(57)【要約】  スチールコードを含むベルトであって、スチールコードは、スチールフィラメントで作られたストランドを含み、最大直径フィラメントは、スチールコードの半径方向外側に少なくとも間欠的に位置決めされている、ベルトが提示される。このような構成は、現在の慣例に反してスチールコードの外側に最も太いフィラメントが位置決めされたスチールコード構成を使用することによって得ることができる。更に好ましい実施形態において、最大直径フィラメントは、スチールコードの半径方向外側において、ストランドの谷の一部又は全部を満たす。従って、これらのモノフィラメントは、スチールコードにおけるストランドと同じ撚り長及び方向を有する。最大フィラメントを外側に置く利点は、最大直径フィラメントが最初に破壊し、従って電気的、磁気的又は視覚的手段によって容易に検出可能であることである。このようにして、先行技術ベルトよりも一層容易に且つ一層便利に監視され得るベルトが提供される。
2021500490.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマージャケットによって互いに平行配置で保持されているスチールコードを含むベルトであって、前記スチールコードは、コード撚り方向及びコード撚り長で撚り合わせられているストランドを含み、前記ストランドは、撚り合わせられているスチールフィラメントを含み、前記スチールフィラメントの各々は、フィラメント直径を有する、ベルトにおいて、
前記スチールコードにおいて、最大直径フィラメントのグループは、前記フィラメントの残りのものよりも厳密に大きいフィラメント直径を有し、前記最大直径フィラメントの各々は、前記スチールコードの半径方向外側に少なくとも間欠的に存在することを特徴とする、ベルト。
【請求項２】
前記最大直径フィラメントのグループは、５０を超える比透磁率を有する鋼製であり、少なくとも前記最大直径フィラメントは、残留磁化を有する、請求項１に記載のベルト。
【請求項３】
前記最大直径フィラメントは、次に小さい直径のスチールフィラメントに対して少なくとも１％及び最大４０％だけ直径において異なる、請求項１又は２に記載のベルト。
【請求項４】
前記最大直径スチールフィラメントのグループからの前記フィラメントのそれぞれの１つの断面積は、前記スチールコードの全断面積の２％〜１０％である、請求項１〜３のいずれか一項に記載のベルト。
【請求項５】
前記スチールコードは、金属製のモノフィラメントを更に含み、前記モノフィラメントは、前記最大直径フィラメントのグループに属し、前記モノフィラメントは、前記コード撚り長及び方向で撚られており、前記モノフィラメントは、前記スチールコードの前記半径方向外側において、隣接ストランド間の谷の一部又は全部を満たし、前記モノフィラメントの直径は、前記隣接ストランド間の隙間よりも大きい、請求項１〜４のいずれか一項に記載のベルト。
【請求項６】
前記モノフィラメントは、前記スチールコードの前記ストランドに対する外接円内にとどまる、請求項５に記載のベルト。
【請求項７】
前記スチールコードの前記最大直径フィラメントのグループは、前記モノフィラメントからなる、請求項５又は６に記載のベルト。
【請求項８】
前記モノフィラメントは、モノフィラメント引張強度を有し、前記モノフィラメント引張強度は、前記スチールコードにおける前記スチールフィラメントのいずれか他のものの引張強度よりも低い、請求項５〜７のいずれか一項に記載のベルト。
【請求項９】
前記スチールコードの前記モノフィラメントは、総モノフィラメント破壊荷重を有し、前記総モノフィラメント破壊荷重は、前記スチールコードの破壊荷重の２０％未満である、請求項５〜８のいずれか一項に記載のベルト。
【請求項１０】
前記スチールコードの少なくとも１つの前記モノフィラメントの少なくとも１つは、電気絶縁層で覆われている、請求項５〜９のいずれか一項に記載のベルト。
【請求項１１】
前記スチールコードの少なくとも１つの前記モノフィラメントの少なくとも１つは、間隔を置いて局所的に弱められている、請求項５〜１０のいずれか一項に記載のベルト。
【請求項１２】
前記スチールコードは、芯を更に含み、前記ストランドは、前記芯の周りに撚られている、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のベルト。
【請求項１３】
前記スチールコードの前記芯は、芯ストランドを形成するスチールフィラメントを含む、請求項１２に記載のベルト。
【請求項１４】
前記芯ストランドは、芯ストランド直径を有し、前記ストランドは、ストランド直径を有し、前記芯ストランド直径は、前記ストランド直径よりも小さい、請求項１３に記載のベルト。
【請求項１５】
前記スチールコードにおけるストランドの数は、３つ、４つ又は５つである、請求項１２〜１４のいずれか一項に記載のベルト。
【請求項１６】
前記ベルトの面と前記スチールコードのいずれか１つとの間の最近接距離は、前記最大直径フィラメントの前記直径の半分よりも大きく、且つ前記最大直径フィラメントの前記直径の１０倍よりも小さい、請求項１〜１５のいずれか一項に記載のベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレベーター及びクレーンなどにおける巻き上げ用途のために使用されるようなスチールコードを含むベルトに関する。しかし、本発明は、平ベルト、同期若しくは歯付きベルト又はコンベヤベルトにおいて同様によく使用可能である。
【背景技術】
【０００２】
世紀が変わって以来、スチールコード強化ベルトは、例えば、エレベーターのような巻き上げ用途のために載荷部材として一層使用されている。この分野において、ベルトの幅よりもかなり薄いベルトの導入は、低い高さ〜中位の高さのエレベーター区分に革命をもたらしている。実際に、高張力撚フィラメントで形成された薄いスチールコードを使用することにより、ベルトの破壊荷重を、従来のエレベータースチールロープの重量の数分の一で従来のエレベータースチールロープの破壊荷重よりも増加させることができる。
【０００３】
