CN101153469B - 具有抗拉载体的扁平带状支撑和驱动装置 - Google Patents

Abstract

一种支撑和驱动装置(11)，其具有由包含抗拉载体(1)的带体(12)或护套(12)组成的带几何形状。带的跑合面(16)可以是平的，并且平行于带的背面(13)，或者具有梯形或半圆形的肋(14)和槽(15)，其中驱动滑轮或转向滑轮的外形与带的跑合面大致互补。为每个肋(14)设置一个或多个抗拉载体(1)，其中抗拉载体(1)在Z方向和S方向上交替地平铺或绞合。

Description

具有抗拉载体的扁平带状支撑和驱动装置

技术领域

本发明涉及一种具有至少两个合成纤维抗拉载体的扁平带状支撑和驱动装置，其中抗拉载体在平行于支撑和驱动装置的纵轴方向上轴向相互隔开地延伸，并且嵌入护套中。

背景技术

说明书WO 2004/035913A1中已经公开一种具有合成纤维抗拉载体的扁平带状支撑和驱动装置，其中提供的抗拉载体是至少两个包含绞合的合成纤维螺线的未绞合线，而且被设计成承受纵向力。绞合线沿着支撑和驱动装置纵向相互隔开地设置，并嵌入在公共的护套中。至少一股绞合线具有导电的指示器线，导电的指示器线与绞合线中的合成纤维线绞在一起，其中指示器线设置在螺线束中心的外面。指示器线具有比绞合线中单股合成纤维螺线的延性屈服极限低的延性屈服极限。可以与指示器线电接触，以便能在电学上监视其完整性。

说明书EP1061172A2已经公开了一种用于由驱动滑轮驱动的合成纤维线缆。这种合成纤维线缆是两股线缆构成的双重线缆，这两股线缆以相反旋转的方向绞在一起，并通过公共的线缆套互相固定，使其在并列的空间相隔位置牢固地缠绕。根据该发明整体地包覆两股线缆构造的线缆套用作扭矩桥，该扭矩桥在双重线缆的纵向负载下使线缆的扭矩相互抵消，这是由于线缆结构反向定向而导致，因此在双重线缆的总横截面上在所有顺时针方向和逆时针方向的绞合部件总数之间产生扭矩补偿。双重线缆在运行期间以没有旋转的方式在线缆滑轮上运转。

发明内容

这里，本发明将提供一种改进。按照本发明实现制造一种在抗拉载体上具有较低的弯曲应力的支撑和驱动装置的目的。

按照本发明的一个方面，在具有至少两个合成纤维的抗拉载体的扁平带状的支撑和驱动装置中，抗拉载体平行于支撑和驱动装置的纵轴相互隔开地轴向延伸，并且嵌入护套中，其中，每个抗拉载体包括布置在至少一个绞合线层中的若干绞合线，其中每个绞合线都由若干绞合的螺线形成，这些螺线被嵌入基质材料中并由合成纤维构成，为了改进护套与基质之间的连接，护套材料的肖氏硬度与基质材料的肖氏硬度相近，其中，护套材料具有72A-95A的肖氏硬度，螺旋绞合的绞合线的基质材料具有80A-98A肖氏硬度。

由于在运转期间经过驱动滑轮或转向滑轮时出现弯曲应力，所以早先试图制造一种浸渍芳族聚酰胺(aramide)绞合线的带作为抗拉载体的尝试已经失败。该抗拉载体由相当大直径的未绞合的芳族聚酰胺绞合线组成。

在驱动滑轮附近或转向滑轮附近绞合线的弯曲中，滑轮侧的一半绞合线受到压应力，另一半自由绞合线受到张应力。在负载压力的一半胶合线和负载张力的一半绞合线之间的中性纤线既不受压力也不受张力负荷。对绞合线施以过度的压应力/张应力会导致绞合线过早失效。

在根据本发明的支撑和驱动装置中，在运转期间经过驱动滑轮或转向滑轮时抗拉载体的绞合线的弯曲应力减小，因此可以使用更小直径的滑轮。这使得驱动滑轮只需要更小的驱动扭矩，这伴随着更小的驱动引擎。更小的驱动引擎更经济并且需要更小的空间。

