JP2006335568A - せん断力を許容することができ数本のケーブルを接続する接続部を有する支持手段 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、二本以上のケーブルを備える支持手段を更に改善することを目的とする。
【解決手段】エレベータ装置において使用する支持手段（１０）であって、支持手段（１０）は、長手軸方向（Ｌ）における力を許容するよう設計される、数本のストランド（１２）よりなる少なくとも二本のケーブル（１１．１、１１．２）を備え、ケーブル（１１．１、１１．２）は、互いから間隔（Ａ１）で支持手段（１０）の長手軸方向（Ｌ）に沿って配置され、ケーブルケーシング（１３）を用いて接続される。ケーブルケーシング（１３）は、ケーブル（１１．１、１１．２）間にあり、開口部（１４．２）およびウェブ（１４．１）が設けられる、遷移領域（１４）を有する。ウェブ（１４．１）は、長手軸方向（Ｌ）における互いに対するケーブル（１１．１、１１．２）の相対移動を可能にするよう形成される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、請求項１の序文による、互いから離間されて延在する数本のケーブルと、ケーブルケーシングとを有するエレベータ装置において使用する支持手段に関する。

ランニングケーブルは、運搬技術、特に、エレベータ、クレーン構造、および、採掘における、重要且つ非常に負荷がかかる機械的要素である。例えば、エレベータ構造で使用される駆動ケーブルの装荷は、特に複雑である。

従来のエレベータ装置の場合、エレベータケージおよび釣り合いおもりは数本の鋼製のストランドケーブルにより一緒に接続される。ケーブルは、駆動モータによって駆動される駆動プーリ上を通る。駆動モーメントは、ルーピング角度にわたる駆動プーリ上のそれぞれのケーブル部に対して、摩擦対（ｆｒｉｃｔｉｏｎ ｃｏｕｐｌｅ）の下で与えられる。その場合、ケーブルは、張力、曲げ、圧縮、および、ねじりの応力を受ける。ケーブルプーリ上の曲げにより生ずる相対運動は、ケーブル構造内で摩擦を生じ、ケーブルの摩耗に対して悪影響を与える。それぞれのケーブル構造、曲げ半径、溝の外形、および、ケーブルの安全性の要素に依存して、発生する一次的および二次的応力がケーブルの状態に悪影響を与える。

強度の要件の他に、エネルギー、最小可能質量の理由により、エレベータ装置の場合には更なる要件が存在する。例えば、芳香族ポリアミド、特に、アラミドの高強度合成繊維ケーブルは、鋼製のケーブルよりも良好に上記要件を満たす。

アラミド繊維よりなるケーブルは、従来の鋼製ケーブルと比較して、同じ断面および同じ耐荷重能力について、単位体積のケーブル重量の四分の一から五分の一だけの重量を有する。しかしながら、鋼と比べて、アラミド繊維は長手軸方向の耐荷重能力についての横断方向の強度が実質的に低い。

したがって、例えば欧州特許出願公開第０６７２７８１号明細書には、駆動プーリ上を通る際の最小可能な横断方向の応力にアラミド繊維を曝すために、駆動ケーブルとして好適な平行によられたアラミド繊維ストランドケーブルが開示される。同文献から知られているアラミドケーブルは、サービス寿命、高い摩耗強度、および、最高曲げ強度に関して非常に良好な値を提供するが、好ましくない状況下では、平行によられたアラミドケーブルは局所的にケーブルが解ける現象が生じる場合があり、元のケーブル構造のバランスを恒久的に乱す。これらのねじり現象およびケーブル構造における変化は、例えば欧州特許出願公開第１０６１１７２号明細書に開示する合成繊維ケーブル等で回避することができる。このために、合成繊維ケーブルは、ケーブルケーシングを用いて一緒に接続される二本の平行に延在するケーブルを備える。欧州特許出願公開第１０６１１７２号明細書による合成繊維ケーブルは、実質的に平行に延在する二本のケーブルの特徴により長手軸方向の強度を実現する。それに反して、ケーブルケーシングは、ねじり現象およびケーブル構造の変化を防止する。更に、ケーブルケーシングは、絶縁体（保護効果）として機能し、高い摩擦係数を有する。その弱点は、適用分野および使用により、欧州特許出願公開第１０６１１７２号明細書による合成繊維ケーブルのウェブにある可能性がある。

