JP5176223B2 - 乗客輸送装置用の駆動システム - Google Patents

Description

本発明は、チェーン用の、より詳細には、人または乗客およびその手荷物を輸送するための連続輸送装置の駆動および／または搬送チェーン用の、駆動および／または逆転要素に関する。

今日、機械およびシステムの構造体内に、無数の様々なチェーン、例えば、人を輸送する連続輸送装置、より詳細には、エスカレータ、コンベアまたは動く歩道の駆動チェーンが用いられている。

駆動要素は、チェーンまたはステップチェーンまたはパレットチェーンを循環方向に駆動し、一方、逆転要素は、回転により、逆転要素の個々の並進ベルトセグメントを相互に動かす。好ましくは、必須ではないが、駆動要素と逆転要素とは一致し、例えば、スプロケットまたはくさび型ディスクの形状に形成されている。このため、ここでは次に、係合要素について簡単に述べる。係合要素は、係合要素が駆動および／または逆転するチェーンまたはステップチェーンと確動および／または非確動に係合することによって、チェーンまたはステップチェーンと係合する。

このような係合要素は、いわゆる多角形効果の結果、長手方向（すなわちチェーンの移動方向）およびそれに垂直の横方向において、チェーンストランドの速度が変動する原因となる。これは、個々のチェーンリンクがスプロケットまたは係合要素上を走行するときに、逆転することに起因する。これが生じると、チェーンリンクは、チェーンストランドの循環方向と垂直に突然加速力を受ける。この理由は、個々のチェーンリンクが急激な回転衝撃、つまり加々速度または推力起動（ｒｕｎｎｉｎｇ−ｉｎ ｊｅｒｋｓ ｏｒ ｒｕｎｎｉｎｇ−ｉｎ ｔｈｒｕｓｔ）を受けるためである。反対に、走行が止まるとき、この回転衝撃によって、チェーンは、係合要素の回転方向に巻き込まれるようになる。

多角形効果を詳しく理解するために、多角形結果は、発生した振動の結果として、維持されたチェーン上で騒音を発生させる主要因となって、チェーンを磨耗させる原因となり、人の輸送装置の場合、運動の不愉快な不規則性を引き起こす。参照は関連専門家の文献、例えば、Ｐ．Ｆｒｉｔｚによる「Ｄｙｎａｍｉｋ ｓｃｈｎｅｌｌｌａｕｆｅｎｄｅｒ Ｋｅｔｔｅｎｔｒｉｅｂｅ」、ＶＤＩ−Ｖｅｒｌａｇ、１９９８年を参照すべきであり、その全体は本明細書に引用している。

図１で概略的に示されている従来の係合要素１００においては、チェーン２００は、チェーンピン３００がその後ピッチ円５００上を半径Ｒ_５００で走行するように、ピッチ円５００内を接線方向に接触して走行する。図１において理想的な形で示されているように、点線で示された垂直平面内のピンが最初に係合要素１００と係合し始め、この点からピンは速度ｖ＝Ｒ_５００×ω（ωは、係合要素の一定の回転速度）で進むように強制される。負荷端部の長手方向（図１に描された平面では、水平方向）の速度Ｌ＝ｖ×ｃｏｓ（α）は、角度αが大きくなるにつれて小さくなる。これにより、負荷端部は、次のピン３００が係合し始め、急速にｖまで加速されるまで、この低減速度Ｌで移動する。この結果、周期的に変動する端部速度Ｌ＝Ｒ_５００×ω×ｃｏｓ（α）が生じる。

多角形効果を回避するために、国際公開００／０７９２４は、図２で概略的に示されているように、チェーン２１０が接線方向に走行する小さな活動円（図２では点線で図示）から一部湾曲した案内レール（図示せず）上を、大きなピッチ円５１０（図２では点線で図示）上にチェーンピン３１０を徐々に移動させることを提案している。簡単に言えば、運転開始のチェーンピン３１０が案内される半径ｒによって、ｒ（α）＝Ｒ_５００／ｃｏｓ（α）の比率が大きくなるならば、一定の端部速度Ｌ＝Ｒ_５００×ωを生成することができ、一方チェーンピンｗの速度はｗ＝Ｒ_５１０×ωに対応して増加する。

