DE112011105280T5

DE112011105280T5 - Polygon-Kompensationskopplung für ketten- und zahnradgetriebene Systeme

Info

Publication number: DE112011105280T5
Application number: DE112011105280.4T
Authority: DE
Inventors: Alexander Turek; Walter Srb-Gaffron
Original assignee: Otis Elevator Co
Current assignee: Otis Elevator Co
Priority date: 2011-05-23
Filing date: 2011-05-23
Publication date: 2014-03-06
Anticipated expiration: 2031-05-24
Also published as: WO2012161691A1; CN103582605A; DE112011105280B4; KR20140024018A; US20170113902A1; JP2014516016A; KR101565465B1; CN103582605B; JP5841244B2; US20140066240A1; US9599201B2; US10647548B2

Abstract

Es wird ein Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') zum Reduzieren eines Polygon-Effektes in einem durch eine Kette angetriebenen System offenbart. Das Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') kann ein Kettenrad (16) und einen Hauptantrieb (24, 24') aufweisen, der so im Eingriff mit dem Kettenrad (16) ist, dass der Eingriff eine Kompensationskurve (42) zum Reduzieren des Polygon-Effektes definiert.

Description

Gebiet der Offenbarung
Die vorliegende Offenbarung bezieht sich auf Kettentrieb-Systeme und insbesondere auf das Minimieren eines Polygon-Effektes, der mit Kettentrieb-Systemen, wie z. B. Personenbeförderungssystemen, verbunden ist.
Hintergrund der Erfindung
Verschiedene Arten von Personenbeförderungssystemen, wie z. B. Rolltreppen, Fahrsteige, Förderbänder, usw., sind derzeit weit verbreitet, um Fußgängerverkehr (oder andere Objekte) von einem Ort zum anderen zu transportieren. Einsatzgebiete dieser Personenbeförderungsvorrichtungen umfassen häufig Flughäfen, Hotels, Einkaufszentren, Museen, Bahnhöfe und andere öffentliche Gebäude. Solche Personenbeförderungsvorrichtungen haben typischerweise zwei Landezonen (z. B. eine obere Landezone und eine untere Landezone), die durch eine Abstützstruktur verbunden sind. Sich bewegende Handläufe sowie mehrere Stufen/Trittplatten, die von einer Stufenkette (die auch Rolltreppenkette genannt wird) in einer Schleife geführt werden, transportieren den Fußgängerverkehr zwischen den beiden Landezonen. Die Stufenkette kann von einem Stufenkettenrad geführt (z. B. angetrieben) werden. Insbesondere weist ein Personenbeförderungssystem im Allgemeinen ein Antriebsmodul mit einem Motor und einer Hauptwelle auf, die wenigstens ein Hauptantriebs-Zahnrad antreibt, das wiederum das Stufenkettenrad antreibt, um die mehreren Stufen in der Endlosschleife zu bewegen.
Die Wechselwirkung der Stufenkette mit dem Stufenkettenrad erzeugt häufig Fluktuationen und Vibrationen. Als Hintergrund: eine Stufenkette weist mehrere diskrete Stufenkettenglieder auf, die durch Verbindungselemente, wie z. B. einen Stift und eine Verbindungsplatte oder eine Rolle miteinander verbunden sind, während ein Kettenrad (z. B. das Stufenkettenrad) ein profiliertes Rad mit mehreren Eingriffszähnen zum Eingriff in die Verbindungsglieder (oder möglicherweise sogar zum Eingriff in die Stufenkettenglieder) der Stufenkette aufweist, um die Stufenkette zu bewegen, wenn das Stufenkettenrad rotiert. Der Eingriff zwischen den Verbindungsgliedern der Stufenkette und den Eingriffszähnen des Stufenkettenrades bewirkt, dass die Stufenkette vibriert und fluktuiert. Diese Vibrationen und Fluktuationen werden häufig Polygon-Effekt oder Zahnwirkung genannt und beeinflussen nicht nur das Fahrgefühl eines Benutzers, der typischerweise diese Vibrationen und Fluktuationen spürt, wenn er das Personenbeförderungssystem benutzt, sondern bewirken auch unerwünschte Reibung zwischen der Stufenkette und dem Stufenkettenrad, wodurch die Lebensdauer dieser Komponenten reduziert wird. Ein weiteres Problem sind Geräusche, die von Vibrationen erzeugt werden, die sich aus dem Eingriff des dem Stufenkettenrad in die Stufenkette ergeben.
Es ist daher wünschenswert, den Polygon-Effekt abzuschwächen oder zu kompensieren. In der Vergangenheit sind verschiedene Lösungen vorgeschlagen worden, um den Polygon-Effekt zu reduzieren oder anderweitig abzumildern. Allgemein gesprochen hängt die Intensität des Polygon-Effekts von der Geschwindigkeit (Frequenz) der Stufenkette und der Amplitude der Länge der Stufenkettenglieder – des Zahnabstandes des Stufenkettenrades ab. Der Polygon-Effekt ist umso größer, je größer die Kettengliedlänge der Stufenkette ist. Um den Polygon-Effekt zu reduzieren, kann daher die Kettengliedlänge der Stufenkette reduziert werden. Daher umfasst ein Ansatz, den Polygon-Effekt abzuschwächen, die Anzahl der Stufenkettenglieder in der Stufenkette zu erhöhen, (wodurch die Kettengliedlänge der Stufenkette reduziert werden kann) und/oder den Durchmesser des Stufenkettenrades bzw. der Stufenkettenzahnräder dementsprechend zu erhöhen, um die Anzahl der Zähne darauf zu erhöhen (wodurch die Kettengliedlänge der Stufenkette ebenso effektiv reduziert werden kann). Obwohl diese Technik das Fahrgefühl eines Benutzers effektiv verbessert, hat sie nichtsdestotrotz verschiedene Nachteile.
Z. B. nehmen aufgrund der Vergrößerung der Anzahl der Elemente (z. B. Vergrößerung der Anzahl der Kettenglieder der Stufenkette und anderer damit verbundener Elemente, wie z. B. Rollen, Stifte, Lager, Verbindungsplatten usw. der Stufenkette und/oder eines größeren Zahnrades) die Gesamtkosten des zugehörigen Systems zu.
Darüber hinaus nimmt auch die Wartung, die mit dem Instandhalten der erhöhten Anzahl an Komponenten verbunden ist, ebenso zu, wie die Menge an Schmiermittel, die benötigt ist, um die erhöhte Abnutzung und Zugspannung unter diesen Komponenten zu reduzieren. Die erhöhte Abnutzung und Spannung kann die Lebensdauer der Stufenkette und des Stufenkettenrades zusätzlich reduzieren. Darüber hinaus betrifft der genannte Ansatz nicht das zuvor diskutierte Lärmproblem und kann aufgrund des größeren Eingriffs zwischen der Stufenkette und dem Stufenkettenrad das Geräusch sogar erhöhen.
