JP5203371B2 - 複合材料製ブレーキハブを有するエレベータブレーキ - Google Patents

Description

本発明は、エレベータシステムに関し、特に、エレベータ巻上機のブレーキに関する。

ギアレス巻上機などのエレベータ巻上機は、通常、巻上機のモータによって回転駆動される巻上機シャフトを備える。シーブが巻上機シャフトに支持され、かつ巻上機シャフトとともに回転する。巻上機モータが一方向に回転するとかごが下降し、他の方向に回転するとかごが上昇するように、通常、シーブにロープまたはベルトが巻き付けられる。

あるエレベータ巻上機は、通常、ブレーキ電機子を有し、このブレーキ電機子は、かごが乗場に位置する際に巻上機シャフトおよびシーブを保持するように、巻上機シャフトとともに回転するロータに係合する。通常の金属製ロータは、巻上機シャフトのスプライン部分に係合するスプライン部分と、ロータの回転を抑止するようにブレーキがクランプするフランジ部分と、を有する。ブレーキがロータをクランプまたは解放する際に、巻上機シャフトのスプライン部分に沿ってロータがスライドする。

ロータがスライドする際、ロータのスプライン部分と巻上機シャフトのスプライン部分との間における金属間の接触によってノイズが生じてしまうことがあり、望ましくない。

したがって、より静かなエレベータ巻上機が望まれている。本発明は、この要望に応じるものであり、かつ従来技術の短所および欠点を克服しつつ性能を向上させるものである。

エレベータ巻上機に用いられる例示的なるエレベータブレーキ装置は、回転シャフトに沿って移動可能なロータを有する。非金属製のエレベータブレーキハブによって、シャフトに沿ったロータの軸方向の移動が案内される。

一実施例では、非金属製のエレベータブレーキハブは、ロータのフランジ部に固定される。非金属製のエレベータブレーキハブは、フランジ部にわたるスプラインロータ開口と整列するスプラインハブ開口を有する。スプライン開口は、シャフトの対応するスプライン部と係合する。

上記の記載は、限定を目的としたものではない。以下に記載する発明を実施するための形態を参照することにより、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だろう。発明を実施するための形態に付随する図面について以下に簡単に説明する。

例示的な機械レス型のエレベータシステムを示す図。 モータ駆動シャフトの回転を抑止するブレーキを有する例示的なエレベータ巻上機を示す図。 図２に図示されたブレーキの一部を示す図。 非金属製ハブを有する例示的なロータの一方の側を示す図。 図４に図示されたロータの他方の側を示す図。 スプラインロータ開口よりも大きいスプラインハブ開口を有する例示的なロータを示す図。 スプラインロータ開口の歯とスプラインハブ開口の歯との間にスペースを有する例示的なロータを示す図。 スプラインロータ開口の歯とスプラインハブ開口の歯との間に小さい歯を有する例示的なロータを示す図。

図１は、昇降路８内において乗場（図示せず）間を移動する例示的なエレベータかご６を示している。開示する実施例では、エレベータかご６を移動させるように昇降路８内にエレベータ巻上機１０が配設されている機械室レス型のエレベータシステムを示している。従来のエレベータ巻上機における上記構成の一つの問題点は、エレベータ巻上機によって生じるノイズが昇降路内を伝わり、エレベータかご内の乗客にまで届いてしまうことである。しかし、開示する実施例のエレベータ巻上機１０は、以下に記すように、より静かに作動する。開示する実施例は、機械室レス型のエレベータシステム以外の他の構成にも使用できることを理解されたい。

図２は、ギアレス巻上機などの例示的なエレベータ巻上機１０を示している。図示した実施例にはギアレス巻上機を示しているが、開示する実施例は、ギア付き巻上機にも適用可能であることを理解されたい。本実施例では、エレベータ巻上機１０は、軸１６を中心に巻上機シャフト１４を回転駆動するモータ１２を有する。巻上機シャフト１４とともにシーブ１８が回転する。エレベータ巻上機ブレーキ２０は、巻上機シャフト１４に結合されたロータ２２を有する。エレベータ巻上機ブレーキ２０は、巻上機シャフト１４に対して選択的に制動力を加え、巻上機シャフト１４の回転を防ぐ。ギア付き巻上機では、巻上機シャフトは、ギアを介してシーブが配設された出力シャフトを駆動する。そのような機構では、ブレーキは、巻上機シャフト、出力シャフトまたは周知の方法で１つのギアに対応する中間シャフトに加えられる。いずれの機構であっても、周知の方法で、昇降路８におけるエレベータかご６の移動を制御するように、コントローラ２３によってモータ１２およびエレベータ巻上機ブレーキ２０が選択的に駆動される。

