CN101077751B - 具有摩擦驱动器的电梯 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电梯(1)，包括：可运动部件(2)；垂直导轨(6)，沿着电梯竖井(4)安装；从动摩擦接合装置(12)，用于与导轨(6)的具有摩擦系数(μ₁)的一侧摩擦接合；支承装置(14)，其设置在所述导轨(6)的另一侧。所述摩擦接合装置(12)枢轴地安装在连杆(16)上，所述连杆(16)枢轴地支承所述可运动部件(2)的有效重量(mg)，由此，连杆(16)与水平面(H)成角度(α₁)。角度(α₁)的正切值小于或等于所述摩擦系数(μ₁)。

Description

具有摩擦驱动器的电梯

技术领域

[0001 ] 本发明涉及电梯，尤其涉及沿着导轨摩擦驱动的电梯。 背景技术

[0002] 在EP-A1-0870718中描述了一种摩擦驱动电梯，其中，驱动轮和支承轮可旋转地安装在连杆上，所述连杆枢轴地连接到轿厢架的下轭。压缩弹簧使支承轮偏向驱动轮，从而 将导轨夹紧在支承轮和驱动轮之间。压缩弹簧提供恒定的法向力，以确保在所有操作条件 下，驱动轮和导轨之间有足够的摩擦接合。这个恒定的法向力由当电梯轿厢满载并以最大 加速度向上运动时的临界操作条件确定。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供将摩擦驱动器夹紧至导轨的可选方法。这个目的通过一种电 梯来实现，所述电梯包括：可运动的部件；垂直导轨，其沿着电梯竖井安装；从动摩擦接合 装置，用于与具有第一摩擦系数的导轨的一侧摩擦接合；支承装置，其设置在所述导轨的另 一侧。所述摩擦接合装置枢轴地安装在至少一个第一连杆上，所述至少一个第一连杆枢轴 地支承所述可运动部件的有效重量，由此，所述第一连杆与水平面成第一角度。所述第一角 度的正切值小于或等于所述第一摩擦系数。

[0004] 因此，所述从动摩擦接合装置自夹紧导轨。这个效果主要通过将所述运动部件的 有效重量转换成作用在所述摩擦接合装置上的法向力来实现的。

附图说明

[0005] 这里参照附图通过具体示例来描述本发明，其中：

[0006] 图1是根据本发明第一实施例的电梯的局部平面图；

[0007] 图2是图1中的电梯的摩擦驱动单元的分解视图；

[0008] 图3是表示作用在图2的驱动单元上的力的示图；

[0009] 图4是根据本发明第二实施例的电梯的平面图；

[0010] 图5是图4的电梯的摩擦驱动单元的分解视图；

[0011] 图6是根据本发明第三实施例的可选摩擦驱动单元的平面图；

[0012] 图7A至图7C是在不同的操作环境中的根据本发明第四实施例的摩擦驱动单元的 平面图。

具体实施方式

[0013] 在图1和图2中示意性示出了根据本发明的自驱动电梯1。电梯1包括轿厢2，摩 擦驱动单元10沿着安装在竖井4中的垂直导轨6驱动轿厢2。驱动单元10包括关于导轨 6对称布置的一对从动轮12和14，以与导轨6的相对侧摩擦接合。轮子可以通过一个或两 个马达（未示出）以传统的方式旋转。轮12和14可旋转地安装在连杆16和18上，连杆16和18在铰链20处相互连接，轿厢2自铰链2处悬挂下来。连杆中的每一个相对于水平 面H以角度、倾斜。

[0014] 在图3中示出了作用在摩擦驱动单元10上的力。轿厢的总重m。g通过对称的连杆 16和18传递，并传到每个从动轮12和14上，从动轮12和14在导轨6的相对侧上产生大 小相等方向相反的法向力N。驱动单元10的总摩擦力Ff是由轮12和14对抗导轨6产生 的动力M与各摩擦力的结合。总摩擦力Ff和重力m。g之差提供必要的电梯加速度A。

[0015] 为了确定能够确保从动轮12和14自夹紧到导轨6的角度a的可接受范围，必须 考虑电梯1静止的情况。在这种情况下，轮12和14是静止的，轮12和14没有产生对抗导 轨6的动力M,因此，总的静摩擦力Ffstat只由从轮12和14施加到导轨6的法向力N产生。 静摩擦力Ffstat必须能够抵消满载的轿厢2的重力m。g，否则，驱动单元10将滑动。这个条 件由数学方程式1表示。

[0016] 方程式1:

