CN107207203A - 液压助力的导轨制动器 - Google Patents

Abstract

一种液压助力的导轨制动器(100)，其用于与具有导轨(15)的电梯一起使用，导轨制动器(100)包括：制动板(110)，其具有摩擦材料(112)，制动板(110)能够选择性地相对于导轨(15)移动；弹簧组(120)，其与制动板(110)联接，弹簧组(120)使摩擦材料(112)偏置以与导轨(15)相互作用从而引起制动；至少一个液压缸(132，532a，532b)；至少一个活塞(133，533a，533b)，其被至少部分地容纳在至少一个液压缸(132，532a，532b)内部，活塞与制动板(110)联接并且选择性地：(a)能够在释放方向(133a)上移动以减小或克服来自弹簧组(120)的力；以及(b)能够在接合方向(133b)上移动以对来自弹簧组(120)的力进行补充；和制动器控制器(140)，其选择性地使得活塞(133，533a，533b)在释放方向(133a)上和接合方向(133b)上移动。

Description

液压助力的导轨制动器

技术领域

本发明涉及与具有导轨的电梯一起使用的液压助力的导轨制动器。

背景技术

通常，电梯包括三个分离的制动系统：用于操作制动以将电梯轿厢保持在各个楼层处的制动系统，用于在轿厢的上行速度或下行速度过大时使轿厢减速的紧急制动的制动系统，以及用于在以其他方式发生自由下落时使轿厢停止的安全制动的制动系统。尽管一些现有技术中的系统将这些制动系统中的两个或更多结合在一起成为单个制动器，但是这种制动器不能够准确地施加用于每一个任务的制动力。因此，例如，制动器可以提供操作制动和紧急制动两者，但是该制动器不能够始终如一地施加准确的制动力以及不能够始终如一地施加准确的紧急制动力。

本公开总体地涉及使用液压和弹簧力完成(a)操作制动；(b)紧急制动和(c)安全制动中的至少两个的电梯制动系统。

发明内容

以下介绍简单概括以提供对发明的一些方面的基本理解。该概括并非本发明的全面综述。并非意欲确认本发明的关键元素或描述本发明的范围。唯一的目的是作为其他地方呈现的更详细的描述的引子以简单的方式介绍本发明的一些概念。

在一个实施例中，提供了一种液压助力的导轨制动器，其用于与具有导轨的电梯一起使用，该导轨制动器包括制动板、弹簧组、液压缸、活塞和制动器控制器。制动板具有摩擦材料并且能够选择性得相对于导轨移动。弹簧组与制动板联接并且使摩擦材料偏置以与导轨相互作用从而引起制动。活塞被至少部分地容纳在液压缸内部，与制动板联接并且选择性地：(a)能够在释放方向上移动以减小或克服来自弹簧组的力；以及(b)能够在接合方向上移动以对来自弹簧组的力进行补充。制动器控制器选择性地使得活塞在释放方向上和接合方向上移动。

在另外的实施例中，提供了一种液压助力的导轨制动器，其用于与具有导轨的电梯一起使用，该导轨制动器包括制动板、弹簧组、第一液压缸、第一活塞、第二液压缸、第二活塞和制动器控制器。制动板具有摩擦材料并且能够选择性地相对于导轨移动。弹簧组与制动板联接并且使摩擦材料偏置以与导轨相互作用从而引起制动。第一活塞被至少部分地容纳在第一液压缸内部，与制动板联接并且能够选择性地在释放方向上移动以克服来自弹簧组的力。第二活塞被至少部分地容纳在第二液压缸内部，与制动板联接并且能够选择性地在接合方向上移动以对来自弹簧组的力进行补充。

在另外的实施例中，电梯系统包括电梯轿厢、导轨、用于选择性地使电梯轿厢在两个相反方向上移动的结构和液压助力的导轨制动器。导轨制动器包括制动板、弹簧组和至少一个液压操作活塞。制动板具有摩擦材料并且能够相对于导轨选择性地移动。弹簧组与制动板联接并且使摩擦材料偏置以与导轨相互作用从而引起制动。至少一个液压操作活塞与制动板联接并且选择性地：(a)能够在释放方向上移动以减小或克服来自弹簧组的力；以及(b)能够在接合方向上移动以对来自弹簧组的力进行补充。

