专利名称：电梯用紧急停止装置及其制动件、以及电梯的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种电梯用紧急停止装置的制动件、电梯用紧急停止装置以及电梯，尤其是涉及一种在高速或者大容量的电梯中能够获得稳定的制动力的电梯用紧急停止装置的制动件、电梯用紧急停止装置以及电梯。
背景技术：
一般来说，在电梯轿厢上设置有紧急停止装置作为安全装置，在电梯发生了异常等而使得电梯轿厢以一定速度以上的速度下降时，紧急停止装置以规定的减速度使电梯轿厢停止。该紧急停止装置在电梯轿厢的下降速度达到规定的速度以上时，通过至少设置有 一对梯形的摩擦构件的制动件来夹持设置在电梯轿厢通过的升降通道的墙壁上的导轨，以强大的按压力使制动件与导轨之间产生摩擦，由此使电梯轿厢减速和停止。制动件通过设置在紧急停止装置上的弹簧的弹性变形而产生适合进行制动的制动力。制动件的与导轨滑动接触的部分通常采用含有球墨且具有适度的摩擦系数和耐磨耗性的铸铁和铜系烧结合金等的材料形成。近年来，随着高层公寓和超高层办公大楼的出现，电梯的规格呈现向高速和大容量化发展的趋势，导致电梯轿厢的下降速度提高，或者因电梯轿厢的乘客人数的增加而导致负载加重。随着下降速度的提高和电梯轿厢负载的增加，电梯的紧急停止装置需要相应地提高制动力，随着制动力的提高，制动件与导轨之间产生的摩擦热增加，因此，要求紧急停止装置在高温的环境下也能够稳定地产生制动力。为了在上述高温的环境下也能够获得稳定的制动力，可以从材料的选择方面着手，在这一方面已经公开有在摩擦构件上采用耐热材料即陶瓷作为制动件的与导轨滑动接触的滑动接触部分的摩擦构件的材料的技术。具体来说是，例如在专利文献I中公开了一种技术，其为了获得稳定的摩擦和耐磨耗特性，在摩擦构件的板状陶瓷母材的与导轨相向的面上以从该相对面露出的方式垂直地埋设陶瓷纤维或陶瓷纤维束。在先技术文献专利文献专利文献I日本国专利特开平09-71769号公报一般来说，制动件的滑动接触部分由分割成多个的陶瓷制摩擦构件构成，这些摩擦构件以在纵向和横向排列的方式埋设在由铸铁等构成的支撑体中。在进行制动时，一对制动件从两侧夹住导轨以产生制动力，使得下落的电梯轿厢逐渐减速，在这一过程中，排列设置的多个摩擦构件中的位于前端的摩擦构件由于不断地与导轨的新的低温且硬度高的面摩擦，所以与后续的摩擦构件相比有产生更大的摩擦力的趋势。
另一方面，在与前端的摩擦构件发生摩擦的过程中，导轨的温度升高并且导轨的表面软化，所以，与前端的摩擦构件相比，后续的摩擦构件的摩擦系数降低，并且摩擦热与前端侧的摩擦构件相比也出现下降的倾向。由于前端的摩擦构件的摩擦系数比后续的摩擦构件的摩擦系数高，所以前端的摩擦构件所产生的摩擦热也比后续的摩擦构件的摩擦热多，使得前端的摩擦构件的表面温度容易变成高温，这一现象已经得到了确认。随着电梯朝着高速或者大容量化发展，对电梯轿厢进行减速所需的制动力变大，其结果使得摩擦热上升，即使采用陶瓷等具有耐热性的材料，也有可能出现材料强度因高温而下降的情况，导致难以产生所需的制动力。为了解决这一问题，可以考虑改进摩擦构件自身的散热性能，具体来说是可以采用提高摩擦构件自身的热传导率，使得热难以滞留在摩擦构件中的方法。可是，在采用这一方法时，将有更多的热流入埋设摩擦构件的由铸铁等金属制成的支撑体侧，使得支撑体自身的温度过度地上升而产生热变形。其结果，会产生摩擦构件与导轨局部接触，使得难以稳定地将制动件按压在导轨上的问题，导致无法获得稳定的制动力。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够在高速或者大容量的电梯中稳定地产生制动力的紧急停止装置。本发明提供一种电梯紧急停止装置用的制动件，其特征在于设置有支撑体、第一摩擦构件和第二摩擦构件，该第一摩擦构件由具有规定热传导率的摩擦材料构成，设置在支撑体的制动面侧，在从支撑体的下降方向观察时，该第一摩擦构件至少设置在前端侧，该第二摩擦构件由热传导率比第一摩擦构件低的摩擦材料构成，设置在第一摩擦构件的后续侧。发明效果根据本发明，与后续侧的摩擦构件相比，采用热传导率更大的材料来制作所产生的摩擦热更大的前端侧的摩擦构件，使得滑动时所产生的热中有更多的热朝向支撑体侧逃逸，以此来抑制摩擦构件的滑动接触面的温度上升，同时，通过降低后续侧的摩擦构件的热传导率来抑制热的逃逸，通过使前端侧的摩擦构件更容易散热来抑制前端侧的摩擦构件的材料强度因过热而下降，另一方面，通过降低后续侧的摩擦构件的热传导率来抑制热流向支撑体，从而能够在整体上将流向支撑体侧的热控制在不会引起支撑体变形的范围内，使得能够获得稳定的制动力。此时，由于导轨的摩擦系数降低，所以后续侧的摩擦构件的温度不会上升到前端侧的摩擦构件那样高的程度，由此，能够抑制温度对摩擦构件的材料强度产生不良的影响。在实际应用时，能够根据上述设想，按照电梯的紧急停止装置的产品规格来选择摩擦构件的结构和材料以及支撑体的结构和材料。