Dementsprechend besteht ein Bedürfnis nach einer effektiven Lösung, um den Polygon-Effekt zu kompensieren, welche nicht die zuvor beschriebenen Nachteile aufweist. Insbesondere wäre es vorteilhaft, wenn eine Polygon-Kompensationstechnik entwickelt werden könnte, die das Fahrgefühl der Benutzer verbessert, ohne dass zusätzliche Kosten auftreten, die mit dem Erhöhen der Anzahl der Stufenkettenglieder oder dem Benutzen eines größeren Stufenkettenrades verbunden sind. Es wäre weiterhin vorteilhaft, wenn solch eine Technik zuverlässig und einfach zu warten wäre, die Lebensdauer der Stufenkette und des Stufenkettenrades (z. B. durch Reduzieren der Abnutzung und Spannung) erhöhen (oder wenigstens nicht negativ beeinflussen) würde und zusätzlich einen umweltfreundlicheren Ansatz (durch Benutzen von weniger Schmiermittel) zur Lösung des Polygon-Effekts bereitstellen würde. Es wäre darüber hinaus wünschenswert, dass diese Technik das Geräusch reduziert, das durch den Eingriff der Stufenkette in das Stufenkettenrad erzeugt wird.
Offenbarung der Erfindung
In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Polygon-Kompensationskopplungssystem offenbart. Das Polygon-Kompensationskopplungssystem kann ein Kettenrad und einen Hauptantrieb aufweisen. Der Hauptantrieb kann so mit dem Kettenrad zusammenarbeiten, dass das Zusammenwirken eine Kompensationskurve definiert, die den Polygon-Effekt reduziert.
Darüber hinaus kann das Kettenrad des Polygon-Kompensationskopplungssystems mehrere Kompensationsöffnungen aufweisen, wobei die mehreren Kompensationsöffnungen in Umfangsrichtung ungefähr gleich weit voneinander beabstandet sein können. Darüber hinaus kann der Hauptantrieb mittels einer jeweiligen Achse durch jede der mehreren Kompensationsöffnungen mit dem Kettenrad zusammenwirken, so dass eine Rotation des Hauptantriebes eine Rotation jeder dieser Achsen innerhalb jeder der mehreren Kompensationsöffnungen in Übereinstimmung mit der Kompensationskurve bewirkt.
Alternativ kann das Kettenrad des Personenbeförderungssystems eine erste Mehrzahl an Eingriffsflächen haben, und der Hauptantrieb kann eine korrespondierende Anzahl einer zweiten Mehrzahl von Eingriffsflächen haben, so dass Rollen, die sich in der ersten und der zweiten Mehrzahl an Eingriffsflächen des Kettenrades und des Hauptantriebs, die miteinander korrespondieren, verschieben, eine stationäre Kompensationskurve definieren.
Darüber hinaus können der Hauptantrieb und das Kettenrad mit nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten rotieren, während konstante mittlere Winkelgeschwindigkeiten aufrecht erhalten werden, so dass die translatorische Geschwindigkeit der Kette im Wesentlichen konstant gehalten werden kann. In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Personenbeförderungssystem offenbart. Das Personenbeförderungssystem kann mehrere Trittplatten aufweisen, die von einer Stufenkette in einer Endlosschleife um ein Stufenkettenrad geführt werden, um Objekte von einem Ort zu einem anderen Ort zu transportieren. Das Stufenkettenrad kann mehrere Kompensationsöffnungen aufweisen. Das Personenbeförderungssystem kann auch einen Hauptantrieb umfassen, der mittels mehrerer Achsen mit dem Stufenkettenrad zusammenwirkt, wobei das Zusammenwirken durch eine Kompensationskurve definiert wird, wenn das Stufenkettenrad und der Hauptantrieb mit konstanten mittleren Winkelgeschwindigkeiten aber nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten rotieren.
In Übereinstimmung mit noch einem anderen Aspekt der vorliegenden Offenbarung wird ein Verfahren des Reduzierens eines Polygon-Effektes in einem Kettenantriebssystem offenbart. Das Verfahren kann einschließen, eine Kette bereitzustellen, die sich von einem Kettenrad und einem Hauptantrieb angetrieben in einer Endlosschleife bewegt. Das Verfahren kann auch einschließen, das Kettenrad mit dem Hauptantrieb zusammenwirken zu lassen und das Kettenrad und den Hauptantrieb mit konstanten mittleren Winkelgeschwindigkeiten aber nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten zu rotieren. Das Verfahren kann darüber hinaus einschließen, eine Kompensationskurve bereitzustellen, um eine im Wesentlichen konstante translatorische Geschwindigkeit der Kette aufrecht zu erhalten.
Darüber hinaus kann das Verfahren einschließen, das Kettenrad mit mehreren Kompensationsöffnungen auszustatten und den Hauptantrieb über mehrere Achsen durch die mehreren Kompensationsöffnungen mit dem Hauptantrieb zu verbinden. Darüber hinaus kann das Verfahren einschließen, die mehreren Achsen innerhalb der mehreren Kompensationsöffnungen zu führen, um die Kompensationskurve zu definieren.
Alternativ kann das Verfahren einschließen, sowohl das Kettenrad als auch den Hauptantrieb mit mehreren Eingriffsflächen auszustatten und eine stationäre Kompensationskurve bereitzustellen, die durch Rollen definiert wird, die sich entlang korrespondierender Eingriffsflächen des Kettenrades und des Hauptantriebs verschieben.
Zusätzlich oder alternativ kann die Erfindung eines oder mehrere der folgenden Merkmale einzeln oder in Kombination enthalten:

– der Hauptantrieb und ein Kettenrad sind zur Rotation an einer Hauptantriebsachse angebracht;
– das Kettenrad und der Hauptantrieb rotieren mit konstanter mittlerer Winkelgeschwindigkeit;
– das Kettenrad und der Hauptantrieb rotieren mit nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten;
– ein Kettenrad und ein Hauptantrieb haben nicht konstante Momentanwinkelgeschwindigkeiten, während eine konstante mittlere Winkelgeschwindigkeit aufrecht erhalten wird;
– nicht konstante Momentanwinkelgeschwindigkeiten eines Hauptantriebs und eines Kettenrades bewirken, dass eine lineare Geschwindigkeit einer Kette im Wesentlichen konstant gehalten wird;
– ein Hauptantrieb ist ein Hauptantriebskettenrad; und/oder
– ein Hauptantrieb wird im Wesentlichen direkt über Zahnräder, Achsen und/oder Motoren oder Ähnliches angetrieben.

Andere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der folgenden ausführlichen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Für ein vollständigeres Verständnis der offenbarten Verfahren und Vorrichtungen wird auf die Ausführungsbeispiele Bezug genommen, die ausführlicher in den beigefügten Zeichnungen gezeigt sind, wobei:
1A eine vereinfachtes schematisches Diagramm eines Personenbeförderungssystems in Übereinstimmung mit wenigstens einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
1B einen Bereich des Personenbeförderungssystems aus 1 im Detail zeigt;
2 eine Frontansicht eines Kettenrades des Personenbeförderungssystems aus 1 in Übereinstimmung mit wenigstens einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
3 eine schematische Frontansicht eines ersten Ausführungsbeispiels eines Polygon-Kompensationskopplungssystems zeigt, das im Personenbeförderungssystem aus 1 eingesetzt wird;
4 eine Seitenansicht eines Polygon-Kompensationskopplungssystems aus 3 zeigt;
5 eine mathematische Repräsentation in einem kartesischen Koordinatensystem eines ersten Schritts des Bestimmens einer Kompensationskurvengleichung des Polygon-Kompensationskopplungssystems zeigt;
6 eine mathematische Repräsentation in einem kartesischen Koordinatensystem eines zweiten Schritts des Bestimmens der Gleichung der Kompensationskurve aus 5 zeigt;
7 ein Beispiel für die Geometrie der Kompensationskurven aus den 5 und 6 zeigt;
8 eine schematische Frontansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Polygon-Kompensationssystems aus 3 ist;
9 eine perspektivische Ansicht eines dritten Ausführungsbeispiels des Polygon-Kompensationssystems aus 3 zeigt;
10A eine erste schematische Frontansicht eines Polygon-Kompensationskopplungssystems aus 9 zeigt; und
10B eine zweite schematische Frontansicht eines Polygon-Kompensationskopplungssystems aus 9 zeigt.
