JPS60196440A - 羽根車式緩降機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は羽根車式緩降機に関するものであり、更に詳し
くは一定の容積を有する閉された容器内に多数の組合せ
歯車群と羽根車と、回転制禦油とを内蔵し、該回転制禦
油により羽根車の回転が抑制されることにより入力駆動
軸に嵌着されている駆動輪に懸架されたロープに荷重が
加わった状態下で成る一定速度以下の緩降が達せられる
羽根車式緩降機において、該羽根車が４枚羽根であり、
且つ羽根車用歯車軸と入力駆動軸との回転比が４０＝１
以上である羽根車式緩降機であり、この場合、その容器
の内容積がほぼ７００〜１０００ｃｆで、そのうち歯車
群、歯車軸１羽根車及びこれらの各軸を支承する支架金
具が占める体積が１５０〜２５０ｃｍ＃であり、口つ羽
根車の一枚の羽根の片側平面部の面積が１００ｍｔｌ以
上３００１以下であり、更に入力駆動軸に嵌着されてい
る駆動輪のロープ懸架溝にロープと当接ザる当接凸部と
非当接四部とを設り、この駆動軸及び振子プーリーと固
定プーリーとによるロープ緊縮作用どで荷重物の緩降を
確実たらしめる機構を有し、月つ振子プーリーを支承す
る振子ビンが駆動軸と固定プーリーの中心線上で駆動軸
と固定プーリーのほぼ中央部に設けたものである。

従来、閉された容器内に多数の組合Ｕ歯車ＪＡＹと回転
制禦油とを内蔵せしめ、該回転制禦油の粘度特性により
羽根車の回転が抑制されることにより荷重物の緩降が可
能となる羽根車式緩降機に関しては、例えば特公昭５２
−２０４８３号公報、特公昭５６−３７８３６号公報、
特開昭５５−１０３８７１号公報などが知られている。

特公昭５２−２０４８３号公報及び特公昭５６−３７８
３６Ｕ公報に記載されているものは主として回転制禦油
自体に関するものであるが、その使用目的は多数の歯車
により撹拌される減速装置に用いられるとしているのみ
で、羽根車の存在は必ずしも明らかではない。又、特開
昭５り−１０３８７１号公報のものは本発明とほぼ同様
の機構、即ち入力駆動軸及び羽根車の存在２回転制禦油
の使用、さらには振子プーリーの使用などが明記されて
いるが、実施に際３− して■羽根車と入力駆動軸との最適回転比、■容器容量
と、容器中に占める歯車群１羽根車。

支架金具の容量、■羽根の形状と羽根面積、■荷重物を
降下させる際に夏・冬の温度差、並びに荷重の大小に関
わらず緩降を確実にするための補助機構などが明確では
なく、この■は入力駆動軸に嵌着されている駆動輪に懸
架したロープによって荷重物（例えば避難者など）が降
下する速度に密接な関係を有し、ある種の回転制禦浦が
内蔵された条件下では入力駆動軸から伝導された回転力
が羽根車を回転させる力として消費されるが、この際、
回転制禦油の粘性抵抗によって回転が減殺されることが
望ましいけれども、避難・降下という目的からは、過度
に減殺されることは好ましくない。したがって、成る速
度範囲内で緩降せしめ得て、且つ過度の加速、減速を避
けるには最適の速度比が存在しなければならず、■は実
用上の意味からも、更に連続使用条件下における回転制
禦油の異常昇温を防ぐ意味からも最適条件が存在しなけ
ればな４− らない。又■羽根の形状は２枚、３枚、４枚と３種類が
考えられるＥプれども、どの様な形状のものが、この種
の用途に適するのか、また回転制禦油との関係において
最適羽根面積も重要な要因となる、■の条件は実用上重
要な要因で、夏と冬との温度差によって回転制禦油の粘
度が全く変化しないものが存在すれば解決は容易だが実
際にはかかる回転制禦油は存在せず、したがってこの粘
度変化、特に夏場の低粘度化に伴う降下速度の著しい増
大、冬場の高粘度化に伴う降下速度の激減を防ぐための
補助機構が必要となり、更に降下荷重が２５ｋＣＩ、６
０ｋＧ。

１００　ｋｃｌと変化しても過大な速度変化を来たさぬ
ための補助機構も重要である。

しかしながら特開昭５５−１０３８７１号公報にはこれ
らに関する記載又は条件設定はな〈実施上、多大の困難
をもたらしていた。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたもので、以下図面
に従って実施の一例を説明すれば多数の組合せ歯車群及
び羽根車を収納する容器はケ−ス１どカバーハウジング
２とからなり、入力駆動軸３のみをケース１の外部に突
出せしめる。