1 fstat ≥ mcg

[0017] 然而，由于总摩擦力Ffstat只从法向力&获得，所以方程式可以重新写成下面的形 式：

[0018]方程式 2: 2 u N ≥ mcg

[0019]方程式 3

[0020]方程式 4 ： tana ≤ u

[0021 ] 考虑这样的具体应用：轿厢2的质量为200kg，额定负载为450kg，导轨6和从动轮 12,14中的每个之间的摩擦系数P工为0. 3，最大电梯加速度A为2m/s2。为了自夹紧，角度 a :必须等于或小于16. V (arctanO. 3)，在这种情况下被设为15°。

[0022] 当轿厢2满载（m。_ = 650kg)并以全加速度向上行进时，轮12和14中的每个产

生最大法向力Nmax ：

[0023] Nfflax = l/2mc隱(g+A) tan a ： = 1028N

[0024] 当轿厢2卸载（m。min = 200kg)并以全加速度向下行进时，轮12和14中的每个产

生最小法向力Nmin ：

[0025] Nmin = l/2mcmin (g_A) tan a ： = 209N

[0026] 相反，如果EP-A1-0870718所公开的现有的摩擦驱动器用于相同的系统，则偏置 弹簧必须在所有操作条件下通过轮施加等于最大法向力N_(1028N)的恒定力，这极大地缩 短了轮的寿命。

[0027] 图4和图5示出了本发明的可选实施例，其中，摩擦驱动单元30用于驱动对重平 衡的电梯1’。如在前面的实施例中那样，驱动单元30包括关于导轨6对称布置的一对驱动 轮12和14，以与导轨6的相对侧摩擦接合。轮12和14可旋转地安装在第一对连杆16和 18上，第一对连杆16和18在第一铰链20处相互连接，轿厢2自第一铰链20处悬挂下来。 连杆16和18中的每个相对于水平面H以角度a工倾斜。驱动单元30还包括第二对连杆 36和38，第二对连杆36和38关于水平面H与第一对连杆16和18对称地布置。第二对连 杆36和38在位于第一铰链20上方的第二铰链32处相互连接。第二铰链32通过绳索22 连接到配重8，绳索22通过安装在电梯竖井4的顶部中的一个或多个滑轮24而偏向一侧。

[0028] 使用与上一实施例相同的参数，并假设配重mw的质量是轿厢的质量（200kg)加上额定负载的一半（225kg)，当轿厢2满载（m。max = 650kg)并以全加速度向上行进时，轮12和 14中的每个产生最大法向力Nmax ：

[0029] Nmax = 1/2 [mcmax (g+A) +mw (g_A) ] tan α ： = 1473Ν

[0030] 当轿厢2卸载（m。min = 200kg)并以全加速度向下行进时，轮12和14中的每个产

生最小法向力Nmin ：

[0031 ] Nmin = 1/2 [mcmin (g+A) +mw (g_A) ] tan α ： = 444Ν

[0032] 图6示出了可以在图1的电梯1中或图4的对重平衡电梯1’中使用的可选的摩 擦驱动单元40。除被动支承滚轮44代替从动轮12和14中的一个之外，驱动单元40的配 置与图5中的配置相似。单从动轮12在导轨6的一侧安装在下连杆16和上连杆36上。支 撑从动轮12的连杆16和18中的每个相对于水平面H以角度α 2倾斜。被动支承滚轮44 在导轨6的另一侧安装在下支承连杆46和上支承连杆48上。下连杆16和46在第一铰链 20处相互连接，而上连杆36和48在第二铰链32处相互连接。

[0033] 由于被动支承滚轮44在导轨6上不产生摩擦力，所以单从动轮12负责产生用于 驱动、保持和制动电梯1和1’的总摩擦力Ff。因此，方程式1至4需要修改，并且只要是满 足下面的表达式，驱动单元40就可以自夹紧：

[0034]方程式 5: tan«2<^

[0035] 因此，如果导轨6和从动轮12之间的摩擦系数P1与前面的实施例中一样为0.3， 则支承从动轮12的连杆16和18中的每个相对于水平面H倾斜的角度α 2必须小于或等于 8.5°。由于支承滚轮44在导轨6上不产生摩擦力，所以支承滚轮44的连杆46和48中的 每个相对于水平面H倾斜的角度β！不重要。

