TW201907981A - 包含摩擦制動器之墜落防護設備 - Google Patents
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Abstract
一種墜落防護設備，其包括一旋轉啟動型制動裝置，該旋轉啟動型制動裝置包括一限制使用型摩擦制動器，該限制使用型摩擦制動器具有一摩擦材料層及一可旋轉構件。
Description
在諸如建築物建造及類似者之應用中經常發現使用墜落防護設備，例如，諸如自縮回式救生索。
在廣泛之發明內容中，在本文中揭示一種墜落防護設備，其包含一旋轉啟動型制動裝置，該旋轉啟動型制動裝置包含一限制使用型摩擦制動器，該摩擦制動器包含一摩擦材料層及一可旋轉構件。此等及其他態樣將經由下文的詳細說明而顯而易見。然而，無論如何，不應將本案發明內容解釋為限制可主張的申請標的，不論此申請標的是在最初申請之申請案的申請專利範圍內所提出，或是在審理中以修改或是其他方式呈現的申請專利範圍中皆然。
20‧‧‧棘爪
21‧‧‧偏置彈簧/彈簧
22‧‧‧嚙合端
30‧‧‧凸緣
31‧‧‧扭力彈簧
32‧‧‧隔離盤
33‧‧‧鼓輪
39‧‧‧軸/栓槽軸
44‧‧‧負載托架/負載帶
47‧‧‧棘輪
100‧‧‧墜落防護設備/設備
102‧‧‧旋轉啟動型制動裝置
103‧‧‧摩擦制動器
108‧‧‧上部錨座端
111‧‧‧外殼
112‧‧‧第一外殼件/外殼件
113‧‧‧第二外殼件/外殼件
142‧‧‧第一接觸表面/接觸表面
143‧‧‧第二接觸表面
144‧‧‧第一摩擦制動表面
145‧‧‧支撐板
146‧‧‧第一摩擦材料層
147‧‧‧齒/棘輪
148‧‧‧第二摩擦材料層
149‧‧‧第二摩擦制動表面
150‧‧‧支撐板
151‧‧‧鎖定螺帽
229‧‧‧安全索/索
230‧‧‧鉤
240‧‧‧連接特徵
Fa‧‧‧平均制動力
FA‧‧‧平均力
Fp‧‧‧峰值/峰值力
FP‧‧‧峰值力
FLIP‧‧‧局部初始峰值力
圖1係一例示性墜落防護設備的透視圖。
圖2係包括旋轉啟動型制動裝置的一例示性墜落防護設備之各種組件的分解透視圖。
圖3係包括旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動器的一例示性墜落防護設備之各種組件的隔離分解透視圖。
圖4呈現用於比較例墜落防護設備的力對時間資料。
圖5呈現用於工作例墜落防護設備的力對時間資料。
各圖式中相似的元件符號代表相似的元件。某些元件可能存在有相同或等效的複數者；在此類情況下，一元件符號可僅指示一或多個代表性元件，但應瞭解，此類元件符號適用於所有此等相同元件。除非另外指示，本說明書內所有圖式與繪圖都未依照比例，並且係經選取用於例示本發明不同實施例之目的。尤其是，許多組件的尺寸僅供例示，並且除非明確指示，否則應當可從該等圖式推斷許多組件的尺寸之間並無關聯。雖然可在本揭露中使用諸如「前(front)」、「後(back)」、「向外(outward)」、「向內(inward)」、及「第一(first)」與「第二(second)」等用語，仍應理解彼等用語在使用時僅為相對概念，除非另有註明。諸如「頂部(top)」、「底部(bottom)」、「上部(upper)」、「下部(lower)」、「下方(under)」、「上方(over)」、「水平(horizontal)」、「垂直(vertical)」、及「上(up)」與「下(down)」等用語將被理解為在地球上具有其通常之含義。
如本文中所使用，用語「大致上(generally)」當作特性或屬性的修飾詞時，除非另有具體定義，否則意指所屬技術領域中具有通常知識者可輕易辨識該特性或屬性，但是不需要高度近似(例如可量化特性之+/-20%之內)。除非另有具體定義，否則用語「實質上 (substantially)」表示高度近似(例如可量化特性之+/-10%之內)。「基本上(essentially)」一詞表示高度近似(例如可量化特性之加或減2%之內)；將理解的是，用語「至少基本上(at least essentially)」包含「精確(exact)」匹配之具體情況。然而，甚至「精確(exact)」匹配或使用例如相同、等於、完全相同、均勻的、恆定的、及類似者的任何其他表徵詞據了解應在適用於特定環境，而非要求絕對精準或完美匹配的一般公差或測量誤差之內。用語「經組態以(configured to)」及類似用語之約束性至少與用語「經調適以(adapted to)」一樣，且需要執行特定功能的實際設計意圖，而非僅是執行此一功能的實體能力。應理解，本文中所引用的數值參數(尺寸、比率等等)係藉由使用自該參數之數個測量導出的平均值計算而得(除非另有註明)。
在本文中揭示一種墜落防護設備，其係指在使用者墜落之事件中作用以可控制地減速設備之人類使用者的設備。依據定義，此一類墜落防護設備有別於用以升或降非人負載之裝置(諸如吊車(hoist)、絞車(winch)及類似者)。依據定義，此一類墜落防護設備係非機動化設備。此意指設備之安全索非藉由電動馬達移動(即，從設備之外殼延伸或縮回)；換言之，該設備不被用作使用一或多個馬達來升或降負載的系統(例如，升降機、吊車等)之部分。
在許多實施例中，此一類墜落防護設備為自縮回式救生索(SRL)；即，包含外殼之減速設備至少部分地含有鼓輪捲繞安全索，該鼓輪捲繞安全索可在設備的人類使用者之正常移動期間在輕微張力 下從外殼延伸及縮回至外殼中，且在使用者開始墜落時，自動阻止(即，減慢至受控速率，或完全停止)使用者墜落。此一類設備可包含安全索，該安全索可從設備之下端延伸出，其中該設備具有可連接至例如工作場所之安全錨座的上部錨座端。經常，此一類設備可包含鼓輪，該鼓輪可旋轉地安裝在外殼內，使得當該索縮回到該外殼中時，該安全索可繞該鼓輪捲繞。此一類設備可進一步包含旋轉啟動型制動裝置。此意指經組態以在鼓輪旋轉高於一預定值時旋即阻止鼓輪旋轉之裝置(應注意，用語值包含速度、加速度或其組合)。在一些類型之墜落防護設備中，此一類旋轉啟動型制動裝置可使鼓輪「硬停止(hard stop)」(即，接近即時停止)；在許多此類情況中，設備之安全索可包括所謂的吸震器(例如撕裂帶材或撕裂條)，以最小化使人類使用者停止時使用者所經歷的力。在本文中所關注類型之墜落防護設備中，旋轉啟動型制動裝置包含摩擦制動器，該摩擦制動器使鼓輪以更漸進方式停止(如在本文中稍後詳述)，而非使鼓輪「硬停止」。此可在阻止墜落時最小化人類使用者所經歷之力，例如不需要在安全索中存在吸震器。
圖1及圖2描繪自縮回式救生索類型之例示性墜落防護設備100。此一類設備可包含外殼111，該外殼由例如被組裝且緊固在一起以形成該外殼的第一外殼件112及第二外殼件113所提供。外殼件112及113可例如藉由螺栓或任何其他合適的緊固件而緊固在一起。應注意，在本文中之圖示省略許多輔助組件(例如，諸如一或多個螺帽、螺栓、螺絲、軸、墊圈、軸襯、墊片、軸承、及類似者)， 以易於呈現主要關注之組件；尋常技術人員將輕易明白，可按設備100之運作所需而存在任何此類品項。在一些實施例中，外殼111可承受負載；在一些實施例中，可存在負載托架44或類似組件，並可提供設備的負載承載路徑之至少一部分。
鼓輪33在至少部分地由外殼111所界定之內部空間內，在該鼓輪上卷繞(例如螺旋卷繞)一長度之安全索229(用語索廣泛涵蓋任何細長的可卷繞負載承載構件，包括例如由任何合適的合成或天然聚合材料、金屬等，或其任何組合製作的帶子、纜線、繩索等)。在所繪示之實施例中，鼓輪33包含主體及凸緣30，該凸緣在結合至該主體時界定可在其內接收且螺旋卷繞安全索229的空間。索229之近端直接或間接地連接至鼓輪33(此一類連接涵蓋其中索229之近端連接至其上安裝鼓輪33之軸的組態)。在各種實施例中，此一類鼓輪(例如主體及/或其凸緣)可由金屬(例如，機械加工或澆注金屬)、模製塑料或任何其他合適的材料製作。在一些實施例中，此一類鼓輪可由單一一體式件材料製作，其可係例如模製聚合件或機械加工或澆注金屬件。鼓輪33可旋轉地連接至外殼111，例如藉由可旋轉地安裝在軸上或藉由安裝在可相對於外殼旋轉的軸上。可例如在鼓輪33外部提供扭力彈簧31(且在圖2之所描繪之實施例中，藉由隔離盤32而與鼓輪33分開)，該扭力彈簧作用以使該鼓輪偏置朝向將安全索229縮回至鼓輪上的方向旋轉，除非藉由例如人類使用者之移動來克服偏置力。
旋轉啟動型制動裝置
