KR100607631B1 - 엘리베이터용 인장부재 - Google Patents

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멜로아리오.
오도넬휴제이.
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Abstract

엘리베이터 시스템(12)용 인장부재(22)는 1보다 큰 종횡비를 가지고, 상기 종횡비(aspect ratio)는 두께(t)에 대한 폭(w)의 인장부재 비율(w/t)로 정의된다. 종횡비의 증가는 종래 엘리베이터 로프와 대비하여 증가된 가요성과 최대 로프 압력의 감소를 초래한다. 그 결과, 보다 작아진 활차(24)가 이러한 타입의 인장부재(22)에 사용될 수 있다. 특정한 실시예에서는 인장부재(22)가 코팅의 공통층 내에 싸여진 복수의 개별적 하중 운반 로프(a plurality of individual load carrying ropes)를 구비한다. 코팅 층(28)은 견인 활차(24)와 결합하는 결합 면(30)을 형성하고 개별 로프(26)를 분리한다.
엘리베이터 시스템, 활차, 인장부재, 종횡비, 결합면

Description

엘리베이터용 인장부재{TENSION MEMBER FOR AN ELEVATOR}
본 발명은 엘리베이터 시스템에 관한 것으로서, 특히 상기 엘리베이터 시스템용 인장부재에 관한 것이다.
종래 견인식 엘리베이터 시스템은 카(car), 평형추, 카와 평형추를 상호 연결하는 2개 이상의 로프, 로프를 작동시키는 견인 활차(traction sheave), 및 견인 활차를 회전시키는 장치를 구비한다. 상기 로프는 레이드 또는 트위스트 강선(laid or twisted steel wire)으로 형성되고, 상기 활차는 주철(鑄鐵)로 형성된다. 상기 장치는 기어식 또는 무기어식 장치로 이루어진다. 기어식 장치는 보다 콤팩트하고 저렴한 비용이 소요되지만 부가적인 유지 및 공간을 필요로하는 고속도 모터의 사용을 허용한다.
종래 둥근 강철 로프와 주철 활차가 매우 신뢰성있고 비용을 절감하는 것일지라도, 그 사용에는 제한이 있다. 이러한 하나의 제한 사항으로는 로프와 활차 사이의 견인력이 있다. 상기 견인력은 로프의 랩 각도(wrap angle) 증가에 의해 또는, 활차에 홈을 언터컷(undercut)하는 것에 의해 향상시킬 수 있다. 그러나. 증가된 마모(랩 각도) 또는 증가된 로프 압력(언터컷 작업)의 결과로, 양쪽 기술은 로프의 내구성을 저하시키게 된다. 견인력을 증가시키는 다른 방법은 활차의 홈에 합성재로 형성된 라이너(liners)를 사용하는 것이다. 라이너는 로프와 활차 사이에 마찰계수를 증가시키고 로프와 활차의 마모는 최소화시킨다.
둥근 강철 로프의 사용을 제한하는 다른 요소로는 둥근 강선 로프의 유연성과 피로 특성이다. 오늘날, 엘리베이터 안전 코드는 각각의 강철 로프가 최소 직경(d)[CEN용 dmin=8mm; ANSI용 dmin=9.5mm(3/8")]을 가지며, 견인식 엘리베이터용 D/d 비율이 40보다 크거나 동일(D/d≥40)할 것을 요구하며, 여기서 D는 활차의 직경이다. 이것은 활차용 직경(D)이 적어도 320mm(ANSI용으로는 380mm)가 되도록 한다. 활차 직경(D)이 크면 클수록, 엘리베이터 시스템을 구동하는 장치로부터의 필요 토오크가 커진다.
고 인장 강도를 발생하여, 경량 합성섬유가 아라미드 섬유와 같은 합성섬유로 형성된 하중 운반 스트랜드(load carrying strands)를 가진 로프로 엘리베이터 시스템에 강선 로프를 대체하는 제안이 제기되어져 있다. 이러한 제안이 이루어진 근래 공보에는 글래든백 등(Gladdenbeck et al)에게 허여된 미국특허 제 4,022,010호; 윌콕스(Wilcox)에게 허여된 미국특허 제 4,624,097호; 클리스 등(Klees et al)에게 허여된 미국특허 제 4,887,422호; 및 드 엔젤리스 등(De Angelis et al)에게 허여된 미국특허 제 5,566,786호가 있다. 아라미드 섬유로 강철 섬유를 대체한 상기 인용된 특허의 이점은 로프와 활차의 합성재 사이에 향상된 견인성으로 아라미드 재료의 유연성을 향상하고 중량비에 대한 향상된 인장 강도가 있는 것이다.
종래 둥근 로프의 다른 결점은 로프 압력이 높을 수록 로프의 수명이 짧아지는 것이다. 로프 압력(Prope)은 활차 위를 로프가 이동할 때 발생하며, 로프에 인장(F)에 대한 비율과 활차 직경(D)과 로프 직경(d)에 대해 반비례[Prope≒F/(Dd)] 한다. 또한, 활차 홈을 언더컷하는 것과 같은 견인력 향상 기술을 포함한 활차 홈의 모양은 부가로 로프가 받게되는 최대 로프 압력을 증가시킨다.
상기 합성 섬유 로프의 유연성이 요구되는 D/d 비율과 그에 따른 활차 직경(D)을 감소시키는데 사용될 수 있지만, 로프는 여전히 상당한 로프 압력에 노출되게 된다. 활차 직경(D)과 로프 압력 사이의 반비례 관계는 아라미드 섬유로 형성된 종래 로프로 획득될 수 있는 활차 직경(D)의 감소를 제한한다. 또한, 아라미드 섬유가 고 인장 강도를 갖더라도, 횡방향 하중을 받게되면 더욱 손상을 받기 쉬워진다. 요구되는 D/d로 감소되더라도, 결과적인 로프 압력은 아라미드 섬유에 손상을 유발시켜 로프의 내구력을 감소시킨다.
