JP5017706B2 - エレベータの耐荷重部材 - Google Patents

Description

本発明は、主に、エレベータかごを支持するベルトに関する。

エレベータは、モータにより昇降するかごを有する。一般的に、釣合いおもりを使用してかごの重量を相殺し、これによりモータ負荷を減少させる。ベルトが、かごと釣合いおもりとを連結するとともに綱車上に配置される。ベルトによって、モータにより回転する綱車との牽引力が得られる。典型的な例では、エレベータかごのベルトは、エレベータの重量を支持する複数のベルトコードによって構成される。これらのベルトコードは、長さに沿って非常に剛性が高く、かつ綱車との牽引力を提供するベルトジャケットによって囲まれている。

綱車にクラウン部を設けることで、ベルトが僅かにずれている場合でもベルトが綱車の中心に戻るよう補助することができることは当産業で周知である。このクラウン部は、ベルトの良好なトラッキングを補助することができる一方で、ベルトの性能を低下させるおそれもある。具体的には、クラウン部の形状により、綱車とベルトとの境界面における圧力が不均一となる。クラウン部の頂部で高いピーク圧力が生じるので、ベルトジャケットとベルトコードの寿命が短縮される。

さらに、ベルトコードは、その剛性により同じ速度で移動する傾向がある。綱車表面の速度は、綱車の中心線とその表面との間の距離に直接的に比例する。従って、クラウン部の頂部は、綱車の残りの部分よりも高い周方向速度で移動する。ベルトコードは全て同じ速度で移動し、綱車表面の速度はクラウン部のために異なるので、ベルト面と対応する綱車表面とが異なる速度を有する位置が生じる。これにより、ベルト面と綱車表面との間に局部的なすべりが発生し、ベルトの摩耗につながる。

よって、綱車のクラウン部の形状に適合するプロファイルを有するベルトが求められている。

エレベータかごを支持するベルトは、かごの重量と釣合いおもりとを支持する複数の張力部材を含む。張力部材は長さに沿って延在する。外側被覆が複数の張力部材を囲む。外側被覆は、第１の面と第２の面とを有する。第１の面は、綱車との牽引力を提供する。第２の面は、逆方向の曲げに関連するあそび車と接触しうる。張力部材は第１の面と第２の面との間に挟まれる。第１の面と第２の面とは、張力部材の長さを横切る断面を定める。この断面は、第１の端部、中央部および第２の端部を有する。中央部は、第１の面と第２の面との間に第１の幅を有し、この第１の幅は、第１の端部および第２の端部の一方における第１の面と第２の面との間の幅よりも狭い。

以下の詳細な説明から本発明の種々の特徴および利点が当業者に明らかになる。

エレベータかご、釣合いおもり、綱車および耐荷重部材を示すエレベータの概略図である。 図１の綱車の正面図である。 図１の耐荷重部材の断面図である。 図２の綱車上に配置された図３の耐荷重部材の断面図である。 従来技術のフラットベルトのベルト位置に関連するすべり率の増加を示すグラフである。 従来技術のフラットベルトのベルト幅にわたる接触圧を示すグラフである。 本発明のベルトとフラットベルトとのベルト幅にわたる接触圧の比較を示すグラフである。 従来技術のベルト設計の断面図である。 綱車のクラウン部上に配置された図８の従来技術のベルト設計の説明図である。 図１の他の綱車の正面図である。 他の形状を有するクラウン部の説明図である。 さらに他の形状を有するクラウン部の説明図である。 本発明の他のベルト設計を示す断面図である。

図１には、牽引式エレベータ８が概略的に示されている。エレベータ８は、重量１４を有するエレベータかご１０、釣合いおもり１８、モータ３０および駆動綱車である第１の綱車２２を含む。エレベータかご１０は、耐荷重部材３４によって懸吊されている。複数の張力部材３８が、例えばベルトである耐荷重部材３４の長さＬにわたって延在する。耐荷重部材３４は、第１の綱車２２とモータ３０によって駆動され、周知のように第２の綱車２６に掛け渡されている。さらに、耐荷重部材３４は、釣合いおもり１８の重量と、重量１４を有するエレベータかご１０と、を連結し、少なくともエレベータかご１０の重量１４を相殺する。

図２は、駆動綱車である第１の綱車の正面図を示し、第１の綱車は、モータ３０によって軸Ａを中心に回転可能に設けられている。この特定の綱車である第１の綱車２２は、３つの異なる耐荷重部材３４と摩擦接触するように設けられた凸状の複数の接触面２３，２４，２５を有する。図示のように、接触面２３，２４，２５は、それぞれクラウン部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃を有する。各々のクラウン部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃は、半径Ｒ₂を有する。

