KR100635390B1 - 엘리베이터용 인장부재 - Google Patents

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KR100635390B1
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바란다페드로에스.
멜로아리오.
오도넬휴제이.
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오티스 엘리베이터 컴파니
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Abstract

엘리베이터 시스템(12)을 위한 인장부재(22)는 두께(t)에 대한 폭(w)의 비율로 형성되는 1 보다 큰 종횡비를 갖는다. 종횡비의 증가는 종래 엘리베이터 로프에 비해 최대 로프압력의 감소를 초래하며, 가요성을 증가시킨다. 그 결과, 이러한 형태의 인장부재(22)에는 소형 쉬브가 사용될 수 있다. 특정한 실시예에서, 인장부재는 공통의 코팅층내에 포함되고 금속재료로 형성되는 다수의 부하 이송로프(26)를 포함한다. 상기 코팅층(28)은 각각의 로프(26)를 분리시키며, 견인쉬브(24)를 결합시키기 위한 결합면을 형성한다.

Description

엘리베이터용 인장부재{TENSION MEMBER FOR AN ELEVATOR}
본 발명은 엘리베이터 시스템에 관한 것으로서, 특히 이러한 엘리베이터 시스템을 위한 인장부재에 관한 것이다.
종래의 견인 엘리베이터 시스템은 카와, 평형추와, 상기 평형추와 카를 상호연결하는 2개 이상의 로프와, 상기 로프를 이동시키는 견인쉬브와, 상기 견인 쉬브를 회전시키는 장치를 포함한다. 상기 로프는 꼬인 또는 비틀린 스틸와이어로 형성되며, 쉬브는 주철로 형성된다. 상기 회전장치는 기어형일 수도 있으며, 무기어형일 수도 있다. 기어형 장치에서는 고속모터를 사용할 수 있고 보다 소형이고 비용이 적게 소요되지만, 부가의 장치와 공간을 필요로 한다.
종래의 둥근 스틸로프 및 주철제 쉬브는 신뢰성이 양호하고 비용도 저렴한 것으로 판명되었지만, 그 사용에 한계가 있었다. 이러한 한계중 한가지로는 로프와 쉬브 사이의 견인력을 들 수 있다. 이러한 견인력은 로프의 랩각도(wrap angle)를 증가시키거나 쉬브에 홈을 언더컷함으로써 강화될 수 있다. 그러나, 이러한 두가지 기법은 마모(랩각도)가 증가되거나 로프 압력(언더컷)이 증가된 결과, 로프의 내구성을 감소시킨다. 견인력을 증가시키는 또 다른 방법은 쉬브의 홈에 합성수지로 형성된 라이너를 사용하는 것이다. 상기 라이너는 로프와 쉬브의 팽창계수를 증가시키지만, 이와 동시에 로프와 쉬브의 마모를 최소화시킨다.
둥근 스틸로프 사용에 대한 다른 한계는 둥근 스틸와이어 로프의 가요성 및 피로특성을 들 수 있다. 엘리베이터 안전코드는 현재에도 각각의 스틸로프가 최소한의 직경[CEN에 대해 dmin = 8mm, ANSI에 대해 dmin = 9.5mm]을 가져야 하며, 또한 견인 엘리베이터에 대한 D/d비율이 40이거나 이 보다 클 것을 요구한다(상기 D는 쉬브의 직경을 의미한다). 이것은 쉬브의 직경(D)이 적어도 320mm(ANSI에 대해서는 380mm)가 되게 한다. 쉬브의 직경이 커질수록, 엘리베이터 시스템을 구동시키는 장치에 필요한 토오크도 커진다.
높은 인장강도, 경량의 합성섬유가 발전함에 따라, 엘리베이터 시스템의 스틸 와이어 로프를 아라미드 섬유와 같은 합성섬유로 이루어진 부하이송 스트랜드를 갖는 로프로 교체하는 것이 제안되어 있다. 이에 대해서는 글래덴벡 등에 허여된 미국 특허 4,624,097호와, 클레스 등에 허여된 미국 특허 4,887,422호와, 디 안젤리스 등에 허여된 미국 특허 5,566,786호에 개시되어 있다. 스틸 섬유를 아라미드섬유로 대체함에 따른 장점으로는 로프와 쉬브의 합성재료 사이에 견인을 강화하는 동시에, 중량비에 대해 인장강도가 개선되고, 또한 아라미드 재료의 가요성이 개선됨을 들 수 있다.
종래의 둥근 로프의 또 다른 결점으로는 로프 압력이 높을수록 로프의 내구성이 짧다는 점이다. 로프 압력(Prope)은 로프가 쉬브 위를 이동할 때 발생되며, 로프에서는 장력(F)에 직접적으로 비례하며, 쉬브직경(D) 및 로프직경(d)에 대해서는 반비례한다(Prope = F/(Dd). 또한, 쉬브 홈의 언더컷과 같은 견인강화기법을 포함하여 쉬브 홈의 형상은 로프가 받게 되는 최대 로프압력을 증가시킨다.
이러한 합성섬유 로프의 가요성 특성은 필요로 하는 D/d비율을 감소시키는데 사용된다 하더라도, 쉬브직경(D)과 로프는 상당한 로프압력에 노출될 것이다. 쉬브직경(D)과 로프압력 사이의 반비례 관계는 아라미드 섬유로 형성된 종래 로프에서 얻을 수 있는 쉬브직경(D)의 감소를 제한한다. 또한, 인장강도가 높은 아라미드 섬유일지라도 이러한 아라미드 섬유는 횡단부하에 노출되었을 때 파손되기 쉽다. D/d를 감소시킨다 하더라도, 최종 로프압력은 아라미드 섬유에 과도한 파손을 유발하고 로프의 내구성을 감소시킬 것이다.
