JP2003146564A

JP2003146564A - エレベータ用ブレーキ

Info

Publication number: JP2003146564A
Application number: JP2001347458A
Authority: JP
Inventors: Taichi Maeda; 太一前田; Hiroichi Miyata; 弘市宮田; Hideyoshi Matsuoka; 秀佳松岡; Tetsushi Ono; 哲志小野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2001-11-13
Filing date: 2001-11-13
Publication date: 2003-05-21

Abstract

(57)【要約】【課題】エレベータ用ブレーキを小型化するために、摩
擦係数が高いエレベータ用ブレーキを得る手段を提案す
る。【解決手段】エレベータ用ブレーキのディスクとライニ
ングの摺動で発生する摩擦粉を用いてディスクに移着層
を形成し、動摩擦係数は低下させずに静摩擦係数が高い
ブレーキを得る。エレベータ用ブレーキのディスク表面
に、主にライニングの摩耗粉から移着層を形成すること
で、ディスクの表面が滑らかになり、ライニングとの真
実接触面積が増加する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエレベータ用ブレー
キ、特にエレベータ用ディスクブレーキに関する。

【０００２】

【従来の技術】エレベータ用ブレーキは、乗りかごが乗
場階に達したときに、ライニングが停止したディスクを
挟み保持することで、確実に乗りかごの床と乗場階の床
の高さを合わせて停止させる。このように保持すること
で、停止中に乗りかごに力が加わっても、乗りかごと乗
場階の床の高さに差ができることはない。また、エレベ
ータ乗りかごが移動中に停電などにより駆動装置が制御
できなくなった場合は、シーブと一体に回転しているデ
ィスクをライニングが挟み、乗りかごを安全に停止させ
る。停止しているディスクを確実に保持するためには、
ライニングとディスクの静摩擦係数が高いことが望まれ
る。一方、回転しているディスクを安全に停止させるた
めには、ライニングとディスクの動摩擦係数が高いこと
が望まれる。しかし、ブレーキの使用頻度のうち９割以
上が、乗りかごを保持することであり、静摩擦係数が安
定して高いことがエレベータ用ブレーキに求められてい
る。

【０００３】一方、建築物においてできるだけエレベー
タの設置に必要とされる空間を減らすために、昇降路に
おける巻上機の設置スペースを削減することが求められ
ている。このため、駆動装置の小型化、及び薄型化，シ
ーブの小型化などが行われており、ブレーキも小型化す
ることが求められている。ディスクブレーキにおいて、
その制動トルクは、ライニングのディスクへの押し付け
力Ｆとライニングとディスクの摩擦係数μとディスクの
半径ｒの積である。したがって、ブレーキサイズに大き
く影響するディスクの半径ｒを小さくするには、ライニ
ングのディスクへの押し付け力Ｆを増加させるか、ライ
ニングとディスクの摩擦係数μを増加させる必要があ
る。ライニングのディスクへの押し付け力Ｆを増加させ
るためには、ライニングをディスクへ押し付けるばねが
大型化するため、ブレーキの小型化を妨げることにな
る。したがって、ブレーキを小型化するには高い摩擦係
数μを持つライニング、及びディスクが必要とされてい
る。

【０００４】ライニングの材質を変えて動摩擦係数を増
加させる方法として、特開平２０００−２５６６５２号
公報に多孔性炭素材料を入れたライニングが開示されて
いる。炭素材料を使うことで、高温でも安定した動摩擦
係数を得ることができる。また、特開平５−７８６４９
号公報には、ライニングにライニングの研磨粉からなる
粉体をメタノール，エタノールなどの有機溶剤に分散さ
せ、それを刷毛などでディスク摺動面に塗布しディスク
となじみやすくし、制動トルクを増加させる方法が示さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】多孔性炭素材料を入れ
たライニングでは、停電時の乗りかご停止に必要な動摩
擦係数は増加するが、停止した乗りかごの保持に必要な
静摩擦係数に関しては記述されていない。炭素繊維によ
りライニングの機械的強度が向上し、ディスクとの真実
接触面積が減少し、静摩擦係数は低下する可能性があ
る。また、前記摩擦面に有機溶剤に分散させた粉体をコ
ーティングする方法もコーティング層が摩耗すると、そ
の効果がなくなる可能性がある。コーティング層を厚く
すると、コーティング層は研磨粉を有機溶剤に溶かした
ものであるため、機械的強度が小さくライニングの強度
が低下し、制動時に割れを生じる可能性がある。