Während die folgende detaillierte Beschreibung unter Bezugnahme auf bestimmte spezifische Ausführungsbeispiele erstellt worden ist und zur Verfügung gestellt wird, ist zu verstehen, dass der Umfang der Offenbarung nicht auf solche Ausführungsbeispiele beschränkt sein soll, sondern dass diese nur zur Verfügung gestellt werden, um die Ausführbarkeit auf die bestmögliche Art zu ermöglichen. Die Breite und der Geist der vorliegenden Offenbarung sind breiter als diese Ausführungsbeispiele und werden insbesondere von den beigefügten Patentansprüchen offenbart und umfasst.
Ausführliche Beschreibung der Offenbarung
Bezugnehmend auf die 1A und 1B ist ein beispielhaftes Personenbeförderungssystem 2 in Übereinstimmung mit wenigstens einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Obwohl das gezeigte Personenbeförderungssystem 2 eine Rolltreppe ist, ist zu verstehen, dass das Personenbeförderungssystem repräsentativ für verschiedene Arten von Kettenantriebsmechanismen ist, bei denen eine Antriebskette mit diskreten Kettengliedern in ein verzahntes Kettenrad eingreift. Darüber hinaus muss das Personenbeförderungssystem 2 nicht immer, wie gezeigt, geneigt sein. Stattdessen kann das Personenbeförderungssystem 2 in wenigstens einigen Ausführungsbeispielen wie bei einem Fahrsteig horizontal, gekrümmt oder spiralförmig sein oder kann eine andere üblicherweise verwendete Konfiguration einnehmen.
Während nicht alle Komponenten des Personenbeförderungssystems 2 gezeigt sind, kann ein typisches Personenbeförderungssystem des Typs, wie er für die Zwecke der vorliegenden Erfindung benutzt werden kann, eine untere Landezone 4, die über mehrere Stufen (die hierin auch als Trittplatten bezeichnet werden) 8 mit einer oberen Landezone 6 verbunden ist, und eine Tragstruktur 10 aufweisen. Eine Stufenkette 12 mit mehreren Stufenkettengliedern 14 kann mit den mehreren Trittplatten 8 verbunden sein, um diese Stufen in einer Endlosschleife über das Stufenkettenrad 16 (siehe 1B) zwischen der oberen Landezone 6 und der unteren Landezone 4 zu bewegen. Wie in der 1B gezeigt, kann das Personenbeförderungssystem 2 zusätzlich ein Antriebsmodul 18 aufweisen. Das Antriebsmodul 18 kann unterhalb der oberen Landezone 6 vorgesehen sein und kann einen Motor 20 aufweisen, der wenigstens indirekt eine Hauptantriebswelle 22 mit einem Antriebsmaschinenkettenrad 25 antreiben kann. Das Antriebsmaschinenkettenrad 25 wiederum kann eine Hauptantriebskette 21 antreiben, die mit einem Hauptantriebskettenrad 24 zusammenwirkt. Das Hauptantriebskettenrad (MDC-Kettenrad) 24 kann mit dem Stufenkettenrad (STC-Kettenrad) 16 zusammenwirken und gemeinsam mit diesem rotieren, um die Stufenkette zu bewegen. Das Personenbeförderungssystem 2 kann zusätzlich ein Paar sich bewegender Handläufe 26 aufweisen (von denen in der 1A nur einer gezeigt ist).
Trotz der zuvor beschriebenen Komponenten des Personenbeförderungssystems 2 ist zu verstehen, dass verschiedene andere Komponenten, wie z. B. ein Getriebe, Bremsen, usw., die üblicherweise in Personenbeförderungssystemen verwendet werden, als zum Umfang der vorliegenden Offenbarung gehörig betrachtet werden. Es ist auch zu verstehen, dass, obwohl einige der Komponenten, wie z. B. das Maschinenantriebskettenrad 25 und das Hauptantriebskettenrad 24 des Antriebsmoduls 18, die zuvor beschrieben worden sind, durch Ketten angetrieben werden, eine oder mehrere dieser Komponenten in anderen Ausführungsbeispielen durch Riemen oder andere üblicherweise verwendete Mechanismen angetrieben werden können. Darüber hinaus kann in wenigstens einigen Ausführungsbeispielen die Hauptantriebswelle 22 das MDC-Kettenrad 24 direkt (über Riemen oder Ketten) antreiben, ohne das Maschinenantriebskettenrad 25 und die Hauptantriebskette 21 zu benutzen. In noch anderen Ausführungsbeispielen kann die Hauptantriebswelle 22 das STC-Kettenrad 16 direkt über Riemen oder Ketten antreiben, ohne das Maschinenantriebskettenrad 25 oder das MDC-Kettenrad 24 zu benutzen.
Nunmehr bezugnehmend auf 2 ist eine Frontansicht des Stufenkettenrades (STC-Kettenrad) 16 in Übereinstimmung mit wenigstens einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Wie gezeigt, kann das STC-Kettenrad 16 eine runde (oder im Wesentlichen runde) Scheibe oder ein Rad sein, und kann an der Hauptantriebswelle 22 angebracht sein. Das STC-Kettenrad 16 kann darüber hinaus mehrere Zähne aufweisen, die entlang seines Umfangs ausgebildet sind, um in Verbindungsglieder (z. B. in der Form von Rollen) 32 (siehe 3) der Stufenkette 12 einzugreifen, wenn das STC-Kettenrad rotiert, um die Stufenkette darum herum zu bewegen. Trotz der Tatsache, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel nur drei der Zähne 30 des STC-Kettenrades 16 gezeigt sind, kann die Anzahl der Zähne in anderen Ausführungsbeispielen variieren.
Auf der Vorderseite des STC-Kettenrades 16 sind auch drei Kompensationsöffnungen 34 ausgebildet. Wie zu bemerken ist, ist jede dieser Kompensationsöffnungen 34 nicht kreisförmig, sondern definiert einen exzentrischen Pfad 36, dem eine Achse/eine Rolle 38 (die in der 2 gestrichelt gezeigt ist) folgen, wenn das STC-Kettenrad 16 und das MDC-Kettenrad 24 rotieren, um die Stufenkette 12 zu bewegen. Dabei definiert der exzentrische Pfad 36 eine Kompensationskurve 42, die im Folgenden unter Bezugnahme auf 7 beschrieben wird und die dazu dient, den zuvor beschriebenen Polygon-Effekt zu reduzieren. Insbesondere kann die Kompensationskurve 42 die Winkelgeschwindigkeit des STC-Kettenrades 16 variieren, um eine konstante Geschwindigkeit (insbesondere eine konstante translatorische Geschwindigkeit) der Stufenkette aufrechtzuerhalten, wenn die Stufenkette in das STC-Kettenrad 16 eingreift und sich um dieses bewegt, wodurch der Polygon-Effekt minimiert (oder evtl. sogar vollständig eliminiert) wird.
