지 않고 행할 수 있는 지그를 제공할 수 있다.

도1은 본 발명에 의한 체결 지그를 적용하는 피스톤 로드와 아이 부재의 측면도.

도2는 체결 지그 본체의 종단면과 횡단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 피스톤 로드

2 : 아이 부재

3 : 실린더 캡

4 : 로드 가이드

5 : 피스톤

6 : 너트

도면의 도1을 참조하면 완충기용 피스톤 로드(1)는 양단부에 수나사부(1A, 1B)를 구비한다. 피스톤 로드(1)의 일단부의 수나사부(1A)는 걸림 부재인 아이 부재(2)에 형성된 나사 결합 구멍(2A)의 암나사부에 나사 결합한다. 아이 부재(2)에는 축(7)이 관통한다. 축(7)은 완충기의 개재 장착 대상이 되는 2개의 부재 중 한쪽에 고정된다.

도1은 더블 튜브 타입의 완충기의 조립 도중의 상황을 나타낸다. 완충기는 아이 부재(2)에 상향으로 고정한 피스톤 로드(1)에 실린더 캡(3), 로드 가이드(4), 피스톤(5)을 차례로 장착해 감으로써 조립된다. 피스톤(5)은 피스톤 로드(1)의 다른 일단부의 수나사부(1B)에 너트(6)를 체결함으로써 피스톤 로드(1)에 고정된다. 도면에는 도시되지 않지만, 완충기는 아우터 튜브와 아우터 튜브 내에 동축 상에 세워 설치한 이너 튜브를 구비한다. 피스톤(5)을 고정한 후에, 아우터 튜브의 개구 단부가 실린더 캡(3)에, 이너 튜브의 개구 단부가 로드 가이드에 각각 고정된다. 피스톤(5)은 이너 튜브에 미끄럼 이동 가능하게 삽입된다. 실린더 캡(3)은 피스톤 로드(1)에 미끄럼 접촉하는 더스트 시일(20)을 구비한다.

완충기의 조립 시에는, 최초로 피스톤 로드(1)를 아이 부재(2)에 고정할 필요가 있다. 구체적으로는 바이스 등을 이용하여 아이 부재(2)를, 나사 결합 구멍(2A)을 상향으로 한 상태에서 고정적으로 유지하여, 상방으로부터 피스톤 로드(1)의 수나사부(1A)를 나사 결합 구멍(2A)에 나사 결합시켜 피스톤 로드(1)에 토크를 가하여 체결하는 작업이다.

이 작업은 도2a와 도2b에 도시하는 본 발명에 의한 체결 지그를 이용하여 행해진다.

도2a와 도2b를 참조하면, 체결 지그의 지그 본체(10)는 통 형상의 부재이고, 일단부에 구멍부(10A)를 갖고, 다른 일단부에 끼워 맞춤 구멍(10B)을 갖는다.

구멍부(10A)에는 피스톤 로드(1)의 다른 일단부의 수나사부(1B)를 나사 결합하기 위한 암나사부가 형성된다. 구멍부(10A)는 저면(10D)을 갖는다. 구멍부(10A)에는 디스크(12)와, 디스크(12)를 회전 가능하게 저면(10D)에 지지하는 볼 베어링(13)이 수용 장착된다.

디스크(12)는 축(14)을 구비한다. 축(14)은 구멍부(10A)의 저면(10D)을 관통하고 관통 단부에 너트(11)가 장착된다. 너트(11)는 디스크(12)의 구멍부(10A)로부터의 낙하를 저지하고 디스크(12)를 저면(10D)으로부터 소정 거리로 유지하는 역할을 갖는다.