附图说明

图1是根据本发明的一个实施例的与具有导轨的电梯一起使用的液压助力的导轨制动器的示意图。

图2A是从图1获得的局部视图，并且导轨制动器示为与被解除接合的活塞处于接合配置。

图2B是从图1获得的局部视图，并且导轨制动器示为与被接合的活塞处于接合配置。

图3是从图1获得的局部视图，并且导轨制动器示为处于未接合配置。

图4是具有图1的液压助力的制动器的电梯系统的示意图。

图5是根据本发明的另外实施例的与具有导轨的电梯一起使用的液压助力的导轨制动器的示意图。

图6是具有图5的液压助力的导轨制动器的电梯系统的示意图。

具体实施方式

图1到图3示出与具有电梯轿厢和导轨15的电梯系统一起使用的液压助力的导轨制动器的一个实施例100。制动板110具有摩擦材料112(例如，刹车片)、与导轨15相邻并且能够选择性地相对于导轨15移动。制动板110可以由金属(诸如钢等)、陶瓷、陶瓷复合材料、碳复合材料或者其他合适的材料制造。摩擦材料112可以可移除地附接到制动板110，以易于替换。制动板和刹车片在现有技术中已知并且具有各种形状、材料组成和尺寸。例如，属于蒂森克虏伯电梯股份公司(ThyssenKrupp Elevator AG)的公开号为2011/0100761的美国专利(其内容整体通过引用结合于本文)公开了标记为6f、6h和6j的制动模块以及标记为34f、34h和34j的刹车片。可以利用现在已知或未来研制的任何合适的制动板和刹车片。

弹簧组120与制动板110联接并且使摩擦材料112偏置以与导轨15相互作用，从而导致制动。弹簧组120可以包括一个或多个弹簧。在一些实施例中，在弹簧组120中可以使用至少一个螺旋弹簧。在替换实施例中，可以包括现在已知或未来研制的磁弹簧、其他类型的弹簧或偏置机构。不考虑弹簧组120的具体组成，优选地，弹簧组120相对于电梯轿厢被固定，并且弹簧组120的一部分可操作地耦合到制动板110。在一些实施例中，弹簧组120输出足够大的压紧力以在安全制动操作或紧急制动操作中捕获轿厢。在替换实施例中，可以允许使用对制动板110输出与现有技术中常用的力相比较小的力的弹簧组120，使得弹簧组120和液压操作活塞130协作来输出在安全制动操作或紧急制动操作期间捕获轿厢所需要的足够大的压紧力。这可以转而与现有技术的装置相比减小导轨制动器100的重量，从而减少操作电梯所需的能量。

液压操作活塞130也相对于电梯轿厢被固定，并且包括液压缸132和至少部分地容纳在液压缸132中的活塞133。活塞133可操作地耦合到制动板110并且是“双向作用”的活塞，能够在两个相反方向上选择性地移动——减小或克服来自弹簧组120的力的释放方向133a以及对来自弹簧组120的力进行补充的接合方向133b。如以下进一步描述的，制动器控制器140选择性地使得活塞133在释放方向133a上和接合方向133b上移动。

用于液压操作活塞130的液压流体容纳在加压箱134中，并且泵135使用来自储液器136的流体来保持箱134中的压力。泵135可以与控制器140数据通信(例如，通过有线方法或无线方法)。对箱134中的流体进行监控的压力传感器可以向控制器140提供压力数据；该数据可以转而用于确定泵135是否应当进行激活或解除激活以保持期望的压力。在替换实施例中(以及尤其是当希望箱134中的期望压力几乎不变时)，可以使用与箱134和泵135流体连通的机械压力调节器并且可以不需要控制器140和泵135之间的数据连通。然而，由于对由单一装置构成制动器控制器140或者制动器控制器140容纳在单个壳体中没有要求，所以，即使机械压力调节器与制动器控制器140的其他部分分离，仍然可以认为机械压力调节器是制动器140的一部分。

接下来，如图1所示，阀单元150与制动器控制器140数据通信并且与加压箱134流体连通。制动器控制器140致动阀单元150以使活塞133在释放方向133a上或在接合方向133b上移动，或者使活塞133解除接合(允许活塞133浮动)。阀单元150可以具有不同的构造，并且例如可以包括四通阀或四个二通阀。本领域技术人员将领会，可以使用这些(以及其他)不同的阀构造，并且在http：//hydraulicspneumatics.com/other-technologies/ book-2-chapter-8-directional-control-valves获取的Bud Trinkel的液压与气动(Hydraulics&Pneumatics)的第二本第8章：双向控制阀(Directional Control Valves)(2008)附在本文件的信息公开声明中并且通过引用结合于本文，来进一步描述的一些合适的阀构造，以帮助外行或新手。

