JP6466627B1

JP6466627B1 - 弾性車輪および動滑車

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Publication number: JP6466627B1
Application number: JP2018526824A
Authority: JP
Inventors: 広紀小林; 英男寺澤; 康祐関根; 雄也江崎; 市弥高橋; 伊藤　洋平; 洋平伊藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2017-05-22
Filing date: 2017-12-06
Publication date: 2019-02-06
Anticipated expiration: 2037-12-06
Also published as: DE112017007575T5; WO2018216250A1; JPWO2018216250A1; CN110621510A; DE112017007575B4; CN110621510B

Abstract

弾性車輪又は動滑車は、輪芯と、輪芯の径方向外側に設けられる車輪と、輪芯に設けられる少なくとも３つの輪芯側ピン部と、車輪に設けられる少なくとも３つの車輪側ピン部と、輪芯側ピン部と車輪側ピン部との間にテンションをかけられた状態で架け渡される緩衝部材とを備え、緩衝部材は繊維強化プラスチックによって構成される。弾性車輪又は動滑車には、繊維強化プラスチック製の緩衝部材が使用されているので、合成ゴムを用いた緩衝部材を使用した場合よりも劣化に強い。また、緩衝部材に予めテンションをかけるので、圧縮強度が低く引張強度が高い繊維強化プラスチックの耐荷重を確保することができ、弾性車輪又は動滑車を軽量化することができる。

Description

この発明は弾性車輪および動滑車の構造に関するものである。

鉄道車両や路面電車などレール上を走行する車両において、走行時に車輪とレールとの間で発生する振動は、客室の振動となる上に、車両設備に損傷を与える要因になる。このような振動の対策として、合成ゴムを緩衝部材として内蔵する弾性車輪を使用することがある。例えば特許文献１に示すように、一般的な弾性車輪は、車輪部と輪心部とが分割され、両者間に合成ゴム製の緩衝部材が配置された制振構造となっている。この構造では、鉄製の輪芯と鉄製の車輪との間に合成ゴム製の緩衝部材が挟まれ、この合成ゴムが圧縮されることで車輪とレールとの接触で発生する振動が輪芯に伝わるのが緩和される。また、特許文献２に記載される非空気圧タイヤは、輪芯と車輪との間に繊維強化プラスチック製緩衝部材が挟み込まれた構造となっている。

また、ロープ式のエレベータに設けられる動滑車についても、かごの昇降の際にロープと動滑車との摩擦により振動が発生し、かご室に振動が伝わってしまうという問題があった。このような振動の対策としては、車輪と同様に、動滑車の内部に合成ゴム等の緩衝部材を設ける方法が考えられていた。

特開昭６２−２１４００１号公報特開２０１５−３９９８６号公報

しかしながら、特許文献１の弾性車輪のように、合成ゴムを緩衝部材とした場合、合成ゴムの劣化が著しいため、短期間で合成ゴムを交換しなければならないという課題がある。一方、特許文献２の非空気圧タイヤのように、繊維強化プラスチックを緩衝部材とした弾性車輪は、合成ゴムよりも耐劣化性に優れるが、繊維強化プラスチックの圧縮強度が低いため壊れやすい。そのため、圧縮荷重で壊れないように緩衝部材を設計した場合には材料の使用量が多くなり軽量性が損なわれるという課題がある。また、繊維強化プラスチックは、合成ゴムより破断ひずみが小さいので緩衝部材の長さを確保する必要がある。

また、動滑車についても同様に、耐久性及び強度に優れて劣化に強く、かつ軽量な緩衝部材で振動を低減したいという要求があった。

この発明は、このような問題を解決するためになされ、振動が輪芯に伝わるのを緩和し、劣化に強く、かつ軽量な弾性車輪を提供することを目的とする。
また、この発明は、振動を緩和し、劣化に強く、かつ軽量な動滑車を提供することを目的とする。