旋轉啟動型制動裝置102在由外殼所界定之空間內，如圖2中之例示性實施例所示。此一類旋轉啟動型制動裝置依賴於一般與鼓輪33可共旋轉的一或多個棘爪20。與鼓輪可共旋轉係指一或多個棘爪能夠連同鼓輪33旋轉，其中棘爪在繞軌道運動中心的軌道路徑中移動，該軌道運動中心與鼓輪之旋轉軸重合。在圖2之所繪示之實施例中，藉由將兩個此類棘爪20直接安裝至鼓輪33使得其等與鼓輪33一起旋轉來達成此一類配置。然而，非必然將此一類棘爪直接安裝至鼓輪33上(例如，可將一或多個棘爪安裝在連接至鼓輪的棘爪支撐盤上)。
任何此類棘爪可被偏置(在所描繪之實施例中，這係藉由使用偏置彈簧21來實施)，使得在尋常使用墜落防護設備時，驅使棘爪之一嚙合端22進入非嚙合位置，在該非嚙合位置中，棘爪之嚙合端不與將限制鼓輪之旋轉的任何組件(例如棘輪齒)嚙合。這允許鼓輪回應於墜落防護設備的人類使用者之移動而旋轉以使安全索延伸及縮回。在鼓輪開始旋轉高於預定值的情況中，至少一個棘爪經促動(克服彈簧21之偏置力)至嚙合位置，在該嚙合位置中，棘爪之嚙合端22嚙合一棘輪之一齒，以便減慢及/或停止鼓輪的旋轉(如在本文中稍後詳述)。在許多實施例中，一或多個棘爪可樞轉地安裝成能夠在脫離位置與嚙合位置之間樞轉地移動(如在圖2之設計中)。然而，在一些實施例中，一或多個棘爪例如可滑動地安裝成能夠在脫離 位置與嚙合位置之間滑動地移動(例如，如在美國專利8256574中揭示之配置中)。
在圖2所示之例示性配置中，各棘爪20包含與嚙合端22相對之重端，使得增加之旋轉速度導致該重端徑向向外移動，因此促動嚙合端22徑向向內。此類配置可搭配棘輪使用，該棘輪係徑向面向外，例如在本文中稍後參照圖3描述之通常類型的棘輪盤。在一些實施例中，棘爪可經組態使得嚙合端係經促動而徑向向外移動成經嚙合的棘爪之端部；此類配置可搭配徑向面向內之棘輪(例如，上文引用之'574專利的圖4中所示之通常類型的棘輪環)使用。大體而言，可使用由具有適當機械強度之任何材料(例如不鏽鋼)製作的任何合適設計之一或多個棘爪；各種棘爪設計及組態描述於例如美國專利7281620、8430206、8430208、及9488235中。
在使用例示性墜落防護設備100時，設備之上部錨座端108可(例如藉由連接特徵240)連接至工作場所結構(例如大樑(girder)、小樑(beam)或類似者)之安全錨座(固定點)。然後可將索229之遠端附接至(例如，藉由鉤230)由工作人員佩戴之吊帶。當人類使用者移動遠離固定錨座時，索229從外殼111內延伸；當使用者移動朝向固定錨座時，鼓輪33在扭力彈簧31之驅使下旋轉，使得索229在外殼111內自縮回且卷繞在鼓輪33上。在此類使用者活動期間，棘爪20被前述偏置彈簧21偏置，使得棘爪20之嚙合端22不嚙合旋轉啟動型制動裝置的棘輪。在人類使用者墜落且導致索229從外殼111迅速延伸之事件中，鼓輪33之旋轉增加高於(例如速度之)預 定值，於是導致至少一個棘爪20之一嚙合端22與棘輪嚙合，於是阻止工作人員墜落，如在本文中稍後詳細討論。旋轉啟動型制動裝置的各種參數(例如，棘爪之重量及形狀、偏置彈簧之彈性常數等等)可經選取使得棘爪與棘輪的嚙合發生在鼓輪的預定例如旋轉速度。
在許多實施例中，起因於棘爪之旋轉(即，軌道)運動的離心力導致一或多個棘爪從脫離位置變換至嚙合位置。然而，在一些實施例中，此一類變換可至少部分地藉由棘爪發生，當沿軌道運動之路徑移動時，撞擊在使棘爪從其脫離位置實體地移出且驅使棘爪朝向嚙合位置的品項上(若棘爪正在充分快速移動)。此類品項可係例如棘輪(例如靜止棘輪)之齒，該棘輪被定位成至少部分地位於移動棘爪之軌道路徑中。可藉由安裝一或多個棘爪使得棘爪不能夠沿軌道路徑可旋轉地移動，但能夠樞轉(例如，搖動)同時保持在原位來達成類似之效果。然後可將(例如)諸如可旋轉棘輪之品項定位成使得若該品項以充分速度旋轉，則該品項之一部分撞擊棘爪之一部分，以使棘爪從脫離位置實體地移出且驅使(例如，樞轉)棘爪朝向嚙合位置。此通常類型之配置揭示在例如美國專利6279682(Feathers)中，該案全文以引用方式併入本文中。應注意，利用介於至少一個棘爪與棘輪之間的相對旋轉運動以啟動制動的任何總成(包括'682專利中所揭示的彼等)落入如在本文中所揭示的旋轉啟動型制動裝置的類別內(應注意，'682專利中所揭示之類型的配置(其中棘爪不遵循軌道路徑以連同鼓輪旋轉)將係旋轉啟動型制動裝置一般包含可與總成之鼓輪共旋轉的一或多個棘爪之原理的例外)。
摩擦制動器
如在本文中所揭示的旋轉啟動型制動裝置將包含棘輪，該棘輪包含至少一個齒，該至少一個齒可由上述棘爪之嚙合端嚙合。此一類棘輪可由展現充分強度以耐受在嚙合/制動過程中發展之力的任何材料製作；在許多實施例中，此一棘輪可包含不鏽鋼，例如選自300系列(奧氏體)類別之不鏽鋼。下文將詳細討論各種棘輪設計及配置。
如在本文中所揭示的旋轉啟動型制動裝置亦將包含摩擦制動器。依據定義，摩擦制動器將包含至少一個摩擦材料層及至少一個可旋轉構件，其中摩擦材料層之摩擦制動表面與可旋轉構件之接觸表面接觸(一般而言，在墜落防護設備的尋常使用期間隨時接觸)。可旋轉構件係指經組態使得該構件及摩擦材料層經設定成由於旋轉啟動型制動裝置的棘爪與棘輪嚙合而施加足夠的差動扭力(differential torque)至摩擦材料層及可旋轉構件時相對於彼此旋轉運動之品項(例如，盤、環、轉子、或類似者)。在許多實施例中，摩擦制動材料層之摩擦制動表面及可旋轉構件之接觸表面被壓在一起以提供充分靜態摩擦力，當人類使用者在設備的尋常使用中在工作場所四周移動時，該兩個表面之間不存在相對運動。然而，在棘爪與旋轉啟動型制動裝置的棘輪嚙合時，產生充分差動扭力以克服靜態摩擦力，使得該兩個表面之相對運動(且因此可旋轉構件與摩擦材料層的相對運動)可發生。可旋轉構件及摩擦材料層經組態使得摩擦材料層及可旋轉構件的 此相對旋轉將由摩擦材料層之摩擦制動表面與可旋轉構件之接觸表面之間的摩擦力減慢及/或導致停止。此相對旋轉之減慢將有助於減慢(例如，停止)承載安全索之鼓輪的旋轉。
在一些例示性實施例中，旋轉啟動型制動裝置102可包含圖3之隔離分解圖中揭示的通常類型之摩擦制動器103。此一類摩擦制動器103包含棘輪47(在此情況中，徑向面向外之齒盤)，其包含可由上述棘爪20之嚙合端22嚙合的至少一個齒147。在例示性設計中，棘輪47安裝在栓槽(例如，平側)軸39上，該軸穿過外殼件112中之互補栓孔及負載帶44，如圖3所描繪。雖然軸39因此無法相對於設備之外殼旋轉，棘輪47能夠相對於軸39旋轉且因此相對於設備之外殼旋轉。棘輪47夾在第一摩擦材料層146與第二摩擦材料層148之間。各摩擦材料層分別接合至經栓合至軸39的支撐板145及150(由例如金屬(諸如不鏽鋼)製作)且由該等支撐板所支撐，使得各摩擦材料層不能相對於軸39旋轉。第一摩擦材料層146包含與棘輪47之第一接觸表面142接觸的第一摩擦制動表面144；第二摩擦材料層148包含與棘輪147之第二接觸表面143接觸的第二摩擦制動表面149。在摩擦制動器103之組裝中，鎖定螺帽151被螺合至栓槽軸39之螺紋端子部分上達所選取程度(例如藉由使用扭力扳手)以在摩擦制動器上施加所欲量之壓力。此導致以一力按壓第一摩擦材料層146及第二摩擦材料層148之第一摩擦制動表面144及第二摩擦制動表面149而抵靠棘輪47之接觸表面142及142，該力經選取以賦予對運動之摩擦阻力的所欲量，且因此提供所欲制動力。例如，此力可經選 取，使得將在合適地短時間內及/或在合適地短距離內阻止人類使用者的墜落，同時不會令使用者經受由制動行為造成之非所欲力。
應理解，圖3所描繪之具體設計僅係摩擦制動器及棘輪配置的一個實例；許多不同配置係可行的。例如，圖3描繪包含兩個接觸表面且夾在兩個摩擦材料層之間的棘輪。在其他實施例中，摩擦制動器之棘輪可僅包含單一接觸表面，該單一接觸表面僅可與單一摩擦材料層接觸。此外，棘輪可徑向面向內，而不是如圖3中之徑向面向外。美國專利8430206(Griffiths)之圖4中描繪一摩擦制動器，該摩擦制動器包含呈徑向面向內之齒環形式的棘輪，且僅包含與單一摩擦材料層之摩擦制動表面接觸的單一接觸表面，該案全文以引用方式併入本文中。
在一些實施例中，旋轉啟動型制動裝置的棘輪可便利地用作制動裝置的摩擦制動器之可旋轉構件。應理解，如上文參照圖2至圖3描述的旋轉啟動型制動裝置及摩擦制動器落入此一般類別。在許多此類設計中，棘輪能夠相對於設備之外殼旋轉，但一般在設備的尋常使用期間保持靜止。即，鼓輪可相對於外殼(相對緩慢)旋轉以隨著人類使用者在工作場所四周移動時使安全索延伸及縮回。然而，棘輪(其未經受任何旋轉力，且受到栓合至軸的一或多個摩擦材料層的摩擦約束，如上描述)不相對於外殼旋轉。在例如由於墜落而使鼓輪開始迅速旋轉的情況中，棘爪(例如，鼓輪安裝之棘爪)之嚙合端與棘輪之齒嚙合且克服此摩擦約束，且導致棘輪相對於該(等)摩擦材料層旋轉且因此相對於設備之外殼旋轉。接著，摩擦材料之摩擦制 動表面與棘輪之接觸表面之間的摩擦減慢或停止棘輪相對於設備之外殼的旋轉，因此減慢或停止可旋轉鼓輪相對於設備之外殼的旋轉。可以商標名稱ULTRA-LOK購自3M Fall Protection,Red Wing,MN的產品提供墜落防護設備的實例，該墜落防護設備包括具有以此方式配置之摩擦制動器的旋轉啟動型制動裝置。