これまでは、図８に断面が示されているように耐荷重部材は典型的に平形であった。この図は、フラットベルト８４の長さを横切る断面を示している。フラットベルト８４は、断面６８にわたって、第１の端部７０、中央部７８および第２の端部７４を有する。鋼製コードなどの複数の張力部材３８が、フラットベルト８４の長さを横切って外側被覆８０の第１の面７２と第２の面７６との間に挟まって設けられている。第１の面７２と第２の面７６との間の幅Ｗ_uniformは均一である。

第１の面７２は、第１の綱車２２との牽引力を提供する。図９に示すように、フラットベルト８４は、第１の綱車２２上に配置したときにクラウン部の湾曲形状、ポアッソン比および荷重により寸法が変化する。図９には、クラウン部Ｃ₁を有する第１の綱車２２上に配置されたフラットベルト８４が示されている。図示のように、フラットベルト８４は、平らな形状から湾曲形状に変化している。

図９を参照すると、使用時に第１の綱車２２が回転すると、張力部材３８はその剛性ためにほぼ同じ速度Ｖ_beltで移動する。例えば、第１の綱車２２は、角速度θで軸Ａを中心に回転する。点Ｔでは、クラウン部の表面７３は軸Ａから距離Ｎにあり、点Ｑでは、クラウン部の表面７３は軸Ａから距離Ｎよりも大きい距離Ｍにある。従って、点Ｔにおけるクラウン部の表面７３の速度は、Ｖｔ＝Ｎ×θであり、点Ｑにおけるクラウン部の表面７３の速度はＶｑ＝Ｍ×θである。ＭはＮよりも大きいので、点Ｑにおけるクラウン部の表面７３の速度Ｖｑは、点Ｔにおけるクラウン部の表面７３の速度Ｖｔよりも大きい。フラットベルト８４は、点Ｑにおける圧力が比較的大きいために点Ｑでは第１の綱車２２とともに移動する傾向がある。しかし、図５を参照すると、Ｖ_belt＝Ｖ_qであり、この値はＶ_tよりも大きいので、フラットベルト８４の端部においてすべりが生じる。点Ｔにおけるすべり率は、約Ｖ_belt−Ｖ_tである。

摩耗率は、圧力にすべり率を掛けた値の関数であり、すべりが大きくかつ圧力が中位の外側端部の近傍で最も高い。従って、不均一な摩耗が生じ、フラットベルト８４の中央部よりも端部における摩耗が大きくなる。このような違いにより、異なる大きさのひずみが加わることによって張力部材３８の長さも変化し、フラットベルト８４の摩耗はさらに不均一になる。加えて、図６に示すように、ベルトにかかる荷重の大きさにかかわらず、フラットベルト８４にかかる荷重はベルトの断面の端部に比べて中央部で高い傾向がある。結果として、フラットベルト８４の摩耗は不均一になる。

図３は、本発明の耐荷重部材の一実施例を示している。耐荷重部材３４は、図１に示す耐荷重部材３４の長さＬを横切る断面５２が示されている。耐荷重部材３４は、第１の面４６と第２の面４８とを有する外側被覆４２を有し、この外側被覆４２は、第１の面４６と第２の面４８との間に張力部材３８を挟むように張力部材３８を囲むか少なくとも部分的に覆う。張力部材３８は、例えば鋼製コードとすることができる。各々の張力部材３８は、耐荷重部材３４の長さＬにわたって延在し、同様に図３に断面が示されている。耐荷重部材３４は、第１の面４６と第２の面４８とによって定められる断面５２を有する。断面５２は、第１の端部５６、中央部６０および第２の端部６４を有する。

一般的には、耐荷重部材３４の形状は、クラウン部Ｃ₁に一致するように設けられ、張力部材３８は、第１の綱車２２上に配置されて荷重がかけられたときに確実に軸Ａに平行な線に沿って延びるように、第１の面４６と第２の面４８との間に設けられる。よって、図３では、第１の面４６が第１の湾曲部４７を成し、第２の面４８が第２の湾曲部４９を成す。湾曲部は、共に凹状である。第１の面４６は、第１の綱車２２との牽引力を提供し、クラウン部Ｃ₁などの第１の綱車２２のクラウン部の湾曲形状に概ね一致する。

図４を参照すると、耐荷重部材３４は、第１の半径Ｒ₁を有する第１の湾曲部４７を有する。駆動綱車である第１の綱車２２は、第２の半径Ｒ₂を有するクラウン部を備える。第１の半径Ｒ₁は、少なくともＲ₂と等しいが、Ｒ₁はＲ₂よりも大きくてもよい。中央部６０は、第１の幅Ｗ₁を有し、第１の端部５６と第２の端部６４は第２の幅Ｗ₂を有する。第１の幅Ｗ₁は、第２の幅Ｗ₂よりも狭い。

