CN103270230B - 竖向楼梯 - Google Patents

Abstract

本发明涉及竖向楼梯，其包括：支承结构（2），其布置在第一工位“A”和至少一个第二工位“B”之间；以及至少一个板部（3），其能够借助于至少一个滑块（31）沿着包含在机械系统（4）中的至少一个引导件（41）滑动，该机械系统适于使所述至少一个板部（3）沿着所述引导件(41)运动。根据至少一个使用者“U”在所述至少一个板部（3）的至少一个部分上的重量分布，以及根据所述使用者“U”希望沿着所述竖向轴线“Z”在所述工位之间运动的方向，所述机械系统（4）允许所述至少一个板部（3）沿着竖向轴线“Z”运动。

Description

竖向楼梯

技术领域

本发明涉及动态竖向楼梯，其允许使用者沿着竖向轴线“Z”运动，以至少部分地回收用于执行这种运动的能量。

背景技术

已知这样的楼梯，其允许使用者执行基本上沿着竖向轴线“Z”的运动，例如梯子。

在建筑技术领域中，从一个楼层到另一个楼层的通道是借助于楼梯实现的，楼梯包括多个基本上水平的结构，称为台阶，台阶布置在不同高度处，从而使用者可以将脚放在一个台阶上，而不会受到相邻的台阶的阻碍。

楼梯的坡度或倾斜度限定为随着台阶的尺寸、不同的高度和不同的距离而变化。通常，倾斜度范围为从75°到90°的楼梯被定义为手动楼梯，原因是除了使用脚之外，它们还需要使用手，以便在沿着这些楼梯前进时确保使用者的安全，从而避免意外事故。

在家里，用于相邻楼层之间的连接的楼梯的坡度的范围为从24°到45°。因此，为了覆盖楼层之间的高度的差别，楼梯的纵向延伸是必要的，该纵向延伸至少等于高度的竖向差异。

此外，已知这样的楼梯，其为了减小占据的纵向空间，而遵循大致螺旋路径，类似于例如建筑物的前厅中的楼梯，但是同时，另一方面，其增大了楼梯自身的横向延伸，因此，需要适合于支撑所述楼梯的非常复杂的结构。

此外，已知这样的螺旋楼梯，其在纵向和横向两个方面都具有减小的尺寸，而为了获得这样的效果，其采用减小的曲率角度。但是，这些楼梯是非常不实际的，另外它们对于使用者而言也是不安全的。实际上，这种类型的楼梯不允许大体积的物品从一个楼层移动到另一个楼层，原因是能够用于移动的空间被极大地减小了。

已知这样的装置，其适合于执行沿着竖向轴线的运动，例如升降机。但是，所述升降机非常昂贵，并且占据许多空间，从而其难以安装在小尺寸的房屋中。实际上，升降机需要动力强大的致动器，以在不同的楼层之间传送能够容纳不同使用者的轿厢。

此外，使用升降机需要非常严格的规章制度，这在普通使用者的家里很难由使用者遵循。

发明内容

本发明的目的在于，通过提供动态竖向楼梯来解决上述问题，该动态竖向楼梯包括机械系统，该机械系统适合于允许使用者沿着竖向轴线运动。在沿着竖向轴线的所述运动期间，所述机械系统能够至少部分地回收能量。回收的能量可以用来确保包含在竖向楼梯中的装置的操作。

本发明的一个方面涉及竖向楼梯，其具有在所附的独立权利要求1中列出的特征。

在所附的从属权利要求中列出了其它的附属特征。

附图说明

参考附图，在以下至少一个实施例的详细描述中，将最佳地理解所述竖向楼梯的额外的特征和优点，附图分别示出了：

·图1A、1B示出了处于两个工位中的根据本发明竖向楼梯；图1A示出了处于下部工位中的楼梯；图1B示出了处于上部工位中的楼梯；

·图2A、2B以不同的视图示出了包含在所述楼梯中的机械系统的实施例；图2A以透视图示出了机械系统；图2B以剖视前视图示出了机械系统；

·图3详细示出了机械系统与图2A中的板部连接的连接部分；

·图4示出了包含在前述附图的机械系统中的板部；

·图5示出了包含在根据本发明的楼梯中的控制装置的流程图。

具体实施方式

参考上述附图，竖向楼梯包括：支承结构2，其布置在第一工位“A”和至少一个第二工位“B”之间；以及至少一个板部3，其能够借助于至少一个滑块31沿着包含在机械系统4中的至少一个引导件41滑动，该机械系统适于使所述至少一个板部3沿着所述引导件41运动。