細いスチールフィラメントにより、ベルトを、先行技術スチールロープよりも非常に小さい曲げ半径で抑えることができる。従って、駆動滑車は、直接駆動電動機に接続されたより小さい駆動プーリーの使用を可能にするより小さい直径を有することができる。電動機と駆動滑車との間の歯車機構を必要としないため、駆動設備全体を小型にすることができ、従って上述のエレベーターシャフト機械室を除去することができる。
【０００４】
エレベーターのユーザの関心事の１つは、載荷部材の状態の監視である。先行技術エレベータースチールロープで線破壊又は線のよじれなどの欠陥を視覚的に点検して評価検討している間、この手法は、エレベーターベルトに対してもはや適用できない。実際に、ベルトにおいて、スチールコードは、一般的に不透明なエラストマージャケット内に互いに平行に保持されている。更に、多くのスチールコードが存在するために辛うじて見える、細いフィラメントの破壊の評価検討は、もはやオプションではない。従って、載荷部材の状態を監視するために、異なる戦略がエレベーター製造業者によって提案されている。
【０００５】
ベルトの状態を監視する第１の一般的な考えは、エラストマージャケットの非伝導性と組み合わせてスチールコードの電気伝導性を使用することである。米国特許第８６８６７４７号明細書では、いずれのスチールコードが実際に破壊しているのかを区別可能にするために個々のスチールコードと直列に識別抵抗器を追加することが提案されている。ジャケットによって破壊フィラメントの貫通を検出するために、この提案を接地接触と組み合わせることができる。例えば、同じ出願人の欧州特許第２  １７２  ４１０号明細書、欧州特許第１  ２７５  ６０８号明細書に更に詳細に記載されているように、スチールコード間の追加の短絡を検出して評価検討することもできる。その出願人の欧州特許第２  ３６７  ７４７号明細書の更なる開示では、単位時間当たりの抵抗の変化を単に検出して数えることが提案されている。
【０００６】
代わりに、フィラメント破壊を識別可能にするために磁気特性を考慮する。このために、ベルトにおけるスチールコードを局所的に磁化する。フィラメントの途切れは、検出コイル、ホールセンサー又は磁気抵抗センサーによって検出可能な漂遊磁場になる。エレベーターの分野におけるこのような方法論の例は、欧州特許第１  １７３  ７４０号明細書に記載されている。スチールロープを解析するための磁場変化の検出に基づくシステムは、長い間、既知である（例えば、欧州特許第０  ８４５  ６７２号明細書を参照されたい）。
【０００７】
行われている他の提案は、下記の通りである。
・荷重状態及び／又はベルトの摩耗に関する情報を間隔の変化が与える規則正しいマーキングをベルトに与えること（米国特許第７，１１７，９８１号明細書を参照されたい）。
・表面被覆層と平行である、表面被覆層の下に埋設された着色指示層をベルトに与えること。この指示層は、ベルトの摩耗が進むにつれて目に見えるようになる（欧州特許第１  ２７５  ６０８号明細書）。
【０００８】
しかし、上述の全ての開示は、ベルトを監視する方法に関連してそれらのベルトのために使用されるスチールコード構成について言及していない。ベルトのために考慮された一連の可能なスチールコード組立体が米国特許出願公開第２０１２／０２１１３０号明細書に開示されている。更に、７×７構成のエレベーターベルトでよく使用されるスチールコード構成が米国特許第６２９５７９９号明細書に開示されている。これらのスチールコード設計は、記載の技法によってフィラメント破壊を検出するために最適化されていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、ベルトにおけるフィラメント破壊の早期検出を可能にするためにスチールコードが最適化されているベルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様は、請求項１の前文のようなベルトを提示する。このベルトは、エラストマージャケットによって互いに平行配置で保持されているスチールコードを含む。エラストマージャケットは、スチールコードを適所に包み、囲み、保持する。ベルトは、互いに局所的に相互直交する長さ、幅及び厚さ寸法を有し、長さは、幅よりも非常に長く、幅も同様に厚さより大きい。スチールコードは、長さ寸法において全て平行であり、厚さ寸法と垂直な単一層で幅寸法に並んで配置されている。
【００１１】
スチールコードは、コード撚り方向及びコード撚り長で撚り合わせられているストランドを含む。巻きストランドは、撚り合わせられているスチールフィラメントを含み、スチールフィラメントの各々は、フィラメント直径を有する。好ましい実施形態において、スチールフィラメントは、スチールフィラメントの局所軸と垂直に切断された場合、円形の断面を有する。スチールフィラメントの直径は、この円形の断面の平均直径に対応する。この平均直径は、平アンビルを有するマイクロメーターを用いて測定されるような最大及び最小直径の合計の半分である。スチールコードにおける全スチールフィラメントをスチールフィラメントのフィラメント直径に従って順序付けることができる。この用途のために、８マイクロメートル未満の距離を置いて限界の範囲内にあるフィラメント直径のグループは、等しいと考えられ、限界の平均に等しい公称値を有する。
【００１２】
ここで、スチールコードの特徴は、フィラメントの残りのものよりも厳密に大きいフィラメント直径を有する最大直径フィラメントのグループを識別できることである。これは、空でない残りがあること、即ち全てのフィラメントが同じ最大直径を有するわけではないことを必然的に意味する。本発明の更なる特徴は、前記最大直径フィラメントの各々が、スチールコードの半径方向外側に少なくとも間欠的に存在することである。
【００１３】
この用途のために、「スチールコードの半径方向外側」は、エラストマージャケットが存在しなかった場合、外側から見えるスチールコードの側である。従って、最大直径フィラメントのそれぞれの１つは、外側から少なくとも間欠的に見える。換言すれば、最大直径スチールフィラメントのそれぞれの１つは、スチールコード外側で表面に出て、その後、それがスチールコードの内側に入り、その後、外側に再び現れる等であり得る。
【００１４】