이러한 종래 기술의 단점에도 불구하고 본 발명의 양수인의 감독을 받는 과학자 및 기술자들은 엘리베이터 시스템을 구동시키는데 보다 효율적이고 내구성이 양호한 장치 및 방법을 강구하였다.
본 발명에 따르면, 엘리베이터용 인장부재는 1이상의 종횡비(aspect ratio)를 가지며, 이러한 종횡비는 인장부재의 두께(t)에 대한 폭(w)의 비율로 한정된다(종횡비 = w/t).
본 발명의 주요한 특징은 인장부재의 평탄도(flatness)에 있다. 종횡비의 증가는 로프압력을 분포시키는데 최적이며 폭 칫수에 의해 한정되는 결합면을 구비한 인장부재를 제공하게 된다. 따라서, 인장부재 내에서는 최대압력이 최소로 된다. 또한, 종횡비가 1인 둥근 로프에 비해 종횡비를 증가시킴으로써, 인장부재의 두께가 감소되어 인장부재의 일정한 단면적을 유지할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 인장부재는 공통의 코팅층으로 둘러싸인 다수의 부하 이송코드를 포함한다. 상기 코팅층은 각각의 코드를 분리시키며, 견인쉬브와 결합하기 위한 결합면을 형성한다.
인장부재의 형상에 의해, 로프 압력은 인장부재에서 보다 균일하게 분포될 수 있다. 그 결과, 이와 유사한 부하 이송 용량을 구비한 종래 로프형 엘리베이터에 비해 최대 로프압력이 상당히 감소된다. 또한, 등가의 부하 지지용량에 대해 유효로프직경(d')(벤딩방향에서 측정)이 감소된다. 따라서, D/d비를 감소시키지 않고서도, 쉬브직경(D')을 위한 보다 작은 값을 얻을 수 있다. 또한, 쉬브의 직경(D)을 최소화하게 되면, 비용이 저렴하게 되고, 기어박스가 필요없는 구동장치와 같은 소형의 고속 모터를 사용할 수 있게 된다.
본 발명의 실시예에서, 각각의 코드는 아라미드 섬유와 같은 비금속의 스트랜드로 형성된다. 중량과 강도 및 내구성이 구비된 코드와 그리고 특히 이러한 재료의 가요성을 본 발명의 인장부재와 연합함으로써, 허용가능한 견인쉬브 직경이 추가로 감소될 수 있으며, 최대 로프압력이 한계치내에서 유지될 수 있다. 상술한 바와 같이, 직경이 작은 쉬브는 쉬브를 구동시키는 장치에서 필요로 하는 토오크를 감소시키며, 회전속도를 증가시킨다. 따라서, 엘리베이터 시스템을 구동하는데 소형의 저렴한 장치가 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 각각의 코드는 스틸과 같은 금속재료의 스트랜드로 형성된다. 적절한 크기로 구성된 금속재료의 가요성 특성이 구비된 코드를 본 발명의 인장부재와 연합함으로써, 허용가능한 견인쉬브 직경이 감소될 수 있으며, 최대 로프압력이 한계치내에서 유지될 수 있다.
코팅층은 여러가지 장점을 제공한다. 첫째로, 탄성중합체 코팅층은 주철이나 기타 금속재료로 형성된 견인쉬브와 결합된 종래의 스틸로프에 비해 강화된 견인을 제공한다. 둘째로, 상기 코팅층은 종래 스틸로프에서 필요로 하는 바와 같은 지속적인 윤활유의 급유 및 재급유에 대한 필요성을 제거하기 위해 금속코드를 밀봉한다. 셋째로, 상기 코팅층은 와이어끼리의 접촉을 피하기 위해 인접한 코드 스트랜드 사이의 공간을 충진한다. 이러한 접촉은 코드의 부식 및 약화를 유발한다.
또한, 상기 코팅층은 솔벤트나 화염과 같은 환경적 요인에 의한 부주의한 손상을 방지하기 위해 부하 이송코드 주위에 보호쉬브를 제공한다. 이것은 화재인 경우 특히 중요하다. 비금속 및 금속 코드에 대해, 코팅층은 화염지연성분으로 제조된다. 화염지연 코팅층은 열 및 화재에 민감한 비금속 코드의 화재효과를 최소화시킬 것이다. 또한, 스틸 및 기타 금속코드가 본질적으로 화염을 지연한다 하더라도, 이들은 로프로부터 느슨한 연소코팅층이 승강로내에서 원주방향 손상을 유발하는 상태를 피할 수 있다는 부가적인 장점을 제공한다. 코팅층을 화염지연제로 제조하므로써, 상기 코팅층재료는 로프로부터 쉽사리 분리되지 않으며 또한 상술의 원주방향 손상을 유발하지 않게 된다.