根据至少一个使用者“U”在所述至少一个板部3的至少一个部分上的重量分布，以及根据所述使用者“U”希望沿着所述竖向轴线在所述工位之间运动的方向，例如在第一工位“A”和所述至少一个第二工位“B”之间运动（反之亦然），所述机械系统4允许所述至少一个板部3沿着竖向轴线“Z”运动。

适合于支撑楼梯的整个结构的所述支承结构2包括外部本体，根据购买者的需要，该外部本体优选地具有圆形形状或其它形状。此外，支承结构2的所述外部本体形成空间23，该空间适于容纳至少一个使用者“U”。

所述机械系统4优选地布置成相对于使用者而言至少部分地隐藏在支承结构2内，。

优选地，所述机械系统至少部分地对应于所述第一工位“A”布置，优选地布置在地面以下。

根据本发明，第一工位“A”相对于所述至少一个第二工位“B”布置在竖向轴线“Z”的下部高度处。没有示出的楼梯的实施例包括多个工位“B”。

所述支承结构2包括至少一个门22，该门优选地由手通过例如滑动而打开，门布置成与所述工位（A、B）中的每一个相对应，并且适于允许使用者“U”进入所述空间23。

所述门22优选地是互锁的；此外，所述门22包括至少一个安全微开关和至少一个声音警告装置，它们在图中没有示出，并且连接到控制装置5。所述微开关适合于检测门22的正确关闭。在所述微开关检测到门22错误关闭的情况下，所述声音警告装置由控制装置5启动，从而警告使用者门没有正确关闭的事实。因此，所述控制装置5适合于检测门22的正确关闭。

在图1A和1B所示的实施例中，具有两个门22，其布置成与各个工位（A、B）相对应，适于允许使用者“U”进入空间23并且在不同的操作构造期间将使用者“U”关闭在该空间23中，以避免意外事故。

此外，所述至少一个板部3包括：防滑片材30，例如压花片材；所述至少一个滑块31，其例如借助于凸缘连接到所述板部3；固定构件32，其用于将所述板部3固定到牵引构件42，例如为带或链；以及至少一个加强件33，其适于保持所述板部3水平和支撑使用者“U”的重量。

机械系统4包括：至少一个引导件41，其包括至少一个柱，优选地为圆形管；所述至少一个牵引构件42；至少一个副轴43，其适于允许所述牵引构件42运动；至少一个平衡物44，其连接到所述牵引构件42并且适于抵消抵靠在所述至少一个板部3的至少一个部分上的使用者“U”的重量；至少一个受控轮45，其适于回收电能，或者在不同操作构造期间辅助所述至少一个板部3的运动；以及至少一个控制装置5，其适于控制包含在根据本发明的楼梯中的装置。所述至少一个电机46优选地为独立地激励的DC电机。

在图2A和2B所示的实施例中，机械系统4包括两个镜像结构，每个结构都与板部3相关联，使用者“U”分别将其脚放在板部上，并且每个结构适于允许相关板部3的运动。此外，每个受控轮45（例如小齿轮）都由所述控制装置5控制。在预定的操作构造中，所述装置允许所述轮45沿一个单一旋转方向旋转，从而防止控制轮45自身沿相反的旋转方向旋转。在给出适当的命令之后，所述控制装置5允许受控轮45沿两个方向旋转。