图I是示意地表示应用了本发明的电梯轿厢和紧急停止装置的设置状态的立体、图。图2是表示应用了本发明的紧急停止装置的动作前的大致结构的主视图。图3是表示应用了本发明的紧急停止装置的动作后的大致结构的主视图。图4是表示将应用了本发明的紧急停止装置设置成多段时的大致结构的主视图。图5是表示本发明的一实施例所涉及的紧急停止装置的制动件的结构的局部立体图和表示安装状态的截面图。图6是用于说明本发明的一实施例所涉及的制动件中使用的摩擦构件的结构的示意图。
图7是用于说明从摩擦构件的原材料中切割出制动件中使用的摩擦构件时的切割方向的示意图。图8是用于说明将摩擦构件安装在制动件上的安装结构的立体图。图9是从制动件的支撑体的制动试验得到的时间温度特性图。图10是从制动件的摩擦构件的制动试验得到的时间温度特性图。图11是表示摩擦构件和支撑体的热传导率和温度特性的解析结果的比较图。图12是表示热从摩擦构件流向支撑体时的流向的说明图。图13是表示设置在制动件上的摩擦构件的设置结构的第一变形例的主视图。图14是表示设置在制动件上的摩擦构件的设置结构的第二变形例的主视图。图15是表示设置在制动件上的摩擦构件的设置结构的第三变形例的主视图。图16是表示设置在制动件上的摩擦构件的设置结构的第四变形例的主视图。符号说明11电梯轿厢13 导轨14紧急停止装置15制动件21支撑体22正面部分51热传导率高的摩擦构件52热传导率低的摩擦构件55收纳部分56楔形片
具体实施例方式以下参照附图对本发明的一实施例所涉及的电梯的紧急停止装置进行说明。图I是表示具有紧急停止装置的电梯轿厢的概况的立体图，在供乘客乘坐的电梯轿厢11的上部安装有吊索12，该吊索采用已知的安装结构安装，并且与位于建筑物最上层的未图示的驱动系统连接。在图I中，为了方便起见，省略了电梯门开闭机构和外部框架的详细结构等的图示。在供电梯轿厢11上下移动的升降通道的两侧设置有引导电梯轿厢11的升降并且与制动件协作来防止电梯轿厢11意外下降的导轨13。该导轨13以相对向的方式成对地设置在电梯轿厢11的两侧。在电梯轿厢11的下端部，与一对导轨13相对应地设置有一对紧急停止装置14。该紧急停止装置14被设置成由后述的一对制动件15从两侧来夹持导轨13。制动件15与固定在U字形状的弹性体16上的引导构件17对向设置，通过引导构件17与制动件15的互补性动作，制动件15被强力按压在导轨13上而发挥制动功能。在图I中紧急停止装置14的框体等结构物的详细结构被简略了，而在实际上U字形状的弹性体16由框体覆盖。 在此，将左右的导轨13相向的方向定义为导轨的宽度方向Gl，将制动件15隔着导轨相对向的方向定义为导轨的厚度方向G2，并且将导轨13的长度方向定义为导轨的铅垂方向G3。图2是表示紧急停止装置动作前的大致结构的主视图。紧急停止装置14的主体由一对制动件15构成，所述一对制动件15以左右对称的方式隔着固定在升降通道墙壁上的导轨13设置，构成该一对制动件15的支撑体21的正面部分22大致平行地对向设置，其与导轨13之间隔着微小的间隙，并且能够从两个方向按压导轨13。制动件15的支撑体21的背面部分23为平滑的倾斜面，呈随着朝向上方逐渐变窄的楔子形状。为了能够顺利地使制动件15朝上方移动到规定的位置，在引导构件17上设置有引导制动件15移动的引导板24。该引导构件17的内侧形成为平行的倾斜面26，外侧形成为垂直面27，该平行的倾斜面26与制动件15的倾斜的背面部分23具有互补关系。在背面部分23与倾斜面26之间设置有圆柱状的滚轮。引导构件17的垂直面27固定在U字形状的弹性体16上，在支撑体21与引导构件17之间依靠弹力将制动件15朝向导轨13侧推压，在自由的状态下，在支撑体21的正面部分22与导轨13之间确保有规定的间隙。制动件15、引导板24、引导构件17以及弹性体16收容在框体28内，并且驱动紧急停止装置14的驱动机构所具有的提起杆连接在制动件15的上端。当调速器检测到未图示的调速器绳索的下降速度超过了设定速度时，驱动机构根据其检测信号动作，通过提起杆等的提起机构提起制动件15，由此来发挥制动作用。图3是表示紧急停止装置动作后的大致结构的主视图，其示出了紧急停止装置14动作后的状态。在紧急停止装置14进行了动作时，提起杆沿着引导板24相对于引导构件17将制动件15提起，使制动件15朝着彼此之间的距离缩小的方向移动。