이건 발명인은 상기와 같은 기술적 사실에도 불구하고 엘리베이터 시스템을 구동하는 보다 효율적이고 내구력이 있는 방법 및 장치를 개발하는 연구를 한 것이다.
본 발명에 따라, 엘리베이터용 인장부재는 1 보다 큰 종횡비(aspect ratio)를 가지고, 여기서 종횡비는 두께(t)에 대한 인장부재 폭(w)의 비(Aspect Ratio=w/t)로 정의된다.
본 발명의 기본적 특징은 인장부재의 평탄함에 있다. 종횡비의 증가는 폭 치수로 형성된 결합 면을 가진 인장부재의 로프 압력이 최적으로 배분되게 한다. 따라서, 최대 압력은 인장부재 내에서 최소가 된다. 또한, 1과 동일한 종횡비를 갖는 둥근 로프에 대해 종횡비를 증가시킴으로써, 인장부재의 단면적을 일정하게 유지하면서 두께를 감소시킬 수 있다.
본 발명에 의거, 인장부재는 코팅된 공통 층 내에 넣어진 복수의 개별적 하중 운반 코드(individual load carrying cords)를 구비한다. 코팅 층은 개별적 코드를 분리하고 견인 활차와 결합하는 결합 면을 형성한다.
인장부재의 구성에 의한 결과로서, 로프 압력이 전체 인장부재에서 보다 균일하게 배분될 수 있다. 그 결과, 최대 로프 압력이 유사한 하중 운반 수용능력을 가진 종래 로프식 엘리베이터와 대비하여 현저하게 감소된다. 또한, 유효 로프 직경(d)(굽힘 방향으로 측정)은 하중 수용능력과 동등하게 감소된다. 따라서, 작아진 활차 직경(D)의 값이 D/d 비율을 저하시키지 않고 획득될 수 있다. 또한, 활차 직경(D)의 최소화는 기어 박스가 필요하지 않는 구동 장치가 보다 저렴한 비용으로 한층 콤팩트한 고속도 모터를 사용 가능하게 한다.
본 발명의 특정한 실시예에서, 개별적인 코드는 아라미드 섬유와 같은 비금속재의 스트랜드로 형성된다. 본 발명의 인장부재에 상기 재료의 중량, 강도, 내구성 및 특히 유연성을 가진 코드를 합체함으로써, 수용가능한 제한 범위 내에서 로프 압력을 최대로 유지하면서 수용가능한 견인 활차 직경이 더욱 감소될 수 있다. 상기와 같이, 보다 작아진 활차 직경은 활차를 구동하는 장치의 소요 토오크를 감소하고 회전 속도를 증가한다. 따라서, 보다 소형이며 비용이 절감되는 장치가 엘리베이터 시스템을 구동하는데 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 개별성 코드는 강철과 같은 금속재의 스트랜드로 형성된다. 본 발명의 인장부재에 유연성의 적절한 크기로 구성된 금속재를 가진 코드를 합체하여, 수용가능한 견인 활차 직경을 최소로 하면서 수용 가능한 제한 범위 내에서 최대 로프 압력을 유지하는 것이다.
본 발명의 다른 실시예에서, 엘리베이터 시스템용 견인 구동부는 1보다 큰 종횡비를 갖는 인장부재와 상기 인장부재를 수용하도록 구성된 견인 면을 갖는 견인 활차를 포함한다. 인장부재는 인장부재의 폭 치수로 형성된 결합 면을 구비한다. 활차의 견인 면과 결합 면은 견인을 제공하고 인장부재와 활차 사이의 결합부을 안내하도록 상보적인 외형을 취한다. 다른 구성에서는, 견인 구동부가 활차와 결합되는 복수의 인장부재를 포함하고 활차는 활차의 대향 측부에 배치된 한 쌍의 림(rim)과 인접한 인장부재들 사이에 배치된 한개 이상의 디바이더를 포함한다. 쌍으로 이루어진 림과 디바이더는 슬랙 로프 상태(slack rope condition, etc)와 같은 경우에 전체 정렬 문제를 방지하기 위해 인장부재를 안내하는 기능을 수행한다.
다른 실시예에서, 활차의 견인 면은 활차와 인장부재 사이에 견인력을 최적하게 하고 인장부재의 마모를 최소로 하는 재료로 형성된다. 일 구조에서, 견인 면은 활차에 배치된 활차 라이너에 합체된다. 다른 구조에서, 견인 면은 견인 활차에 접합되는 코팅 층으로 형성된다. 부가적인 다른 구조에서, 견인 활차는 견인 면을 형성하는 재료로 형성된다.
본원에서는 주로 견인 활차를 가진 엘리베이터 적용예로 사용되는 견인 장치를 기술하였지만, 인장부재는 간접식 로프형 엘리베이터 시스템, 리니어(linear) 모터 구동 엘리베이터 시스템, 또는 평형추를 가진 자체 추진식 엘리베이터와 같은 인장부재를 구동하는데 견인 활차를 사용하지 않는 엘리베이터 적용예에서도 유용하며 이점을 갖는다. 이러한 적용예에서, 감소된 활차의 크기는 엘리베이터 시스템에 소요되는 공간을 감소시키는데 유용할 수 있다. 본 발명의 상술된 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면을 참고로 예를 들어, 이하에 설명되는 실시예를 통해서 보다 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따르는 견인 구동부를 가진 엘리베이터 시스템의 사시도.
도 2는 인장부재와 활차를 나타내는, 견인 구동부의 측면의 단면도.
도 3은 복수 인장부재를 나타내는 다른 실시예의 측면의 단면도.
도 4는 인장부재를 중심으로 볼록한 모양을 가진 견인 활차를 나타내는 다른 실시예를 나타낸 도면.
도 5는 활차와 인장부재 사이에 결합을 안내하고 견인하는 상보형 외형을 취한 견인 활차와 인장부재를 나타내는 다른 실시예를 나타내는 도면.
도 6a는 인장부재의 단면도.