入力駆動軸３には第１歯車４を固定し、この第１歯車４
に第１ビニオ−ン歯車５を噛合させ該第１ピニオン歯車
５と共軸の第２爾車６を回転させる。第２歯車６は第２
ビニオン歯車７と噛合っており、該第２ビニＡン歯車７
と共軸の第３歯車８を回転させる。第３歯車８は第３ビ
ニオン歯車９と噛合っており、該第３ビニオン歯車９と
共軸の羽根車１０を回転させる。

これらの多数の絹合せ歯車群及び羽根車１０はボールベ
アリング１１、オイルレスメタル１２などの軸受及び支
架金具３３に支承固定されケース１とカバーハウジング
２とで閉された容器内に収納され、該容器内にこれらの
占める容積以外に、空所１３を形成する。ケース１の外
部に突出している入力駆動軸３部には駆動輪１４が嵌合
・固定されている。

この駆動輪１４のロープ懸架溝にはロープと当接する接
触凸部１５と、非接触凹部１６とを設けると共に先端に
ベアリングナツト１７を脱落しないようにセットする。

ケース１の外部のほぼ下端で入力駆動軸３の中心線上に
固定プーリー１８が設け、この固定プーリーの左右にロ
ープ径とほぼ同じか、やや広い間隔で振子プーリー１９
．１９’を、はぼ三角形状の２枚の振子プレート２０の
下辺両端部に固定し、振子プレート２０の頂点部は振子
プレー１−ビン２１によりケース１に回動自在に固定す
る。振子プレートビン２１と固定プーリー１８間には振
子プレート２０のふらつきを防止する為のサイドプレー
ト２２が振子プレー１〜２０を押えるように設ける。ま
た振子プレート２０には固定プーリー１８の固定軸２３
に対する長穴２４を開穿し、振子プーリー１９．１９’
が固定プーリーに対し接離自在になる。

振子プレートビン２１及び固定プーリー１８の固定軸２
３には六角ポルｉ〜２５でケース１に緊縮・固定する。

振子プレートビン２１の固定位置は入力駆動軸３と固定
プーリー１８とを結７− ぶ直線上Ｊ゛なわち両者の中心線上のほぼ中央位置どす
る。

懸架用ロープ２６は駆動軸１４の懸架溝に捲回され１＝
後、その両端は固定プーリー１８と振子プーリー１９．
１９’　との間を通すように懸架する。

ケース１とカバーハウジング２とはバッキング２７を挟
着して固定セットボルト２８で合体される。

回転制禦油は容器内において前記の空所１３へ注入孔２
つから充填する。

この様に構成した緩時機は引掛孔３０を有する引掛片３
１がネジ３２で設けられ、任意の場所に引掛けて使用す
る。

この場合、羽根車用歯車（第３ビニオン）９と入力駆動
軸３の歯車４との関係は極めて重要で、実施例１〜２と
比較例との構成及び速度比を別紙第１表に示す。比較例
は特開昭５５−１０３８７１号公報の第１図に示されて
いる構成に基づき設計されたものである。

８− 以下、第１表に従って説明すると、比較例においても入
力駆動軸ａには駆動軸が嵌着されロープが懸架され、荷
重物の降下に伴い該駆動輪が回転する。この入力駆動軸
ａの回転は該駆動軸と共軸の第１犬歯車Ａを回転さけ、
この第１大歯車Ａと噛合っている第１ビニＡン歯車Ｂに
伝達される。この第１ビニオン歯車Ｂの回転に伴い、第
２大歯車Ｃが回転し、羽根車用ピニオン歯車りが回転す
る。この際の羽根車用ピニオーン歯車りの回転数と第１
大歯車への回転数（即ち入力駆動軸の回転数）との比は
第１犬歯車Ａと第２大歯車Ｃの歯数の積（即ち７２Ｘ７
１）を、第１ビニオン歯車Ｂと羽根車用ピニオン歯車り
の積（即ち１３Ｘ１３）で割った商で得られる。比較例
の場合はこの値が３０．２：１であり、実施例１及び実
施例２ではこの値が４１：１並びに４７，２：１であり
いずれも４０：１以上の値となる。これらの数値は一児
任意に選１１ｉ！されるべき数値の様に見受けられるが
、−２０℃における粘度が１００〜５００　ｃｐｓの回
転制禦油を使用する場合、この比率の設定は極めて重要
な意味を持ってくる。別紙第２表は実施例１及び２と比
較例における降下速度の関係を示したものである。