[0036] 在通常应用中，从第一铰链20悬吊轿厢2 (如图1和图4所示），现在，配重8可以 与第二铰链32互连（如在图4中所示）。

[0037] 图7Α至图7C示出了根据本发明的当前优选实施例的摩擦驱动单元50。驱动单元 50包括关于导轨6对称布置的一对带驱动器52和54，以与导轨6的相对侧摩擦接合。每 个带驱动器52、54包括带齿驱动轮56，带齿驱动轮56与环形带58的带齿内表面接合。带 58绕过偏置滚轮60与导轨6接合，沿着被弹簧向导轨偏置的挤压滚轮62，并在第二偏置滚 轮60处与导轨6脱离接合，返回驱动轮56。

[0038] 滚轮60和62被携载在固定器64上，固定器64枢轴地安装在下连杆16和18以 及上连杆36和38上。下连杆16和18在第一铰链20处互连，上连杆36和38在第二铰链 32处互连，第二铰链32垂直地布置在第一铰链20的上方。连杆16、18、36和38中的每个 相对于水平面H以角度Ci3倾斜。为了自夹紧，角度α 3在方程式1得出的范围内。具体如 在图7C中所示，压缩弹簧72使第一铰链20和第二铰链32相分开地偏置。

[0039] 驱动单元50在对重平衡的电梯1’（例如在图4中所示的对重平衡的电梯）中特 别有用。然而，不是将轿厢2直接连接到第一铰链20并将配重绳索22连接到第二铰链32， 而是将轿厢2和配重绳索22都连接到连接器66。因此，作用在连接器66上的有效重量 g(mw-mc)为轿厢2的重量与配重8的重量之差。

[0040] 连接器66包括保持第一铰链20的第一凹槽68和保持第二铰链32的第二凹槽 70。如在图7A中所示，当轿厢2为空时，配重8比轿厢2重，这个相应各自重量之差作为向上力g(mw_m。）作用在连接器66上。因而，连接器66与第二铰链32接合，以通过上连杆36 和38以及滚轮固定器64传递力。这些传递的力通过滚轮60和62转换成法向力，该法向 力挤压带58，以使带58与导轨6的各个侧面摩擦接合。在这个过程中，第一铰链20宽松地 保持在其凹槽68中，连接器66和第一铰链20之间的间隙C确保没有力从连接器66和第 一铰链20之间传递。

[0041] 图7B示出了相反的情形，此时，轿厢2满载并且重量差作为向下力g(m。_mw)作用 在连接器66上。连接器66与第一铰链20接合，以通过下连杆16和18以及滚轮固定器64 传递力。这些传递的力通过滚轮60和62转换成法向力，该法向力挤压带58，以使带58与 导轨6的各个侧面摩擦接合。在这个过程中，第二铰链32宽松地保持在其凹槽70中，连接 器66和第二铰链32之间的间隙C确保没有力从连接器66和第二铰链32之间传递。

[0042] 当轿厢2和配重8平衡并静止时，如图7C所示，没有有效的重力作用在连接器66 上。压缩弹簧72通过抵消滚轮固定器64的任何重力分量或者带58中的任何弹力而确保 带58保持与导轨6接合，否则，所述重力分量或所述弹力趋于使带58脱离导轨6。一旦驱 动单元50开始运动，铰链20和32之一将再次与连接器66接合，力将通过连杆、固定器和 滚轮传递，从而在带58和导轨6之间产生法向力。

[0043] 考虑这样的具体应用：轿厢2的质量仍为200kg，额定负载仍为450kg，配重的质量 mw为425kg，最大加速度A为2m/s2，导轨6和带58中的每条之间的摩擦系数P 3为0. 2。为 了自夹紧，角度a 3必须等于或小于11. 3° (arctanO.2)，在这种情况下被设为10°。

[0044] 带驱动52和54中的每个产生的最大总法向力N_为：

[0045] Nmax = 1/2 (mc-mw) (g+A) tan a 3 = 234N

[0046] 假定该总法向力均勻分布在滚轮60和62上，则每个滚轮60和62的法向力只为 59N。

[0047] 本领域技术人员容易明白：上述任一实施例中的具体元件可以用另一实施例中的 相应元件替换，从而给出本发明的变型。例如，图2、5或6中所示的实施例的从动轮12和 14中的任一个可以由根据图7A-7C的带驱动52和54代替，反之亦然。相似地，只要相应地 修改角度a 3，图7A-7C中的带驱动52和54中的任一个可以用图6中的被动支承轮代替。

Claims (10)