この発明に係る弾性車輪は、輪芯と、輪芯の径方向外側に設けられる車輪と、輪芯に設けられる少なくとも３つの輪芯側ピン部と、車輪に設けられる少なくとも３つの車輪側ピン部と、輪芯側ピン部と車輪側ピン部との間に予め所定のテンションをかけられた状態で架け渡される緩衝部材とを備え、緩衝部材は繊維強化プラスチックによって構成されており、緩衝部材はリング形状であるとともに、緩衝部材の繊維強化プラスチックの強化繊維は連続繊維の炭素繊維であり、強化繊維の半分以上は緩衝部材の周方向に延びており、所定のテンションは、車輪が荷重または振動を受けた場合には緩衝部材に圧縮応力がかからない範囲に設定されており、
所定のテンションは、繊維強化プラスチックの引張破断ひずみの４分の１から２分の１の範囲であり、輪芯側ピン部及び車輪側ピン部の各々には、少なくとも２つの緩衝部材が９０°以上１８０°以下の角度をなして接続される。

また、この発明に係る動滑車は、ロープ式エレベータのロープが掛け渡されるものであって、内輪部と、内輪部の径方向外側に設けられるとともに、ロープに接する外輪部と、内輪部に設けられる少なくとも３つの内輪側ピン部と、外輪部に設けられる少なくとも３つの外輪側ピン部と、内輪側ピン部と外輪側ピン部との間に予め所定のテンションをかけられた状態で架け渡される緩衝部材とを備え、緩衝部材は繊維強化プラスチックによって構成されており、緩衝部材はリング形状であるとともに、緩衝部材の繊維強化プラスチックの強化繊維は連続繊維の炭素繊維であり、強化繊維の半分以上は緩衝部材の周方向に延びており、所定のテンションは、外輪部が荷重または振動を受けた場合には緩衝部材に圧縮応力がかからない範囲に設定されており、所定のテンションは、繊維強化プラスチックの引張破断ひずみの４分の１から２分の１の範囲であり、内輪側ピン部及び外輪側ピン部の各々には、少なくとも２つの緩衝部材が９０°以上１８０°以下の角度をなして接続される。

この発明に係る弾性車輪および動滑車によれば、各々、振動が輪芯又は内輪部に伝わるのを緩和することができるとともに、繊維強化プラスチック製の緩衝部材を使用しているので、合成ゴムを用いた緩衝部材よりも劣化に強く、長期間の使用が可能となる。また、緩衝部材に予めテンションをかけているので、圧縮強度が低く引張強度が高い繊維強化プラスチックの材料特性を十分に活かすことができ、少ない材料で耐荷重を確保できるので軽量性に優れる。

この発明の実施の形態１に係る弾性車輪の構造を模式的に示す斜視図である。なお、構造をわかりやすく説明するため、緩衝部材は２つのみ図示している。図１に示す弾性車輪をＡ方向から見たときの形状を示す正面図であって、対称性を考慮し右半分を省略して左半分のみの構造を示したものである。図２Ａに示す弾性車輪を切断線ＩＩ−ＩＩに沿って切断し、Ｂ方向から見た時の断面側面図である。図１に示す弾性車輪の輪芯側ピン部、車輪側ピン部及び緩衝部材の位置関係及び接合パターンを示す模式図である。図１に示す弾性車輪に設けられる緩衝部材を示す正面図である。図４Ａに示す緩衝部材を示す右側面図である。図１に示す弾性車輪の緩衝部材の強化繊維の繊維配向の例を示す図である。図１に示す弾性車輪の緩衝部材の強化繊維の繊維配向の例を示す図である。図１に示す弾性車輪の緩衝部材の強化繊維の繊維配向の例を示す図である。図１に示す弾性車輪の緩衝部材に関する応力−ひずみ線を示す特性図である。この発明の実施の形態２に係る弾性車輪の輪芯側ピン部、車輪側ピン部及び緩衝部材の位置関係及び接合パターンを示す模式図である。図１に示す弾性車輪の緩衝部材の形状のバリエーションを示す図である。図１に示す弾性車輪の緩衝部材の形状のバリエーションを示す図である。この発明の実施の形態３に係る動滑車をロープ式エレベータに用いた時の構造を模式的に示す図である。図９に示す動滑車の構造を示す正面図である。図１０Ａに示す動滑車を切断線Ｘ−Ｘに沿って切断し、側面から見た時の断面側面図である。