도 6b는 인장부재의 다른 실시예의 단면도.
도 6c는 인장부재의 다른 실시예의 단면도.
도 6d는 인장부재의 다른 실시예의 단면도.
도 7은 중앙 스트랜드 둘레가 꼬여진 6개 스트랜드를 가진 본 발명의 다른 실시예의 단일 코드를 확대하여 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 단일 코드의 다른 변경된 실시예를 확대하여 나타낸 단면도.
도 9는 본 발명의 부가적인 실시예를 확대하여 나타낸 단면도.
도 1은 견인 엘리베이터 시스템(12)을 설명하는 도면이다. 엘리베이터 시스템(12)는 카(14), 평형추(16), 견인 구동체(18) 및 장치(20)를 구비한다. 견인 구동체(18)는 인장부재(22), 상호접속된 카(14)와 평형추(16), 및 견인 활차(24)를 구비한다. 인장부재(22)는 활차(24)의 회전이 인장부재(22)를 이동시키고, 그에 따라서 카(14)와 평형추(16)가 이동하도록 활차(24)와 결합한다. 장치(20)는 활차(24)와 결합하여 활차(24)를 회전시킨다. 기어형 장치(20)로서 나타내었지만, 이러한 구조는 설명만을 목적으로 나타낸 것으로서, 본 발명은 기어형 또는 무기어형 장치에 사용될 수 있는 것이다.
인장부재(22)는 도 2에서 보다 상세하게 설명된다. 인장부재(22)는 공통 코팅층(28) 내에 복수 코드와 일체로 이루어진 단일 디바이스 이다. 각각의 로프(26)가 상업적으로 이용가능한 아라미드 섬유와 같은 고강도 합성 비금속 섬유의 레이드 또는 트위스트 스트랜드로 형성된다. 코드(26)는 동일한 길이이고, 코팅 층(28) 내에 폭방향으로 대략 동일하게 이격져 있으며, 폭방향 치수를 따라 선형적으로 배치된다. 코팅층(28)은, 각각의 개별적인 코드(26)가 타 코드(26)와 관련하여 길이방향으로 운동하는 것에 대하여 억지하는 방식으로 복수 코드(26)를 통해 압출되는 폴리우레탄재료, 양호하게는 열가소성 우레탄으로 형성된다. 다른 실시예에서는 투명한 물질이 평탄 로프의 시각적 관측이 용이한 이점을 가지고 사용된다. 물론, 구조적으로 색상은 문제가 되지 않는다. 또한, 다른 재료도 이들이 코팅층이 요구하는 기능, 즉 견인, 마모, 코드(26)에 대한 견인 하중의 전달, 및 환경요소에 대한 내성에 충분히 부합한다면 코팅층(28)용으로 사용될 수 있다. 부가적으로, 만일 다른 재료가 열가소성 우레탄의 기계적 성질과 부합하지 않거나 또는 초과하지 않고 사용된다면, 효과적으로 감소하는 활차 직경으로 이루는 본 발명의 이점을 완전하게 달성할 수 없다는 것을 이해하여야 한다. 열가소성 우레탄의 기계적 성질을 가지고, 활차 직경은 100mm 또는 그 이하로 감소시킬 수 있다. 코팅 층(28)은 견인 활차(24)의 대응 면과 접촉하는 결합 면(30)을 형성한다.
도 6a에 보다 상세한게 나타낸 바와 같이, 인장부재(22)는 인장부재(22)의 길이에 대하여 측면으로 측정되는 폭(w)과, 활차(24)에 대하여 인장부재(22)가 굽혀지는 방향으로 측정되는 두께(t1)를 가진다. 각각의 코드(26)는 직경(d)을가지고 거리(s)로 이격분리 된다. 또한, 코드(26)와 결합 면(30) 사이에 코팅층(28)의 두께는 t2로서 정의되고 그리고 코드(26)와 대향 면 사이는 t3으로 정의되어, t1=t2+t3+d 가 된다.
인장부재(22)의 전체 치수는 1보다 상당히 큰 종횡비를 가진 단면으로 되며, 여기서 종횡비는 두께(t1)에 대한 폭(w)의 비율 또는 종횡비=w/t1 로 정의 된다. 종횡비 1은 종래 둥근 로프에서와 같은 원형 단면에 해당한다. 종횡비가 높을수록, 인장부재(22)의 단면의 평면이 더 평탄하게 된다. 인장부재(22)를 평탄하게 하는 것은 단면적 또는 하중 운반 수용능력의 희생없이 인장부재(22)의 폭(w)을 최대로 하고 두께(t1)를 최소로 한다. 이러한 구성은 인장부재(22)의 폭을 가로질러 로프 압력이 분배되게 하여서, 대비 가능한 단면적과 하중 운반 수용능력을 가진 둥근 로프에 비해 최대 로프 압력을 감소시킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 코팅 층(28) 내에 배치된 5개의 개별적 코드(26)를 가진 인장부재(22)에 있어서, 종횡비는 5보다 크다. 5보다 큰 종횡비를 가지는 것으로 나타내었지만, 1보다 큰 종횡비, 특히 2보다 큰 종횡비를 가지는 인장부재가 유리하다고 여겨진다.
인접 코드(26) 사이에 분리(s)는 인장부재(22)를 횡단하는 로프 응력 분포와 인장부재(22)에 사용되는 재료 및 제조공정에 따른다. 중량을 고려하면 인접 코드(26) 사이에 이격 공간(s)을 최소로 하여 코드(26) 사이에 코팅재료의 량을 감소시키는 것이 바람직하다. 그런데, 로프응력 분포를 고려하여, 코드(26)는 인접 코드(26) 사이에 코팅층(28)에 과도한 응력을 피하기 위해 서로간의 접근도를 제한한다. 이러한 내용에 기본하여, 이격공간이 특정한 하중 운반동작 요구에 최적하게 되는 것이다.