传感器160可以与控制器制动器140数据通信以提供在导轨制动器100的操作和监控中使用的各种输入。传感器160可以包括，例如，与活塞133相关联以提供针对活塞133的位置数据的位置传感器、之前讨论的与加压箱134相关联的压力传感器、与活塞133的每一侧相关联以提供针对液压活塞130的压力数据的压力传感器以及用于确定电梯轿厢的速度和加速度的传感器。

图2A示出制动器应用的第一模式，其中，摩擦材料112邻接导轨15，从而施加来自弹簧组120的制动力。活塞133被解除接合以及因此不施加力。图2B示出制动器应用的第二模式，其中，施加来自弹簧组120的制动力并且由液压活塞130施加补充制动力。将液压流体泵送进入液压缸132的接合端137以使活塞133在接合方向133b上移动。释放端138中的液压流体被排出释放端口138a并且进入箱134或储液器136中。在一些实施例中，在接合方向133b上的移动量可以根据控制器对需要多大的额外力的确定而改变。在其他实施例中，可以预先确定移动量。不论哪种方式，移动可以随后通过迭代反馈过程进行改变。在一些实施例中，控制器140例如通过将电梯轿厢的速度或加速度(使用来自传感器160的数据)与优选值或范围进行比较、通过考虑摩擦材料112的评估条件或测量条件(例如，摩擦材料112的“磨损”程度)、通过考虑摩擦材料112的具体组成、通过考虑摩擦材料112或导轨15的摩擦因数的变化(例如，导轨是湿润的)或通过确认或评估弹簧退化，来进行确定是否需要额外的力。

为了克服或减小导轨15上的来自弹簧组120的力，控制器140可以致动阀单元150以使活塞133在释放方向133a上移动。图3示出与导轨15分开一定气隙的摩擦材料112。液压流体被泵送进入液压缸132的释放端138以使活塞133在释放方向133a上移动。接合端137中的液压流体被排出接合端口137a并且进入箱134或储液器136中。随着增加到导轨15的力，在一些实施例中，移动量(虽然这里是在接合方向133b上)可以根据控制器对需要力变化多少的确定而改变，并且在其他实施例中，可以预先确定移动量。不论哪种方式，移动可以随后通过迭代反馈过程进行改变。

因此，利用由弹簧组120和液压操作活塞130提供的调整，导轨制动器100可以用作操作制动器、紧急制动器和安全制动器。对于操作制动，弹簧组120(单独或与来自液压操作活塞130的补充一起)将轿厢保持在各个楼层处。对于紧急制动，弹簧组120与来自液压操作活塞130的选择性的协作一起在轿厢的上行速度或下行速度过大时施加合适的力以使轿厢减速。对于安全制动，弹簧组120与来自液压操作活塞130的选择性的协作一起在以其他方式发生自由下落时施加合适的力以使轿厢减速。

通过弹簧组120和活塞130可获得的外延调整允许控制器140准确地控制摩擦材料112和导轨15之间的气隙。在一些实施例中，液压操作活塞130被操纵来降低来自弹簧组120的由摩擦材料112施加到导轨156的初始力，从而减少与初始制动器应用相关的噪音水平和震动。在其他实施例中，可以通过改变液压缸132内的活塞133的位置在较低轿厢速度时最小化气隙并且在较高轿厢速度期间最大化气隙。在其他实施例中，当轿厢减速时气隙可以动态地减小。

此外，由于导轨制动器100包括弹簧组120和液压操作活塞130两者，因此导轨制动器100具有对于安全操作而言重要的内置冗余(built-in redundancy)。实际应用中，可能期望对单个电梯轿厢使用多个导轨制动器100，以增加用于安全性的冗余并且分散施加到导轨15的制动力。当使用多个导轨制动器100时，可以在导轨制动器100之间共享各个部件(例如，加压箱134、泵135和制动器控制器140)。在其他实施例中，在相同的电梯系统中使用作为至少一个导轨制动器100的替换制动器单元。导轨制动器100的液压操作活塞130可以用于补偿替换制动器单元中的故障和性能变化。

如果控制器140确定存在泄漏或压力故障(例如，通过使用来自与加压箱134相关联的压力传感器160的数据，或者使用来自与活塞133的每一侧相关联的传感器160的数据)，则控制器140可以允许摩擦材料112邻接导轨15(如图2A和2B所示)以用于预防性安全制动。该制动可以突然地发生或者更优选地以测量的方式发生。例如，可以施加预防性安全制动使得电梯轿厢在最接近的楼层平台处停靠。如果导轨制动器100实际上失去液压，则活塞133失去克服弹簧组120的力的能力；因此，弹簧组120在即使没有来自控制器140的任何输入的情形下将自动地提供制动。在发生断电的情形下，只要加压箱134内的压力保持为高于最小阈值水平，导轨制动器100就可以继续正常操作。

