CN101641277B - 非线性弹簧隔离装置 - Google Patents

Abstract

一种电梯系统包括轿厢组件、驱动组件和被布置在所述轿厢组件的顶部与所述驱动组件之间的连接部位处的减振装置(16)。所述减振装置(16)包括具有不同弹簧刚度和不同高度的多个弹簧(32、34、36)，所述减振装置被构造以便在所述轿厢组件的顶部与所述驱动组件之间提供总弹簧刚度。所述总弹簧刚度作为所述轿厢组件质量的函数而产生变化。

Description

非线性弹簧隔离装置

技术领域

本发明主要涉及电梯系统。更特别地，本发明涉及一种用于减轻电梯轿厢的垂直振动水平的装置。

背景技术

电梯系统通常包括在井道内沿相反方向移动的轿厢和对重。曳引机借助于牵引机而使轿厢在井道中移动，所述牵引机被连接在曳引机与轿厢之间。该牵引机包括连接构件如绳索或皮带，所述连接构件通常环绕在轿厢上的绳轮周围且支承着该轿厢和对重以使其沿着井道上下移动。

在电梯系统设计中，该轿厢的运行质量是反映电梯系统质量的一种重要因素。改善轿厢的运行质量会提升乘客在轿厢内的舒适度。电梯轿厢噪声水平、水平振动水平和垂直振动水平是电梯工业中用来描述轿厢运行质量的常用指标。对于轿厢的垂直振动而言，通常采用两种方法来降低振动水平。一种方法是消除垂直振动源，而另一种方法是在振动到达轿厢并由此到达轿厢中的乘客之前减轻振动。

本领域中众所周知地存在多种现有技术的减振装置。例如，被布置在电梯轿厢组件的顶部与驱动组件之间的减振器通常使用弹簧来改善轿厢的运行质量。然而，无论电梯处于怎样的载荷状态下，例如空载、半荷载或满载，现有技术的减振器都仅能提供恒定的弹簧刚度。换句话说，现有技术的减振器是线性的。由于垂直振动水平是弹簧刚度和轿厢质量的函数，且由此轿厢的运行质量也是弹簧刚度和轿厢质量的函数，因此在轿厢载荷产生变化的情况下，线性减振器不利于优化减振性能，而实际上在现实的几乎每种电梯系统应用中都会出现这种轿厢载荷产生变化的情况。

鉴于上面所述的情况，本发明旨在解决电梯系统所面临的前述问题中的一个或多个问题。

发明内容

本发明包括一种电梯系统，所述电梯系统包括轿厢组件、驱动组件和被布置在所述轿厢组件的顶部与所述驱动组件之间的连接部位处的减振装置。所述减振装置包括具有不同弹簧刚度和不同高度的弹簧，所述减振装置被构造以便在所述轿厢组件的顶部与所述驱动组件之间提供总弹簧刚度。所述总弹簧刚度作为所述轿厢组件质量的函数而产生变化。

本发明的实施例还可适于包括第一弹簧组和第二弹簧组的减振装置，所述第一弹簧组和所述第二弹簧组被布置以便在电梯轿厢组件的顶部与驱动组件之间的连接部位处进行压缩。所述第一弹簧组包括一个或多个弹簧，每个所述弹簧具有第一刚度和第一高度。所述第二弹簧组包括一个或多个弹簧，每个所述弹簧具有第二刚度和第二高度。所述第一高度与所述第二高度是不同的。所述第二刚度与所述第一刚度是不同的。