この設計により、耐荷重部材３４が第１の綱車２２上に配置されると、複数の張力部材３８は、第１の綱車２２の軸Ａに沿って断面５２にわたって直線状に延びる。張力部材３８は、点Ｔおよび点Ｑを含む全ての点で軸Ａからおおよそ距離Ｘにある。続いて、第１の綱車２２によって耐荷重部材３４が回転すると、複数の張力部材３８は全て同じ速度を有するので、耐荷重部材３４の断面５２にわたるすべりが少なくなる。さらに、張力部材３８は同じ長さに保たれる。同じ長さを維持することによって、張力部材３８にかかるひずみや対応する応力が等しくなる。すべりも減少し、これにより耐荷重部材３４にわたる圧力がより均一になって摩耗が減少する。従って、外側被覆４２は、耐荷重部材３４が第１の綱車２２上に配置されて重量１４と釣合いおもり１８とを支持するときに、張力部材３８が軸Ａから同じ距離Ｘで回転するよう張力部材３８と第１の綱車２２との間の空間を埋めるように形状づけられている。

さらに、図７に示すように、耐荷重部材３４にわたって接触圧がより均一に配分される。例えば、第１の半径Ｒ₁が第２の半径Ｒ₂に等しい場合、すなわち第１の面４６の半径と第１の綱車２２の半径Ｒ₂とが等しい場合には、クラウン部Ｃ₁などの第１の綱車２２のクラウン部にわたって比較的均一に圧力が配分される。また、第１の半径Ｒ₁がＲ₂よりも大きい場合にも、フラットベルトにわたる力の配分に比べて圧力配分が均一になる。

図１０は、第２の綱車２６の正面図を示している。第１の綱車２２と同様に、第２の綱車２６は、接触面２３，２４，２５を有している。接触面２３などの１つの面は、第２の面４８に沿って耐荷重部材３４と接触する。各々の接触面２３，２４，２５は、クラウン状の面Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃を有する。クラウン部Ｃ₁は、軸Ａに対して例えば半径Ｒ₄を有する。

図３を参照すると、第２の面４８は、耐荷重部材３４が逆方向に曲がるときに第２の綱車２６と接触するように設けられており、第２の綱車２６のクラウン部Ｃ₁などのクラウン部の湾曲形状に概ね一致する。第２の面４８は、綱車２６のクラウン部Ｃ₁の半径Ｒ₄より大きくなければ少なくとも等しい第３の半径Ｒ₃を有する凹状の第２の湾曲部４９を成す。このようにして、第１の綱車２２との接触による摩耗と同様に、第２の綱車２６との接触による摩耗も減少させることができる。

さらに、第２の綱車２６のクラウン部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃は、第１の綱車２２のクラウン部と同一に示されているが、異なってもよい。例えば、第２の綱車２６は、図１２に示す放物線状のクラウン部Ｃ₄や図１１に示す直線状の傾斜部１０７と湾曲した頂部１０９を有するクラウン部Ｃ₅を有し、第１の綱車２２はクラウン部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃を有することができる。また、第１の綱車２２がクラウン部Ｃ₄，Ｃ₅を有し、第２の綱車２６がクラウン部Ｃ₁，Ｃ₂，Ｃ₃を有してもよい。

上述のような場合には、例えば、図１３を参照すると、耐荷重部材１００は、第１の綱車２２のクラウン部Ｃ₁に一致する形状１０４を有する第１の面４６と、放物線状の湾曲部であるクラウン部Ｃ₄に一致する形状１０５を有する第２の面４８と、を有する。各々の形状１０４，１０５により、張力部材３８は、確実に対応する綱車のそれぞれの回転軸Ｈから同じ距離で回転する。形状１０４によって、第１の綱車２２に対する張力部材３８のこのような等距離の回転が確実に得られるとともに、形状１０５によって、第２の綱車２６に対する張力部材３８の等距離の回転が確実に得られる。

上述の説明は、例示的なものであり、限定的なものではない。開示された実施例の変更や改良は、当業者には明らかであり、本発明の本質から必ずしも逸脱するものでなない。本発明に与えられる法的保護の範囲は、以下の請求項を検討することによってのみ判断される。

Claims (19)