Die Kompensationsöffnungen 34 können in wenigstens einem Ausführungsbeispiel in einer dreieckigen Anordnung, in der sie in Bezug auf den Zentralbereich des STC-Kettenrades 16 um 120° voneinander beabstandet sind, neben den Zähnen 30 angeordnet sein und an die Hauptantriebswelle 22 grenzen. Obwohl im vorliegenden Ausführungsbeispiel drei Kompensationsöffnungen 34 gezeigt sind, kann in wenigstens einigen anderen Ausführungsbeispielen die Anzahl der Kompensationsöffnungen variieren und die Anzahl der Kompensationsöffnungen muss nicht mit der Anzahl der Zähne 30 des STC-Kettenrades 16 übereinstimmen. Darüber hinaus kann auch die Positionierung dieser Öffnungen variieren und sie müssen nicht immer neben den Zähnen 30 des STC-Kettenrades 16 angeordnet oder um 120° voneinander beabstandet sein. Obwohl alle Kompensationsöffnungen 34 mit der gleichen geometrischen Form gezeigt sind, können in wenigstens einigen Ausführungsbeispielen auch ein oder mehrere der Kompensationsöffnungen 42 variierende Radien oder Formen haben, die sich von den gezeigten unterscheiden. Ziel des Eingriffs zwischen den geformten Kompensationsöffnungen 34 und den Achsen/Rollen 38 ist es, dass sie der Kompensationskurve, wie sie in den folgenden Figuren definiert wird, folgen.
Nunmehr bezugnehmend auf die 3 und 4 ist ein Polygon-Kompensationskopplungssystem 28 in Übereinstimmung mit wenigstens einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung gezeigt. Wie gezeigt, kann die Stufenkette 12 in das STC-Kettenrad 16 eingreifen, welches wiederum mit dem MDC-Kettenrad 24 zusammenwirken kann. Insbesondere kann das STC-Kettenrad 16, wie zuvor erwähnt, auf der Hauptantriebswelle 22 angebracht sein. Das STC-Kettenrad 16 kann auch zwischen zwei MDC-Kettenrädern (die hierin auch als MDC-Ringe bezeichnet werden) 24 angeordnet sein, wobei eines auf jeder Seite des STC-Kettenrades angeordnet ist, wie in der 4 gezeigt. Die beiden MDC-Kettenräder 24 können miteinander verbunden sein und von Achsen (die hierin auch als Rollen bezeichnet werden) 38 und Platten 40 in einer Position an der Hauptantriebswelle 22 relativ zum STC-Kettenrad 16 gehalten werden. Insbesondere kann jedes MDC-Kettenrad 24 so mit einem Satz von drei korrespondierenden Öffnungen (die nicht sichtbar sind) ausgebildet sein, dass jede der Achsen 38 durch eine der Kompensationsöffnungen 34 durch eines der beiden MDC-Kettenräder 24 eingeführt und durch das andere der beiden MDC-Kettenräder herausgeführt werden kann. Die Achsen 38 können von den Platten 40 in Position gehalten werden. In anderen Ausführungsbeispielen können andere Mechanismen angewandt werden, um die Achsen 38 in Position zu halten und zu sichern.
Darüber hinaus können die Achsen 38 die beiden MDC-Kettenräder 24 auf eine Weise verbinden, dass, wenn die MDC-Kettenräder und das STC-Kettenrad 16 rotieren, die Achsen 38 rollend entlang des exzentrischen Pfades 36 der Kompensationsöffnungen 34 geführt werden und diesem folgen, um die Kompensationskurve 42 zu definieren. Die Geometrie der Kompensationskurve ist ausführlicher in 7 gezeigt. Die Kompensationskurve 42 kann auch mathematisch erklärt werden, wie in den 5 und 6 gezeigt. Durch Bereitstellen der Kompensationsöffnungen 34 im STC-Kettenrad 16 und Rollen der Achsen 38 der MDC-Kettenräder 24 innerhalb der Kompensationsöffnungen, um die Kompensationskurve 42 zu definieren, können sowohl das STC-Kettenrad als auch das MDC-Kettenrad im gleichen Zeitraum um 360° gedreht werden. Insbesondere können die MDC-Kettenräder 24 mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit gedreht werden, und das STC-Kettenrad kann dazu gebracht werden, an einem vorgegebenen Punkt der Rotation mit der gleichen mittleren Geschwindigkeit aber mit einer verschiedenen (z. B. nicht konstanten) relativen Winkelgeschwindigkeit (d. h. einer unterschiedlichen oder nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeit) zu rotieren, so dass die Differenz der Winkelgeschwindigkeiten sicherstellt, dass die Stufenkette mit konstanter Geschwindigkeit bewegt wird, um den Polygon-Effekt zu kompensieren (oder möglicherweise sogar vollständig zu eliminieren). Mit anderen Worten, die relative Differenz der Momentanwinkelgeschwindigkeiten des STC-Kettenrades 16 und des MDC-Kettenrades 24 wirken durch eine bestimmte Kompensationskurve (z. B. die Kompensationskurve 42) dem Polygon-Effekt entgegen, was den Polygon-Effekt reduziert oder eliminiert.
Nunmehr bezugnehmend auf die 5 und 6 ist eine mathematische Darstellung (z. B. Gleichung) der Kompensationskurve 42 in Übereinstimmung mit wenigstens einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung gezeigt. Insbesondere zeigt 5 einen ersten Schritt (z. B. einen Referenzrahmen) zum Bestimmen einer Gleichung der Kompensationskurve 42, während 6 einen zweiten Schritt in deren Bestimmung zeigt. Insbesondere bezugnehmend auf 5 können eine Position und eine Geschwindigkeit eines Punktes eins(1) mit einer Koordinate u für jedes Stufenkettenglied 14 der Stufenkette 12 bestimmt werden, wie im Folgenden beschrieben. In den Gleichungen kann sich p auf einen Radius eines Kreises beziehen, der gleich der Kettengliedlänge eines einzelnen Stufenkettengliedes 14 ist, während sich r auf den Radius eines Kreises beziehen kann, der gleich dem Zahnabstand des STC-Kettenrades 16 ist, und der Schnittpunkt eins(1) kann der Schnittpunkt der Kreise p und r sein und kann in Abhängigkeit von u die Koordinaten (x, y) haben (z. B. x(u), y(u)).