应该理解：前面的概括性描述和下面的详细描述仅仅是示例性和说明性的，且并不旨在限制所要求的发明。

附图说明

通过下面的具体实施方式、所附权利要求书以及图中所示且在下文简要描述的附带的典型实施例，本领域技术人员将易于理解本发明的这些和其它特征、方面和优点。

图1是包括根据本发明的一个实施例的减振装置的电梯系统的示意性前视图；

图2是图1所示减振装置的前视图；

图3是图1所示减振装置的侧视图；

图4是图1所示电梯系统的示意性部分视图，且电梯轿厢处于空载状态下；

图5是图1所示电梯系统的示意性部分视图，且电梯轿厢上装载有乘客；和

图6是曲线图，图中示出了对于根据本发明的减振器而言，垂直振动水平与减振器弹簧刚度和电梯轿厢质量的函数关系。

具体实施方式

在附图中使用相同或相似的附图标记表示相同或类似的部件。

图1是电梯系统10的示意性前视图，所述电梯系统包括轿厢12、轿厢架14、减振器16、轿厢绳轮18、曳引机绳轮(machine sheave)20、偏转器绳轮22、对重24、对重绳轮26、绳索28和绳索终端装置30。在图1中，轿厢12被连接至轿厢架14。该轿厢绳轮18被连接至该轿厢架14的顶部，所述连接部包括减振器16在内。轿厢12、轿厢架14和轿厢绳轮18通过绳索28被连接至曳引机绳轮20，所述绳索环绕在轿厢绳轮18下方且在一侧上被锚固在终端装置30处而在另一侧上向上延伸至曳引机绳轮20。绳索28环绕在曳引机绳轮20上并延伸至偏转器绳轮22。由该偏转器绳轮22出发，绳索28通过环绕在对重绳轮26下方并向上延伸至终端装置30而(经由偏转器绳轮22)将对重24连接至曳引机绳轮20。

图1所示的电梯系统10包括介于轿厢架14与对重24之间的2∶1的绳索布置。然而，根据本发明的减振装置可用于包括其它可选的绳索布置的电梯系统中。例如，包括被连接在轿厢架14的顶部与轿厢绳轮18之间的减振器16的电梯系统可被构造而具有1∶1的绳索布置，其中绳索28在轿厢12的顶部处出发、经过曳引机绳轮20到达偏转器绳轮22、并终止于对重24的顶部处。

在图1中，当曳引机绳轮20顺时针转动时，轿厢12和轿厢架14向下行进且对重24向上行进。当曳引机绳轮20逆时针转动时，轿厢12和轿厢架14向上行进且对重24向下行进。当轿厢12的载荷为平均载荷，例如为负载容量的40％，时，对重24通常与轿厢12和轿厢架14具有相同的重量。在轿厢载荷为平均载荷的情况下，对重24平衡围绕曳引机绳轮20与轿厢12和轿厢架14的重量。使轿厢12和轿厢架14与对重24相平衡的做法降低了曳引机绳轮20为了使轿厢12和轿厢架14向上和向下移动所需的力，由此保存了能量。

在图1所示的电梯系统10中，轿厢12和轿厢架14可能会经历由多种环境源或系统源产生的垂直振动。例如，轿厢12和轿厢架14可受到一条或多条导轨的引导而沿着井道上下移动。导轨通常沿其长度在井道中略微产生偏转且通常在部段的接合处是不连续的，这两种情况都会产生振动，所述振动可能会被传送至轿厢架14且可能会被传送至轿厢12。减振器16被构造以便借助于两组弹簧来吸收被传播通过该系统10而到达轿厢架14的顶部和轿厢12的垂直振动。减振器16通过使总刚度作为轿厢12(和轿厢架14)的载荷的函数产生变化从而改善了减振性能，且由此改善了轿厢12的运行质量。

图2和图3分别示出了图1所示减振器16的前视图和侧视图。图2和图3所示的减振器16包括第一弹簧32、第二弹簧34、第三弹簧36、顶板38、底板40、绳轮杆42以及第一弹簧引导装置44和第二弹簧引导装置46。第一弹簧32、第二弹簧34和第三弹簧36可被布置在顶板38与底板40之间。第一弹簧引导装置44和第二弹簧引导装置46可被构造以便将第一弹簧32和第二弹簧34保持在顶板38与底板40之间的位置处。第三弹簧36可被布置在绳轮杆42周围且被该绳轮杆保持在适当位置处。如图2和图3的实施例所述，第一弹簧32和第二弹簧34的高度可大于第三弹簧36的高度。此外，垫片可被布置在底板40的顶部上且被布置在第三弹簧36的底部下以便调节顶板38与第三弹簧36的顶部之间的距离。顶板38被附接到如图1所示的轿厢架14上。绳轮杆42可被构造以便将第一弹簧32、第二弹簧34、第三弹簧36、顶板38、底板40以及第一弹簧引导装置44和第二弹簧引导装置46连接至轿厢绳轮18。绳轮杆42可被附接到底板40上且被可滑动地连接至顶板38，从而使得绳轮杆42可自由地相对于顶板38上下移动，且顶板38可自由地相对于绳轮杆42上下移动。当如图2和图3所示的减振器16承受载荷时，顶板38和底板40一起受力且弹簧32、34、36被相继压缩。