【０００６】従来のブレーキで静摩擦係数を増加させる
ために、ライニングをこれまでより軟らかい材料または
ゴムなどの粘弾性を持つ材料で製作し、ディスクとの真
実接触面積を増加させる方法が考えられる。しかしなが
ら、ライニングが軟らかくなると、ライニングの摩耗量
が増加すると同時に動摩擦係数が低下する可能性があ
る。また、摩耗が多いとメンテナンスにおけるライニン
グの交換回数が増え、コストが増加するという問題があ
る。

【０００７】本発明は前記実情に鑑みてなされたもので
あり、動摩擦係数は低下させずに静摩擦係数が高いブレ
ーキを簡単な構成によって安価に提供することを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ディスクとラ
イニングの摺動で常に発生する摩耗粉を用いてディスク
に摩耗粉移着層（以下、移着層という）を形成し、動摩
擦係数は低下させずに静摩擦係数が高いブレーキを提供
することにある。ここで移着とは、摺動する２物体にお
いて、主に軟らかい物体から生じた摩耗粉が、もう一方
の物体の表面に付着する現象と定義する。この場合、ラ
イニングの摩耗粉が、ライニングから離れてディスク表
面に付着する現象である。

【０００９】本発明は、エレベータ乗りかごを上下させ
るロープが吊されているシーブと一体に回転するディス
クと、このディスクに対向して配置される、フェノール
樹脂を主成分とし、アラミドなどの繊維，Ｃｕなどの金
属が含まれる摩擦材であるライニングと、ライニングを
ディスクに押し付けるばねを備えたエレベータ用ブレー
キにおいて、摺り合わせにより生じた摩耗粉をディスク
表面に移着させたエレベータ用ブレーキを提供する。デ
ィスクブレーキは、使用前に、ディスクに対してライニ
ングの摺動面全面を接触させるためにディスクとライニ
ングを強制的に摺動させる摺り合わせを行う。ここで生
じた摩耗粉を、ディスク表面に移着させる。そして、デ
ィスクへのライニングの押し付け力や摩擦によるせん断
力により、摩耗粉は押しつぶされ、ディスク表面に強く
移着する。移着層により、ライニングとディスクの真実
接触面積が増加し、ライニングとディスクの静摩擦係数
の増加が達成される。

【００１０】

【発明の実施の形態】エレベータ用ディスクブレーキに
ついて図１，図２に基づいて説明する。図１は、本実施
形態に係わるエレベータ巻上機を用いたエレベータ装置
の概要を示す図である。同図において、１は建屋内に形
成された昇降路、２は乗りかご、３はカウンターウェイ
ト、４はロープ、５は巻上機、６はシーブである。同図
に示すように、ロープ式エレベータは、建屋内に形成さ
れた昇降路１内に乗りかご２とカウンターウェイト３と
がロープによりつるべ状に連結されている。一方、昇降
路１内には巻上機５とシーブ６が設置され、これにロー
プ４が巻き付けられている。

【００１１】図２は図１に示す巻上機５を水平方向から
見た図である。７はシーブを回転させる駆動装置、８は
駆動装置に取り付けられたシャフト、９はディスク、１
０はライニング、１１はライニングボルダ、１２はブレ
ーキを納めるケーシングである。シーブ６はシャフトに
取り付けられており駆動装置７の駆動力がシャフトによ
り伝達される。ロープ式エレベータは駆動装置７を制御
することにより、乗りかご２の昇降制御を行っている。

【００１２】また、シャフト８にはディスク９が固定さ
れており、シーブ６と一体に回転する。さらに、ディス
ク９に対向するように、ディスク両側には摩擦材である
ライニング１０が配置され、ライニングホルダ１１によ
り支持されている。ライニング１０はディスク９にばね
で押し付けられるが、通常はマグネットによりライニン
グ１０はディスク９から引き離されている。なお、図２
には簡略化のため、ライニング１０を押し付けるばね、
及びライニング１０をディスク９から引き離すマグネッ
トは図示していない。図２において、ディスク９は駆動
装置７に固定されたシーブ６と同じシャフト８に固定さ
れており、乗りかご２の移動と同時にディスク９も回転
する。同図に示すように、ディスク９の両側には一対の
ライニング１０が対向するように配置されており、また
そのライニング１０はライニングホルダ１１により支持
されている。

【００１３】ライニング１０とディスク９は、ディスク
に対してライニングの摺動面全面を接触させるために摺
り合わせを行う。このとき、主にライニングから摩耗粉
が生じる。この摩耗粉をディスクに移着させ、ディスク
に対するライニングの押し付け力、及びディスクとライ
ニングの摩擦によるせん断力で摩耗粉を押しつぶし、デ
ィスク表面に移着層を形成する。