每个抗拉载体都由若干绞合线层组成，其中形成绞合线层的绞合线被绞合(绞合线层的绞合线关于在其下面的绞合线层相互螺旋地缠绕)。每个绞合线都由若干螺线层组成，其中形成这些螺线层的螺线也被绞合(螺线层的螺线关于在其下面的螺线层相互螺旋地缠绕)。每个螺线由若干单向的或未绞合的合成纤维(也称为单纤维)组成。每个螺线都经过合成材料浴液浸渍。包住螺线或绞合线的合成材料也被称为基质或基质材料。螺线绞合在一起形成绞合线之后，螺线的合成材料通过热处理变得均匀。于是由绞合的螺线组成的绞合线就被完全嵌入到合成材料中。

绞合线由绞合的螺线组成，螺线又由未绞合或单向的合成纤维组成，例如，其中螺线由1,000股合成纤维，也称为单纤维组成。设置绞合线中螺线的绞合方向，使得单个纤维定向在线缆的张力方向或线缆的纵轴方向上。每个螺线都经过合成材料浴液的浸渍。包住螺线或绞合线的这种合成材料也被称为基质或基质材料。螺线绞合在一起形成绞合线之后，螺线的合成材料通过热处理变得均匀。因而，具有平滑的绞合线表面并由绞合的螺线组成的绞合线被完全嵌入到合成材料中。

纤维通过基质连接到一起，但是相互没有直接接触。基质完全密封或包埋在纤维中，并且保护纤维免受磨损。由于线缆的结构，绞合线中个别纤维之间发生移位。这些移位不是通过单纤维之间的相对运动而平移，而是通过基质的可逆拉伸而平移。

形成绞合线的螺线绞合被称为第一绞合阶段。形成抗拉载体或形成线缆的绞合线绞合被称为第二绞合阶段。抗拉载体可以由化学纤维构成，例如芳香尼龙纤维，维克特拉(Vectran)纤维，聚乙烯纤维，聚酯纤维等。

为了降低弯曲应力，抗拉载体由每个绞合线层中绞合的细绞合线组成，其中每个绞合线由每个螺线层中绞合的螺线组成。绞合线的直径越小，由驱动滑轮或转向滑轮附近的弯曲产生的弯曲应力也就越小。通过采用较小的绞合线直径和多层(双层，三层或四层)结构的抗拉载体，可以将导致绞合线之间的绞合线磨损的相对运动保持得小。由此确保抗拉载体具有更高的使用寿命。另外，由于尺寸的因素，一些绞合线比大直径的绞合线具有更高的抗拉强度，这一点有利于具有更高的断裂力。

用于电梯结构的支撑和驱动装置，特别是在电梯轿厢和对重中使用的支撑和驱动装置，可以具有，例如，扁平带或肋状带的几何结构或楔形齿带的几何结构。也可以是其它目前的带几何结构。在带中抗拉载体被布置得互相靠近，其中抗拉载体在S方向和Z方向上交替地铺设或绞合，并且相对位于互相紧密靠近的位置。根据各种带几何结构，设置至少两个，优选4到12个抗拉载体。

如上面进一步解释地用纤维复合材料构造这些抗拉载体，其中包覆绞合线的合成材料(基质材料)优选聚氨酯，硬度范围是50D～75D，承受张力的纤维优选芳香聚酰胺。为了减少摩擦系数和磨损，基质材料中添加1％～10％的聚四氟乙烯(Teflon)。也可以使用其它的添加剂，例如石蜡或聚四氟乙烯粉末。

此外，护套的肖氏硬度与基质的肖氏硬度之间存在关系。护套可以具有72A～95A的肖氏硬度，而基质可以具有80A～98A的肖氏硬度。如果护套和基质的材料硬度相接近，那么，如测试所示，可以实现护套和基质之间的改进的关系。如果采用太硬的护套材料，则必须考虑其对裂纹的促进作用。如果绞合以形成抗拉载体的绞合线的基质材料选取得太软，则会导致增加绞合线的磨损，大大降低使用寿命。护套的85A的肖氏硬度与基质的95A的肖氏硬度(相当于54D的肖氏硬度)的配对被证明是理想的。

为了避免支撑和驱动装置上的扭矩，抗拉载体在S方向与Z方向上交替平铺或绞合。一个抗拉载体的扭矩以相反方向向另一个抗拉载体的扭矩扭曲，以便扭矩相互抵消。由于张力的引入，扭矩中和的支撑和驱动装置没有扭曲。此外，两个或三个在S方向上绞合的抗拉载体和两个或三个在Z方向上绞合的抗拉载体可以被布置相互靠近。关键是，相对于在支撑和驱动装置中心延伸的纵轴，在S方向和Z方向的绞合是扭矩中和的。