在其他實施例中，旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動器之可旋轉構件非必然用作制動裝置的棘輪。而是，在一些情況中，旋轉啟動型制動裝置的棘輪及旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動器之可旋轉構件可係分開之品項。在此通用類型之一例示性配置中，摩擦制動器之可旋轉構件可採取例如在其上安裝制動裝置之一或多個棘爪的板、盤、或類似者的形式，其中可旋轉構件之接觸表面與摩擦材料層之摩擦制動表面接觸。摩擦材料層安裝在支撐板上，該支撐板被栓合至設備之安全索接收鼓輪上，使得摩擦材料層不能相對於鼓輪旋轉。在一些此類實施例中，制動裝置之棘輪可相對於設備之外殼不可旋轉(例如，棘輪可被提供為外殼之整體特徵，例如直接模製至設備之外殼件中)。因此，棘爪之嚙合端與棘輪之齒的嚙合將導致其上安裝棘爪的可旋轉構件近瞬間中止旋轉，而可旋轉構件與摩擦材料層之間的差動扭力允許摩擦材料層(且因此鼓輪)短暫地繼續旋轉。可旋轉構件之接觸表面與摩擦材料層之摩擦制動表面之間的摩擦力減慢或停止摩擦材料層的旋轉，且因此減慢或停止鼓輪自身的旋轉。
可以商標名稱REBEL購自3M Fall Protection,Red Wing,Mn的產品提供此通常類型之墜落防護產品的實例，其中一旋轉 啟動型制動裝置包含作為分開品項的一可旋轉構件及一棘輪。REBEL產品線亦提供摩擦制動器的實例，該摩擦制動器使用單一摩擦材料層，而不是具有夾在其等之間的可旋轉構件的兩個層。應理解，可採用上文呈現之例示性配置的許多變化。例如，若需要，可存在多個摩擦材料層及/或多個可旋轉構件。
在一些實施例中，棘輪可被提供例如為設備之外殼的整體(例如模製、澆注或機械加工)特徵，而不是被提供例如為分開製造且插入至墜落防護設備之外殼中之齒盤或齒環。上述提及之REBEL產品線提供此類型棘輪的實例。美國專利9488235中提出棘輪設計的另一可能變化，其中棘輪呈被提供為墜落防護設備之托架(例如，負載承載托架)之整體部分的單一齒(「停止構件」)之形式。顯而易見，'235專利中描述之設備係其中在棘抓與停止構件嚙合時旋轉啟動型制動裝置旋即使鼓輪「硬」(近瞬時)停止者；即，'235之旋轉啟動型制動裝置不包含摩擦制動器。而是，在設備之安全索中提供吸震器。因此，'235專利不包括摩擦制動器，且僅在本文中引用以闡釋棘輪設計中可允許之變化。任何合適的棘輪設計(包括在本文中描述之棘輪設計及配置之任何者)可用於如在本文中所揭示的旋轉啟動型制動裝置中。
從上述討論顯而易見，旋轉啟動型制動裝置的棘輪可係存在至少一個齒的任何組件(例如齒盤或齒環，或墜落防護托架或外殼之一部分)，該至少一個齒可由棘爪之一嚙合端嚙合以起始旋轉啟動型制動裝置的制動操作。須強調，為了便於描述而使用用語「棘 輪」；使用此用語不需要要求必然配置棘輪及棘爪例如使得此等組件的相對旋轉在一個方向上被允許，但在相反方向被排除。(然而，若需要，棘輪及棘爪可被配置成使得提供此類功能)。進一步強調，在本文中所揭示之配置及功能可用於任何設計的旋轉啟動型制動裝置中。
如在本文中所揭示之摩擦制動器包含至少一個摩擦材料層，該至少一個摩擦材料層包含至少一個摩擦制動表面，該至少一個摩擦制動表面經組態以接觸摩擦制動器的可旋轉構件之接觸表面。在一些實施例中，可將摩擦材料層設置在支撐板上(例如，層壓或接合至支撐板)，如在本文中所討論。在其他實施例中，摩擦材料層可係「獨立式(free-standing)」，而不接合至支撐板。在一些實施例中，摩擦材料層(例如獨立式層)及可旋轉構件(例如棘輪)可夾在例如背襯板及壓力板之間，其可增強摩擦材料層之摩擦制動表面與摩擦制動器的可旋轉構件之接觸表面被按壓在一起的均勻性。在美國專利8430206中描繪此通常類型之配置。
限制使用型制動器
依據定義，如在本文中所揭示之墜落防護設備的旋轉啟動型制動裝置(具體地，及旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動器)係限制使用型品項。限制使用係指在墜落防護設備的尋常使用期間(例如，當設備的人類使用者正在執行工作場所操作及/或在工作場所四周移動時)未啟動制動裝置及摩擦制動器。而是，僅在墜落開始時啟動 制動裝置及其摩擦制動器。因此，依據定義，如在本文中所揭示之摩擦制動器有別於機動車輛之摩擦制動器、機動機械之離心制動或離合器、及類似者。
在各種實施例中，在墜落防護設備之使用壽命期間，限制使用型摩擦制動器可被啟動不超過十次、五次或兩次。在一些實施例中，此一類摩擦制動器將係啟動不多於一次之單次使用型品項。即，在許多此類墜落防護設備的尋常使用中，旋轉啟動型制動裝置及其摩擦制動器將保持處於準備就緒狀態，但將很少被啟動。此外，在墜落的情況中(例如設備之「衝擊指示器」被跳脫或啟動)，墜落防護設備按慣例將自勤務中移除(例如，運回至製造商)，根據需要檢查、再調節、及/或整修(例如，如在美國專利第7744063號中所討論)。因此，在墜落防護設備之摩擦制動器被啟動的相對罕見情況中，經常將在設備的任何後續使用之前置換摩擦制動器之摩擦材料。
尋常技術人員將知道，例如經常在現場藉由人類使用者迅速拉動安全索以使棘爪與棘輪嚙合來確認旋轉啟動型制動裝置能夠根據需要「鎖定」，來檢查設備的旋轉啟動型制動裝置(諸如自縮回式救生索)的準備就緒狀態。然而，由於在此類鎖定測試中施加之力遠低於實際阻止使用者墜落時所遭遇之力，所以此類鎖定測試一般不會導致摩擦制動器之可旋轉構件(例如，棘輪)之接觸表面相對於摩擦材料層之摩擦制動表面的任何顯著移動(且此類測試一般不會具有顯著研磨或磨損摩擦材料層之任何部分的效應)。在此情況中，在本 文中所考慮之上下文中，此類鎖定測試不被認為「使用」或「啟動」摩擦制動器。
從上述討論顯而易見，墜落防護設備之摩擦制動器係以極不同於例如可移動車輛中、機械(諸如，離合器、差速器、扭力轉換器、及類似者)中所使用之絕大多數摩擦制動器的方式使用。後者一般涉及在其使用壽命期間非常高次數(例如數千次)啟動摩擦制動器。因此，此類摩擦制動器的製造商及使用者關注確保摩擦材料不展現過度磨損、其不會過度研磨所接觸(例如，車輛制動盤、轉子、或制動鼓輪的)表面，且甚至在許多摩擦材料經重複使用而磨損時摩擦材料之效能保持相對恆定。相比之下，在設備之可用壽命之大部分或全部中，墜落防護設備的摩擦制動器之摩擦材料可展現與摩擦制動器最初安裝在設備中時相同的摩擦制動表面。因此，在許多實施例中，墜落防護設備之摩擦材料層將係非磨損品項，其因此有別於例如車輛制動墊及類似者。
恆定接觸制動器
在許多實施例中，如在本文中所揭示之墜落防護設備的旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動器係恆定接觸制動器。這係指在墜落防護設備之使用操作期間，摩擦材料層之摩擦制動表面保持與可旋轉構件之接觸表面直接緊密接觸。這進一步意謂在設備的尋常使用期間，除非發生使用者墜落，否則不存在該兩個表面之間的相對運動(滑移)。此一類恆定接觸制動器有別於例如車輛或機動機械的制動 器或離合器，其中在車輛或機械的尋常操作期間，摩擦制動表面與接觸表面之間的相對運動/滑移經常且重覆發生。具體而言，恆定接觸制動器可與摩擦制動器形成對比，該摩擦制動器花費許多時間使摩擦材料層縮回遠離接觸表面，因此摩擦材料層之摩擦制動表面與接觸表面之間存在間隙。
應理解，由於墜落防護設備(諸如例如自縮回式救生索)的摩擦制動器很少被啟動，且一般瞬間(例如，在約0.2秒至0.3秒內)阻止人類使用者墜落，因此摩擦材料不太可能遭受諸如需要在操作期間最小化噪音產生、或需要確保在連續使用之延長期間或在迅速連續多次使用時效能不會惡化的問題。此外，此類摩擦材料不太可能遭受關於存在大量水或潤滑油的效能問題，或遭受關於摩擦材料迅速磨掉摩擦制動器的可旋轉構件之接觸表面的問題。這與在例如車輛制動墊中、在機動機械的離合器及傳動器等等中使用摩擦材料所產生的問題形成鮮明對比。此類考量也許解釋為什麼近幾年已發生似乎未致力於開發及最佳化用於墜落防護設備的摩擦制動器之特殊領域的摩擦材料。
