CN1044997C - 用于电梯驱动滑轮的盘式制动器 - Google Patents

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Abstract

电梯室驱动滑轮的运动由一盘式制动器总成来控制，后者可动作地与电梯驱动机构的输出轴和滑轮相联。该盘式制动器总成可以用作安全升降制动器，也可以用作电梯正常操作的操纵制动器。该制动器总成可以在现有的电梯系统上加以翻新改进，同时其操作不受机构驱动齿轮中任何齿轮功能下降的影响。

Description

用于电梯驱动滑轮的盘式制动器
本发明涉及用于电梯驱动滑轮的安装有制动器总成的输出轴，特别是涉及具有升降紧急制动功能及正常操作制动功能的盘式制动器。
电梯在目前配有多个制动机构，它们被设计成用于正常的电梯运行。例如当电梯室停在某一楼层面上时使其保持定位。它们也被设计成用于紧急状态下使用，例如阻止电梯室和/或配重坠入电梯井底部。
在齿轮式电梯中的正常操作制动器是典型的鼓式制动器，它与机构的输入轴接合，可使其停转以使电梯室停止在楼层面上。典型的电梯保险装置安装在电梯室的框架上或配重总成上，可以感觉到联结电梯室或配重的控制钢缆的超速而切断电路。一旦保险装置跳闸，它们以典型的方式抓紧电梯井内的导轨将电梯室或配重停住。上述的正常操作制动器不能用于紧急状态，而上述电梯保险装置不能在电梯室在电梯井内上升方向失控瞬间起作用。
关于电梯井内电梯室在上升方向失控时，乘客的安全问题促成了北美地区的安全法规修正案，其中规定了电梯系统应包括用于在电梯室上升方向失控时停止电梯的安全装置。这些修正案又促使对能提供所需功能的制动器系统的研究与调查。美国专利第4,977,982号(1990.12.18授予L.Bialy等人)公开了一种电梯滑轮制动安全系统。它在电梯室上升失控时，直接作用在驱动滑轮上使之挤住，以使电梯室停止在电梯井里。该制动安全系统也可以在电梯室离开乘梯位置时而门未关闭的情况下使电梯停动。上述这两种特性都是迫切需要电梯安全系统具有的特性。在该专利中公开的电梯安全系统，用一对楔块，它们在滑轮的两侧并被弹簧压向滑轮。当该安全系统由于所不希望的电梯室的运动而断电时，楔块向滑轮运动并将其挤住，使其停转从而使电梯室停动。楔块可以在上下两个方向使电梯室停下来。1991年4月16日授予R.Lindegger的美国专利第5,007,505公开了一种电梯牵引滑轮制动器，它包括一个位于滑轮下方的可作垂直往复运动的加偏压弹簧的摩擦板。该摩擦板通常与滑轮保持分离，但在电梯室出现不希望有的运动时，它将向上运动去挤住滑轮使其停转。如前所述，这种制动器可以停止电梯室向上或向下的运动。
前述的两种制动器总成直接动作于驱动滑轮上或都分地与其接触，挤压滑轮的周面。这样会损伤滑轮或出现一种不易松开的与滑轮成楔人接合的形式。这些制动器中的每一种也导致滑轮与制动器间以极小的表面接触，以致施加于滑轮上的力非常集中，故当制动器断电时，使电梯室会产生颠簸而后停止。
若干涉及现有技术中电梯上行保险装置的问题有待于解决。一个有关问题是制动器的改进。这可很容易地使该领域内的现有电梯系统得到翻新改进。另一个问题涉及到要在制动器与驱动机构之间得到最大限度的接触面积，使得有可能向驱动机构提供高制动力矩。制动器应能很容易松开，并可以不用重新研磨即可再用。也很希望它能够用相对小的能量即可进行操作。另一个优点应当是可以把紧急制动器用作在电梯室停止在各楼层上将其定位的正常操作的制动器。一个适当设计出来的安装在机构滑轮总成上的输出轴制动器有可能去除在齿轮式机构上输入轴制动器的需求，这样就提供了所需的双重功能即安全制动器同时也可用作正常机构制动器。