係合要素は、一定のピッチ円５１０を備えたスプロケット１１０として実現される。湾曲した案内レールの領域で、チェーンローラがスプロケットの歯元から離れて持ち上がること、すなわち、チェーンローラが係合要素に対してピッチ円上を移動することは欠点と考えられ、それによって早期磨耗だけでなく騒音発生の原因となる。チェーンピン３１０が最も低い点で歯元に接触する係合状態は、図２の説明で示されている。簡略化された図では、実際の接触形状から生じる最初の係合の開始は無視されているが、基本原理に影響を及ぼすことはない。図面の残りの部分における塗りつぶされていない歯の空間で明らかなように、チェーンピン３１０は、小さい活動円から大きなピッチ円５１０に移動し、それによって、スプロケット１１０の歯に対して上向きに摺動する。
国際公開第００／０７９２４号パンフレット

したがって、本発明の目的は、多角形効果を有さないチェーンまたはステップチェーンまたはパレットチェーン用の駆動および／または逆転要素を提供することであり、または僅かな衝撃しか発生せず、上記の欠点を回避することである。

この目的は、請求項１による係合要素によって達成される。

本発明によれば、係合要素またはスプロケットは、直径が異なる第１のピッチ円と第２のピッチ円とを有し、第１のピッチ円上の第１のチェーンピンと第２のピッチ円上の第２のチェーンピンは、係合要素と交互に係合し始めるかまたは係合している。

「交互に」とは、係合要素と交互にまたは混合して係合可能なチェーンピンの、任意で所定の順序のことを意味する。

第１のチェーンピンが第１のピッチ円と係合し始め、チェーンの次のチェーンピンが第２のピッチ円と係合し始める（順番１−２−１−２．．．）ことが好ましい。

しかし、チェーンの最初のチェーンピンだけでなく、１つまたは複数の次のチェーンピンが、第１のピッチ円と係合し始め、次に、１つまたは複数の次のチェーンピンが第２のピッチ円と係合することも起こり得る。第１のピッチ円上で２つのチェーンピンが連続し、それらの後に、第２のピッチ円上を２つのチェーンピンが続く場合、順序は１−１−２−２−１−１−２−２．．．となる。同様に、第１のピッチ円上を３つのチェーンピンが連続し、それらの後、第２のピッチ円上を３つのチェーンピンが続く場合、順番は１−１−１−２−２−２−１−１−１−２−２−２．．．となる。自明のことながら、不規則な順番もまた起こり得る。その場合、例えば、第１のピッチ円上を２つのチェーンピンが連続した後、第２のピッチ円上を単一のチェーンピンが続く（順番１−１−２−１−１−２．．．）か、またはその逆もあり、第１のピッチ円上の単一のチェーンピンの後、第２のピッチ円上を２つのチェーンピンが続く（順番１−２−２−１−２−２．．．）。本発明の教示を用いて、多角形効果を除去する、第１および第２のチェーンピンの任意の他の順番および組み合わせが可能である。

この原理と国際公開００／０７９２４が作動する方法との類似性が、図３に極めて簡略化されて示されている。外側のピッチ円６上のチェーンピン３Ａが係合すると、国際公開００／０７９２４と同じ効果となり、すなわち、ピッチ円の半径がより小さいことによって、続くチェーンピン３Ｂが一定の負荷端部速度Ｌで引き込まれる。しかし、このチェーンピン３Ｂが係合要素と係合すると、国際公開００／０７９２４とは違って、より小さいピッチ円５上にとどまる。しかし、次のチェーンピン３Ｃがまた、より大きなピッチ円６上に持ち上げられるため、このピン３Ｃは、ピン３Ｃの長手方向の速度に加え、垂直成分を受け、それによってピン３Ｃの全体の速度、すなわち負荷端部が引き込まれる速度が増す。図１と関連して説明するチェーンピン３Ｂの速度の長手方向の成分が減少した結果、負荷端部の速度の減少を補償することができる。チェーンピン３Ｃは、（図３に概略的に示すように）それがその後係合する、より大きなピッチ円６の回転速度まで加速する。