Somit kann die Position von Punkt eins(1) (x(u), y(u)) in einem kartesischen Koordinatensystem wie folgt bestimmt werden:
Gleichung des ersten Kreises: (x – u)² + (y – t)² = p² (1) Gleichung des zweiten Kreises: x² + y² = r² (2) Einsetzen von (2) in (1): a = ((u² + r² + t² – p²)/2) (3) führt zu einer allgemeinen quadratischen Lösung für x(u):
für einen vereinfachten speziellen Fall, in dem t = r (5) ist kann (4a) umgeformt werden zu x =((u·(–p² + 2·r² + u²))/2 + Sqrt[r⁶ + r⁴·u² – (r²·(–p² + 2·r² + u²)²)/4])/(r² + u²) (6)
Mit der Korrelation zwischen dem Zahnabstand und dem Radius im STC-Kettenrad 16 mit z Zähnen kann ein Segmentwinkel w ausgedrückt werden als w = p/z (7) und der Radius r kann ausgedrückt werden durch r = p/(2·Sin[w]) (8) wobei der konstante Term Sin[w] sin[w] = k, (9) d. h., Gleichung (8) kann geschrieben werden als p = 2·r·k (10)
Durch Einsetzen der Gleichung (10) in Gleichung (6) kann x(u) wie folgt geschrieben werden: x(u) = ((u·(2·r² – 4·k²·r² + u²))/2 + Sqrt[r⁶ + r⁴·u² – (r²·(2·r² – 4·k²·r² + u²)²)/4])/(r² + u²) (11)
Aus Gleichung (1): y = t – Sqrt[p² – (x – u)²] (12)
Einfügen der Gleichungen (5) und (10) in Gleichung (12): y = r – Sqrt[(2·r·k)² – (x – u)²] (13) und Einfügen von Gleichung (11) in Gleichung (13) folgt:
Nach dem Bestimmen der Position (der Koordinaten von x(u), y(u))) des Punktes eins(1) kann die Geschwindigkeit des Punktes eins(1) in der x- und der y-Richtung wie folgt bestimmt werden:
Ableiten von Gleichung (11) nach u führt zur Geschwindigkeit des Punktes eins(1) in x-Richtung:
und Ableiten von Gleichung (14) nach u führt zur Geschwindigkeit des Punktes eins(1) in y-Richtung:
und der Absolutwert der Geschwindigkeit des Punktes eins(1) kann durch: v(u) = Sqrt[x'(u)² + y'(u)²] (17) ausgedrückt werden.
Aus der Geschwindigkeit eins(1) kann durch weiteres Ableiten der Gleichungen (15) und (16) nach u die Beschleunigung des Punktes eins(1) bestimmt werden, um die Beschleunigung in der x- und der y-Richtung zu erhalten. Ableiten der Gleichung (15) ergibt die Beschleunigung des Punktes eins(1) in der x-Richtung wie folgt:
und Ableiten der Gleichung (16) ergibt die Geschwindigkeit des Punktes eins(1) in der y-Richtung wie folgt:
und a = Sqrt[x² + y²] (20).
Nach dem Bestimmen der Position, der Geschwindigkeit und der Beschleunigung des Punktes eins(1) in Bezug auf u kann die Position eines Punktes zwei(2), der sich auf dem MDC-Kettenrad 24 befindet, für jeden auf das STC-Kettenrad 16 projizierten Wert von u bestimmt werden, wie in 6 gezeigt, um eine Gleichung für die Kompensationskurve 42 auf dem STC-Kettenrad zu erhalten. Insbesondere kann sich das STC-Kettenrad 16 mit einer Winkelgeschwindigkeit von dθ/dt und einer Beschleunigung d²θ/dt² drehen, und die Kompensationskurve 42 kann durch die Kurve des Punktes zwei(2) bestimmt werden, der sich auf dem MDC-Kettenrad 24 befindet, dass sich in Bezug auf das STC-Kettenrad mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit von dθ/dt dreht. Die Koordinaten des Punktes zwei(2) können durch (m, n) repräsentiert werden, und die Kompensationskurve 42 kann durch (m(u), n(u)) ausgedrückt werden. Darüber hinaus kann sich der Punkt zwei(2) auch auf den Punkt des Eingriffs der Achsen 38 des MDC-Kettenrades 24 in die Kompensationsöffnungen 34 auf dem STC-Kettenrad beziehen.
Eine Gerade, welche die Punkte eins(1) und zwei(2) miteinander verbindet, kann wie folgt ausgedrückt werden: b = Sqrt[(x_1a – x₂)² + (y_1a – y₂)²] (21) wobei x_1a, y_1a implizit aus den Gleichungen (11) und (14) erhalten werden können, und ein anderer Radius (a anstelle von r) die Positionskoordinaten wie folgt verändern kann: x_1a = (a/r)·X₁ (22) y_1a = (a/r)·y₁ (23) wobei ϑ(u) = 2p/z·((p + u)/p) (24)
Somit kann die absolute Position x des Punktes zwei(2) wie folgt ausgedrückt werden: x₂ = a·sin[ϑ(u)] – e (25) und die absolute y-Position des Punktes zwei(2) kann wie folgt ausgedrückt werden: y₂ = a·cos[ϑ(u)] (26)
Die relative Koordinate m des Punktes zwei(2) des STC-Kettenrades 16 kann wie folgt ausgedrückt werden: m(u) = –b·Sin[γ] = –b·Sin[p/2 – ϑ(u)] (27) und die relative Koordinate n des Punktes zwei(2) auf dem STC-Kettenrad 16 kann ausgedrückt werden als: n(u) = –b·Cos[γ] = –b·Cos[p/2 – ϑ(u)] (28) Somit kann die Kompensationskurve 42 durch den Punkt zwei(2) und die Gleichungen (27) und (28) ausgedrückt werden.
Ein Beispiel 44 für die Kompensationskurve 42 ist in 7 gezeigt. Insbesondere wird das Beispiel durch den Punkt zwei(2), der zuvor beschrieben worden ist, gemäß den Gleichungen (27) und (28) für ein STC-Kettenrad mit fünf (5) Zähnen erzeugt. Ungeachtet der Tatsache, dass sich das vorliegende Beispiel 44 auf ein STC-Kettenrad mit fünf (5) Zähnen bezieht, kann eine ähnliche Kompensationskurve auch für ein STC-Kettenrad 16 aufgestellt werden, das eine beliebige Anzahl an Zähnen hat (z. B. 30 Zähne).
Wenn sowohl das STC-Kettenrad 16 als auch das MDC-Kettenrad 24 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit (d. h. der gleichen mittleren Winkelgeschwindigkeit) in die gleiche Richtung rotieren, kann die Kompensationskurve 42 durch eine geometrische Form beschrieben werden, die Kompensationskreis (oder geometrischer Kreis) genannt wird und einen Radius ”e” hat (siehe 7). Dieser Kompensationskreis kann als Referenz benutzt werden, um die Qualität der Kompensationskurve 42 zu bestimmen. Insbesondere ist die Kompensationskurve 42 umso glatter, je weniger die Kompensationskurve 42 von einem geometrischen Kreis abweicht (z. B. keine scharfen Ecken, scharfen Schleifen oder Selbstüberkreuzungen hat) und je kleiner die Amplitude (Abweichung) ist. Die Abweichungen von einem geometrischen Kreis sind es, die den Polygon-Effekt kompensieren.
