JP4896738B2 - エレベータ設備 - Google Patents

Description

本発明の主題は、特許請求の範囲で定義されるようなエレベータ設備である。

本発明による種類のエレベータ設備は、通常、エレベータ昇降路内または独立型の案内装置に沿って移動可能な、エレベータケージと釣り合いおもりとを備える。運動を引き起こすために、エレベータ設備は、少なくとも１つのそれぞれの駆動プーリを備えた少なくとも１つの駆動ユニットを備え、それら駆動プーリは、支持手段および／または駆動手段によって、エレベータケージと釣り合いおもりとを支持し、これらに必要な駆動力を伝達する。

以下では、簡略化のため、支持手段および／または駆動手段は単に支持手段と称する。

エンジンルームを備えないエレベータシステムが国際公開第０３／０４３９２６号パンフレットから知られており、このパンフレットでは、くさび形リブ付きベルトがエレベータケージの支持手段として用いられている。これらのベルトは、弾性材料（ゴム、エラストマー）から製造される平ベルト形状のベルト本体を備え、駆動プーリに対面するベルトの走行面上にベルトの長手方向に延びる複数のリブを有する。これらのリブは溝と協働する。この溝は、駆動または偏向プーリ（以下、ベルトプーリと称する）の周辺にリブと相補的形状に形成されることにより、一方では、駆動プーリ上でくさび形リブ付きベルトを案内し、他方では、駆動プーリと支持手段との間の牽引能力を高める。リブおよび溝は三角形または台形形状で、すなわち、くさび形の断面を有する。金属または非金属のストランドからなる牽引支持体が、くさび形リブ付きベルトのベルト本体に埋め込まれ、ベルトの長手方向に配向されている。牽引支持体は、支持手段に対して必要な引張り強度と長手方向の剛性を与える。

国際公開第０３／０４３９２６号パンフレットから知られているくさび形リブ付きベルトには、ある特定の欠点がある。すなわち、くさび形リブ付きベルトがエレベータケージの支持手段の要求に最適には適合しないことである。このような支持手段は、可能な限り最小寸法で、かつ可能な限り最小の自重で、高い耐荷重能力と小さい長手方向弾力とを有する必要があり、その場合に、可能な最小直径を有する駆動および偏向プーリ上方で案内されることが可能でなければならない。

国際公開第０３／０４３９２６号パンフレットによる支持手段として用いられるくさび形リブ付きベルトは、牽引支持体の断面と比較して、ベルト本体の断面が相対的に大きく、すなわち、ベルト本体の厚みが牽引支持体の直径に対して大きく、プーリとローラに対面する、ベルト本体の端部領域、詳細にはくさび形リブの先端部は、牽引支持体から比較的遠くに離れている。牽引支持体の断面が必要な耐荷重強度によって与えられる場合、これは、開示されたくさび形リブ付きベルトが、一方では、ベルト本体に絶対的に必要な量の材料よりも多く、したがってきわめて重くかつ高価であることを意味する。他方では、曲げ方向に相対的に厚い（ｈｉｇｈ）ベルト本体の材料が、支持手段が小さい直径の駆動プーリまたは偏向ローラの周りを走行する際に交互曲げ応力によって不必要に強く荷重され、それによってひび割れが発生し、支持手段の早期故障につながる。特に、牽引支持体から遠く離れたベルト本体の領域、すなわち、くさび形リブの先端部が、強い交互曲げ応力を受ける。

本発明は、上に述べた欠点が存在しない、上述の種類のエレベータ設備を実現する課題、すなわち、エレベータ設備がリブを備えた平ベルト形の支持手段を備え、最小のベルトプーリ直径で所定の耐荷重能力で使用する場合に、最小寸法および最小重量を有し、牽引支持体とベルト本体とができる限り最小荷重を受け、支持手段に最適な耐用年数が保証されるという課題に基づく。

本発明によれば、この課題は、請求項１に示される方法および形態によって解決される。

提案される解決策は実質的に、エレベータ設備の場合、少なくとも、駆動プーリに対面する走行面上に、ベルトの長手方向に平行に延びる複数のリブを有する平ベルト形の支持手段が使用される点からなり、この場合、ベルトの長手方向に配向したリブ毎に少なくとも２つの牽引支持体が存在し、全ての牽引支持体の断面積の合計が、支持手段の全断面積の少なくとも２５％、好ましくは３０％から４０％になる。牽引支持体の全断面積を確定するために、牽引支持体の外径により決まる断面を考慮に入れなければならない。