上述討論已提出在各種墜落防護設備中，使用摩擦制動器來提供有些逐漸且溫和地阻止人類使用者墜落，而不是讓使用者突然停止。這可有利地最小化在阻止墜落過程期間遭遇的力。墜落防護業的持續需求在於所有防護設備的許多旋轉啟動型制動裝置不提供在制動操作之持續時間內均勻的制動力的事實。而是，制動力經常在制動操作之持續時間內廣泛變化，且具體地，可展現相對短持續時間峰 值制動力，該峰值制動力實質上高於在制動操作之其他部分期間存在的制動力。由於非常高之制動力(即使持續時間短)可係非所欲的，因此經常需要組態旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動器，使得在制動操作之持續時間內的平均制動力低於本來所欲者，以確保峰值制動力保持低於指定位準。
目前的工作披露，在許多情況中，在墜落防護設備的旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動操作期間發生的峰值制動力係在旋轉啟動型制動裝置的初始啟動時發展的初始制動力。在圖4中記錄此類行為，其係比較例掉落測試，其展示由具有摩擦制動器之自縮回式救生索阻止墜落的一般制動力對時間曲線，該摩擦制動器使用在產業中按慣例使用的彼等之摩擦材料。顯而易見，初始制動力顯示顯著高於平均制動力(Fa，658磅之力)的尖銳峰值(Fp，926磅之力)。
峰值制動力與平均制動力之比率
如由圖5之工作例掉落測試所呈現之力對時間曲線所證實，在本文中所揭示之創造性墜落防護設備展現在旋轉啟動型制動裝置的初始啟動時旋即發展之峰值制動力顯著減小趨勢，該峰值制動力顯著高於在制動操作之其餘部分期間施加的制動力。事實上，圖5展示，雖然小局部初始峰值可發生，但是事實上此局部峰值力可低於在制動操作之許多其餘部分中存在的力。此工作例展現721磅之絕對峰值力Fp(其實際上發生偏向制動操作結束時，而不是在制動開始時)及651磅之平均力Fa。因此，此工作例的峰值力與平均力之比率係大 約1.1，相對上文呈現之比較例的峰值力與平均力之比率約1.4。在各種實施例中，如在本文中所揭示之摩擦制動器可展現小於約1.3、1.2、1.15、1.1、1.05或1.02的峰值力與平均力之比率。
在一些實施例中，摩擦制動器的效能可特徵化為在制動操作期間發生的峰值力處的力曲線之局部斜率。為了此類特徵化目的，可使用4毫秒之時間週期(從峰值力之時間開始且在時間上進展)或直到遭遇力的顯著局部最小值。例如，對於圖4之比較例，此一類局部斜率將係(926-655)/4，其對應於每毫秒制動時間大約70磅力之制動力變化。對於圖5之工作例，此一類局部斜率將係(721-720)/4，或每毫秒制動時間大約0.2磅力。因此，應理解，即使在力曲線之局部峰值可發生在制動之初始啟動時的情況下(如圖5中)，最大力可稍後發生在例如力曲線之相對平部分的事實，可允許相對於存在之最大力來最大化整體制動力。在各種實施例中，如在本文中所揭示之摩擦制動器可展現的峰值力處的力曲線之局部斜率小於每毫秒制動時間約40、20、10、4、2、1、0.5、0.3、0.2或0.1磅力之變化。
在一些實施例中，摩擦制動器的效能可特徵化為局部初始力峰值(若存在)處之制動力與平均制動力之比率。對於圖5之工作例，局部初始力峰值明顯且展現680磅之力。因此，此一類比率將680/658，或大約1.0。(由於在圖4之比較例中，局部初始峰值力與絕對峰值力(926磅)相同，對於此實例，比率將係926/658，或大約1.4)。因此在各種實施例中，如在本文中所揭示之摩擦制動器可展現 小於約1.3、1.25、1.15、1.10、1.05、1.0或0.95的局部初始峰值力與平均力之比率。
應理解(無論墜落防護設備的旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動器之效能依什麼具體定量方式予以特徵化)，提供不展現顯著高於制動操作之其餘部分所發展之力的初始峰值力之制動操作，可允許達成較高平均制動力，而不會導致峰值制動力超過所欲值。這可有利地增強旋轉啟動型制動裝置的制動效率，且可提供例如在較短持續時間及/或較短墜落距離內達成所欲制動。即，可達成更有效率，而同時較平順(且具體地當旋轉啟動型制動裝置首先被啟動時不令使用者經受相對大的初始峰值力)的制動動作。在各種實施例中，如在本文中所揭示之墜落防護設備將展現小於1500、1200、或900磅之峰值制動力。
以上討論披露，在至少一些情況中，峰值制動力顯著超過在制動操作期間的整體平均制動力的問題可起因於存在大幅超過後續制動力的初始制動力。這可至少部分地歸因於摩擦制動器中所使用之材料的靜態及動態摩擦行為之差異。這亦可至少部分地起因於在初始啟動旋轉啟動型制動裝置時發生的慣性效應。運用這些發現提供的指導，可增強在墜落防護設備中旋轉啟動型制動裝置的效能。
現在已理解，相對於在移動(動態)條件下介於摩擦材料層之摩擦制動表面與可旋轉構件之接觸表面之間的摩擦交互作用，最小化在不移動(靜態)條件下介於彼等表面之間的摩擦交互作用可係有用的。換言之，相關於此等表面之間的動態摩擦交互作用來最小 化此等表面之間的靜態摩擦交互作用，可相對於在制動操作之剩餘部分期間發生的力來最小化當該兩個表面第一次開始相對於彼此移動時所發展的力。這可允許在制動操作之持續時間內使用有利之高平均制動力，同時仍保持低於所欲峰值制動力。
可例如藉由組合地組態摩擦制動器的可旋轉構件之接觸表面及摩擦材料層之摩擦制動表面，以與在制動操作之其餘部分期間存在的制動力相比優先降低制動器之初始嚙合時存在的制動力，來獲得在一制動操作中遭遇的峰值力之減小。(這可替代地視為，相對於初始制動力，優先增加在制動操作之其餘部分期間存在的制動力)。在一些實施例中，這可至少部分地藉由相關於靜態(不移動)條件下存在的摩擦力來增加動態(移動)條件下存在的摩擦力而達成。諸如動態(動力學)摩擦係數及靜態摩擦係數的習知參數可提供此類行為的指導。然而，尋常技術人員將理解，此類參數依賴於簡單化摩擦現象模型(經常稱為「庫侖」模型或「標準」摩擦模型)，其不考量到在本文中稍後將討論之各種因素。因此應理解，雖然可使用各種測量摩擦係數之方法來篩選潛在有用之材料，但是判定摩擦材料是否將在墜落防護設備之摩擦制動器中提供增強之制動效能的最合適方式係將材料安裝在墜落防護設備中，且使設備經受如在本文中所揭示的墜落測試。
然而，可使用測量摩擦係數的各種測試設備及程序來篩選潛在有用之材料。例如，可使用流變儀(例如可以商標名稱ARES-G2 RHEOMETER(配備有Tribo-Rheometry Accessory)購自TA Instruments,New Castle,Delaware(USA)的產品)執行摩擦係數測試。(在本文中提及之靜態及動態摩擦係數的所有數值將獲自此類流變儀測試，除非另外指明。)針對此類測試，可將摩擦材料層安裝在支撐板上以易於處置。使用此一類流變儀，用指定力使摩擦材料樣本之摩擦制動表面與可旋轉構件之樣本之接觸表面接觸，之後使樣本以指定速度相對於彼此移動。(便利的測試條件可提供以20N之標稱法向力及4m/s之標稱滑動速度在室溫執行測試。)摩擦材料及/或可旋轉構件材料可根據需要定大小及定形狀以適形於測試設備，應注意，任何此類操縱之效果可最小，此係因為結果一般將以使用相同樣本格式及幾何所獲得的靜態摩擦係數與動態摩擦係數之比率的形式計算。
亦可藉由使用所謂的奈米壓痕測試設備(例如可以商標名稱Nano Indenter G200(配備有Lateral Force Measurement(LFM)選購品)購自Keysight Technologies,Santa Rosa,California的產品)來執行潛在有用材料的篩選。在此類測試中，用指定力使探針尖端(例如相對大直徑(例如1mm)及所選取之材料(例如不鏽鋼)，以表示摩擦制動器的可旋轉構件之接觸表面)與測試樣本之表面接觸，之後探針尖端及測試樣本以所欲速度相對於彼此移動。亦可藉由使用ASTM測試方法D1894-14中所揭示之通常類型之滑動負重滑具設備及程序來執行潛在有用材料的篩選。車輛制動墊之摩擦特性經常藉由使用慣性測力計或CHASE設備進行評估；若需要，此一類設備可用於篩選潛在合適的材料。在任何此類測試中，可執行充分重複，以獲得統計上有意義的結果。然而(鑑於上述討論，摩擦材料層一般不是 磨損品項)，為了提供最類似於實際使用條件的測試方法，單一樣本皆不應經受磨損掉摩擦材料層之大量部分的重複測試。