更に他の表現では、最大直径フィラメントは、スチールコードの内側になく、スチールコードの面に少なくとも間欠的に現れる。従って、最大直径フィラメントは、スチールコードの外層を形成するストランドの外側に存在する。従って、この特徴の代替の均等な表現は、「前記最大直径フィラメントが前記ストランドの外スチールフィラメントのグループに含まれ、属する」という表現である。
【００１５】
代替の好ましい実施形態において、スチールストランドは、スチールフィラメントからなり、且つ／又はスチールコードは、ストランドからなる。
【００１６】
ストランドのための例示的な構成は、下記の通りである。
・単一撚り長及び方向で撚り合わせられた例えば２つ、３つ、４つ又は５つのフィラメントの空の芯を有するストランド。
・タイプ「Ｃ＋ｎ×Ｆ」の単一層ストランド。芯フィラメント「Ｃ」は、特定の直径の「ｎ」個の外フィラメント「Ｆ」で囲まれている。「ｎ」は、３、４、５、６又は７であり得るが、最も好ましいのは、３、４又は５であり、その場合、より太いフィラメントを外側に置いた状態で、外フィラメント直径は、芯フィラメント直径よりも大きい。
・タイプ「｜×ｄ０＋ｎ×ｄ１＋ｍ×ｄ２」の層状コード構成（但し、直径は、芯から外側に半径方向に増大する）。例示的な配置は、ｄ０＜ｄ１＜ｄ２で１×ｄ０＋５×ｄ１＋１０×ｄ２である。
・単一撚り長及び方向で１つの作業中に形成された単一撚り構成（但し、フィラメント直径は、芯から半径方向に外側に増大する）。例は、ｄ０＜ｄ１＜ｄ２で３×ｄ０｜３×ｄ１｜３×ｄ２又はウォリントン又はシールタイプのｄ０＜ｄ１＜ｄ２＜ｄ３で１×ｄ０｜５×ｄ１｜５×ｄ２｜５×ｄ３である。
【００１７】
エレベーターベルトの強化及びベルトのために使用されるスチールコードの既知の実施形態において、一般的に、最大フィラメントを有するフィラメントは、スチールコードの内側に常に位置している。例えば、米国特許出願公開第２０１２／０２１１３１０号明細書の図７、図８ａ、図８ｂ、図９、図１０、図１１及び図１２又は米国特許第６２９５７９９号明細書の図５を参照されたい。これは、スチールコードの異なるストランド間にエラストマーが十分進入することを望むことに基づいているように見える。更に、最大フィラメントは、使用中に曲げ応力の大部分を受け、その結果、最初に破壊すると予期されることが一般的に認められる。フィラメント端部がスチールコード及びベルトから出ることを防止するために、スチールコードの内側に破壊を保つことを望むため、より太いフィラメントをスチールコードの内側に位置決めする。
【００１８】
上述と対照的に、本発明者らは、請求項１に記載のベルトを用いて全く異なる手法を提案する。エレベーターベルトの標準的な手法と逆に、本発明者らは、スチールコードの外側に最大フィラメントを意図的且つ故意に置く。この異なる手法は、下記の理由で有益である。
・最大直径フィラメントは、スチールコードの外側に位置しているため、最大直径フィラメントは、最初に破壊し、容易に検出可能である。破壊最大直径フィラメントを検出する様々なシステムを後述する。
・最大直径フィラメントは、ここで、外側に見付けられることになるため、より細いフィラメントは、スチールコードの芯又はストランドの芯に位置している。これらの細いフィラメントは、より小さい直径を有するため、それらのフィラメントで引き起こされる曲げ応力は、より小さく、従って、それらのフィラメントは、最大直径を有するフィラメントのグループよりも長く持続すると予期される。
・最大フィラメント直径フィラメントのグループは、荷重の大部分を支えるため、それらの最大直径フィラメントが破壊されない限り、破壊荷重の損失の危険性がない。最大直径フィラメントの完全性を容易に理解することができ、従って最大直径フィラメントが無傷のままである限り、大幅な破壊損失がないと予期される。
・最大フィラメント直径フィラメントが破壊した場合、これを容易に検出して、評価検討することができる。
・最大直径フィラメント破壊の数及び分布が特定の基準を超えた場合、ベルトを交換することにより、破壊荷重の更なる損失を防止することができる。
・ストランド間への十分なエラストマー進入を確保しながら、最大直径フィラメントがスチールコードの外側に位置しているスチールコードの構成が依然として可能である。
【００１９】
ストランドのスチールフィラメントが形成されたスチールは、０．４０％（例えば、０．６５％を超える）の最小炭素含有率、０．４０％〜０．７０％のマンガン含有率、０．１５％〜０．３０％のケイ素含有率、０．０３％の最大硫黄含有率、０．３０％の最大リン含有率（全てのパーセントは、重量パーセントである）を有する典型的な組成を有する通常の高炭素鋼である。微量の銅、ニッケル及び／又はクロムが存在するのみである。最小炭素含有率が約０．８０重量％（例えば、０．７７５〜０．８２５重量％）である場合、高張力鋼を指す。
【００２０】
ストランドのスチールフィラメントは、少なくとも２０００ＭＰａの引張強度、好ましくは２７００ＭＰａを超える引張強度を有する一方、３５００ＭＰａなどの３０００ＭＰａを超える強度が受け入れられている。現在、最高４２００ＭＰａが非常に細い線で得られている。炭素含有率が０．６５ｗｔ％を超える炭素を有する鋼からフィラメントを十分な程度まで冷間延伸することにより、このような高い引張強度を得ることができる。引張強度は、フィラメントの垂直断面積（平方ミリメートル（ｍｍ２））で割られたフィラメントの破壊荷重（ニュートン（Ｎ））の比である。
【００２１】
電解腐食（例えば、フィラメントが銅製である場合）、破壊荷重の低下（鋼は、最高予想引張強度を有する金属の１つであるため）、不均等荷重などの他の問題を引き起こさないように、最大直径フィラメントは、鋼製であることが非常に好ましい。しかし、これは、最大直径フィラメントが、有利な特性を有し得る他の金属製であることを先験的に排除しない。
【００２２】
この用途に関連して、「エラストマー」は、熱硬化性（加硫又は熱処理を必要とする）又は熱可塑性であり得る弾性エラストマー材料である。
【００２３】