减振器16通过使总刚度作为轿厢12(和轿厢架14)的载荷的函数产生变化而改善了减振性能。图4和图5示出了当轿厢12和轿厢架14的重量在电梯运行过程中产生变化时处于不同载荷下的减振器16。图4和图5是图1所示电梯系统10的示意性部分视图，所述电梯系统包括轿厢12、轿厢架14、减振器16和轿厢绳轮18。减振器16包括第一弹簧32、第二弹簧34、第三弹簧36、顶板38和底板40。轿厢12被连接至轿厢架14。减振器16可被布置在轿厢架14与轿厢绳轮18之间的连接部位处。在图4中，轿厢12是空载的，且减振器16上的载荷对顶板38与底板40之间的第一弹簧32和第二弹簧34进行部分压缩，但并未对第三弹簧36进行压缩。在图5中，轿厢12上装载有乘客且减振器16上的载荷对第一弹簧32和第二弹簧34进行进一步压缩，且此外对介于顶板38与底板40之间的第三弹簧36进行压缩。如图4和图5所示，减振器16可被构造以使总刚度作为轿厢12上所承载载荷的函数而从图4所示第一弹簧32和第二弹簧34的刚度之和向着图5所示第一弹簧32、第二弹簧34和第三弹簧36的刚度之和产生变化。

尽管图1-图5所示的减振器16包括三个圆柱弹簧32、34、36，但本发明的实施例中所使用的弹簧的确切数量、形状、类型、刚度和布置并不限于该构型。例如，减振器的另一实施例可包括四个圆柱弹簧，所述四个圆柱弹簧被布置成排以便在两块板之间进行压缩，其中，所述四个弹簧中的两个弹簧比其它两个弹簧更长且刚度更小。

根据本发明的减振器可包括两种特性，这两种特性的作用在于使总刚度作为电梯轿厢载荷的函数而产生变化。首先，减振器可被构造以便具有多个弹簧或具有成组的弹簧，所述多个弹簧或成组的弹簧被布置以便随着弹簧上载荷的增加而相继地产生压缩。在这些实施例中，总刚度随着该多个弹簧或成组弹簧被相继地压缩而逐渐累积。例如，图4和图5所示减振器16的总刚度随着轿厢12上的载荷从图4所示第一弹簧32和第二弹簧34的刚度之和向着图5所示第一弹簧32、第二弹簧34和第三弹簧36的刚度之和的增加而增加。其次，根据本发明的减振器可被构造以便具有单独的弹簧或成组弹簧，所述弹簧的刚度彼此之间是不同的。例如，图4和图5所示减振器16可被构造，以使得第一弹簧32和第二弹簧34分别具有第一刚度且使第三弹簧36具有第二刚度。进一步地，第一弹簧32和第二弹簧34的第一刚度与第三弹簧36的第二刚度可以是不同的，即，第三弹簧36的第二弹簧刚度可小于、等于或大于第一弹簧32和第二弹簧34的第一弹簧刚度。

图6是关系曲线图，图中示出了对于与图1至图5所示减振器实施例16具有相似构造的减振器而言，垂直振动水平与减振弹簧刚度和电梯轿厢质量的函数关系。图6示出了通过降低轿厢的垂直振动水平(V)而优化减振器性能的研究结果。图6示出了两个变量-减振器刚度K(kg/mm)和轿厢质量M(kg)-与垂直振动水平V(mm)之间的函数关系曲线。减振器的总刚度，K，等于在给定的轿厢质量(M)下处于压缩状态下的弹簧的刚度之和。轿厢总质量M还随着轿厢装载至负载容量而产生变化。K_I表示对于被设计以便将处于变化的轿厢质量(M)下的垂直振动和轿厢塌陷降至最低水平的减振器而言的理想减振器刚度曲线。K_S表示与总刚度产生逐步变化，而不是沿K_I产生连续变化，的减振器16具有相似构造的减振器实施例的刚度曲线。K_S通过使用简单廉价的减振器构型而提供了与理想曲线K_I相近的刚度曲线。因此，如图6所示，可通过在较低的轿厢质量下-例如当轿厢空载时-选择相对较软的弹簧刚度，且在较高的轿厢质量下-例如当轿厢装载至负载容量时-选择相对较强的弹簧刚度的方式将垂直振动水平(V)降至最低程度。尽管在更低的轿厢质量下的弹簧刚度相对较软，但该刚度可被设置以便将轿厢塌陷降至最低程度。