まずは、この発明に係る弾性車輪の実施の形態１及び２について、図１〜８Ｂに基づいて以下に説明する。
実施の形態１．
以下の説明において、図１における紙面上手前側を正面側Ｆとし、正面側Ｆの反対側を背面側Ｄとする。
図１及び図２Ａ，２Ｂに示すように、弾性車輪１は、略円柱形状の輪芯３と、輪芯３の径方向外側に設けられる略円筒形状の車輪２とを有している。図２Ｂに示すように、車輪２の背面側Ｄの一端部の径方向内側には、略円環形状の車輪側突出部２ａが構成されている。車輪側突出部２ａには、図２Ａに示すように、周方向に一定の間隔で複数の車輪側ピン部２ｂが設けられている。車輪側ピン部２ｂは、車輪２の内周面側を正面側Ｆに向かって延びている。一方、輪芯３の正面側Ｆの一端部には、周方向に一定の間隔で略半円形状の輪芯側突出部３ａが構成される。輪芯側突出部３ａの各々には、背面側Ｄに向かって延びる輪芯側ピン部３ｂが設けられている。また、図２Ａに示すように、車輪側ピン部２ｂと輪芯側ピン部３ｂとは、弾性車輪１の周方向において互い違いの位相に配置されるように設けられる。
なお、弾性車輪１はインホイールモータ式の車輪であり、輪芯３は内部にモータ３ｃを備えている。

そして、図２Ａ及び図３に示すように、互いに隣り合って配置される各々の車輪側ピン部２ｂと輪芯側ピン部３ｂとの間には緩衝部材５が架け渡される。緩衝部材５は、図４Ａ及び図４Ｂに示すようなリング形状をなす。また、緩衝部材５は車輪側ピン部２ｂと輪芯側ピン部３ｂとの間で、リング形状が広げられる方向、すなわち引張方向にテンションをかけられた状態となっている。また、複数の緩衝部材５は、図２Ａに示すように、車輪２と輪芯３との間で互い違いに略トラス形状をなすような角度に配置され、車輪側ピン部２ｂ及び輪芯側ピン部３ｂには、各々２つの緩衝部材５の端部が架けられる。

緩衝部材５は、予めテンションがかけられた繊維強化プラスチック、好ましくは、炭素繊維強化プラスチックから構成される。炭素繊維強化プラスチックの繊維はピッチ系炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維のうち、必要な強度と剛性が得られるようにいずれか一方もしくは両方を使用すると良い。より好ましくは弾性車輪としての可動範囲を大きく確保する観点から、破断ひずみの大きなＰＡＮ系炭素繊維のみで構成すると良い。このとき、炭素繊維はチョップドファイバーのように切断された状態ではなく、連続繊維の状態で複合化されている方が、機械特性が優れるので、良好な緩衝部材５が得られる。

繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂は、エポキシ、ビニルエステル、不飽和ポリエステル、フラン、ポリウレタン、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルスルホン、アクリロニトリル、ポリプロピレン、ポリエステル、ナイロン、ポリカーボネイト、アクリロニトリルタジエンスチレン、アクリロニトリルスチレン、変性ポリフェニレンエーテル、ポリエチレン、ポリアセタールとすることで繊維と樹脂が良好に密着し、機械特性に優れた繊維強化プラスチック製の緩衝部材５が得られる。中でも、振動減衰の観点からガラス転移温度Ｔｇが使用温度以下であり、融点が使用温度以上である結晶性熱可塑性樹脂が適している。より好ましくはポリプロピレンが、室温よりも低温側の０℃付近にガラス転移温度Ｔｇを有しており結晶融点は１８０℃付近にあるので、一般的な車輪の使用温度１０〜６０℃において、弾性率と強度が確保でき、かつ振動減衰性に優れるので好ましい。他にも、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリアセタールが同様の理由で好ましい。また、マトリックス樹脂にフィラーを含有させ、弾性率、熱膨張率を調整しても良い。ここで、ガラス転移温度Ｔｇは動的粘弾性測定の曲げ試験によって得られる損失正接ｔａｎδのピークとして一般に測定されるＴｇのことを指す。