绞合线层的铺设长度与驱动滑轮或转向滑轮的直径D的最佳比例也是有益的。铺设长度SL取决于驱动滑轮或转向滑轮上的必要的铺设长度数n、滑轮的直径D和循环角阿尔法(alpha)：

SL＝(Pi·D·alpha)/(n·360°)

根据测试，确定n位于2～5的范围内。

铺设长度SL还与合成纤维的弹性模量E有关系。随着弹性模量E增加，在不减小支撑装置的弹性硬度的情况下，为了不改变纤维横截面积的大小，可以选择更小的铺设长度。铺设长度SL通常是抗拉载体的直径d的4～10倍。SL＝(4～10)×d，D/d的比值为10～50(驱动滑轮直径D/抗拉载体直径d)。

驱动滑轮上的抗拉载体的压力p根据下列公式计算：

p＝2×F×k/(d×D)

F＝最大静态张力

d＝抗拉载体的直径

D＝驱动滑轮直径或滑轮直径

k＝放大系数＞＝1(取决于槽的几何形状)

p的值可在2～50MPa之间。

根据本发明的支撑和驱动装置是扁平带状的，并由至少两个合成纤维的抗拉载体组成，其中该抗拉载体在平行于支撑和驱动装置的纵轴方向上互相以一定间隔轴向延伸，并且嵌入护套中，每个抗拉载体由若干绞合线组成，其中的每个绞合线由若干绞合的螺线形成。

附图说明

在附图的基础上对本发明更加详地解释，其中：

图1表示抗拉载体的结构，

图2表示具有抗拉载体的支撑和驱动装置的示意图，

图3表示根据图1所示的具有至少两个抗拉载体的支撑和驱动装置的实施例的变型，

图4表示每条肋上有三层抗拉载体的支撑和驱动装置的实施例，

图5表示每条肋上有两层抗拉载体的支撑和驱动装置的实施例，

图6表示每条肋上有两个三层抗拉载体的支撑和驱动装置的实施例，

图7表示每条肋上有两个两层抗拉载体的支撑和驱动装置的实施例。

优选实施方式

图1表示抗拉载体1的结构。该抗拉载体1包括若干绞合线层：外绞合线层2，第一内绞合线层3，第二内绞合线层4和核心层5。护套用6表示。外绞合线层2的绞合线7的构造和直径都是相同的。第一内绞合线层由直径较大的绞合线8和直径较小的绞合线9组成。较大的绞合线8与第二内绞合线层4的绞合线10和核心层5在直径上大致一致。与第一内绞合线层3的直径较大的绞合线8和第二内绞合线层4的绞合线10的直径相比，外绞合线层2的绞合线7的直径更大。与第一内绞合线层3的较小的绞合线9相比，内绞合线层3、4的较大的绞合线8的直径更大。第一内绞合线层3的直径较大的绞合线8和第二内绞合线层4的绞合线10与核心层5的直径尺寸差不多。第二内绞合线层4的绞合线10在核心层5周围绞合，第一内绞合线层3的绞合线8、9在第二绞合线层4周围绞合，外绞合线层2的绞合线7在第一内绞合线层3周围绞合。

绞合线5、7、8、9、10由绞合的螺线组成，该螺线依次由未绞合的或单向的合成纤维组成。抗拉载体1可以由化学纤维构成，例如芳香尼龙纤维，维克特拉(Vectran)纤维，聚乙烯纤维，聚酯纤维等。抗拉载体1还可以由一个或两个甚至多于三个绞合线层组成。

图1表示其中绞合线层的绞合线相互间隔分离的抗拉载体。外绞合线层2的两个绞合线7之间的间距用d1表示。第一内层3的两个绞合线8、9之间的间距用d2表示。第二内绞合线层4的两个绞合线10之间的间距用d3表示。d1可以在例如0.05毫米～0.3毫米的范围内，d2和d3在0.01毫米～0.08毫米的范围内。

利用相互间隔，外绞合线层2的绞合线7可以在朝向线缆中心的径向方向r上移动，并对第一内绞合线层3的绞合线8、9施加径向压力。该径向压力通过第一内绞合线层3的绞合线8、9传递到第二内绞合线层4的绞合线10上。该径向压力通过第二内绞合线层4的绞合线10传递到核心层5上。该径向压力在内部绞合线层与绞合线层之间传递时增大。