与现有技术的减振装置相比，根据本发明的减振器大大改善了电梯轿厢顶部上的旨在减轻垂直振动水平的减振性能。典型的减振器可被构造以便通过使总刚度作为轿厢载荷的函数而产生变化的方式优化减振性能。通过设置多个弹簧或成组弹簧，而所述多个弹簧或成组弹簧被构造以便具有渐增的刚度而被相继压缩，这种减振器被构造以便在轿厢上的载荷例如从空载轿厢变为装载至负载容量的轿厢时提供总刚度的逐步变化。根据本发明的减振器中的多个弹簧或成组弹簧的这种布置被构造以便提供一种结构，所述结构与处在变化的电梯轿厢载荷下的理想的非线性减振曲线是相近的。可通过众所周知的制造技术并使用通常的材料以简单且廉价的方式生产这种典型减振器。通过优化电梯轿厢顶部上的旨在减轻垂直振动水平的减振性能，根据本发明的减振器显著改善了轿厢的整体运行质量，这进一步显著改进了电梯系统的性能。

前面的讨论仅旨在对本发明进行说明且不应被解释为将所附权利要求书限于任何特定实施例或实施例组。因此，尽管上面已经结合本发明的特定典型实施例对本发明进行了特别详细地描述，但还应该意识到：可在不偏离以下权利要求所阐述的本发明的更宽泛的预期范围的情况下对本发明作出多种变型和变化。

因此，该说明书和附图应被视为是说明性的且并不旨在限制所附权利要求书的范围。根据本发明的前述披露内容，所属领域技术人员应该意识到：在本发明的范围内会存在其它实施例和变型。因此，所属领域技术人员可通过本发明的披露内容在本发明的范围内实现的所有变型都被包括在内而作为本发明进一步的实施例。本发明的范围被限定在以下权利要求书内。

Claims (44)