また、図２Ａに示すように、車輪側ピン部２ｂに架けられる２つの緩衝部材５は互いに角度θ１をなし、輪芯側ピン部３ｂに架けられる２つの緩衝部材５は互いに角度θ２をなす。２つの緩衝部材５のなす角度θ１及びθ２は、車輪軸方向から見て９０°以上１８０°以下であり、より好ましくは１２０°である。この角度θ１又はθ２が９０°より小さい場合、長さが短い緩衝部材５の材料の破断伸びによる制約から、振動を受けた時の輪芯３と車輪２との相対距離の可動範囲が狭く、緩衝性能が損なわれる。一方、角度θ１又はθ２が１８０°以上の角度では、緩衝部材５と車輪２又は輪芯３とが干渉するため実現することができない。

また、緩衝部材５の繊維強化プラスチックの強化繊維は連続繊維であり、繊維配向は、その半分以上がリング形状の緩衝部材５の周方向に向けられ、１割以上は幅方向の破損を防止するために緩衝部材５の幅方向に向けられる。具体的には図５Ａの繊維配向１０に示すように、緩衝部材５の周方向Ｒに対して０°/９０°の平織りクロスを用いると、強化繊維の半分が緩衝部材５の周方向Ｒ、もう半分が緩衝部材５の幅方向に延びるように配向される。これにより、テンションがかかる方向の引張強度が高く、かつ緩衝部材５が幅方向に割ける故障を防止することができる。また、図５Ｂの繊維配向２０に示すように、強化繊維の一方向材を全て周方向Ｒに延びるように配向すると、最も引張強度を高くすることができる。なお、この場合には、幅方向に割ける故障を防止するために、緩衝部材５の表層に平織りクロスを配置すると良い。また、引張強度に余裕がある場合は、図５Ｃの繊維配向３０に示すように、強化繊維の延びる方向を周方向Ｒからなす角±３０°以内で傾ければ、破断伸びをより大きくできるので緩衝部材５の可動範囲を大きくすることができる。なす角±３０°以内であれば、強化繊維が受け持つ荷重の内、リング周方向の分力が半分以上となり、強化繊維の半分以上を周方向に向けているのと同等の性能が得られる。

次に、緩衝部材５にテンションをかけた際の最適な応力・ひずみの範囲について、図６を用いて説明する。
図６は、緩衝部材５にかけるテンションの大きさについて、応力−ひずみ線図上で良好な範囲を示したものである。応力・ひずみともにプラス側を引張、マイナス側を圧縮として図示している。図中の一点鎖線は緩衝部材５に用いる繊維強化プラスチックの応力ひずみ線図であり、ε_Tはその引張破断ひずみを、ε_Cは圧縮の破断ひずみを示している。繊維強化プラスチックは多くの場合、圧縮破断ひずみε_Cよりも引張破断ひずみε_Tが大きく、弾性変形の範囲が大きいので、緩衝部材５に予めテンションをかける方が、より広い範囲で緩衝機能を発現させることができる。

緩衝部材５にかけるテンションは、弾性車輪１に車体重量が負荷されていない状態において、図６の条件Ｃ１に示すように、繊維強化プラスチックの引張破断ひずみε_Tを上回らない範囲のひずみを生じた状態となるように適宜設計される。

また、緩衝部材５は車輪側ピン部２ｂ及び輪芯側ピン部３ｂに接続されているので、圧縮ひずみが付与されることは無いため、圧縮破壊の心配は無い。一方で、緩衝部材５に圧縮力もテンションもかからない場合、緩衝部材５が車輪側ピン部２ｂ又は輪芯側ピン部３ｂから離れてしまい、力が伝達しなくなってしまうおそれがある。そのため、緩衝部材５にはある程度のテンションがかける必要があり、図６の条件Ｃ２に示すように、応力・ひずみはともに０よりもプラス側に大きい値をとるものとする。