因此，本发明的目的在于提供一种电梯驱动系统的制动器总成，它既可作为保险制动器使用又可作为正常操作制动器使用；它可以提供最大限度的制动接触面积，使动力得到有效的使用；它还可以很容易地翻新应用于现有的电梯系统中。
根据本发明的电梯驱动系统的制动器总成，该驱动系统包括一驱动机构，该驱动机构有一轴和一滑轮，一组穿过该滑轮的升降钢缆，其中驱动机构固定在一块底板上，该制动器总成包括：与所述轴结合并可一起旋转的摩擦盘；制动板，装在所述轴的轴颈上，并被固定住不在其上转动，所述摩擦盘插入所述制动板的零件之间；以及用于有选择地使所述制动板夹住所述摩擦盘使其停转以便有选择地停止所述轴与滑轮的致动装置；其特征在于，所述轴是所述驱动机构的输出轴，所述滑轮安装在所述输出轴上：一个延伸部可卸下地紧固在所述输出轴和所述滑轮二者之中的至少一个上，所述延伸部与所述输出轴是同轴线的，并置于所述滑轮的相对所述输出轴的一侧；所述摩擦盘安装在所述延伸部上并与其一同旋转，所述制动板装在所述延伸部轴颈上，并被固定住不在其上转动。
本发明的制动器总成可置入新式的电梯机构中，也可在本领域现有的机构翻新时采用。该制动器总成系电磁操纵，其动作由通常的绳索控制电梯室速度探测器总成和电梯门传感器及电梯室运动传感器来控制。在电梯室超速(上或下)时或离开楼层平面未关门时制动器总成即被断电。制动器总成的几何条件使得可以应用大型制动盘，即例如可用15至20英寸直径的制动盘。这样就提供了大的磁路，故可以用小的操作能量来产生高的制动力矩。大磁路减小或消除了在非旋转金属制动盘中的磁饱和现象。这种制动盘还允许在制动器中应用相对大的驱使制动的弹簧力。例如本发明的制动器可产生3800至6000英尺磅的力矩，而仅使用不到一安培的电流。通过将制动器总成与驱动滑轮和输出轴连接，力矩在两个元件间传递，而齿轮式机构中的齿轮(蜗轮与齿环)或斜齿轮的状态不会影响制动器的可操作性。这样，即使通向制动器的齿轮造成机构失效和滑轮失控，而制动器仍然有效并可用来停止滑轮。
附图的图面说明如下：
图1是齿轮式电梯机构的剖视图，它上面安装有最佳实施方式的翻新的安全制动器，后者按本发明构成。
图2是制动器总成的输出轴延伸部的侧视图。
图3是从图2左边所视的轴延伸部端面正视图。
图4是从图1的左边所视多盘制动器总成的端视图。
图5是按图4的5-5线的盘总成的剖视图。
图6是在制动器总成中的制动器一个操作弹簧的局部剖视图。
图7是在制动器总成中的一个制动板调节螺栓的局部剖视图。
图8是与制动器总成的几部分联结的扭矩臂机构底板的局部侧视图。
图9是一个原有齿轮式电梯机构的剖视图，其上安装有一个最佳实施例的安全制动器，后者是按本发明构成的。
现参见图1，其中示出置于通常的齿轮式电梯驱动机构上的改型多盘紧急制动器的一个最佳实施例。该机构的整体用标号2指示，它包括一置于容纳该电梯建筑物的机房中底板6上的下机罩4。在下机罩4中置有与安置在机构2上机罩12中的齿环10相啮合的蜗杆8。应当知道该蜗杆8被一台电动机(未示出)加以驱动并依次驱动齿环10。该齿环10以键连接的方式装在输出轴14上。输出轴14的轴颈上装有轴承16，而轴承本身又装在上机罩12中。电梯驱动滑轮18用键连接在输出轴14上，用以带动电梯室及配重的钢缆20。到此为止所述的部件组成了齿轮式电梯驱动机构的通用基本部件。该机构将由下述的升降紧急安全制动部件加以改进。
在输出轴14上装有输出轴延伸部22，而滑轮18形成其旋转的延伸物。多盘制动器总成用标号24指示其整体，它安装在输出轴延伸部22上。有一个普通的盖板26装在输出轴延伸部22的端部，用以将制动器总成24定位在该延伸部22上。