したがって、国際公開００／０７９２４においては、各チェーンピンはより小さな活動円と最初に係合し、その後、より大きなピッチ円上の歯空間内に摺動するが、本発明によれば、チェーンピンは種々のピッチ円内で交互に係合する。その結果、チェーンピンは係合要素またはスプロケットに対して、外向きや上向きには摺動せず、種々のピッチ円の内に残っている。これによって、チェーンピンと係合要素間の相対的な動きの結果生じる騒音だけでなく、磨耗や摩滅が低減される。

好ましい実施形態においては、全体に逆転している間、チェーンピンは、スプロケットとして実現された係合要素の歯元上に載っている。この結果、より安定して案内されるばかりでなく、チェーンの垂直および鉛直方向の振動を減衰および低減する。

多角形効果を減少または除去することによって、本発明による係合要素を備えたチェーン駆動装置の騒音および磨耗挙動が大幅に改善される。多角形効果はチェーンピッチ（チェーンピン間の距離）に略比例しているため、多角形効果が低減または除去された結果、より大きなピッチまたはより小さな係合要素の直径またはスプロケットの直径が実現可能である。スプロケットの直径は、スプロケットの歯の数に比例、すなわちピッチに直接比例しているため、より大きなピッチでは、歯が少なくなり、スプロケットがより簡単、またはより簡単に製造可能であることを意味する。この結果、材料費、製造および連続生産の点で有利となる。

好ましくは、チェーンピンは、それ自体は知られている方法で回転可能に支持され、これらを介してチェーンピンが係合要素と係合するチェーンローラまたはスチールローラまたはプラスチックローラまたはブッシュを包含する。これ以降、用語のチェーンピンを引用するとき、滑り摩擦の代わりに回転した結果として、摩擦および磨耗の低減に寄与する、これらの周囲のチェーンローラまたはチェーンブッシュを含むものとする。

基本原理の説明ですでに述べたように、本発明の好ましい実施形態においては、係合要素は、チェーンピンがスプロケットの歯空間と係合する歯部を備えたスプロケットとして実現されている。これによって、チェーンピンと係合要素との間を確実に安定して係合することができる。歯部は、第１のピッチ円の第１の歯空間と、第２のピッチ円の第２の歯空間とを交互に有することが有利である。「交互」とは、交互に配置されたまたは任意の順番で混合されることができる歯空間の任意の所定の順番を意味する。

代替の実施形態では、係合要素は、くさび型のホイールペアとしても同様に効果的に実現可能である。チェーンピンはくさび型ホイールと確実に接触するようになる。種々のピッチ円を形成するために、くさび型ホイールは、第１のくさび角度を有する第１の領域と、第１のくさび角度とは異なる第２のくさび角度を有する第２の領域とを交互に有することができる。第１のピッチ円は、第１のチェーンピンの第１の領域との接点によって画定され、第２のピッチ円は、第２のチェーンピンの第２の領域との接点によって画定されている。くさび型ホイールは、一方では、必要確実な係合を作り出すために最小の押付け力を必要とするが、他方では、ギアやステップギアを追加せずに、同じ駆動ユニットを用いて、種々の逆転半径および駆動比を無段階に設定することができる。

本発明によれば、チェーンピンが交互に走る、少なくとも２つの異なるピッチ円が実現される。しかし、本発明による係合要素は、第１のピッチ円上の第１のチェーンピンと、第２のピッチ円上の第２のチェーンピンと、第３のピッチ円上の第３のチェーンピンが交互に係合要素と係合するように、第３のピッチ円を有することができる。それによって、第３またはそれ以上のピッチ円は、交互のピッチ円という基本原理を保持しつつ、チェーンの精密な分割を可能にする中間段階を表している。