リブ毎に（必要な断面を備えた）２つの牽引支持体に荷重を分散することによって、支持手段が直径の小さいベルトプーリの上方を走行する際に、牽引手段が、対応して大きい直径の単一の牽引支持体がリブ毎に用いられる場合よりも小さい交互曲げ応力を受けることが達成される。全牽引支持体の断面積の合計と支持手段の断面積と間の指定された関係を備えることで、小さい寸法および材料の量を最適に有する支持手段が定められる。最適な小寸法によって、結果として、ベルト本体の材料における交互曲げ応力も対応して小さくなる。したがって、材料（ゴム、エラストマー）を選択することにより、小さい許容曲げ応力を有するが、牽引支持体とベルト本体との間の高面積圧力に耐える、ベルト本体を製造することができる。

本発明の有利な改良および実施は、従属請求項２から１０により明らかである。

本発明の好ましい改良によれば、支持手段においては、略円形断面を有し、その外径がリブ間隔の少なくとも３０％、好ましくは３５％から４０％である牽引支持体が用いられる。なお、支持手段の隣接するリブ間の間隔がリブの間隔であると理解され、この間隔は通常、特定の支持手段のリブの全ての間で同一である。この規則に従って形成された支持手段の場合、ベルト本体を介して牽引支持体によって駆動プーリまたは偏向ローラに伝達される力が、ベルト本体内で最適に分散され、牽引支持体とベルト本体との間で生じる面積圧力が最適に小さくなることが保証される。これによって、荷重される牽引支持体がベルト本体を切断する危険性が最小となる。

有利には、リブは、６０°から１２０°のフランク角の、好ましくは８０°から１００°のフランク角範囲の、くさび形断面を有する。くさび形リブの２つの側面（フランク）間に存在する角度がフランク角と称される。フランク角が６０°から１２０°の場合、一方では、支持手段がベルトプーリ上方を走行する際に、リブと、リブと相補的に形成されたベルトプーリの溝との間で、詰まりが発生しないことを保証する。それによって、くさび形リブ付きベルトの振動で発生する走行騒音が低減される。他方では、このようなフランク角を備えることで、ベルトプーリ上での支持手段の十分な案内が達成され、それによって、ベルトプーリに対して支持手段が横断方向に移動することを防止できる。

ベルト本体から牽引支持体に導入される力の理想的な分散は、特に、特定のリブに対応する牽引支持体の中心間の間隔が、隣接リブに対応する隣接牽引支持体の中心間の間隔よりも最大で２０％小さいことによって達成される。

支持手段の最適な小寸法と低重量とは、リブの表面からの牽引支持体の外側輪郭の最小間隔が、支持手段の全厚みの最大で２０％となる場合に達成できる。溝を備えたベルト本体の全体厚みが、全厚みとして理解されるべきである。

本発明の好ましい改良によれば、リブに対応する牽引支持体は、それぞれの外側の牽引支持体が、くさび形リブの各フランクの垂直射影（ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ）の領域内に実質的にあるように配置される。支持手段の平坦側の平面に垂直に向く射影が垂直射影と称され、「実質的に」によって、それぞれの牽引支持体の断面積の少なくとも９０％が上記射影内にあると理解されるべきである。

実施形態の特に有利な形態においては、それぞれの外側の牽引支持体が、くさび形リブの各フランクの垂直射影（Ｐ）の領域内に完全に配置される。

牽引支持体をフランク領域内の上述で定められた２つの配置にすることによって、ベルトプーリの周りを走行するときに、ベルト本体の、リブ間にある溝によって形成される最も深いノッチを有する点によって、牽引支持体が支持される必要がないことが保証される。

所定の引張り荷重に対して可能な限り最小の長手方向の延びを有する支持手段を得るために、鋼線ケーブルの牽引支持体が用いられる。鋼線ケーブルは、例えば従来の合成繊維の同一断面を有する牽引支持体よりも、同じ荷重に対して延びが小さい。

小直径のベルトプーリと組み合わせて使用するのに適した、許容曲げ半径が特に小さい支持手段は、鋼線ケーブルの外径が２ミリメートル未満で、鋼線ケーブルが全体で５０本を超える個々のワイヤを含む複数のワイヤをより合わせることで、達成できる。