異なる半径のトラック上を各ケーブルが通るよう駆動プーリの周りについて移動される場合、二本以上のケーブルに対する支持手段は、不都合な点を有する。半径の差により、ケーブルは、異なる速度で駆動プーリの牽引によって移動される。それにより、ケーブルケーシングのウェブ部分は、せん断応力に曝される。せん断作用により、ケーブルケーシングのウェブ領域が、特に、動的に生ずるせん断力を考慮した場合に、損傷し得る。
欧州特許出願公開第０６７２７８１号明細書 欧州特許出願公開第１０６１１７２号明細書

本発明は、ウェブ破損をとりわけ回避するために、二本以上のケーブルを備える知られている支持手段を更に改善することを目的とする。本発明は、合成繊維ケーブルを備える支持手段に、特に適用される。

本発明は、ウェブ領域が堅くなった場合に上述の問題が優勢にならないといった認識に基づく。したがって、せん断力の直接的な影響は実際には防止されるが、この場合、より速く循環するケーブルが他方のケーブルに沿って引きずられ、スリップが生じ、摩耗が増加される。

本発明によると、上記目的は、請求項１に記載の特徴を有する支持手段によって実現される。従属請求項は、請求項１の特徴より提供される本発明の便宜的、且つ、有利な発展および／または実施形態を有する。

本発明は、図面に例示する実施形態の実施例に基づいて、以下により詳細に説明する。

全ての図面を通じて、同じ構成要素、あるいは、同じ効果を有する構成要素には、詳細には同一の構造を有さなくても、同じ参照符号が付与される。図面は原寸に比例していない。

エレベータ装置において使用する第１の支持手段１０は、図１Ａおよび図１Ｂに示される。支持手段１０は、少なくとも二本のケーブル１１．１および１１．２を備える。これらのケーブル１１．１および１１．２は、例えば、長手軸方向Ｌにおける力を許容するよう設計される合成繊維ストランド１２を備える。ケーブル１１．１および１１．２は、間隔Ａ１（中心間）で支持手段１０の長手軸方向Ｌに沿って、互いに対して平行に配置される。ケーブル１１．１および１１．２は、ケーブルケーシング１３によってねじりから保護されるよう、互いに対して固定される。ケーブルケーシング１３は、支持手段１０の長手軸方向Ｌに対して平行に延在する遷移領域１４を二本のケーブル１１．１、１１．２間に形成する。

本発明によると、ケーブル１１．１と１１．２との間にあるケーブルケーシング１３の遷移領域１４には、開口部１４．２およびウェブ１４．１が設けられる。ウェブ１４．１は、長手軸方向Ｌにおけるケーブル１１．１および１１．２の互いに対する相対運動を可能にするよう実施される。

第１の実施形態において、この遷移領域１４がどのようにして設計されるか、図１Ａおよび図１Ｂに基づいて理解されるであろう。ケーブルケーシング１３は、第１のケーブル１１．１と第２のケーブル１１．２とを囲う共通のケーブルケーシングである。ケーブルケーシング１３は、上記ウェブ１４．１へ遷移領域１４をわたり、最終的に二本の隣接するケーブル１１．１および１１．２間の唯一の接続部として機能する。

本発明によると、少なくとも二本のケーブルが一緒に接続されるが、これは剛性な接続部によるものではない。本発明による支持手段１０の隣接するケーブル１１．１と１１．２間の接続は、ウェブ１４．１を用いて形成される。一方でケーブル１１．１から隣接するケーブル１１．２へのねじりモーメントの伝達が可能となり、他方で支持手段１０の長手軸方向Ｌにおける互いに対するケーブル１１．１および１１．２の移動が可能となる。