熱硬化性エラストマーは、典型的に、天然ゴム又は合成ゴムなどのゴム材料である。ＮＢＲ（アクリロニトリルブタジエン）、ＳＢＲ（スチレンブタジエン）、ＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエン単量体）若しくはＣＲ（ポリクロロプレン）又はシリコーンゴムのような合成ゴムが好ましい。当然のことながら、異なる添加剤を重合体に加えて、ゴム材料の特性を変更することができる。
【００２４】
熱可塑性エラストマー材料は、例えば、熱可塑性ポリウレタン、熱可塑性ポリアミド、ポリオレフィン混合物、熱可塑性共ポリエステル、熱可塑性フッ素重合体（例えば、ポリビニリデンジフルオリド又はポリオキシメチレン（ＰＯＭ））であり得る。これらの中で、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオールから得られるか又はポリカーボネートから得られる熱可塑性ポリウレタンが最も好ましい。更に、これらの熱可塑性材料は、難燃性、摩耗改善充填材、有機又は無機性の摩擦制御充填材で完全なものにすることができる。
【００２５】
更に好ましい実施形態において、少なくとも最大直径フィラメントは、磁化可能であり、即ち強磁性材料製である。強磁性材料は、１を上回る、好ましくは５０を超える比透磁率を有する。低炭素鋼及び高炭素鋼は、磁化可能材料である。好ましくは、少なくとも最大直径スチールフィラメントは、残留磁化を示す。「残留磁化」は、磁場が除去されると残っている磁化である。
【００２６】
スチールコードと平行に方向付けられた強い一定磁場にベルトを導くことにより、ベルトにおけるスチールコードを容易に磁化することができる。永久磁石を用いて又は定電流によって供給された電磁石により、磁場を生成することができる。ベルトにおけるスチールコードを磁化する代替方法は、エラストマーのベルトの少なくとも一方の端部を自由にして、電磁石又は永久磁石であり得る磁石の一方の極とスチールコードを接触させることである。高透磁率のために、磁場は、スチールコード内に閉じ込められたままである。更に、ベルトの他方の端部でスチールコードを反対側の磁極と接触させることができる。
【００２７】
破壊が最大直径フィラメントで発生した場合、磁気的検出手段によって容易に検出可能な磁気双極子場（破壊フィラメントの一方の端部がＳ極であり、破壊フィラメントの他方の端部がＮ極である）が形成される。破壊最大直径フィラメントは、スチールコードの外周に主に位置しているため、フィラメントを重ね合わせることにより、スチールコードをより少なく磁気遮蔽するか又は磁気遮蔽しない。これは、最大直径フィラメントがスチールコードの内側に埋設されている先行技術コードと逆である。
【００２８】
この磁気効果を最大化するために、局所磁気双極子の強度は、磁化質量と共に増加するため、最大直径フィラメントは、十分な質量を有するべきである。フィラメントの単位長さ当たりの質量は、フィラメントの直径の二乗と共に増加する。残りのフィラメントと十分異なる質量、従ってまた破壊荷重及び軸方向剛性に対する最大直径スチールフィラメントの寄与を行うために、最大直径フィラメントは、次に小さい直径のスチールフィラメントに対して少なくとも１％及び最大４０％だけ又は５％〜３０％若しくは５％〜２５％だけ直径において大きくする必要がある。次に小さい直径のスチールフィラメントは、最大フィラメント直径の真下の直径を有するスチールフィラメントである。
【００２９】
上述の推論に対する代替洞察は、スチールコードにおける全スチールフィラメントの全金属断面積に対する最大直径スチールフィラメントのそれぞれの１つの断面積の比が２％〜１０％又は３％〜１０％、例えば３％〜７％であることである。このような比は、検出可能な磁気及び電気特性の十分な局所ひずみになる。
【００３０】
ベルトにおける破壊の検出能を更に向上させるために、本発明者らは、スチールコードにモノフィラメントを追加することを提案する。モノフィラメントは、金属製であり、最大直径フィラメントのグループに属する。モノフィラメントは、ストランドと同じコード撚り長及び方向でスチールコードに撚られている。モノフィラメントは、スチールコードの半径方向外側に位置しており、ストランド間の谷の一部又は全部を満たす。モノフィラメントの直径は、隣接ストランド間の隙間よりも大きい。これにより、隣接ストランドと接触しており、隣接ストランドによって支持され、支えられるモノフィラメントが得られる。隣接ストランド間の隙間は、ストランドに外接させる２つの円間の最短距離である。本発明の利点を得るために、１つのみのモノフィラメントが存在すれば十分である。しかし、スチールコードの安定性のために、ストランド間の谷の全部を１つのモノフィラメントで満たすことが好ましい。モノフィラメントの数は、従って、ストランドの数と等しい。モノフィラメントは、スチールコードの全強度に更に寄与しながら、ベルトの摩耗に対する「指標線」としての機能を果たす。
【００３１】
最大直径フィラメントがスチールコードの半径方向外側に間欠的に存在する上述の実施形態と対照的に、これらのモノフィラメントは、スチールコードの外側に常に見付けられるはずである。従って、これらのフィラメントが破壊した場合、これらのフィラメントを常に容易に検出可能であり、これは、利点である。
【００３２】
選択される検出方法により、モノフィラメントは、異なる金属製であり得る。例えば、電気的検出を選択する場合、高電気抵抗を有するように線を選択し得る。その点において、ＡＩＳＩ  ３１６、ＡＩＳＩ  ３０４（「ＡＩＳＩ」は、「米国鉄鋼協会（Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｉｒｏｎ  ａｎｄ  Ｓｔｅｅｌ  Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）」を表す）などのステンレス鋼は、通常の炭素鋼よりも４〜５倍高い抵抗率を有するため、これらのステンレス鋼の使用が推奨される。付随して、抵抗の変化は、炭素鋼を使用する場合よりも大きい。しかし、上述のステンレス鋼は、強磁性でなく、破壊を磁気的手段によって検出することができない。代わりに、銅又は銅合金、アルミニウム又はアルミニウム合金フィラメントのような非スチールフィラメントを想定することもできる。しかし、その場合、破壊時の抵抗の変化が小さく、この抵抗の変化を検出するのが一層困難である。
【００３３】