本発明の実施形態の例が、添付の図面を参照して説明される。

図１は、エレベータ昇降路１内に据付けられた、本発明によるエレベータシステムの断面を示す。基本的には、
・ エレベータ昇降路１内に固定され、駆動プーリ４．１を備えた駆動ユニット２と、
・ ケージ案内レール５で案内され、ケージフロア６の下に取り付けられたケージ支持ローラ４．２を備えたエレベータケージ３と、
・ 釣り合いおもり案内レール７で案内され、釣り合いおもり支持ローラ４．３を備えた釣り合いおもり８と、
・ くさび形リブ付きベルト１２として構成された、エレベータケージ３および釣り合いおもり８用の支持手段であって、駆動ユニット２の駆動プーリ４．１からエレベータケージおよび釣り合いおもりに駆動力を伝達する支持手段（実際のエレベータ設備の場合、平行に配置された少なくとも２つのくさび形リブ付きベルトが存在する）と、が図示されている。

支持手段として作用するくさび形リブ付きベルト１２は、その端部を駆動プーリ４．１の下で第１の支持手段固定点１０に固定されている。この固定点から、くさび形リブ付きベルトは、釣り合いおもり支持ローラ４．３に向かって下方に延び、このローラ周りを回り、ここから出て駆動プーリ４．１まで延び、このプーリ周りを回り、釣り合いおもり側でケージ壁に沿って下向きに延在し、エレベータケージの両側で、エレベータケージ３の下に取り付けられたそれぞれのケージ支持ローラ４．２の周りを、それぞれの場合に９０°で回り、釣り合いおもり８から離れて、第２の支持手段固定点１１までケージ壁に沿って上向きに延在する。

駆動プーリ４．１の平面は、釣り合いおもり側でケージ壁に直角に配置され、その鉛直（ｖｅｒｔｉｃａｌ）射影はエレベータケージ３の鉛直射影の外側にある。したがって、駆動プーリ４．１の直径を小さくすることにより、左側のケージ壁とそれに対向するエレベータ昇降路１の壁との間の間隔を可能な限り小さく維持できることは重要である。さらに、駆動プーリの直径が小さいことによって、駆動ユニット２として、変速装置なしに相対的に小さい駆動トルクの駆動モータを用いることができる。

駆動プーリ４．１と釣り合いおもり支持ローラ４．３には、周辺に、くさび形リブ付きベルト１２のリブと相補的に形成された溝が設けられている。くさび形リブ付きベルト１２が、ベルトプーリ４．１、４．３のうちの１つの周りを回る場合、そのリブはベルトプーリの対応する溝内にあり、それによってくさび形リブ付きベルトをこれらの駆動プーリ上で完全に案内することが保証される。さらに、駆動プーリとして作用するベルトプーリ４．１の溝とくさび形リブ付きベルト１２のリブとの間で生じるくさび止め作用によって、牽引能力が向上する。

支持手段がエレベータケージ３の下を回る場合、くさび形リブ付きベルトのリブがケージ支持ローラ４．２から離れた側に置かれているため、ケージ支持ローラ４．２とくさび形リブ付きベルト１２との間には横断方向案内が設けられない。それにもかかわらず、くさび形リブ付きベルトを確実に横断方向に案内するために、ケージフロア６に２つの案内ローラ４．４が取り付けられ、案内ローラ４．４には、くさび形リブ付きベルト１２のリブと協働する溝が、横断方向の案内として設けられている。

図２は、本発明によるエレベータ設備の、支持手段として作用するくさび形リブ付きベルト１２．１の断面を示している。ベルト本体１５．１、くさび形リブ２０．１、ベルト本体内に埋め込まれた牽引支持体２２を、見ることができる。

図３は、ベルト本体１５．１とそれに埋め込まれた複数の牽引支持体２２とを備える、本発明によるくさび形リブ付きベルト１２．１の断面を示している。ベルト本体１５．１は弾性材料から作製されている。例えば、天然ゴムまたは多数の合成エラストマーが使用可能である。ベルト本体１５．１の平坦側１７には、その中で機能する追加の被膜層または繊維層を設けることができる。