因此在一些實施例中，可藉由測量摩擦材料層之摩擦制動表面與可旋轉構件之接觸表面之間的靜態摩擦係數，及藉由測量這些相同兩個表面之間的動態摩擦係數，來評估摩擦材料層之摩擦制動表面與可旋轉構件之接觸表面的摩擦行為。在一些實施例中，這兩個表面的靜態摩擦係數可約等於或小於這些表面的動態摩擦係數。在此類情況中，「約等於」係指這些表面的靜態摩擦係數與這些表面的動態摩擦係數之比率不大於1.09；在各種實施例中，比率小於1.04或1.01。
在目前的工作中，已理解，歸因於棘爪、鼓輪、及/或卷繞在鼓輪上的安全索之任何部分的迅速運動的慣性效應(在第一次啟動摩擦制動器時)亦可貢獻至在第一次啟動旋轉啟動型制動裝置時旋即發展的峰值力。在一些實施例中，此係有助於提供上述兩個表面的靜態摩擦係數小於該兩個表面的動態摩擦係數的情況。因此在各種實施例中，這兩個表面的靜態摩擦係數與動態摩擦係數之比率可小於1.00、0.99、0.97、0.95、0.92、0.90、0.85、或0.80。
在一些實施例中，旋轉啟動型制動裝置的可旋轉構件之至少接觸表面的組成物可經選取以與靜態條件下的摩擦力相比較，在動態條件下促進升高的摩擦力。然而，在一些實施例中(例如，若可旋轉構件係摩擦制動器之棘輪)，鑒於例如強度要求，對於可旋轉構件的可用選項可係稍微受限。因此，在許多實施例中，可旋轉構件可 由例如諸如不鏽鋼(例如300系列鋼)、黃銅、青銅等製作。在此類要求所強加之任何此類限制內，可旋轉構件的組成物可改變以促進在本文中所揭示之效果。此外，可旋轉構件之接觸表面可經塗佈、處理、或類似者，以例如在動態條件下依所欲促進升高的摩擦力。
摩擦材料的組成物
摩擦材料層的組成物可經選取以與靜態條件下的摩擦力相比較，在動態條件下促進升高的摩擦力。尋常技術人員可鑑於在本文中提供之指導來從任何合適的摩擦材料中選擇。摩擦材料層可呈任何合適的實體形式及幾何。因此在一些實施例中，摩擦材料層可係例如單塊材料層(例如，環或盤)。然而，在一些便利之實施例中，摩擦材料可係複合材料，其具有第一(基質)相及含包含一或多種添加劑的第二相。在一些實施例中，第一相可包含有機聚合物黏合劑；例如，交聯之有機聚合物黏合劑(例如，諸如固化之環氧樹脂)、酚-甲醛樹脂、或胺甲酸酯樹脂。在許多便利之實施例中，此一類黏合劑可呈經交聯及/或固化以形成第一相的液體或乳膠(其中添加一或多種添加劑)之形式；然而，在一些實施例中，黏合劑可包括至少一些粒子，該等粒子例如經熔融或以其他方式經凝聚，且若需要，經交聯或經固化。在特定實施例中，第一相可包含以黏合劑浸漬的纖維狀網絡(例如，非織網)。在各種實施例中，第一相(例如，黏合劑)可包含總摩擦材料之至少約5、10、15、20、30、40、50、60、70或80重量百分比。在進一步實施例中，第一相(例如，黏合劑)可包含總 摩擦材料之至多約85、75、65、55、45、35、25、18、13或8重量百分比。
在一些實施例中，第二相之添加劑可包含一或多種顆粒材料，廣義地使用該用語，且包括呈粒子、顆粒、粉末、纖維等等形式存在的任何材料。此類顆粒材料可具有任何形狀、大小或縱橫比，且可作為離散實體存在，或可呈佔據至少半連續之第二相的此類數量、大小、及/或形式存在。在各種實施例中，任何此類顆粒材料可包含至少0.1、0.5、1.0、5.0、10、20、50或100微米的平均粒徑。在進一步實施例中，任何此類顆粒材料可包含至多1000、500、400、300、200、120、80或40微米的平均粒徑。(若包括不同組成物的多種顆粒材料，則可分開評估各類型之材料的粒徑；對於纖維添加劑，纖維之長度可用作粒徑。)
添加劑可選自例如填料材料(例如，粒子及/或纖維)、研磨材料(例如，粒子)、結構(例如，強化)材料、及有時被添加至例如車輛制動墊的各種效能添加劑之任何者。一些此類材料可僅用作例如相對便宜的空間填料，而其他此類材料可賦予特定特性(例如，其等在本質上具研磨作用，或可用於增強摩擦材料的結構完整性)。應理解，此類功能類別之間的邊界可能不是明線界線，且許多此類添加劑可提供多種功能。(亦應注意，許多材料歷來被包括在例如車輛制動墊的摩擦材料中以賦予本專利申請案中很少或不關注的性質(例如，在長期使用期間的耐磨性及效能一致性))。
可包括在摩擦材料中的具體添加劑(例如，顆粒添加劑)可包括例如：無機顆粒，例如，諸如礦物填料、石英、硫酸鋇、氫氧化鈣、碳酸鈣、氧化鋁、滑石、黏土、矽藻土、雲母、二硫化鉬、鈦酸鉀、金屬硫化物、陶瓷微球；及/或無機纖維，諸如玻璃纖維或礦棉。可包括的其他成分係：基於碳或含碳的材料，例如，諸如炭黒、石墨、煤塵；研磨或顆粒狀(例如回收之)橡膠；碎堅果殼，例如，諸如腰果殼；碳纖維；顆粒或纖維Kevlar；顆粒或纖維聚芳醯胺；及類似者。其他可能的成分包括金屬材料，例如，諸如鐵或鋼粉末及顆粒銅。在一些實施例中，可包括任何所欲組成物的液體或半液體材料(例如，油、蠟、或油灰)，例如作為潤滑劑、穩定劑或用於任何其他功能。(經發現在例如車輛制動墊中使用的特定液體包括例如腰果殼液體、亞麻籽油等等，應注意，在一些情況中，一些此類添加劑可交聯以形成上文描述之組成物之第一相之一部分。)任何此類添加劑可例如經混合至可固化樹脂(例如，環氧樹脂及/或酚-甲醛樹脂)以形成混合物，該混合物隨後可經反應(固化)以形成複合材料。在一些實施例中，可包括一或多種額外聚合物或樹脂(無論是否固化；例如可固化或不可固化之聚矽氧樹脂)。
可包括在摩擦材料中的各種成分及添加劑描述於例如美國專利6630416(Lam)、美國專利7441635(Rosenlocher)、及美國專利申請公開案2014/0124310(Chiddick)中，所有該等案全文為此目的以引用之方式併入本文中。這些來源中之一些可提供關於各種成分及組成物對摩擦材料行為之影響的有用指導給尋常技術人員。然而強 調，此類文獻主要係關於操縱摩擦材料組成物以解決問題(例如，最小化制動期間噪音的產生，或最大化在長期暴露於高溫時迅速消散熱的能力及/或抵抗效能劣化的能力)，這將不視為與墜落防護設備中使用的摩擦材料相關。具體而言，此類文獻不指導尋常技術人員操縱摩擦材料組成物以相對於在制動操作之其餘部分期間的制動力，減小墜落防護設備的旋轉啟動型制動裝置嚙合時力的初始峰值。
在本文中所呈現之發現批露，增加在制動操作之稍後部分期間(即，在制動操作之初始開始之後)摩擦材料之表面與可旋轉構件之接觸表面之間的摩擦交互作用的修改可有利地增強墜落防護設備的制動效能。雖然在一些情況中，此一類增強可表現為藉由上述測試方法之一者所測量的靜態摩擦係數與動態摩擦係數之比率的增加，但應理解，此類方法可提供在墜落防護設備之摩擦制動操作期間實際發生的摩擦現象之不完全見解或淺見。即，提供摩擦係數之方法係基於如在本文中稍早所提及的簡化摩擦模型，且可不考量例如動態摩擦交互作用會依據表面之間的剪切力的量值而變化及/或依據剪切力的持續時間而變化。此外，動態摩擦交互作用可依據某變數(例如，局部溫度)而變化，該變數本身依據剪切力的量值及/或持續時間而變化。
因此，在習知測量之摩擦係數中，非必然會獲得墜落防護的旋轉啟動型制動裝置的摩擦制動器之制動效能的增強。例如，圖5之工作例資料展示，在制動開始時輕微振盪之後，在制動操作之大部分其餘部分期間制動力似乎增加。這指示可發生例如藉由單一恆定動態摩擦係數未良好表示的摩擦現象；並且，無法僅基於所測量靜態 摩擦係數與所測量動態摩擦係數之比率來解釋或預測所觀察到的經增強制動行為。
在各種實施例中，摩擦制動器的摩擦材料層可包括用於例如藉由在摩擦制動操作之稍後階段期間促進摩擦材料層之摩擦制動表面與可旋轉構件之接觸表面的增加的動態摩擦交互作用而提供經增強制動效能的一或多種添加劑。例如，在一些實施例中，此一類添加劑可係展現已知為膨脹性性質的顆粒狀(顆粒)材料；即，當暴露於剪切力時體積增加的材料。當暴露於摩擦材料之摩擦制動表面時及當經受抵靠可旋轉構件之接觸表面的剪切摩擦力時，此一類材料的顆粒添加劑會傾向向外擴展(例如膨脹)而抵靠可旋轉構件之接觸表面，以此類方式增加顆粒添加劑之表面與可旋轉構件之接觸表面之間的摩擦交互作用。因此，此類現象會在摩擦制動操作之稍後階段期間導致摩擦制動力增加。在一些實施例中，可使用提供歸因於例如在制動操作期間使顆粒添加劑軟化而增加摩擦材料之摩擦制動表面與可旋轉構件之接觸表面的摩擦交互作用的一或多種顆粒添加劑。此類軟化可歸因於例如來自摩擦交互作用的稍微局部加熱效應(該等加熱效應可能充分局部化且瞬間而致使難以用習知方式測量)，且可例如允許顆粒添加劑之表面更徹底浸潤可旋轉構件之接觸表面，因此增加摩擦交互作用。