如在圆周方向Ur上所示，各个绞合线层相应的绞合线7、8、9、10相互碰撞排斥，所以牵引力不能从外绞合线层2的绞合线7传递到第一内绞合线层3的绞合线8、9上，或从绞合线8、9传递到第二内绞合线层4的绞合线10上，并进一步传递到核心绞合线5上。

图2表示根据图1的具有至少两个抗拉载体1的支撑和驱动装置11的示意图，其中抗拉载体1平行于支撑和驱动装置的纵轴轴向地延伸。支撑和驱动装置11具有由包括抗拉载体1或嵌入其中的抗拉载体1的带体12或护套12组成的扁平带几何结构。带的背面用13表示。带的跑合面可以是平的并平行于带的背面13，或者如图2所示，具有在平行于抗拉载体1的方向上轴向运转的梯形的肋14和槽15，其中驱动滑轮或转向滑轮的外形与带11的跑合面16的外形相匹配使两者近似互补。驱动滑轮或转向滑轮与带11联合形成力锁。每个肋14上设置一个抗拉载体1，其中抗拉载体1在Z方向和S方向交替地铺设或绞合。还可以设置半圆形的肋取代图2中表示的梯形肋14。在楔形齿皮带中，肋14和槽15相对于抗拉载体1横向地或倾斜地运转。驱动滑轮或转向滑轮与带11联合形成形状锁定。

如上述说明和图3所示，在带11、111中的抗拉载体1在S方向和Z方向上交替铺设或绞合。外绞合线层2的绞合线7与第一内绞合线层3的绞合线8、9在相同的方向上铺设，或与第二内绞合线层4的绞合线10在相同的方向上铺设。一个绞合线层的绞合线的铺设方向相对于另一个绞合线层的绞合线的铺设方向也可以是不同的。则抗拉载体1不再以上述的图解所示的相等铺设绞合，而是以反向铺设，也称为交叉铺设绞合。例如外绞合线层2的绞合线7可以在S方向上绞合，第一内绞合线层3的绞合线8、9在Z方向上绞合，第二内绞合线层4的绞合线10也在Z方向上绞合。以反向铺设绞合的抗拉载体在扭矩上是中和的。

图3表示根据图1的具有至少两个抗拉载体1的支撑和驱动装置11，其中抗拉载体1平行于支撑和驱动装置的纵轴轴向延伸。支撑和驱动装置11具有由包括抗拉载体1或嵌入其中的抗拉载体1的线缆体112或护套112组成的双重线缆11的几何结构。逆时针方向的抗拉载体1在Z方向上铺设，顺时针方向的抗拉载体1在S方向上铺设。每个抗拉载体包括若干绞合线层2、3、4，其中构成绞合线层的绞合线7、8、9、10被绞合(绞合线层的绞合线围绕在其下面的绞合线层相互螺旋地缠绕)。合成纤维束在一起形成螺线，其中若干螺线在S方向或Z方向上绞合形成绞合线。

双重线缆111可以与护套112一起构成扁平线缆或扁平带，或在抗拉载体1之间有收缩带113。在具有收缩带113的变型中，如横截面图所示，在每个例子中，双重线缆111的公共的跑合面116与驱动滑轮一起近似由半圆形的抗拉载体1和半个收缩带113构成。驱动滑轮或转向滑轮的外形与双重线缆111的跑合面116的外形以大致互补的方式相匹配。另外，两个以上的抗拉载体1还可以用公共的护套包住，形成在抗拉载体1之间具有或不具有收缩带113的多重线缆。

护套112比绞合线7更柔软，大致延伸至第一内绞合线层3，但是没有影响到绞合线7的相互支撑。作为绞合线7之间的支撑，软护套6没有沿圆周方向Ur作用。外绞合线层2的绞合线7在内部处于径向移动的状态。护套材料可以位于例如75A～95A的肖氏硬度范围内，绞合线7的基质材料或该绞合线7的基质可以位于例如50D～75D的肖氏硬度范围内。

图4表示根据图1的每个肋14上有三层抗拉载体1的支撑和驱动装置11的实施例。如上述说明所示，抗拉载体1在Z方向和S方向上交替平铺或绞合。支撑和驱动装置11的尺寸、抗拉载体直径和绞合线直径的尺寸都以毫米表示。