駆動ユニット２の駆動プーリ４．１と少なくとも協働する、ベルト本体１５．１の牽引側は、くさび形リブ付きベルト１２．１の長手方向に延びる複数のくさび形リブ２０．１を有する。くさび形リブ付きベルト１２．１のリブ２０．１に相補的な溝が形成された周辺では、ベルトプーリ４が仮想線によって示されている。

２つの円形の牽引支持体２２が、くさび形リブ付きベルト１２．１のくさび形リブ２０．１のそれぞれに対応し、それらが共通して、リブ毎にくさび形リブ付きベルトで生じるベルト荷重を伝達できるような寸法とされる。これらのベルト荷重は、一方では、ベルトの長手方向において純粋な引張力を伝達する。他方では、ベルトプーリ４．１から４．４の周りを回る場合、力が、ベルト本体を介して牽引支持体からベルトプーリに半径方向に伝達される。牽引支持体２２の断面は、これらの半径方向の力がベルト本体１５．１を切断しないような寸法とされる。ベルトプーリの周りを回る場合、追加の曲げ応力が、ベルトプーリ上にあるくさび形リブ付きベルトの湾曲の結果、牽引支持体内で生じる。これらの追加の曲げ応力を牽引支持体２２内でできるだけ小さく維持するために、リブ２０．１毎に伝達される力が２つの牽引支持体に分散されるが、リブの中心に単一の牽引支持体を配置すれば、くさび形リブ付きベルトの全体厚みよりもいくぶんか小さくすることができる。

広範囲の試験を通して、約９０ミリメートルの所定ベルトプーリ直径Ｄと、所定の引張り荷重と、牽引支持体とベルト本体材料の所定の許容交互曲げ応力と、くさび形リブ付きベルトの最小重量に対する可能な限り最小の全断面積とをもたらす、ベルト本体１５．１と牽引支持体２２との構成が確認された。上述の特性を備えたくさび形リブ付きベルトの重要な基準として、この場合には、くさび形リブ付きベルトの断面積に対する全牽引支持体の全断面積の割合が、少なくとも２５％、好ましくは３０％から４０％になる結果を得た。

図２に示されたくさび形リブ付きベルトはこの基準を満たしている。全牽引支持体の全断面積を確定するために、図５において外径ＤＡで定められる、ワイヤケーブルの断面が考慮しなければならない。

くさび形リブ付きベルト１２．１がリブ２０．１毎に２つの牽引支持体を備えている場合では、牽引支持体の外径がリブ間隔の少なくとも３０％であるときに、特に上述の特性が最適に達成される。リブの均一なピッチ間隔Ｔはリブ間隔と称される。

図４は、くさび形リブ付きベルトの変形実施形態１２．２を示す。ここでは、くさび形リブ２０．２は、図２で示された変形実施形態１２．１の場合よりも幅が広く、それぞれ３つの対応する牽引支持体を有する。図２による変形実施形態に関して述べた全ての他の特性が、この変形実施形態の場合にも同様に存在する。このようなくさび形リブ付きベルトは、対応するベルトプーリ４．１、４．３、４．４がいくぶん製造しやすいという利点を有する。

図３および図４で示され、支持手段として作用するくさび形リブ付きベルトは、約９０°の好適なフランク角βを有する。ベルト本体のくさび形リブの２つのフランク間に存在する角度をフランク角と称する。利点の説明ですでに述べたように、フランク角が騒音の発生と振動の生成に重要な影響を与え、８０°から１００°のフランク角βが最適で、くさび形リブ付きベルトがエレベータ支持手段として設けられた場合には、６０°から１２０°のフランク角βが使用可能であることが、試験によって示されている。

図３および図４で明らかなように、特定のリブに対応する牽引支持体２２の中心間の間隔Ａは、隣接するリブの隣接する牽引支持体の中心間の間隔Ｂよりもわずかに小さい。これは、リブ２０．１、２０．２の端部からの牽引支持体２２の必要な間隔を、最小に維持することによって生じる。間隔の差をできるだけ小さく維持することで、ベルト本体によって牽引支持体に導入される力の均一な分散が保証される。間隔Ａが間隔Ｂよりも２０％以上小さくない場合が、有利であることが立証された。