歸因於上述機制之一或多者而可具有有益效果的例示性顆粒添加劑可包括例如有機聚合彈性體粒子，例如，諸如橡膠粒子(無論是否呈顆粒，粉末等形式，且無論是否由例如天然橡膠製作或 由可用之許多合成橡膠及彈性體之任何者製作)。在各種實施例中，此類彈性體粒子可係熱塑性或可經交聯至任何所欲程度，且可具有其他組成及/或處理參數，該等參數經選取以依所欲控制諸如模數、彈性或黏彈性、黏性、軟化點、熔點、玻璃轉移溫度(若存在)等等性質。
亦可例如代替上述方法之任何者或與上述方法之任何者組合使用其他方法。例如，摩擦材料層可包含非牛頓型剪切增稠流體的添加劑。此一類流體可直接添加至用以製作摩擦材料的黏合劑；或，其可例如吸收到分散至黏合劑中的多孔材料(例如，發泡體)之粒子中，使得其中至少一些粒子及流體存在於所得摩擦材料層之摩擦制動表面上。在又其他方法中，摩擦材料層之第一(基質)相可部分或完全由本身提供剪切增稠行為之黏合劑配製。例如，此一類黏合劑可包含剪切速率相依性物理交聯(例如，如同在某種含硼酸之聚(矽氧烷)及聚(乙烯醇)材料的情況中)。若需要，可組合使用上文所討論之方法之任何者，以增強墜落防護設備之制動效能。
如上文所述，上文所討論之效果涉及的現象(例如，動態摩擦交互作用的剪切變化及/或時間變化)非必然可在如藉由上文所討論之測試方法獲得之習知摩擦係數中獲得或批露。事實上此類效果可被實用地用於墜落防護設備的摩擦制動器中，例如鑑於此類摩擦制動操作的極短時間標度，迄今為止已被忽視及/或未被預期。
可根據需要依任何組合使用上述材料及成分之任何者。如所述，在一些實施例中，所得摩擦材料可係複合(例如，多相)材 料。在一些實施例中，所得摩擦材料可展現至少0.1、0.2、0.5、1.0、2.0、5.0或10.0百分比孔隙度。在其他實施例中，所得摩擦材料可展現小於8、4、1.5、0.45、0.25、0.15或0.05百分比孔隙度。在一些實施例中，摩擦材料可包含陶瓷材料(例如，其可包括碳化矽作為顆粒添加劑或作為燒結黏合劑)。在其他實施例中，摩擦材料可含有小於20、10、5、2、1、0.5或0.1重量%之陶瓷材料。在一些具體實施例中，摩擦材料可含有小於20、10、5、2、1、0.5或0.1重量%之金屬(呈元素或合金形式)。在具體實施例中，摩擦材料不是陶瓷材料或燒結材料。
如所述，在一些實施例中，摩擦材料可設置為摩擦材料層，其具有經暴露以提供摩擦制動表面的一個主表面，及接合至支撐板的另一相對主表面。此一類支撐板可增強摩擦材料層的機械完整性及強度，及/或可允許摩擦材料層例如經定位及固持在墜落防護設備之外殼內的特定位置(例如，被栓合至設備的軸或鼓輪)。在其他實施例中，如所述，摩擦材料層可係獨立式。在一些實施例中，摩擦材料層之經暴露摩擦制動表面可例如被研磨、拋光、或類似者，例如以操縱表面的光滑度。
由於摩擦制動器係在墜落防護設備之尋常使用期間會經受很少或不磨損摩擦材料的限制使用型品項，所以在一些實施例中，例如與車輛制動墊相比，摩擦材料層可相當薄。在各種實施例中，摩擦材料層可展現等於或小於5.0，4.0，3.0，2.5，2.0，1.5或1.0mm之厚度。在一些實施例中，摩擦材料層可包含多層結構，該多層結構 具有基底層(例如，僅包含黏合劑，或包含黏合劑及填料，且其自身可設置在金屬支撐板上)及相對薄之最外層，該相對薄之最外層提供摩擦材料層之摩擦制動表面且根據需要包含例如黏合劑及各種添加劑以促進如在本文中所揭示之效果。
若需要，可將摩擦材料之摩擦係數之絕對值設定為任何所欲範圍，只要允許在本文中所揭示之效果。在各種實施例中，摩擦材料之摩擦制動表面與可旋轉構件之接觸表面組合的靜態摩擦係數可係至少約0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、或0.6；在進一步實施例中，其可係至多約0.85、0.65、0.55、0.45、0.35、或0.25。在各種實施例中，摩擦材料之摩擦制動表面之動態摩擦係數可係至少約0.15、0.25、0.35、0.45、0.55、或0.65；在進一步實施例中，其可係至多約0.9、0.7、0.6、0.5、0.4、或0.2。
墜落防護產品
在本文中所揭示之配置可有利地用於任何墜落防護設備中；具體而言，用於自縮回式救生索中。除了在本文中先前引用之文獻之外，可在其中有利地利用在本文中所揭示之配置的墜落防護設備(例如自縮回式救生索)描述於美國專利8181744、8256574、8430206、8430207、8511434、及9488235中，以及描述於美國公開專利申請案2016/0096048中。
在一些實施例中，墜落防護設備係自縮回式救生索，其滿足ANSI Z359.14-2014之要求。大體而言，在本文中所揭示之配置 可用於任何墜落防護設備中，其中需要阻止人類使用者墜落，同時相對於平均制動力來最小化峰值制動力。在一些實施例中，在本文中所揭示之配置可用於墜落防護產品中，該墜落防護產品至少在一些操作模式中可用作下降器(descender)(例如，可允許自救能力)或挽索調整器(rope adjuster)。例如，墜落防護設備可包含完全阻止(停止)模式及下降模式，例如如美國公開專利申請案2010/0226748中所述。
在各種實施例中，如在本文中描述之墜落防護設備可搭配任何合適的墜落防護系統使用，或作為任何合適的墜落防護系統之部分，諸如例如水平救生索或可縮回水平救生索、定位收緊索(positioning lanyard)、衝擊吸收收緊索、挽索調整器或索抓、垂直安全系統(例如諸如，撓性纜線、剛性軌、爬級輔助(climb assist)或固定式爬梯安全系統)、侷限空間救援系統或吊車系統等等。在一些實施例中，如在本文中所揭示之墜落防護設備可包含外殼，該外殼經組態使得至少部分地密封設備之內部(諸如可以商標名稱SEALED-BLOK購自3M Fall Protection的產品線)，例如以供在嚴苛環境或海洋環境中使用。在一些情況中，如在本文中所揭示之墜落防護設備可適用於所謂的「前導邊緣(leading edge)」工作場所環境。應進一步注意，在本文中討論主要考慮包含外殼且包含安全索之設備(例如，自縮回式救生索)，該外殼例如安裝至高架錨座，該安全索具有可附接至人類使用者之吊帶的遠端。應理解，在本文中所揭示之配置亦可用於例如包含外殼且包含安全索之「個人」自縮回式救生索中，該外殼可安裝至人類使用者之吊帶，安全索具有可附接至例如高架錨座的遠 端。此類設備係藉由可以商標名稱TALON購自3M Fall Protection的產品線來例示。
應理解，任何此類墜落防護設備可包括在本文中未詳細描述之各種輔助品項或可搭配在本文中未詳細描述之各種輔助品項使用。此類品項可包括(但不限於)收緊索、吸震器、撕裂條(tear strip)、吊帶、皮帶、條帶(strap)、墊料(padding)、工具皮套或囊袋、衝擊指示器、鉤環(carabiner)、D環、錨座連接器、及類似者之一或多者。例如在3M DBI-SALA Full-Line Catalog(Fall 2016)中詳細描述許多此類設備、產品及組件。在一些實施例中，設備之安全索可包含例如在本文中稍早所描述類型之吸震器，然而在許多實施例中，由於摩擦制動器之存在而可不需要吸震器。在其他實施例中，不存在此類吸震器。應理解，如在本文中稍早所定義及描述的「非機動化」之墜落防護設備仍可包括如電動感測器、監視器、通訊單元、致動器、及類似者之一或多者的此類品項。
實施例1係一種非機動化墜落防護設備，其包含：一鼓輪，其具有連接至其之安全索且可相對於該設備之一外殼旋轉；及一旋轉啟動型制動裝置，該旋轉啟動型制動裝置包含至少一個棘爪及至少一個棘輪，該棘輪具有至少一個齒，該至少一個齒可由該至少一個棘爪之一嚙合端嚙合，其中該旋轉啟動型制動裝置包含限制使用型恆定接觸摩擦制動器，該摩擦制動器包含具有一摩擦制動表面之至少一 個摩擦材料層，且該摩擦制動器包含至少一個可旋轉構件，該至少一個可旋轉構件具有與該摩擦材料層之該摩擦制動表面接觸的一接觸表面，且其中該旋轉啟動型制動裝置及該限制使用型恆定接觸摩擦制動器經組態以在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪之旋轉，在該制動操作中，峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.2。
實施例2係如實施例1之設備，其中該旋轉啟動型制動裝置及該限制使用型恆定接觸摩擦制動器經組態以在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪之旋轉，在該制動操作中，峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.1。