对于机械系统4的每个结构，至少一个牵引构件42布置在所述轮45上。所述牵引构件42在所述固定轮45和所述副轴43（优选地，自由轮，其借助于至少一个滚动轴承通过花键连接到第一轴“S”）之间形成闭合路径。优选地，所述受控轮45布置成靠近所述第一工位“A”，所述副轴43布置成靠近所述第二工位“B”之一，优选地与最后一个上部工位相对应。

每个受控轮45都通过花键连接到第二轴“S”，并且由包括滚动轴承的支撑件461支撑。电机46借助于传动构件连接到所述第二轴“S”。

在预定的操作构造中，所述至少一个电机46适于由所述受控轮45的旋转产生电流；同时，在其它预定的操作构造中，所述至少一个电机46为致动器，当使用者“U”需要使用当前的楼梯时，其允许所述至少一个板部3在一个工位和另一个工位之间运动。

优选地，包含在机械系统4的镜像结构之一中的每个受控轮45借助于所述传动构件连接到单个电机46。具体地，所述传动构件包括传动轴460和传动组件462，适于提供“T”形传动，以将受控轮45连接到电机46，例如如图2A和3所示。

根据本发明的竖向楼梯包括以下操作构造：

-向上构造，其中机械系统4被构造成允许所述至少一个板部3从下部工位运动到上部工位；

-向下构造，其中机械系统4被构造成允许所述至少一个板部3从上部工位运动到下部工位；

-调用构造，其中机械系统4被构造成使所述至少一个板部3朝向期望工位运动。

在本发明的范围内，术语“下部工位”和“上部工位”表示两个工位，它们相对于轴线“Z”相应地一个布置在另一个下面，反之亦然。

在向上操作构造中，控制装置5允许受控轮45沿一个单一方向旋转，从而允许板部3从下部工位运动到上部工位。由于适于提升所述板部3的所述平衡物44，而发生板部从下部工位（例如工位“A”）到上部工位（例如工位“B”）的运动。通过使用者“U”自身的重量防止了所述板部3的意外向上运动。

优选地，两个板部3例如通过优选地由橡胶或布料制成的带或者通过优选地由例如金属或塑料制成的至少一个托架而彼此约束，以防止两个板部之间的高度差超过最大值，从而确保使用者“U”的安全。针对使用者采用的每个台阶，使用者“U”自由选择两个板部之间的高度差。在向下操作构造中，其中受控轮45沿着与向上构造中允许的旋转方向相反的方向旋转，所述受控轮45优选地不再受控制装置5控制；此外，电机46用作发电机，从而产生电能。在该操作构造中，板部3由于使用者“U”的重量而从上部工位运动到下部工位。

在当前操作构造中，借助于传动构件连接到所述受控轮45的所述电机46适于从受控轮45的旋转回收电能，从而将电能存储在至少一个电池组“E”中。

此外，继而受到控制装置5控制的电机46例如通过保持rpm恒定并且由此保持受控轮45的转速恒定而控制板部3的向下运动。借助于多个传感器51来实现所述控制，这些传感器为例如位置传感器、测力传感器、转速计等，并且适于检测不同的参数，这些参数用来控制包含在竖向楼梯中的装置。使用所述传感器51将不再详细描述，原因是本领域技术人员了解其工作原理。

将所述电机46产生的电能存储为直流电的所述至少一个电池组“E”包括至少一个电池，该至少一个电池优选地是可充电的。

机械系统4包括阻碍系统40，其适于阻碍板部3，否则板部3将由于平衡物44而再次朝向上部工位运动，该平衡物借助于牵引构件42连接到该板部。在非限制性实施例中，所述阻碍装置40为机电系统，在与控制装置5连接的阻碍按钮“F”已经被按压之后，该机电系统允许阻碍受控轮45的旋转，直到收到后续命令。在另一个非限制性实施例中，所述阻碍装置40为适于防止板部3意外运动的机构，从而例如通过阻止滑块31沿着引导件41的滑动而干涉板部沿着轴线“Z”的运动。