図３は、エレベータ巻上機ブレーキ２０の一部を示している。本実施例では、エレベータ巻上機ブレーキ２０は、ロータ２２に制動力を加える電機子２４を有する。電機子２４は、付勢部材２６によってブレーキを加える方向へとロータ２２に向かって付勢され、ロータ２２が電機子２４と固定ブレーキ面２８との間にクランプされる。例示した実施例では、ロータ２２は、耐摩耗性を付与するブレーキライニング３０を有する。一実施例では、ブレーキライニング３０は、ロータ２２上に直接的に成形（モールド）される。

図示した実施例では、ロータ２２は、フランジ部３４と、このフランジ部３４に強固に固定された非金属製のハブ３６と、を備える。図示した実施例では、非金属製ハブ３６は、非金属製ハブ３６およびフランジ部３４の環状のフランジ３９を通って延びる留め具３８によってフランジ部３４に固定されている。図４および図５に示す一実施例では、留め具３８は、非金属製ハブ３６およびフランジ部３４を均一に保持し、かつロータ２２の回転時のバランスを維持するように環状のフランジ３９にわたって均等に離間している。

他の実施例では、非金属製ハブ３６は、フランジ部上に被覆成形（オーバモールド）される。また、他の実施例では、非金属製ハブ３６は、接着剤によってフランジ部３４に接合される。本明細書を参照することにより、当業者であれば非金属製ハブ３６をフランジ部３４に固定する他の構造を認識されるであろう。

図２〜図８から分かるように、フランジ部３４は、スプラインロータ開口４０を有し、非金属製ハブ３６は、スプラインロータ開口４０と軸方向に整列するスプラインハブ開口４２を有する。スプラインロータ開口４０およびスプラインハブ開口４２は、シャフト１４のスプライン部４４と係合する。

スプラインロータ開口４０およびスプラインハブ開口４２は、歯４３ａ，４３ａ’をそれぞれ有し、歯４３ａ，４３ａ’は、対応するスプライン部４４の歯４３ｂと互いに嵌合して、これら３つの部材が一緒に回転する。スプライン間の嵌合は、ロータ２２と巻上機シャフト１４との間にトルクを伝達するように機能する。図示した実施例では、特定の断面形状を有する歯４３ａ，４３ａ’，４３ｂを図示している。スプライン開口４０，４２の歯４３ａ，４３ａ’の数および形状は、スプライン部４４の歯４３ｂの数および形状と一致する。開示した実施例では、歯４３ａ，４３ａ’，４３ｂは、互いに嵌合する部材間の熱膨張差（金属材料と非金属材料との熱膨張差など）に対応する公差をもって設計される。本明細書を参照することにより、当業者であれば、本発明の要求を満たす他の形状を認識されるであろう。

スプライン開口４０，４２および歯４３ａ，４３ａ’は、開口４０，４２間における所望の公差内の寸法品質を実現するように周知の方法で形成される。一実施例では、スプラインロータ開口４０および歯４３ａは、機械加工（切削加工）、スタンピング、キャスティングまたは他の周知の方法で形成される。スプラインハブ開口４２および歯４３ａ’は、非金属製ハブ３６の成形中に形成される。他の実施例では、開口４０，４２および歯４３ａは、寸法品質および開口４０，４２間の整列を向上させるために、一度の機械加工によって形成される。また、他の実施例では、開口４０，４２は、所望の寸法差を実現するため、非金属製のハブ開口４２がロータ開口４０よりも所望の程度だけ大きく、ハブ開口４２の歯４３ａ’とロータ開口４０の歯４３ａが軸方向にわたって整列しないように、周知の方法で形成される（図６）。これにより、非金属製のスプラインハブ開口４２の歯４３ａ’と巻上機シャフト１４のスプライン部分４４との間に多少の遊びがもたされる。

別の実施例として、図７に示すように、ロータ２２’は、歯４３ａ，４３ａ’間にスペース４５を有する。この実施例では、歯４３ａ，４３ａ’は、ロータ２２’の厚さ全体に亘って延びていない。

さらに、他の実施例として、図８に示すように、ロータ２２’’は、歯４３ａ，４３ａ’間のスペース４５内に相対的に小さい歯４３ａ’’を有する。小さい歯４３ａ’’は、歯４３ａ，４３ａ’を形成する機械加工中に非金属製ハブ３６の歯４３ａ’を補強するように機能するが、ロータ２２’’の移動を案内するようには機能しない。このように、特定の設計に伴う摩擦、熱膨張や他の変量などに対応するように種々のロータ形態を用いてもよい。