電気抵抗を例えば個々のスチールコードに沿って追跡することができる（米国特許第８，６８６，７４７Ｂ１号明細書）。しかし、全フィラメントが平行に接触しているため、単一フィラメントの破壊は、抵抗の微小な変化を引き起こすのみである。同じ場所で破壊した幾つかのフィラメントがある場合に限り、例えばスチールコードの完全な破壊の場合、異常を検出する。従って、抵抗自体ではなく、抵抗の変化を検出する方法は、より適切である場合がある（欧州特許第２  ３６７  ７４７Ｂ１号明細書）。
【００３４】
より好ましい電気的方法は、接地部材とベルトにおけるスチールコードとの間の任意の接触を検出することであり得（欧州特許第２  １７２  ４１０Ｂ１号明細書）、この電気的方法は、当然のことながら、エラストマージャケットが破壊フィラメントによって貫通されているか、又はスチールコードが表面に存在する程度までジャケットが摩耗していると仮定する。この検出方法を使用する場合、本発明者らは、強くて若干脆いモノフィラメントのための鋼の使用を提案する。例えば、非常に高い引張強度（例えば、３７００ＭＰａを超える）まで延伸されている炭素鋼フィラメントである。代わりに、マルテンサイト金属組織を有するスチールフィラメントを使用することができる。
【００３５】
磁気的検出方法を使用する場合、モノフィラメントのための低炭素鋼は、この低炭素鋼の透磁率が、比較的高い残留磁気と組み合わせて高いため、非常に好ましい。低炭素鋼は、０．０４ｗｔ％〜０．２０ｗｔ％の炭素含有率を有する組成を有する。全組成は、下記のように、０．０６ｗｔ％の炭素含有率、０．１６６ｗｔ％のケイ素含有率、０．０４２ｗｔ％のクロム含有率、０．１７３ｗｔ％の銅含有率、０．３８２ｗｔ％のマンガン含有率、０．０１３ｗｔ％のモリブデン含有率、０．００６ｗｔ％の窒素含有率、０．０７７ｗｔ％のニッケル含有率、０．００７ｗｔ％のリン含有率、０．０１３ｗｔ％の硫黄含有率であり得る。可能な磁気的検出システムは、欧州特許第１  １７３  ７４０Ｂ１号明細書に記載されている。
【００３６】
当然のことながら、モノフィラメントは、ストランドのフィラメントと同じ鋼製であり得る。これは、スチールコードを製造しやすくし、更にフィラメントの破壊の検出を可能にする。なぜなら、フィラメントは、十分大きい直径を有し、且つ／又はスチールコードの全断面積の十分な断面積を占めるからである。その上、フィラメントは、高透磁率を有し、電気伝導性を有する。
【００３７】
好ましくは、モノフィラメントの直径は、ストランドの直径よりも小さく、例えばストランドの直径の半分よりも小さいか又はストランドの直径の４０％よりも小さい。上述のように、いずれの場合にも、モノフィラメントの直径は、隣接ストランド間の隙間よりも大きくする必要があり、モノフィラメントは、最大直径フィラメントのグループに属するため、モノフィラメントの直径は、スチールコードにおける任意の他のフィラメントよりも大きい。
【００３８】
更に好ましい実施形態において、モノフィラメントは、スチールコードのストランドに対する外接円内にとどまる。「スチールコードのストランドに対する外接円」は、全ストランドを依然として囲み、モノフィラメントを必ずしも囲まない最小直径を有する円である。しかし、エラストマー製品に加工するのを一層容易にするより丸い全断面をスチールコードが得るように、モノフィラメントは、その円内にとどまることが好ましい。
【００３９】
別の好ましい実施形態において、前記スチールコードの最大直径フィラメントのグループは、モノフィラメントからなり、モノフィラメントと等しく、一致する。これは、モノフィラメントがスチールコードにおいて最大フィラメントであることを意味する。従って、モノフィラメントは、スチールコード、従ってベルトの状態の早期警告としての機能を果たす。１つのモノフィラメントも破壊していない限り、ベルトは、依然として良好な状態である。
【００４０】
特定の実施形態において、モノフィラメントは、２０００ＭＰａ未満の引張強度を有する。より小さい冷間延伸変形を与えることにより、且つ／又はより低い炭素含有率、例えば０．４０ｗｔ％の炭素を有する鋼若しくは０．１０ｗｔ％の炭素などのより低い炭素鋼を使用することにより、例えば２０００ＭＰａ未満（例えば、５００ＭＰａ〜２０００ＭＰａ）の引張強度としてより低い強度を得ることができる。これらのモノフィラメントは、フィラメントの最大直径だけでなく最低引張強度も有するため、モノフィラメントは、繰り返し曲げの下で最初に破壊することになる。
【００４１】
このような低引張強度のモノフィラメントを使用することにより、全強度が減少するが、これは、必ずしも問題ではない。例えば、まず、スチールコードは、モノフィラメントなしでベルトの所要破壊荷重を満たすように設計可能である。次に、そのスチールコードにモノフィラメントを追加することにより、ベルトの破壊荷重は、単純に増加され得る。ロープ又はベルトなどのエレベーターの引張部材の破壊荷重は、元の破壊荷重の８０％を決して下回るべきではないという許容安全基準である。全モノフィラメントの破壊荷重の総計がスチールコード（モノフィラメントを含む）の破壊荷重の２０％未満のままであるように、モノフィラメントの数、直径及び引張強度を選択することにより、全モノフィラメントが全く同じ場所で破壊した場合でも、上述の安全基準を満たすことを保証する。これは、（ベルト締め具において又はベルトの非常に局所的な損傷によってでない限り）実際にはめったに起こり得ない。また、ベルトにおける全スチールコードの全モノフィラメントが同じ場所で破壊した場合でも、エレベーター内の乗客の安全性を損なわない。
【００４２】
通常、モノフィラメントの破壊は、異なるスチールコードにわたって及びベルトの長さにわたって点在しているはずである。孤立した破壊において、ベルトの破壊荷重は、１つのモノフィラメントの破壊荷重で局所的に低下する。破壊からある程度（例えば、１０のコード撚り長）離れた場所において、破壊フィラメントがエラストマーによってスチールコードに保持され、スチールコードに撚られているため、ベルトの破壊荷重は、正常なレベルに既に戻される。モノフィラメントは、破壊するように特別に設計されているが、エレベーター内の乗客に決して危険はない。この直観に反した設計手法をとることが本発明者らの利点である。通常の設計基準は、強くて破壊しないフィラメントを有するスチールコードを設計することである。