In wenigstens einigen Ausführungsbeispielen kompensiert das zuvor beschriebene Polygon-Kompensationskopplungssystem 28 den Polygon-Effekt im Passagierbereich (d. h. auf der den Passagieren zugewandten Seite) des Personenbeförderungssystems 2 effektiv, kann aber den Polygon-Effekt im Rückkehrbereich (d. h. auf der Seite nach der Drehung um 180° um das STC-Kettenrad 16 und MDC-Kettenrad 24, die von den Passagieren abgewandt ist) nicht effektiv kompensieren. Dementsprechend kann, um den Polygon-Effekt auf der Rückkehrseite effektiv zu kompensieren, entweder eine ”offene” Verbindung, bei der das STC-Kettenrad 16 über die Länge eines STC-Zahnabstandes nicht geführt wird und ein STC-Gelenk zwischen den beiden Kettengliedern frei rotiert, oder ein Drehen der beweglichen Gelenke auf einer Kurve, welcher die STC-Glieder in der Spur zu folgen haben (z. B. den Umkehrbögen einer Rolltreppe) an einem ”Auslass” der Rückkehrseite am STC-Kettenrad 16 vorgesehen sein. Darüber hinaus kann neben den Polygon-Effekten, die auf der Passagier- und auf der Rückkehrseite auftreten, ein Polygon-Effekt während der Abweichung von einer linearen Spur des STC-Kettenrades auftreten und kann von der Form und der Stelle der Spurabweichungen, der Drehrichtung der Stufenkette 12, ihrer Kettenlänge und der Frequenz der Geschwindigkeitsänderungen der Stufenkette abhängen.
Daher kann das Polygon-Kompensationskopplungssystem 28 am Scheitelpunkt des Bogens angeordnet sein, um den Polygon-Effekt auf der Passagierseite und der Rückkehrseite zu kompensieren und andere Abweichungen von einer linearen Spur zu berücksichtigen. Wenn sich die Stufenkette z. B. mit einer konstanten Geschwindigkeit in einer kreisförmigen Rückkehrspur um 180° dreht, kann die Kompensationskurve 42 am Scheitelpunkt des Kreisbogens (bei 90°) ausgebildet sein, was nur wenig von der zuvor beschriebenen Geometrie des Kompensationskreises abweicht, symmetrisch zu den gradlinigen Spurlinien ist und dazu dient, den Polygon-Effekt in beiden STC-Antriebsrichtungen (d. h. der Passagierseite und der Rückkehrseite) des STC-Kettenrades 24 zu kompensieren. So kann ein STC-Kettenrad 24 mit einem Zahnabstand von 535,46 mm und einer Umkehrung um 180° in einem Kreis mit einem Durchmesser von 190 mm eine Kompensationskurve am Scheitelpunkt definieren, die in Richtung des Durchmessers um 4 mm abweicht und sehr glatt ist und dadurch den Polygon-Effekt effektiv kompensiert.
Nunmehr bezugnehmend auf 8 ist als 28' eine schematische Ansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels des Polygon-Kompensationskopplungssystems 28 in Übereinstimmung mit wenigstens einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Offenbarung gezeigt. In dem Maß, in dem das Polygon-Kompensationskopplungssystem 28' im Wesentlichen dem Polygon-Kompensationskopplungsssytem 28 entspricht, werden um der Klarheit willen im Folgenden nur die Unterschiede zwischen den beiden beschrieben. Wie gezeigt, kann das Polygon-Kompensationskopplungssystem 28' ähnlich wie das Polygon-Kompensationskopplungssystem 28 eine Stufenkette 12 mit mehreren Stufenkettengliedern 14 und Verbindungsgliedern 32 haben, die in die Zähne 30 des STC-Kettenrades 16 eingreifen, während sich die Stufenkette um das rotierende STC-Kettenrad bewegt. Das STC-Kettenrad hat auch drei Kompensationsöffnungen 34, welche die Kompensationskurve 42 definieren. Im Gegensatz zum Polygon-Kompensationskopplungssystem 28, in dem die MDC-Kettenräder 24 als kreisförmig (oder im Wesentlichen kreisförmig) gezeigt sind, verwendet das Polygon-Kompensationskopplungssystem 28' MDC-Kettenräder 24', die eine dreieckige (oder im Wesentlichen dreieckige) Form haben, und die im Wesentlichen direkt mittels Zahnrädern, Achsen, Motoren und Ähnlichem angetrieben werden können.
Obwohl in der 8 nur ein MDC-Kettenrad 24' sichtbar ist, ist zu verstehen, dass zwei MDC-Kettenräder 24', die miteinander verbunden sind, so eingesetzt werden können, wie es zuvor unter Bezugnahme auf das MDC-Kettenrad 24 beschrieben worden ist. Die MDC-Kettenräder 24' können darüber hinaus im Wesentlichen genauso wie die MDC-Kettenräder 24 betrieben werden und funktionieren, wobei die MDC-Kettenräder 24' die Achsen/Rollen 38 und Platten 40 (nicht sichtbar) einsetzen können, um in die Kompensationsöffnungen 34 einzugreifen, um das STC-Kettenrad 16 in Übereinstimmung mit der definierten Kompensationskurve 42 zu bewegen. Die Kompensationskurve 42 kann durch die zuvor abgeleiteten Gleichungen (27) und (28) ausgedrückt werden.
Es ist auch zu verstehen, dass die MDC-Kettenräder 24 und 24' nur zwei Beispiele der Typen von MDC-Kettenrädern sind, die für die Zwecke dieser Offenbarung eingesetzt werden können. In anderen Ausführungsbeispielen können verschiedene andere Ausführungsformen des MDC-Kettenrades, die einen Eingriff mit dem STC-Kettenrad 16 und damit eine Definition der Kompensationskurve 42, wie zuvor beschrieben, erlauben, eingesetzt werden, und werden als innerhalb der vorliegenden Offenbarung liegend betrachtet. Darüber hinaus müssen in wenigstens einigen Ausführungsbeispielen überhaupt keine MDC-Kettenräder 24 eingesetzt werden. Stattdessen kann der Eingriff zwischen den MDC-Kettenrädern 24 und dem STC-Kettenrad 16 zwischen dem riemen- oder kettenangetriebenen Maschinenantriebskettenrad 25 (siehe 1B) und dem STC-Kettenrad 16 so definiert werden, dass der Eingriff zwischen dem Maschinenantriebskettenrad und dem STC-Kettenrad die Kompensationskurve 42 definiert ist. In anderen Ausführungsbeispielen kann das STC-Kettenrad 16 über Riemen und/oder Ketten direkt von der Hauptantriebswelle 22 angetrieben werden, um die Kompensationskurve 42 zu definieren.
Nunmehr bezugnehmend auf die 9 und 10A–B ist ein drittes Ausführungsbeispiel des Polygon-Kompensationskopplungssystems 28 in Übereinstimmung mit wenigstens einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung als 28'' gezeigt. Im Gegensatz zu den Polygon-Kompensationskopplungssystemen 28 und 28' verwendet das Polygon-Kompensationskopplungssystem 28'' eine stationäre Platte 50 mit einem Umfang, der durch die oben festgelegte Kompensationskurve 42 beschrieben wird, sowie Eingriffsflächen (d. h. lineare Schlitze) 51 im STC-Kettenrad 16 und entsprechende Eingriffsflächen (d. h. lineare Schlitze) 52 in den MDC-Kettenrädern 24 (in der 9 sind nur die linearen Schlitze im MDC-Kettenrad sichtbar), die alle an einem Zentralbereich um einen gemeinsamen Mittelpunkt 54 angebracht werden können. Das MDC-Kettenrad 24 kann über eine Systemfixierung 56 mit dem STC-Kettenrad 16 verbunden werden.