ウェブ１４．１が破損または破れを生ずることなく、支持手段１０の少なくともある部分において相対移動を可能にするよう設計されることが重要である。

図１Ａおよび図１Ｂに示される、支持手段１０の第１の実施形態は、二つの長手軸方向の側部（長手軸方向Ｌに対して平行）において直線であり、端部領域で外方に凸状である開口部１４．２を有する。図１Ｂの平面図におけるウェブ１４．１は、相応じてダンベル形状である。したがって、ウェブ１４．１は、長手軸方向において、ウェブに凹状に侵入する境界線を有する。

本発明によると、「隣接するケーブルの相対移動」といった用語は、
（１）二本のケーブル１１．１および１１．２が全長にわたって（ケーブルの伸びが同じとして）互いに対して均等に移動する場合、
（２）ケーブル１１．１および１１．２の一方が他方よりもより強く伸び、伸びの間、各ケーブルの個々の長手領域間の相対移動が生ずる（この場合の相対移動量はケーブルの長手上の位置に依存する）場合、
といった二つの場合を含む。

二本のケーブル１１．１および１１．２をそれぞれ有する本発明による支持手段１０は、図２、図３、および図４に示される。支持手段１０は、図１Ａおよび図１Ｂに示される支持手段１０と同様に、エレベータ装置において使用されるよう設計される。支持手段１０は、二本のケーブル１１．１および１１．２を備え、各ケーブル１１．１および１１．２は数本のストランド１２を備える。ケーブル１１．１および１１．２は、長手軸方向Ｌにおける力を許容するよう設計され、このとき、ケーブル１１．１、１１．２は、互いに対して間隔Ａ１で支持手段１０の長手軸方向Ｌに沿って配置され、共通のケーブルケーシング１３を用いて接続される。ケーブルケーシング１３は、二本のケーブル１１．１と１１．２との間に遷移領域１４を形成する。ケーブル１１．１と１１．２の間にあるケーブルケーシング１３の遷移領域には、開口部１４．２およびウェブ１４．１が設けられる。図２、図３、および図４に示す実施形態でも、ウェブ１４．１は、長手軸方向Ｌにおける互いに対するケーブル１１．１と１１．２の相対運動を可能にするよう設計される。

図２、図３、および、図４に示す実施形態は、ウェブ１４．１の形状と、ウェブ１４．１あるいは穴１４．２の寸法とについてだけ、実質的に異なる。

図２に示される、支持手段１０の第２の実施形態は、二つの長手軸方向の側部（長手軸Ｌに対して平行）において直線であり、端部領域において直線である開口部、即ち、図２に示す平面図において略長方形の開口部１４．２を有する。図２に示す平面図におけるウェブ１４．１は相応じて長方形または正方形である。

図３に示される、支持手段１０の第３の実施形態は、二つの長手軸方向の側部（長手軸Ｌに対して平行）において直線的に延在し、端部領域において傾斜をつけて延在する開口部、即ち、図３に示す平面図において略平行四辺形の開口部１４．２を有する。図３に示す平面図におけるウェブ１４．１は相応じて斜めに延在する端部を有する平行四辺形である。

図４に示される、支持手段１０の第４の実施形態は、二つの長手軸方向の側部（長手軸Ｌに対して平行）において直線であり、端部領域において凹状の開口部１４．２を有する。図４に示す平面図におけるウェブ１４．１は相応じて両側で外方に湾曲している、即ち、凸状である。

記載した原理は、三本以上のケーブルの集合にも転用可能である。

本発明の好ましい実施形態では、ケーブルのストランド１２は、支持手段１０のケーブルのうち少なくとも二本が、ねじりの応力下で反対方向の（相互に補償する）固有のねじりモーメントを発生するよう配置される。

図示する実施例では、各ケーブルのストランド１２はそれぞれ平行に（同じ回転方向で）配置され、異なるケーブル１１．１および１１．２のストランドは反対方向の回転で配置される。

ウェブ１４．１は、ケーシング１３の一体型構成要素である。この場合、ウェブ１４．１は、ケーシング１３と共に単一の製造工程（対応する材料に応じて押し出しまたは硫化）で形成される。