實施例3係如實施例1至實施例2中任一項之設備，其中該限制使用型摩擦制動器係一單次使用摩擦制動器。
實施例4係如實施例1至實施例3中任一項之設備，其中該安全索包含至少一個吸震器。
實施例5係如實施例1至實施例3中任一項之設備，其中該安全索不包含一吸震器。
實施例6係如實施例1至實施例5中任一項之設備，其中該設備係一自縮回式救生索，其中該安全索包含：一近端，其連接至該可旋轉鼓輪；及一遠端，其可附接至該設備的一人類使用者之一吊帶或一工作場所之一錨座。
實施例7係如實施例1至實施例6中任一項之設備，其中該至少一個棘爪經偏置使得該至少一個棘爪之該嚙合端經驅使朝向一脫離位置；且其中該旋轉啟動型制動裝置經組態使得當該可旋轉鼓 輪之旋轉高於一預定值時，該至少一個棘爪之該嚙合端經驅使至一嚙合位置中，在該嚙合位置中，該嚙合端嚙合該棘輪之一齒。
實施例8係如實施例1至實施例7中任一項之設備，其中該設備包含至少兩個棘爪，該至少兩個棘爪各自安裝在該可旋轉鼓輪上，其中該摩擦制動器之該可旋轉構件用作該旋轉啟動型制動裝置的該棘輪，其中該等棘爪之一者之一嚙合端與該棘輪之一齒的嚙合導致該棘輪相對於該設備之該外殼旋轉，且其中該至少一個摩擦材料層經組態以摩擦地阻止該棘輪相對於該設備之該外殼的該旋轉，因此阻止該可旋轉鼓輪相對於該設備之該外殼的該旋轉。
實施例9係如實施例1至8實施例中任一項之設備，其中該設備包含第一摩擦材料層及第二摩擦材料層，該棘輪夾在該第一摩擦材料層及該第二摩擦材料層之間，該第一摩擦材料層及該第二摩擦材料層分別接合至第一支撐板及第二支撐板，該第一支撐板及該第二支撐板各自栓合至一軸，以防止該第一摩擦材料層及該第二摩擦材料層相對於該設備之該外殼旋轉。
實施例10係如實施例1至實施例7中任一項之設備，其中該設備經組態使得該至少一個棘爪之一嚙合端與該棘輪之一齒的嚙合停止該可旋轉構件相對於該設備之該外殼的旋轉，且其中該摩擦材料層經組態以摩擦地阻止該可旋轉鼓輪相對於該可旋轉構件的該旋轉，因此阻止該可旋轉鼓輪相對於該設備之該外殼的該旋轉。
實施例11係如實施例1至實施例7及實施例10中任一項之設備，其中該摩擦制動器包含栓合至該可旋轉鼓輪的一單一摩擦 材料層，使得不可相對於該鼓輪旋轉，其中該摩擦制動器包含一單一可旋轉構件，該單一可旋轉構件可相對於該可旋轉鼓輪旋轉且可相對於該設備之一外殼旋轉，且該單一可旋轉構件包含安裝在其上之至少兩個棘爪，且其中該旋轉啟動型制動裝置包含一單一棘輪，該單一棘輪不可相對於該設備之該外殼旋轉，且該單一棘輪非係該摩擦制動器之該單一可旋轉構件。
實施例12係如實施例1至實施例11中任一項之設備，其中該至少一個棘輪經提供為一徑向面向外之齒盤或經提供為一徑向面向內之齒環，該棘輪由鋼製作。
實施例13係如實施例1至實施例7及實施例10至實施例11中任一項之設備，其中該至少一個棘輪係一單一棘輪，該單一棘輪經提供為該設備之該外殼或該設備之一負載承載托架的一整體特徵。
實施例14係如實施例1至實施例13中任一項之設備，其中該摩擦材料層係一非磨損品項。
實施例15係如實施例1至實施例14中任一項之設備，其中該旋轉啟動型制動裝置及該限制使用型恆定接觸摩擦制動器經組態以在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪之旋轉，該制動操作展現一制動力對時間曲線，其中在該曲線之一峰值力處的該曲線之一局部斜率小於每毫秒制動時間10磅制動力。
實施例16係如實施例1至實施例15中任一項之設備，其中該旋轉啟動型制動裝置及該限制使用型恆定接觸摩擦制動器經組 態以在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪之旋轉，在該制動操作中，一局部初始峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.15。
實施例17係如實施例1至實施例16中任一項之設備，其中該摩擦材料層之該摩擦制動表面及該可旋轉構件之該接觸表面經組態以共同展現一靜態摩擦係數及一動態摩擦係數，且其中該靜態摩擦係數約等於或小於該動態摩擦係數。
實施例18係如實施例17之設備，其中該靜態摩擦係數與該動態摩擦係數之一比率小於或等於0.99。
實施例19係如實施例17之設備，其中該靜態摩擦係數與該動態摩擦係數之該比率小於或等於0.95。
實施例20係如實施例1至實施例19中任一項之設備，其中該摩擦材料係包含一第一相及一第二相之一複合材料，該第一相包含一有機聚合黏合劑，該第二相包含至少一種顆粒添加劑。
實施例21係一種操作一墜落防護設備之方法，該墜落防護設備包含一旋轉啟動型制動裝置，該旋轉啟動型制動裝置包含一限制使用型摩擦制動器，該方法包含：當該設備之一安全索承載鼓輪的旋轉高於一預定值時，旋即使該旋轉啟動型制動裝置的至少一個棘爪與該旋轉啟動型制動裝置的一棘輪之一齒嚙合，因此導致該摩擦制動器之一可旋轉構件相對於該摩擦制動器之一摩擦材料層可旋轉地移動；及藉由介於該摩擦制動器之該摩擦材料層之一摩擦制動表面與該摩擦制動器之該可旋轉構件之一接觸表面之間的摩擦，阻止該可旋轉構件相對於該摩擦材料層的該旋轉，因此在一制動操作中阻止該可旋 轉鼓輪的該旋轉，在該制動操作中，峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.2。
實施例22係如實施例21之方法，其中峰值制動力與平均制動力之該比率小於約1.1。
實施例23係如實施例21之方法，其中該制動操作展現一制動力對時間曲線，其中在該曲線之一峰值力處的該曲線之一局部斜率小於每毫秒制動時間10磅制動力。
實施例24係如實施例21之方法，其中在該制動操作中，一局部初始峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.15。
實施例25係如實施例21之方法，該方法使用實施例1至實施例20中之任一項之設備來執行。
測試方法
可根據ANSI Z359.14-2014(用於個人墜落阻止&救援系統之自縮回式裝置的安全要求(Safety Requirements for Self-Retracting Devices for Personal Fall Arrest & Rescue Systems))之章節4.2.1(動態效能測試)所描述之設備及程序所執行的掉落測試來評估在墜落防護設備(例如，自縮回式救生索)之制動操作期間遭遇的力。可從所得資料產生制動力對時間曲線。(亦可評估相關聯參數，諸如依據時間而變化的位移、依據時間而變化的速度、總阻止距離等等。)依據此類測試，可識別且報告(絕對)峰值力，且可計算及報 告平均力。(根據ANSI Z359程序，所報告之平均力係使用所有資料點計算之數目平均參數，其中存在超過500磅之力；本文件中提及之所有平均力皆使用此一類程序而獲得。)不報告對應於局部初始峰值力的力值作為標準ANSI Z359程序之一部分；然而，若存在此一類局部初始峰值，其可容易地在力對時間曲線上識別，且可容地易獲得對應的力。不報告在制動操作期間發生的在峰值力處的力曲線之局部斜率作為標準ANSI Z359程序之一部分，但其可容易地從力對時間曲線獲得。為了此類特徵化目的，可使用4毫秒之時間增量(從峰值力的時間開始且隨時間進展)或直到遭遇顯著局部最小力。
比較例
自縮回式救生索墜落防護設備可以商標名稱ULTRA-LOK(產品編號3504430)購自3M Fall Protection,Red Wing,MN。該設備包括圖3所描繪之通常類型之摩擦制動器，該摩擦制動器包含第一摩擦盤及第二摩擦盤，該第一摩擦盤及第二摩擦盤各自包含接合至鋼支撐板的摩擦材料層，該鋼支撐板經栓合至設備之軸。
使用282磅之掉落重量，如所接收的墜落防護設備經受如上所述之掉落測試。為了進行測試，將重量附接至設備的安全索之遠端，然後經由絞車向下降低且遠離設備，直到安全索已延伸大約三呎。從該處，使用快速釋放來從絞車纜線釋放重量以起始測試。記錄力、位移、速度及相關連參數。圖4呈現依據時間而變化的力(以磅力為單位，左Y軸上的單位)連同位移(即，墜落距離，以吋為單 位，右Y軸上的單位)。平均力(FA)係658磅；峰值力(FP)係926磅。對應於局部初始峰值力的力值可容易地識別為對應於926磅之總體峰值力。
不報告在制動操作期間發生的在峰值力處的力曲線之局部斜率作為標準ANSI Z359程序之一部分，但其可容易地從力曲線獲得。對於比較例，從圖4，在峰值力處的力曲線之局部斜率經計算為926-655(以磅力為單位)除以4毫秒，或每毫秒制動時間大約68磅力。