【００４３】
更に好ましい実施形態において、モノフィラメントを、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリウレタン（ＴＰＵ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）を含む電気絶縁層で覆い得るか、又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ペロフルオロアルコキシ（ＰＦＡ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）などのポリフッ化炭素又は同様の重合体を、ホモ重合体又はこれらの混合物として使用することができる。このようにして、個々のモノフィラメントの破壊を、そのモノフィラメント上の抵抗を監視することを条件として検出することができる。この絶縁層が摩耗した場合、モノフィラメントとケーブルとの間の接触を検出することもできる。
【００４４】
更に好ましい実施形態において、モノフィラメントの少なくとも１つ、又は２つ以上、又は全部を、間隔を置いて局所的に弱める。「局所的に弱める」は、短い長さにわたり、例えばモノフィラメントの直径の５倍未満又は２倍未満にわたり破壊荷重を局所的に低下させることを意味する。局所的に線を機械的に変形させることにより、例えば線を挟む、絞る又は平坦化することにより、このような弱めることを行うことができる。代わりに、鋼の金属組織を局所的に変更することにより、例えばレーザーパルスを用いて線を局所的に加熱することにより、この弱めることを行うことができる。「間隔を置いて」は、モノフィラメントの長さに沿って弱めることが繰り返されることを意味する。繰り返しは、不規則、即ちランダムであり得るが、好ましくは、規則正しい又は周期的である。局所的に弱められた場所間の距離は、コード撚り長の１／１０〜１００であり得る。弱めることの目的は、充填材線が望ましく制御可能に破壊する制御された弱い場所を有することである。
【００４５】
更に非常に好ましい実施形態によれば、ベルトは、ストランドが場合によりモノフィラメントと一緒に撚られている芯を含むスチールコードを含む。芯は、糸に撚られている合成若しくは天然有機繊維を含むか又は合成若しくは天然有機繊維からなり得る。更に、糸は、コアロープに撚られ得る。有機繊維は、純炭素を含む炭素化学ベースの重合体で形成されている繊維を意味する。これらの繊維は、綿、亜麻、麻、羊毛、サイザル麻又は同様の材料などの天然起源であり得る。代わりに、糸は、炭素繊維、ポリプロピレン、ナイロン又はポリエステルで形成可能である。好ましくは、糸は、液晶高分子（ＬＣＰ）、アラミド、高分子量ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン、ポリ（ｐ−フェニレン−２，６−ベンゾビスオキサゾール及びこれらの混合物の繊維で形成されている。
【００４６】
より好ましくは、芯は、芯ストランドに撚り合わせられているスチールフィラメントを含むか又はスチールフィラメントからなる。可能な芯ストランドは、下記の通りであり得る。
・単一スチールフィラメント。
・芯ストランドに撚り合わせられた２つ、３つ、４つ又は５つのスチールフィラメント。
・３つ、４つ、５つ、６つ、７つ又は「ｎ」個のフィラメントがそれぞれ撚られた単一スチールフィラメントを表す１＋３、１＋４、１＋５、１＋６、１＋７又は１＋ｎなどの単一層ストランド。
・各連続層がより多くのフィラメントを含む、３＋６、３＋９、１＋６＋１２、３＋９＋１５、４＋１０＋１６などの層状型コード。層は、順に重ねて撚られ、各層は、撚り長及び／又は撚り方向で少なくとも異なる。
・全フィラメントが同じ撚り方向及び撚り長で撚られた単一撚りコード（例えば、３｜９、３｜３｜６、１｜５｜５｜５、１｜６｜６｜６などの小型コード、ウォリントンストランド、シールストランド）。
【００４７】
平行円形アンビルを有するマイクロメーターにより、芯直径を測定することができ、このアンビルは、少なくとも撚り長（例えば、１４ｍｍ）の直径を有する。芯直径としてのこの用途のために、最大直径は、ストランドと垂直な面を横切る異なる角度にわたって判定されると見なされる。同じように、ストランドの直径を判定することができる。好ましい実施形態において、芯直径は、ストランド直径よりも小さい。
【００４８】
外ストランドの数を３つ、４つ又は５つに限定すると、使用中に安定しているスチールコードを得たい場合、芯直径は、外ストランド直径よりも必然的に小さい。「使用中に安定している」は、フィラメント及びストランドが使用中に互いに過度に動かないことを意味する。更に、ストランドの数が３つ、４つ又は５つである場合、ストランド間に形成された谷がより大きいため、モノフィラメントの直径が最大である。例えば、６つのストランドを使用する場合、ストランドの各々は、７×７構成として一般に知られている、６つの外スチールフィラメントが撚られたスチールフィラメントを含み、モノフィラメントの直径は、外スチールフィラメントと略等しく、あまり好ましくない状況である。
【００４９】
スチールコードの更に好ましい実施形態において、モノフィラメントは、少なくとも０．２５ｍｍの直径を有する。場合により、他の全フィラメントは、従って、０．２５ｍｍよりも小さく、モノフィラメントは、スチールコードにおいて最大になる。好ましくは、スチールコードの全直径は、３ｍｍ未満、又は２ｍｍ未満、又は１．８ｍｍ（例えば、約１．５ｍｍ）未満である。外ストランド間の谷の深さは、スチールコードの直径に対応するため、大き過ぎる直径は、初期故障及び過度の曲げ剛性を引き起こす非常に大きい充填材直径になる。従って、スチールコードを、他の特性で譲歩することなく、より大きい直径に単にサイズ変更することができない。従って、本発明者らは、０．５０ｍｍ又は０．４０ｍｍ未満（例えば、０．３５ｍｍ以下）の最大直径を有するモノフィラメントに本発明の実際的な使用を限定する。他の全フィラメントも必然的にその直径未満である。
【００５０】