図示した実施例では、フランジ部３４は、非磁性材料から形成された円形のディスクである。いくつかの実施例では、非磁性材料は、ステンレス綱、アルミニウム、または強化プラスチック複合材である。一実施例では、フランジ部３４の厚さは、約４ｍｍである。他の実施例では、フランジ部３４の厚さは、ブレーキ中に生じるトルクからの全制動荷重に耐えうるように選択される。

開示した実施例では、ブレーキ２０の作動中、電機子２４により制動力が加えられ、かつ解放される際に、ロータ２２（または別の実施例におけるロータ２２’，２２’’）は、巻上機シャフト１４のスプライン部４４に沿って軸方向に移動する。例えば、コントローラ２３は、電磁石３２を作動させ、電機子２４を移動させて制動力を解放する。この時、ロータ２２は、電機子２４および固定ブレーキ面２８から離間している。電磁石３２を停止すると、電機子２４によってロータ２２が固定ブレーキ面２８に向かって軸方向に移動する。この移動から分かるように、スプラインロータ開口４０およびスプラインハブ開口４２は、巻上機シャフト１４のスプライン部４４に沿ってスライドする。

図示した実施例では、非金属製ハブ３６は、ロータ２２の安定性および向き（位置）を維持することによってロータ２２の移動を案内するのに十分な軸方向の長さを有する。図示した実施例では、所望の安定性をもたらし、かつロータ２２と巻上機シャフト１４との間の相対的な向きを維持するように、非金属製ハブ３６の軸方向の長さ（厚さ）Ｌ₁は、フランジ部３４の軸方向の長さ（厚さ）Ｌ₂よりも長い。フランジ部３４の長さＬ₂は、ロータ２２に加えられる全制動荷重に耐えうるように選択される。本実施例では、非金属製ハブ３６の長さＬ₁は、ロータ２２の長さ（厚さ）全体が十分な案内をもたらすように選択される。開示した実施例では、ロータ２２の全長、つまりＬ１＋Ｌ２は、周知の全体的に金属からなるロータと同等であるが、特定の巻上機設計の要求を満たすように全長を変更してもよい。

開示した実施例では、非金属製ハブ３６は、フランジ部３４を所望の向き（位置）に維持する。本実施例では、所望の向きは、軸１６に対して実質的に垂直である。「垂直」とは、幾何学的な意味として厳密に限定するものではない。例えば、開示した実施例では、ロータ２２、非金属製ハブ３６およびシャフト１４の間に多少の遊びがあるため、フランジ部３４は正確に垂直をなしてはいない。換言すると、非金属製ハブ３６は、ロータ２２の平面外（すなわち、ロータ２２の平面に対する横断方向）への回転を抑止する。

開示した実施例では、フランジ部３４は、ロータ２２と巻上機シャフト１４との間のトルク荷重を伝達するように機能し、非金属製ハブ３６は、所望の向きを維持するとともに、ロータ２２の軸方向の移動を案内するように機能する。フランジ部３４は、ブレーキ中のトルク伝達に適した強度を有するとともに、トルク荷重下の大きな変形に耐えうる。開示した実施例では、非金属製ハブ３６の非金属材料は、ロータ２２を軸方向に案内するのに適した強度を有するものであって、トルク荷重の大部分を伝達するように意図されたものではない。トルク荷重に耐えることにより、フランジ部３４は、非金属製ハブ３６にかかるトルク荷重を低減または排除する。

開示した実施例では、非金属製ハブ３６は、プラスチック材料から形成される。また、他の実施例では、非金属製ハブ３６は、複合材料などのより強度のある材料から形成される。別の実施例では、複合材料は、強化プラスチックである。強化プラスチックを用いることにより、トルク荷重の少なくとも一部分を伝達するのに十分な強度が非金属製ハブ３６に付与される。ポリマーに限定されることなく、他の非金属の複合材料を用いてもよい。

周知の全体的に金属からなるロータの代わりに、フランジ部３４とともに非金属製ハブ３６を用いることによって、いくつかの利点がもたらされる。全体的に金属からなるロータの１つの欠点は、シャフトとの金属−金属間の接触によりノイズが生じることである。しかし、周知の全体的に金属からなるロータと比べて、非金属製ハブ３６は、ロータ２２とシャフト１４との間における金属−金属間の接触の程度が少ない。これにより、ロータ２２がシャフト１４に沿ってスライドする際に生じる金属−金属間の接触によるノイズが低減または排除される。一実施例では、非金属製ハブ３６は、ノイズの発生をさらに減少させるように、プラスチック材料などノイズを低減させる材料からなる。