随着该移动，制动件15使引导构件17和弹性体16朝着箭头所示的方向张开，此时，制动件15在弹性体16被张开而产生的反作用力的作用下通过引导构件17在反方向上被施加按压导轨13的方向的力，使得制动件15从两侧以滑动接触的方式夹持导轨13。由此，在制动件15与导轨13之间产生摩擦而发挥制动作用，使电梯轿厢11逐渐减速并停止。紧急停止装置14根据电梯的规格选择一段或者由数段组合的紧急停止装置。对于一个制动件，使电梯轿厢以规定的减速度停止所需的制动力F由式F = 4 ii N=mX (a+g)表示。式中，u表示制动件与导轨之间的摩擦系数，N表示弹性体的按压力(N)，m表示落下质量(kg)，a表示减速度(m/s2)，g表示重力加速度(9. 8m/s2)。采用I段的紧急停止装置时，制动件的数量为4个(每根导轨2个X2根导轨)，所以制动力为4倍。从上式可以知道，制动力F与落下质量成正比，所以，由于制造方面的原因，弹性体16所能产生的弹力具有极限，在电梯轿厢11的落下负载增加时，可以通过在上下设置多段紧急停止装置来确保制动力，如果仍然采用I段的紧急停止装置，则可以通过增加制动件的长度，并且在上下方向设置2个弹性体16的方法等来确保制动力。此外，随着下降速度变快，制动件15与导轨13之间的摩擦系数变小，在下降速度很大时，即使落下负载不重，也需要增大制动力，所以需要设置多段紧急停止装置。因此，在具有上下两层轿厢的双层电梯和高层建筑用的电梯中，优选采用多段的紧急停止装置。
例如，以5. 88m/s2的减速度使落下负载为25000kg的电梯轿厢停止时所需的制动力为392kN。在ii = 0. 2，最大按压力Fmax等于400kN的情况下，如果采用I段的紧急停止装置，则缺少72kn的制动力，因此需要采用2段的紧急停止装置。另一方面，市场上使用数量最多的是用于低层建筑的电梯，其速度范围在30 240m/min之间，在这些电梯中采用I段的紧急停止装置就足够了。图4是表示2段的紧急停止装置动作后的大致结构的主视图，该2段的紧急停止装置通过将图2所示的紧急停止装置在上下方向重叠地设置而构成。此时，上下的紧急停止装置采用紧固螺钉41将各个紧急停止装置的框体28紧固在一起而形成一体化结构。此外，在上下的制动件15的上端连接有提起杆，通过驱动2段紧急停止装置的驱动机构提起杆提起时，上下的制动件15大致同时被提起而对导轨13进行夹持。此时，能够获得大致8倍的制动力，从而能够满足高速或者大容量的电梯的需要。在采用2段式紧急停止装置时，如后所述，通过在前端侧的紧急停止装置中的前端侧的摩擦构件应用本发明的设想，基本上能够获得充分的制动力。具体来说是，在后续的紧急停止装置中，由于导轨13的温度已经因与前端侧的紧急停止装置接触而上升，所以摩擦系数已经变低，所产生的摩擦热不会上升到会产生严重影响的程度。因此，具有能够抑制后续的紧急停止装置的制动件的成本的效果。以上对应用了本发明的电梯的紧急停止装置的结构及其作用进行了说明，以下对本发明的一实施例所涉及的制动件15进行说明。图5(a)表示电梯的紧急停止装置用的制动件15的大致结构，制动件15由支撑体21、固定在该支撑体21上的第一摩擦构件51以及第二摩擦构件52构成。支撑体21的上端面部分53和下端面部分54被形成为长方形，在两个端面部分53、54的一条长边之间形成有彼此直角相交的正面部分22。该正面部分22相对于导轨13形成制动面。另一条长边处的尺寸被设定成使下端面部分54的短边延伸得比上端面部分53的短边长，使得从向视方向观察时，支撑体21呈梯形形状，在正面部分22的相反侧形成有倾斜的背面部分23。因此，支撑体21成为从箭头方向观察时具有梯形面的四棱柱。支撑体21由铸铁构成，在该支撑体21的正面部分22上隔开规定的间隔埋设有与导轨13相对向的块状的第一摩擦构件51 (在图5(a)中为2个)和第二摩擦构件52 (在图5(a)中为4个)。在本实施例中，从制动件15的下降方向观察时，第一摩擦构件51设置成一排两列，第二摩擦构件52设置成二排二列。当然，第二摩擦构件52也可以设置成一排两列，各摩擦构件51、52既可以设置成两列，也可以设置成一列。第一摩擦构件51和第二摩擦构件52是以陶瓷纤维为主要材料的摩擦构件，并且与第二摩擦构件52相比，第一摩擦构件51采用热传导率高的材料制成，其详细情况在后述部分加以说明。第一摩擦构件51和第二摩擦构件52在支撑体21上的固定方法如下。如图5(b)所示，在支撑体21的正面部分22的三个部位形成有能够分别收纳摩擦构件的矩形的凹状收纳部分55，每一个收纳部分55中收纳一对摩擦构件51或者52后，在各摩擦构件51或者52之间以通过中间构件57来传递力的方式打入楔形片56，由此朝着 箭头所示的方向将各摩擦构件51或者52的长边端面朝着收纳部分55的壁部55a按压而进行固定。