ベルトにおける破壊フィラメントがエラストマージャケットを貫通して目に見えるようになるか、又は破壊を検出する接地にローラーを接触させることができるために、ベルトの面といずれか１つのスチールコードとの間の最近接距離が十分短いことが好ましい。例えば、この最近接距離は、最大直径スチールフィラメントの直径の１０倍、５倍、４倍又は３倍よりも小さい。一方、この距離は、スチールコードに至るまでベルト面を摩耗させる時間がスチールコードにおける最初の破壊の発生よりも長くなる必要があるという意味で小さ過ぎるべきではない。例えば、最近接距離は、最大直径フィラメントの直径の半分、１倍又は２倍よりも大きくなるべきである。「ベルトの面といずれか１つのスチールコードとの間の最近接距離」は、ベルトの垂直断面で測定されるようなスチールコードの外面とベルトの外面との間の全ての最短距離を意味する。この設計基準を上述の全ての実施形態に適用することができる。
【００５１】
ここで、フィラメント破壊が発生した場合、下記のように異なる評価検討基準を適用することができる。
・最大直径フィラメントの単一破壊は、ベルトが摩耗し始めたが、依然としてベルトを交換する理由ではないことを示す兆候である。
・破壊の局所的な集中をベルトに沿って特定の長さの範囲内で検出した場合、これは、ベルトが寿命末期に近づいていることを示す兆候である。
・ベルトにおける破壊の総数が規定の数を超えた場合、ベルト交換を必要とする。
当然のことながら、他の戦略を考慮し得る。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１ａ】本発明の原理を具体化するベルトの断面図である。
【図１ｂ】図１ａのベルトで使用されるスチールコードの断面の拡大図である。
【図２】本発明のベルトで用いるモノフィラメントを有するスチールコードである。
【図３】本発明のベルトのためのモノフィラメントを有する別のスチールコードである。
【図４】局所的な平坦部を有するモノフィラメントを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５３】
図１ａは、ベルトの断面を有する本発明のベルトを示す。このベルトは、「Ｌ」で示す長さ寸法、「Ｗ」で示す幅及び「ｔ」で示す厚さを有する。スチールコード１０１は、「Ｄ」で示す直径を有する。スチールコードは、この場合、当技術分野で知られているようにエステルポリオールベースの熱可塑性ポリウレタンである重合体１０４で囲まれている。ベルトの面とスチールコードのいずれか１つとの間の最近接距離を「Δ」で示す。例えば、釣り合いのとれた物の見方をすれば、ベルトの長さは、数百メートルであり得る一方、ベルトの幅は、２０ｍｍであり、ベルトの厚さは、２．８３ｍｍである。スチールコードの直径「Ｄ」は、１．７７ｍｍである。ベルトの面とスチールコードのいずれか１つとの間の最短又は最近接距離「Δ」は、０．５３ｍｍである。
【００５４】
スチールコード１０１の構造を図１ｂに拡大図で示す。スチールコード１０１は、Ｓ方向に１７ｍｍの撚り長を有する芯１０８に巻かれた５つのストランド１０２を含む。ストランド１０２は、５つの外スチールフィラメント１０６がＺ方向に１２ｍｍの撚りで撚られた中心スチールフィラメント１１０からなる。外フィラメントの直径は、０．２３ｍｍである。中心フィラメント１１０の直径は、０．１８ｍｍである。ストランドの外フィラメントよりも大きいフィラメントを芯が含まない限り、芯の構造は、本発明にとってそれ自体重要でない。この場合、スチールフィラメントを含む芯であって、直径０．１８ｍｍの５つのフィラメントがＺ方向に１０ｍｍの撚りで巻かれた直径０．１５ｍｍの中心フィラメントで形成された芯が選択されている。ストランド間の隙間は、０．０２８ｍｍである。ベルトのねじり挙動は、隣接スチールコード間のスチールコードの撚り方向を反映するのが有利である。
【００５５】
従って、最大直径フィラメントのグループを、サイズ０．１８ｍｍ及び０．１５ｍｍの残りのフィラメントよりも大きいサイズ０．２３ｍｍの外スチールフィラメント１０６によって形成する。これらの最大直径フィラメントは、０．１８ｍｍの中心フィラメントの周りに螺旋を描く。それから、ストランド自体を螺旋形状で芯の周りに撚る。従って、最大直径フィラメントのそれぞれの１つは、スチールコードの特定の長さにわたってスチールコードの面になる。換言すれば、最大直径フィラメントは、スチールコードの半径方向外側に間欠的に存在する。
【００５６】
この例において、０．２３ｍｍの最大直径フィラメントは、サイズ０．１８ｍｍの次に小さい直径のフィラメントに対して２７．８％大きい。コードの全断面積は、１．３１ｍｍ２である一方、単一最大直径フィラメントの断面積は、０．０４１５ｍｍ２、即ちコードの全断面積の３．２％である。ベルトの面とスチールコードのいずれか１つとの間の最近接距離は、最大直径フィラメントの直径の２．３倍であることに留意されたい。
【００５７】
最大直径フィラメントは、炭素含有率約０．７２５ｗｔ％の炭素を有する炭素鋼製である。この鋼は、約１００の比透磁率を有する。炭素鋼は、強磁性であるため、使用前又は使用中でも炭素鋼を容易に磁化することができる。使用中、例えば直流（ＤＣ）電磁石によって生成される一定磁場にベルトを通すことができる。直流（ＤＣ）磁石は、永続的にオンである必要がなく、ときに、例えばベルト検査前に、残留磁気の低下の復元は、磁気的検出器によって任意の破壊最大直径フィラメントを検出することができるのに十分である。
【００５８】
図２は、図１ａのベルトにおけるスチールコードのための代替の実施形態を説明する。スチールコード２００は、Ｓ方向に１６．３ｍｍの撚り長を有する芯２０８に撚られた５つのストランド２０２を含む。ストランド２０２は、Ｚ方向に１２ｍｍの撚りで直径０．１７ｍｍの中心スチールフィラメント２１０に撚られた直径０．２３ｍｍを有する５つの外スチールフィラメント２０６で形成されている。芯２０８は、Ｚ方向に１０ｍｍの撚りで撚られた直径０．２２ｍｍの３つのスチールフィラメント２０９で形成されている。構成に関して特有であるのは、スチールコードの半径方向外側にストランド間の全部の谷を満たし、スチールコードにおけるストランドと同じ撚り及び方向を有する５つのモノフィラメント２０４、２０４’、２０４’’、２０４’’’及び２０４’’’’をスチールコードが含むことである。これらのモノフィラメントは、０．２５ｍｍの直径を有し、モノフィラメントは、最大フィラメントであるため、モノフィラメントは、最大直径フィラメントのグループである。