参看图2与3，其中示出了输出轴延伸部22的细节。延伸部22具有一个端部法兰盘28，后者面对输出轴14的端部与滑轮18的侧面。法兰盘28具有三个孔30，后者与滑轮18上的现存螺纹孔32(参见图1)对正。这些现存孔32通常用于把液压拉力千斤顶装于滑轮18上，以便在需要维修时将其从输出轴14上取下。螺栓34(见图1)穿过孔30拧人锥度的滑轮孔32，而构成将延伸部22固定在滑轮18上的第一套紧固系统。法兰盘28还具有第二套等距排列的孔36，后者在延伸部22与滑轮18螺栓连接之后，面向滑轮18。该第二套法兰孔36随后即用作为滑轮18上钻出相配孔38的导向孔(见图1)。紧固销40随即被压入对准的孔36、38，用以构成延伸部22与滑轮18之间的第二套连结系统。这样，在延伸部法兰盘28与滑轮18之间即存在有六个传递扭矩的连结件。
从法兰盘28的伸出部为圆柱状突出体42，后者在带锥度的鼻锥44处终止。键槽46形成于鼻锥44上，用于将制动器总成的一部分键连结于延伸部22之上，更详细的解释将在后面给出。有三个等距分布钻出的贯穿通道48穿过突出体42与鼻锥44。这些通道48与在输出轴14端部上的标准螺纹孔对准，后者通常接纳螺栓用于在对本发明的紧急安全制动器并不适用的标准机型中将盖板26紧固在输出轴14的端部。适当尺寸的螺栓或双头螺柱可以穿过盖板26与通道48拧人预置在输出轴14上的螺纹孔中。这样在延伸部22与输出轴14间就建立起了直接连接。这些紧固件给驱动滑轮的表面上施加了一种反作用力，使得滑轮向后嵌紧在它本身的锥面上因而可靠地定位。应当注意的是，在延伸部22与滑轮/输出轴联合体间共有九个联结件。这就保证了在每个驱动件与制动器总成间扭矩得以安全地传递。
现参见图1、4和5中所示的制动器总成24的细节。这些细节在图4、5中表示得最为清楚，其中制动器总成24包括一个中心轮毂50，后者有一个带具键槽54的锥度通孔52。轮毂50配装在延伸部鼻锥44上并借助键联结而与其一起旋转。从图1中可知板26把轮毂50挤紧在延伸部鼻锥44上。再参见图4，轮毂50的外周面上有花键56，而与适当数量的多个具有内花键的摩擦盘58相配合，这一数量取决于在每一具体场合下所需的制动扭矩的数值。每个盘58都带有环状径向向外伸展的摩擦衬垫60。由上述可知轮毂50，盘58和衬垫60都与输出轴14及滑轮18一起转动。
制动器总成24还包括一磁性结构62，后者带有装在扭矩臂66上的线圈64(见图1)。一个衔铁板68与该磁性结构62相邻设置。衔铁板之后还有一组环形制动板70。应当指出，摩擦盘60与制动盘70是交替放置的。衔铁板68被多个螺旋弹簧72从磁性结构62处推开。而制动板70由多个轻型螺旋弹簧74使之彼此分开。上述弹簧74安装在穿过衔铁板68与制动板70的螺栓76上。因此，制动板70在螺旋弹簧74的作用下，在制动器总成“分离”时，保持从交替放置的摩擦盘60脱开。螺母78拧在螺栓76的端部，用以在制动器使用寿命过程中不断磨损时，使板70间的间隔得以调节。多个导向销80周向环绕制动器总成24分散布置并穿过磁性结构62，衔铁板68与制动板70在制动器作用及松开时，引导这些元件作彼此相对的轴向运动。
再回过来参考图1，可以看出磁性结构62装在套筒82上，后者又装在滚珠轴承84组件的外圈上。套筒82穿过并被固定在扭矩臂66上。由上可知，盘60随输出轴14和滑轮18一起转动，同时板70处于相对不动的状态。扭矩臂66借助于用螺丝固定在底板6上的U形夹86与底板6相连结，同时一个横向销钉88穿过扭矩臂66与U形夹86。在图8中详细示出了扭矩臂66与底板6之间的联结方式。在扭矩臂66上切出一矩形开口90，而销钉88就从中穿过。一个装在销钉88上的淬火钢板92置于扭矩臂的开口90之中。该板92小于开口90，故扭矩臂66位于U形夹86内的下端部可以作有限的运动。该有限的运动允许输出轴延伸部22在不受正常运行的驱动装置干扰的情况下，作正常程度的摇摆。