상술한 "화염지연제"는 능동적인 화염이 재료로부터 제거되는 자체소화성 재료를 의미한다. 본 발명의 다른 실시예에서, 엘리베이터 시스템을 위한 견인구동부는 종횡비가 1이상인 인장부재와, 상기 인장부재를 수용하는 형상의 견인면을 구비한 견인쉬브를 포함한다. 상기 인장부재는 인장부재의 폭 칫수에 의해 한정되는 결합면을 포함한다. 쉬브의 견인면과 결합면은 견인을 제공하고 또한 상기 인장부재와 쉬브 사이에서의 결합을 안내하기 위해 서로 상보적인 형상을 취한다. 다른 실시예에 있어서, 상기 견인구동부는 쉬브와 결합하는 다수의 인장부재를 포함하며, 상기 쉬브는 쉬브의 대향측에 배치된 다수의 림과, 인접의 인장부재 사이에 배치된 하나 이상의 디바이더를 포함한다. 상기 림쌍과 디바이더는 로프가 느슨한 상태인 경우 전체적인 정렬문제를 방지하기 위해 인장부재를 안내하는 기능을 수행한다.
본 발명의 다른 실시예에서, 쉬브의 견인면은 쉬브와 견인부재 사이의 견인력을 최적화하고 인장부재의 마모를 최소화하는 재료로 한정된다. 일실시예에 있어서, 상기 견인면은 쉬브상에 배치된 쉬브라이너와 일체로 형성된다. 다른 실시예에 있어서, 견인면은 견인쉬브에 접합된 코팅층에 의해 한정된다. 또 다른 실시예에서, 상기 견인쉬브는 견인면을 한정하는 재료로 형성된다.
본 발명은 견인쉬브를 구비한 엘리베이터용으로 사용하기 위한 견인장치에 대해 서술하였지만, 인장부재가 사용될 수도 있으며, 인장부재를 구동시키기 위해 견인쉬브를 사용하지 않는, 예를 들어 간접로프식 엘리베이터 시스템과, 리니어모터 구동식 엘리베이터 시스템 또는 평형추를 구비한 자체추진식 엘리베이터 등에서도 장점을 제공한다. 이러한 용도에 있어서, 쉬브의 크기가 감소되면 엘리베이터 시스템에 필요한 공간도 감소시킬 수 있으므로 유용하다. 본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도1은 본 발명에 따른 견인구동부를 구비한 엘리베이터 시스템의 사시도.
도2는 견인부재와 쉬브를 도시하는, 견인구동부의 측단면도.
도3은 다수의 인장부재를 도시하는 다른 실시예의 측단면도.
도4는 인장부재를 중심잡기 위해 볼록한 형태를 취하는 견인쉬브를 도시하는 다른 실시예를 도시한 도면.
도5는 견인을 강화하고 상기 견인부재와 쉬브 사이에서의 결합을 안내하기 위해 서로 상보적인 형상을 취하는 견인쉬브 및 인장부재의 다른 실시예를 도시한 도면.
도6a는 인장부재의 단면도.
도6b는 다른 실시예의 인장부재의 단면도.
도6c는 또 다른 실시예의 인장부재의 단면도.
도6d는 다른 실시예의 인장부재의 단면도.
도7은 중앙 스트랜드 주위에서 비틀린 6개의 스트랜드를 갖는 본 발명의 다른 실시예의 단일코드의 확대단면도.
도8은 본 발명에 따른 단일코드의 다른 실시예의 확대단면도.
도9는 본 발명에 따른 단일코드의 또 다른 실시예의 확대단면도.
도1에는 견인 엘리베이터 시스템(12)이 도시되어 있다. 상기 엘리베이터 시스템(12)은 카(14)와, 평형추(16)와, 견인구동부(18)와, 장치(20)를 포함한다. 상기 견인구동부(18)는 상기 카(14)와 평형추(16)를 상호연결하는 인장부재(22)와, 견인쉬브(24)를 포함한다. 상기 인장부재(22)는 쉬브(24)의 회전에 의해 인장부재(22)와 카(14) 및 평형추(16)를 이동시키기 위해 쉬브(24)와 결합된다. 기어형 장치(20)로 도시되었지만, 이러한 형태는 단지 실시예에 한하며, 본 발명은 기어형 장치 또는 무기어형 장치가 될 수도 있다.
상기 인장부재(22)와 쉬브(24)는 도2에 상세히 도시되었다. 인장부재(22)는 공통의 코팅층(28)내에 다수의 코드(26)와 연합하는 단일장치이다. 각각의 로프(26)는 상용가능한 아라미드 섬유와 같은 고인장강도의 비금속 섬유의 비틀린 스트랜드로 형성된다. 코드(26)는 길이가 동일하며, 코팅층(28)내에서 폭방향으로 등간격으로 이격되어 있으며, 폭 칫수를 따라 선형으로 배치된다. 상기 코팅층(28)은 각각의 코드(26)가 다른 코드(26)에 대해 길이방향의 이동이 억제되는 방식으로 다수의 코드(26)를 통해 압출되는 폴리우레탄 재료, 양호하기로는 열가소성 우레탄으로 형성된다. 다른 실시예에서는 투명한 재료가 사용될 수도 있는데, 그 이유는 평탄 로프의 투시를 촉진시키기 때문이다. 물론, 구조적으로 색깔은 관계없다. 코팅층으로서의 기능 즉, 견인, 마모, 견인 부하의 전송 및 환경적 요소에 대한 저항 등에 부합하기만 한다면 다른 재료도 코팅층(28)으로 사용될 수 있다. 열가소성 우레탄의 기계적 특성에 부합하지 못하거나 이를 초과하는 재료가 사용될 경우, 쉬브 직경을 상당히 감소시키는 본 발명의 부가의 장점은 향유할 수 없다. 열가소성 우레탄 기계적 특성에 의해, 쉬브직경은 100mm 이하로 감소될 수 있다. 상기 코팅층(28)은 견인쉬브(24)의 대응면과 접촉하는 결합면(30)을 형성한다.