用于进一步的阐释，下面的表1示出了利用导轨制动器100的一个实施例可以实现的制动力的变化，其中假设制动减速度是0.6g。

表1

图4示出使用以上讨论的图1-图3中示出的导轨制动器100的电梯系统400。除了导轨制动器100之外，电梯系统400包括电梯轿厢401、导轨15和用于选择性地使电梯轿厢401在两个相反方向上(例如，向上和向下)移动的装置402。用于选择性地使轿厢401移动的装置402可以是，例如，电动机、曳引轮和缆绳系统。一个这种合适的系统在属于ThyssenKruppElevator Capital Corporation的美国专利No.7,360,630中示出，其内容通过引用整体结合于此。

图5示出基本地类似于(除非特别地指出和/或示出或固有之外)实施例100的另外的导轨制动器500。另外，本领域技术人员将领会可以按照不同的方式修改实施例100(以及由此实施例500)。为了一致以及简洁，尽管具有少许标注偏差，但是可以使用相应的附图标记表示相应的部件。

实施例500使用两个单向作用的活塞530a、530b替换双向作用的活塞130，并且使用阀单元550替换阀单元150，活塞530a包括液压缸532a和至少部分地容纳在液压缸532a内部的活塞533a，活塞530b包括液压缸532b和至少部分地容纳在液压缸532b内部的活塞533b，阀单元550适合于在释放方向133a上致动活塞533a并且在接合方向133b上致动活塞533b。本领域技术人员将领会，使用中，被操作的活塞530a、530b(由阀单元550操作)共同提供操作活塞130的功能。

图6示出使用以上讨论的图5中所示的导轨制动器500的电梯系统600。除了导轨制动器500之外，电梯系统600包括电梯轿厢601(其可以基本地类似于电梯轿厢401)、导轨15、和用于选择性地使电梯轿厢601在相反方向上(例如，向上和向下)移动的装置602。例如，用于选择性地使轿厢601移动的装置602可以基本类似于如上讨论的用于使轿厢401移动的装置。

在不脱离本发明的精神和范围的情形下，可以做出描述的不同部件的以及未示出的部件的许多不同的布置。以描述性而非限制性的目的描述本发明的实施例。本领域技术人员将清楚不脱离本发明的范围的替换实施例。在不脱离本发明的范围的情形下，本领域技术人员可以研究出实施上述改进的替换方式。应当理解，某些特征及其子组合是实用的并且可以在不参照其他特征和子组合的情形下使用并且在权利要求的范围内考虑得到。附图中提供的具体构造和外形轮廓是示意性的而非限制性的。不需要以示出或描述的顺序实施所有步骤。

附图标记列表

15 导轨

100/500 制动器

110 制动板

112 摩擦材料

120 弹簧组

130 操作活塞

132、532a、532b 液压缸

133、533a、533b 活塞

133a 释放方向

133b 接合方向

134 箱

135 泵

136 储液器

137 接合端

137a 接合端口

138 释放端

138a 释放端口

140 控制器

150/550 阀单元

160 传感器

530a、530b 单向作用的活塞

400/600 电梯系统

401/601 电梯轿厢

402/602 用于选择性地使轿厢移动的装置

Claims (14)

1.一种液压助力的导轨制动器(100，500)，其用于与具有导轨(15)的电梯(400，600)一起使用，所述导轨制动器(100，500)包括：

制动板(110)，其具有摩擦材料(112)，所述制动板(110)能够选择性地相对于所述导轨(15)移动；

弹簧组(120)，其与所述制动板(110)联接，所述弹簧组(120)使所述摩擦材料(112)偏置以与所述导轨(15)相互作用从而引起制动；

至少一个液压缸(132，532a，532b)；

至少一个活塞(133，533a，533b)，其被至少部分地容纳在所述至少一个液压缸(132，532a，532b)内部，所述活塞与所述制动板(110)联接并且选择性地：(a)能够在释放方向(133a)上移动以减小或克服来自所述弹簧组(120)的力；以及(b)能够在接合方向(133b)上移动以对来自所述弹簧组(120)的力进行补充；和

制动器控制器(140)，其选择性地使得所述活塞(133，533a，533b)在所述释放方向(133a)上和所述接合方向(133b)上移动。

2.根据权利要求1所述的导轨制动器，其中，所述制动器控制器(140)选择性地使所述活塞(133，533a，533b)解除激活，使得所述活塞(133，530a，530b)既不克服也不加强来自所述弹簧组(120)的力。