ウェブ１４．１は、ケーシング１３と共にその製造中に形成されてよく、あるいは、後続する工程（例えば、打ち抜き）において形成されてもよい。

最適化パラメータは、ウェブ１４．１の弾性である。弾性を最適化することにより、ケーブルの相対移動が可能となり、隣接するケーブル１１．１および１１．２間の遷移領域１４における妨害せん断応力が減少される。

有利には、ウェブ１４．１と開口部１４．２との間の長さ比は、弾性材料よりなるウェブ１４．１が、ケーブルの長手軸方向（Ｌ）におけるせん断力下でアーティキュレーテッド式に第１の近似値に働き、即ち、ウェブ１４．１が、ケーブル１１．１および１１．２に対して横断方向における力だけを実質的に許容するように、選択される。したがって、このようなアーティキュレーテッドに構成されたウェブ１４．１は、ケーブル１１．１および１１．２に小さい相対移動がある場合に長手軸方向（Ｌ）における相当な力を許容することができず、駆動プーリのランニング表面に差があると生ずる、隣接するケーブル１１．１および１１．２のケーブル速度が異なる場合に、遷移領域における材料破壊を生ずるケーブルケーシング１３の遷移領域における大きいせん断力を回避する。せん断力は、ケーブルケーシング材料のせん断強度の、低い二桁のパーセンテージ範囲内にあるせん断応力を生ずる。

ケーブルケーシング１３の製造に好適な材料はポリウレタンである。ケーブルケーシング１３としての使用に好適な二つの市販のポリウレタン合成材料は、エラストラン（Ｅｌａｓｔｏｌｌａｎ）１１８５およびエラストラン１１８０であり、これらは若干異なる。エラストランはＢＡＳＦ社の登録商標である。

ケーブル１１．１および１１．２の相対移動の実施例は、以下に具体的に説明する。

エラストラン１１８５は、２０ＭＰａの弾性係数、９ＭＰａのせん断弾性係数、０．１１のポアソン比を有する。ここで、ケーブル１１．１および１１．２がｓ＝０．８ミリメートルの長手軸方向の移動分、互いに対して移動される際、ケーブル間隔ｔが２．３ミリメートル、ウェブ長さＬ１が３．０ミリメートル、ウェブ厚さｄが３．４ミリメートルであり、エラストラン１１８５が使用された場合には、結果として３２．１Ｎのせん断力、３．１５ＭＰａのせん断応力を生じ、ウェブ１４．１によって吸収される。本例では、ウェブ１４．１が僅かなせん断力だけを吸収し、そこから生ずるせん断応力は上述のポリウレタンのせん断強度よりはるかに低い。せん断応力は、せん断強度の約１５％に到達する。

２４．３Ｎのせん断力および２．４ＭＰａのせん断応力が、６．８ＭＰａの剛性率を有するエラストラン１１８０に対する同じ状況下で得られる。せん断応力は、せん断強度の約１１％に到達する。

エラストラン１１８５を使用した場合の、０．７ミリメートルおよび０．６ミリメートルのケーブル１１．１および１１．２の長手軸方向の移動ｓに対する更なる実施例では、２．７ＭＰａおよび２．４ＭＰａのせん断応力をそれぞれ生ずる。これらのせん断応力は、それぞれせん断強度の１３％および１１％に一致する。

エラストマーは、生じる伸長が１００％以上であり、最大８００％となり得る。しかしながら、回復不能の変形が比較的簡単に生ずるため、２５％以上の伸長が回避されるべきであることに留意されたい。前述の実施例で示されるケーブル１１．１および１１．２の０．６、０．７、および０．８ミリメートルの長手軸方向の移動ｓは、２０％以下の歪みに対応する。したがって、サブミリメートル範囲におけるケーブル１１．１および１１．２の相対移動は、ウェブ１４．１の許されない材料負荷を生じない。