图5表示每个肋14上有一个双层抗拉载体1的支撑和驱动装置11的实施例。外绞合线层2已经被省去。因此，已经使用具有较大直径的绞合线。如上述说明所示，抗拉载体1在Z方向和S方向上交替地平铺或绞合。抗拉载体直径的尺寸和绞合线直径的尺寸都以毫米表示。根据图5的抗拉载体1的直径和根据图6的抗拉载体1的直径是相同的。相应的绞合线的直径是不同的。

根据图4和图5的支撑和驱动装置11，因为有48毫米宽，所以具有60～90KN的屈服力，适合于驱动滑轮直径或转向滑轮直径大于或等于90毫米的情况。滑轮直径D与抗拉载体直径d的比值(比如，D/d为16～45的范围内)与支撑和驱动装置要求的使用寿命和要求的弯曲次数也都是要考虑的。

图6表示根据图1的每个肋14上有两个三层抗拉载体1的支撑和驱动装置11的实施例。如上述说明所示，抗拉载体1在Z方向和S方向上交替地平铺或绞合。抗拉载体直径的尺寸和绞合线直径的尺寸都以毫米表示。

图7表示每个肋14上有两个双层抗拉载体的支撑和驱动装置11的实施例。外绞合线层2已经被省去。因此，已经使用具有较大直径的绞合线。如上述说明所示，抗拉载体1在Z方向和S方向上交替地平铺或绞合。抗拉载体直径和绞合线直径的尺寸都以毫米表示。根据图7的抗拉载体1的直径和根据图8的抗拉载体1的直径是相同的。相应的绞合线的直径是不同的。

与图4和图5所示的抗拉载体1相比，图6和图7的抗拉载体1具有实质上更小的直径。

根据图6和图7的支撑和驱动装置11，因为有48毫米宽，所以具有60～90KN的屈服力，适合于驱动滑轮直径或转向滑轮直径大于或等于90毫米的情况。滑轮直径与抗拉载体直径的比值、支撑和驱动装置要求的使用寿命或要求的弯曲次数也都是要考虑的。

Claims (8)

1.一种具有至少两个合成纤维的抗拉载体(1)的扁平带状的支撑和驱动装置(11)，其中该抗拉载体(1)平行于支撑和驱动装置(11)的纵轴相互隔开地轴向延伸，并且嵌入护套(12)中，其特征在于，每个抗拉载体(1)包括布置在至少一个绞合线层(2、3、4)中的若干绞合线(7、8、9、10)，其中每个绞合线(7、8、9、10)都由若干绞合的螺线形成，这些螺线被嵌入基质材料中并由合成纤维构成，为了改进护套与基质之间的连接，护套材料的肖氏硬度与基质材料的肖氏硬度相近，其中，护套材料具有72A～95A的肖氏硬度，螺旋绞合的绞合线(7、8、9、10)的基质材料具有80A～98A肖氏硬度。

2.如权利要求1所述的支撑和驱动装置，其特征在于，支撑和驱动装置(11、111)具有由包括至少两个抗拉载体(1)或嵌入其中的抗拉载体(1)的带体(12、112)或护套(12、112)组成的带的几何结构，并具有跑合面(16、116)。

3.如权利要求2所述的支撑和驱动装置，其特征在于，相对于在带中心延伸的纵轴线，绞合线在带的抗拉载体(1)的S方向和Z方向上是扭矩中和的。

4.如权利要求3所述的支撑和驱动装置，其特征在于，抗拉载体(1)以相反的铺设被绞合，或一个绞合线层的绞合线的铺设方向不同于另一个绞合线层的绞合线的铺设方向。

5.如权利要求3或4所述的支撑和驱动装置，其特征在于，绞合线层(2、3、4)的铺设长度SL取决于驱动滑轮或转向滑轮的直径D，驱动滑轮或转向滑轮上铺设长度SL的必要的数目n、合成纤维的弹性模量E以及驱动滑轮或转向滑轮上的支撑和驱动装置(11)的包角alpha。

6.如权利要求2-4中任一项所述的支撑和驱动装置，其特征在于，带的跑合面(16、116)是平的，或具有肋(14)和槽(15)，其中驱动滑轮或转向滑轮的外形与带的跑合面(16)的外形是以大致互补的方式相匹配的，其中驱动滑轮或转向滑轮与带联合形成力偶或形状耦合。

7.如权利要求6所述的支撑和驱动装置，其特征在于，驱动滑轮直径D或转向滑轮直径D与抗拉载体的直径d的比D/d在16～50的范围内。

8.如权利要求6所述的支撑和驱动装置，其特征在于，为每个肋(14)设置至少一个抗拉载体(1)。

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