Dadurch, dass die Kompensationskurve 42 fixiert ist, treibt sie einen Eingriffspunkt 58 so an, dass die Stufenkette 12 eine im Wesentlichen konstante lineare Geschwindigkeit beibehält, wenn das MDC-Kettenrad 24 und das STC-Kettenrad 16 mit der gleichen (d. h. konstanten) mittleren Winkelgeschwindigkeit aber mit unterschiedlichen (d. h. nicht konstanten) Momentanwinkelgeschwindigkeiten rotiert werden. Insbesondere greifen die Achsen/Rollen 38 oder andere Elemente mit niedrigerer Reibung in die Fläche der stationären Platte 50 ein (wie deutlicher in der 10B gezeigt) und verschieben sich in den linearen Schlitzen 51 und 52 so, dass durch die dynamische radiale Position der Rollen 38 und die verschiedenen Winkel der linearen Schlitze das STC-Kettenrad und das MDC-Kettenrad 24 mit unterschiedlichen Winkelgeschwindigkeiten angetrieben werden. Insbesondere kreuzen sich der lineare Schlitz 51 des STC-Kettenrades 16 und der lineare Schlitz 52 des MDC-Kettenrades 24 in einem bestimmten Winkel. Diese Winkelanordnung kann einen Mittelpunkt eines Kompensationselements auf die Fläche der Kompensationskurve 42 (die nach innen zum Zentrum verläuft) des feststehenden Kompensationsbereichs (d. h. der stationären Platte 50) drücken, was sich dann auf die Bewegung der Rollen/Achsen 38 auswirken kann.
Alternativ kann in Abhängigkeit von dem zuvor beschriebenen Winkel der Mittelpunkt des Kompensationselements auf eine gegenüberliegende Seite der Kompensationskurve 42 (nach außen) gedrückt werden, was wiederum in einer Kompensationsöffnung (negativer Bereich des gezeigten feststehenden Kompensationsbereichs 50) resultieren kann.
Es ist zu verstehen, dass für die linearen Schlitze 51 und 52 verschiedene andere Geometrien (wie z. B. Bögen) eingesetzt werden können und dass die Stellen und Positionen dieser Schlitze auch relativ variiert werden können. Darüber hinaus kann die Kompensationskurve in wenigstens einigen Ausführungsbeispielen bestimmt werden, indem das STC-Kettenrad 16 und das MDC-Kettenrad 24 in eine spezifische Geometrie der linearen Schlitze 51 und 52 gedreht werden und die feststehende Kompensationskurve 42 für diese Geschwindigkeit bestimmt wird. In diesen Fällen kann die Kompensationskurve 42 durch Differentialgleichungen beschrieben werden, die auf ähnliche Weise wie zuvor beschrieben abgeleitet werden können.
Ungeachtet der Tatsache, dass die zuvor beschriebenen Eingriffsflächen lineare Schlitze 51, 52 sind, können die linearen Schlitze in anderen Ausführungsbeispielen durch andere Konfigurationen ersetzt werden, die eine Definition der Kompensationskurve (d. h. der feststehenden Kompensationskurve), wie sie zuvor beschrieben worden ist, erlauben. Darüber hinaus ist zu verstehen, dass, obwohl das Polygon-Kompensationskopplungssystem 28 unter Bezugnahme auf das Personenbeförderungssystem 2 beschrieben worden ist, die Lehren der vorliegenden Offenbarung als auf jedes von einer Kette und einem Kettenrad angetriebene System, in denen der Polygon-Effekt auftritt, anwendbar betrachtet werden, um deren Polygon-Effekt zu reduzieren.
Industrielle Anwendbarkeit
Im Allgemeinen beschreibt die vorliegende Offenbarung ein Polygon-Kompensationskopplungsystem zum Minimieren (oder möglicherweise sogar vollständigen Eliminieren) eines Polygon-Effekts, der in kettengetriebenen Systemen, wie z. B. Personenbeförderungssystemen auftritt. Insbesondere umfasst das Polygon-Kompensationskopplungssystem in einigen Ausführungsbeispielen das Bereitstellen eines STC-Kettenrades mit Kompensationsöffnungen und das Eingreifen wenigstens eines MDC-Kettenrades in das STC-Kettenrad mittels Achsen oder Rollen, so dass das STC-Kettenrad und das MDC-Kettenrad rotieren, wobei die Achsen oder Rollen innerhalb der Kompensationsöffnungen rotieren, um eine Kompensationskurve zu definieren. In anderen Ausführungsbeispielen umfasst das Kompensationskopplungssystem das Bereitstellen sowohl des STC-Kettenrades als auch des MDC-Kettenrades mit linearen Schlitzen, die einer feststehenden Kompensationskurve folgen, die von einer stationären Platte bereit gestellt wird, deren Umfang die gewünschte Kompensationskurve bildet.
Durch Definieren der Kompensationskurve kann das STC-Kettenrad mit wechselnden Winkelgeschwindigkeiten rotiert werden, so dass eine konstante lineare Geschwindigkeit der Stufenkette aufrecht erhalten werden kann, während sie sich um das rotierende STC-Kettenrad bewegt. Daher kann der Polygon-Effekt, der sich aus den relativen Geschwindigkeitsunterschieden der sich bewegenden Stufenkette ergibt, die diskrete Verbindungsglieder hat, die in ein Kettenrad eingreifen, insoweit reduziert (oder möglicherweise vollständig eliminiert) werden, als die Geschwindigkeit der Stufenkette nun kontinuierlich und im Wesentlichen konstant sein kann. Die im Wesentlichen konstante Geschwindigkeit der Stufenkette kann darüber hinaus dadurch sichergestellt werden, dass das MDC-Kettenrad und das STC-Kettenrad (als Ergebnis der Kompensationskurve) mit einer konstanten mittleren Winkelgeschwindigkeit aber nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten rotiert werden. Durch das Reduzieren des Polygon-Effektes kann das Fahrgefühl eines Passagiers verbessert werden.
Darüber hinaus stellt das Polygon-Kompensationskopplungssystem einen Mechanismus zur Verfügung, um den Polygon-Effekt zu reduzieren, ohne die Kettengliedlänge der Stufenkette zu reduzieren (was eine größere Anzahl an Stufenkettengliedern erfordern würde), wie es von den zuvor beschriebenen konventionellen Lösungen zum Reduzieren des Polygon-Effekts gelehrt wird. Dementsprechend können die höheren Kosten, die aus der Stufenkette und dem STC-Kettenrad (aufgrund der höheren Anzahl an Elementen, höherem Wartungsbedarf und kürzerer Lebensdauer) traditioneller Lösungen ergeben, minimiert werden. Daher stellt das Polygon-Kompensationskopplungssystem der vorliegenden Offenbarung nicht nur eine längere Lebensdauer und eine Kostenreduktion der Stufenkette und des STC-Kettenrades sicher, es stellt auch einen umweltverträglicheren Ansatz zum Reduzieren des Polygon-Effekts zur Verfügung, da weniger Gelenke weniger Schmiermittel erfordern und im Betrieb leiser sind. Darüber hinaus ist der Polygon-Kompensationskopplungsmechanismus zuverlässig, robust und einfach zu warten.