上述紧急制动器的动作如下：在电梯正常安全运行期间，线圈64通电，而衔铁板68被磁性吸引靠在磁性结构62上，使得致动弹簧72受到压缩。制动器总成24此时处于“松开”状态，而摩擦盘60可与延伸部22一起自由转动而不受板70的限制。在由于不安全地操作而引起事故时，例如在任一方向上超速运行或是在电梯室离开楼层面后门仍未关上时，线圈64将断电而不再被激励。致动弹簧72将随即把衔铁板68从磁性结构62上推开，而移向环状制动板70。弹簧72的力量能使隔离弹簧74被压缩，而板70即能夹住盘60使其不再作进一步的运动。这样又推动扭矩臂66进入与U形夹86和底板6的锁定接合状态。输出轴14与滑轮18的运动随即被中止，而电梯室在电梯井里的运动也停止了。同时对机构的供电也停止了。在电梯室不安全运行的事故原因查清后，只要对线圈64重新激励，就可松开制动器总成24。
现参见图9，这里示出一个可安装在通用齿轮式电梯驱动机构固有部件上的多盘紧急制动器的一个最佳实施例。该机构的整体用标号20指示，它包括一下部机罩4，后者安装在容纳该电梯的建筑物的机房里的底板6上。下部机罩4容纳有与安装在机构2上部机罩12内的齿环10相啮合的蜗杆8。还应当知道蜗杆8被一个电机(未示)驱动，而它又顺次去驱动输出轴齿轮10。输出轴齿轮10直接装在输出轴14上或上部机罩12内的轴承16中的星形支座上。电梯驱动滑轮18安装在输出轴14上并与其成键连结。盖板26装在输出轴14的一端，用以使滑轮18在轴14上得以固定。到此为止所述的零件组成了齿轮式电梯驱动装置的一般通用组件。
输出轴延伸部22是输出轴14上的可旋转的延伸部分。以标号24拽示的多盘制动器总成安置在输出轴延伸部22的鼻锥部分44上。鼻锥44上有一键槽46，用以将制动器总成的一部分固定在延伸部22上，后面将作更详尽的描述。
如在图9中所见，制动器总成24包括一个用螺栓34拧在机罩4、12上的基板82。基板82上具有一个轴座84，后者嵌进机罩4、12上的通孔86内。封闭板83具有一个轴座85，后者伸人通孔87，用以将机罩4、12的另一端封闭。板83用螺栓35拧在机罩4、12上。通孔86、87和轴座84、85相对于输出轴14的旋转轴线是偏心的。所以当偏心盖板82和83被同向作等同转动时，两处的齿轮啮合间隙可以调整，或者当盖板反向转动时，轮齿的接触形式可以在水平方向上加以变换，以校正可能产生的无数的较小机械误差。把蜗轮或斜齿轮输出轴安装在偏心盖板上以校正齿轮啮合形式的安装工艺已为本专业的普通技术人员所熟知。超量的齿隙会增加电梯在平衡方面的问题，反之齿隙量不足会在齿轮运行时，由于热膨胀而在啮合处轧住。
本发明所解决的第一个问题是如何能在移动输出轴相对于输入轴的相对几何位置的同时，保持制动器对输出轴的同心度，而不考虑其齿轮间的啮合是如何调定的。如在图4和5中最清楚地表示出来的那样，制动器总成24包括一个带键槽54的有锥度通孔52的中央轮毂50。该轮毂50装配在延伸鼻锥44之上，并采用键联结方式来随其转动。轮毂50的外周面上制出花键56，以便与适当数量的一组内花键摩擦盘58相配合，该数量取决于在每个具体应用场合下所需的制动力矩的数值。每个盘58带有环形径向向外延伸的摩擦衬垫60。从上述可知，轮毂50、盘58和衬垫60都与输出轴14和滑轮18一起旋转。