除了上述方法以外，还可以通过粘结剂来进行固定。图5(c)表示固定部分的截面。支撑体21上形成有收纳部分55，摩擦构件51、52设置在该收纳部分55中，楔形片56设置在楔形片收纳孔60中，并通过将螺栓58拧入支撑体21的螺栓孔59中而被固定。由此，通过楔形片56的楔子效果,摩擦构件51、52被牢牢地固定在中间构件57与壁部55a之间。此外，第一摩擦构件51和第二摩擦构件52被固定成从支撑体21的正面部分22的表面朝向外侧突出的状态，第一摩擦构件51和第二摩擦构件52从两侧在导轨13上进行滑动。第一摩擦构件51相对于下降方向固定在支撑体21的前端侧，第二摩擦构件52固定在第一摩擦构件51的后续侧。与第二摩擦构件52相比，第一摩擦构件51采用热传导率高的材料制成。为了提高陶瓷纤维的热传导率，例如可以使纤维结晶化来形成烧结结构，由此能够提高热传导率。除此之外，当然也可以使用通过传统的方法提高了热传导率的陶瓷纤维。一般来说，陶瓷的热传导通过电子的移动和晶格振动的传递来进行，电阻低的金属和晶格振动容易传递的结晶，例如在晶格点上存在质量相近的原子和离子等的结晶和键接牢固的具有共价键特性的结晶等呈现高热传导率的趋势。在本实施例中使用的摩擦构件基本上由主要由SiC的烧结结构构成且具有至少一种金属原子的无机纤维构成，并且在纤维之间形成有以碳为主要成分的边界层。通过将由上述陶瓷纤维构成的摩擦构件的热传导率调整为希望值，能够得到热传导率高的第一摩擦构件51和热传导率低的第二摩擦构件52。此时的热传导率当然也可以根据实际使用的电梯的规格来进行适当的调整和选择。以上，作为能够调整热传导率的摩擦构件，以陶瓷纤维为例进行了说明，但本发明并不仅限于此，也可以使用其它适当的材料作为本发明的摩擦构件。以下参照图6对各摩擦构件51、52的基本结构进行说明。图6示出了作为各摩擦构件51、52的材料的陶瓷片块状体61的外观。构成陶瓷片块状体61的单块的单元陶瓷片通过使陶瓷纤维缠结或者将陶瓷纤维捻合成纤维丝并编织成布状而形成。陶瓷片块状体61通过将数百张或者数千张上述单元陶瓷片层叠成必要的厚度而形成。图6(a)表示陶瓷片块状体61的俯视图，如上所述，将陶瓷纤维捻合成经线62和纬线63，并将经线62和纬线63交替编织而形成平纹的片状织物，如上所述将该片状织物层叠多层，由此得到块状的陶瓷片块状体61。因此，即使陶瓷纤维所占的比率高，也能够通过编织而确保机械强度。从上方观察时，垂直方向(图6(a)中的与图垂直的方向)的强度比其它方向的强度低，但如后述那样通过对各摩擦构件51、52的支承结构加以改进，在垂直方向上赋予压缩力，则能够避免摩擦构件损坏。图6(b)表示陶瓷片块状体61切断时的侧视截面图，从截面图可知，经线62的截面以在纬线63之间穿越的方式并排设置。图6(b)所示的织物是所谓的平纹织物，其通过使经线62和纬线63交替沉浮而得到。可以采用不同的纤维编织方法来形成与图示结构不同的结构，例如可以采用斜纹编织法(2根或者3根经线在纬线的上方与纬线交叉，I根经线在纬线的下方与纬线交叉) 或者缎纹编织法(使经线和纬线交替沉浮，且减少两者中的任一方的上浮次数)，并且也可以采用不对纤维进行编织而使其缠结而得到的片状无纺布。陶瓷片块状体61通过将多块单元陶瓷片层叠后，在高温下施加高压进行热压加工而形成接合体，并将接合体成型为块状而形成。如图6(b)所示，以使经线62和纬线63的裁切截面露出的一侧与导轨13滑动接触的方式对陶瓷片块状体61进行切割。图6(c)表示将陶瓷片块状体61裁切成摩擦构件51、52后的状态。从图6(c)可以知道，与导轨13滑动接触的上表面为裁切截面64。由于陶瓷纤维具有很高的力学特性以及优越的耐热性，所以陶瓷片块状体61也具有优越的力学强度和耐热性。与将精细陶瓷作为母材的陶瓷片相比，包含粘结剂这一硬度低的结合材料的陶瓷片的整体的表观硬度降低。例如，氮化硅的硬度大约为1400HV，而单元陶瓷片的硬度以换算值计大约为1000HV (100HS)。与产生制动作用的摩擦构件协作的对方构件的磨耗与摩擦构件的硬度成正比地增加，所以在本实施例中，通过降低摩擦构件的硬度，具有能够抑制导轨13损伤的效果。从发明人的实验结果来看，在陶瓷片块状体61与导轨13的材料发生摩擦时，导轨材料的损伤程度在允许范围内。图7(a)表示从陶瓷片块状体61的材料切出摩擦构件51、52时的切割方向，在裁切摩擦构件51、52时，优选如裁切线71所示那样，在从上方观察时，相对于经线62和纬线63在斜向进行裁切，并将裁切截面作为在导轨13上滑动的面。在本实施例中，相对于纤维的长度方向大约以45度的角度进行裁切。