また、弾性車輪１に車体重量が負荷されていない状態で緩衝部材５にε_T／２より大きなひずみを与えると、引張側の破断ひずみの制約から、輪芯３と車輪２との相対距離の可動範囲が小さくなってしまう。従って、図６の条件Ｃ３に示すように、弾性車輪１に車体重量が負荷されていない状態において、緩衝部材５に生じるひずみは、ε_T／２以下になるように設定されることが好ましい。

さらに、弾性車輪１に車体重量が負荷されていない状態で緩衝部材５にε_T／４より小さいひずみを与えると、緩衝部材５が伸び縮みして緩衝する際に車輪側ピン部２ｂ又は輪芯側ピン部３ｂから離れてしまい、力を伝達することができなくなるおそれがある。従って、輪芯３と車輪２との相対距離の可動範囲を確保するため、図６の条件Ｃ４に示すように、弾性車輪１に車体重量が負荷されていない状態において、緩衝部材５に生じるひずみはε_T／４以上になるように設定されることが好ましい。

図６の条件Ｃ１〜Ｃ４より、弾性車輪１に車体重量が負荷されていない状態で緩衝部材５に生じるひずみはε_T／４〜ε_T／２となるように設定されることが好ましい。ここで、緩衝部材５は、ε_T／２のひずみを与えられている時に最も可動範囲が大きくなるが、そこから疲労強度及びクリープ強度に対する強度低下見込み及び安全率を設けて耐久性を確保する必要があるため、設定されるひずみの大きさはε_T／３が最も好ましい。

図６に示す実線は、弾性車輪１に車体重量が負荷されていない状態でひずみε_T／３に対応するテンションを緩衝部材５にかけた場合の可動範囲を示す。ただし、図６の実線は、線が重ならないようずらして表記しているものとする。
ここで、弾性車輪１がレールから振動を受けた場合に緩衝部材５は、車輪側ピン部２ｂ又は輪芯側ピン部３ｂから離れることなくマイナス側に最大でε_T／３の範囲で縮むことができ、プラス側にも最大でε_T／３伸びることができる。これにより、ひずみとしては０〜２ε_T／３と大きな可動域が得られ、緩衝性と信頼性に優れた弾性車輪１が得られる。

以上より、この実施の形態１に係る弾性車輪１では、繊維強化プラスチックによって構成された緩衝部材５が、輪芯側ピン部３ｂと車輪側ピン部２ｂとの間にテンションをかけられた状態で架け渡されている。
従って、弾性車輪１がレールから振動を受けた場合に緩衝部材５の伸びによってばね性とダンパー性が得られ、車輪２から輪芯３へ伝達される振動が緩和される。特に、弾性車輪１が、輪芯３の内部にモータ３ｃを配置する、いわゆるインホイールモータ式の車輪である場合、車輪２からモータ３ｃまでの短い距離の中で振動を緩和できるので、モータ３ｃの故障を防止するために有効である。
また、緩衝部材５が繊維強化プラスチックによって構成されていることにより、弾性車輪１の緩衝部材５は耐久性が向上し、劣化に強く、長期間の使用が可能となる。
さらに、緩衝部材５は、輪芯側ピン部３ｂと車輪側ピン部２ｂとの間に予めテンションをかけられた状態で予めテンションをかけられた状態で架け渡されているため、緩衝部材５には圧縮力がかからない。そのため、圧縮強度が低く引張強度が高い繊維強化プラスチックの材料特性を十分に活かすことができ、少ない材料で耐荷重を確保でき、軽量性に優れた緩衝部材５を構成することができる。

また、輪芯側ピン部３ｂ及び車輪側ピン部２ｂの各々には２つの緩衝部材５の端部が接続される。
そのため、輪芯側ピン部３ｂ及び車輪側ピン部２ｂの各々につき緩衝部材５の一端が１つずつ接続される場合と比較して、ピン部の数を少なくすることができる。従って、狭い空間でも、弾性車輪１に充分な緩衝性を有する緩衝構造を設けることができる。
また、２つの緩衝部材５が１つのピン部を共有して連結されているので、輪芯側ピン部３ｂ及び車輪側ピン部２ｂの各々に発生するモーメントを打ち消すことができる。従って、輪芯側ピン部３ｂ及び車輪側ピン部２ｂを過剰に太く設計する必要が無く、弾性車輪１の軽量性を向上させることができる。
また、輪芯側ピン部３ｂ及び車輪側ピン部２ｂは、弾性車輪１の周方向に等間隔で配置されているので、弾性車輪１が回転して運用される間、車輪２と輪芯３との相対距離の変形抵抗、つまり正味のばね定数を常に一定に保つことができる。