优选地，在两个工位的情况下，也就是在下部工位“A”和上部工位“B”的情况下，上部工位“B”中的阻碍装置40为布置在所述引导件41上的机械阻挡装置，适于在板部已经到达上部工位“B”时阻挡所述板部3；而在下部工位“A”中，其为撞击组件，配合到支承结构2并且防止板部3朝向上部工位“B”运动。

调用操作构造允许板部3以受控的方式从初始工位运动到期望工位，在期望工位中，使用者“U”等待使用楼梯。

在第一非限制性实施例中，借助于连接到两个受控轮45的调用机构（例如曲柄），以手动的方式进行板部3从一工位朝向期望工位的调用。在该实施例中，在调用操作构造中，控制装置5允许受控轮45自由旋转，从而板部3能够借助于所述调用机构进行运动，这在图中没有详细示出。

根据使用者“U”所站立的工位，以及根据所述板部3之前所处的工位，控制装置5允许受控轮45沿适当的方向旋转，从而允许板部3到达所要求的工位。此外，控制装置5控制电机46，从而允许电机用作致动器，由此辅助板部3从初始工位运动到期望工位，使得所述受控轮45旋转并且将所述板部3朝向期望工位调用。

从电池组“E”获得移动所述板部3电机46所需的能量，在该电池组中存储在向下操作构造期间产生的能量。

在向上操作构造中，使用者“U”优选地执行以下后续步骤：

a）打开与下部工位对应的门；

b）进入空间23并且关上门22；

c）将每个脚放在相应一个板部3上；

d）停用阻碍装置40；

e）提升第一腿，同时借助于合适的扶手24保持他的/她的平衡，从而允许与已经提升的腿相对应的第一板部3沿竖向方向向上运动；

f）当沿着轴线“Z”到达期望高度时，通过将身体重量转移到第二板部3，而停止提升第一腿；

g）提升第二腿，从而允许第二板部3沿竖向方向向上运动；

h）当沿着轴线“Z”到达期望高度时，通过将身体重量转移到第一板部3，而停止提升第二腿；

i）重复步骤e）到h），直到到达期望的上部工位；

j）启用阻碍装置40；

k）打开门22，并且在他的/她的背后把门关上。

停止提升腿且将重量从一个板部3转移到另一个板部的步骤将板部自身阻碍在当前位置中，原因是与电气地阻碍的所述受控轮45连接的牵引构件42防止板部3在所选的水平以下运动，这是因为在当前操作构造中，所述受控轮45仅仅能够沿着控制装置5施加的方向旋转。

使用该系统的人仅仅需要随着板部3的向上运动而逐步地提升下肢。实际上，在向上操作构造，所述板部由于与板部3所固定的所述牵引构件42连接的平衡物44而将趋于继续朝向后面的工位“B”运动。

通过利用肢体停止板部3，板部自身保持在所选的位置中，原因是所述受控轮45防止牵引构件42使板部3朝向下部初始工位运动，如上所述。

这些逐步的施加允许使用者在不需要任何物理努力的情况下向上运动；此外，使用者“U”必须通过保持安装在空间23中的至少一个扶手24而偶尔借助上肢的帮助。所述至少一个扶手24允许使用者“U”在不同的操作构造期间保持他的/她的平衡。

在向下操作构造中，使用者“U”执行以下后续步骤：

a）打开与上部工位相对应的门22，例如工位“B”；

b）进入空间23并且关上门22；

c）推压特定的向下按钮"D"；

d）等待板部3朝向期望的下部工位行进到末端；

e）启用阻碍装置40；

f）打开与期望工位相对应的门，并且在他的/她的背后把门关上。

在向下操作构造中，电机46用作发电机，结果将受控轮45旋转产生的机械能转换为电能而存储在电池组“E”中。由所述控制装置5控制的所述电机46以预定rpm的恒定速度旋转，从而控制板部3的向下速度，如上所述。