도6a에 상세히 도시된 바와 같이, 인장부재(22)는 인장부재(22)의 길이에 대해 측방향으로 측정한 폭(w)과, 쉬브(24)의 주위에서 인장부재(22)의 굴곡방향으로 측정한 두께(t1)를 갖는다. 각각의 코드(26)는 직경(d)을 가지며, 거리 s만큼 이격되어 있다. 또한, 코드(26)와 결합면(30) 사이에서 코팅층(28)의 두께는 t2로 표시되고, 대향면과 코드(26) 사이에서는 t3로 도시되며, t1 = t2 + t3 + d 이다.
인장부재(22)의 전체 칫수는 종횡비가 1 이상인 단면을 제공하게 되는데, 상기 종횡비는 두께(t1)에 대한 폭(w)의 비율(종횡비 = w/t1)로 한정된다. 상기 종횡비는 종래의 둥근 로프와 같은 원형 단면에 대응한다. 종횡비가 클수록, 인장부재는 더욱 평탄하게 된다. 인장부재(22)의 평탄은 두께(t1)를 최소화시키며, 단면적이나 부하 이송용량을 손상시키지 않고서도 인장부재(22)의 폭(w)을 최대로 할 수 있다. 이러한 형태는 로프압력을 인장부재(22)의 폭에 걸쳐 분배하며, 단면적과 부하 이송용량에 필적할 수 있을 정도로 둥근 로프에 대한 최대 로프 압력을 감소시킨다. 도2에 도시된 바와 같이, 코팅층(28)내에 배치된 5개의 코드(26)가 구비된 인장부재(22)에 대해, 종횡비는 5 이상이다. 종횡비는 5 이상인 것으로 도시되었지만, 종횡비가 1 이상인, 특히 종횡비가 2 이상인 인장부재로부터도 상술의 장점을 얻을 수 있음을 인식해야 한다.
인접한 코드(26) 사이의 이격거리(s)는 인장부재(22)의 제조과정과 그 사용된 재료 그리고 인장부재(22)에 대한 로프응력의 분포에 의존한다. 중량을 고려한다면, 인접한 코드(26) 사이의 이격거리(s)는 최소화하는 것이 바람직하므로, 코드(26) 사이의 코팅재료량을 감소시킬 수 있다. 그러나, 로프 응력을 고려하였을 때, 상기 분포는 인접한 코드(26) 사이의 코팅층(28)에서 과도한 응력을 피하기 위해 이러한 코드(26)의 서로에 대한 밀착방법을 제한한다. 이러한 사항들을 고려하였을 때, 상기 이격거리는 특정의 부하 이송 요구사항에 최적화되어야 한다.
코팅층(28)의 두께(t2)는 로프 응력분포와 코팅층 재료의 마모특성에 의존한다. 상술한 바와 같이, 인장부재(22)의 기대수명을 최대화할 수 있는 재료를 제공하는 동시에, 코팅층(28)에서는 과도한 응력을 피하는 것이 바람직하다.
코팅층(28)의 두께(t3)는 인장부재(22)의 사용에 의존한다. 도1에 도시된 바와 같이, 인장부재(22)는 단일쉬브(24) 위를 이동하므로, 상부면(32)은 쉬브(24)와 결합하지 않는다. 인장부재(22)가 쉬브(24) 위로 이동할 때 변형률에 견딜 수 있다 하더라도, 이러한 용도에서는 두께(t3)가 매우 얇다. 또한 두께(t3)에서의 인장을 감소시키기 위해 인장부재의 표면(32)에 홈을 형성하는 것이 바람직하다. 한편, t2와 등가인 t3는 인장부재(22)가 제2쉬브 주위에서 인장부재(22)의 역방향 굴곡을 필요로 하는 엘리베이터 시스템에 사용되는 지의 여부를 요구할 수 있다. 이러한 용도에서, 인장부재(22)의 상부면(32)과 하부면(30)은 결합면이 되며, 마모와 응력에 대해 동일한 요구사항을 요구받게 된다.
각각의 코드(26)와 다수의 코드(26)의 직경(d)은 특정의 용도에 따른다. 가 요성을 최대로 하고 코드(26)에서의 응력을 최소로 하기 위해 상술한 바와 같이 두께(d)를 가능한한 작게 유지하는 것이 바람직하다.
도2에 도시된 바와 같이, 다수의 둥근 로프(26)가 코팅층(28)내에 매립되었을 때, 비용 및 내구성 그리고 제조상의 편리를 위해 1 이상의 종횡비를 갖는 다른 형태의 로프가 인장부재(22)에 사용될 수 있다. 이에 대한 실시예로는 타원형 로프(34)(도6b)와, 평탄한 또는 사각형 로프(36)(도6c)와, 또는 도6d에 도시된 바와 같은 인장부재(22)의 폭을 통해 분포된 단일의 평탄 로프(38)가 사용될 수 있다. 도6d에 도시된 실시예의 장점으로는, 로프압력의 분포가 균일하며 이에 따라 인장부재(22)내에서의 최대 로프압력이 다른 형태 보다 작다는 점이다. 상기 로프는 코팅층내에서 포위되어 있기 때문에, 그리고 상기 코팅층은 결합면을 형성하기 때문에, 로프의 실제형상은 견인에 대해 그다지 중요하지 않으며, 다른 목적을 위해 최적화된다.