코팅 층(28)의 두께(t2)는 로프 응력 분포와 코팅층(28)재료의 마모 특성에 따라 달라진다. 그 전에, 코팅층(28)에 과도한 응력을 피하면서 인장부재(22)의 예상 수명을 최대로 하기에 충분한 재료를 제공하는 것이 바람직하다.
코팅층(28)의 두께(t3)는 인장부재(22)의 사용에 따라 달라진다. 도 1에 도시된 바와 같이, 인장부재(22)는 단일 활차(24) 위로 이동하여 정상면(32)이 활차(24)와 결합하지 않는다. 이러한 적용예에서는, 인장부재(22)가 활차(24) 위로 이동하여 발생되는 변형율을 견디기에 충분하여야 하더라도, 두께(t3)는 매우 가늘게 될 수 있다. 또한, 필요에 의해서 두께(t3)의 장력을 감소하도록 인장부재 면(32)에 홈을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 한편, 두께(t2)와 동일한 두께(t3)는 인장부재(22)가 제 2활차에 둘레로 인장부재(22)의 역굽힘 동작을 요구하는 엘리베이터 시스템에 사용될 때에 필요하다. 이러한 적용예에서, 인장부재(22)의 상부 면(32)과 하부 면(30) 모두가 결합 면이고 마모과 응력에 대한 동일한 요구를 받게된다.
코드(26)의 수와 개별적 코드(26)의 직경(d)은 특정한 적용에 따른다. 코드(26)에 응력을 최소로 하고 그리고 유연성을 최대로 하기 위해서, 전술한 바와 같이, 가능한 작게 두께(d)를 유지하는 것이 바람직하다.
코팅 층(28) 내에 매립된 복수의 둥근 로프(26)를 가지는 것으로서 도 2에서 도시되었지만, 비용, 내구성 또는 제조의 용이를 이유로 개별적 로프의 다른 스타일이 1보다 큰 종횡비를 가진 로프로서, 인장부재(22)에 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 6d에 도시된 바와 같은 인장부재(22)의 폭을 통해 배분된 단일 평탄 로프(38) 또는 평탄 또는 장방형 로프(36)(도 6c) 또는 타원형 로프(34)(도 6b)가 있다. 도 6d의 실시예의 이점은 로프 압력의 분포가 보다 균일하고 따라서, 인장부재(22) 내에 최대 로프 압력이 다른 구성보다 작다는 것이다. 로프가 코팅층 내에 에워싸이고 코팅층이 결합면을 형성하기 때문에, 로프의 실제 형태는 견인용으로는 의미가 없으며 다른 목적용으로 최적화된 것이다.
다른 양호한 실시예에서, 코드(26)의 각각은 양호하게 7개 꼬여진 스트랜드로 형성되고, 각각은 7개 꼬여진 금속선으로 만들어진다. 본 발명의 이러한 구조의 양호한 실시예에서, 고 탄소강이 이용된다. 강철은 양호하게 상기 공정에서의 내부식성과 강도를 갖도록 냉간 압출되어 아연도금 된다. 코팅층은 양호하게 난연재(fire retardant composition)를 구비하며 에테르(ether) 기본재인 폴리우레탄 재료로 이루어진다.
도 7을 참고로, 강철 코드를 합체하는 양호한 실시예에서, 코드(26)의 각각의 스트랜드(27)는 중심 와이어(31) 둘레에 꼬여진 6개 와이어(29)가 있는 7개 와이어를 포함한다. 각각의 코드(26)는 중앙에 배치된 하나의 스트랜드(27a)와 중앙 스트랜드(27a) 둘레에 꼬여진 6개의 추가된 외부 스트랜드(27b)를 포함한다. 양호하게는, 중앙 스트랜드(27a)를 형성하는 개별적 와이어(29)의 트위스트 패턴이 중앙 스트랜드(27a)의 중앙 와이어(31) 둘레에 한 방향으로 꼬여지는 반면에, 외부 스트랜드(27b)의 와이어(29)는 반대측 방향으로 외부 스트랜드(27b)의 중앙 와이어(31) 둘레에 꼬여진다. 외부 스트랜드(27b)는 와이어(29)가 스트랜드(27a)에 중앙 와이어(31) 둘레에 꼬여지는 방향과 동일한 방향으로 중앙 스트랜드(27a) 둘레에 꼬여진다. 예를 들면, 일 실시예에 개별 스트랜드는 중앙 스트랜드(27a)에서 시계방향으로 꼬여진 6개 트위스트 와이어(29)를 가진 중앙 와이어(31)를 포함하며, 외부 스트랜드(27b)에 와이어(29)는 그 개별 중앙 와이어(31) 둘레에 시계 반대방향으로 꼬여지고 반면에, 코드(26)에서 외부 스트랜드(27b)는 시계 반대방향으로 중앙 스트랜드(27a) 둘레로 꼬여진다. 꼬임 방향은 코드의 모든 와이어의 하중 분할 특성을 향상시킨다.
매우 작은 크기의 와이어(29)를 이용하는 본 발명의 이러한 실시예의 성공은 주요한 사항이다. 각각의 와이어(29, 31)는 직경이 0.25mm 미만, 양호하게는 직경이 약 0.10mm 내지 0.20mm 범위에 있다. 특정한 실시예에서, 와이어는 직경이 0.175mm이다. 이용되는 소형 크기의 와이어는 더 작은 직경의 활차의 사용에 유익하게 기여한다. 소 직경의 와이어는 평탄 로프의 스트랜드에 상당한 응력을 배치하지 않고 소직경 활차의 굽힘 반경(약 직경이 100mm)을 견딜 수 있는 것이다. 평탄 로프 엘라스토머에, 본 발명의 특정한 실시예에 전체 직경에 약 1.6mm인 복수의 소형 코드(26)를 합체하기 때문에, 각각의 코드에 압력은 종래 기술 로프 이상으로 현저하게 줄어진다. 코드 압력은 주어진 하중 및 와이어 단면용으로 평탄 로프에 평행한 코드의 수(n)로 적어도 n-1/2로 감소된다.