本発明の特に好ましい実施形態においては、係合要素は、それぞれ第１または第２のピッチ円上にある第１または第２のチェーンピンを誘導する第１および／または第２の案内レールを包含している。特に、より大きなピッチ円上でチェーンピンを案内する案内レールは、これらのチェーンピンに、長手方向の速度と垂直な鉛直方向の速度をさらに与え、それによって、先のチェーンピンの低減した長手方向の成分を補償する。しかし、チェーンピンは、係合要素自体によってのみでも、同様に良好に案内可能である。例えば、スプロケットの歯空間は対応するピッチ円上で案内される。形状に依存する小さな多角形効果が残るが、従来のシステムと比較すると、大幅に低減される。それによって、係合要素に対するチェーンピンの摺動がさらに防止され得る。

接触形状によって、このような相対的な摺動は、完全に回避される必要はないが、原理上は、種々のピッチ円上で発生することによって相対的な摺動は低減される。

上記の特に好ましい実施形態をさらに発展させると、第１および第２の案内レールは、それぞれ、第１および第２の案内レールが係合要素から外れるようになるまで、第１および第２のピッチ円上の第１および第２のチェーンピンをそれぞれ案内する。それによって、チェーンの巻き込みが避けられるか、少なくとも低減することができる。さらに、それによって、係合要素に対してチェーンピンが摺動することも減少するか、または完全に摺動しなくなる。

本発明による係合要素では、上述のようなピッチ円上のチェーンピンの案内は、第１および／または第２のチェーンピンが第１および第２の案内レール上をそれぞれ走行するという点で、それ自体は知られている方法で実現されることが好ましい。特に有利には、本発明をさらに発展させると、案内部は、二等分されるチェーンストランドの循環の面内に設けられる。最初の半分は第１の案内レールを形成し、２つ目の半分は、それに反して、第２の案内レールを形成している。対向する側の最初の半分では、第１のチェーンピンは、特に第１のチェーンローラに対して直径がより大きく、この結果、第１の案内レール上を走行する。一方、同様に、反対側の第２のチェーンピンは、特に第２のチェーンローラに対して直径がより小さく、この結果、第２の案内レール上を走行する。

垂直または鉛直方向にさらに加速することを避けるために、本発明の係合要素は、チェーンが第１および／または第２のピッチ円上を接線方向に走行し、第１および／または第２のピッチ円から接線方向に離れて走行するように実現されることが好ましい。

本発明のさらなる目的、特徴および利点は、特許請求の範囲と例示的な実施形態とから達成される。

本発明は、スプロケットを参照することによって、以下に極めて詳細に説明される。しかし、本発明は、他の係合要素、特に、すでに上述したくさび型ホイールペア、トロイドペア、または同様のギアもしくは機械構成要素によっても同様に効果的に実現されることができる。

図４は、本発明による係合要素を、スプロケット１の形態で、側面から示している。反対側も塗りつぶされていない輪郭で示されている。

スプロケット１は、上側負荷端部から下側無負荷端部の間で、１８０度の角度でチェーン２を逆転させ、それによって、係合要素の駆動部（図示せず）によってチェーンを駆動する。逆転角度および巻き付け角度、ならびに入る方向および出る方向も、単に例示目的であって、他の角度および方向が、本発明による係合要素により、同様に効果的に実現できる。

スプロケットは、異なる直径を有する第１のピッチ円５と第２のピッチ円６とを有する。例示的な実施形態においては、例示目的で、第２のピッチ円の直径の方が大きい。スプロケットは、例えば、第１のピッチ円５を画定する第１の歯空間８Ａ、８Ｃと、第２のピッチ円６を画定する第２の歯空間８Ｂ、８Ｄとが交互の歯空間の深さを有するインボリュート歯車７として実現できる。第１の歯空間と第２の歯空間は、スプロケットの軸または中央から異なる半径方向距離にあるが、そうでない場合は、類似または同一の歯部形状（これに関しては、例えば、アンダーカット、丸頭（ｈｅａｄ−ｒｏｕｎｄｉｎｇ）など）で実現される。