Während nur bestimmte Ausführungsbeispiele beschrieben worden sind, ergeben sich Alternativen und Modifikationen für den Fachmann auf offensichtlicher Weise aus der vorherigen Beschreibung. Diese und andere Alternativen werden als Äquivalente innerhalb dieser Beschreibung und der beigefügten Ansprüche betrachtet.

Claims

Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28''), wobei das System aufweist: ein Kettenrad (16); und einen im Eingriff mit dem Kettenrad (16) zusammenwirkenden Hauptantrieb (24, 24'), wobei das Zusammenwirken durch eine Kompensationskurve (42) definiert ist, um einen Polygon-Effekt zu reduzieren.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 1, wobei das Kettenrad (16) mehrere Kompensationsöffnungen (34) aufweist.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 2, wobei alle der mehreren Kompensationsöffnungen (34) in Umfangsrichtung gleichmäßig voneinander beabstandet sind.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 2, wobei der Hauptantrieb (24, 24') mittels einer jeweiligen Achse (38) durch jede der Kompensationsöffnungen (34) mit dem Kettenrad (16) zusammenwirkt.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 4, wobei eine Rotation des Hauptantriebs (24, 24') eine Rotation der jeweiligen Achse (38) innerhalb jeder der mehreren Kompensationsöffnungen (34) in Übereinstimmung mit der Kompensationskurve (42) bewirkt.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 1, wobei der Hauptantrieb (24, 24') und das Kettenrad (16) zur Rotation an einer Hauptantriebswelle (22) angebracht sind.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 1, wobei das Kettenrad (16) und der Hauptantrieb (24, 24') mit konstanter mittlerer Winkelgeschwindigkeit rotieren.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 1, wobei das Kettenrad (16) und der Hauptantrieb (24, 24') mit nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten rotieren.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 1, wobei das Kettenrad (16) und der Hauptantrieb (24, 24') nicht konstante Momentanwinkelgeschwindigkeiten haben, während sie konstante mittlere Winkelgeschwindigkeiten aufrecht erhalten.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 9, wobei die nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten des Hauptantriebs (24, 24') und des Kettenrades (16) bewirken, dass eine translatorische Geschwindigkeit einer Kette (12) im Wesentlichen konstant bleibt.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 1, wobei der Hauptantrieb (24, 24') ein Hauptantriebskettenrad ist.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 1, wobei das Kettenrad (16) eine erste Anzahl an Eingriffsflächen (51) hat und der Hauptantrieb (24, 24') eine entsprechende zweite Anzahl an Eingriffsflächen (52) hat, und Rollen (38), die sich entlang der einander entsprechenden Anzahl erster und zweiter Eingriffsflächen (51, 52) des Kettenrades (16) und des Hauptantriebs (24, 24') verschieben, eine stationäre Kompensationskurve (50) definieren.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 12, wobei alle der mehreren ersten und zweiten Eingriffsflächen (51, 52) lineare Schlitze sind.
Polygon-Kompensationskopplungssystem (28, 28', 28'') nach Anspruch 1, wobei der Hauptantrieb (24, 24') im Wesentlichen direkt über Zahnräder, Achsen und/oder Motoren angetrieben wird.
Personenbeförderungssystem (2), wobei das System aufweist: mehrere Trittplatten (8), die durch eine Stufenkette (12) in einer Endlosschleife um ein Stufenkettenrad (16) geführt werden, um Objekte von einem Ort zu einem anderen Ort zu transportieren; und einen Hauptantrieb (24, 24') im Eingriff mit dem Stufenkettenrad (16), wobei der Eingriff durch eine Kompensationskurve (42) definiert wird, während das Stufenkettenrad (16) und der Hauptantrieb (24, 24') mit konstanten mittleren Winkelgeschwindigkeiten aber nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten rotieren.
Personenbeförderungssystem (2) nach Anspruch 15, wobei sich die Stufenkette mit einer im Wesentlichen konstanten translatorischen Geschwindigkeit bewegt.
Personenbeförderungssystem (2) nach Anspruch 15, wobei der Hauptantrieb (24, 24') ein erstes Hauptantriebsrad (24, 24') und ein zweites Hauptantriebsrad (24, 24') aufweist, wobei das Stufenkettenrad (16) zwischen dem ersten und dem zweiten Hauptantriebsrad (24, 24') angeordnet ist.
Personenbeförderungssystem (2) nach Anspruch 15, wobei das Stufenkettenrad (16) mehrere Kompensationsöffnungen (34) aufweist und der Hauptantrieb mittels einer jeweiligen Achse (38) durch jede der mehreren Kompensationsöffnungen (34) so im Eingriff mit dem Stufenkettenrad (16) ist, dass eine Rotation des Hauptantriebs (24, 24') eine Rotation jeder jeweiligen Achse (38) innerhalb jeder der mehreren Kompensationsöffnungen (34) in Übereinstimmung mit der Kompensationskurve (42) bewirkt.
Personenbeförderungssystem (2) nach Anspruch 15, wobei das Stufenkettenrad (16) eine erste Anzahl linearer Schlitze (51) und der Hauptantrieb (24, 24') eine entsprechende zweite Anzahl linearer Schlitze (52) hat und Rollen (38), die sich in der einander entsprechenden Anzahl erster und zweiter linearer Schlitze (51, 52) des Kettenrades (16) und des Hauptantriebs (24, 24') verschieben, eine stationäre Kompensationskurve (50) definieren.
Verfahren des Reduzierens eines Polygon-Effektes in einem Kettenantriebssystem (2), wobei das Verfahren umfasst: Bereitstellen einer Kette (12), die durch ein Kettenrad (16) und einen Hauptantrieb (24, 24') angetrieben wird; in Eingriff Bringen des Kettenrades (16) mit dem Hauptantrieb (24, 24'); Rotieren des Kettenrades (16) und des Hauptantriebs (24, 24') mit konstanten mittleren Winkelgeschwindigkeiten aber nicht konstanten Momentanwinkelgeschwindigkeiten; und Bereitstellen einer Kompensationskurve (42), um eine im Wesentlichen konstante translatorische Geschwindigkeit der Kette (12) aufrecht zu erhalten.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Bereitstellen des Kettenrades (16) einschließt, das Kettenrad (16) mit einer Anzahl an Kompensationsöffnungen (34) bereitzustellen, und das in Eingriff Bringen des Kettenrades (16) mit dem Hauptantrieb (24, 24') einschließt, den Hauptantrieb (24, 24') mittels mehrerer Achsen (38) durch die mehreren Kompensationsöffnungen (34) mit dem Kettenrad (16) zu verbinden.
Verfahren nach Anspruch 21, wobei das Bereitstellen der Kompensationskurve zusätzlich umfasst: Führen der mehreren Achsen (38) innerhalb der mehreren Kompensationsöffnungen (34), um eine Kompensationskurve (42) zu definieren.
Verfahren nach Anspruch 20, wobei das Bereitstellen des Kettenrades (16) und des Hauptantriebs (24, 24') umfasst, sowohl das Kettenrad (16) als auch den Hauptantrieb (24, 24') mit mehreren Eingriffsflächen (51, 52) bereitzustellen, und das Bereitstellen der Kompensationskurve (42) umfasst, eine stationäre Kurve (50) bereitzustellen, in der sich Elemente in einander entsprechenden linearen Schlitzen (51, 52) des Kettenrades (16) und des Hauptantriebs (24, 24') verschieben.