图7(b)是表示采用图7(a)所示的方法从陶瓷片块状体61裁切摩擦构件51、52后得到的摩擦构件51、52的立体图，裁切出的摩擦构件51、52呈长方体，如图所示，相对于裁切面72，相邻的二个方向的纤维截面的表面中分别露出有经线62和纬线63的纤维的裁切截面64，在本实施例中大致呈椭圆形状。在图6和图7中示出的是放大后的陶瓷纤维的截面，而实际的纤维的截面直径具有数微米至数十微米左右的长度。图8表示各摩擦构件51、52在支撑体21中的埋设方向，裁切出的各摩擦构件51、52的裁切截面64的长度方向为导轨的铅垂方向G3，摩擦构件51、52被埋设成其裁切截面从支撑体21的正面部分22突出规定量，使得能够在导轨13上滑动。也就是说，设置成在经线62和纬线63的裁切截面64与导轨13之间产生胶粘和切削阻力而产生摩擦力，由此来获得制动力。通过使用陶瓷片块状体61来制成各摩擦构件51、52，在应用于高速和装载量大的电梯时，能够防止因滑动时产生的滑动热而导致摩擦构件51、52软化或者烧结，由此能够确保规定的制动力。另一方面，各摩擦构件51、52被设置成多张单元陶瓷片朝着导轨宽度方向Gl层叠的状态。也就是说，如图5(c)所示，各摩擦构件51、52在纵向上层叠成单元陶瓷片相对于收纳部分55的底面大致成直角。在摩擦构件的强度方面，由纤维编织而成的陶瓷片的面内方向的强度大于陶瓷片的层叠方向的强度。因此，采用了通过楔形片56在单元陶瓷片的层叠方向(导轨的宽度方向Gl)上施加压缩力的结构。
图9表示通过制动试验得到的支撑体的温度的经时性变化。该试验结果是使用沿着纵向在支撑体上埋设多个由陶瓷纤维构成的摩擦构件而得到的制动件的场合的结果。在测量摩擦构件的热传导率时，采用相同的摩擦构件进行试验，将埋设的摩擦构件底面附近的支撑体作为温度测量位置，并在支撑体内埋设热电偶来测量摩擦构件的热传导率。曲线91表示埋设在支撑体21前端侧的摩擦构件底面附近的支撑体的温度变化，曲线92表示支撑体的后续侧的温度变化。从图9可以知道，位于前端侧的第一摩擦构件51附近的支撑体的温度高于后续侧的第二摩擦构件52附近的支撑体的温度。从以上的说明可以知道，各摩擦构件51、52因在导轨13上滑动而产生摩擦热，该摩擦热中的流向各摩擦构件51、52侧的热通过各摩擦构件51、52传递到支撑体21中，从而导致支撑体21的温度上升。由于前端侧的第一摩擦构件51所产生的摩擦热量比后续侧的第二摩擦构件52所产生的摩擦热量大，所以有更多的热量流向前端侧的第一摩擦构件51。也就是说，从本试验的结果可以知道，前端侧的第一摩擦构件51的摩擦构件表面温度比后续侧的第二摩擦构件52的摩擦构件表面温度高。如前所述，导致前端侧的第一摩擦构件51产生的摩擦热量较大的原因可能是因为第一摩擦构件51与新的导轨面(温度低的一侧)摩擦，所以摩擦系数比较大的缘故。摩擦构件刚通过后的面(后续的第二摩擦构件52将要通过的面)与新的导轨面(前端的第一摩擦构件51要通过的面)相比，导轨的表面温度升高，表面变软，其结果摩擦力变小。图10表示摩擦构件的表面温度的解析结果的经时性变化。解析的条件如下制动开始速度为1100m/min，制动质量为15000kg，并且以大约5. 88m/s2的平均减速度进行制动。在作为解析对象的制动件中，在上下方向设置了 4个摩擦构件。摩擦构件使用市售的陶瓷纤维材料制成，其热传导率大约为3W/mk。在进行解析时，作为前端侧的第一摩擦构件51与后续侧的第二摩擦构件52的热量产生比，使用了根据图9所示的温度检测结果的差求出的比率。在假定制动能量全部转变为热能的情况下，总发生热量大约为6. 7MJ，该热量中的一部分热量流向各摩擦构件51、52以及导轨13。在确定流向各摩擦构件51、52的热量的比率时，通过销盘式(Pin-on-Disk)试验机进行使电梯轿厢以5. 88m/s2的减速度从初始速度1100m/min减速并停止的摩擦试验，并使用试验时检测到的支撑体的温度结果来决定热量的比率。曲线101表示前端的第一摩擦构件51的表面温度变化，曲线102表示后侧(从前端起为第二个，以下称为“后续侧”)的第二摩擦构件52的表面温度变化。从图10可以知道，前端侧的第一摩擦构件51的温度高于后续侧的第二摩擦构件52的温度。其中，图中的虚线103表示各摩擦构件51、52的耐热极限温度，该温度大约在1400 °C 左右。此外，从图10还可以知道，前端侧的第一摩擦构件51在电梯轿厢11即将停止时达到1700°C这一最高温度，该温度在第一摩擦构件51的耐热温度以上。另一方面，后续侧的第二摩擦构件52的最高温度为1300°C，该最高温度被抑制在耐热温度以下。