다른 양호한 실시예에서, 각각의 코드(26)는 7개의 비틀린 금속 와이어로 제조된 7개의 비틀린 스트랜드로 형성된다. 본 발명의 이러한 형태의 실시예에서는 고탄소 스틸이 사용된다. 상기 스틸은 냉간압연되며, 인식된 강도특성과 이러한 처리에서의 부식저항을 위해 아연도금된다. 상기 코팅층은 에테르계의 폴리우레탄 재료가 바람직하며, 화재지연성분을 포함한다. 화염지연특성은 원질적으로 화염지연성인 코팅층을 선택하거나 또는 화염을 억제하기 위해 코팅층재료에 첨가제를 사용하므로써 얻을 수 있다. 이러한 첨가제의 실시예로는 인 에스테르, 멜라민 및 할로겐을 포함한다.
스틸 코드를 채용한 양호한 실시예의 도7에 있어서, 코드(26)의 각각의 스트랜드는 6개의 와이어(29)가 중앙 와이어(31)의 주위에서 비틀린 7개의 와이어를 포함한다. 각각의 코드(26)는 중앙에 위치된 하나의 스트랜드(27a)와, 상기 중앙 스트랜드(27a)의 주위에서 비틀린 부가의 6개의 외측 스트랜드(27b)를 포함한다. 중앙 스트랜드(27)를 형성하는 각각의 와이어(29)의 비틀림패턴은 중앙 스트랜드(27a)의 중앙 와이어(31) 주위에서 한쪽 방향으로 비틀리며, 외측 스트랜드(27b)의 와이어(29)는 외측 스트랜드(27b)의 중앙 와이어(31) 주위에서 양쪽 방향으로 비틀린다. 외측 스트랜드(27b)는, 와이어(29)가 스트랜드(27a)에서 중앙 와이어(31)에서 비틀린 것과 동일한 방향으로, 중앙 스트랜드(27a) 주위에서 비틀린다. 예를 들어, 일 실시예에서 각각의 스트랜드는 중앙 스트랜드(27a)에서 시계방향으로 비틀린 6개의 와이어를 구비한 중앙 와이어(31)를 포함하며; 외측 스트랜드(27b)에서의 상기 와이어(29)는 각각의 중앙 와이어(31) 주위에서 반시계방향으로 비틀리며, 코드(26)에서 외측 스트랜드(27b)는 중앙 스트랜드(27a)에서 시계방향으로 비틀린다. 비틀림방향은 코드의 모든 와이어에서 부하 분담특성을 개선시킨다.
본 발명의 이러한 실시예에서는 매우 작은 크기의 와이어(29)를 사용하는 것이 중요하다. 각각의 와이어(29, 31)는 0.25mm 이하의 직경을 가지며, 0.10mm 내지 0.2mm 범위의 직경을 갖는다. 특정한 실시예에서, 상기 와이어는 0.175mm의 직경을 갖는다. 크기가 작은 와이어를 사용하게 되면 소직경의 쉬브를 사용할 수 있다는 장점을 향유하게 된다. 직경이 작을 수록 와이어는 평탄한 로프의 스트랜드에 너무 과도한 응력을 위치시키지 않고서도 소직경(약 100mm 근처)의 쉬브의 곡률반경에 견딜 수 있다. 본 발명의 이러한 실시예에서는 평탄한 로프 탄성중합체에 약 1.6mm의 전체직경을 갖는 다수의 작은 코드(26)를 연합하였기 때문에, 각각의 코드상에서의 압력은 종래의 로프에 비해 상당히 경감된다. 코드 압력은 적어도 n-1/2로 감소되며, 상기 n은 주어진 부하 및 와이어 단면적에 대해 평탄로프에서의 평행코드의 갯수이다.
금속재료로 형성된 코드를 채택한 실시예의 도8에서, 각각의 코드(26)의 중앙 스트랜드(37a)의 중앙 와이어(35)는 대직경을 채택하고 있다. 예를 들어, 만일 이전 실시예(0.175mm)의 와이어(29)가 사용된 경우, 모든 코드에서 중앙 스트랜드의 중앙 와이어(35)는 0.20-0.22mm의 직경을 갖는다. 이러한 중앙 와이어 직경변화의 효과는 스트랜드(37a) 주위에서 비틀린 스트랜드(37b) 사이에서의 접촉을 감소시키는 것처럼, 와이어(35)를 둘러싸는 와이어(29) 사이에서의 접촉도 감소시킨다. 이러한 실시예에서, 코드(26)의 직경은 이전 실시예의 1.6mm 보다 상당히 크다.