3.根据前述权利要求中任一项所述的导轨制动器，还包括与所述制动器控制器(140)数据通信的传感器(160)，其将针对所述活塞(133，530a，530b)的位置数据提供给所述制动器控制器(140)。

4.根据前述权利要求中任一项所述的导轨制动器，其中，所述弹簧组(120)包括螺旋弹簧。

5.根据前述权利要求中任一项所述的导轨制动器，其中，所述活塞(133，533a，533b)的在所述释放方向(133a)上的移动能够由所述制动器控制器(140)进行调节，并且其中，所述活塞(133，533a，533b)的在所述接合方向(133b)上的移动能够由所述制动器控制器(140)进行调节。

6.根据前述权利要求中任一项所述的导轨制动器，还包括：

泵(135)；

液压流体的加压箱(134)；

阀单元(150，550)，其与所述液压流体的加压箱(134)流体连通，所述阀单元(150，550)与所述制动器控制器(140)数据通信并且被构造为由所述制动器控制器(140)操作从而引导液压流体流以选择性地使所述活塞(133，533a，533b)在所述释放方向(133a)上和在所述接合方向(133b)上移动。

7.根据前述权利要求中任一项所述的导轨制动器，还包括：

与所述制动器控制器(140)数据通信的传感器(160)，其将针对所述液压箱(134)的压力数据提供给所述制动器控制器(140)；和

与所述制动器控制器(140)数据通信的程序设计，当所述压力数据表明所述液压箱(134)内的压力低于预定压力时，所述程序设计使得所述制动器控制器(140)将所述活塞(133，533a，533b)解除激活。

8.根据前述权利要求中任一项所述的导轨制动器，包括：

第一液压缸(532a)；

第一活塞(533a)，其被至少部分地容纳在所述第一液压缸(532a)内部，所述第一活塞(533a)与所述制动板(110)联接并且选择性地能够在所述释放方向(133a)上移动以克服来自所述弹簧组(120)的力；

第二液压缸(532b)；

第二活塞(533b)，其被至少部分地容纳在所述第二液压缸(532b)内部，所述第二活塞(533b)与所述制动板(110)联接并且选择性地能够在所述接合方向(133b)上移动以对来自所述弹簧组(120)的力进行补充；

制动器控制器(140)，其选择性地致动所述第一活塞(533a)和所述第二活塞(533b)。

9.根据权利要求8所述的导轨制动器，其中，所述第一活塞(533a)的在所述释放方向(133a)上的移动能够由所述制动器控制器(140)进行调节，并且其中，所述第二活塞(533b)的在所述接合方向(133b)上的移动能够由所述制动器控制器(140)进行调节。

10.根据权利要求8或9所述的导轨制动器，还包括：

泵(135)；

液压流体的加压箱(134)；

阀单元(550)，其与所述第一活塞(533a)、所述第二活塞(533b)和所述液压流体的加压箱(134)流体连通；所述阀单元(550)与所述制动器控制器(140)数据通信并且被构造为由所述制动器控制器(140)操作从而引导液压流体流以选择性地使所述第一活塞(533a)在所述释放方向(133a)上移动并且使所述第二活塞(533b)在所述接合方向(133b)上移动。

11.根据权利要求8至10中任一项所述的导轨制动器，还包括：

与所述制动器控制器(140)数据通信的传感器(160)，其将针对所述液压箱(134)的压力数据提供给所述制动器控制器(140)；和

与所述制动器控制器(140)数据通信的程序设计，当所述压力数据表明所述液压箱(134)内的压力低于预定压力时，所述程序设计使得所述制动器控制器(140)将所述第一活塞(533a)解除激活。

12.根据权利要求8至11中任一项所述的导轨制动器，其中，所述第一活塞(533a)的在所述释放方向(133a)上的移动能够由所述制动器控制器(140)进行调节，并且其中，所述第二活塞(533b)的在所述接合方向(133b)上的移动能够由所述制动器控制器(140)进行调节。

13.一种电梯系统(400，500，600)，包括：

电梯轿厢(401，601)；

导轨(15)；

用于选择性地使所述电梯轿厢(401，601)在两个相反方向上移动的装置；和

根据前述权利要求中任一项所述的液压助力的导轨制动器(100，500)。

14.根据权利要求13所述的电梯系统，其中，当所述轿厢(401，601)低速行驶时的所述摩擦材料(112)和所述导轨(15)之间的最小气隙小于当所述轿厢(401，601)高速行驶时的所述最小气隙。