また、緩衝部材５は、リング形状であるとともに、緩衝部材５の繊維強化プラスチックの強化繊維は連続繊維であり、強化繊維の半分以上は緩衝部材５の周方向Ｒに延びている。
従って、緩衝部材５の周方向Ｒ、すなわちテンションがかかる方向の引張強度を高くすることができるとともに、緩衝部材５が幅方向に裂ける故障を防止することができる。また、緩衝部材５がリング形状であることにより、狭い空間でも緩衝部材５の周方向Ｒの長さを確保することができるため、緩衝性がより向上する。

また、緩衝部材５の繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂は結晶性の熱可塑性樹脂であるとともに、ガラス転移温度は１０℃以下であり、結晶融点は６０℃以上に存在する。
これにより、緩衝部材５の弾性率及び強度を確保することができるとともに、緩衝部材５の振動減衰性を向上させることができる。

実施の形態２．
次に、この発明の実施の形態２に係る弾性車輪１０１の構成を図７に示す。弾性車輪１０１は、実施の形態１に係る弾性車輪１の輪芯側ピン部３ｂ、車輪側ピン部２ｂ及び緩衝部材５の位置関係及び接合パターンを変更した構造のものである。なお、図１〜６の参照符号と同一の符号は同一又は同様の構成要素であるので、その詳細な説明は省略する。

図７に示すように、輪芯側ピン部３ｂには、３つの緩衝部材５の端部が取り付けられる。そして、輪芯側ピン部３ｂに隣り合う２つの車輪側ピン部２ｂのうち一方には、１つの緩衝部材５ａの他端が接続され、他方の車輪側ピン部２ｂには、残りの２つの緩衝部材５ｂが接続される。ここで、均一に荷重を分散するため、緩衝部材５ａの幅は、緩衝部材５ｂの幅の２倍となっている。また、輪芯側ピン部３ｂには、２つの緩衝部材５ｂが１つの緩衝部材５ａを間に挟むように取付けられている。

以上より、この実施の形態２に係る弾性車輪１０１では、輪芯側ピン部３ｂに３つの緩衝部材５ａ，５ｂの端部が取り付けられる構造であっても、緩衝部材５ａ，５ｂは輪芯側ピン部３ｂと車輪側ピン部２ｂとの間にテンションをかけられた状態で架け渡される。従って、実施の形態１の弾性車輪１と同様に、繊維強化プラスチックによって構成される緩衝部材５ａ，５ｂには圧縮力がかからず、緩衝性及び耐久性を向上させることができるとともに、緩衝部材５ａ，５ｂを軽量化させることができる。

なお、実施の形態１及び２において、緩衝部材５の形状は、図４Ａ及び図４Ｂに示すようなリング形状に限定されず、輪芯側ピン部３ｂと車輪側ピン部２ｂとの間にテンションをかけられた状態で架け渡されることが可能な形状であればよい。例えば、緩衝部材は、図８Ａ又は図８Ｂに示すような形状の緩衝部材１５又は緩衝部材２５であってもよい。ここで、図８Ａに示す緩衝部材１５の両端部には、輪芯側ピン部３ｂ及び車輪側ピン部２ｂに取り付けるための円形状の取付環状部１５ａが設けられている。また、図８Ｂに示す緩衝部材２５の両端部にも、緩衝部材１５と同様に取付環状部２５ａが設けられる。緩衝部材２５の取付環状部２５ａは、円形状の一部が緩衝部材２５の中央側に向かって突出した形状となっている。

また、輪芯側ピン部３ｂ及び車輪側ピン部２ｂの数及び配置は、図２Ａに示す構造に限定されず、各々、３つ以上設けられていればよい。
また、輪芯側ピン部３ｂ及び車輪側ピン部２ｂの各々に取りつけられる緩衝部材５の数も２つ又は３つに限定されず、さらに多くてもよい。