因此，在超过耐热温度的前端的第一摩擦构件51中，摩擦构件的材料发生软化而使得摩擦力降低，或者导致摩擦构件产生极度的磨耗，可能难以确保规定的减速度。如上所述，根据本发明，与后续侧的第二摩擦构件52相比，采用热传导率更大的材料来制作所产生的摩擦热更大的前端侧的第一摩擦构件51，使得滑动时所产生的热中有更多的热朝向支撑体21侧逃逸，以此来抑制第一摩擦构件51的滑动接触面的温度上升，同时，通过降低后续侧的第二摩擦构件52的热传导率来抑制热的逃逸，通过使前端侧的第一摩擦构件51更容易散热来抑制前端侧的第一摩擦构件51的材料强度因过热而下降，另一方面，通过降低后续侧的第二摩擦构件52的热传导率来抑制从第二摩擦构件52流向支撑体21的热的移动，从而能够在整体上将流向支撑体侧的热抑制在不会引起支撑体变形的范围内，使得能够获得稳定的制动力。此外，也可以通过增大支撑体21的受热容量，也就是通过增大支撑体21的体积来同时提高前端侧的第一摩擦构件51以及后续侧的第二摩擦构件52的热传导性，使得能够避免前端侧的第一摩擦构件51的材料强度下降以及避免支撑体21发生热变形，但该方法会导致支撑体21的重量增加，其结果，需要加大电梯轿厢11的驱动用电动机的输出，或者需要提高电梯轿厢11的结构强度，从而产生新的问题，因此并不理想。与此相对，如前所述，根据本发明，与后续侧的第二摩擦构件52相比，采用热传导率更大的材料来制作所产生的摩擦热更大的前端侧的第一摩擦构件51，使得滑动时所产生的热中有更多的热朝向支撑体21侧逃逸，以此来抑制第一摩擦构件51的滑动接触面的温度上升，同时，通过降低后续侧的第二摩擦构件52的热传导率来抑制热的逃逸，通过使前端侧的第一摩擦构件51更容易散热来抑制前端侧的第一摩擦构件51的材料强度因过热而下降，另一方面，通过降低后续侧的第二摩擦构件52的热传导率，能够在整体上将流向支撑体21侧的热抑制在不会引起支撑体变形的范围内，其结果还能够抑制支撑体21的重量增加。图11对各摩擦构件51、52具有不同的热传导率时的各摩擦构件51、52的表面温度与支撑体21的温度进行了比较，解析条件与在图10中所说明的解析条件相同，作为比较而示出的其它摩擦构件的热传导率为80W/mk(根据市售的陶瓷纤维材料的热物性求出)。图11 (a)表示摩擦构件表面的最高温度，从图11 (a)可以知道，当摩擦构件的热传、导率为3W/mk时，摩擦构件表面的最高温度为1700°C，将摩擦构件的热传导率提高到80W/mk时，摩擦构件表面的最高温度降低到800°C。图11(b)表示支撑体21的最高温度，解析位置与图10所示的场合相同，通过将热电偶埋设在摩擦构件底面附近来进行测定。当摩擦构件的热传导率为3W/mk时，支撑体21的温度为170°C，将摩擦构件的热传导率提高到80W/mk时，支撑体21的温度上升到450°C。从该解析结果可以知道，为了抑制各摩擦构件51、52的表面温度上升而提高各摩擦构件51、52的热传导率时，从各摩擦构件51、52的表面流入的热量并没有滞留在各摩擦构件51、52中，而是流向支撑体21侧，使得支撑体21的温度上升。因此，如果使用普通的支撑体21，则由于支撑体21采用铸铁等金属制成，线膨胀系数比摩擦构件51、52的陶瓷材料的线膨胀系数大，从而使得热变形增大。因此， 如果只是单纯地提高所有的摩擦构件51、52的热传导率，则会产生副作用，导致支撑体21发生热变形，各摩擦构件51、52与导轨13发生局部接触而使得摩擦力下降，从而难以确保规定的减速度。图12是表示热从摩擦构件51、52流向支撑体时的流向的模拟图，该模拟图采用在支撑体21的上下共埋设有二个摩擦构件的制动件作为其模型。图12 (a)表示前端侧的第一摩擦构件51和后续侧的第二摩擦构件52的热传导率相同并且都使用热传导率低的摩擦材料时的热的流向。来自各摩擦构件51、52的热在流向支撑体21时通常以箭头121所示的方式扩散。可是，由于各摩擦构件51、52的热传导率低，所以流向支撑体21的热量不多，所以难以抑制各摩擦构件51、52的温度上升。因此，尤其是前端侧的第一摩擦构件51的温度容易上升，从而会如前所述地那样导致材料的强度下降。图12 (b)表示前端侧的第一摩擦构件51和后续侧的第二摩擦构件52的热传导率相同并且都使用热传导率高的摩擦材料时的热的流向。来自各摩擦构件51、52的热在流向支撑体21时通常以箭头122所示的方式扩散。可是，由于各摩擦构件51、52上下相邻设置，所以来自各摩擦构件51、52的热流在相邻部分交错而难以扩散，使得热容易滞留在支撑体21中。因此，如果提高各摩擦构件51、52的热传导率，则流动的热量增加，虽然能够抑制摩擦构件51、52的温度上升，但使得流向支撑体21的热量增加，并且由于热流交错而导致支撑体21的温度加剧上升，有可能使支撑体21出现高温。