この様な機構の緩降式避難器は昭和４０年１月１２日制
定された自治省令第４号（昭和４８年１１月１日自治省
令第３１＠改正）の［緩降機の技術上の規格を定める省
令」によりその細目が定められており、第５条の降下速
度では［周囲温度が一２０℃から＋５０℃の温度範囲で
２５ｋａ、　６５ｋａ、　１００ｋｃ＋の荷重をそれぞ
れ加えた場合に８５いていずれも毎秒１６Ｃ：ｍ以上１
５０ｃｉ未満であること」と規定されている。

別紙第２表において比較例の場合は５０″Ｃの温度環境
において１００　ｋｇ荷重時に前記規定の上限に近い１
４０ＣＴＩ＋／秒の降下速度を示しているのに対して、
実施例１．２ではいずれも１００ＣＴ１１／秒以下の降
下速度である。比較例の場合、規定内にとどまっている
けれども１００ｃ１Ｔｌ／秒を超す降下速度は、いかに
緊急事の避難といえども避難者に恐怖心を与えるという
データーもありその点、比較例では実用上好ましくない
。これら羽根車用ピニオン歯車と入力駆動軸の大歯車と
の回転比が４０：１の以上の場合は、前記−２０’Ｃに
お【プる粘度が１００〜５００　ｃｐｓの範囲の回転制
禦油であれば５０℃。

１００　ｋＱという荷重条件下でも１００ｃｙｎ／秒を
超すことはなく、また−２０℃、２５ｋＧという荷重条
件下でも２５ｃｙｎ／秒以上の降下速度が得られる。

この事は安全性を前提とするこの種の器具においては極
めて重要なことで本発明の目的もまたこの点に存する。

この種の緩降機においてその総重量及び総体積の点も実
用上から看過されるべきではなく、従来のこの種の器具
にお１）る発明あるいは提案は、これらの点につき全く
無視したものであった。この種の器具は重量的には軽量
である程よく、又総体積も小型のもの程使い易い。しか
し乍ら前記の回転比的制約並びに、回転制禦油の−１１
− 内蔵という前提条件を満足するには、ただ単に軽く、小
型であれば良いという訳にはいかないことが本発明者ら
は種々の実験並びに試作を繰返した結果判明し、それは
内容積容量が、７５０〜１０００ｃｙｎ’であり、その
うち歯車群。

歯車軸１羽根車及びこれらの各軸を支承する支架金具が
占める体積が１５０〜２５０ｄであること、換言すれば
閉された容器内において、回転制禦油量とこれらの歯車
群等の体積の比が５００〜８００ｃｖｌ：２００〜２５
０ｄであること、即ち２：１〜４：１の比率であること
が必要であることが判明した。

この比率条件を前提として、極めて重要な条件として回
転制禦油の充填量もしくは充填率の問題がある。この充
填率とは閉された容器中で歯車群、歯車軸１羽根車及び
これらを支承する支架金具が占める容量以外の空所に対
する回転制禦油量の比率で１００％充填の場合は連続降
下にお【プる油温上昇に伴う油の膨張によってケース１
又はカバーハウジング２の固定セットボ１２− ルｌ−２８（＝Ｉ近にクラックの発生があったり、人力
駆動軸周囲からの油漏れの原因となる。

発明者らの実験によれば、回転制禦油の充填率は９０％
以下の場合は歯車群及び羽根車の回転に伴い、油中に気
泡の巻き込み量が多くなり、降下速度が異常に大きく変
化するようになる。

別紙第３表及び第５図はこの関係を示している。

この現象は回転制禦油の充＠量不足に起因するが逆に１
００％充填の場合は、前記の如く油の膨張による支障が
発生するので、その最適量の決定は緩降機の安全性及び
繰返し使用時の一定した緩降速度の確保をいう点で極め
て重要である。この最適充填ｍ（又は充填率）は９０％
と１００％の間に存在するとして発明者らが鋭意研究し
た結果、回転制禦油の油種により若干の差が生じるが概
ね９０〜９６％の範囲が適していることが判明した。こ
の関係を別紙第４表及び第６図に示す。