1.一种电梯系统，所述电梯系统包括：

轿厢组件；

驱动组件；和

被布置在所述轿厢组件的顶部与所述驱动组件之间的连接部位处的减振装置；

其中所述减振装置包括具有不同弹簧刚度和不同高度的多个弹簧，所述减振装置被构造以便在所述轿厢组件的顶部与所述驱动组件之间提供总弹簧刚度，且

其中所述总弹簧刚度作为所述轿厢组件质量的函数而产生变化。

2.根据权利要求1所述的系统，

其中所述多个弹簧包括：

第一弹簧组，所述第一弹簧组包括一个或多个弹簧，每个所述弹簧具有第一刚度和第一高度；和

第二弹簧组，所述第二弹簧组包括一个或多个弹簧，每个所述弹簧具有第二刚度和第二高度；

其中所述第一高度与所述第二高度是不同的；且

其中所述第二刚度与所述第一刚度是不同的。

3.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一高度大于所述第二高度。

4.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二刚度大于所述第一刚度。

5.根据权利要求2所述的系统，其中所述第二刚度小于或等于所述第一刚度。

6.根据权利要求2所述的系统，其中所述第一弹簧组包括两个弹簧，每个所述弹簧具有所述第一刚度和所述第一高度。

7.根据权利要求6所述的系统，其中所述第二弹簧组包括具有所述第二刚度和所述第二高度的一个弹簧。

8.根据权利要求7所述的系统，

其中所述第一高度大于所述第二高度；且

其中所述第二刚度大于所述第一刚度。

9.根据权利要求8所述的系统，其中所述第一弹簧组的所述两个弹簧被分别布置在所述第二弹簧组的所述一个弹簧的每一侧上。

10.根据权利要求9所述的系统，进一步包括：

被布置在所述第二弹簧组的所述一个弹簧下方的垫片。

11.根据权利要求1所述的系统，

其中所述轿厢组件包括轿厢和轿厢架；且

其中所述减振装置被布置在所述轿厢架的顶部与所述驱动组件之间的连接部位处。

12.根据权利要求11所述的系统，

其中所述多个弹簧包括：

第一弹簧组，所述第一弹簧组包括一个或多个弹簧，每个所述弹簧具有第一刚度和第一高度；和

第二弹簧组，所述第二弹簧组包括一个或多个弹簧，每个所述弹簧具有第二刚度和第二高度；

其中所述第一高度与所述第二高度是不同的；且

其中所述第二刚度与所述第一刚度是不同的。

13.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一高度大于所述第二高度。

14.根据权利要求12所述的系统，其中所述第二刚度大于所述第一刚度。

15.根据权利要求12所述的系统，其中所述第二刚度小于或等于所述第一刚度。

16.根据权利要求12所述的系统，其中所述第一弹簧组包括两个弹簧，每个所述弹簧具有所述第一刚度和所述第一高度。

17.根据权利要求16所述的系统，其中所述第二弹簧组包括具有所述第二刚度和所述第二高度的一个弹簧。

18.根据权利要求17所述的系统，

其中所述第一高度大于所述第二高度；且

其中所述第二刚度大于所述第一刚度。

19.根据权利要求18所述的系统，其中所述第一弹簧组的所述两个弹簧被分别布置在所述第二弹簧组的所述一个弹簧的每一侧上。

20.根据权利要求19所述的系统，进一步包括：

被布置在所述第二弹簧组的所述一个弹簧下方的垫片。

21.根据权利要求1所述的系统，其中所述多个弹簧是压缩弹簧。

22.根据权利要求21所述的系统，其中所述多个弹簧大体上呈圆柱形。

23.一种减振装置，所述减振装置包括：

第一弹簧组，所述第一弹簧组包括一个或多个弹簧，每个所述弹簧具有第一刚度和第一高度；和

第二弹簧组，所述第二弹簧组包括一个或多个弹簧，每个所述弹簧具有第二刚度和第二高度；

其中所述第一高度与所述第二高度是不同的；

其中所述第二刚度与所述第一刚度是不同的；且

其中所述第一弹簧组和所述第二弹簧组被平行地布置以便在电梯轿厢组件顶部与驱动组件之间的连接部位处进行压缩。

24.根据权利要求23所述的装置，其中所述第一高度大于所述第二高度。

25.根据权利要求23所述的装置，其中所述第二刚度大于所述第一刚度。

26.根据权利要求23所述的装置，其中所述第二刚度小于或等于所述第一刚度。

27.根据权利要求23所述的装置，其中所述第一弹簧组包括两个弹簧，每个所述弹簧具有所述第一刚度和所述第一高度。

28.根据权利要求27所述的装置，其中所述第二弹簧组包括具有所述第二刚度和所述第二高度的一个弹簧。

29.根据权利要求28所述的装置，

其中所述第一高度大于所述第二高度；且

其中所述第二刚度大于所述第一刚度。

30.根据权利要求29所述的装置，其中所述第一弹簧组的所述两个弹簧被分别布置在所述第二弹簧组的所述一个弹簧的每一侧上。

31.根据权利要求23所述的装置，

其中所述电梯轿厢组件包括轿厢和轿厢架；且

其中所述第一弹簧组和所述第二弹簧组被布置在所述轿厢架的顶部与所述驱动组件之间的连接部位处。

32.根据权利要求31所述的装置，其中所述第一高度大于所述第二高度。

33.根据权利要求31所述的装置，其中所述第二刚度大于所述第一刚度。

34.根据权利要求31所述的装置，其中所述第二刚度小于或等于所述第一刚度。

35.根据权利要求31所述的装置，其中所述第一弹簧组包括两个弹簧，每个所述弹簧具有所述第一刚度和所述第一高度。

36.根据权利要求35所述的装置，其中所述第二弹簧组包括具有所述第二刚度和所述第二高度的一个弹簧。

37.根据权利要求36所述的装置，

其中所述第一高度大于所述第二高度；且

其中所述第二刚度大于所述第一刚度。

38.根据权利要求37所述的装置，其中所述第一弹簧组的所述两个弹簧被分别布置在所述第二弹簧组的所述一个弹簧的每一侧上。

39.根据权利要求38所述的装置，进一步包括：

被布置在所述第二弹簧组的所述一个弹簧下方的垫片。

40.根据权利要求23所述的装置，进一步包括：

被布置在所述第二弹簧组的所述一个或多个弹簧下方的至少一个垫片。

41.根据权利要求23所述的装置，其中所述第一弹簧组的所述一个或多个弹簧是压缩弹簧。

42.根据权利要求41所述的装置，其中所述第一弹簧组的所述一个或多个弹簧大体上呈圆柱形。

43.根据权利要求23所述的装置，其中所述第二弹簧组的所述一个或多个弹簧是压缩弹簧。

44.根据权利要求43所述的装置，其中所述第二弹簧组的所述一个或多个弹簧大体上呈圆柱形。

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