1. 一种电梯(1、1’)包括：可运动的部件(2、8、66)；垂直导轨(6)，沿着电梯竖井(4)安装；第一从动摩擦接合装置(12；58、60、62、64)，用于与导轨(6)的具有摩擦系数(μ1；μ3)的一侧摩擦接合；以及第二从动摩擦接合装置(14；44；58、60、62、64)，第二从动摩擦接合装置设置在所述导轨(6)的相对侧，用于与具有所述摩擦系数的导轨(6)的所述相对侧摩擦接合，其中所述第一从动摩擦接合装置(12；58、60、62、64)枢轴地安装在至少一个第一连杆(16；36)上，所述至少一个第一连杆(16；36)枢轴地支承所述可运动的部件(2、8、66)的有效重量(mg)，由此，所述第一连杆(16；36)与水平面(H)成一角度(α1；α2；α3)，所述第二从动摩擦接合装置枢轴地安装在至少一个第二连杆(18、38)上，所述至少一个第二连杆(18、38)也枢轴地支承所述可运动的部件(2、8、66)的有效重量(mg)，由此，所述第二连杆(18、38)与所述水平面(H)成所述角度(α1；α2；α3)，其特征在于所述角度(α1；α2；α3)的正切值小于或等于所述摩擦系数(μ1；μ3)。
2. 2.根据权利要求1所述的电梯（1、1’），其中，所述第一、第二从动摩擦接合装置分别是 摩擦轮（12，14)。
3. 3.根据权利要求1所述的电梯，其中，所述第一、第二从动摩擦接合装置分别包括多个 滚轮（60、62)，将马达驱动带（58)挤压成与所述导轨（6)接合。
4. 4.根据权利要求3所述的电梯，其中，所述滚轮（60、62)安装在固定器（64)中，并且所 述滚轮（60、62)中的至少一个被弹簧偏压向所述导轨（6)。
5. 5.根据权利要求1所述的电梯，具有在第一铰链（20)处互相连接的单个第一连杆 (16)和单个第二连杆（18)，所述第一铰链（20)支承电梯轿厢（2)的重量（m。g)。
6. 6.根据权利要求1所述的电梯，其中，所述至少一个第一连杆包括关于水平面（H)以所述角度（α工；α 2 ； α 3)对称地布置的 第一上连杆（36)和第一下连杆（16)，所述第一从动摩擦接合装置枢轴地安装在第一上连 杆(36)和第一下连杆(16)上，所述至少一个第二连杆包括关于水平面（H)以所述角度（α工；α 2 ； α 3)对称地布置的 第二上连杆（38)和第二下连杆（18)，所述第二从动摩擦接合装置（14;44;58、60、62、64) 枢轴地安装在第二上连杆（38)和第二下连杆（18)上，第一和第二下连杆（16、18)在第一铰链（20)处相互连接，第一和第二上连杆（36、38) 在第二铰链（32)处相互连接。
7. 7.根据权利要求6所述的电梯，其中，所述可运动的部件是相互连接的电梯轿厢（2)和 配重（8)，由此，轿厢（2)连接到第一铰链和第二铰链中的一个（20、32)，配重（8)连接到第 一铰链和第二铰链中的另一个（32、20)。
8. 8.根据权利要求7所述的电梯，其中，还包括将电梯轿厢（2)和配重（8)相互连接的连 接器（66)，由此，连接器（66)根据所述轿厢（2)和所述配重（8)之间的重量差而选择性地 与第一铰链和第二铰链（20、32)中的一个接合。
9. 9.根据权利要求8所述的电梯，进一步包括偏置装置（72)，用于将所述第一铰链和第 二铰链（20、32)相互分离地偏置。
10. 10. 一种电梯（1、1’ )包括：可运动的部件（2、8)；垂直导轨（6)，沿着电梯竖井（4)安装；从动摩擦接合装置（12)，用于与导轨（6)的具有第一摩擦系数（P工；P 3)的一侧摩擦接 合；以及支承装置（44)，其设置在所述导轨（6)的相对侧，所述支承装置在导轨上不产生摩 擦力，其中所述从动摩擦接合装置（12)枢轴地安装在至少一个第一连杆（16 ；36)上，所述至少一 个第一连杆（16 ；36)枢轴地支承所述可运动的部件（2、8)的有效重量（mg)，由此，所述第 一连杆（16 ；36)与水平面（H)成第一角度（a工；a 2 ； a 3)，所述支承装置枢轴地安装在至少 一个第二连杆（18、38)上，所述至少一个第二连杆（18、38)也枢轴地支承所述可运动的部 件（2、8、66)的有效重量（mg)， 其特征在于所述第一角度（ai;a2;a3)的正切值小于或等于所述第一摩擦系数的1/2。