次に、この発明に係る動滑車の例を示す実施の形態３について、図９、１０Ａ及び１０Ｂに基づいて以下に説明する。
実施の形態３．
図９に示すように、エレベータ３００は、かご９と、かご９を支持する梁８とを有する。梁８は縦梁６と横梁７とを有し、横梁７の上部には動滑車３０１が設けられる。動滑車３０１にはロープ１３が架け渡され、これによりエレベータ３００のかご９はロープ１３によって吊り下げられている。

動滑車３０１の詳細な構造について、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて説明する。
動滑車３０１は、略円筒形状の内輪部３０３と、内輪部３０３の径方向外側に設けられる略円筒形状の外輪部３０２とを有している。図１０Ｂに示すように、外輪部３０２の背面側Ｄの一端部の径方向内側には、略円環形状の外輪側突出部３０２ａが構成されている。外輪側突出部３０２ａには、図１０Ａに示すように、周方向に一定の間隔で複数の外輪側ピン部３０２ｂが設けられている。外輪側ピン部３０２ｂは、外輪部３０２の内周面側を正面側Ｆに向かって延びている。一方、内輪部３０３の正面側Ｆの一端部には、周方向に一定の間隔で略半円形状の内輪側突出部３０３ａが構成される。内輪側突出部３０３ａの各々には、背面側Ｄに向かって延びる内輪側ピン部３０３ｂが設けられている。また、図２Ａに示すように、外輪側ピン部３０２ｂと内輪側ピン部３０３ｂとは、動滑車３０１の周方向において互い違いの位相に配置されるように設けられる。また、外輪部３０２の外周面には、ロープ１３に係合する３つの環状溝３０２ｃが形成されている。すなわち、外輪部３０２はロープ１３に接している。

そして、図１０Ａに示すように、互いに隣り合って配置される各々の外輪側ピン部３０２ｂと内輪側ピン部３０３ｂとの間には緩衝部材５が架け渡される。緩衝部材５は外輪側ピン部３０２ｂと内輪側ピン部３０３ｂとの間で、リング形状が広げられる方向、すなわち引張方向にテンションをかけられた状態となっている。また、複数の緩衝部材５は、外輪部３０２と内輪部３０３との間で互い違いに略トラス形状をなすような角度に配置され、外輪側ピン部３０２ｂ及び内輪側ピン部３０３ｂには、各々２つの緩衝部材５の端部が架けられる。
なお、緩衝部材５は、実施の形態１及び２に係る弾性車輪１，１０１に設けられる緩衝部材５と同一の構成を有するものである。

以上より、この実施の形態３に係る動滑車３０１では、繊維強化プラスチックによって構成された緩衝部材５が、内輪側ピン部３０３ｂと外輪側ピン部３０２ｂとの間にテンションをかけられた状態で架け渡されている。
従って、動滑車３０１がロープ１３との摩擦等により振動を受けた場合に緩衝部材５の伸びによってばね性とダンパー性が得られ、外輪部３０２から内輪部３０３へ伝達される振動が緩和される。これにより、エレベータ３００のかご９へ伝達される振動も低減され、乗り心地が向上する。
また、緩衝部材５が繊維強化プラスチックによって構成されていることにより、動滑車３０１の緩衝部材５は耐久性が向上し、劣化に強く、長期間の使用が可能となる。
さらに、緩衝部材５は、内輪側ピン部３０３ｂと外輪側ピン部３０２ｂとの間に予めテンションをかけられた状態で架け渡されているため、緩衝部材５には圧縮力がかからない。そのため、圧縮強度が低く引張強度が高い繊維強化プラスチックの材料特性を十分に活かすことができ、少ない材料で耐荷重を確保でき、軽量性に優れた緩衝部材５を構成することができる。