도 8을 참고로 하는 금속재로 형성된 코드가 합체된 구조의 다른 실시예에서, 각각의 코드(26)의 중앙 스트랜드(37a)의 중앙 와이어(35)를 대형 직경의 것을 이용하는 것이다. 예를 들면, 만일 이전 실시예(0.175mm)의 와이어(29)가 이용되면, 모든 코드의 중앙 스트랜드 만의 중앙 와이어(35)가 직경이 약 0.20 - 0.22mm이어야 한다. 중앙 와이어 직경 변화의 효과는 스트랜드(37a) 둘레로 꼬여진 스트랜드(37b) 사이에 접속을 감소하는 것과 같이 와이어(35) 둘레에 와이어(29) 사이에 접촉을 감소한다. 상기 실시예에서, 코드(26)의 직경은 이전 예의 1.6mm보다 약간 더 크다.
도 9를 참고로, 금속재로 형성된 코드 합체 구조의 제 3실시예에서, 도 8의 실시예의 개념는 와이어 대 와이어 및 스트랜드 대 스트랜드 접촉이 더욱 감소하도록 팽창된다. 와이어의 3개 다른 크기가 본 발명의 코드를 구조하는데 이용된다. 이러한 실시예에서, 최대 와이어는 중앙 스트랜드(200)에 중앙 와이어(202) 이다. 중간 직경 와이어(204)는 중앙 스트랜드(200)의 중앙 와이어(202) 둘레에 배치되어 중앙 스트랜드(200)의 일 파트를 이룬다. 또한, 이러한 중간 직경 와이어(204)는 모든 외부 스트랜드(210)용 중앙선(206)도 된다. 이용되는 가장 작은 직경의 와이어는 '208'로 도면번호가 부여된다. 이들은 각각의 외부 스트랜드(210)에 각각의 와이어(206)를 감싼다. 상기 실시예에서의 모든 와이어는 아직은 직경 0.25mm보다 작다. 대표적 실시예에서, 와이어(202)는 0.21mm 이고; 와이어(204)는 0.19mm 이고; 와이어(206)는 0.19mm 이고; 와이어(208)는 0.175mm 일 수 있다. 이러한 실시예에서 와이어(204, 206)는 등직경(equivalent diameters)이고 국부적 정보만을 제공하도록 개별적으로 번호가 정해진다. 본 발명은 동일한 직경으로 있는 와이어(204, 206)에 의해 한정되는 것은 아니다. 제공된 와이어의 직경 모두는 예를 들어 기재한 것이며; 감소되는 중앙 스트랜드의 외부 와이어 사이에서 접촉하고; 감소되는 외부 스트랜드의 외부 와이어 사이에서 접촉하고; 그리고 감소되는 외부 스트랜드 사이에서 접촉하는 연결 원리로 재배치되어야 한다. 주어진 예에서(예를 들 목적으로만), 외부 스트랜드의 외부 와이어 사이에서 획득되는 공간은 0.014mm 이다.
양호하게 다시 도 2를 참고로, 견인 활차(24)는 기부(40)와 라이너(42)를 구비한다. 기부(40)는 주철로 형성되며, 홈(46)을 형성하도록 활차(24)의 대향측에 배치된 한 쌍의 림(44)을 구비한다. 라이너(42)는 활차(24)의 림(44)에 의해 지지되는 한 쌍의 플랜지(52)와 견인 면(50)을 가진 기부(48)를 구비한다. 라이너(42)는 미국특허 제 5,112,933호에 기술된 바와 같이 폴리우레탄 재료로 형성되거나 또는, 마모 특성과 코팅 층(28)의 결합면(30)에 필요한 견인력을 제공하는 다른 적절한 재료로 형성된다. 견인 구동체(18)에서는, 활차 라이너(42)가 활차(24) 또는 인장부재(22)를 대체하는 것과 관련된 비용으로 인해 인장부재(22) 또는 활차(24)보다 양호한 마모 특성이 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하여, 라이너(42)는 견인 구동체(18)에서 희생층(sacrificial layer)의 기능을 수행한다. 라이너(42)는 접합 또는 다른 종래 방법에 의해 홈(46)에 유지되고 인장부재(22)를 수용하는 견인면(50)을 형성한다. 견인면(50)은 직경(D)을 갖는다. 견인 면(50)과 결합 면(30) 사이에 결합은 엘리베이터 시스템(12)을 구동하기 위한 견인부를 제공한다. 상술된 견인 부재를 사용하는 활차의 직경은 종래 기술 활차 직경에 비해 현저하게 감소된다. 보다 특정하게는, 본 발명의 평탄 로프가 채용되는 활차는 100mm 또는 그 이하로 직경을 감소시킬 수 있다. 이 기술 분야에서 용이하게 인식되는 바로서, 상기 활차의 직경 감소는 상당히 작은 장치를 이용할 수 있게 한다. 사실상, 예를 들어, 장치의 크기는 일반적인 8인승 엘리베이터용의 저상승 무기어 적용예에 있어 종래 크기보다 1/4 까지 작게 할 수 있다. 이것은 100mm 활차를 사용하여 토오크 요구치는 1/4 로 감소되고 모터의 rpm이 증가될 수 있기 때문이다. 따라서, 상기 장치에 드는 비용이 절감된다.
라이너(42)를 가지는 것으로서 설명되었지만, 인장부재(22)가 라이너(42)를 가지지 않은 활차에 사용될 수 있는 것이 당업자들에게는 이해될 수 있을 것이다. 또한, 라이너(42)는 폴리우레탄과 같은 선택된 재료로 이루어진 층으로 활차를 코팅하여 대체될 수 있으며 또한, 활차가 적절한 합성재로 형성 또는 성형될 수 있다. 이러한 선택성은 활차의 크기의 감소로 인하여 활차 라이너를 대체하는 것보다 양호하게 전체 활차를 간단하게 대체하여 비용을 거의 들이지 않는다고 판단되면 그 비용 절감의 유효성을 입증할 수 있다.