【００１４】次に本発明の実施例である移着層を図３，
図４を用いて説明する。前記ライニング１０には、フェ
ノール樹脂を主成分とし、アラミドなどの繊維，Ｃｕな
どの金属が含まれている。また、ディスク９は、構造用
炭素鋼であるＳＳ４００である。図３は摺り合わせをす
る前のディスク９とライニング１０の摺動面の断面を摺
動方向に対して垂直方向から見た図である。ライニング
１０をディスク９に押し付けると、ライニング１０とデ
ィスク９は、それぞれ表面に微小な凹凸があるために、
微少な真実接触面で接触する。真実接触面をせん断する
ときの力が摩擦力になり、これを押し付け力で割った値
が摩擦係数である。

【００１５】図４は摺り合わせを行った後のディスク９
とライニング１０の摺動面の断面を摺動方向に対して垂
直方向から見た図である。摺り合わせによって主にライ
ニングが摩耗し、摩耗粉が発生する。摩耗粉はディスク
９の凹凸部のアンカー効果により、ディスク９に移着
し、さらにディスク９に対するライニング１０の押し付
け力と摩擦によるせん断力により、摩耗粉が押しつぶさ
れ、移着層１３を形成する。

【００１６】摩耗粉を移着しやすくするために、摺り合
わせのときにディスク９及びライニング１０を加熱して
もよい。加熱することで摩耗粉が生じやすくなり早期に
移着層１３を形成することができる。したがって、摺り
合わせ回数を少なくしても、十分な移着層が形成され
る。

【００１７】また、図５に示すようにライニング１０に
は、摺り合わせのときに移着層１３を形成する摩耗粉が
生じやすいように、ライニング１０の摺動面に突起１４
を付けてもよい。摺り合わせのときに、この突起１４に
押し付け力が集中し、摩耗しやすくなり、移着層１３の
形成に必要な摩耗粉を早期に得ることができる。

【００１８】移着層１３の強度が弱いと、摺動時、移着
層に割れが生じ、ディスク摺動面から脱落する可能性が
ある。移着層の強度は、ライニングに含まれるアラミド
などの繊維の体積割合に依存する。ライニングに含まれ
るアラミドなどの繊維の体積割合が大きいほど、移着層
内における、アラミドなどの繊維の体積割合が増加し、
強度が増加する。ライニングにおけるアラミド繊維の体
積割合が３０％以上あると、移着層の強度が上がりディ
スクからはがれにくくなる。

【００１９】図６にブリネル硬さが２０のライニングと
ブリネル硬さが１５０のＳＳ４００のディスクを用いた
とき、移着層がある場合と研磨により移着層を取り除い
た場合の静摩擦係数を示す。ディスクの表面粗さはＲａ
４.０である。摩耗粉を移着させ、移着層を形成するた
めに、摺動速度４ｍ／ｓ、押し付け力０.７３Ｎにて擦
り合わせを約２０秒間行った。移着層があるときの静摩
擦係数と比較して、移着層を研磨し除去すると静摩擦係
数は約３割低下した。また、このときの動摩擦係数は、
移着層がある場合と研磨した場合でほぼ同じであった。
静摩擦係数はライニングとディスクの真実接触面をせん
断する力を押し付け力で割ったものとなる。摩耗粉が移
着し移着層を形成すると、図４より移着層によりディス
クの表面が滑らかになり、ライニングとの真実接触面積
が増加する。すなわち、移着層が形成されることで、ラ
イニングとディスクの接触面をせん断するのに必要な力
は大きくなる。したがって、せん断力を押し付け力で割
った値である静摩擦係数が増加する。

【００２０】エレベータ用ブレーキのディスク９の表面
に、主にライニング１０の摩耗粉から移着層を形成する
ことで、ディスク９の表面が滑らかになり、ライニング
１０との真実接触面積が増加させる。すなわち、移着層
１３が形成されることで、ライニング１０とディスク９
の接触面をせん断するのに必要な力は大きくなる。した
がって、せん断力を押し付け力で割った値である静摩擦
係数が増加する。以上のように、高い摩擦係数を持つエ
レベータ用ブレーキを得ることができ、ブレーキを小型
化することができる。

【００２１】移着層について望ましい形成方法を示せば
次の通りである。（１）ディスク９の表面粗さが半径方向にＲａ２.６μ
ｍ〜４.６μｍのときに、移着した移着層。（２）ライニング１０をディスク９に対して押付け力
０.７３Ｎ〜４９００Ｎで押し付け、摺動速度１００ｍ
／min〜２４０ｍ／minで２０秒〜６０秒間摺動すること
によりついた移着層。（３）上記（１）と（２）とを組み合せて形成した移着
層。