볼 베어링(13)은 도2a에 도시한 바와 같이, 디스크(12)와 저면(10D) 사이에 있어서 원주 상에 배치된 복수의 볼로 이루어진다. 각 볼은 축(14) 주위의 저면(10D)과 디스크(12)의 이면에 구름 이동 가능하게 접한다. 볼 베어링(13)은 압축력의 비작용 시에는 디스크(12)와 저면(10D)에 대한 상대 회전을, 작은 저항 하에서 허용한다. 너트(11)로부터 디스크(12)에 이르는 축(14)의 길이는, 피스톤 로드(1)의 다른 일단부의 수나사부(1B)의 선단부가 디스크(12)에 접하고 있지 않은 상태에서는 볼 베어링(13)이 저면(10D)에 접촉하지 않는 길이로 설정된다.

끼워 맞춤 구멍(10B)은 직사각형 단면으로 형성된다. 체결 지그는 지그 본체(10)를 회전 조작하는 회전 조작 수단으로서, 도시되지 않는 조작 레버를 구비한다. 조작 레버는 끼워 맞춤 구멍(10B)에 끼워 맞추는 직사각형 단면의 돌기부를 구비한다. 지그 본체(10)에는 끼워 맞춤 구멍(10B)을 수평 방향으로 횡단하는 핀 구멍(10C)이 형성된다. 동일한 핀 구멍이 조작 레버의 돌기부의 대응 위치에도 게재된다.

이상의 구성에 의해, 조작 레버의 돌기부를 끼워 맞춤 구멍(10B)에 끼워 넣고, 핀 구멍(10C)에 핀을 삽입함으로써 조작 레버가 지그 본체(10)에 걸린다. 조작 레버를 지그 본체(10)에 거는 이 작업은 피스톤 로드(1)를 아이 부재(2)에 고정하는 작업에 앞서서 행해진다.

다음에, 이 체결 지그를 이용한 피스톤 로드(1)의 아이 부재(2)로의 고정 작업을 설명한다.

우선, 지그 본체(10)의 구멍부(10A)에 피스톤 로드(1)의 수나사부(1B)를 나사 결합시키고, 조작 레버와 피스톤 로드(1)를 상대 회전시켜 피스톤 로드(1)의 선단부가 디스크(12)에 접촉할 때까지 다른 일단부의 수나사부(1B)를 구멍부(10A)에 침입시킨다.

다음에, 피스톤 로드(1)의 수나사부(1A)를 상방으로부터 아이 부재(2)의 나사 결합 구멍(2A)으로 삽입하면서 조작 레버를 통해 지그 본체(10)를 회전한다.

이 조작에 의해, 피스톤 로드(1)의 수나사부(1A)가 아이 부재(2)의 나사 결합 구멍(2A)에 나사 결합된다. 수나사부(1A)가 침입 한계 부근까지 나사 결합 구멍(2A)으로 침입하면, 수나사부(1A)의 회전에 대해 나사 결합 구멍(2A)이 반력을 미치게 한다. 피스톤 로드(1)에는 조작 레버로부터 회전 토크가 입력되는 한편, 수나사부(1A)의 회전에 대한 나사 결합 구멍(2A)으로부터의 반력도 작용하여, 결과적으로 다른 일단부의 수나사부(1B)와 구멍부(10A) 사이에 상대 회전 토크가 작용한다.

이 상대 회전 토크는 피스톤 로드(1)에 대해, 다른 일단부의 수나사부(1B)를 구멍부(10A)로 침입시키는 축방향력으로서 작용한다. 그 결과, 피스톤 로드(1)의 선단부와 디스크(12) 사이에 큰 면압이 발생한다. 이 면압은 지그 본체(10)와 피스톤 로드(1)의 상대 회전을 저지하는 힘으로서 작용한다. 면압은 조작 레버로부터 입력되는 회전 토크가 클수록, 또한 수나사부(1A)가 나사 결합 구멍(2A)으로부터 받는 반력이 클수록 커진다. 이 면압의 상승은 지그 본체(10)와 피스톤 로드(1)의 상대 회전을 저지하는 마찰력을 증대시키므로, 조작 레버의 회전 토크는 확실하게 수나사부(1A)로 전달되어 충분한 토크로 수나사부(1A)를 나사 결합 구멍(2A)에 체결할 수 있다.