【００５９】
このコードの構成を下記のようなコード式で適宜表すことができる。
［（３×０．２２）１０ｚ＋５×（０．１７＋５×０．２３）１２ｚ｜５×０．２５］１６．３Ｓ
スチールコードの鏡像では、あらゆる「ｚ」を「ｓ」と置換し、逆も同様である。
【００６０】
この式を下記のように読み取る必要がある。
・小数は、フィラメントの直径を示し、整数は、フィラメント又はストランドの数を示す。
・括弧は、１ステップで撚り合わせられるフィラメント及び／又はストランドを含む。
・副添字は、撚り長（ｍｍ）及び方向を示す。
・プラス記号は、「＋」の両側の項目が撚り合わされ、異なる撚り長及び／又は方向を有することを示す。
・一画は、「｜」の両側の項目を同じ撚り長及び／又は方向で撚り合わせることを示す。
【００６１】
ストランドの撚り方向「ｚ」は、コードの撚り方向「Ｓ」と逆である。モノフィラメント２０４〜２０４’’’’の全ては、滑らかな外面を有するスチールコードになるストランド２０２に接する外接円２１２内にとどまる。モノフィラメント２０４の直径は、０．２５ｍｍであり、この直径は、ストランドフィラメント２０６の次に小さい直径０．２３ｍｍよりも大きい。実際に、モノフィラメントの直径は、次に小さい直径のスチールフィラメントに対して８．７％大きい。更に、モノフィラメントの直径は、ストランド間の隙間（この場合、０．００８ｍｍ）よりも大きい。
【００６２】
モノフィラメントは、炭素鋼よりも５倍高い電気抵抗を有するＡＩＳＩ  ３０４ステンレス鋼（ＳＳ）製である。更に、モノフィラメントは、他の炭素鋼フィラメントの引張強度よりも低い１７５０ＭＰａの著しく低い引張強度を有する。従って、モノフィラメントは、ベルトに対する優れた摩耗指標である。しかし、ＡＩＳＩ  ３０４オーステナイトステンレス鋼の透磁率は、線延伸による冷間加工後でも１０未満のままであるため、破壊を磁気的手段によって容易に検出することができない。
【００６３】
簡単な計算によれば、エレベーターベルトにおけるスチールコードの全長での１つのモノフィラメントの破断は、スチールコードにわたって電気抵抗の僅かな変化を引き起こすのみであることが分かる。電気的手段による検出を向上させるために、電気絶縁プラスチックでステンレス鋼を覆うことがより好ましい。モノフィラメントは、従って、残りのスチールコードから電気的に絶縁されるようになるため、並行してとられた場合でも、個々のモノフィラメントの抵抗を測定することにより、モノフィラメントの破壊を容易に検出することができる。
【００６４】
下記の比較表１は、モノフィラメントなしの０．７２５ｗｔ％の炭素の先行技術コード（「先行技術」）と比較して、０．７２５％の炭素鋼を使用した場合のコードの特徴を示す。
【００６５】
【表１】
2021500490.tif 000003
【００６６】
モノフィラメントのそれぞれの１つは、コードの全断面積の３．２５％を占める。
【００６７】
破壊荷重に対するモノフィラメントの寄与を下記の手順によって容易に評価することができる。
・まず、スチールコードの破壊荷重を判定する。その結果は、「Ａ」ニュートンである。
・スチールコードからモノフィラメントを除去する。モノフィラメントは、スチールコードの外側にあるため、この除去を容易に実行することができる。
・残りのコードの破壊荷重を測定する。その結果は、「Ｂ」ニュートンである。
総破壊荷重に対するモノフィラメントの寄与は、従って、パーセントで１００×（Ａ−Ｂ）／Ａである。０．７２５ｗｔ％Ｃの上述の場合、破壊荷重に対するモノフィラメントの寄与は、８．５％である。従って、全モノフィラメントが使用中に同じ場所で破壊した場合、元の破壊荷重の９１．５％が依然として残る。モノフィラメントの破壊荷重を問わず、モノフィラメントは、スチールコードの破壊荷重に常に寄与することに留意すべきである。
【００６８】
第２の実施形態によれば、下記の構成のコード３００を提案し、このコードの断面を図３に示す。
［（３×０．１５）９ｚ＋４×（０．１９＋５×０．２６５）１４ｚ｜４×０．２８］１６．３Ｓ
鏡像は、全て逆の撚り方向を有する。ストランド間の隙間は、０．００９ｍｍである。
【００６９】
この場合、制御された弱い場所を得るために、直径０．２８ｍｍのモノフィラメント３０４、３０４’、３０４’’、３０４’’’は、引張強度を局所的に減らすようにギザギザがつけられている。このために、互いに同期されて動く２つの歯車間にモノフィラメントを導く。歯車の歯が互いに面する（歯車のかみ合いがない）ように歯車間の相を調整する。歯車の歯間の隙間をモノフィラメントの直径の０．７０〜０．９５に調整する。ここで、線を２つの歯車間に導くと、２つの平坦部が互いに直径方向に形をなす。これを図４に示し、線３０４は、平坦部３２０間で円形の断面３２４を示す。線の直径の２倍未満である平坦部において、断面３２６は、平坦化されている。
【００７０】
平坦部３２０は、スチールコードの破壊荷重の全体的な低下が２％低くなるモノフィラメントの１０％低い破壊荷重になる。平坦部は、制御された破壊場所になる。全モノフィラメントが同じ場所で破壊された場合、破壊荷重は、１４．３％低下するのみであり、即ち元の破壊荷重の８５．７％が依然として維持されている。
【００７１】
モノフィラメントを局所的に平坦化するため、平坦部は、モノフィラメントと外ストランドとの間の隙間を維持する。このような隙間は、スチールコードの芯へのエラストマー浸透を向上させると期待され、更なる利点である。
【図１ａ−１ｂ】
2021500490.tif 000004
【図２】
2021500490.tif 000005
【図３】
2021500490.tif 000006
【図４】
2021500490.tif 000007
【国際調査報告】
2021500490.tif 000008
2021500490.tif 000009
2021500490.tif 000010