라이너(42)와 활차(24)의 모양은 인장부재(22)가 수용되는 공간(54)을 형성한다. 라이너(42)의 플랜지(52)와 림(44)은 활차(24)와 인장부재(22) 사이에 결합부에 경계부를 제공하고 그리고 인장부재(22)가 활차(24)로부터 결합해제되는 것이 피해지도록 결합부를 안내한다.
견인 구동체(18)의 다른 실시예를 도 3을 참고로 설명한다. 본 실시예에서, 견인 구동체(18)는 3개 인장부재(56)와 견인 활차(58)를 구비한다. 각각의 인장부재(56)는 도 1 및 도 2를 참조로 상술된 인장부재(22)의 구성과 유사하다. 견인 활차(58)는 기부(62), 활차(58)의 대향측에 배치된 1쌍의 림(64), 1쌍의 디바이더(66) 및 3개 라이너(68)를 구비한다. 디바이더(66)는 라이너(68)를 수용하는 3개 홈(70)을 형성하도록 림(64)으로부터 또한 서로로부터 측방향 이격된다. 도 2를 참조로 기술된 라이너(42)와 같이, 각각의 라이너(68)는 림(64) 또는 디바이더(66)와 맞닿는 하나의 인장 부재(56)와 1쌍의 플랜지(76) 수용하도록 견인 면(74)을 형성하는 기부(72)를 구비한다. 또한, 도 2에서와 같이, 라이너(42)는 공간(54)이 라이너(42)의 플랜지(76)와 인장부재의 모서리 사이에 있을 수 있도록 충분히 넓다.
견인 구동체(18)에 대한 다른 구성이 도 4 및 도 5에서 설명된다. 도 4는 볼록모양의 견인 면(88)을 가진 활차(86)를 도시한다. 견인 면(88)의 모양은 작동 중 평탄 인장부재(90)를 가압하여 중심에 유지시킨다. 도 5는 캡슐로 싸여진 코드(96)에 의해 외형을 취한 결합면(94)을 갖는 인장부재(92)를 도시한 도면이다. 견인 활차(98)는 인장부재(92)의 외형과 상보하는 외형을 취한 견인 면(102)을 갖는 라이너(100)를 구비한다. 상기 상보적인 구성은 결합 중 인장부재(92)에 대한 안내를 제공하고 또한, 견인 활차(98)와 인장부재(92) 사이의 견인력을 증가시킨다.
본 발명에 따른 견인 구동체와 인장부재의 사용은 활차 직경과 토오크 필요치의 감소에 대응하여, 최대 로프 압력을 현저하게 감소시킨다. 최대 로프 압력의 감소는 1보다 큰 종횡비를 가진 인장부재의 단면적으로부터 발생된다. 이러한 구성에 있어서, 인장부재가 도 6d에 도시된 바와 같은 것으로 가정하며, 대략 최대 로프 압력의 계산은 다음 식으로 결정된다:
Pmax≡(2F/Dw)
여기서 F는 인장부재에서의 최대 인장력이다. 도 6a 내지 도 6c의 다른 구조에서는, 최대 로프 압력이 개별 로프의 구분으로 인하여 약간 더 높지만 대략 동일한 것으로 한다. 둥근 홈 내에 둥근 로프용의 최대 로프 압력의 연산은 다음과 같이하여 정해진다.
Pmax≡(2F/Dd)(4/π)
4/π인자는 직경 및 인장 레벨이 대비 가능한 것으로 가정할 때, 최대 로프 압력을 적어도 27% 증가시킨다. 특히, 폭(w)은 코드 직경(d)보다 매우 크며, 이것은 최대 로프 압력을 상당히 감소시킨다. 종래 로프 홈이 언더컷 되면, 최대 로프 압력은 상당히 커지게 되어 평탄한 인장부재 구성을 사용하여 최대 로프 압력을 비교적 상당히 큰 폭으로 감소시킬 수 있다. 본 발명에 따른 인장부재의 다른 이점은 인장부재의 두께(t1)가 동등한 운반 수용능력을 가진 둥근 로프의 직경(d)보다 상당히 작다는 것이다. 이것은 종래 로프와 대비하여 인장부재의 유연성을 향상시킨다.
본 발명이 본 실시예를 통해 예를 들어서 기술되었기는 하지만, 당 분야의 기술인은 본 발명의 정신 및 범위를 이탈하지 아니하는 범위 내에서의 변경 및 개조가 가능한 것임을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (68)

  1. 견인 활차와의 결합에 의해 엘리베이터 시스템의 카 및 평형추에 승강력을 제공하고 상호 연결하는 인장부재이며,
    상기 인장부재는 상기 견인 활차를 지나가고, 상기 인장부재는 복수의 하중 운반 코드와 상기 하중 운반 코드를 둘러싸는 코팅을 포함하고, 상기 인장부재는 폭(w), 굽힘방향으로 측정된 두께(t) 및 인장부재의 폭치수로 형성된 결합 면을 가지며,
    상기 인장부재는 두께(t)에 대한 폭(w)의 비로 정의된 종횡비를 1보다 크게 가지며, 상기 인장부재의 결합 면이 상기 견인 활차와 결합될 때 상기 코팅은 상기 카 및 평형추를 이동시키기 위해 상기 견인 활차로부터 상기 하중 운반 코드로 견인력을 전달하는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 인장부재는 공통 코팅층에 수용된 복수의 개별적 하중 운반 코드를 더 포함하며, 상기 공통 코팅층은 상기 개별적 하중 운반 코드들을 분리하며, 상기 공통 코팅 층은 활차를 결합하기 위한 결합면을 형성하는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  3. 제 2항에 있어서, 개별 코드는 비금속재의 스트랜드로 형성되는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  4. 제 1항에 있어서, 인장부재는 비금속재의 스트랜드로 형성되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  5. 제 2항에 있어서, 상기 코팅 층은 복수의 개별 코드의 종방향 차동을 차단하는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 코팅 층은 차동 발생을 방지하도록 각각의 코드를 유지시키는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 종횡비는 2보다 크거나 동일한 것을 특징으로 하는 인장부재.