피스톤 로드(1)를 소정의 토크로 아이 부재(2)의 나사 결합 구멍(2A)에 체결한 후, 조작 레버를 체결 작업과 역방향으로 회전시킨다. 여기서, 피스톤 로드(1)는 2개소에 나사 결합부를 갖는다. 즉, 나사 결합 구멍(2A)에 나사 결합한 수나사부(1A)와, 구멍부(10A)에 나사 결합한 수나사부(1B)이다. 이들 나사 결합을 느슨하게 하는 방향으로 조작 레버를 회전시켰을 때에, 어느 쪽의 나사 결합부가 느슨해지는지는, 통상은 케이스 바이 케이스이며 단언할 수 없다.

그러나, 이 체결 지그에 있어서는, 피스톤 로드(1)의 선단부와 디스크(12) 사이의 큰 면압이 조작 레버의 역방향의 회전 조작으로 저하되는 것에 수반하여, 볼 베어링(13)을 통해 저면(10D)에 접하는 디스크(12)는 볼 베어링(13)의 복수의 볼을 구름 이동시키면서 작은 저항을 기초로 회전 가능해진다. 즉, 피스톤 로드(1)와 지그 본체(10)의 상대 회전이 가능해진다.

이 상태에서 조작 레버를 체결 방향과 역방향으로 회전시키면, 수나사부(1A)의 나사 결합 구멍(2A)으로의 체결을 느슨하게 하지 않고, 피스톤 로드(1)와 지그 본체(10)가 상대 회전하여 지그 본체(10)의 구멍부(10A)에 대한 피스톤 로드(1)의 수나사부(1B)의 체결이 느슨해진다. 계속해서, 조작 레버의 회전을 계속함으로써, 지그 본체(10)를 피스톤 로드(1)로부터 제거할 수 있다.

따라서, 이 체결 지그를 이용하여 피스톤 로드(1)를 아이 부재(2)에 고정하면, 수나사부(1A)를 나사 결합 구멍(2A)에 충분한 토크로 체결할 수 있는 한편, 지그 본체(10)를 피스톤 로드(1)로부터 제거할 때에는 조작 레버를 역방향으로 회전시킴으로써, 수나사부(1A)와 나사 결합 구멍(2A)의 나사 결합 상태에 영향을 주지 않고, 지그 본체(10)를 피스톤 로드(1)로부터 용이하게 제거할 수 있다.

피스톤 로드(1)를 이와 같이 하여 아이 부재(2)에 고정한 후, 피스톤 로드(1)의 다른 일단부의 수나사부(1B)에는, 도1에 도시한 바와 같이 완충기의 조립 작업에 있어서, 피스톤(5)을 피스톤 로드(1)에 고정하기 위한 너트(6)가 체결된다. 즉, 이 체결 지그는 너트(6)를 체결하기 위해 피스톤 로드(1)에 형성된 다른 일단부의 수나사부(1B)를 이용하여 피스톤 로드(1)로 토크를 전달하므로, 피스톤 로드(1)에 전용의 파지부를 설치할 필요가 없다.

이상과 같이, 이 체결 지그를 이용함으로써 피스톤 로드의 측면을 절삭하여 파지부를 설치하지 않고, 피스톤 로드(1)를 아이 부재(2)에 고정하는 것이 가능해진다. 따라서, 파지부 형성을 위한 피스톤 로드(1)의 절삭 가공이 불필요해져 완충기의 제조 비용을 삭감할 수 있다. 또한, 피스톤 로드(1)에 전용의 파지부를 형성하지 않으므로, 파지부의 단차가 실린더 캡(3)에 유지된 더스트 시일(20)을 손상시키지 않아, 파지부의 형성에 의한 피스톤 로드(1)의 유효 스트로크의 감소도 생기지 않는다.