当设置有微开关的门22关闭时，向控制装置5发送信号，以电气方式控制受控轮45，从而允许受控轮被释放和例如沿两个方向旋转。

在调用操作构造中，使用者“U”执行以下后续步骤：

a）推压特定的调用按钮“C”；

b）等待所述板部3到达按钮“C”已经被推压的工位；

c）打开门22并且进入空间23；

d）执行向上操作构造或向下操作构造的步骤。

在当前构造中，板部3在步骤b）中的运动由电机46实施，该电机用作致动器而由此使板部3运动。所述电机可以使用存储在电池组“E”中的电能，所述电能已经在向下操作构造期间被回收。

控制装置5能够在按钮“C”被按压的时刻确定板部3的位置，并且适当地控制电机46；此外，其控制机械系统4，尤其是受控轮45，从而允许板部3朝向按钮“C”已经被推压的工位运动。

优选地，所述调用按钮“C”布置成靠近所有工位（A、B）的门22。

所有的按钮（C、D、F）都位于合适的控制面板26中。所述控制面板26布置成与各个工位（A、B）相对应，并且布置在楼梯的内部空间23中。

优选地，所述控制面板26还包括用于使用竖向楼梯的其它按钮或电子装置。

为了安全起见，控制装置仅仅在所有的门22已经正确关闭的情况下致动上述调用操作构造。

相似地，控制装置5仅仅在使用者“U”已经进入空间23之后所有的门22已经正确关闭的情况下允许致动向上和向下操作构造。

此外，在根据本发明的楼梯的可供选择的实施例中，不同的电子和机电装置直接连接到配电干线。无论如何，所述楼梯包括至少一个安全电池组“E”。在该实施例中，电力通过干线直接供应到所有的电子/机电装置。所述电池组“E”需要在干线临时故障的情况下确保操作条件的致动。在该实施例中，机械系统4可以设置有机电制动离合器，以用于控制板部3的向下运动，原因是电机46不再需要用作用于回收能量的发电机。

优选地，控制装置5布置在控制单元中，例如图中未示出的电控箱。电池组“E”和根据本发明的竖向楼梯的正确操作所需的可能的电气和电子电路也可以布置在所述电控箱中。

根据本发明的楼梯可以安装在私人住宅内和/或任何其他类型的建筑物内，允许人们从建筑物自身的一个楼层运动到另一个楼层。

在不能够使用常规直梯（flightstair）的非常小的房间中，所述楼梯时取代传统螺旋楼梯的理想方案。该装置是独立的，并且降低了能量消耗；此外，其能够容易地应用和安装，从而在便利性和增加房屋净地板面积方面以较大的优势取代传统的螺旋楼梯。事实上，通过利用运动板部所受到的物理不平衡来进行朝向上部楼层的竖向向上运动。此外，在向上操作构造期间逐步选择板部3的高度差的可能性使得各年龄段的健全人能够舒适地使用该楼梯。根据本发明的楼梯不需要有关上升高度和踏板深度之间的比率的任何类型的预先学习来克服给定的高度差，原因是它们能够适应于任何高度差，即使是显着的高度差，从而同时确保了在底板上占据的相同平面空间。

包含在根据本发明的竖向楼梯中的设置有能够用作发电机的电机46的机械系统，能够存储在向下操作构造期间回收的电能，此外，还能够确保所述操作构造的安全。存储在电池组“E”中的所述能量能够用来调用板部和供应控制装置5，该控制装置控制门的微开关以及设有用于楼梯操作的警告灯和按压按钮的控制面板。

根据本发明的楼梯优选地以三个不同的实施例供应市场：

-基本版本，没有支承结构2的外部本体，其中每个操作构造都是完全手动的，例如借助于诸如链或带的牵引构件进行板部3的机械调用，没有电源；

-标准版本，包括圆形或方形本体，板部3进行机电调用，具有独立电源，借助于电池组“E”回收能量；

-豪华版本，具有设计的本体，板部3进行电气调用，机械系统4以及电子和机电装置具有借助于配电干线的可选的附加电源。

Claims (9)