また、内輪側ピン部３０３ｂ及び外輪側ピン部３０２ｂの各々には２つの緩衝部材５の端部が接続される。
そのため、内輪側ピン部３０３ｂ及び外輪側ピン部３０２ｂの各々につき緩衝部材５の一端が１つずつ接続される場合と比較して、ピン部の数を少なくすることができる。従って、狭い空間でも、動滑車３０１に充分な緩衝性を有する緩衝構造を設けることができる。
また、２つの緩衝部材５が１つのピン部を共有して連結されているので、内輪側ピン部３０３ｂ及び外輪側ピン部３０２ｂの各々に発生するモーメントを打ち消すことができる。従って、内輪側ピン部３０３ｂ及び外輪側ピン部３０２ｂを過剰に太く設計する必要が無く、動滑車３０１の軽量性を向上させることができる。
また、内輪側ピン部３０３ｂ及び外輪側ピン部３０２ｂは、動滑車３０１の周方向に等間隔で配置されているので、動滑車３０１が回転して運用される間、外輪部３０２と内輪部３０３との相対距離の変形抵抗、つまり正味のばね定数を常に一定に保つことができる。

１，１０１弾性車輪、２車輪、２ｂ車輪側ピン部、３輪芯、３ｂ輪芯側ピン部、３ｃモータ、５，５ａ，５ｂ，１５，２５緩衝部材、３０１動滑車、３０２外輪部、３０２ｂ外輪側ピン部、３０３内輪部、３０３ｂ内輪側ピン部。

Claims

輪芯と、
前記輪芯の径方向外側に設けられる車輪と、
前記輪芯に設けられる少なくとも３つの輪芯側ピン部と、
前記車輪に設けられる少なくとも３つの車輪側ピン部と、
前記輪芯側ピン部と前記車輪側ピン部との間に予め所定のテンションをかけられた状態で架け渡される緩衝部材とを備え、
前記緩衝部材は繊維強化プラスチックによって構成されており、
前記緩衝部材はリング形状であるとともに、前記緩衝部材の繊維強化プラスチックの強化繊維は連続繊維の炭素繊維であり、前記強化繊維の半分以上は前記緩衝部材の周方向に延びており、
前記所定のテンションは、前記車輪が荷重または振動を受けた場合には前記緩衝部材に圧縮応力がかからない範囲に設定されており、
前記所定のテンションは、前記繊維強化プラスチックの引張破断ひずみの４分の１から２分の１の範囲であり、
前記輪芯側ピン部及び前記車輪側ピン部の各々には、少なくとも２つの前記緩衝部材が９０°以上１８０°以下の角度をなして接続される弾性車輪。
前記緩衝部材の繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂は結晶性の熱可塑性樹脂であるとともに、ガラス転移温度は１０℃以下であり、結晶融点は６０℃以上に存在する請求項１に記載の弾性車輪。
前記輪芯の内部にモータを備えたインホイールモータ式であることを特徴とする請求項１又は２に記載の弾性車輪。
ロープ式エレベータのロープが掛け渡される動滑車であって、
内輪部と、
前記内輪部の径方向外側に設けられるとともに、前記ロープに接する外輪部と、
前記内輪部に設けられる少なくとも３つの内輪側ピン部と、
前記外輪部に設けられる少なくとも３つの外輪側ピン部と、
前記内輪側ピン部と前記外輪側ピン部との間に予め所定のテンションをかけられた状態で架け渡される緩衝部材とを備え、
前記緩衝部材は繊維強化プラスチックによって構成されており、
前記緩衝部材はリング形状であるとともに、前記緩衝部材の繊維強化プラスチックの強化繊維は連続繊維の炭素繊維であり、前記強化繊維の半分以上は前記緩衝部材の周方向に延びており、
前記所定のテンションは、前記外輪部が荷重または振動を受けた場合には前記緩衝部材に圧縮応力がかからない範囲に設定されており、
前記所定のテンションは、前記繊維強化プラスチックの引張破断ひずみの４分の１から２分の１の範囲であり、
前記内輪側ピン部及び前記外輪側ピン部の各々には、少なくとも２つの前記緩衝部材が９０°以上１８０°以下の角度をなして接続される動滑車。
前記緩衝部材の繊維強化プラスチックのマトリックス樹脂は結晶性の熱可塑性樹脂であるとともに、ガラス転移温度は１０℃以下であり、結晶融点は６０℃以上に存在する請求項４に記載の動滑車。