本发明解决的第二个问题是如何为反抗转矩，制动器提供高精度与平的表面，而不需要大范围的机加工，改进或重新设计齿轮箱机罩(铸件)。板82也可以被用来固定中心齿轮箱，这样，由于较小的中心距或齿轮和齿轮箱机罩4的高精度的机加工，而不再需要作任何偏心调整。由0tis电梯公司所研制出来的一些较新的电梯机构的设计方案，具有固定中心距的形式，它仅依靠在齿轮箱部件的高精度机加工基础上的齿轮的调准。在这种情况下，齿轮箱机罩的侧壁不能满意地用于与盘式制器器总成作螺栓联结，这是因为其形状不规则和尽寸不精确。图示的装配技术由于应用机制的板82和装配螺栓34，而把对齿轮箱的机加工减小到最低限度。这样，对在齿轮箱机罩4的侧边加工出平的表面的需要就降至极小。
本发明的制动器总成可以产生高扭矩制动力，而不会损坏电梯驱动装置的零件，并可在提供很小的电能情况下进行操作。扭矩臂与底板间的松动配合，允许在滑轮上的制动器总成作正常的摆动，因而放宽了装配时的参数。当在此描述的制动器总成被用作紧急安全制动器时，可以很容易地理解到它也能够用作正常的电梯室控制制动器，在电梯停于楼层平面时，在电梯室与楼层间建立正常的乘客上下电梯的通道。类似地也很清楚，制动器总成的功能也不局限于齿轮式电梯机构，它也可以用来连结在非齿轮式的电梯系统中。
因为多种本发明最佳实施例的变化和改型，可以在不脱离本发明构思的情况下制造出来，故对本发明不加以限制，除非为权利要求所需要。

Claims (7)

1．一种电梯驱动系统的制动器总成，该驱动系统包括一驱动机构，该驱动机构有一轴(14)和一滑轮(18)，一组穿过该滑轮(18)的升降钢缆，其中驱动机构(2)固定在一块底板(6)上，该制动器总成包括：
与所述轴(14)结合并可一起旋转的摩擦盘(58)；
制动板(70)，装在所述轴(14)的轴颈上，并被固定住不在其上转动，所述摩擦盘(58)插入所述制动板(70)的零件之间；以及
用于有选择地使所述制动板(70)夹住所述摩擦盘(58)使其停转以便有选择地停止所述轴(14)与滑轮(18)的致动装置(62-68)；
其特征在于，
所述轴是所述驱动机构的输出轴(14)，所述滑轮(18)安装在所述输出轴(14)上；
一个延伸部(22)可卸下地紧固在所述输出轴(14)和所述滑轮(18)二者之中的至少一个上，所述延伸部(22)与所述输出轴(14)是同轴线的，并置于所述滑轮(18)的相对所述输出轴(14)的一侧；
所述摩擦盘(58)安装在所述延伸部(22)上并与其一同旋转，所述制动板(70)装在所述延伸部轴颈上，并被固定住不在其上转动。
2．如权利要求1所述的制动器总成，其特征在于，所述制动板(70)通过扭矩臂(66)可操作地与所述底板(6)相联结。
3．如权利要求2所述的制动器总成，其特征在于，所述扭矩臂(66)下端有一开口(90)，一个其上装有较所述开口(90)小的淬火钢板(92)的销钉(88)从所述开口(90)穿过并穿过用螺丝固定在所述底板(6)上的U形夹(86)，从而所述扭矩臂(66)松动地与所述底板(6)相联结以便适应所述延伸部(22)的有限摆动及所述制动板(70)的合成振动，而不受所述输出轴(14)和滑轮(18)转动的干扰。
4．如权利要求1所述的制动器总成，其特征在于，所述摩擦盘(58)与所述制动板(70)包括多个与将其夹在中间的几对制动板组合的摩擦盘。
5．如权利要求4所述的制动器总成，其特征在于，所述致动装置包括用于保持所述制动板(70)的零件处于分离状态的电磁致动器(62)和使所述制动板(70)零件倾向朝摩擦盘夹紧位置一方的弹簧装置(72)。
6．如权利要求1所述的制动器总成，其特征在于，所述延伸部(22)与所述输出轴(14)和所述滑轮(18)二者相联结。
7．如权利要求1所述的制动器总成，其特征在于，所述制动板(70)通过滚子轴承套装在所述延伸部(22)上。
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