1.一种竖向楼梯，其包括：支承结构(2)，该支承结构包括外部本体，该外部本体形成适于容纳至少一个使用者(U)的空间(23)，所述支承结构(2)布置在第一工位(A)和至少一个第二工位(B)之间；两个板部(3)，该板部能够借助于至少一个滑块(31)沿着包含在机械系统(4)中的至少一个引导件(41)滑动，该机械系统适于使所述板部(3)沿着所述至少一个引导件(41)运动；

根据至少一个使用者(U)在所述板部(3)的至少一个部分上的重量分布，以及根据所述使用者(U)希望沿着竖向轴线(Z)在所述工位之间运动的方向，所述机械系统(4)允许所述板部(3)沿着所述竖向轴线(Z)运动；

所述机械系统(4)包括：

-至少一个引导件(41)，该至少一个引导件包括至少一个柱；

-至少一个牵引构件(42)，该至少一个牵引构件连接到所述板部(3)；

-至少一个副轴(43)，该至少一个副轴适于允许所述牵引构件(42)运动；

-至少一个平衡物(44)，该至少一个平衡物连接到所述牵引构件(42)，适于提升一个板部(3)；

-至少一个受控轮(45)，该至少一个受控轮适于在不同的操作构造期间回收电能或者辅助板部的运动；

-至少一个控制装置(5)，该至少一个控制装置适于控制包含在竖向楼梯中的各装置；

所述至少一个牵引构件(42)布置在所述受控轮(45)上，并且所述牵引构件(42)在所述受控轮(45)和所述副轴(43)之间形成闭合路径，该副轴通过花键连接到第一轴(S’)并且由包括滚动轴承的支撑件支撑；

所述受控轮(45)通过花键连接到第二轴(S)并且由包括滚动轴承的支撑件(461)支撑；

所述受控轮(45)由所述控制装置(5)控制，以允许所述受控轮根据操作构造而沿着正确的方向旋转；

所述竖向楼梯的特征在于，所述机械系统(4)包括两个镜像结构，每个镜像结构都适于允许一个板部(3)沿着竖向方向运动；

所述板部设置在所述两个镜像结构之间。

2.根据权利要求1所述的竖向楼梯，其中所述机械系统(4)还包括：

-至少一个电机(46)，该至少一个电机连接到所述受控轮(45)。

3.根据权利要求1所述的竖向楼梯，其中所述竖向楼梯包括以下操作构造：

-向上操作构造，其中机械系统(4)被构造成允许所述板部(3)从下部工位运动到上部工位；

-向下操作构造，其中机械系统(4)被构造成允许所述板部(3)从上部工位运动到下部工位；

-调用操作构造，其中机械系统(4)被构造成使所述板部(3)从所述第一工位或所述至少一个第二工位中的工位朝向另一个工位运动。

4.根据权利要求3所述的竖向楼梯，其中借助于传动构件与所述至少一个受控轮(45)连接的至少一个电机(46)在向下操作构造中适于从受控轮(45)的旋转回收电能，从而将所述电能存储在至少一个电池组(E)中。

5.根据权利要求3所述的竖向楼梯，其中借助于传动构件与所述受控轮(45)连接的所述电机(46)在调用操作构造中适于辅助板部(3)从所述第一工位或所述至少一个第二工位中的初始工位运动到另一个工位。

6.根据权利要求3所述的竖向楼梯，其中调用操作构造由使用者借助于调用机构手动地执行。

7.根据权利要求1所述的竖向楼梯，其中机械系统(4)包括阻碍装置(40)，该阻碍装置适于阻碍板部(3)，否则该板部将再次朝向上部工位运动。

8.根据权利要求1所述的竖向楼梯，其中所述支承结构(2)包括至少一个互锁的且滑动的门(22)，所述门布置成与各个工位(A、B)相对应，适于允许使用者(U)进入一空间(23)，在从一个工位通到另一个工位期间，该空间适于容纳使用者。

9.根据权利要求8所述的竖向楼梯，其中所述门(22)包括至少一个安全微开关和至少一个声音警告装置，它们连接到控制装置(5)，适于检测门(22)的正确关闭。