【００２２】

【発明の効果】以上、詳述したように摺り合わせたによ
り生じた摩耗粉を用いてディスク材に移着層を形成する
と、動摩擦係数は移着層がない場合と同等、静摩擦係数
は移着層がない場合と比較して増加する。高い静摩擦係
数を持つことで、乗りかごを安全に保持することがで
き、かつ小型なエレベータ用ブレーキが得られる。ま
た、摩耗粉がディスクに移着することで、ディスクブレ
ーキの周辺に設置されている装置が摩耗粉により故障す
る可能性が減少するという効果も得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施形態に係わるエレベータ巻上機を用いた
エレベータ装置の概要を示す図。

【図２】本発明の一実施例のエレベータ巻上機及びエレ
ベータブレーキの横断面図。

【図３】本発明の摺り合わせ後のディスク及びライニン
グの摺動面を示す図。

【図４】本発明の摺り合わせ後のディスク及びライニン
グの摺動面を示す図。

【図５】本発明の他の実施例のライニングを示す斜視
図。

【図６】移着層の有無と静摩擦係数との関係を示す棒グ
ラフ。

【符号の説明】

１…昇降路、２…乗りかご、３…カウンターウェイト、
４…ロープ、５…巻上機、６…シーブ、７…駆動装置、
８…シャフト、９…ディスク、１０…ライニング、１１
…ライニングホルダ、１２…ケーシング、１３…移着
層、１４…突起。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｆ１６Ｄ 69/02 Ｅ (72)発明者松岡秀佳茨城県ひたちなか市市毛1070番地株式会社日立製作所ビルシステムグループ水戸ビルシステム本部内 (72)発明者小野哲志茨城県ひたちなか市市毛1070番地株式会社日立製作所ビルシステムグループ水戸ビルシステム本部内Ｆターム(参考） 3F306 BA09 3J058 AA57 AA78 AA88 BA76 CB20 CC07 CC72 CC77 FA37 GA07 GA45 GA92

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エレベータ乗りかごを上下させるロープが
吊されているシーブと一体に回転するディスクと、該デ
ィスクに対向して配置される摩擦材であるライニング
と、該ライニングを前記ディスクに押し付ける手段を備
えたエレベータ用ブレーキにおいて、前記ライニングの
摩耗粉で前記ディスクに摩耗粉移着層を形成することを
特徴とするエレベータ用ブレーキ。
【請求項２】前記ライニングには、フェノール樹脂にア
ラミドなどの繊維，Ｃｕなどの金属が含まれることを特
徴とするエレベータ用ブレーキ。
【請求項３】前記ディスクの摩耗粉移着層は、主にディ
スクに対して、前記ライニングの摺動面全面を接触させ
るために行われた前記ディスクと前記ライニングを強制
的に摺動させる摺り合わせで生じた摩耗粉によるもので
あることを特徴とするエレベータ用ブレーキ。
【請求項４】前記摩耗粉移着層の形成された前記ディス
クは、前記ライニングにより硬いことを特徴とするエレ
ベータ用ブレーキ。
【請求項５】前記ディスクの摩耗粉移着層は、前記ディ
スクより軟らかいことを特徴とするエレベータ用ブレー
キ。
【請求項６】エレベータ乗りかごを上下させるロープが
吊されているシーブと一体に回転するディスクと、該デ
ィスクに対向して配置される摩擦材であるライニング
と、該ライニングを前記ディスクに押し付ける手段を備
えたエレベータ用ブレーキにおいて、前記ライニングの
摩耗粉で前記ディスクに形成された摩耗粉移着層であっ
て、前記ディスクの表面粗さが半径方向にＲａ２.６μ
ｍ〜４.６μｍのときに、移着したものであることを特
徴とするエレベータ用ブレーキ。
【請求項７】エレベータ乗りかごを上下させるロープが
吊されているシーブと一体に回転するディスクと、該デ
ィスクに対向して配置される摩擦材であるライニング
と、該ライニングを前記ディスクに押し付ける手段を備
えたエレベータ用ブレーキにおいて、前記ライニングの
摩耗粉で前記ディスクに形成された摩耗粉移着層であっ
て、前記ライニングを前記ディスクに対して押付け力
０.７３Ｎ〜４９００Ｎで押し付け、摺動速度１００ｍ
／min〜２４０ｍ／minで２０秒〜６０秒間摺動すること
によって形成されたものであることを特徴とするエレベ
ータ用ブレーキ。
【請求項８】請求項７において、前記摩耗粉移着層は、
前記ディスクの表面粗さが半径方向にＲａ２.６μｍ〜
４.６μｍのときに、移着したものであることを特徴と
するエレベータ用ブレーキ。