1. エレベータかごを支持する耐荷重部材であって、
   エレベータかごの重量と釣合いおもりを支持し、かつ長さにわたって延在する複数の張力部材と、
   前記複数の張力部材を少なくとも部分的に覆う外側被覆と、を備えており、
   前記外側被覆は、第１の面と第２の面とを有し、前記複数の張力部材は、第１の面と第２の面との間に挟まれており、第１の面は綱車との牽引力を提供しており、
   第１の面と第２の面とは、前記長さを横切る断面を定め、この断面は第１の端部、中央部および第２の端部を有しており、
   前記中央部は、第１の面と第２の面との間に第１の幅を有し、第１の幅は、第１の端部および第２の端部の一方における第１の面と第２の面との間の第２の幅よりも狭く、
   前記中央部における前記複数の張力部材の１つは、第１の端部および第２の端部の一方における前記複数の張力部材の他のものよりも第１の面からの離間距離が短いことを特徴とする耐荷重部材。
2. 第１の幅は、第１の端部および第２の端部の両方における第２の幅よりも狭いことを特徴とする請求項１記載の耐荷重部材。
3. 第１の面は、少なくとも１つの第１の湾曲部を定めていることを特徴とする請求項１記載の耐荷重部材。
4. 第１の湾曲部は、前記外側被覆を前記綱車上に配置する前に、該綱車のクラウン部の第２の半径に少なくとも等しい第１の半径を有することを特徴とする請求項３記載の耐荷重部材。
5. 第１の半径は、第２の半径よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の耐荷重部材。
6. 第１の面は、前記外側被覆を前記綱車上に配置する前に、該綱車のクラウン部の第２の形状に一致する第１の形状を定めていることを特徴とする請求項１記載の耐荷重部材。
7. 第１の形状は、前記外側被覆が前記綱車のクラウン部上に配置されたときに、前記綱車の幅にわたって該綱車の回転軸からほぼ等距離となるように前記複数の張力部材を位置決めしていることを特徴とする請求項６記載の耐荷重部材。
8. 第２の面は、少なくとも１つの第２の湾曲部を定めていることを特徴とする請求項３記載の耐荷重部材。
9. 第１の湾曲部は、第２の湾曲部とは異なる形状を有することを特徴とする請求項８記載の耐荷重部材。
10. エレベータかごを支持する耐荷重部材であって、
    エレベータかごの重量と釣合いおもりを支持し、かつ長さにわたって延在する複数の張力部材と、
    前記複数の張力部材を少なくとも部分的に覆う外側被覆と、を備えており、
    前記外側被覆は、第１の面と第２の面とを有し、前記複数の張力部材は、第１の面と第２の面との間に挟まれており、第１の面は綱車との牽引力を提供し、第１の面と第２の面とは、前記長さを横切る断面を定めており、
    前記外側被覆は、前記綱車のクラウン部上に配置されたときに、前記複数の張力部材が前記綱車の回転軸からほぼ等間隔で該外側被膜の断面形状にわたって離間されるような断面形状を有しており、
    第１の面は、少なくとも１つの第１の湾曲部を定めており、第２の面は、少なくとも１つの第２の湾曲部を定めており、第１の湾曲部と第２の湾曲部とは凹状であり、前記複数の張力部材の少なくとも１つは、第１の湾曲部と第２の湾曲部との間に完全に挟まれていることを特徴とする耐荷重部材。
11. 第１の湾曲部は、前記綱車のクラウン部の第２の半径に少なくとも等しい第１の半径を有することを特徴とする請求項１０記載の耐荷重部材。
12. 第１の半径は、第２の半径よりも大きいことを特徴とする請求項１１記載の耐荷重部材。
13. 第２の湾曲部は、別の綱車のクラウン部の第４の半径と少なくとも等しい第３の半径を有することを特徴とする請求項１０記載の耐荷重部材。
14. 重量を有するエレベータかごと、
    前記重量を少なくとも部分的に相殺する釣合いおもりと、
    前記エレベータかごを移動させ、かつクラウン部を有する少なくとも１つの綱車と、
    前記エレベータかごの前記重量と前記釣合いおもりを支持し、かつ長さにわたって延在し、弧が完全に前記クラウン部の上方に位置する複数の張力部材と、
    前記複数の張力部材を囲む外側被覆と、を備えるエレベータであって、
    前記外側被覆は、第１の面と第２の面とを有し、前記複数の張力部材は、第１の面と第２の面との間に挟まれており、第１の面は綱車との牽引力を提供しており、
    第１の面と第２の面とは、前記長さを横切る断面を定め、この断面は第１の端部、中央部および第２の端部を有しており、
    前記中央部は、第１の面と第２の面との間に第１の幅を有し、第１の幅は、第１の端部および第２の端部の一方における第１の面と第２の面との間の第２の幅よりも狭いことを特徴とするエレベータ。
15. 第１の面は、少なくとも１つの第１の湾曲部を定めていることを特徴とする請求項１４記載のエレベータ。
16. 第１の湾曲部は、前記綱車のクラウン部の第２の半径に少なくとも等しい第１の半径を有することを特徴とする請求項１５記載のエレベータ。
17. 第１の湾曲部は、凹状であることを特徴とする請求項１５記載のエレベータ。
18. 第２の面は、別の綱車と接触する少なくとも１つの第２の湾曲部を定めていることを特徴とする請求項１５記載のエレベータ。
19. 第１の湾曲部と第２の湾曲部とは、共に凹状であることを特徴とする請求項１８記載のエレベータ。

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