チェーン２は、チェーンピンの上に、回転可能または摺動可能または旋回可能なチェーンローラまたはランナまたはチェーンランナ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄを取り付けたチェーンピンを含む。チェーンローラまたはランナまたはチェーンランナは、チェーンプレートまたはチェーンリンク４を介して相互に接合されている。第１のチェーンピン３Ａ、３Ｃは、第１の側でのみチェーンローラを有するが、第１のチェーンピン３Ａ、３Ｃと交互にある第２のチェーンピン３Ｂ、３Ｄは、第２の側でのみチェーンローラを有する。

チェーンと係合要素の中央面（図４では、図面の平面の下、すなわち輪郭で示されている）の第１の側に配置され、その上を第１のチェーンピン３Ａ、３Ｃが走行する第１の案内レール９によって、これらの第１のチェーンピンが、第１のピッチ円５へと接線方向に案内され、係合要素１の垂直な中央面から係合要素と係合する。それによって、第１のチェーンピンは、一定の周速度ｖ＝Ｒ_５×ωを受ける。ここで、Ｒ_５は、第１のピッチ円５の半径であり、ωはスプロケット１の回転速度である。

係合要素１と隣接する中央面の反対側の第２の側にも、同様の方法で、第２の案内レール１０が配置されている。第２の案内レール上には、第２のチェーンピン３Ｂ、３Ｄが走行し、第２のピッチ円６が接線方向に案内されて、係合要素１の垂直な中央面から、係合要素と係合する。それによって、第２のチェーンピンは、一定の周速度ｗ＝Ｒ６×ωを受ける。ここで、Ｒ６は、第２のピッチ円６の半径である。

図示していない本発明の別の実施形態では、チェーンプレート４の内側で、チェーンピン３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄは連続または分割したチェーンローラを有する。第１のチェーンピン３Ａ、３Ｃは、第１の側へ突出し、第２のチェーンピン３Ｂ、３Ｄは第２の側へ突出している。第１のチェーンピンと第２のチェーンピンは、そこに配置された第１および第２の案内レール９、１０上をそれぞれ走行する。

図示された例示的な実施形態においては、交互にある第１および第２の歯空間８Ａ、８Ｃ、８Ｂ、８Ｄはそれぞれ、第１および第２チェーンピンまたはチェーンローラ３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄとそれぞれ連続して嵌合する。案内レール９、１０によって、これらは、結果的に歯空間へ摺動または移動せずに、各ピッチ円５または６と接線方向で係合するようになる。有利には、それらは、連続的に歯元の上にあり、それによって、チェーンストランド２の進行方向に対して、上向きまたは下向きの鉛直方向または垂直の振動を低減する。

図３に関連して、基本的にすでに説明したとおり、先行の外側チェーンピン３Ｂ、３Ｄが外側のピッチ円６上で逆転するため、内側のチェーンピン３Ａ、３Ｃは、第１の案内レール９上を一定の長手方向の速度で、それぞれ先行の外側チェーンピン３Ｂ、３Ｄによってスプロケットに巻き込まれる。逆に、外側のチェーンピン３Ｂ、３Ｄが、外側のピッチ円６の上に来るため、垂直方向に加速され、それによって、外側のチェーンピンを引っ張る内側のチェーンピン３Ａおよび３Ｃの長手方向の成分が、スプロケットの回転が増すにつれて減少するが、案内レール（複数可）６に沿った外側のチェーンピンの全体の速度は一定に維持される。