  8. 제 2항에 있어서, 개별 코드는 공통 코팅층 내에서 폭방향으로 이격공간진 것을 특징으로 하는 인장부재.
  9. 제 2항에 있어서, 코팅층은 복수의 개별 코드용의 단일 결합 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  10. 제 9항에 있어서, 코팅층은 결합면이 복수의 개별 코드 주위로 연장하도록 폭방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 활차는 결합 면을 구비하고 인장부재의 결합 면은 활차의 결합 면을 상보하는 외형을 취한 것을 특징으로 하는 인장부재.
  12. 제 2항에 있어서, 상기 코팅 층의 결합 면은 견인부재와 견인 활차 사이에 견인을 향상시키도록 코드의 외부면에 의해 모양 갖는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  13. 제 1항에 있어서, 엘라스토머로 형성된 코팅층을 부가로 구비하는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  14. 제 2항에 있어서, 코팅 층은 엘라스토머로 형성되는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  15. 제 2항에 있어서, 하중 운반 코드의 최대 로프 압력은 다음의 식으로 구해지는 것을 특징으로 하는 인장부재.
    Pmax=(2F/Dw)
    여기서, F는 인장부재에서의 최대 인장력이고, D는 견인 활차의 직경.
  16. 제 1항에 있어서, 결합 면은 활차와의 결합 중에 인장부재를 안내하는 형태로 이루어진 것을 특징으로 하는 인장부재.
  17. 제 2항에 있어서, 코팅 층의 결합 면은 활차와의 결합 중에 인장부재를 안내하도록 코드의 외부 면에의해 형성되는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  18. 제 2항에 있어서, 복수의 개별 코드는 선형적으로 배치된 것을 특징으로 하 는 인장부재.
  19. 제 8항에 있어서, 복수의 개별 코드는 선형적으로 배치된 것을 특징으로 하는 인장부재.
  20. 제 2항에 있어서, 개별 코드는 단면이 둥근 것을 특징으로 하는 인장부재.
  21. 제 2항에 있어서, 개별 코드는 1보다 큰 종횡비를 갖는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  22. 제 2항에 있어서, 개별 코드는 단면이 평탄한 것을 특징으로 하는 인장부재.
  23. 제 2항에 있어서, 개별 코드는 금속성인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  24. 제 23항에 있어서, 개별 코드는 직경이 0.25mm 보다 작은 와이어를 구비하며, 복수의 개별 와이어로 구조되는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 복수 와이어는 중앙 와이어와 다수 와이어가 트위스트 패턴을 창출하는 스트랜드로 이루어진 것을 특징으로 하는 인장부재.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 스트랜드 패턴은 상기 일 중앙 와이어 둘레에 꼬여진 다수 와이어로서 형성되는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  27. 제 24항에 있어서, 모든 와이어가 직경이 0.25mm 보다 작은 것을 특징으로 하는 인장부재.
  28. 제 26항에 있어서, 상기 복수 코드는 각각이 중앙 와이어 둘레에 다수 스트랜드를 포함하는 패턴인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 코드 패턴은 중앙 와이어 둘레에 트위스트된 다수 외부 스트랜드인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 중앙 스트랜드는 제 1방향으로 일 중앙 와이어 둘레에 트위스트된 다수 와이어를 포함하고 그리고 외부 스트랜드 각각은 제 2방향으로 일 중앙 와이어 둘레에 트위스트된 다수 와이어를 포함하고 그리고 상기 외부 스트랜드는 제 1방향으로 중앙 스트랜드 둘레에 트위스트된 것을 특징으로 하는 인장부재.
  31. 제 29항에 있어서, 각각의 스트랜드의 각각의 중앙 와이어는 그 둘레에 모든 와이어 보다 대형인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 중앙 스트랜드의 중앙 와이어는 각각의 외부 스트랜드의 중앙 와이어 보다 대형인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  33. 제 24항에 있어서, 상기 와이어는 약 0.10mm 내지 약 0.20mm 범위에 있는 것을 특징으로 하는 인장부재.
  34. 제 29항에 있어서, 상기 중앙 스트랜드의 중앙 와이어는 복수 코드의 각각의 코드에 모든 다른 와이어 보다 대형 직경인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  35. 제 13항에 있어서, 상기 엘라스토머는 우레탄인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  36. 제 35항에 있어서, 상기 우레탄 재료는 열가소성 우레탄인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  37. 제 2항에 있어서, 상기 코팅 층은 투명성인 것을 특징으로 하는 인장부재.
  38. 제 2항에 있어서, 상기 코팅 층은 난연재(難燃材)인 것을 특징으로 하는 인 장부재.