工作例
組裝自縮回式救生索墜落防護設備，其基本上與上文所描述之ULTRA-LOK(產品編號3504430)相同，惟使用的第一摩擦盤及第二摩擦盤(基本上大小及形狀與在比較例中描述的彼等相同，且包含接合至鋼支撐盤的摩擦材料層)除外，第一摩擦盤及第二摩擦盤各自包含以產品編號161014購自PMA Friction Materials,Batavia IL的摩擦材料層。經由使用扭力扳手將旋轉啟動型制動裝置的鎖定螺帽緊固達適當量來組裝設備。
然後，墜落防護設備經受掉落測試，如上文所述。圖5呈現依據時間而變化的力(以磅力為單位)連同位移。平均力係大約651磅；(總)峰值力係大約721磅。可容易地從力曲線識別對應於局部初始峰值力(且在圖5標記為FLIP)的力值為大約680磅。在峰 值力處的力曲線之局部斜率經計算為721-720(以磅力為單位)除以4毫秒，或每毫秒大約0.2磅力。
對工作例及比較例墜落防護設備執行多次測試；在本文中呈現的實例經選擇為所觀察到之行為的代表。前述實例已僅為了清楚理解而提供，並且無任何不必要的限制係自其理解。實例中描述之測試及測試結果旨為闡釋而非預測，並且可預期測試程序中的變化會得出不同結果。鑒於所使用的程序中涉及眾所周知的公差，實例中的所有定量值應理解為係近似的。
所屬技術領域中具有通常知識者應理解，本文所揭示之特定例示性元件、結構、特徵、細節、結構設計等等都可在許多實施例中修改及/或結合。所有此類變化及組合皆經本案發明人設想而全都在本發明的範圍內，並非只有經選擇作為例示性說明的那些代表性設計。因此，本發明的範疇應不侷限於本文中描述的特定例示結構，而是至少延伸至申請專利範圍之語言所述之結構及這些結構的等效物。本說明書中明確敘述作為替代者之元件中的任一者皆可如所欲以任何組合明確包括於申請專利範圍內或排除自申請專利範圍外。本說明書中以開放式語言(例如：包含(comprise)及其衍生語)敘述之元件或元件組合中的任一者，皆可視為另外以封閉式語言(例如：組成(consist)及其衍生語)及半封閉式語言(例如：基本上組成(consist essentially)、及其衍生語)來敘述。雖然在本文中可能已討論各項理論及可能的機制，此類討論無論如何都將不用來限制可主張之申請標的。倘若本說明書之內容與以引用方式併入本說明書中但不主張其優 先權之任何文件之揭露間有任何衝突或差異，應以本說明書的內容為主。
Claims (20)
- 一種非機動化墜落防護設備，其包含：一鼓輪，其具有連接至其之一安全索，且該鼓輪可相對於該設備之一外殼旋轉；以及，一旋轉啟動型制動裝置，其包含至少一個棘爪及至少一個棘輪，該至少一個棘輪具有至少一個齒，該至少一個齒可由該至少一個棘爪之一嚙合端嚙合，其中該旋轉啟動型制動裝置包含一限制使用型恆定接觸摩擦制動器，該限制使用型恆定接觸摩擦制動器包含具有一摩擦制動表面之至少一個摩擦材料層，且該限制使用型恆定接觸摩擦制動器包含至少一個可旋轉構件，該至少一個可旋轉構件具有與該摩擦材料層之該摩擦制動表面接觸的一接觸表面，且其中該旋轉啟動型制動裝置及該限制使用型恆定接觸摩擦制動器經組態以在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪之該旋轉，在該制動操作中，峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.2。
- 如請求項1之設備，其中該旋轉啟動型制動裝置及該限制使用型恆定接觸摩擦制動器經組態以在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪之該旋轉，在該制動操作中，峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.1。
- 如請求項1之設備，其中該限制使用型摩擦制動器係一單次使用摩擦制動器。
- 如請求項1之設備，其中該安全索包含至少一個吸震器。
- 如請求項1之設備，其中該安全索不包含一吸震器。
- 如請求項1之設備，其中該設備係一自縮回式救生索，其中該安全索包含一近端及一遠端，該近端連接至該可旋轉鼓輪，該遠端可附接至該設備的一人類使用者之一吊帶或一工作場所之一錨座。
- 如請求項1之設備，其中該至少一個棘爪經偏置使得該至少一個棘爪之該嚙合端經驅使朝向一脫離位置；且其中該旋轉啟動型制動裝置經組態使得當該可旋轉鼓輪之旋轉高於一預定值時，該至少一個棘爪之該嚙合端經驅使至一嚙合位置中，在該嚙合位置中，該嚙合端嚙合該棘輪之一齒。
- 如請求項1之設備，其中該設備包含至少兩個棘爪，該至少兩個棘爪各自安裝在該可旋轉鼓輪上，其中該摩擦制動器之該可旋轉構件用作該旋轉啟動型制動裝置的該棘輪，其中該等棘爪之一者之一嚙合端與該棘輪之一齒的該嚙合導致該棘輪相對於該設備之該外殼旋轉，且其中該至少一個摩擦材料層經組態以摩擦地阻止該棘輪相對於該設備之該外殼的該旋轉，因此阻止該可旋轉鼓輪相對於該設備之該外殼之該旋轉。
- 如請求項8之設備，其中該設備包含第一摩擦材料層及第二摩擦材料層，該第一摩擦材料層及該第二摩擦材料層將該棘輪夾在其等之間，該第一摩擦材料層及該第二摩擦材料層分別接合至第一支撐板及第二支撐板，該第一支撐板及該第二支撐板各自栓合至一軸，以防止該第一摩擦材料層及該第二摩擦材料層相對於該設備之該外殼旋轉。
- 如請求項1之設備，其中該設備經組態使得該至少一個棘爪之一嚙合端與該棘輪之一齒的該嚙合停止該可旋轉構件相對於該設備之該外殼的該旋轉，且其中該摩擦材料層經組態以摩擦地 阻止該可旋轉鼓輪相對於該可旋轉構件的該旋轉，因此阻止該可旋轉鼓輪相對於該設備之該外殼之該旋轉。
- 如請求項1之設備，其中該摩擦制動器包含一單一摩擦材料層，該單一摩擦材料層栓合至該可旋轉鼓輪，使得不可相對於該鼓輪旋轉，其中該摩擦制動器包含一單一可旋轉構件，該單一可旋轉構件可相對於該可旋轉鼓輪旋轉且可相對該設備之一外殼旋轉，且該單一可旋轉構件包含安裝在其上之至少兩個棘爪，且其中該旋轉啟動型制動裝置包含一單一棘輪，該單一棘輪不可相對於該裝置之該外殼旋轉，且該單一棘輪係非該摩擦制動器之該單一可旋轉構件。
- 如請求項1之設備，其中該至少一個棘輪經提供為一徑向面向外之齒盤或經提供為一徑向面向內之齒環，該棘輪由鋼製作。
- 如請求項1之設備，其中該至少一個棘輪係一單一棘輪，該單一棘輪經提供為該設備之該外殼或該設備之一負載承載托架的一整體特徵。
- 如請求項1之設備，其中該摩擦材料層係一非磨損品項。
- 如請求項1之設備，其中該旋轉啟動型制動裝置及該限制使用型恆定接觸摩擦制動器經組態以在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪之該旋轉，該制動操作展現一制動力對時間曲線，其中在該曲線之一峰值力處的該曲線之一局部斜率小於每毫秒制動時間10磅制動力。
- 如請求項1之設備，其中該旋轉啟動型制動裝置及該限制使用型恆定接觸摩擦制動器經組態以在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪之該旋轉，在該制動操作中，一局部初始峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.15。
- 一種操作一墜落防護設備之方法，該墜落防護設備包含一旋轉啟動型制動裝置，該旋轉啟動型制動裝置包含一限制使用型摩擦制動器，該方法包含：當該設備之一安全索承載鼓輪的旋轉高於一預定值時，旋即使該旋轉啟動型制動裝置的至少一個棘爪與該旋轉啟動型制動裝置的一棘輪之一齒嚙合，因此導致該摩擦制動器之一可旋轉構件相對於該摩擦制動器之一摩擦材料層可旋轉地移動；以及，藉由介於該摩擦制動器之該摩擦材料層之一摩擦制動表面與該摩擦制動器之該可旋轉構件之一接觸表面之間的摩擦，阻止該可旋轉構件相對於該摩擦材料層的該旋轉，因此在一制動操作中阻止該可旋轉鼓輪的該旋轉，在該制動操作中，峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.2。
- 如請求項17之方法，其中峰值制動力與平均制動力之該比率小於約1.1。
- 如請求項17之方法，其中該制動操作展現一制動力對時間曲線，其中在該曲線之一峰值力處的該曲線之一局部斜率小於每毫秒制動時間10磅制動力。
- 如請求項17之方法，其中在該制動操作中，一局部初始峰值制動力與平均制動力之一比率小於約1.15。
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