さらに、図３および図４から推測されるとおり、牽引支持体の外側輪郭とリブの表面との間の間隔Ｘを可能な限り小さくなるように形成することで、くさび形リブ付きベルトの寸法を小さくし重量を小さくできる。試験結果では、くさび形リブ付きベルトの最適特性は、これらの間隔Ｘが支持手段の全厚みｓの最大２０％、またはリブ２０．１、２０．２間にあるピッチ間隔Ｔの最大１７％である場合に得られた。リブ２０．１、２０．２とベルト本体１５．１、１５．２を併せた全体厚みが、全厚みｓと理解されるべきである。

リブ２０．１、２０．２に対応する牽引支持体２２が、それぞれの外側牽引支持体を、実質的にまたは完全に、くさび形リブ２０．１、２０．２の各フランクの垂直射影Ｐの領域内にあるように配置したときに、くさび形リブ付きベルト１２．１、１２．２に関して特に小さな寸法と良好な走行特性を得た。

図５は、本発明によるエレベータ設備で使用するくさび形リブ付きベルトに特に適した、牽引支持体２２の実施形態の好ましい形態の断面の拡大図を示す。牽引支持体２２は、きわめて小直径の全部で７５本の個々のワイヤ２３からより合わされた、鋼線ケーブルである。

小直径のベルトプーリを備えたエレベータ設備における支持手段の耐用寿命を延ばすには、牽引支持体２２として使用される鋼線ケーブルが少なくとも５０本の個々のワイヤから構成される場合に、実質的に有利である。

本発明によるエレベータ設備の、エレベータケージの正面に平行な断面図である。 くさび形リブ付きベルトの形状をした、本発明による支持手段のリブ側面の等角図である。 エレベータ設備の支持手段を形成する、第１のくさび形リブ付きベルトの断面図である。 エレベータ設備の支持手段を形成する、第２のくさび形リブ付きベルトの断面図である。 くさび形リブ付きベルトの鋼線牽引支持体の断面図である。

Claims (8)

1. 駆動プーリ（４．１）によってエレベータケージ（３）を搬送する、少なくとも１つの平ベルト形の支持手段（１２．１）を駆動する、駆動モータ（２）を備えたエレベータ設備であり、
   支持手段が、少なくとも駆動プーリ（４．１）に対面する走行面上に、支持手段の長手方向に平行に延び、かつ支持手段の長手方向に配向された複数の牽引支持体（２２）を有するくさび形断面を備えた複数のリブ（２０．１）を有する、エレベータ設備であって、
   牽引支持体（２２）が支持手段（１２．１）の横断方向に分散されることで、２つの牽引支持体（２２）がリブ（２０．１）のそれぞれに正確に対応付けされ、
   ２つの牽引支持体（２２）が、それぞれのリブ（２０．１）の対称軸に対して対称に配置されていることを特徴とする、エレベータ設備。
2. 全ての牽引支持体（２２）が支持手段（１２．１）の横断方向に配置されることで、いかなる場合においても、牽引支持体の断面積の少なくとも９０％が、リブ（２０．１）の１つのそれぞれの傾斜した側面、すなわち傾斜したフランクの垂直射影（Ｐ）内にあることを特徴とする、請求項１に記載のエレベータ設備。
3. １つのリブに対応する２つの牽引支持体（２２）の中心間の間隔（Ａ）が、２つの隣接リブに対応する隣接する牽引支持体（２２）の中心間の間隔（Ｂ）よりも小さいことを特徴とする、請求項１または２に記載のエレベータ設備。
4. 全牽引支持体（２２）の全体断面積が、支持手段（１２．１、１２．２）の断面積の３０％から４０％であることを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載のエレベータ設備。
5. 牽引支持体の外径がリブ間隔（Ｔ）の少なくとも３０％であることを特徴とする、請求項１または４のいずれか一項に記載のエレベータ設備。
6. リブ（２０．１、２０．２）が、６０°から１２０°のリブの２つの側面間に存在する角度であるフランク角（β）を有するくさび形の断面を有することを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載のエレベータ設備。
7. 牽引支持体（２２）の外側輪郭とリブ（２０．１、２０．２）の表面との間の最小間隔（Ｘ）が、支持手段（１２．１、１２．２）の全厚み（ｓ）の最大で２０％であることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のエレベータ設備。
8. 牽引支持体（２２）が、全体で５０本を超える個々のワイヤ（２３）を含む複数のストランドからより合わされている鋼線ケーブルからなることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載のエレベータ設備。

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