いくつかの実施例おいて、さらなる利点として、ロータ２２および非金属製ハブ３６は、周知の全体的に金属からなるロータよりも、製造が容易であり、かつ安価である。全体的に金属からなるロータは、通常、機械加工されて最終形状となるが、これは、多大な時間を要するだけでなく、機械加工中に除去される材料が無駄になってしまう。一実施例では、ロータ２２のフランジ部３４は、金属プレートからなり、機械加工をほとんどあるいは全く必要とせずに最終形状となる。非金属製ハブ３６は、周知の方法で成形され最終形状または最終形状に近い形状となる。これにより、機械加工の必要がなくなり、全体的に金属からなるロータを加工する場合に生じる除去材料の無駄がなくなる。

上記の記載は、限定することを目的とするものではなく、例示的なものに過ぎない。当業者であれば、本発明の本質から逸脱することなく、開示した実施例に対する種々の変更および修正を理解されるであろう。本発明に付与される法的保護の範囲は、以下の特許請求の範囲を検討することによって判断される。

Claims (12)

1. エレベータ巻上機のシャフトに制動力を伝達するエレベータブレーキロータであって、
   スプラインシャフト部を備える回転シャフトと、
   前記回転シャフトに沿って移動可能であるとともに、ロータ開口を有するロータフランジと、
   前記回転シャフトに沿った前記ロータフランジの軸方向の移動を案内するとともに、ハブ開口を有する非金属製のエレベータブレーキハブと、
   を備え、
   前記回転シャフトのスプラインシャフト部は、前記回転シャフトに対して軸方向に延びるシャフト歯を有し、
   前記ロータフランジのロータ開口は、前記スプラインシャフト部に係合するスプラインロータ部を有し、該スプラインロータ部は、軸方向に延びるロータ歯を備え、
   前記非金属製エレベータブレーキハブのハブ開口は、前記スプラインシャフト部に係合するスプラインハブ部を有し、該スプラインハブ部は、軸方向に延びて前記シャフト歯と互いに嵌合するハブ歯を備え、
   前記エレベータブレーキハブのハブ開口は、前記ロータフランジのロータ開口と軸方向に整列することを特徴とするエレベータブレーキロータ。
2. 前記ハブ開口の大きさは、前記ロータ開口の大きさと概ね同じであり、これにより、前記ロータ歯が前記ハブ歯と軸方向に整列することを特徴とする請求項１に記載のエレベータブレーキロータ。
3. 前記ハブ開口の直径は、前記ロータ開口の直径よりも大きく、これにより、前記ロータ歯が前記ハブ歯と軸方向にわたって整列しないことを特徴とする請求項１に記載のエレベータブレーキロータ。
4. 前記ロータフランジは、前記非金属製のエレベータブレーキハブに固定されるディスク形状のフランジを有することを特徴とする請求項１に記載のエレベータブレーキロータ。
5. 前記非金属製のエレベータブレーキハブは、前記スプラインハブ部から延びる環状のハブフランジを有するとともに、前記非金属製のエレベータブレーキハブを前記ディスク形状のフランジに固定する複数の留め具を含むことを特徴とする請求項４に記載のエレベータブレーキロータ。
6. 前記複数の留め具は、前記環状のハブフランジにわたって均等に離間していることを特徴とする請求項５に記載のエレベータブレーキロータ。
7. 前記非金属製のエレベータブレーキハブは、第１の軸方向の長さを有し、
   前記ディスク形状のフランジは、前記第１の軸方向の長さよりも短い第２の軸方向の長さを有することを特徴とする請求項４に記載のエレベータブレーキロータ。
8. 前記ディスク形状のフランジは、ステンレス綱、アルミニウムまたは強化プラスチックの少なくとも１つから選択される材料からなることを特徴とする請求項４に記載のエレベータブレーキロータ。
9. 前記非金属製のエレベータブレーキハブは、プラスチック材料からなることを特徴とする請求項１に記載のエレベータブレーキロータ。
10. 前記非金属製のエレベータブレーキハブは、強化プラスチック材料からなることを特徴とする請求項９に記載のエレベータブレーキロータ。
11. 請求項１〜１０に記載されたエレベータブレーキロータを含むブレーキであって、
    前記ブレーキロータに制動力を選択的に加える軸方向に移動可能な電機子を備えることを特徴とするブレーキ。
12. 前記シャフトを回転させるモータと、前記シャフトによって回転するシーブと、を備えることを特徴とする請求項１１に記載のブレーキ。

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