それによって、多角形効果が防止されるか、または大幅に低減される。

従来の係合要素の多角形効果を説明する概略的な代表図である。 多角形効果が、歯空間内を摺動するチェーンピンによって低減される、最新技術によるスプロケットの概略的な代表図である。 本発明の一実施形態による係合要素のうち、図１および図２に対応する簡略化側面図である。 本発明の別の実施形態によるスプロケットの概略的な側面図である。 図４によるスプロケットの３次元図であり、第１および第２の案内レールと、チェーンの一部と、本発明による別のスプロケットとが、チェーンストランドの反対側端部にある。 図４によるスプロケットの３次元図であり、第１および第２の案内レールと、チェーンの一部と、本発明による別のスプロケットとが、チェーンストランドの反対側端部にある。

符号の説明

１ スプロケット
２ チェーン
３Ａ、３Ｃ 第１チェーンピン
３Ｂ、３Ｄ 第２チェーンピン
４ チェーンプレート
５ 第１ピッチ円
６ 第２ピッチ円
７ インボリュート歯車
８Ａ、８Ｃ 第１歯空間
８Ｂ、８Ｄ 第２歯空間
９ 第１案内レール
１０ 第２案内レール

Claims (12)

1. 連続輸送装置のためのチェーン駆動および／または逆転システムであって、
   駆動および／または逆転要素と、チェーンプレートまたはチェーンリンクの端部に位置するチェーンピンによって互いに連結された複数のチェーンプレートまたはチェーンリンクを有するチェーンとを備えており、
   駆動および／または逆転要素は、第１のグループのチェーンピンと係合する第１の半径を持つピッチ円上の第１の係合面と、第２のグループのチェーンピンと係合する第２の半径を持つピッチ円上の第２の係合面とを有しており、
   第２の半径を持つピッチ円の半径が、第１の半径を持つピッチ円の半径とは異なっている、前記駆動および／または逆転システム。
2. 各チェーンピンが、回転可能または摺動可能または旋回可能に支持されたチェーンローラまたはチェーンランナを有しており、該チェーンローラまたはチェーンランナの表面が、前記第１または第２の係合面と係合する、請求項１に記載の駆動および／または逆転システム。
3. 駆動および／または逆転要素が、係合面を備えた複数の歯部を有するスプロケットである、請求項１または２に記載の駆動および／または逆転システム。
4. 歯部が、交互に配置された第１のピッチ円上の第１の歯空間と第２のピッチ円上の第２の歯空間とを有している、請求項３に記載の駆動および／または逆転システム。
5. 駆動および／または逆転要素が、くさび型ホイールペアである、請求項１または２に記載の駆動および／または逆転システム。
6. くさび型ホイールが、第１のくさび角度を有する複数の第１の領域と、それとは異なる第２のくさび角度を有する複数の第２の領域とを交互に有しており、
   第１のピッチ円が、各第１の領域と第１のグループのチェーンピンとの接触点によって画定され、第２のピッチ円が、各第２の領域と第２のグループのチェーンピンとの接触点によって画定される、請求項５に記載の駆動および／または逆転システム。
7. チェーンが、少なくとも１つの第３のチェーンピンを有しており、駆動および／または逆転要素が、少なくとも１つの第３のチェーンピンと係合する第３の半径を持つピッチ円上の第３の係合面を有している、請求項１または２に記載の駆動および／または逆転システム。
8. 前記ピッチ円の少なくとも１つ上で各チェーンピンを案内する少なくとも１つの案内レールを更に備えている、請求項１または２に記載の駆動および／または逆転システム。
9. 駆動および／または逆転要素から外れる間中、第１および第２のグループのチェーンピンをそれぞれ案内する、第１および第２の案内レールを備えている、請求項８に記載の駆動および／または逆転システム。
10. 案内されるチェーンピンが、案内レール上を走行または摺動する、請求項８に記載の駆動および／または逆転システム。
11. チェーンが、前記ピッチ円の少なくとも１つ上へ接線方向に入って走行する、請求項１または２に記載の駆動および／または逆転システム。
12. チェーンが、前記ピッチ円の少なくとも１つから接線方向に出て走行する、請求項１または２に記載の駆動および／または逆転システム。

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