금속 재료로 형성된 코드를 채택하는 제3실시예인 도9에서는 와이어 대 와이어 그리고 스트랜드 대 스트랜드의 접촉을 더욱 감소시키기 위하여 도8의 실시예의 개념이 확장되었다. 본 발명의 코드를 구성하기 위해서는 크기가 다른 3개의 와이어가 사용된다. 이러한 실시예에서, 가장 큰 와이어는 중앙 스트랜드(200)에서의 중앙 와이어(202) 이다. 중간 직경의 와이어(204)는 중앙 스트랜드(200)의 중앙 와이어(202) 주위에 위치되므로, 중앙 스트랜드(200)의 일부를 구성한다. 상기 중간직경의 와이어(204)는 모든 외측 스트랜드(210)에 대해서 중앙 와이어(206)가 된다. 가장 작은 직경의 와이어는 도면부호 208로 도시되었다. 이들은 각각의 외측 스트랜드(210)에서 각각의 와이어(206)를 감싼다. 이러한 실시예에서 모든 와이어는 0.25mm이하의 직경을 갖는다. 다른 실시예에서, 와이어(202)는 0.21mm이고, 와이어(204)는 0.19mm이며, 와이어(206)는 0.19mm이고, 와이어(208)는 0.175mm이다. 이러한 실시예에서 와이어(204, 206)는 동일한 직경을 가지며, 단지 위치에 대한 정보를 제공하기 위해 각각의 도면부호를 갖는 것을 인식해야 한다. 본 발명은 직경이 동일한 와이어(204, 206)에 한정되지 않는다. 제공된 와이어의 모든 직경은 단지 예시적인 것으로서 접합원리에 따라 재정렬될 수 있으며, 이러한 정렬원리에 따르면 중앙 스트랜드의 외측 와이어 사이의 접촉은 감소되고, 외측 스트랜드의 외측 와이어 사이의 접촉도 감소되며, 외측 스트랜드 사이의 접촉도 감소된다. 이러한 실시예에서는 단지 예시적인 것이기는 하지만, 외측 스트랜드의 외측 와이어 사이에서 얻어지는 이격거리는 0.014mm이다. 와이어 사이의 이격거리는 코드에 코팅층을 인가하는 과정중 코팅층으로 충진되는 것을 인식해야 한다. 그 결과, 상기 코팅층은 와이어의 접촉감소에 기여하게 된다.
도2에 있어서, 견인쉬브(24)는 베이스(40)와 라이너(42)를 포함한다. 상기 베이스(40)는 주철로 형성되며; 홈(46)을 형성하기 위해 쉬브(24)의 양측상에 배치된 한쌍의 림(44)을 포함한다. 상기 라이너(42)는 견인쉬브(50)와 한쌍의 플랜지(52)를 구비한 베이스(48)를 포함하며, 상기 플랜지는 쉬브(24)의 림(44)에 의해 지지된다. 상기 라이너(42)는 미국 특허 5.112.933호에 개시된 바와 같은 폴리우레탄 재료나 또는 코팅층(28)의 결합면에 필요한 견인 및 마모특성을 제공할 수 있는 기타 다른 적절한 재료로 형성될 수 있다. 견인구동부(18)내에서, 쉬브 라이너(42)는 인장부재(22) 또는 쉬브(24)의 교체에 따른 비용을 고려할 때, 쉬브(24) 또는 인장부재(22)가 아닌 쉬브 라이너(42)가 마모되는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 라이너(42)는 견인구동부(18)에서 희생층으로서의 기능을 수행한다. 상기 라이너(42)는 굴곡 또는 기타 다른 종래 방법에 의해 홈(46)내에 지지될 수 있으며, 인장부재(22)를 수용하기 위한 견인면(50)을 형성한다. 상기 견인면(50)은 직경(D)을 갖는다. 견인면(50)과 결합면(30) 사이의 결합은 엘리베이터 시스템(12)을 구동하기 위한 견인을 제공한다. 상술한 견인부재에 사용하기 위한 쉬브의 직경은 종래 쉬브직경에 비해 상당히 감소된다. 특히, 본 발명의 평탄 로프에 채용된 쉬브는 직경이 100mm 이하로 감소된다. 본 기술분야의 숙련자라면 이러한 쉬브의 직경감소에 의해 보다 소형인 장치를 사용할 수 있음을 인식할 수 있을 것이다. 실제로, 장치의 크기는 전형적인 8인승 엘리베이터에서 예를 들어 로우 라이즈(low rise) 무기어형 용도에서는 종래 크기에 비해 1/4로 감소된다. 이것은 100mm쉬브에서는 토오크 요구사항이 1/4로 감소되고 모터의 회전수가 증가되기 때문이다. 이러한 장치에 대한 비용 또한 그에 따라 감축되었다.
라이너(42)를 갖는 것으로 도시되었지만, 본 기술분야의 숙련자라면 인장부재(22)는 라이너(42)가 구비되지 않은 쉬브에도 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 선택적으로, 상기 라이너(42)는 쉬브를 폴리우레탄과 같은 선택된 재료의 층으로 코팅하므로써 대체될 수도 있으며, 또는 상기 쉬브는 적절한 합성재료로 성형될 수도 있다. 이러한 실시예는 쉬브의 크기가 감소되었기 때문에, 쉬브 라이너를 교체하는 것보다 단순히 전체 쉬브를 교체하는 것이 보다 저렴한 것으로 결정한 경우에 비용면에서 매우 효과적인 것으로 판명되었다.
쉬브(24)와 라이너(42)의 형태는 인장부재(22)가 수용되는 공간(54)을 형성한다. 라이너(42)의 플랜지(52)와 림(44)은 인장부재(22)와 쉬브(24) 사이의 결합부상에 경계를 제공하며, 상기 인장부재(22)가 쉬브(24)로부터 분리되는 것을 방지하기 위해 상기 결합부를 안내한다.