更に、機械的補強部を個々のウェブ１４．１に設けることも可能である。

合成繊維ケーブルを有する支持手段１０の使用が特に好ましい。金属製、合成および／または有機ストランド１２、あるいは、上記材料の組み合わせが特に好ましい。

ケーブル１１．１から１１．２は、ストランド１２の二段階あるいは多段階のねじりにより形成されることが好ましい。ストランドを有する三層１２．２、１２．３、および１２．４と、中央のストランド１２．１とを備える、ケーブル１１．１、１１．２は、図１Ａに示される。しかしながら、これはケーブル１１．１、１１．２の構造の例に過ぎない。

例えば、アラミド繊維のケーブルヤーンがケーブル１１．１、１１．２において一緒にねじられてもよい。

図から分かるように、ケーブル１１．１、１１．２の外周全体は、合成材料よりなる共通のケーブルケーシング１３によって囲われている。ケーブルケーシング１３は、合成および／または有機材料を含む。ゴム、ポリウレタン、ポリオレフィン、ポリ塩化ビニル、または、ポリアミド等の材料は、ケーブルケーシングに特に適している。それぞれ弾性的に変形可能である合成材料が、ケーブル１１．１、１１．２に噴霧されるか押し出され、その上で成形体に形成されることが好ましい。ケーブルケーシングの材料は、外側から外周におけるストランド１２間の全ての隙間に浸透し、隙間を充填する。それにより形成されるケーブルケーシング１３のストランド１２に対する接合が非常に強くなるため、ケーブル１１．１、１１．２のストランド１２とケーブルケーシング１３との間で小さい相対運動だけが生ずる。

更なる実施形態によると、短い繊維片（例えば、ガラス繊維、アラミド繊維等）あるいは織布が、ウェブ１４．１の領域に埋め込まれ、補強部として機能してもよい。

図示する支持手段１０は、ケーブルプーリによる駆動に特に適しており、ケーブルプーリと支持手段１０との間の力の伝達は実質的に摩擦対により行われる。

本発明によると、二本以上のケーブル１１．１、１１．２は、一方のケーブル１１．１のねじりモーメントが他方のケーブル１１．２に伝達される、あるいは、その逆となるように、一緒に接続される。それにより、ねじりモーメントは互いを補償する。理想的には、偶数数のケーブルを有し、対称的な構造の場合の支持手段１０の合計のねじりモーメントはゼロに等しい。知られている支持手段１０とは反対に、本発明による支持手段１０のケーブルは、支持手段１０の全長にわたって延在する単一の遷移領域によっては一緒に接続されず、幾つかのウェブ１４．１（複数の横断方向接続部）によって一緒に接続される。横断方向接続部は、支持手段１０の長手軸方向Ｌについて横断方向の力に対して比較的堅いが、支持手段１０の長手軸方向Ｌに対して十分に狭くなるよう設計される。冒頭で引用した従来技術による従来の支持手段と比較して、本発明による支持手段１０における横断方向接続は長手軸方向Ｌにおいて著しく堅さが低い。それにより、ケーブルの横断方向接続部は、支持手段１０（最新技術と比較して）の長手軸方向Ｌにおけるせん断力によって、比較的簡単に且つ弾性的に変形可能となる。したがって、支持手段１０の二本のケーブル１１．１、１１．２は、長手軸方向Ｌに作用するせん断力によって長手軸方向Ｌにおいて互いに対して簡単に移動される。同等に、二本のケーブル１１．１、１１．２は、横断方向接続部を損傷することなく長手軸方向Ｌにおける異なる大きさの伸びを許容することができる。

本発明による実施形態により、せん断動作が長手軸Ｌに対して平行な長手軸方向の移動に変換される点で、遷移領域１４における破損あるいは弱化が回避される。それにより、遷移領域１４の損傷と、同時に、二本以上のケーブルを有する従来の支持手段の摩耗が減少される。

本発明による、二本の、三本の、または多数本のケーブルは、支持手段１０のケーブルが異なる半径の円形路に沿って、従って、駆動プーリの円周において異なる速度で駆動プーリにおいて移動する際に、駆動プーリにおける走行半径差を問題なく補償する。