  39. 카와 평형추를 포함한 엘리베이터 시스템을 위한 견인 구동체이며,
    상기 견인 구동체는 상기 카와 평형추를 상호연결하는 적어도 하나의 인장 부재와, 기계에 의해 구동되고 상기 인장부재가 통과하는 견인 활차를 구비하며,
    상기 인장부재는 복수의 하중 운반 코드와 상기 하중 운반 코드를 둘러싸는 코팅을 포함하고, 폭(w), 굽힘방향으로 측정된 두께(t) 및 인장부재의 폭치수로 상기 코팅에 형성된 결합 면을 가지며, 두께(t)에 대한 폭(w)의 비로 정의된 종횡비를 1보다 크게 가지며,
    상기 견인 활차는 상기 인장 부재의 결합 면을 수용하는 구성을 갖는 견인 면을 포함하고 있어서, 인장부재와 활차의 견인 면 사이의 견인력이 상기 코팅을 통해 상기 운반 하중 코드로 전달되고 상기 카와 평형추를 이동시키는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  40. 제 39항에 있어서, 상기 견인 면은 직경(D)을 구비하고 그리고 상기 직경(D)은 인장부재와 견인 활차의 결합 중에 안내 메카니즘을 제공하도록 측방향으로 변경되는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  41. 제 39항에 있어서, 상기 견인 활차는 견인 활차의 대향 측부에 1쌍의 유지 림을 구비하는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  42. 제 39항에 있어서, 복수의 인장부재를 구비하는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  43. 제 42항에 있어서, 견인 활차는 각각의 인장부재용 견인 면을 구비하고 그리고, 부가로 복수 견인 면을 분리하는 1개 이상의 디바이더를 구비하는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  44. 제 39항에 있어서, 상기 견인 면은 비금속성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  45. 제 39항에 있어서, 상기 견인 활차 주위에 배치된 활차 라이너를 부가로 구비하고, 활차 라이너는 견인 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  46. 제 39항에 있어서, 상기 견인 면은 견인 활차에 접합되는 코팅 층에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  47. 제 39항에 있어서, 상기 견인 활차는 견인 면을 형성하는 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  48. 제 47항에 있어서, 상기 견인 활차는 폴리우레탄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 견인 구동체.
  49. 엘리베이터용 활차이며, 상기 엘리베이터 시스템은 1개 이상의 인장부재를 구비하며, 각각의 인장부재는 폭(w), 굽힘방향으로 측정된 두께(t) 및 인장부재의 폭치수로 형성된 결합 면을 가지며, 상기 인장부재는 인장부재의 결합 면을 수용하도록 구성된 면을 구비하는 하나의 견인 활차보다 폭(w) 대 두께(t) 비로 형성되는 종횡비가 큰 것을 특징으로 하는 활차.
  50. 제 49항에 있어서, 엘리베이터 시스템은 부가로 인장부재에 의해 상호연결되는 카와 평형추를 구비하고 그리고, 활차의 면은 활차와 인장부재 사이에 견인이 카와 평형추를 이동시키도록 결합 면을 수용하는 구조로 이루어진 견인 면인 것을 특징으로 하는 활차.
  51. 제 50항에 있어서, 상기 견인 면은 활차와 인장부재 사이에 견인이 향상되도록 인장부재의 결합 면을 상보하는 외형을 취한 것을 특징으로 하는 활차.
  52. 제 49항에 있어서, 상기 견인 면은 활차와 결합하는 중에 인장부재를 안내하도록 인장부재의 결합 면을 상보하는 외형을 취한 것을 특징으로 하는 활차.
  53. 제 49항에 있어서, 상기 견인 면은 직경(D)을 구비하고 그리고 상기 직경(D)은 인장부재와 견인 활차의 결합 중에 안내 메카니즘을 제공하도록 측방향으로 변 경되는 것을 특징으로 하는 활차.
  54. 제 49항에 있어서, 상기 견인 활차는 견인 활차의 대향 측부에 1쌍의 유지 림을 구비하는 것을 특징으로 하는 활차.
  55. 제 49항에 있어서, 활차는 각각의 인장부재용 견인 면을 구비하고 그리고, 부가로 복수 면을 분리하는 1개 이상의 디바이더를 구비하는 것을 특징으로 하는 활차.
  56. 제 49항에 있어서, 상기 면은 비금속성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 활차.
  57. 제 56항에 있어서, 상기 면은 폴리우레탄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 활차.
  58. 제 49항에 있어서, 상기 활차 주위에 배치된 활차 라이너를 부가로 구비하고, 활차 라이너는 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 활차.
  59. 제 49항에 있어서, 상기 면은 활차에 접합된 비금속성 코팅으로 형성되는 것을 특징으로 하는 활차.
  60. 제 49항에 있어서, 상기 활차는 비금속성 재료로 형성되고, 그리고 비금속성 재료는 1개 이상의 인장부재의 결합 면과 결합하는 면을 형성하는 것을 특징으로 하는 활차.
  61. 엘리베이터 시스템용 라이너이며, 상기 엘리베이터 시스템은 1개 이상의 인장부재를 구비하며, 상기 인장부재는 폭(w), 굽힘방향으로 측정된 두께(t) 및 인장부재의 폭치수로 형성된 결합 면을 가지며, 상기 인장부재는 폭(w) 대 두께(t) 비로 형성된 1보다 큰 종횡비를 가지고, 상기 라이너는 활차에 대한 고정된 관계로 배치되고 인장부재의 결합 면을 수용하도록 구성된 면을 구비하는 것을 특징으로 하는 라이너.
  62. 제 61항에 있어서, 엘리베이터 시스템은 부가로 인장부재에 의해 상호연결되는 카와 평형추를 구비하고 그리고, 라이너의 면은 라이너와 인장부재 사이에 견인이 카와 평형추를 이동시키도록 결합 면을 수용하는 구조로 이루어진 견인 면인 것을 특징으로 하는 라이너.
  63. 제 62항에 있어서, 상기 면은 라이너와 인장부재 사이에 견인이 향상되도록 인장부재의 결합 면을 상보하는 외형을 취한 것을 특징으로 하는 라이너.
  64. 제 61항에 있어서, 상기 면은 라이너와 결합하는 중에 인장부재를 안내하도록 인장부재의 결합 면을 상보하는 외형을 취한 것을 특징으로 하는 라이너.
  65. 제 61항에 있어서, 상기 면은 직경(D)을 구비하고 그리고 상기 직경(D)은 인장부재와 라이너의 결합 중에 안내 메카니즘을 제공하도록 측방향으로 변경되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  66. 제 61항에 있어서, 상기 라이너는 비금속성 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  67. 제 66항에 있어서, 상기 라이너는 폴리우레탄으로 형성되는 것을 특징으로 하는 라이너.
  68. 제 61항에 있어서, 상기 엘리베이터 시스템은 복수 인장부재를 구비하고 그리고 라이너는 복수 인장부재를 수용하도록 측면방향으로 연장되는 것을 특징으로 하는 라이너.
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