도3에는 견인구동부(18)의 다른 실시예가 도시되어 있다. 이러한 실시예에서, 견인구동부(18)는 3개의 인장부재(56)와 견인쉬브(58)를 포함한다. 각각의 인장부재(56)는 도1 및 도2를 참조로 서술한 인장부재(22)와 유사한 형태를 취한다. 견인쉬브(58)는 베이스(62)와, 쉬브(58)의 대향측에 배치된 한쌍의 림(64)과, 한쌍의 디바이더(66)와, 3개의 라이너(68)를 포함한다. 상기 디바이더(66)는 림(64)으로부터 그리고 서로에 대해 측방향으로 이격되어 있으므로, 라이너(68)를 수용하는 3개의 홈(70)을 형성한다. 도2에 도시된 라이너(42)에서처럼, 각각의 라이너(68)는 인장부재(56)중 하나를 수용하는 견인면(74)을 형성하는 베이스(72)와, 상기 림(64) 또는 디바이더(66)와 접촉하는 한쌍의 플랜지(76)를 포함한다. 도2에 도시된 바와 같이, 상기 라이너(42)는 라이너(42)의 플랜지(76)와 인장부재의 엣지 사이에 공간(54)이 존재할 수 있을 정도로 넓다.
도4 및 도5에는 견인구동부(18)에 대한 다른 실시예가 도시되어 있다. 도4는 볼록한 견인면(88)을 구비한 쉬브(86)를 도시하고 있다. 견인면(88)의 형태는 작동중 중앙에 존재하기 위해 평탄한 인장부재(90)를 가압한다. 도5는 포위형 코드(96)에 의해 형성된 결합면(94)을 구비한 인장부재(92)를 도시하고 있다. 견인쉬브(98)는 인장부재(92)의 형상을 상보할 수 있는 견인면을 구비한 라이너(100)를 포함한다. 상기 상보적인 형상은 결합중 인장부재(92)에 안내동작을 제공하며, 또한 인장부재(92)와 견인쉬브(98) 사이의 견인력을 증가시킨다.
본 발명에 따른 견인구동부와 인장부재를 사용하게 되면 최대 로프압력이 상당히 경감되고, 그에 따라 쉬브직경 및 토오크도 감소된다. 최대 로프압력의 감소는 1 이상의 종횡비를 갖는 인장부재의 단면적에 기인한다. 이러한 형태에 있어서, 인장부재가 도6d에 도시된 것으로 가정한다면, 적절한 최대 로프압력에 대한 연산은 다음과 같다.
Pmax ≡ (2F/Dw)
상기 F는 인장부재에서의 최대 인장이다. 도6a 내지 도6c의 다른 형태에서, 최대 로프압력은 로프 각각의 불일치로 인해 약간 높기는 하지만 거의 동일하다. 둥근 홈 내에서의 둥근 로프에 있어서, 최대 로프압력의 연산은 다음과 같다.
Pmax ≡(2F/Dd)(4/π)
직경과 인장레벨이 동등하다고 가정한다면, 4/π라는 요소에 의해 최대 로프압력은 27% 감소된다. 특히, 폭(w)은 코드직경(d) 보다 상당히 크기 때문에, 최대 로프압력이 상당히 경감된다. 만일 종래의 로프 홈이 언더컷이라면, 최대 로프압력은 훨씬 커지며, 이에 따라 평탄한 인장부재 형상을 사용하여 최대 로프압력에서의 상대적 감소를 달성할 수 있다. 본 발명에 따른 인장부재의 또 다른 장점에 따르면, 인장부재의 두께(t1)는 동일한 부하 이송용량을 갖는 둥근 로프의 직경(d) 보다 훨씬 작다. 이에 의해 종래의 로프에 비해 인장부재의 가요성이 강화된다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었기에 이에 한정되지 않으며, 본 기술분야의 숙련자라면 첨부된 청구범위로부터의 일탈없이 본 발명에 다양한 변형과 수정이 가해질 수 있음을 인식해야 한다.

Claims (22)

  1. 견인 엘리베이터 시스템(12)의 카(14)에 승강력을 제공하기 위한 인장부재(22)이며,
    상기 인장부재(22)는 카(14)와 평형추를 현수시키고 카(14)를 승강시키기 위하여 엘리베이터 시스템(12)의 회전가능한 견인 쉬브(24)와 결합되어 구동되고, 상기 인장부재(22)는 코팅층(28)내에 둘러싸여진 부하 이송코드(26)를 구비하고, 상기 인장부재(22)는 두께(t)에 대한 폭(w)의 비율로 형성되는 1 보다 큰 종횡비를 갖고, 상기 부하 이송코드(26)는 금속재료로 형성되며, 상기 코팅층(28)은 비금속 재료로 형성되고, 이로써 인장부재(22)가 승강력을 제공함과 아울러 카와 평형추를 현수시키는 인장부재.
  2. 제1항에 있어서, 서로 이격된 복수의 부하 이송 금속코드(26)를 추가로 포함하며, 상기 코팅층(28)은 상기 복수의 이격된 금속 코드(26)를 둘러싸는 인장부재.
  3. 제1항에 있어서, 상기 코팅층(28)은 화염지연제인 인장부재.
  4. 제1항에 있어서, 각각의 코드(26)는 인접한 와이어(29) 사이에 공간을 형성하는 방식으로 복수의 와이어(29)로 형성되며, 상기 코팅층(28)이 상기 공간을 충진하는 인장부재.