二本のケーブルを有する本発明による第１の支持手段の斜視図である。 図１Ａの支持手段の平面図である。 二本のケーブルと長方形のウェブとを有する、本発明による第２の支持手段の平面図である。 二本のケーブルと斜めに延在する端部を有する平行四辺形のウェブとを有する、本発明による第３の支持手段の平面図である。 二本のケーブルと、凸形状のウェブとを有する、本発明による第４の支持手段の平面図である。

符号の説明

１０ 支持手段
１１．１、１１．２ ケーブル
１２ 合成繊維ストランド
１２．１ 中央のストランド
１２．２、１２．３、１２．４ ストランドを有する三層
１３ ケーブルケーシング
１４ 遷移領域
１４．１ ウェブ
１４．２ 開口部

Claims (10)

1. 長手軸方向（Ｌ）における力を許容するよう設計される、数本のストランド（１２）よりなる少なくとも二本のケーブル（１１．１、１１．２）を備え、ケーブル（１１．１、１１．２）は、互いから間隔（Ａ１）で支持手段（１０）の長手軸方向（Ｌ）に沿って配置され、ケーブルケーシング（１３）を用いて接続され、ケーブル（１１．１、１１．２）間にあるケーブルケーシング（１３）の遷移領域（１４）に開口部（１４．２）およびウェブ（１４．１）が設けられる、エレベータ装置において使用する支持手段（１０）であって、
   ウェブ（１４．１）が、長手軸方向（Ｌ）におけるせん断力によって比較的簡単に弾性的に変形可能となり、長手軸方向（Ｌ）における互いに対するケーブル（１１．１、１１．２）の相対移動を可能にするよう形成されることを特徴とする、支持手段。
2. 一方のケーブル（１１．１）のストランド（１２）と、他方のケーブル（１１．２）のストランド（１２）は、長手軸方向（Ｌ）に沿った支持手段のねじりを回避するよう反対方向の固有のねじりモーメントによって負荷がかけられることを特徴とする、請求項１に記載の支持手段（１０）。
3. ケーブルケーシング（１３）は、合成および／または有機材料を含むことを特徴とする、請求項１に記載の支持手段（１０）。
4. ストランド（１２）は、金属、合成および／または有機ストランド（１２）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の支持手段（１０）。
5. 開口部（１４．２）が、好ましくは、ケーブルの長手軸方向（Ｌ）におけるスロットの形態で実現されることを特徴とする、請求項１に記載の支持手段（１０）。
6. 開口部（１４．２）及びウェブ（１４．１）が、支持手段（１０）の長手軸方向（Ｌ）において異なる長さ（Ｌ１、Ｌ２）を有することを特徴とする、請求項１に記載の支持手段（１０）。
7. ケーブル（１１．１、１１．２）による平面において、ウェブ（１４．１）が任意の所望の形状を有するが、好ましくは、ダンベル形状、円筒形、長円形、凹状、凸状、長方形、または、楔形形状を有することを特徴とする、請求項１、５、または６に記載の支持手段（１０）。
8. ウェブ（１４．１）を有する遷移領域（１４）が、ケーブルケーシング（１３）の一体型構成要素として形成され、二本のケーブル（１１．１、１１．２）を一緒にきつく合わせることを特徴とする、請求項１、５、６、または７に記載の支持手段（１０）。
9. 長手軸方向（Ｌ）におけるケーブル（１１．１、１１．２）の相対移動の場合に、ウェブ（１４．１）が、エラストマー材料のせん断強度の最大で２０％、有利には最大で１５％、より有利には最大で１０％のせん断応力を伝達することを特徴とする、請求項１に記載の支持手段（１０）。
10. 長手軸方向（Ｌ）におけるケーブル（１１．１、１１．２）の相対移動の場合に、ウェブ（１４．１）が最大で２５％、有利には最大で２０％、より有利には最大で１５％、より有利には最大で１０％、最も有利には最大で５％だけ伸ばされることを特徴とする、請求項１に記載の支持手段（１０）。

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