图12(c)表不本发明的一实施例,其表不前端侧的第一摩擦构件51的热传导率高于后续侧的第二摩擦构件52的热传导率时的热的流向。如箭头122所示，从前端侧的第一摩擦构件51流向支撑体21的热量多，而从后续侧的第二摩擦构件52流向支撑体21的热量则如箭头121所示相对较少，所以从前端侧的第一摩擦构件51流向支撑体21的热如箭头122所示那样容易朝设置有后续侧的第二摩擦构件52的上方扩散。其结果，从支撑体21整体来看，从各摩擦构件51、52流入的热量比图12(b)的场合少，支撑体21在整体上不容易发生热变形。并且，由于摩擦热的产生量较多的前端侧的第一摩擦构件51的热传导率高，所以热容易朝支撑体21侧逃逸，从而能够抑制第一摩擦构件51的表面温度上升。因此，根据本发明，能够避免前端侧的第一摩擦构件51因摩擦热而导致温度过度上升，从而能够避免材料强度下降。并且，由于能够减少从后续侧的第二摩擦构件52流向支撑体21的摩擦热，所以能够在整体上抑制流向支撑体21的热量，从而能够抑制因支撑体21热变形而使得导轨13与制动件15产生局部接触等。图13表示摩擦构件51、52的其它设置例。如上所述，随着高层公寓等中使用的电梯的速度变快并且容量变大，因摩擦而产生的热量变大，所以有必要在前端侧的热传导率高的第一摩擦构件51的后侧设置第二段的第一摩擦构件，并且需要对其设置方法作出改进。在采用图13所示的设置例时，优选将前端侧的第一摩擦构件51a与第二段的第一摩擦构件51b之间的间隔LI设定成比最后段的热传导率低的第二摩擦构件52与第二段的第一摩擦构件51b之间的间隔L2大。其理由是，通过加大间隔LI，从前端侧的第一摩擦构件51a和第二段的第一摩擦构件51b流向支撑体21侧的热由于间隔LI较大而容易扩散，由此能够抑制摩擦构件的温度上升，并且能够抑制材料强度下降。 此外，由于第一摩擦构件51a和第一摩擦构件51b的热传导率高，所以有更多的热流向支撑体21。在刚流入支撑体21的热朝上下方向扩散时，如果第一摩擦构件51a与第一摩擦构件51b之间的间隔窄小，从上下流入的热产生滞留而使得温度容易上升，而如果如本实施例所示那样扩大第一摩擦构件51a与第一摩擦构件51b之间的间隔，则热容易扩散，从而能够在支撑体21的整体上来抑制支撑体21的温度上升。此外，还能够采用图14所示的结构，其通过将前端侧的第一摩擦构件51的厚度设定成比后续侧的第二摩擦构件52的厚度厚，由此来加大前端侧的第一摩擦构件51内的温度差，使得第一摩擦构件51的滑动表面的热容易散热，并且，由于厚度厚，所以能够延缓热的移动，从而能够抑制支撑体21的温度上升。也就是说，假定流入摩擦构件的热量一定时，与厚度薄的摩擦构件相比，厚度厚的摩擦构件的底面温度低，其结果，能够减少从摩擦构件流向支撑体的热量，能够抑制支撑体的温度上升。图15表示I层低热传导率的摩擦构件和I层高热传导率的摩擦构件组合使用时的示例，热传导率高的摩擦构件51设置在与导轨13接触的一侧，热传导率低的摩擦构件52设置在与支撑体21接触的一侧，由此构成2层结构。通过采用这一结构，在摩擦构件51与导轨13之间产生的热流入并储蓄在位于支撑体21与摩擦构件51之间的中间层即摩擦构件52中，所以能够抑制摩擦构件51的滑动面的温度上升，并且，由于摩擦构件52的热传导率低，所以流入支撑体21的热量少，从而还能够抑制支撑体21的温度上升。图16表示支撑体21的物理方式的冷却结构的示例，在该示例中，将埋设在支撑体21的多个摩擦构件51、52中的与后续侧的摩擦构件52相比热传导率高的摩擦构件51埋设在前端侧，并且在支撑体21的朝向重力方向的底部面设置冷却用的凹凸部47，通过该凹凸部47来增加冷却面积。通过采用这一结构，能够利用电梯轿厢11下降时产生的气流来增加支撑体21的冷却效果，从而能够发挥抑制前端侧的支撑体的热变形的效果。在本实施例中，作为摩擦构件，采用了由单元陶瓷片层叠而成的陶瓷片块状体，但并不仅限于本实施例的材料，也可以采用精细陶瓷材料的组合材料。由于精细陶瓷材料脆，所以优选设置成应力难以集中的圆柱形状来使用。
如上所述，根据本发明，与后续侧的摩擦构件相比，采用热传导率更大的材料来制作所产生的摩擦热更大的前端侧的摩擦构件，使得滑动时所产生的热中有更多的热朝向支撑体侧逃逸，以此来抑制摩擦构件的滑动接触面的温度上升，同时，通过降低后续侧的摩擦构件的热传导率来抑制热的逃逸，通过使前端侧的摩擦构件更容易散热来抑制前端侧的摩擦构件的材料强度因过热而下降，另一方面，通过降低后续侧的摩擦构件的热传导率，能够在整体上将流向支撑体侧的热控制在不会引起支撑体变形的范围内，使得能够产生稳定的制动力。此时，由于导轨的摩擦系数降低，所以后续侧的摩擦构件的温度不会上升到前端侧的摩擦构件那样高的程度，由此能够抑制温度对摩擦构件的材料强度产生不良的影响。在实际应用时，能够根据上述设想，按照电梯的紧急停止装置的产品规格来选择摩擦构件的结构和材料以及支撑体的结构和材料。·