  5. 엘리베이터 시스템(12)의 카(14)에 승강력을 제공하기 위한 인장부재(22)이며,
    상기 인장부재(22)는 카(14)와 평형추를 현수시키고, 폭(w)과, 굴곡방향에서 측정한 두께(t)와, 인장부재(22)의 폭 치수에 의해 결정된 결합면(30)을 구비하고, 상기 인장부재(22)는 두께(t)에 대한 폭(w)의 비율로 형성되는 1 보다 큰 종횡비를 갖고, 상기 인장부재(22)는 공통의 코팅층(28)내에 둘러싸여진 복수의 부하 이송코드(26)를 포함하고, 상기 코팅층(28)은 화염지연제이고, 이로써 인장부재(22)가 승강력을 제공함과 아울러 카와 평형추를 현수시키는 인장부재.
  6. 카(14)와, 평형추(16)와, 회전가능한 견인 쉬브(24)와, 견인 엘리베이터 시스템(12)의 카(14)에 승강력을 제공하기 위한 인장부재(22)를 포함하는 엘리베이터 시스템(12)이며,
    상기 인장부재(22)는 카(14)와 평형추를 현수시키고 카(14)를 승강시키기 위하여 엘리베이터 시스템(12)의 회전가능한 견인 쉬브(24)와 결합되어 구동되고, 상기 인장부재(22)는 코팅층(28)내에 둘러싸여진 부하 이송코드(26)를 구비하고, 상기 인장부재(22)는 두께(t)에 대한 폭(w)의 비율로 형성되는 1 보다 큰 종횡비를 갖고, 상기 부하 이송코드(26)는 금속재료로 형성되며, 상기 코팅층(28)은 비금속 재료로 형성되고, 이로써 인장부재(22)가 승강력을 제공함과 아울러 카와 평형추를 현수시키는 엘리베이터 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 각각의 코드는 직경이 0.25 mm 미만인 복수의 와이어들을 포함하는 인장부재.
  8. 제7항에 있어서, 모든 와이어의 직경은 약 0.10 mm 내지 약 0.20 mm의 범위에 있는 인장부재.
  9. 제1항에 있어서, 각각의 코드는 복수의 스트랜드를 포함하고, 각각의 스트랜드는 중앙 와이어 주위로 비틀린 수 개의 와이어들을 포함하는 인장부재.
  10. 제1항에 있어서, 각각의 코드는 중앙 스트랜드와 수 개의 외측 스트랜드를 포함하고, 중앙 스트랜드는 중앙 와이어 주위에서 제1 방향으로 비틀린 수 개의 와이어를 포함하며, 외측 스트랜드 각각은 중앙 와이어 주위에서 제2 방향으로 비틀린 수 개의 와이어를 포함하고, 외측 스트랜드는 중앙 스트랜드 주위에서 제1 방향으로 비틀린 인장부재.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 각 스트랜드의 중앙 와이어 각각은 그 주위에서 비틀린 모든 와이어들보다 큰 인장부재.
  12. 제11항에 있어서, 중앙 스트랜드의 중앙 와이어는 각 외측 스트랜드의 중앙 와이어보다 큰 인장부재.
  13. 제1항에 있어서, 코드와 인장부재의 결합면 사이의 코팅층의 두께는 결합면에 반대되는 인장부재 표면과 코드 사이의 두께보다 큰 인장부재.
  14. 제6항에 있어서, 각각의 코드는 직경이 0.25 mm 미만인 복수의 와이어들을 포함하는 엘리베이터 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 모든 와이어의 직경은 약 0.10 mm 내지 약 0.20 mm의 범위에 있는 엘리베이터 시스템.
  16. 제6항에 있어서, 각각의 코드는 복수의 스트랜드를 포함하고, 각각의 스트랜드는 중앙 와이어 주위로 비틀린 수 개의 와이어들을 포함하는 엘리베이터 시스템.
  17. 제6항에 있어서, 각각의 코드는 중앙 스트랜드와 수 개의 외측 스트랜드를 포함하고, 중앙 스트랜드는 중앙 와이어 주위에서 제1 방향으로 비틀린 수 개의 와이어를 포함하며, 외측 스트랜드 각각은 중앙 와이어 주위에서 제2 방향으로 비틀린 수 개의 와이어를 포함하고, 외측 스트랜드는 중앙 스트랜드 주위에서 제1 방향으로 비틀린 엘리베이터 시스템.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 각 스트랜드의 중앙 와이어 각각은 그 주위에서 비틀린 모든 와이어들보다 큰 엘리베이터 시스템.
  19. 제18항에 있어서, 중앙 스트랜드의 중앙 와이어는 각 외측 스트랜드의 중앙 와이어보다 큰 엘리베이터 시스템.
  20. 제6항에 있어서, 코드와 인장부재의 결합면 사이의 코팅층의 두께는 결합면에 반대되는 인장부재 표면과 코드 사이의 두께보다 큰 엘리베이터 시스템.
  21. 제6항에 있어서, 견인 쉬브의 견인 표면은 그 외형이 쉬브와 인장부재 간의 견인을 향상시키기 위해 인장부재의 결합면을 보완하고 쉬브와 결합하는 동안 인장부재를 안내하도록 형성되는 엘리베이터 시스템.
  22. 제6항에 있어서, 견인 쉬브의 직경은 100 mm 이하인 엘리베이터 시스템.
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