第６図によれば回転制禦油の充填率が９５〜９６％まで
は殆ど変化しないが僅か１％増えた９７％の充填率では
圧力上昇は著しく急激となる。

第４表の実験では、回転刺網油としてα−オレフィン系
オリゴマーを用いたが、この傾向はＴ　ＣＰ　／　Ｄ　
ＯＳのようなエステル系及び鉱油系でも見られる。した
がって最適充填率は９０〜９６％、望ましくは９４〜９
６％の範囲と言えよう。

本発明における羽根車のＭ４造も重要な要因である。羽
根車の役割は、入力駆動軸から入力される降下に伴う入
力を羽根の回転に対する回転刺網油による抑止力によっ
て減殺させ、この減殺にＪ：って降下速度を成る一定の
範囲内になるよう刺網することにある。したがって、効
率の良い羽根車の設計が要求される。通常、この種の羽
根車においては２枚羽根、３枚羽根、４枚羽根の３種が
考えられるが、降下刺網効果は羽根車が１回転する場合
の羽根総面積が多いものほど良く（４枚羽根〉３枚羽根
〉２枚羽根の順）同一羽根総面積の場合は１枚当りの羽
根面積の大きい方が良いことが判った。しかし乍ら人命
を扱うこの種の器具の場合、万が−にも羽根が破損した
場合や回転抵抗による繰返し歪の発生等を考慮した場合
、上記の関係のみで選定することは危険であり、結局４
枚羽根の羽根車を採用することとした。

４枚羽根の羽根車の場合、各々の羽根の羽根面積が重要
となる。別紙第５表、第７図及び第８図は面積の異なる
４枚羽根の羽根車にお（Ｊる実験結果を示したものであ
る。

第７図からみるとＮ０９６の羽根、即ち羽根面積が約１
００ｍＴｌｌの羽根は直線■（直線■は理論直線）上に
あるが、Ｎ０９７の羽根、即ち１００−以下の羽根は直
線■から大ぎくそれることが判る。この関係を第８図で
見た場合Ｎ０１７の羽根は１００　Ｋａ荷重の降下の際
、自治省の規定する１５０ｃｍ／秒の速度を上まわって
しまうこととなり使用できない。

また、第８図によれば羽根面積が３００　ｍｆｆ１近辺
のものは次第に定速に収れんし羽根面積をそ＝１５− れ以上大きくしても降下速度が変化しないことか予測さ
れ、この種の羽根車の羽根は１００ｍ／以−Ｌ３００−
以下の範囲のものが適していると言える。これらの条件
は、設計上の条件であって、実用上の寸法１重量及び形
状等を決定する上で重要な要因となるが、これらと同時
に駆動輪の形状並びに懸架するロープに対するブレーキ
機構をしての振子プーリーの要素も、安全な降下を確率
たらしめる一Ｆで極めて重要である。

特開昭５５−１０３８７１号公報の場合、入力駆動軸に
嵌着されている駆動輪（特開昭５５−１０３８７１号公
報の第２図はロープとの当接部分が単なる円形状であっ
て、■溝に対するロープの噛い込みによる圧迫でロープ
と駆動輪の空滑りを防いでいるが、ロープが水分を含み
且つ寒冷な環境の場合や新しい剛直なロープを使用Ｊ−
る場合（例えば使い始め時など）はこのＶ溝のみによる
圧迫ではロープを充分捕捉することが出来ず、空滑りす
ることがある。本発明の場合、第３図に示した様に駆動
軸１４のＶ溝＝１６一 部ずなわちローブ懸架溝はロープに対づる当接凸部１５
とロープに対する当接凹部１６とを設けているのでロー
プ２６は懸架溝に、尚一層圧迫されると同時に当接凸部
によって強（捕捉されるをもって、空滑りは全くなくな
り、スムーズな降下が確実に得られるものとなる。また
更に該駆動輪１４に懸架されたロープ２６の両側は固定
プーリー１８とその両側に位置する振子プーリー１９．
１９’　との間隙に通されて、降下に供されるが、令弟
１図の右側にロープ２６Ａの方向に荷重が加わってロー
プ２６が降下すると、ロープは振子プーリ−１９′を外
側に強く押し出すようにしながら降下する。したがって
反対側の振子プーリー１９は、上方に引−にげられるロ
ープ２６Ｂを固定プーリー１８に対し強く緊縮するよう
に作用する。その結果、ロープ２６は駆動輪の当接凸部
１５への当接及びＶ溝への噛い込みがより強くなり、こ
の振子プーリー１９．１９’　と固定プーリー１８との
緊縮作用と相俟って、安定した定速降下がより安全に、
より確実なものとなる。