权利要求
1.一种电梯用紧急停止装置的制动件，其特征在于， 设置有支撑体、第一摩擦构件和第二摩擦构件，所述第一摩擦构件由具有规定的热传导率的摩擦材料构成，在所述支撑体的制动面侧，在从所述支撑体的下降方向观察时，所述第一摩擦构件至少设置在前端侧，所述第二摩擦构件由热传导率比所述第一摩擦构件低的摩擦材料构成，设置在所述第一摩擦构件的后续侧。
2.如权利要求I所述的电梯用紧急停止装置的制动件，其特征在于， 所述第一摩擦构件在从下降方向观察时至少设置在最前段和位于该最前段的后续侧的第二段这二段，该最前段的第一摩擦构件与第二段的第一摩擦构件之间的设置间隔被设定为比所述第二段的第一摩擦构件与后续侧的所述第二摩擦构件之间的设置间隔大。
3.如权利要求I所述的电梯用紧急停止装置的制动件，其特征在于， 所述第一摩擦构件的厚度比所述第二摩擦构件的厚度厚。
4.如权利要求I所述的电梯用紧急停止装置的制动件，其特征在于， 所述第一摩擦构件在与导轨接触的一侧和与所述支撑体接触的一侧之间至少形成为二层，与所述导轨接触的一侧的摩擦构件的热传导率高于与所述支撑体接触的一侧的摩擦构件的热传导率。
5.如权利要求I所述的电梯用紧急停止装置的制动件，其特征在于， 所述支撑体的朝向下降方向的前端部的表面形成有具有凹凸部分的冷却面。
6.一种电梯用紧急停止装置，其具有弹性体，所述弹性体形成为可在水平方向张开的U字形状；一对引导构件，所述一对引导构件以彼此相向的方式安装在所述弹性体的两端部分的内表面，并且相向面的下部朝着外侧倾斜；一对制动件，所述一对制动件设置成可在所述引导构件之间沿着所述引导构件的倾斜面上下自由移动，并且以位于所述引导构件之间的导轨为中心彼此相对向，具有沿着垂直方向延伸的制动面；以及提起机构，所述提起机构分别安装在所述制动件上，用于在发生了异常时将所述制动件沿着所述引导构件朝上方提起，所述电梯用紧急停止装置的特征在于， 所述制动件由支撑体、第一摩擦构件和第二摩擦构件构成，所述第一摩擦构件由具有规定的热传导率的摩擦材料构成，设置在所述支撑体的制动面侧，从所述支撑体的下降方向观察时，所述第一摩擦构件至少设置在前端侧，所述第二摩擦构件由热传导率比所述第一摩擦构件低的摩擦材料构成，设置在所述支撑体的制动面侧且设置在所述第一摩擦构件的后续侧。
7.一种电梯，其特征在于，在该电梯中，一个轿厢上至少安装有二个电梯用紧急停止装置，所述电梯用紧急停止装置具有弹性体，所述弹性体形成为可在水平方向张开的U字形状；一对引导构件，所述一对引导构件以彼此相向的方式安装在所述弹性体的两端部分的内表面，并且相向面的下部朝着外侧倾斜；一对制动件，所述一对制动件设置成可在所述引导构件之间沿着所述引导构件的倾斜面上下自由移动，并且以位于所述引导构件之间的导轨为中心彼此相对向，具有沿着垂直方向延伸的制动面；以及提起机构，所述提起机构分别安装在所述制动件上，用于在发生了异常时将所述制动件沿着所述引导构件朝上方提起，从下降方向观察时位于前端侧的电梯用紧急停止装置的所述制动件由支撑体、第一摩擦构件和第二摩擦构件构成，所述第一摩擦构件由具有规定的热传导率的摩擦材料构成，设置在所述支撑体的制动面侧，从所述支撑体的下降方向观察时，所述第一摩擦构件至少设置在前端侧，所述第二摩擦构件由热传导率比所述第一摩擦构件低的摩擦材料构成，设置在所述支撑体的制动面侧且设置在所述第一摩擦构·件的后续侧。
全文摘要
抑制摩擦构件的温度上升，使得在高速和大容量的电梯中也能够产生稳定的制动力。提供一种电梯用紧急停止装置，其为了使电梯轿厢(11)停止，使制动件(15)按压设置在升降通道内的导轨(13)，并在导轨(13)上滑动来产生制动力，该电梯用紧急停止装置的制动件(15)由多个摩擦构件(51、52)和支撑体(21)构成，摩擦构件(51、52)与导轨(13)之间产生制动力，支撑体(21)用来支撑摩擦构件(51、52)，摩擦构件(51、52)由设置在电梯轿厢(11)下降方向的前端的第一摩擦构件(51)和设置在第一摩擦构件(51)后续侧的第二摩擦构件(52)构成，第一摩擦构件(51)的热传导率被设定成高于第二摩擦构件(52)的热传导率。
文档编号B66B5/22GK102756961SQ20121003638
公开日2012年10月31日 申请日期2012年2月17日 优先权日2011年4月28日
发明者佐藤五郎, 坂井满, 大森贡, 小野里尚 申请人:株式会社日立制作所