이상 설명한 실시예에 있어서는, 걸림 부재로서 아이 부재(2)를 이용하고 있지만, 본 발명에 의한 체결 지그는 피스톤 로드를, 아이 부재를 포함하는 모든 걸림 부재에 나사 결합시키는 경우에 적용 가능하다.

이상 설명한 실시예에서는, 완충기의 피스톤 로드(1)의 아이 부재(2)로의 고정용 지그를 예로 들어 설명하였지만, 본 발명에 의한 체결 지그는 완충기로 한정되지 않고 피스톤 로드를 구비한 어떠한 기기의 조립에도 사용 가능하다.

이상 설명한 실시예에서는, 조작 수단으로서 지그 본체에 이형 끼워 맞춤되는 조작 레버를 이용하고 있지만, 조작 수단에 관해서는 다양한 설계 변경이 가능하다. 예를 들어, 지그 본체(10)의 외주에, 종래의 피스톤 로드에 형성되어 있던 파지부를 형성하고, 이 파지부를 스패너로 유지하여 지그 본체(1)를 회전 조작하는 것도 가능하다.

이상과 같이, 본 발명에 의한 체결 지그를 이용하면, 피스톤 로드에 파지부를 형성하지 않고, 피스톤 로드를 아이 부재 등의 걸림 부재에 고정할 수 있다. 따라서, 본 발명에 의한 체결 지그는 피스톤 로드와 걸림 부재를 갖는 모든 장치의 조립에 적용 가능하지만, 큰 하중이 작용하는 철도 차량용의 다양한 완충기의 조립에 이용함으로써 특히 바람직한 효과를 발휘한다.

본 발명의 실시예가 포함하는 배타적 성질 혹은 특징은 이하와 같이 클레임된다.

Claims (6)

1. 양단부에 수나사부(1A, 1B)를 형성한 피스톤 로드(1)의 일단부의 수나사부(1A)를, 걸림 부재(2)에 형성한 나사 결합 구멍(2A)에 나사 결합시킴으로써 피스톤 로드(1)를 걸림 부재(2)에 고정하는 체결 지그에 있어서,

   피스톤 로드(1)의 다른 일단부의 수나사부(1B)에 나사 결합하는 암나사부와 저면(10D)을 갖는 구멍부(10A)와, 구멍부(10A)의 저면(10D)에 구름 접촉 베어링(13)을 통해 회전 가능하게 접하는 디스크(12)를 구비하고, 상기 디스크(12)는 다른 일단부의 수나사부(1B)가 구멍부(10A)의 암나사부에 나사 결합된 상태에서 피스톤 로드(1)의 단부면에 피스톤 로드(1)의 축방향으로부터 접촉하는, 지그 본체(10)와,

   상기 지그 본체(10)를 회전 조작하는 수단을 구비하는 체결 지그.
2. 제1항에 있어서, 걸림 부재(2)는 아이 부재로 구성되는, 체결 지그.
3. 제1항에 있어서, 구름 접촉 베어링(13)은 볼 베어링으로 구성되는, 체결 지그.
4. 제1항에 있어서, 상기 디스크(12)는 축(14)을 구비하고, 상기 축(14)은 디스크(12)의 피스톤 로드(1)의 단부가 접촉하는 접촉면과는 반대측에 위치하는 디스크(12)의 면으로부터 돌출하고 지그 본체(10)에 회전 가능하게 걸리는, 체결 지그.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 조작 수단은 조작 레버로 구성되고, 지그 본체(10)는 조작 레버에 이형 끼워 맞춤되는 끼워 맞춤 구멍(10B)을 더 구비하는, 체결 지그.
6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 지그 본체(10)는 외주에 한 쌍의 평행한 평면부를 더 구비하고, 조작 수단은 한 쌍의 평행한 평면부를 파지하여 지그 본체를 회전시키는 공구로 구성되는, 체결 지그.