固定プーリー１８に対する振子プーリー１９゜１９′の
緊縮作用はロープ２６の昇降に伴って発生する作動機構
であるが、振子プーリー１９゜１９′は２枚のほぼ三角
形状の振子プレート２０の下辺両端に滑動自在に固定し
、且つ振子プレートの頂点部は入力駆動軸３と固定プー
リー１８の中心線のほぼ中央部のケース上に固定ビン２
１で回動自在に固定する。この振子プレー　１−２０の
固定ビン２１の位置は、固定プーリー１８に対するロー
プ２６の振子プーリー１９゜１９′による緊縮効果に対
する重要な要因となる。即ちこの固定ビン２１の位置が
上方の場合、緊縮作用の作動が鈍く、固定プーリー１８
に近いほど作動が鋭くなる。しかし乍ら極端な下方位置
は振子プレート２０の固定ビン２１に対する押上げ力を
大きくする結果、この部分での摩擦による作動不良の原
因となるので好ましくない。したがって鋭い作動を確実
にし、且つこの作動不良の発生のない位置として、入力
駆動軸と固定プーリーとを結ぶ線上すなわち両者の中心
線−トのほぼ中央部に固定ビン２１を設置プ、かつ振子
プーリー１９．１９’　と固定プーリー１８とが同一円
周状に位置するＪ：うに設【プる。

本発明による羽根車式緩降機は−に記のような構成及び
描造を有Ｊ−るので長期間の不使用期間経過後における
使用時でもスムーズに且つ確実に作動するし、また連続
使用時及び−２０℃の極但濡下あるいは５０℃の高温条
件下でも安全に且つ確実に作動し、安心して使用できる
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明羽根車式緩降機の実施の一例を示すもので
、第１図は正面図、第２図は（２）−（２）線に沿える
断面図、第３図は縦断正面図、第４図は羽根車の斜視図
、第５図は回転刺網油の充填率と降下速度との関係を示
すグラフ図、第６図は回転刺網油の充填率における器体
温度と器内圧力との関係を示すグラフ図、第７図は羽根
面積比と降下速度比との関係を示ずグ１９− ラフ図、第８図は羽根面積と降下速度との関係を示すグ
ラフ図であり、図中３は入力駆動軸、＜、５．６．７．
８．９は歯車、１０は羽根車、１３は空所、１４は駆動
軸、１５は当接凸部、１６は非当接凹部、１８は固定プ
ーリー、１９゜１９′は振子プーリー、２０は振子プレ
ート、２１は振子プーリー、２６はロープ、３３は支架
金具である。 特許出願人　新技術開発事業回 持　許　出　願　人　口ンシール工業株式会社＝２０＝ 特開昭６０−１９６４４０　（１０）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）一定の容積を有する閉された容器内に、多数の組
   合せ歯車群と羽根車と回転制禦油とを内蔵し、該回転制
   禦油により羽根車の回転が抑制されることにより入力駆
   動軸に嵌着されている駆動輪に懸架されたロープに荷重
   が加わった状態下で成る一定速度以下の緩降が達せられ
   る羽根車式緩降機において、該羽根車の羽根が４枚であ
   り、且つ羽根車用歯車軸と入力駆動軸との回転比が４０
   ：１以上であることを特徴とする羽根車式緩降機。 （２）回転制禦油の量が、容器内における歯車群。 歯車軸１羽根車及びこれらの各軸を支承する支架金具が
   占める容積以外の空所の９０〜９６％であることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の羽根車式緩降機。 （３）羽根車の１枚の羽根の片側平面部の面積が１００
   −以上３００ｍ！以下であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の羽根車式（４）一定の容積を有する
   閉された容器内に多数の組合せ歯車群と羽根車と回転制
   禦油とを内蔵し、入力駆動軸に嵌着されている駆動軸に
   ロープを懸架し、該ロープに荷重物を吊下げて降下する
   羽根車式緩降機において、駆動輪のロープ懸架溝に当接
   凸部と非当接凹部とを設け、振子プーリーと固定プーリ
   ー及び前記駆動輪とによるロープ緊縮作用とで荷重物の
   緩降を確実たらしめることを特徴とする羽根車式緩降機
   。 （５）振子プーリーを支承する振子ビンが駆動軸と固定
   プーリーの中心線上にあり且つ駆動軸と固定プーリーの
   ほぼ中央部に設けることを特徴とする特許請求の範囲第
   ４墳記載の羽根車式緩降機。